Объекты вселенной: Объекты Вселенной |

Содержание

Объекты Вселенной

Термин «Вселенная».
Введение.

Вселенная — это весь окружающий нас материальный мир, в том числе и то, что находится за пределами Земли — космическое пространство, планеты, звезды. Это материя без конца и края, принимающая самые разнообразные формы своего существования.

Большинство астрономов уверены, что Вселенная началась с сильного взрыва примерно 15000 млрд. лет назад. Этот гигантский взрыв, который ученые называют «Большой Удар», разогнал горячие газы во всех направлениях, и в конце концов образовались галактики, звезды и планеты.

Скорее всего, Вселенная безгранична. К тому же она расширяется, то есть составляющие ее галактики, звезды и солнечные системы перемещаются, удаляясь от центра во всех направлениях. Даже самые современные астрономические средства не могут охватить всю Вселенную. А ведь они способны улавливать свет звезд, удаленных от нас на расстояние 2 миллиарда световых лет! Этих звезд, быть может, уже и нет (все-таки свет шел миллиарды лет), а телескоп их видит. Как велика Вселенная? Она столь огромна, что астрономы вынуждены измерять ее протяженность в световых годах. Световой год обозначает расстояние, которое преодолевает свет за один год. Поскольку свет путешествует со скоростью 300000 км (186000 миль) в секунду, один световой год равен 9500000 млн. км (примерно 6000000 млн. миль).

Вселенная – это огромное пространство, которое заполнено звёздами, планетами, галактиками, чёрными дырами. Все эти составляющие находятся во взаимодействии и образуют целую систему – Вселенную.

Если посмотреть на карту Вселенной, можно увидеть, что звёзды иногда располагаются не поодиночке, а собираются в скопления. В таком скоплении может быть две-три звезды, а может быть и несколько десятков и даже сотен звезд. Небольшое количество звёзд, собранных вместе, скорее всего, свидетельствует о том, что эти светила образовались не очень давно. А огромные их скопления, которые обычно имеют форму шара, – признак того, что эти звёзды гораздо «старше».

Звезды вместе с планетами входят в состав галактик. Система галактик очень подвижна. Все звёзды постоянно перемещаются. Они появляются, «живут» и «умирают» (взрываются). Если говорить о светилах, подобных Солнцу, то срок их (жизни) составляет примерно 10-15 миллиардов лет.

Помимо галактики, в состав которой входит и наша Земля, во Вселенной существует ещё огромное количество звёздных систем, таких же как наша. Примером может послужить Туманность Андромеды.

Доказано, что Вселенная постоянно расширяется. Это значит, что звёзды, планеты, галактики, системы галактик, входящие в её состав, постепенно расходятся, «разлетаются» в разные стороны, отдаляясь друг от друга. Тем самым увеличивается и общее пространство Вселенной. Вселенная не имеет границ, никто также не может определить, где находится центр Вселенной.

<Однако, не всё столь туманно и закрыто от нас. Наука не стоит на месте и уже совершены огромные прорывы. Прикоснемся же к некоторым данным о космических явлениях.>

Наука: Наука и техника: Lenta.

arXiv: В США обнаружили самый далекий объект во Вселенной

Изображение: Harikane et al.

Международная группа астрономов, в том числе специалисты Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США), обнаружили самый далекий объект во Вселенной. Время путешествия света от галактики-кандидата HD1 составило 13,3 миллиарда лет. Об этом сообщается в препринтах в репозитории arXiv (тут и тут). Оба исследования приняты к публикации в журналах Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters и Astrophysical Journal.

Исследователи провели поиск галактик лаймановского разрыва (англ. Lyman-break galaxies, LBG) — очень отдаленных галактик, в которых происходит активное звездообразование. Для их обнаружения ученые проводят поиск излучения, в спектре которого присутствует так называемый предел Лаймана — волна длиной 91,15 нанометра, порождаемая переходом атома водорода из основного состояния в ион водорода. Присутствие предела в излучении звезды указывает на то, что она состоит преимущественно из водорода и, таким образом, является очень древней.

Материалы по теме:

Если в регионе происходит звездообразование, то там должны находиться скопления нейтрального газа, поглощающего значительную долю волн, чья длина короче предела Лаймана, и это явление известно как лаймановский разрыв. Для галактики с красным смещением z=3 (время путешествия света примерно равно 11 миллиардам лет) длина волны разрыва значительно растягивается из-за расширения Вселенной и достигает около 360 нанометров, что достаточно для обнаружения наземными и космическими телескопами. Такой объект будет виден при одних длинах волн, но резко пропадает при длинах волн, короче порогового значения. В случае далеких галактик, испускающих ультрафиолетовое лаймановское излучение, англоязычные астрономы обозначают это термином H-dropout.

Исследователи изначально провели поиск LBG в фотометрических базах данных галактик Cosmological Evolution Survey и SXDS и идентифицировали две галактики-кандидата — HD1 и HD2. Объект HD1 был дополнительно изучен с помощью радиоинтерферометра ALMA, и это позволило подтвердить, что он имеет красное смещение 13,27 (время путешествия света 13,34 миллиарда лет).

Астрофизики также изучили возможную природу источника, является ли он галактикой с активным звездообразованием или квазаром со сверхмассивной черной дырой, и пришли к выводу, что обе гипотезы правдоподобны. В первом случае в галактике формирование новых звезд должно происходить экстремальными темпами, чтобы объяснить невероятную яркость источника и его высокую плотность. В случае квазара масса черной дыры должна быть сравнима с массой 100 миллионов Солнц, которая поглощает окружающее вещество с максимальной возможной скоростью или со скоростью, порождающей мощный звездный ветер, отбрасывающий это вещество. Наличие такой черной дыры, возникшей спустя около 300 миллионов лет после Большого взрыва, представляет сложность для современных моделей роста сверхмассивных черных дыр.

Ожидается, что природа HD1 будет окончательно установлена с помощью космического телескопа нового поколения «Джеймса Уэбба», запущенного в декабре 2021 года и в настоящее время проходящего процедуры калибровки.

2.2: Основные объекты Вселенной

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 244203

Этот модуль начинается с вопроса «Что такое астрономия?» Проще говоря, астрономия — это изучение Вселенной. Астрономы классифицируют объекты по различным группам в зависимости от характеристик и местоположения в нашей Вселенной. Некоторые из этих классификаций, такие как звезды, легко понять с научной точки зрения. Другие объекты труднее классифицировать, а в некоторых случаях и полностью понять. Этот модуль определяет основные объекты в нашей Солнечной системе и за ее пределами, общий масштаб Вселенной и узоры на ночном небе.

Звезды

Звезды — это светящиеся газовые шары, в которых происходит ядерный синтез; Солнце — звезда.

Общественное достояние | Изображение предоставлено НАСА/ЕКА.

Планеты

Планеты — это объекты среднего размера, вращающиеся вокруг звезды. Мы видим планеты, потому что они отражают свет своей центральной звезды или, в некоторых случаях, звезд. Планеты, как правило, каменистые или газообразные по своей природе и имеют сферическую форму.

Недавно была определена новая группа объектов: карликовые планеты или Плутоиды. Это объекты, которые вращаются вокруг Солнца, но не очистили свои орбиты. Плутон — пример карликовой планеты.

Общественное достояние | Изображение предоставлено НАСА.

Спутник

Спутник вращается вокруг планеты; эти объекты также называют лунами. Например, спутник Земли — Луна — имя собственное.

Общественное достояние | Изображение предоставлено Pixabay.com.

Астероид

Астероид представляет собой относительно небольшой каменный/металлический объект , обычно вращающийся вокруг звезды.

Общественное достояние | Изображение предоставлено НАСА.

Комета

Комета — относительно небольшой ледяной объект, обычно вращающийся вокруг звезды. Астероиды, кометы и другие мелкие/неправильные объекты и «пыль» часто относят к категории малых тел.

Общественное достояние | Изображение предоставлено НАСА.

Солнечная система

Солнечная система — это Солнце и все объекты, вращающиеся вокруг Солнца, включая планеты и их луны.

Общественное достояние | Изображение предоставлено Pixabay.com.

Звездная Система

A Звездная система — это звезда и другие объекты, такие как планеты и/или другие звезды и другие материалы, которые вращаются вокруг нее.

Галактика

Галактика представляет собой большой остров звезд, от нескольких сотен миллионов до более чем триллиона звезд.

CC BY 3.0 | Изображение предоставлено ESA/Hubble. НАСА, ЕКА Благодарности: Мин Сун (UAH) и Серж Менье

Галактическое скопление

Галактическое скопление представляет собой совокупность гравитационно связанных галактик.

Сверхскопление

A Сверхскопление — это область, где галактики и галактические скопления плотно упакованы.

Вселенная

Вселенная состоит из материи и энергии и также называется Космосом.

Общественное достояние | Изображение предоставлено Pixabay.com.

Лицензионный контент CC, оригинал

Предоставлено : Колледж штата Флорида в Джексонвилле. Лицензия : CC BY: Attribution

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или Страница
Программа OER или Publisher
Люмен
Теги

Представь Вселенную!

Моделирование окружения и падения горячего газа в черную дыру.
(Источник: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА/Дж. Шниттман, Дж. Кролик (JHU) и С. Ноубл (RIT)) поверхность. Но как это происходит?

Концепцию черной дыры можно понять, если подумать о том, как быстро что-то должно двигаться, чтобы избежать гравитации другого объекта это называется скоростью убегания. Формально скорость убегания — это скорость, которую должен достичь объект, чтобы «освободиться» от гравитационного притяжения другого тела.

На скорость убегания влияют две вещи: масса объекта и расстояние до центра этого объекта. Например, ракета должна разогнаться до 11,2 км/с, чтобы избежать земного притяжения. Если бы вместо этого эта ракета находилась на планете с такой же массой, как Земля, но вдвое меньше в диаметре, скорость убегания составила бы 15,8 км/с. Несмотря на то, что масса такая же, скорость убегания больше, потому что объект меньше (и более плотный).

Что, если бы мы сделали размер объекта еще меньше? Если бы мы сжали массу Земли в сферу радиусом 9мм, скорость убегания будет равна скорости света. Чуть-чуть меньше, а скорость убегания больше скорости света. Но скорость света — это предел космической скорости, поэтому было бы невозможно убежать от этой крошечной сферы, если бы вы подошли достаточно близко.

Радиус, на котором масса имеет скорость убегания, равную скорости света, называется радиусом Шварцшильда. Любой объект, который меньше его радиуса Шварцшильда, является черной дырой , другими словами, все, что имеет скорость убегания, превышающую скорость света, является черной дырой. Для чего-то массу нашего солнца нужно было бы втиснуть в объем радиусом около 3 км.

Черная дыра состоит из двух основных частей. Сингулярность находится в центре и там, где находится масса. Горизонт событий — это граница, которая отмечает, где скорость убегания от массы равна скорости света.
(Фото: NASA, Imagine the Universe)

Структура черной дыры

Черная дыра состоит из двух основных частей: сингулярности и горизонта событий.

Горизонт событий — это «точка невозврата» вокруг черной дыры. Это не физическая поверхность, а сфера, окружающая черную дыру, которая отмечает место, где скорость убегания равна скорости света. Его радиус — это упомянутый ранее радиус Шварцшильда.

Одна вещь о горизонте событий: как только материя окажется внутри него, эта материя упадет в центр. При такой сильной гравитации материя сжимается до точки — крошечного, крошечного объема с безумно большой плотностью. Эта точка называется сингулярностью. Он исчезающе мал, поэтому его плотность практически бесконечна. Вполне вероятно, что законы физики нарушаются в сингулярности. Ученые активно занимаются исследованиями, чтобы лучше понять, что происходит в этих сингулярностях, а также как разработать полную теорию, которая лучше описывает то, что происходит в центре черной дыры.

Увидеть невидимое

Если свет не может покинуть черную дыру, то как мы можем увидеть черные дыры?

Астрономы не видят черных дыр напрямую. Вместо этого астрономы наблюдают присутствие черной дыры по ее влиянию на окружающую среду. Черную дыру, находящуюся в центре нашей галактики, было бы очень трудно обнаружить.

Представьте, что однажды ночью вы пришли домой и обнаружили беспорядок на кухне. Вы знаете, что она была чистой, когда вы уходили, но теперь в раковине грязная посуда, а на прилавке разбросаны крошки. Из улик вы знаете, что кто-то пользовался кухней, пока вас не было на самом деле, вы даже можете сказать, что они сделали бутерброд и чипсы из-за крошек, которые вы видите на прилавке. Возможно, вы даже сможете определить, кто из вашей семьи был на кухне, по тому, какие чипсы у них были или что они положили на свой бутерброд. Вы никогда не видели этого человека на кухне, но его влияние на кухню было очевидным.

Изучение черных дыр во многом зависит от косвенного обнаружения. Астрономы не могут наблюдать черные дыры напрямую, но видят поведение других объектов, которое можно объяснить только присутствием поблизости очень большого и плотного объекта. Эффекты могут включать в себя втягивание материалов в черную дыру, аккреционные диски, формирующиеся вокруг черной дыры, или звезды, вращающиеся вокруг массивного, но невидимого объекта.

Визуализация этого художника иллюстрирует новые данные о звезде, разорванной черной дырой. Когда звезда подходит слишком близко к черной дыре, сильные приливные силы разрывают звезду на части.
Авторы и права: Лаборатория GSFC/CI NASA

Типы черных дыр

Традиционно астрономы говорили о двух основных классах черных дыр — с массой примерно в 5-20 раз больше солнечной, которые называются звездными. -массивные черные дыры, а также те, масса которых в миллионы и миллиарды раз больше солнечной, называются сверхмассивными черными дырами. Как насчет разрыва между звездной массой и сверхмассивными черными дырами? В течение долгого времени астрономы предлагали третий класс, называемый черными дырами промежуточной массы, но только в последнее десятилетие или около того они начали находить возможные доказательства существования этого класса черных дыр.

Черные дыры звездной массы образуются, когда у массивной звезды заканчивается топливо и она коллапсирует. Их можно найти разбросанными по всей галактике, в тех же местах, где мы находим звезды, поскольку они начали свою жизнь как звезды. Некоторые черные дыры звездной массы начали свою жизнь как часть двойной звездной системы, и то, как черная дыра влияет на своего компаньона и окружающую среду, может дать астрономам ключ к разгадке их присутствия.

Сверхмассивные черные дыры находятся в центре почти каждой крупной галактики. То, как именно образуются сверхмассивные черные дыры, является активной областью исследований астрономов. Недавние исследования показали, что размер черной дыры коррелирует с размером галактики, так что должна быть какая-то связь между образованием черной дыры и галактики.

Имея всего несколько кандидатов в промежуточные черные дыры, астрономы только начинают их детальное изучение. Эти исследования осложняются тем, что многие объекты, которые изначально выглядели как кандидаты в сильные промежуточные черные дыры, могут быть объяснены другими способами.