Procesul evoluției universului este foarte lent. La urma urmei, universul este de multe ori mai în vârstă decât astronomia și, în general, cultura umană. Originea și evoluția vieții pe pământ nu este decât o legătură nesemnificativă în evoluția universului. Și totuși, cercetarea efectuată în secolul nostru a deschis cortina, care închide trecutul îndepărtat de la noi.
Observațiile astronomice moderne indică faptul că începutul universului, cu zece miliarde de ani în urmă, a fost o minge de foc gigantică, roșu-caldă și densă. Compoziția sa este foarte simplă. Această minge de foc a fost atât de fierbinte încât a constat doar din particule elementare libere care s-au mișcat rapid, se ciocnesc unul cu celălalt.
Timp de zece miliarde de ani după "Big Bang", cea mai simplă substanță fără formă sa transformat treptat în atomi, molecule, cristale, roci, planete. S-au născut stele, sisteme constând dintr-un număr imens de particule elementare cu o organizare foarte simplă. Pe unele planete ar putea apărea forme de viață.
Universul se extinde constant. Momentul în care universul a început să se extindă, este considerat a fi începutul său. Apoi a început prima și întreaga epocă dramatică din istoria universului, se numește "Big Bang" sau termenul englez Big Bang.
Sub expansiunea universului se înțelege un astfel de proces, când același număr de particule elementare și fotoni ocupă un volum constant în creștere. Densitatea medie a universului ca urmare a expansiunii scade treptat. Rezultă că, în trecut, densitatea universului a fost mai mare decât este acum. Se poate presupune că în antichitatea extremă (cu zece miliarde de ani în urmă) densitatea universului era foarte mare. În plus, temperatura ridicată ar trebui să fie ridicată, atât de ridicată încât densitatea radiației să depășească densitatea materiei. Cu alte cuvinte, energia tuturor fotonilor conținută în 1 metru cub. cm a fost mai mare decât suma energiei totale a particulelor conținute în 1 metru cub. a se vedea În prima etapă, în primele momente ale "Big Bang", toată materia a fost un amestec fierbinte și dens de particule, antiparticule și fotoni de înaltă energie gamma. Particulele s-au ciocnit cu antiparticulele corespunzătoare annihilate, dar fotonii gamma care rezultă se materializează instantaneu în particule și antiparticule.
Nașterea super galaxiilor și a clusterelor galaxiilor
Odată cu apariția atomilor de hidrogen, începe epoca stelară - epoca particulelor, mai exact epoca protonilor și a electronilor.
Universul intră în epoca stelară sub forma unui gaz de hidrogen cu un număr mare de fotoni luminași ultraviolete. Hidrogenul gazos sa extins în diferite părți ale universului la rate diferite. Densitatea sa era, de asemenea, neuniformă. A format cheaguri uriașe, multe milioane de ani lumină distanță. Masa acestor clustere de hidrogen cosmic a fost de sute de mii și chiar de milioane de ori mai mare decât masa prezentei galaxii noastre. Expansiunea gazului în interiorul fasciculelor a fost mai lentă decât extinderea hidrogenului rarificat între condensările în sine. Mai târziu, din locuri separate, cu ajutorul propriei atracții, s-au format supergalaxe și grupuri de galaxii. Deci, cele mai mari unități structurale ale universului - supergalaxia - sunt rezultatul distribuției inegale a hidrogenului care a avut loc în primele etape ale istoriei universului.
Coloanele hidrogen condensate - nuclee în exces de galaxii și grupuri de galaxii - se rotesc lent. În interiorul lor s-au format vîrtejuri asemănătoare cu vârtejurile. Diametrul lor a atins aproximativ o sută de mii de ani lumină. Noi numim aceste sisteme protogalaxii, adică embrioni de galaxii. În ciuda dimensiunilor lor incredibile, vortexurile proto-galaxiei erau doar o parte nesemnificativă a supergalaxiei și în mărimea ei nu depășea o mie de supergalaxie. Forța gravitațională formată din aceste vartejuri este un sistem de stele, pe care noi îl numim galaxii. Unele galaxii ne amintesc încă de o întorsătură gigantică.
Studiile astronomice arată că viteza de rotație a vortexului a determinat forma galaxiei care sa născut din acest vârtej. Exprimată în termeni științifici, viteza de rotație axială determină tipul de viitoare galaxie. Din vartejurile care se rotesc încet, apar galaxii eliptice, în timp ce galaxiile spirale s-au născut din galaxiile care se rotesc rapid.
Ca urmare a forței gravitaționale, un vortex foarte lent rotit a fost comprimat într-un balon sau într-un elipsoid aplatizat. Dimensiunea unui nor obișnuit de hidrogen obișnuit a fost de la câteva zeci la câteva sute de mii de ani lumină. Nu este dificil să se determine care dintre atomii de hidrogen au intrat în compoziția galaxiei eliptice, mai exact vorbind, elipsoidală, și care a rămas în spațiul exterior din afara ei. Dacă energia de legare a forțelor gravitaționale ale atomului de la periferie depășește energia sa cinetică, atomul a devenit o parte integrantă a galaxiei. Această condiție se numește testul Jeans. Cu ajutorul acestuia, este posibil să se determine în ce măsură masa și magnitudinea protogalaxiei depind de densitatea și temperatura gazului hidrogen.
Protogalaxia, care nu se rotea deloc, a devenit strămoșul galaxiei balonului. Galaxiile eliptice aplatizate s-au nascut din protogalaxii lent rotative. Datorită lipsei forței centrifuge, forța gravitațională a predominat. Protogalaxia a fost comprimată și densitatea de hidrogen din ea a crescut. De îndată ce densitatea a atins un anumit nivel, cheagurile de hidrogen au început să se despartă și să se contracteze. S-au născut protostarii, care mai târziu au evoluat în stele. Nașterea tuturor stelelor într-o galaxie globulară sau ușor aplatizată a apărut aproape simultan. Acest proces a durat relativ scurt, aproximativ o sută de milioane de ani. Aceasta înseamnă că în galaxiile eliptice toate stelele de aproximativ aceeași vârstă, adică foarte vechi. În galaxiile eliptice, tot hidrogenul a fost epuizat imediat la început, aproximativ în prima sută de existență a galaxiei. În următoarele 99 de secunde ale acestei perioade, stelele nu mai puteau să apară. Astfel, în galaxiile eliptice, cantitatea de materie interstelară este neglijabilă.
galaxii spiralate, inclusiv a noastră, constau din componente sferice foarte vechi (în care seamănă cu galaxii eliptice) și a unei componente plane mai tineresc situat în brațele spirale. Între aceste componente există mai multe componente tranzitorii cu un nivel diferit de aplatizare, de vârstă și viteză de rotație diferite. Structura galaxiilor spirale este deci mai complexă și mai diversă decât structura galaxiilor eliptice. Galaxiile spirale se rotesc de asemenea mult mai repede decât galaxiile sunt eliptice. Nu trebuie uitat că ele au fost formate din vîrtejurile rotative ale supergalaxiei. Prin urmare, crearea de galaxii spirale a implicat atât forțe gravitaționale cât și centrifuge.
Dacă în galaxia noastră o sută de milioane de ani de la producerea acestuia (acesta este momentul formării componentei sferice) evaporat hidrogen întreg interstelar, noua stea nu a putut fi născut, iar galaxia noastră ar deveni eliptică.
Dar gazul interstelar în acele vremuri îndepărtate nu sa evaporat și astfel gravitatea și rotația ar putea continua să construiască galaxiile noastre spirale și celelalte. Pentru fiecare atom de gaz interstelar, două forțe au acționat - gravitatea, care îl atrage spre centrul galaxiei și o forță centrifugă împingându-l departe de axa de rotație. În cele din urmă, gazul a fost comprimat spre planul galactic. În prezent, gazul interstelar este concentrat în plan galactic într-un strat foarte subțire. Acesta este concentrat în primul rând în brațele spirale și este o componentă plană sau intermediară, numită populația stelară a celui de-al doilea tip.
În fiecare etapă a aplatizării gazului interstelar, stelele se nașteau din ce în ce mai mult pe un disc din ce în ce mai subțire. Prin urmare, în galaxia noastră găsiți, ca și vechile care au apărut acum zece miliarde de ani, iar stelele s-au născut recent în brațe spirale, în așa-numitele asociații și grupuri împrăștiate. Putem spune că cu cât sunt mai planete sistemul în care s-au născut stelele, cu atât sunt mai mici.
Universul se dezvoltă în timpurile noastre. În galaxiile spirale se naște stele și mor. Universul continuă să se extindă.
Complexe de gaz-praf - leagănul stelelor
De unde vin trupele tinere și "super-tinere" din galaxia noastră? Pentru o lungă perioadă de timp, în conformitate cu tradiția stabilită, revenind la ipoteza lui Kant și Laplace privind originea sistemului solar, astronomii au presupus că stelele sunt formate din mediul de gaz-praf difuze împrăștiate. A existat doar o singură bază teoretică strictă a acestei convingeri - instabilitatea gravitațională inițial mediu omogen difuz. Faptul că într-un astfel de mediu sunt inevitabile perturbatii mici de densitate, adică abaterea de la uniformitate strictă. în viitor, cu toate acestea, în cazul în care masa acestor condensări depășesc o anumită limită, prin forța de gravitație, perturbatii mici vor crește și, inițial, mediu omogen este împărțită în mai multe condensări. Sub influența forței gravitaționale, aceste condensări vor continua să se contracte și, după cum se poate, se vor transforma în cele din urmă în stele.
Timpul caracteristic al compresiei norului la dimensiunea protostarului poate fi estimat din formula simplă a mecanicii care descrie căderea liberă a unui corp sub influența unei anumite accelerații. De exemplu, un nor cu o masă egală cu masa solară se va micșora într-un milion de ani.
În procesul primei etape de condensare a unui nor de gaz-praf într-o stea, numită "stadiul de cădere liberă", se eliberează o anumită cantitate de energie gravitațională. Jumătate din energia eliberată de compresia norului ar trebui să lase norul sub formă de radiație infraroșie și jumătate să se încălzească substanța.
De îndată ce norul în scădere devine opac la radiația infraroșie, luminozitatea sa va scădea dramatic. Acesta va continua să se micsoreze, dar nu conform legii căderii libere, dar mult mai lent. Temperatura ariilor sale interne. după încheierea procesului de disociere a hidrogenului molecular, va crește cu siguranță, deoarece jumătate din energia gravitațională eliberată în timpul comprimării va merge la încălzirea norului. Cu toate acestea, un astfel de obiect nu poate fi numit nor. Acesta este deja un protostar real.
Astfel, din legile simple ale fizicii se poate aștepta ca un proces unic și regulat de evoluție a complexelor de gaz-praf să intre mai întâi în protostare și apoi în stele. Cu toate acestea, posibilitatea nu este încă reală. Prima sarcină astronomiei observaționale este, în primul rând, să examineze norul real mediu interstelar și să analizeze dacă acestea sunt în măsură să contracteze sub propria gravitație. Pentru aceasta trebuie să știți dimensiunea, densitatea și temperatura. În al doilea rând, este foarte important pentru a obține argumente suplimentare în favoarea „proximității genetice de nori și stele (de exemplu, detaliile fine ale lor chimice și chiar compoziția izotopică, stele si nori legatura genetica, etc.). În al treilea rând, este foarte important să se obțină de la observațiile dovezi incontestabile ale existenței cele mai timpurii etape de dezvoltare a protostele (de exemplu, flash-ul infraroșu în fazele tardive ale căderii libere). în plus, se poate observa, și, aparent, există evenimente neașteptate. în cele din urmă, ar trebui să fie copii Pentru a face acest lucru, în primul rând, trebuie să le poți distinge de stelele "normale".
confirmarea empirică a formării stelelor din norii mediul interstelar este lung cunoscut faptul că stelele masive ale claselor O și B sunt distribuite în Galaxy nu este uniformă, și sunt grupate în acumulare extensivă separată, care mai târziu a devenit cunoscută sub numele de „asociere“. Dar astfel de stele trebuie să fie obiecte tinere. Astfel, însăși practica observațiilor astronomice sugerează că stelele nu se nasc singuri, ci ca Cuibărește, care este de acord calitativ cu conceptele teoriei instabilității gravitaționale. Young Stars Association (care constă nu numai a unor giganți la cald, masiv, dar, de asemenea, de la alte obiecte, în mod evident notabile tineri) sunt strâns legate de complexele mari de gaz de praf din mediul interstelar. Este firesc să presupunem că o astfel de conexiune trebuie să fie genetică, adică aceste stele sunt formate prin condensarea noriilor unui mediu de praf de gaz.
Procesul de naștere a stelelor, ca regulă, nu este vizibil, deoarece este ascuns de noi printr-un văl de praf cosmic absorbit de lumină. Numai radio astronomia, așa cum se poate acum presupune în siguranță, a făcut o schimbare radicală în problema studierii nașterii stelelor. În primul rând, praful interstelar nu absoarbe undele radio. În al doilea rând, radio-astronomia a descoperit fenomene complet neașteptate în complexele de gaz-praf cu un mediu interstelar care sunt direct legate de procesul de formare a stelelor.
Este Shklovsky. Stele: nașterea, viața și moartea
PI Bakulin. Curs de astronomie generală
Yu N. Efremov. În adâncimile Universului
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: