24. Звезды, их эволюция

Звезды находятся в плазменном состоянии. Они разогреты до миллионов градусов. Внутри звезд происходит термоядерная реакция. Зыезды-это фабрики элементов. В звездах действует гравитация и термоядерная реакции. Пока эти процессы уравновешены-звезда живет. Звезды содержат 99% всей вселенной, их количество – 10в 22 степени. Температура звезд достигает миллиарда градусов. Яркость некоторых звезд достигает миллиона солнц. Плотность некоторых звезд достигает 100 млн. тонн на см3. Ближайшая после солнца звезд-Альфа-центавра, до нее 3 световых года. Звезды образуются из космического вещества в ре­зультате его конденсации под действием гравитационных, маг­нитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар — протозвезда. Преобразование протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет, что сравнительно немного по космическим мер­кам. Молодые звезды (около 100 тыс. лет) существуют за счет энергии гравитационного сжатия, которая разогревает цент­ральную область звезды до температуры порядка 10-15 млн С и «запускает» термоядерную реакцию преобразования водоро­да в гелий. Именно термоядерная энергия является источником собственного свечения звезд. В результате преобразования водо­рода в гелий в центральной зоне образуется гелиевое ядро. Кро­ме этого в процессе ядерных реакций возникают и другие хими­ческие элементы. На той стадии, когда ядерные реакции уже не могут поддерживать устойчивость звезды, ее гелиевое ядро на­чинает сжиматься. При этом внутренняя температура звезды увеличивается, а периферийная зона, или внешняя оболочка, сначала расширяется, а затем выбрасывается в космическое пространство. Звезда превращается в красный ги­гант. В процессе дальнейшего охлаждения, если звезда имела не­большую массу, она ревращается в белого карлика — стационарный космический объект с очень высокой плотностью. Белые карлики представляют собой зак­лючительный этап эволюции большинства звезд, в которых весь водород «выгорает», а ядерные реакции прекращаются. Свече­ние белого карлика происходит за счет его остывания. Тепловая энергия белого карлика продолжает иссякать, вследствие чего звезда меняет свой цвет сначала на желтый, а затем на красный. Постепенно она превращается в небольшое холодное темное тело, становится черным карликом. Если какие-то причины останавливают гравитационное сжатие, то происходит взрыв старой звезды, который сопровождается выбросом огром­ного количества вещества и энергии. Такой взрыв называют вспышкой сверхновой. Часть массы взорвавшейся сверхновой может продолжить существование в виде черной дыры. Черная дыра — область пространства, в кото­рой сосредоточены огромные массы вещества, вызывающие сильное поле тяготения. Часть массы взорвавшейся сверхновой звезды может продол­жить существование в виде нейтронной звезды, или пульсара.

25. Галактики. Космические расстояния

Галактики — гигантские скопления звезд, пыли и газа, про­низанные магнитными полями и космическими лучами. Самой близкой к нам галактикой, расположенной на расстоянии 1,5 млн световых лет, является туманность Андромеды. Самой иссле­дованной является Местная группа галактик, в которую входят наша Галактика (Млечный путь) и туманность Андромеды. Наиболее распространенной является спиральная форма га­лактик. К этому типу относятся наша Галактика, а также туман­ность Андромеды. В галактиках спиральной формы находятся наиболее горячие звезды и массивные облака космического газа. Счита­ется, что в некоторых галактиках ядро представляет собой чер­ную дыру. Так, в центре ядра нашей Галактики находится скоп­ление звезд с сильным радиоисточником, который называют Стрелец А. Предполагается, что Стрелец А является черной ды­рой с массой, примерно равной миллиону солнечных масс. Пространство между галактиками заполнено газом, пылью и разного рода излучениями (электромагнитными, гравитацион­ными, потоками нейтрино и субатомных частиц). Основное ве­щество, составляющее межзвездный газ — водород, на втором месте — гелий. Наша Галактика — Млечный путь — имеет форму диска с выпуклостью в центре — ядром, от которого отходят спирале­видные рукава. Солнечная система расположена в одном из ру­кавов. Млечный путь насчитывает около 200 млрд звезд. Возраст нашей Галактики око­ло 15 млрд лет. Квазары-звездные объекты- это последнее, что видно во вселенной. асстояние до них более 10 млрд. световых лет. Свойства Галактики- постоянное расширение, т.е Квазары улетают от нас со скоростью 50 т. км/с., расширение идет с замедлением- чем дальше, тем медленнее, т.е. это может длиться бесконечно. Вселенная однородна, одинакова во всех направлениях. Во вселенной нет центра. Вселенная безгранична, но конечна. Центр вселенной находится там, где находится наблюдатель. А.Е.-астрономическая единица. С.Г.- световой год-расстояние, за которое луч света проходит в течении года. Парсек-3 световых года.

26. Метагалактика и Вселенная

Метагалактика — это доступная наблюдениям часть Все­ленной. Метагалактика представляет собой упорядо­ченную систему галактик. Мета­галактика постоянно расширяется, т.е. наша Вселенная нестационарна. Метагалактика имеет сетчатую (ячеистую) структуру, т.е. галактики распределены в ней не равномерно, а вдоль опре­деленных линий — как бы по границам ячеек сетки. Такое строе­ние свидетельствует, что в небольших объемах Метагалактика неоднородна. Гипотеза «множественно­сти вселенных» допускает существование множества миров, образовавшихся в результате Большого Взрыва. Эти вселенные различаются своими физическими свойствами, типом организа­ции, нестационарности и т.п., и в силу этого мы не можем их наблюдать. Тем не менее предполагается, что разные вселенные связаны друг с другом неизвестным пока способом. Есть гипотеза, что Метага­лактика не есть вся Вселенная, а лишь ее часть. Если это «эмпирически» подтвердится, то «масштаб» человека и цен­ность его существования могут подвергнуться новой радикаль­ной переоценке, что, возможно, скажется через опосредствую­щие институты (средства коммуникации, культура и т.д.) на всем мировоззрении точно так же, как в свое время сказался поворот Коперника, послед­ствия которого едва ли вообще поддаются полному объясне­нию.

27. Эволюция вселенной. Физический вакуум. Закон Хабба

Исходя из того, что Вселенная расширяется 15 млрд. лет, то естественно, что 15 млрд. лет назад она была 0. Эта точка называется сингулярностью. –t=0, M приблизительно = 10 в 93 степени – это точка начала жизни вселенной. Физический вакуум-такое состояние пространства, в котором количество частиц = 0. В физическом вакууме времени нет. В физическом вакууме произошла флуктуация (возмущение). Теорию большого взрыва разработал Гамов. После взрыва следует расширение. Дальше последовали этапы эволюции.Этапы эволюции Вселенной называются эрами. Адронная эра: длительность 10~7 с, температура Вселенной составляет 1032 К. Главными действующими лицами являются элементарные частицы, между которыми осуществляется силь­ное взаимодействие. Вселенная представляет собой разогретую плазму. Лептонная эра: длительность 10 с, температура Вселенной 1015 К. Главные действующие лица— лептоны (электроны, по­зитроны и др.). Эра излучения: длительность 1 млн лет, температура Вселен­ной 10 000 К. В это время во Вселенной преобладало излучение, а вещество было ионизированным. Эра вещества: длится и сейчас. Вселенная остывает, стано­вится нейтральной и темной, образуется вещество. В начале этой эры возникают первые протозвезды и протогалактики. Из­лучение перестает взаимодействовать с веществом и начинает свободно перемещаться по Вселенной. Именно эти фотоны и нейтрино, остывшие до 3 К, наблюдаются сейчас в виде релик­тового излучения. Э. Хаббл обнару­жил эффект «красного смещения» в спектрах удаленных галактик. «Красное смещение» означает понижение частот электромагнит­ного излучения при удалении источника света от наблюдателя. Т.е. если источник света удаляется от нас, то воспринимаемая частота излучений уменьшается, а длины волн увеличиваются, линии ви­димого спектра смещаются в сторону более длинных красных волн. Оказалось, что «красное смещение» пропорционально рас­стоянию до источника света. Исследования Э. Хаббла подтверди­ли, что удаленные от нас галактики разбегаются, т.е. Вселенная находится в состоянии расширения, а значит нестационарна. Дру­гим важным экспериментальным свидетельством в пользу гипоте­зы расширяющейся Вселенной стало открытие реликтового излу­чения — слабого радиоизлучения, свойства которого являются в точности такими, какими они должны были быть на этапе горячей, взрывной Вселенной.