4.4 Расширяющаяся Вселенная и Большой взрыв

1-1-21-0-2– Page 1 –

4.4 Расширяющаяся Вселенная и Большой взрыв

 

Как устроена наша Вселенная? Результаты научных исследований говорят нам о том, что по космическим меркам она является сравнительно молодoй и развивающейся. Но относительно формы ее представления убедительной теории не существует. Все элементы Вселеннoй, начиная от галактических скоплений и заканчивая субъядерными элементарными частицами, в основном, структурированы и находятся под воздействием разного рода полей и сил. Все многообразие объектов Мироздания на уровнях Микромира и Мегамира ограничено несколькими сотнями и десятками типов, что несоизмеримо с многомиллионным многообразием окружающего нас Макромира.

Какие существуют теории возникновения и развития Вселенной? Наиболее известны теории расширяющейся, стационарной и пульсирующей Вселенной. Существует и гипотеза, что Вселенная существует вечно, изменяясь лишь в формах своего проявлениях. В научной среде превалирует теория “большого взрыва” (“big bang”) и гипотеза “расширяющейся Вселенной”, выдвинутая Г.Гамовым. Работы, проведенные в 1922 году математиком Петербургской школы А.Фридманом, показали, что Вселенная не стационарна. Она должна либо расширяться, либо сжиматься. А вскоре было получено и экспериментальное подтверждение расширения Вселенной. Стало ясно, что стационарная модель не имеет отношения к реальности. В 1990 году на околоземную орбиту был выведен оптический телескоп “Хаббл” (диаметр зеркала 2,4 метра) и в 1999 году – космическая рентгеновская обсерватория “Чандра”. Наблюдениями проведенными с телескопа Хаббл в 1997 году была подтверждена теория “расширяющейся Вселенной”. Обсерватория “Чандра” зафиксировала, как черная дыра, расположенная в центре нашей Галактики, испустила огромное облако пыли и тумана, которое со скоростью близкой к скорости света движется в сторону Земли и достигнет горизонт нашей планеты в 2014 году.

Космология, как наука о единой и цельной Вселенной, лишь совсем недавно определила ee размеры и возраст. И оказалось, что ее диаметр равен приблизительно 40-ка миллиардам световых лет (1028 см) и oт роду ей около 14-ти миллиардов лет. В качестве меры времени был выбран один годовой цикл вращения Земли вокруг Солнца. Возраст Вселенной был определен несколькими независимыми методами:
     – доплеровского смещения в спектре света звезд;
     – радиоактивной датировки;
     – изотропной фоновой радиации,
что привело к согласованному результату. Был определен и самый далекий видимый объект Вселенной – гамма-всплеск GRB 090423, возраст которого определен в 0.63 миллиарда лет. Однако, по-прежнему, возраст Вселенной остается для исследователей не совсем однозначной величиной.

 

Устоявшейся, но не бесспорной, является точка зрения науки на место рождения Вселенной – сжатый до бесконечности сгусток энергии, так называемой “точки сингулярности”, расположенной в центре нынешней Вселенной. Эта таинственная точка отсчета истории Вселенной бесконечно малого объема размером D = 10-33 сантиметров и бесконечно большой плотности, из которой в момент взрыва и возникли частицы и впоследствии объекты Мироздания. В этом неподдающемуся воображению малом объеме уже были заложены базовые элементы и вся информация о будущей Вселенной. Образно говоря, сингулярная Вселенная могла бы по своему размеру стать частицей и протона, и электрона, и любой другой из известных микрочастиц. Протон с радиусом R = 10-13 см для нее просто гигант. Впервые, кто высказал мысль о том, что Вселенная когда-то могла быть сжатой до невообразимо высокой плотности, был математик А.Фридман.

Одним из важнейших вопросов современной астрономии – эволюция Вселенной. Ее представляют последовательностью следующих этапов развития (рис. 4.4.1). Сначала во Вселенной произошел взрыв этой точки сингулярности – горячего огненного шара, вместившем весь последующий материальный вселенский мир.

4-5-1

 Рис 4.4.1. Научное представление эволюции Вселенной

Другими словами, эволюция Вселенной в научном представлении началась с неуправляемого взрыва, подобно “революции“, к которой мы можем отнести процесс любого взрыва. Естественно, что взорвавшееся вещество, отдаляясь от центра взрыва, распределялось в расширяющемся объеме неравномерно, все более отдаляясь от места взрыва и сосредотачиваясь в его оболочке. Далее, как результат воздействия гравитационных сил на начальные слабые неоднородности, образовались зародыши галактик – черные дыры, вокруг которых впоследствии формировались галактики. Так считают астрофизики из Университета Макса Планка и Национальной обсерватории США. То есть черные дыры представляют собой центры кристаллизации и развития галактик и во многом определяют основную структуру Мироздания. Форма зарождающихся галактик представлялась в виде спиралей, в рукавах которых из межзвездной пыли и газа группировались горячие голубого цвета молодые звезды. Со временем, в связи с исчерпанием межзвездной среды, процесс образования новых звезд завершится, но на сегодня еще не завершился. Так в галактике NGC 253 исследователи зафиксировали в десятке регионах центральной ее части процессы происходящего звездообразования. Взрослея, звезды охлаждаются, все более приобретая красные оттенки. Спиральные рукава все меньше могут удерживать развивающиеся и увеличивающиеся в размерах звезды и звездные системы, и постепенно теряют четкость своих форм. И галактики все больше обретают округлую форму. Для постоянного наблюдения за звездами, определения направлений и скоростей движения галактик и звезд и создания трехмерной карты нашей галактики Млечный Путь, Европейское космическое агентство вывело на орбиту Земли исследовательский аппарат Gaia, что позволит приблизиться к пониманию эволюционных процессов, происходящих в галактиках.

Согласно общепринятой теории “большого взрыва”, примерно через миллион лет после начала расширения Вселенная еще представляла собой относительно однородную смесь газа и излучения. Не было ни звезд, ни галактик. Звезды образовались несколько позже в результате сжатия газа под действием собственной гравитации. Такой процесс называют гравитационной неустойчивостью. Когда звезда колапсирует под действием огромного собственного гравитационного притяжения, ее внутренние слои непрерывно сжимаются. Это сжатие ведет к нагреву вещества. Но вот происхождение гравитационных сил, как неких изначальных исходных вселенских сущностей, наука объяснить не может. При температурах выше 107˚ К начинаются реакции, которые приводят к образованию тяжелых химических элементов.

Как считают ученые, современный химический состав Солнечной системы является результатом реакций термоядерного синтеза, протекавших в первых поколениях звезд и действующих в них сил гравитации. Но что это за сила гравитации, которая сжимает “все вокруг себя” и почему она так устремлена к центру космического объекта? Что там в этом центре сосредоточено? Сколь-либо вразумительного ответа на эти вопросы у науки нет. Тем не менее, исследователи занимаются не только проблемами гравитации, но и антигравитации, как, например, ученыe из “BAЕ Systems” (бывшей “British Aerospace”), специализирующиеся на аэрокосмических исследованиях в рамках программы “прорывы в области физики движения”, поддерживаемой космическим агенством NASA. Эксперименты по антигравитации были инициированы исследованиями ученых Е.Подклетновым и независимо А.Рыковым, заявивших об открытии способа управления гравитацией. Однако, ответа на вопрос “о природе сил гравитации”, также как и установившегося представления о “происхождении самой Вселенной и Мироздания в целом” до сего времени у науки нет.

 

end1-1-2– Page 1 –

 

Recent Posts