Звезды, Галактики и другие структуры Вселенной.

Как развивалась Вселенная дальше? "Распад" Вселенной (возвращение к "первоначальному равновесному" состоянию) или усложнение структуры Вселенной? Во Вселенной произошел скачок, и возникли разномасштабные структуры. Скачкообразный переход в новое состояние с разными подсистемами - от звезд и планет до сверхскопления Галактик. Однородная и изотропная модель Вселенной - это первое приближение, справедливое лишь в достаточно больших масштабах, превышающих 300-500 млн. световых лет. В меньших масштабах вещество распределено очень неоднородно: звезды собраны в галактики, галактики - в скопления.

Ячеистая структура Вселенной. Размер этих ячеек около 100-200 млн. световых лет. Сжатые облака, находящиеся на стенках ячеек - это место, где в дальнейшем образуются галактики.

Образование звезд.

Вселенная представляла газовое облако. Под действием гравитации - части облака сжимаются и одновременно разогреваются. При достижении высокой температуры в центре сжатия начинают протекать термоядерные реакции с участием водорода - родилась звезда. Водород - в гелий, и в желтых карликах типа нашего Солнца больше ничего не происходит. В массивных звездах (красные гиганты) водород быстро сгорает, звезда сжимается и разогревается до температур несколько сотен миллионов градусов. Сложные термоядерные реакции - например, три ядра гелия объединяются и образуют возбужденное ядро углерода. Затем углерод с гелием образуют кислород и так далее вплоть до образования атомов железа. Более тяжелые элементы требуют участия в реакциях заряженных частиц и нейтронов, а самые тяжелые элементы образуются при взрыве звезды - вспышка Сверхновой. Во Вселенной существуют газопылевые облака, из которых возможно образование звезд следующих поколений.

Астрономические приборы Галактики

Галактики - это стационарные звездные системы, удерживаемые за счет гравитационного взаимодействия. В нашей Галактике (Млечный путь) примерно 10¹¹ звезд. Галактики, как и звезды, образуют группы и скопления. Средняя плотность видимого вещества оказывается одинаковой: (3х10^-31 г/см3.

Нейтронные звезды

Нейтронные звезды (состоящие, в основном, из нейтронов) - очень компактные космические объекты размером около 10 км, с огромным магнитным полем (10¹³ гаусс). Нейтронные звезды обнаружены в виде пульсаров (пульсирующие источники радио- и рентгеновского излучений), а также барстеров (вспышечные источники рентгеновского излучения).

Черная дыра

В черной дыре большая масса вещества заключена в малом объеме (например, чтобы Солнце стало черной дырой, его диаметр должен уменьшится до 6 км). По современным представлениям, массивные звезды, заканчивая свою эволюцию, могут сколлапсировать в черную дыру.

Квазары - квазизвезды - ядра галактик и представляют собой сверхмассивные черные дыры.

Будущее Вселенной.

Будет ли разлет галактик продолжаться всегда или расширение сменится сжатием? Рассчитанное критическое значение плотности составляет _кр=10^-28 г/см³, а экспериментальное значение =3x10^-29 г/см³, т.е меньше критического значения. Но... оказалось, что все не так просто.

Относительная плотность вакуума _V = 0.7 Относительная плотность темного вещества (скрытой массы) _ТВ = 0.3 Относительная плотность светящегося вещества (звезды и галактики) _СВ = 0.02 Относительная плотность излучения _ИЗЛ = 10^-5

Как определить массу, а следовательно и плотность Вселенной? В галактиках много темной, скрытой массы. Этой массы почти в 10 раз больше (90 %), чем "видимой массы". Что же это за невидимое вещество? Точно не известно - это и черные дыры, и гипотетические элементарные частицы (масса которых очень мала - меньше массы электрона, но частиц очень много, что приводит к большой суммарной массе).

Наблюдательные исследования далеких вспышек сверхновых звезд указывают на присутствие во Вселенной космического вакуума. Вакуум создает поле антигравитации, которое вызывает ускорение космологического расширения. Вселенная будет расширяться неограниченно долго

Итак, напомним, что развитие Вселенной началось с "первоначального вещества" с плотностью 10³⁶ г/см³ с температурой 10²⁸ К. "Частицы" в этом первоначальном сгустке обладают огромной кинетической энергией, и вещество начинает расширяться, при этом температура и плотность Вселенной непрерывно уменьшаются.

Возможность зарождения Вселенной из "ничего". В целом Вселенная электронейтральна, поэтому она могла родиться из нулевого заряда. Энергия "ничего" равна нулю, но и энергия замкнутой Вселенной равна нулю.