Космические монстры. Как устроена наша Вселенная
Наша Вселенная таит много тайн и загадок. Человечество пытается в них разобраться. Еще очень многое непонятно. Но по сравнению с тем, что было несколько тысяч лет назад, например, во времена Аристотеля, прогресс достигнут потрясающий. И это несмотря на темное Средневековье с его поиском ведьм, кострами инквизиции, несмотря на опустошительные войны. Так что если человечеству хватит ума не уничтожить все живое в атомной войне, то будущие поколения рано или поздно все эти загадки, или большинство из них, разгадают. К каким последствиям в повседневной жизни это приведет, сказать сложно. Но весь предыдущий опыт развития научного познания показывает, что самые, на первый взгляд, абстрактные теории рано или поздно становятся благом для человечества.
Почему Вселенная существует
Сегодня мы поговорим о загадках космоса. Главная из них состоит в том, каким образом до сих пор существует наша Вселенная. Ведь согласно Закону всемирного тяготения или его уточнению – Общей теории относительности, все материальные объекты притягиваются друг к другу. Так что за свои примерно 13,5 млрд лет существования Вселенная должна была бы «слипнуться» в один большой комок. А ведь нет. Существует преспокойно. Почему? Ведь законы тяготения подтверждены множеством экспериментов и наблюдательных фактов.
Черные дыры и их загадки
Дело в том, что это «слипание» происходит. Но не в глобальных, а локальных, по меркам Вселенной, масштабах. Почему? Расскажем позднее. А сейчас поговорим о том, что происходит в результате этого локального «слипания». А происходит вот что. Рождаются, например, «черные дыры» – самые загадочные объекты Вселенной.
В настоящий момент физики считают, что существует целая иерархия «черных дыр» – от сверхмалых до гигантских. Последние, огромные монстры, расположены в центрах галактик, в том числе, нашего «Млечного пути», в котором и находится Солнце со всем «выводком» своих планет, комет, астероидов и прочей мелочи.
Так как образуются «черные дыры»? Что это такое?
«Вдали было поле в снегу и погост. Ограды, надгробья, оглобли в сугробе и небо над папертью полное звезд.
А рядом, неведомая перед тем, застенчивей плошки, в окошки сторожки, мерцала звезда на пути в Вифлеем».
Так Борис Пастернак в своем знаменитом стихотворении описывает библейскую легенду о появлении новой звезды, знаменующей рождения сына божьего.
На самом деле, никакой «новой» эта звезда не была. В том смысле, что она в тот момент вовсе не родилась. Она, наоборот, «скончалась».
Дело в том, что каждой звезде отмерен «свой жизненный срок». Звезда живет благодаря равновесию двух разнонаправленных сил. Одна из них – сила всемирного тяготения, которая стремиться сжать всю огромную массу вещества, прежде всего водорода, из которого звезда преимущественно и состоит. Другая сила – это энергия ядерных реакций, которые в звезде происходят и которые расталкивают содержащееся в ней вещество.
Так вот, когда запасы водорода заканчиваются, а это происходит через миллиарды лет после возникновения звезды, силы гравитации начинают преобладать, и звезда схлопывается. Все находящееся в ней вещество устремляется к центру, и там происходит мощнейший взрыв. Который приводит к резкому повышению выделения энергии, а, следовательно, и усилению светимости звезды. Такая вот предсмертная агония. Ее то и наблюдали библейские пастухи. Если это не сказка.
Как умирают звезды
А что дальше? А это зависит от начальной массы звезды. Тут у нее есть несколько путей эволюции.
Если первоначальная масса звезды не слишком велика (не более 1,4 массы Солнца), то выбросив в результате взрыва основную массу своего вещества, она, под действием сил тяготения, начинает сжиматься и превращается в так называемый «белый карлик». Карлик – потому что он маленький. А Белый, потому что его сила тяготения позволяет лучам света из него выходить. Если первоначальная масс звезды составляет от 2 до 3 масс Солнца, то на месте ее гибели образуется так называемая «нейтронная звезда», плотность материи в которой очень велика, но она не светит.
Если начальная масса звезды превосходит указанный выше предел, то в результате того самого гравитационного воздействия из останков покойницы образуется так называемая «черная дыра» – один из самых загадочных объектов во Вселенной. Дело в том, что непосредственно обнаружить его нельзя. И никакие усовершенствования средств наблюдения за космосом это сделать не позволят. Потому что гравитационное поле «черной дыры» настолько велико, что даже электромагнитные волны, которые в разных диапазонах мы и регистрируем, вырваться оттуда не могут. «Черная дыра» это такой космический монстр, который «сжирает» все, попадающееся на его пути, и ничего не выпускает обратно. Но эти «твари» существуют. В центрах каждых галактик, по крайней мере. И в нашем «Млечном пути» тоже. Современная наука в этом не сомневается.
Тут надо добавить, что сверхмассивные «Черные дыры» в центрах галактик, образуются не в результате гравитационного коллапса какой-то отдельной звезды, а в результате слияния целой массы звезд, плотность которых в центрах галактик намного выше, чем на их периферии.
Что происходит там, внутри «черной дыры»? А вот это науке не известно. Для того чтобы в этом разобраться и построить более менее адекватную математическую модель происходящего, необходимо создать квантовую теорию относительности. А вот этого и не получается уже много лет.
О других космических монстрах
Ну и бог с ними, с «черными дырами». У нас во Вселенной есть много всяких других загадочных объектов. Квазары, пульсары, например, природа которых, как и природа «черных дыр», до конца не понятна.
Вот, квазар. По современным представлениям квазары – это ядра галактик на начальном этапе их развития. В центре такой молодой галактики находится сверхмассивная «черная дыра», которая, в соответствии с Общей теорией относительности, «сжирает» окружающее ее вещество. Это бедное вещество не падает в «дыру» напрямую (по радиусу), а движется по спирали, необратимо приближаясь к черному монстру. При этом оно разгоняется, его температура немерено растет, и оно начинает излучать электромагнитные волны разных диапазонов. Это излучение исключительно мощное. Оно может превышать в десятки и сотни раз суммарную мощность излучения всех звезд таких галактик, как наша. Поэтому квазары иногда называют «маяками вселенной».
Происходят ли подобные явления сейчас или это «предания старины глубокой»? В ближайшем от нас космосе их нет. А то, что мы наблюдаем, происходило многие миллиарды лет назад. Именно столько шел свет от квазаров до нашей Земли. Именно тогда и происходили все эти Вселенские катаклизмы.
Теперь о пульсарах. Это космические источники излучения, работающие в разных диапазонах световых волн. Их особенность состоит в том, что в отличие от всех остальных объектов, это излучение приходит в виде периодических всплесков (для разных видов пульсаров эта периодичность разная). По современным представлениям, пульсары – это вращающиеся нейтронные звезды (о них мы говорили выше), т.е. остатки обычных звезд, первоначальная масса которых, не позволила им превратиться в «черную дыру». Так вот, эти «бедолаги», если они вращаются вокруг своей оси и имеют магнитное поле, наклоненное к оси вращения, обеспечивают ту самую периодичность посылаемых в сторону Земли сигналов. Потому и называются пульсарами.
Вот такими загадочными существами и населена наша Вселенная. Но и это еще не все.
О черноте в космосе
Еще в 1905 году Эйнштейн в Специальной Теории Относительности, подтвержденной массой наблюдений и экспериментов, показал, что существует связь между массой какого-нибудь материального объекта и его энергией, так называемой энергией покоя. Таким образом, материя и энергия являются связанными друг с другом.
И что из того, спросите вы. А то, что находясь во Вселенной, мы более-менее понимаем 5% ее устройства. Это, включая звезды, пылевые туманности, «черные дыры», пульсары, квазары и прочую космическую нечисть. Плюс все элементарные частицы, из которых устроен наш мир. Так называемая «барионная материя».
А где все остальное? Те самые 95% оставшихся процентов.
На самом деле, эти 95% приходятся на так называемую «черную материю» и черную энергию». Почему они называются «черными»? А потому что никто толком не понимает, что это такое и как оно устроено.
Темная материя
Сначала о темной материи. Как всегда, все новые, в том числе и теоретические открытия, в астрофизике и космологии происходят после того, как появляются новые, более мощные средства наблюдения за далеким космосом. Так и здесь.
Точные наблюдения за движением звезд в далеких галактиках, показали, что что-то здесь не так. Слишком быстро они двигались. А это, согласно законам физики, могло означать только одно. У них там, внутри родной галактики, существует очень мощный центр притяжения, вокруг которого они и вращаются, чтобы на него не упасть.
Сначала все свалили на сверхмассивную «черную дыру». Но выяснилось, что «дыра» здесь не причем. Не такие траектории должны были бы быть у звезд, если бы центр притяжения находился в одной, по космическим масштабам, точке.
А потом, после появления современных суперкомпьютеров, стало возможным решить так называемую в математике «обратную задачу». А именно: по данным наблюдений движения звезд вычислить распределение в пространстве источников гравитационного тяготения.
Вот и вычислили. И проверили полученные результаты по наблюдениям движения звезд и в других галактиках.
И все сошлось! Оказалось, что в Космосе есть какая-то сущность, которая оказывает гравитационное воздействие, но невидима, т.е. не взаимодействует с электромагнитным полем на любых диапазонах волн. Вот эту сущность и назвали «темной материей». На ее долю приходится примерно 25–27% того, что у нас во Вселенной есть.
Темная энергия
Ладно, а что все остальное? Это «темная энергия». Тут вот какое дело. То, что наша Вселенная расширяется, было известно с конца двадцатых годов прошлого века. Именно из этого факта и родилась теория «Большого взрыва».
Ладно, взорвалось все и разлетелось. Но всемирное тяготение должно замедлять этот разлет, притягивая различные объекты друг к другу. Или, говоря языком Общей теории относительности, сжимая пространство.
Так вот, совсем недавно выяснилось, что все не так. Вселенная продолжает расширяться, причем делает это с ускорением. А это значит, что помимо гравитации, существует противоположная ей сила, расталкивающая материальные объекты или, точнее, наше пространство время. Эту силу и назвали «темной энергией». Как ее предсказал Эйнштейн и как не поверил в ее существование, мы писали ранее. Что такое «темная энергия» никто не знает. Но в ее существовании никто не сомневается. Против фактов не попрешь.
Вот примерно так устроен наш мир в глобальных масштабах. А микромир, мир атомов и элементарных частиц, устроен совсем по-другому. Не менее, а может быть, и более загадочно. Об этом расскажем в следующей публикации.
Источник
7 документальных сериалов о космосе 📽️
В этом году первому полету человека в космос исполняется 60 лет. В честь этого MyShows запускает серию подборок сериалов о космосе.
Ранее вышли статьи:
Тему для этой подборки предложил Bart182 — спасибо!
Космос / Cosmos
Документальный | 4.67 из 5 на MyShows | 1 день 4 часа 40 минут
В 1980 году вышел мини-сериал «Космос: Персональное путешествие», в котором астроном и популяризатор науки Карл Саган рассказывал об устройстве вселенной, происхождении жизни в ней, путешествиях во времени, положении человечества в мире и его влиянии на него. Второй сезон, «Космос: Пространство и время», вышел только в 2014 году, его ведущим стал астрофизик Нил Деграсс Тайсон, который когда-то вдохновился на изучение астрофизики именно Карлом Саганом. В 2020-м вышел третий сезона проекта — «Космос: Возможные миры».
«Потрясающий сериал, очень познавательный и наглядный, а также вызывающий мозговзрывание. Прекрасный Нил, излучающий в космических масштабах чистое добро. А музыка Алана Сильвестри под конец таки довела до слёз», — DrumpaChumpa.
«Вот такие документалки надо детям показывать и желательно в школе всех возрастов. Потому что надо закладывать любовь к науке и к природе с детства. Мне ещё очень нравится с каким уважением и любовью они отнеслись к Карлу Сагану», — NataliaVeco.
«Однозначно MUST SEE. Нравится всё: контент, подача, графика. Мотивирует познавать окружающий мир», — jimbo.
Как устроена Вселенная / How the Universe Works
Фантастика, исторический | 4.5 из 5 на MyShows | 4 дня 22 часа 42 минуты
Цикл научно-популярных телепередач для тех, кто когда-либо смотрел в ночное небо и задавался вопросом: когда и откуда все это появилось? Проект рассказывает об устройстве вселенной, о том, как она возникла, и обо всем, что в ней находится — о галактиках, звездах, планетах, черных дырах и многом другом. Рассказчиками выступают Майк Роу и Эрик Деллумс.
«Как для саморазвития — интересно. Очень интересно. Подача информации не муторная, а очень занимательная, причем для всех поколений: как и для взрослых, так и для подростков», — karma-police.
«Как устроена вселенная» — самая любимая из ныне вышедших познавательных и научных программ, очень часто на досуге могу включить и с удовольствием просмотреть», — H0wL1nG.
«Красивая подача, но на эту же тему есть более занимательные видео. Тут уклон идет на зрителя с минимальными знаниями по теме. Если ранее не смотрел на подобную тематику, то такое видео будет отличным погружением в тему», — adrenalinkin.
Горизонт / Horizon
Научный | 4.03 из 5 на MyShows | 1 месяц 11 дней 21 час 1 минуту
Британский документальный сериал, выходящий с 1964 года. Цель проекта, по заявлению его создателей, — предоставить величайшим ученым и философам мира платформу, на которой они смогут поделиться своими любопытными наблюдениями и размышлениями. Почему Земля устроена именно так, есть ли жизнь на Марсе, существует ли глобальное потепление, что такое время, возможно ли бессмертие — эти и многие другие вопросы рассматривались в сериале.
Почти у всех эпизодов, выходивших с 1960-х по 1980-е, не было сценариста — создатели просто интервьюировали спикера. С 1990-х формат «Горизонта» стал более повествовательным.
Открытый космос
Исторический | 4.44 из 5 на MyShows | 3 часа 28 минут
Документальный проект о самых любопытных и напряженных моментах в истории космонавтики. В цикле рассказывается о том, как покорялся космос, какие трудности возникали в процессе и как их преодолевали, в каком состоянии находились комические программы на момент выхода проекта (2011 год) и что ждет их в будущем, а также вспоминаются забытые имена и развенчиваются многие мифы.
«Шикарный сериал, у меня было впечатление, что это я сама в космическом аппарате жду старта или выхожу в открытый космос, или пытаюсь состыковать корабли… Жаль, что пережить и почувствовать это всё на самом деле не удастся, но, надеюсь, за время нашей жизни успеем стать свидетелями ещё более великих, значимых и интересных открытий и изобретений.
Мало рассказали о работе МКС всё же, об исследованиях, внутреннем устройстве и прочем. Но об этом, наверное, можно снять отдельный сериал. Тем не менее последние 3 серии просто великолепны, смотрела, затаив дыхание», — nens8_8y.
Планеты / The Planets
Документальный | 4.6 из 5 на MyShows | 6 часов 20 минут
Проект рассказывает о восьми планетах Солнечной системы, каждая из которых — свой отдельный мир. Как они появились, как и из-за чего менялись с течением времени, как ученые их исследовали и какая судьба ждет Солнечную систему в будущем — в течение пяти эпизодов профессор Брайан Кокс ответит на эти и многие другие вопросы.
«Сериал с самыми мощными флешбеками (миллиарды лет назад) :)», — polythene.
«Брайан Кокс так рассказывает про Марс, что начинаешь ему сочувствовать) И такая красивая песня на открывающих титрах», — pmg.
Во Вселенную со Стивеном Хокингом / Into the Universe with Stephen Hawking
Научный, образовательный | 4.47 из 5 на MyShows | 3 часа 26 минут
Британский физик, профессор Стивен Хокинг рассказывает о самых интригующих загадках Вселенной. Всего в шоу три эпизода: первый — об инопланетянах и вероятности их существования, второй — о путешествиях во времени и о том, возможно ли это, а в последнем, который называется «История всего», рассказывается об истории Вселенной, от ее возникновения до гибели в далеком будущем.
«Невероятно, насколько велик и загадочен космос, дух захватывает! Побольше бы таких фильмов», — Yana_Andrusenko.
«Пришельцы, путешествия во времени, создание вселенной и ее края. Последняя серия меня очень захватила, перевернув мнение о сериале с середнячка до очень годного сюжета. Хокинг общается с вами с юмором, он развлекается c наукой, фантазирует, даже музыка игривая, веселая — очень понравилась», — platina_vi.
«Теперь понятно, чем вдохновлялся Нолан перед Интерстелларом)», — id98447959.
Сквозь пространство и время с Морганом Фрименом / Through the Wormhole
Фантастика | 4.28 из 5 на MyShows | 1 день 23 часа 4 минуты
Шоу пытается найти ответы на вопросы, которые озадачивали человечество на протяжении всего существования: что было до того, как появился мир? Существует ли бог? Одни ли мы во вселенной? Раньше над этими вопросами размышляли величайшие философы, но теперь наука эволюционировала и ответы на главные загадки нашего существования ищут уже физики и биологи. В этом проекте, рассказчиком в котором выступает Морган Фримен, лучшие специалисты в астрофизике, астробиологии, квантовой механике, теории струн и многом другом, попробуют раскрыть самые интересные тайны вселенной.
Источник