Структура Вселенной. 1. В период времени от 0 до 10-35 с – раздувающаяся (инфляционная) Вселенная

Эволюция Вселенной

1. В период времени от 0 до 10^-35 с – раздувающаяся (инфляционная) Вселенная. Т~10²⁷ К, единый тип взаимодействий и новые элементарные частицы – скалярные Х-бозоны.

2. 10^-33с. разделение кварков и лептонов на частицы и античастицы. Дисимметрия между числом частиц и античастиц (антич.<частиц ~10^-10). Таким образом, вещество во Вселенной преобладает над антивеществом.

3. 10^-10c, T=10¹⁵K. Разделение сильного и слабого взаимодействий.

4. 10^-2с – стандартная модель развития Вселенной. Число фотонов=числу позитронов.

5. 1 с, Т=10¹⁰К. Вселенная остыла. Остались только фотоны (кванты света), нейтрино и антинейтрино, электроны, позитроны и маленькая примесь нуклонов.

6. 3 мин, Т=10⁹К Нуклоны участвуют в термоядерных реакциях: происходит космологический нуклеосинтез легких элементов (в основном ядра гелия), и, конечно, в наибольшем количестве остается основной элемент Вселенной - водород. Вещество - гелий - 22-28%, остальное - протоны. Основная энергия - в излучении - фотоны - 69%, нейтрино - 31%.

7. Миллион лет спустя Вселенная остывает настолько, что электроны и ядра рекомбинируют, образуя нейтральные атомы водорода, которые составляют 90% всех атомов, гелия -10%. Фотоны (кванты электромагнитного излучения - света) перестают взаимодействовать с веществом и остаются в виде фона - так называемого реликтового излучения. Сейчас его температура - 2.7 К

Как развивалась Вселенная дальше? Скачкообразный переход в новое состояние с разными подсистемами – от звезд и планет до сверхскопления Галактик. Однородная и изотропная модель Вселенной – это первое приближение, справедливое лишь в достаточно больших масштабах, превышающих 300–500 млн. световых лет. В меньших масштабах вещество распределено очень неоднородно: звезды собраны в галактики, галактики – в скопления.

Вселенная имеет ячеистую структуру. Размер этих ячеек около 100-200 млн. световых лет. Сжатые облака, находящиеся на стенках ячеек – это место, где в дальнейшем образуются галактики.

Образование звезд. После Большого Взрыва образовались гигантские облака газа и пыли. Под действием гравитации, вращаясь как в водовороте, части облака уплотняются, сжимаются и одновременно разогреваются. При достижении высокой температуры в центре сжатия начинают протекать термоядерные реакции с участием водорода. Так рождается звезда.

Как умирают звезды? Исчерпав весь запас горючего материала, звезда резко сжимается и, вспыхнув в мощном взрыве, угасает. Это событие отмечают как вспышку Сверхновой. Некоторые звезды умирают по-другому. Они увеличиваются в размерах, превращаясь в гигантский красный огненный шар – красный гигант. В таких звездах водород быстро сгорает, звезда сжимается и разогревается до температуры несколько сотен миллионов градусов. Происходят сложные термоядерные реакции, например, три ядра гелия объединяются и образуют возбужденное ядро углерода. Затем углерод с гелием образуют кислород и так далее вплоть до образования атомов железа. Через какое-то время внешняя оболочка красного гиганта отрывается и уходит в космическое пространство, а от звезды остается только маленькое центральное ядро. Это так называемый белый карлик – он намного меньше первоначальной звезды и не такой яркий. Солнце считается желтым карликом – в нем водород превращается в гелий и больше практически ничего не происходит. Во Вселенной существуют газопылевые облака, из которых возможно образование звезд следующих поколений.

Галактики – это стационарные звездные системы, удерживаемые за счет гравитационного взаимодействия. Если посмотреть на нашу Галактику сверху, то она похожа на спиральный гигантский диск, диаметр которого около 100 тыс. световых лет, а толщина – около 1500 световых лет. Земля находится на одном из витков этой спирали, поэтому в темную ночь можно наблюдать расплывчатую молочно-белую полосу, протянувшуюся по всему небу. Эту полосу древние Греки называли Млечный Путь. Так называется наша Галактика. В ней примерно 10¹¹ звезд (по некоторым данным около 200 миллиардов). Многие звезды из тех, которые мы наблюдаем сегодня, на самом деле давно взорвались и погасли. Мы же видим только их свет. Многие новые звезды до сих пор нам неизвестны, потому что их свет еще не достиг Земли. Галактики, как и звезды, образуют группы и скопления.

Галактика М51-99

Галактика N253-95

Нейтронные звезды (состоящие, в основном, из нейтронов) – очень компактные космические объекты размером около 10 км, с огромным магнитным полем (10¹³ гаусс). Нейтронные звезды обнаружены в виде пульсаров (пульсирующие источники радио- и рентгеновского излучений), а также барстеров (вспышечные источники рентгеновского излучения).

Черная дыра. В черной дыре большая масса вещества заключена в малом объеме (например, чтобы Солнце стало черной дырой, его диаметр должен уменьшится до 6 км). По современным представлениям, массивные звезды, заканчивая свою эволюцию, могут сколлапсировать в черную дыру.

Квазары (квазизвезды) – ядра галактик, представляют собой сверхмассивные черные дыры.