Три силы во вселенной. Эволюция Вселенной: основные моменты

Закон намерения гласит: «Все есть мысль»

Мысль первична и предшествует любой материализации. В жизни мы получаем ровно то, что себе намыслили. Этот закон, основанный на ментальности Вселенной, составляет саму основу нашей жизни. Все, что с вами происходит, изначально появляется в вашем сознании в виде мысленного образа. Своими мыслями мы воплощаем реальность. Мы создаем свой мир своими мыслями, чувствами и эмоциями.

Ментальность Вселенной – это первооснова существования. Благодаря закону намерения, образы, созданные нашими мыслями, материализуются и проявляются во всем, что нас окружает. Какие-то образы лишь мелькают в наших мыслях, не оказывая особенного влияния на нашу судьбу, а какие-то занимают прочное место.

Все зависит от того, с какой интенсивностью происходит наполнение мыслеобраза вашей ментальной энергией, или, выражаясь более простым языком, от того, с какой силой вы представляете себе что-либо, и насколько верите в то, о чем думаете. Не имеет значения, положительные это образы или отрицательные. Тот мир, который мы привыкли называть реальностью, на самом деле реален только по отношению к конкретному человеку, поскольку выстроен им самим – его представлениями, убеждениями, желаниями, устремлениями, страхами и опасениями.

Однако бывает и так, что желая получить что-то определенное, у человека возникают угнетающие мысли, связанные с сильными эмоциями – Смогу ли я достичь цели? Что будет, если я не получу желаемого, не добьюсь своей цели…

Таким образом, страхи загоняют нас в королевство кривых зеркал, и, в результате, мы получаем искаженную проекцию своих желаний. Если идти к цели таким способом, результат, скорее всего, будет отрицательным, поскольку в своем страхе недостижения того, что хотите, вы питаете энергией идею недостижения цели в той же или большей степени, чем саму избранную цель.

Человек сам создает свою реальность и свою жизнь. Это очень важно осознать.

Мы создаем свой мир своими мыслями, чувствами и эмоциями. И разные грани реальности, нашей внутренней реальности: состояние здоровья, отношения в семье, работа, финансовое положение, отношения с людьми и окружающим миром – все это внешнее отражение наших мыслей, чувств и эмоций.

Из закона намерения вытекает несколько других законов. Вот один из них…

Второй закон – Закон соответствия

Закон соответствия гласит: «Как наверху, так и внизу»

Поскольку мы сами создаем свой мир своими мыслями, чувствами, убеждениями и эмоциями, внешний мир является полным отражением мира внутреннего.

Если вы чем-то недовольны в своей жизни, или Вас что-то раздражает в поведении других людей, с которыми Вам приходится часто общаться – ищите причину в себе.

Вселенная очень интересным образом обучает нас. Она не пишет книг, не говорит нам директивным тоном, в каком направлении двигаться … Она просто дает нам такие жизненные ситуации, которые приходят именно к нам, и которые мы должны преодолеть для своего дальнейшего развития.

Если же вы стараетесь уйти от неприятной ситуации, избегать её всеми известными способами, или просто «не думать» о ней, Вселенная ещё раз преподнесет Вам подобную ситуацию, возможно с другими участниками и событиями, и вы все же будете должны «пройти» через такую ситуацию, сделав определенные выводы внутри себя и о себе. Да-да именно о себе, а не о том, что это другие такие плохие… Ведь эта неприятная ситуация произошла именно с вами, а не с ними, другими и плохими – они, другие люди, лишь помогают нам, указывая нам на наши недостатки.

Этот закон позволяет нам понять, что внешние раздражители, вызывающие в нас некомфортные душевные состояния, такие, как обида, горечь, злость, раздражение являются всего лишь отражением того, что происходит у нас внутри.

Внешнее равно внутреннему… Как наверху, так и внизу.

Подобные рассуждения применимы и в случае болезни. Болезнь – это сигнал о нарушении равновесия, гармонии со Вселенной. Болезнь также является внешним отражением наших мыслей, нашего поведения и наших намерений. Это сигнал мудрой Вселенной о том, что мы запутались и двигаемся в неправильном направлении.

Может ли таблетка или иной лекарственный препарат пусть даже дорогой и «хороший» изменить наши мысли… наше поведение… A наши убеждения?… Ответ, наверняка, очевиден. Тогда стоит ли, вообще, «пытаться» устранить причину болезни таким способом?

Действительно устранить причину болезни можно лишь через работу над собой, поиск причин внутри себя и осознание своей личной ответственности за процесс выздоровления.

Ошо говорил в своих книгах:

«Не ищите истину вне вас, её там нет, истина только внутри вас».

Об этом говорится и в Библии :

«И Я скажу вам: просите, и дано будет вам; ищите, и найдете; стучите, и отворят вам,
ибо всякий просящий получает, и ищущий находит, и стучащему отворят».
(Евангелие от Луки, гл.11, ст.9-10).

Следствия данного закона:

«Познай самого себя, и познаешь весь мир».

«Во мне есть все необходимое, для развития, благополучия и счастья».

Третий закон – Закон сохранения энергии

Понятие энергии является в эниологии ключевым, равно как и в науке. Само понятие энергии достаточно «широкоформатное» и несет в себе большую смысловую нагрузку. Поэтому мы остановимся на законе сохранения энергии в общем его понимании, а конкретные примеры использования данного закона будем приводить непосредственно из отдельных статей.

Закон сохранения (накопления) энергии гласит:

“Ничто из ничего не возникает и ничто никуда не исчезает.
Все переходит из одного состояния в другое”.

Одним из самых характерных проявлений этого закона является наличие у человека каузального тела. Оно представляет собой энерго-информационную тонкоматериальную конструкцию. Абсолютно все события внешней и внутренней жизни человека «записываются» на каузальное тело. При этом событие отмечается в каузальном теле тем ярче, чем более значимо оно для данного человека и чем сильнее оно связано с прошлой и будущей его жизнью. Единицей информации на каузальном плане является поступок, действие со всей цепью взаимосвязей между ними.

Такое явление как «опыт» является примером работы с каузальным телом. Человек обращается к своей памяти, своему опыту и достает оттуда подходящий для данной жизненной ситуации способ поведения.

Какие-то события в нашей жизни надолго остаются в нашей памяти, другие – наоборот проходят незаметно (сознательно мы не придаем им значения), однако и первые и вторые человек в определенном состоянии сознания может в точности восстановить.

Существование данного универсального закона подтверждено физиками. Многие, возможно, помнят из школьного курса физики закон сохранения энергии – обычно он формулируется как постоянство энергии в замкнутой системе.

Примеры закона можно найти и в народной мудрости: “Что посадишь, то и пожнешь” .

Так как, сила удерживающие планеты возле Солнца и сила, принуждающая тела к падению на звёзды и планеты являются наблюдаемым фактом, то, прежде всего, следует разобраться в сути этой силы. На основания того факта, что за века ни один исследователь не смог даже предположить каким образом осуществляется процесс тяготения масс друг к другу, следует сделать вывод, что такого процесса, просто, нет во Вселенной. Ибо нельзя даже предположить, как проходит процесс лишь тот, которого нет.

Если тяготения нет, то остаётся лишь один вариант,- есть сила, действующая на тела извне, которая удерживает и планеты возле Солнца и принуждают к падению тел на звёзды и планеты.

Что же это за сила, давящая извне?

Если предположить, что в пространстве во всех направлениях движутся некие невидимые глазом корпускулы, а звёзды, планеты, атомы, встречающиеся на их пути, являются для их движения непреодолимой преградой, тогда звёзды, планеты, атомы должны под силой ударов этих корпускул со всех сторон принимать шарообразную форму, что и наблюдается в действительности. Коль эти корпускулы не проходят сквозь звёзды, планеты, атомы, то и соседние с ними объекты будут получать меньшее количество ударов с их стороны, чем со стороны свободного пространства. Этой большей силой со стороны свободного пространства объекты и принуждаются к падению на звёзды и планеты. Тогда два соседних тела под действием больших сил со стороны свободного пространства, чем со стороны соседнего тела и должны двигаться друг к другу, что и наблюдается в эксперименте Кавендиша по определению «гравитационной постоянной». Тогда становится понятной и сила, принуждающая планеты вращаться по орбитам вокруг Солнца:

Любое вращающееся тело обладает центробежной силой, что повсеместно подтверждается практикой. Корпускулы, осуществляющие центростремительную силу, порождают противодействующую силу, - силу центробежную. Сила противодействующая, естественно, всегда равна силе действующей. С какой силой корпускулы давят на планеты в направлении Солнца, с такой же силой планеты давят на корпускулы в направлении от Солнца. Равенство этих сил не позволяет планетам не удалиться от Солнца, не падать на него, в результате чего планеты и вращаются вокруг Солнца.

Из рассмотренных процессов следует вывод о том, что все процессы, которые людьми объяснялись силами процесса тяготения масс друг к другу, осуществляются силами давления на тела корпускулами извне. Что же это за среда, состоящая из корпускул материи, движущихся во все стороны? Надо полагать, что эта и есть та среда, которую издавна называли эфиром, которую ошибочно отвергли мудрецы прошедшего столетия.

3. Что собой представляет эфир?

Эфир состоит из двух разновеликих, предельно жёстких, неделимых, шарообразных корпускул. Меньшие корпускулы на несколько порядков меньше больших корпускул. Меньшая и большая корпускулы при соударении несколько деформируется, но тут же силой восстановления своей формы отбрасывается друг от друга. При соударении у корпускул нет остаточной деформации, а потому и нет потери количества движения. По этой причине меньшая корпускула движется от большей корпускулы с той же скоростью, с какой она двигалась и к ней. При этих условиях меньшие корпускулы вечно мечутся между большими корпускулами, удерживая большие корпускулы, на расстоянии друг от друга, обеспечивая упругость структуре эфира. Эта упругая решётчатая структура занимает всё пространство между звёздами, планетами и атомами. Во Вселенной нет пространства объёмом и с напёрсток, через который не проходило бы в единицу времени миллионы компонентов эфира. Так как размеры этих компонентов в миллионы раз меньше расстояния между ними, то становится понятным, что пространство между большими компонентами в структуре эфира, практически пустое.

Утверждение о неизменности количества движения компонентов эфира официальные представители науки отвергают на том основании, что фактов сохранения количества движения при столкновениях тел ни в макромире, ни в микромире нет. Правильно, нет, и не может быть потому, что наблюдаемые тела являются телами составными, они представляют собой скопления атомов, а каждый атом представляет собой вихрь, состоящий из миллиардов больших компонентов эфира, движущихся через центр атома и вокруг него и меньших компонентов эфира, мечущихся между большими компонентами эфира. При соударении тел изменяется положение атомов в структуре тела, меняется форма тел, атомы теряют часть компонентов из своего состава, а то атомы и вовсе выбиваются из структуры тел, всё это и представляет собой остаточную деформацию, на которую тратится энергия. Компоненты же эфира – монолитные, неделимые, неуничтожимые, предельно жёсткие корпускулы, представляющие собой бесструктурные наименьшие порции материи. Такие корпускулы не имеют и не могут иметь остаточной деформации, а потому не могут иметь и потери количества движения при соударениях. Компоненты эфира не могут быть и наблюдаемыми потому, что они настолько малы, что не могут отражать потоки света, а потому не могут быть наблюдаемыми в принципе.

Что собой представляют наблюдаемая материя?

Звёзды, планеты, скопления атомов являются объектами более крупными, чем элементы светового потока, по причине чего они отражают свет, который и позволяет их наблюдать.

Звёзды, планеты, атомы являются преградой на пути движения меньших компонентов эфира. Вследствие этого обстоятельства большие компоненты эфира, находящиеся возле звёзд, планет, атомов, испытывают на себе меньшее количество ударов меньшими компонентами эфира с их стороны, чем со стороны пространства, с которого нет препятствий движению меньших компонентов эфира. Это так потому, что меньшим компонентам эфира, движущимся к ним из области расположенной за звёздами, планетами, атомами преграждается путь их телами. Большее количество ударов осуществляет и большую силу. Этой большей силой извне в направлении звёзд, планет, атомов большие корпускулы эфира и весь эфир в целом и движется из огромного пространства к ним и внедряется в них. В процессе движения из больших объёмов пространства в относительно малые центральные объёмы звёзд, планет, атомов пространственный разрежённый эфир, естественно, сжимается до сверхплотного состояния. На подходе к центрам звёзд, планет, атомов поток эфира, сливается в единый поток и вливается в центральные области звёзд, планет, атомов. Количество ударов меньших компонентов по большим компонентам эфира, по мере продвижения потока эфира в их центральные области, выравнивается, а в центре звезды, планеты, атома становится равным со всех сторон. При равном давлении со всех сторон. Это-то равное давление со всех сторон и принуждает поток эфира, обладающий определённым количеством движения, менять поступательное движение на вращательное движение через центры звёзд, планет, атомов и вокруг них. Такой центробежный вихрь эфира, сжатый до сверхплотного состояния, имеет вход потока эфира в центр звезд, планет, атомов который наблюдается как северный магнитный полюс звезд, планет, атомов, имеется и выход потока, который наблюдается как южный магнитный полюс звезд, планет, атомов. В целом такие вихри эфира представляет собой магнитные диполи, которые и имеются в качестве сверхплотных ядер звёзд, планет, атомов. Внешние потоки эфира магнитных диполей, выходящие из звезды, планеты, атома в пространство, наблюдаются в качестве их магнитных полей.

Магнитные диполи звёзд, планет не имеющие достаточно мощных параметров для привлечения к себе потока эфира способного своим давлением удерживать их от распада. Их поверхностные потоки распадается на микро диполи, представляющие собой атомы. Из атомов центростремительные потоки эфира формирует оболочки вокруг диполей звезд и планет. Между оболочками диполя звезды, планеты и поверхностными слоями диполей формируются зоны мечущихся меньших компонентов эфира, которые своим давлением на диполи создают дополнительное давление необходимое для удержания их от распада. Такие образования и представляют собой звезды и планеты, которые растут в массе во времени за счёт постоянного поглощения пространственного эфира.

Атомы же, в отличие от звёзд и планет, сколько поглощают компонентов эфира, столько и излучают их в магнитное поле звезды или планеты, элементом которого атомы и являются. Процессы излучение и поглощения компонентов эфира атомами наблюдаются в качестве внутренних колебаний атомов. Посредством объединения магнитных шлейфов соседних атомов строятся структуры молекул, кристаллов и металлических решёток.

Как формируются планетные системы?

Пространственный эфир, вливаясь в магнитный диполь звезды, увеличивает его массу. В этом процессе наступает момент несоответствия массы диполя с массой его оболочек. Оболочки не могут удерживать от распада, возросший в массе магнитный диполь звезды. Вследствие чего из диполя вырывается в пространство мощная струя сверх сжатого эфира. У этой сверхплотной струи, как и у всякого плотного образования, мгновенно формируется собственный центростремительный поток эфира, силой которого струя сворачивается в самостоятельный магнитный диполь, распадающийся на атомы. По мере образования достаточно мощной оболочки, диполь прекращает распадаться на атомы. Такое новое образование, преодолевая давление центростремительного потока звезды, удаляется от неё до тех пор, пока сила извержения из звезды не становится равной силе ударов меньших компонентов эфира в направлении звезды. По достижению равенства этих сил данное образование прекращает удаляться от звезды и, переходя на орбитальное движение вокруг звезды, обретает статус планеты. В продолжение роста магнитного диполя звезды наступает очередное несоответствие массы диполя с массой его оболочек. Вследствие чего из звезды вновь извергается струя сверх плотного эфира. Каждая следующая извергаемая струя по массе больше предшествующей струи потому, что она извергается уже из звезды большей массы. Из струи большей массы образуется и планеты большей массы. Планете большей массы и сопротивление оказывает уже более мощный центростремительный поток эфира звезды, выросшей в массе. Вследствие этих обстоятельств большая звезда выходит на меньшую орбиту. После ряда таких извержений из звезды формируется стройная планетная система. На большей орбите находится меньшая по массе планета, а на каждой более внутренней орбите находится планета большей массы. По мере роста массы звезды мощность центростремительного её потока становится столь мощным, что извержения столь мощных струй сверх плотного эфира, из которых могли бы формироваться планеты, становится невозможным. По причине чего магнитный диполь звезды переходит из стадии разворачивания своей магнитной системы в стадию её свёртывания. Планета, находящаяся на внешней орбите, под растущим давлением центростремительного потока звезды, всё более меняет свою круговую орбиту на эллиптическую орбиту, и в конечном итоге, центростремительный поток срывает планету со своей орбиты и она падает вовнутрь планетной системы. Таким образом, планеты одна за другой падают вовнутрь планетной системы. Какие-то планеты при падении захватываются центростремительными потоками планет гигантов и становятся их спутниками, какие-то благополучно выходят на меньшие орбиты. При переходе на меньшие орбиты планеты гиганты сливаются, формируясь в орбитальную звезду. В конечном итоге растущий в мощности центростремительный поток центральной звезды возвращает все планеты в материнское лоно. У звезды, поглотившей планеты образуются мощные оболочки, тогда звезда и наблюдается как звезда «красный гигант». Но оболочки, быстро растущей мощью центростремительного потока, разрушаются, и остаётся голый магнитный диполь, наблюдаемый как звезда карлик. Звёзды карлики центростремительным потоком галактики собираются в центре галактики, где сливаясь, они формируют квазаг.

Квазары.

Квазаг поглощает не только массу звёзд карликов и пространственный эфир, но аккумулирует в себе и их количество движения, что выражается в росте скорости его вращения вокруг собственной оси. По мере роста скорости вращения квазаг под действием центробежной силы меняет свою шарообразную форму на форму тора, а затем тор растущей центробежной силой, разрывается на несколько магнитных диполей, вращающихся вокруг единого центра. Полушария диполей, обращённые к центру вращения, экранируются диполями от ударов меньших компонентов эфира, по причине чего из них истекают струи сверхплотного эфира в цент вращающейся системы. Струи сверх плотного эфира энергией распада на разрежённый пространственный эфир разрываются на фрагменты, которые выносятся энергией распада по обе стороны вращающейся системы, наблюдаемой в качестве квазара, - эпицентра очередной сверх галактики. ****** Таким образом, происходит очередной переход от процессов сжатия и собирания материи к процессу её распада и разбрасывания в пространстве. И тут же начинается очередной процесс собирания и сжатие материи в каждую звезду, планету. Атомы, по сути, являются агентами звёзд и планет по сбору пространственного эфира.

В заключение следует привести простой и ясный математический аппарат, дающий возможность определять силу давления движущегося эфира на тела в эфире находящиеся и определять все параметры и тел и их движения.

Людьми было выделено определённое количества массы, на которую поле Земли действует с силой в 982 дины, то есть силой, которой сообщается в поле Земли ускорение единице массы в 982 см./сек.2. Это-то количество массы и было принято за единицу массы. Но удары меньших компонентов эфира не могут наноситься по массам! Удары наносятся по площади сечения больших компонентов эфира, которые составляют массу тела. Было выделено такое количество больших компонентов эфира, площадь сечения которых составляла единицу площади, - 1 см.2. Масса в процессе давления эфира на тела принимают лишь косвенное участие. Величина силы давления эфира на тела всегда по модулю равна величине ускорения тел в данной области поля. Это так потому, что единица силы дина сообщает ускорение единице массы тела в 1см./сек.2. Поскольку у поверхности Земли ускорение тел, падающих на Землю равно 982 см./сек2., то, следовательно, на единицу площади у поверхности Земли оказываются удары меньшими компонентами эфира силой в 982 дины. Если это так, то и через единицу площади поверхности Земли проходит меньших компонентов в Землю, потенциальная сила которых равна 982 динам. Эти величины предоставляют и возможность рассчитать полную силу центростремительного потока, движущегося в Землю. На величину этой силы укажет результат умножения величины силы центростремительного потока Земли, проходящего через единицу площади поверхности Земли на величину полной площади поверхности планеты:

F = f * S = 982 дин/см 2 * 4р (6,378е+8) 2 см 2 = 5е+21 дин

В эксперименте Кавендиша по определению «гравитационной постоянной» была определена величина 6,673е-8. С точки зрения логики процессов давления центростремительного потока на объекты, эта величина является силой ударов меньших компонентов эфира по 1см.2 площади сечения больших компонентов эфира, которые содержаться в пробном теле эксперимента Кавендиша - 6,673е-8 дин/см.2. Меньшие компоненты эфира, создающие эту силу, являются лишь той частью центростремительного потока, который создаётся массой в один грамм, которая проходит ко второму пробному телу в 1 г., находящимся на расстоянии 1 см. Эта часть компонентов проходит к массе 1 г. на расстоянии одного сантиметра, через 1 см.2 сферы. Сфера же с радиусом 1 см. имеет площадь 12,56 см.2, следовательно, на полную силу центростремительного потока, создаваемой массой 1 г. укажет результат умножения этой силы на площадь сферы с радиусом 1 см.2:

F = f * S = 6,673е-8 дин/см 2 * 4 pr 2 = 8,385е-7дин

Деление полной силы центростремительного потока какого-либо объекта, на силу центростремительного потока одного грамма, даст, естественно, в результате величину массы объекта, который формирует данный центростремительный поток. Отсюда масса Земли:

M = F / f = 5е+21 дин / 8,385е-7дин = 5,963е+27 г.

Если величину полной силы центростремительного потока разделить на площадь сферы, то результат деления укажет на величину силы центростремительного потока на расстоянии равном радиусу этой сферы. Если, например, необходимо вычислить силу центростремительного потока Земли на расстоянии Луны, то необходимо силу центростремительного потока Земли разделить на площадь сферы, радиус которой равен расстоянию от Земли до Луны:

f = F / S =5е+21 дин/ 4р (3.84е+10 см.) 2 = 0,271 дин/см.2

Если понимать, что каждый объект имеет свой центростремительный поток эфира, оказывающий силу, действующую на тела в нём находящиеся, то проявляется простой математический аппарат, позволяющий рассчитывать величины масс, ускорений тел и силы, действующие на тела.

Естественно, аналогичные расчеты можно провести по любому объекту, у которого известен хоть один параметр, толи масса, толи ускорение, толи сила центростремительного потока эфира, потому как эти величины имеют строгую связь между собой.

Космология - это наука о Вселенной в целом, и таким образом, предметом частной науки космологии является вся Вселенная. Космология рассматривает наиболее общие закономерности развития, наиболее общие эпохи в истории Вселенной. Общий возраст нашей Вселенной оценивается в ~15-20 млрд лет. Термин "ранняя Вселенная" родился сравнительно недавно и как всякий новорожденный термин является неустоявшимся. Различные специалисты именуют этим термином разные эпохи развития нашей Вселенной. Так, еще 15-20 лет назад, говоря о ранней Вселенной, космологи имели в виду эпоху, соответствующую возрасту от ~300 тысяч лет до 1 млрд лет от начала ее истории.

Сейчас, когда говорят о ранней Вселенной, обычно подразумевают эпоху, соответствующую возрасту от ~10 - 43 секунды до 3 минут от начала истории. Это наиболее интересная часть истории Вселенной. В этот период эволюции Вселенной сформировались многие ее свойства, которые сейчас проявляются в виде хаббловского расширения , крупномасштабной структуры Вселенной и даже в виде физических законов, действующих в нашей части Вселенной. Краткому описанию основных этапов в развитии нашей Вселенной посвящена эта статья.

Эпохи во время эволюции Вселенной можно характеризовать указанием времени этой эпохи относительно момента Большого Взрыва , однако более удобно характеризовать их соответствующим значением красного смещения z - так в астрономии называют смещение линий в спектрах далеких галактик (при удалении объекта от наблюдателя его спектральные линии смещены в красное крыло спектра относительно лабораторной системы отсчета). Чтобы понять физический смысл красного смещения, предположим, что импульс излучения (фотон) проходит мимо последовательного ряда наблюдателей, каждый из которых соответствует определенному этапу состояния вещества в расширяющейся Вселенной. Скорость фотона постоянна, но из-за эффекта Доплера частота излучения фотона для каждого из наблюдателей уменьшается со временем. Если λ н и λ и - длины распространяющейся волны в месте наблюдения и месте излучения соответственно, то смещение спектральных линий не слишком далекой (в космологическом смысле) галактики определяется равенством 1+z =λ н /λ и. Таково историческое определение понятия красного смещения. Точное определение красного смещения через геометрические характеристики Вселенной - это 1+z =a н /a и, где a н и a и - значения масштабного фактора (см. ниже) соответственно в момент наблюдения и в момент излучения. Значение красного смещения для рассматриваемых здесь эпох меняется от ~10 32 до ~10 8 . Основные эпохи ранней Вселенной приведены в табл. 1.

Таблица. Основные эпохи эволюции ранней Вселенной

Название эпохи и соответствующие ей физические процессы	Время от Большого Взрыва, секунды	Температура, K
Рождение классического пространства-времени	10 - 43	10 32
Стадия инфляции	~10 - 42 -10 - 36	Меняется в очень широких пределах
Рождение вещества	10 - 36	~10 29
Рождение барионного избытка	10 - 35	~10 29
Электрослабый фазовый переход	10 - 10	~10 16 -10 17
Конфайнмент кварков	10 - 4	~10 12 -10 13
Первичный нуклеосинтез	1-200	~10 9 -10 10

2. Рождение Вселенной

Момент рождения Вселенной - это эпоха рождения классического пространства-времени. Общепризнанной в настоящее время считается теория Большого Взрыва , то есть рождение Вселенной из сингулярности (иногда говорят, из пространственно-временной пены). В момент рождения Вселенной плотность ρ и температура T вещества достигали планковских значений: ρ pl ≈10 93 г/см 3 , T pl =1,3·10 32 К.Великий немецкий физик Макс Планк в конце прошлого века ввел новую константу, которая теперь носит название постоянной Планка ħ. Она является основной константой в квантовой теории. Вскоре после своей знаменитой работы, где впервые было введено понятие кванта действия, Планк обосновал введение в физику новой системы единиц, которая сейчас носит название естественной системы единиц. Пользуясь тремя фундаментальными физическими константами - скоростью света c , постоянной гравитации G и постоянной Планка ħ - он сформировал основные размерные величины физики: единицу длины l pl =[ħG /c 3 ] 1/2 , времени t pl =[ħG /c 5 ] 1/2 и массы m pl =[ħc /G ] 1/2 . Из этих единиц удобно образовать две новые единицы измерения - планковскую плотность, определяя ρ pl =m pl /l pl 3 , и температуру kT pl =m pl c 2 (k - постоянная Больцмана, связывающая температуру тела с кинетической энергией составляющих его частиц). Следует отметить, что определение планковской длины l pl =[ħG /c 3 ] 1/2 совпадает с эквивалентным определением такой единицы, как комптоновская длина волны l pl =ħ/(m pl c ) для частицы с массой m pl . Подробное обсуждение систем единиц в современной физике и методическое значение правильно выбранной системы единиц содержится в статье Л.Б. Окуня "Фундаментальные константы природы" в этом томе.С момента Большого Взрыва Вселенная непрерывно расширяется, температура вещества понижается, а объем растет. При описании рождения Вселенной используются самые общие идеи о квантовой эволюции Вселенной как целого. Одно из них утверждает, что полная масса замкнутой Вселенной равна нулю. Это означает, что вся Вселенная может родиться без затрат энергии, то есть из ничего. Вероятность рождения Вселенной с радиусом кривизны $H^{-1}$ определяется как

W ∝ exp[-(18/16)π 2 m pl 2 /H 2 ].

Здесь планковская масса m pl ≈10 - 5 г, множители перед экспонентой опущены. Таким образом, вероятность рождения мира с большим значением радиуса кривизны, H - 1 ≫m pl - 1 , мала (единицы измерений выбраны так, чтобы размерности H и m pl были одинаковы), наиболее вероятно рождение мира с радиусом кривизны порядка планковского (H - 1 ~m pl - 1).Процесс расширения Вселенной принято описывать с помощью масштабного фактора a (t ), который характеризует изменение со временем расстояний между космологическими объектами.

На рис. 1 схематически представлена зависимость масштабного фактора a от времени t . Слева от оси ординат (при t 3. Расширяющаяся Вселенная После рождения Вселенной из "ничего" можно пользоваться неквантовыми уравнениями общей теории относительности (ОТО) для описания эволюции масштабного фактора. Уравнения ОТО однозначно предсказывают закон расширения Вселенной , если известны плотность энергии αc 2 и давление p вещества (в однородной и изотропной модели). Плотность энергии часто выражают с помощью параметра Ω=ρ/ρ кр, а давление - через уравнение состояния p (ρ). Здесь ρ кр - критическая плотность Вселенной , выражаемая через параметр Хаббла H : ρ кр =3H 2 /(8πG ).В общей теории относительности основной функцией является метрика или пространственно-временной интервал между двумя событиями. В космологии же основной функцией является масштабный фактор a (t ), который определяет также и метрику пространства-времени и имеет размерность длины. Функция a (t ) определяется из совместного решения уравнений Фридмана и уравнения состояния вещества во Вселенной (то есть зависимостью давления вещества от плотности).Физический смысл уравнений Фридмана ясен из следующего примера. Если мысленно в однородной и изотропной расширяющейся Вселенной описать окружность радиуса a вокруг некоторой точки, то первое уравнение Фридмана представляет собой уравнение сохранения энергии при расширении этой элементарной сферы. Удельная кинетическая энергия такой сферы

1/2[da /dt ] 2 =v 2 /2,

А удельная потенциальная энергия есть -4πG ρa 2 /3. Сумма этих энергий есть величина постоянная. Второе уравнение Фридмана представляет собой уравнение Ньютона в релятивистском случае: d 2 a /dt 2 =g , где g - сила тяжести. При вычислении массы этой элементарной сферы учитывается вклад давления в массу, что является спецификой ОТО:

M =4/3πa 3 [ρ+3p /c 2 ].

Закон расширения Вселенной зависит также от уравнения состояния вещества.В космологии различают три основных уравнения состояния . Это пылеподобное уравнение состояния (p =0), радиационно-доминированное уравнение состояния (p =ρc 2 /3) и уравнение состояния фальшивого вакуума (p =-ρc 2), или инфляционное. Для современной Вселенной, которую описывают пылеподобным уравнением состояния, зависимость масштабного фактора от времени имеет вид a (t )∝t 2/3 . В ранней Вселенной для масштабного фактора характерно другое поведение. Через 10 - 42 секунды после рождения классического пространства-времени во Вселенной начинается инфляционная стадия. Она характеризуется предельно сильным отрицательным давлением p =-ρc 2 (состояние фальшивого вакуума), при котором меняются сами законы обычной гравитационной физики. Вещество в этом состоянии не источник притяжения, а источник отталкивания.Отрицательное давление имеет простой физический смысл - это силы натяжения. Если обычное положительное давление препятствует сжатию вещества, то отрицательное давление препятствует растяжению вещества. Тем не менее в лабораторных условиях такое уравнение состояния не встречается: при таком уравнении развивается очень большое (релятивистское) отрицательное давление, которое действует независимо от направления (паскалево давление). Натяжения в обычном твердом теле (например, в резине) являются непаскалевыми, они возникают только в одном направлении. В случае уравнения состояния p =-ρc 2 плотность не зависит от времени и масштабного фактора, то есть во время инфляционной стадии при расширении Вселенной плотность среды не меняется, ρ=const. В обычной физике только у вакуума плотность не меняется при расширении, поэтому такое состояние иногда называют состоянием фальшивого вакуума.При подстановке в уравнение массы выбранной пробной сферы отрицательного давления фальшивого вакуума p =-ρc 2 получается отрицательная масса. Это означает, что притяжение, имеющее место при обычных уравнениях состояния (p =0, p =ρc 2 /3), меняется на отталкивание. Уравнение эволюции масштабного фактора принимает вид

d 2 a /dt 2 =8πG /3·ρa .

Поскольку ρ=const, то решение уравнения представляет собой сумму двух членов:

a (t )=a 1 e H (t - t i ) + a 2 e - H (t - t i ) ,

Где H 2 =8πG ρ/3. Масштабный фактор растет со временем экспоненциально: a (t )∝e H t , так как второе слагаемое a 2 e - H (t - t i ) быстро убывает со временем и не дает никакого значимого вклада в общее движение уже через промежуток времени H δt ≈ 10. Это свойство приводит к тому, что во время инфляционной стадии объем Вселенной увеличивается на много порядков (в некоторых моделях даже на порядки порядков, скажем в 10 1000), так что вся Вселенная оказывается в одной причинно-связанной области, уравниваются кинетическая энергия расширения Вселенной и ее потенциальная энергия. Во время этой стадии возникают физические условия, которые позже приводят к расширению Вселенной по закону Хаббла .Пусть две частицы находятся на расстоянии r друг от друга в начале инфляционной стадии t =t i . Расстояние между ними изменяется согласно выражению

l (t )=a (t )/a (t i ) ,

А скорость меняется как первая производная от расстояния:

v (t )=[Ha 1 e H (t - t i ) + Ha 2 e - H (t - t i ) ]/a (t i )·r .

После достаточно длительного времени (H δt ≫1) вторым членом в числителе можно пренебречь и уравнение для взаимной скорости двух частиц будет выглядеть как v (t )=Hl (t ), то есть скорость изменения расстояния будет равна самому расстоянию, умноженному на постоянный (это важно!) коэффициент. Точно такой же закон описывает рост денежной массы в период инфляции. Именно поэтому автор данной теории американский космолог А. Гус назвал эту стадию развития Вселенной инфляционной стадией . На инфляционной стадии H =const, после ее окончания H начинает меняться со временем, но закон расширения уже не меняется. Гравитационные силы отталкивания в инфляционный период разгоняют частицы, а дальше они движутся по инерции. Так формируется хаббловский закон расширения.Необходимо четко представлять разницу между причиной взрыва в бомбе и Большим Взрывом во Вселенной. В бомбе сила, ответственная за разлет частиц, вызвана градиентом давления внутри взрывчатого вещества. Во Вселенной с уравнением состояния p =-ρc 2 вещество распределено однородно и градиентов давления нет. Из-за большой величины отрицательного давления меняется знак источника гравитационного поля ρc 2 +3p и возникает эффективная антигравитация, то есть разлетание вещества. Таким образом, толчком к расширению мира, к формированию хаббловского закона расширения, к установлению причинной связи во Вселенной на больших расстояниях, а также к выравниванию кинетической энергии расширения и потенциальной энергии поля послужила эффективная антигравитация, вызванная отрицательным давлением, которое, как полагают, существовало в ранней Вселенной.Во время стадии инфляции имел место еще один важный процесс: это рождение из вакуумных квантовых флуктуаций скалярного поля малых возмущений плотности, а из квантовых флуктуаций метрики - гравитационных волн. Материя с уравнением состояния p =-ρc 2 является неустойчивой относительно малых возмущений. Квадрат скорости звука в таком веществе - величина отрицательная, поэтому эволюция малого возмущения, описываемая экспонентой с мнимым декрементом, оказывается экспоненциально растущей или экспоненциально затухающей величиной. Экспоненциальный рост возмущения разрушает вещество с отрицательным давлением и прекращает инфляцию. Однако поскольку в разных местах пространства затравочные возмущения имели разную амплитуду и, следовательно, росли разное время до критического значения, то и инфляция в разных местах пространства прекращается в разное время. Переход от стадии расширения, когда масштабный фактор меняется по экспоненциальному закону (эпоха инфляции), на фридмановскую стадию расширения, когда масштабный фактор меняется по степенному закону, происходит неодновременно. Это вызывает флуктуации метрики вида h ~H δt (r ), где δt (r ) - запаздывание, зависящее от точки пространства, а H - параметр Хаббла в эпоху инфляции.Вакуумные квантовые флуктуации, которые обычно проявляются только в микроскопических масштабах, в экспоненциально расширяющейся Вселенной быстро увеличивают свою длину и амплитуду и становятся космологически значимыми. Таким образом, возникшие впоследствии скопления галактик и сами галактики являются макроскопическими проявлениями квантовых флуктуаций на ранних этапах развития Вселенной.Спектр первичных возмущений метрики можно построить, исследуя анизотропию реликтового излучения . Фотоны, двигаясь в переменном гравитационном поле, изменяют свою частоту и, следовательно, температуру. Поэтому температура реликтового излучения различна в разных направлениях на небе. Угловой спектр температурных флуктуаций реликтового излучения однозначно связан со спектром возмущений гравитационного поля. По наблюдениям анизотропии реликтового излучения можно восстановить спектр первичных возмущений. По спектру первичных возмущений вещества и спектру гравитационных волн можно восстановить законы физики на стадии инфляции, то есть в области энергий 10 16 ГэВ. Сейчас, в результате космических экспериментов РЕЛИКТ и COBE (COsmic Background Explorer) и наземных экспериментов TENERIFE, SASKATOON и САТ, угловой спектр анизотропии реликтового излучения измерен в интервале углов от 90° до 30′. На рис. 2 приведены теоретические спектры угловых флуктуаций реликтового излучения, сформированные скалярными возмущениями (то есть флуктуациями плотности) и гравитационными волнами. Измеренные значения близки к вычисленным, что подтверждает справедливость теоретических построений.

Очень важным следствием этих экспериментов является возможность сделать некоторые выводы о физических взаимодействиях в энергетическом диапазоне 10 16 ГэВ. Можно сказать, что теория инфляционной Вселенной получила первое экспериментальное подтверждение. Выводы из этих измерений - это также первые экспериментальные данные, относящиеся к поведению взаимодействий в области энергий 10 16 ГэВ. Здесь уместны несколько слов об общечеловеческом значении этих данных. Первые физические опытные данные человечества относились к масштабу энергий ~1 эВ на молекулу, то есть к горению веток, дров и каменного угля. Овладение огнем позволило нашим предкам стать homo sapiens. Вначале экспериментально-физическое, а затем и технологическое овладение масштабом энергий от ~100 кэВ до ~1 МэВ возвестило начало ядерного и термоядерного века. Это перемещение "всего" только в миллион раз по шкале энергий! Что же тогда сулят человечеству экспериментальные знания при перемещении в десятки миллиардов миллиардов раз, от 1 МэВ до 10 16 ГэВ!

4. Стадия бариосинтеза

Уравнение состояния вещества с отрицательным давлением неустойчиво: оно должно смениться обычным (положительным или равным нулю) давлением. Поэтому инфляционная фаза развития Вселенной довольно быстро кончается. С окончанием этого этапа рождается обычная материя.Из астрономических наблюдений следует, что во Вселенной практически отсутствует антивещество. Звезды, газ и пыль нашей Галактики состоят из вещества, так как в противном случае аннигиляция вещества и антивещества, сопровождающаяся выделением большого количества энергии, была бы замечена. Известны сталкивающиеся галактики, галактики, входящие в скопления и омываемые облаками межгалактического газа, но нигде не замечено процессов аннигиляции.Многочисленные эксперименты на ускорителях элементарных частиц показывают, что процессы рождения вещества и антивещества равноправны. Однако если бы количество протонов на начальных стадиях Вселенной было в точности равно количеству антипротонов, то при остывании плазмы до температуры ~100 МэВ и ниже протоны и антипротоны аннигилировали бы, превратившись в фотоны, то есть во Вселенной вещество полностью бы исчезло, а осталось бы одно излучение. Однако сам факт нашего существования наглядно доказывает, что вещество во Вселенной все-таки есть, хотя его весьма мало по сравнению с количеством реликтовых фотонов. Отношение количества протонов n p и реликтовых фотонов n γ в настоящее время n p /n γ ≈10 - 8 -10 - 10 . Это означает, что во время горячей стадии, когда температура была очень высокой (kT ≫m p c 2), в первичной плазме существовало не точное, а лишь приблизительно равное количество протонов n p и антипротонов n p ~ :

[n p -n p ~ ]/n γ ∝10 - 9 .

Такое несоответствие эксперимента и теории ставит проблему асимметрии вещества и антивещества во Вселенной. Чаще ее называют проблемой , имея в виду, что во Вселенной присутствуют барионы (протоны и нейтроны) и практически полностью отсутствуют антибарионы (антипротоны и антинейтроны). Некоторое количество антипротонов регистрируется в космических лучах, однако их доля мала и они имеют не космологическое происхождение.Наиболее известными из барионов являются протоны и нейтроны, они же являются самыми стабильными частицами. Время распада протона превышает 10 32 лет, а время распада нейтрона около 20 мин. Имеется еще несколько короткоживущих барионов. Для всех этих частиц эксперименты показывают сохранение полного числа барионов во всех процессах взаимодействия. Например, если распадается нейтрон, то в результате взаимодействия появляется другой барион - протон: n →p +e + +ν ~ ; если в результате реакции рождается дополнительный протон, то этот процесс обязательно сопровождается рождением какого-либо антибариона, например антипротона p ~ :

π + +p →p +p ~ +π + .

Для описания этого экспериментального факта введено понятие сохранения барионного заряда по аналогии с сохранением электрического заряда. Самым ярким свидетельством в пользу сохранения барионного заряда является наблюдаемая стабильность протона, а самый яркий и единственный экспериментальный факт, опровергающий эту идею, - наличие вещества в современной Вселенной. Противоречие удается разрешить в рамках моделей Великого объединения (см. статью И.Л. Бухбиндера ), описывающих единым образом три вида фундаментальных взаимодействий: сильное (ядерное), слабое (с участием нейтрино) и электромагнитное, которые предсказывают несохранение барионного заряда при сверхвысоких энергиях от ~10 15 ГэВ и выше. Точнее, эти теории утверждают, что существуют частицы, названные X - и Y -лептокварками, обладающие свойствами как барионов, так и лептонов. Они взаимодействуют с кварками q и лептонами l следующим образом: q +q ↔X ↔q ~ +l ~ . Здесь символы q ~ и l ~ обозначают соответственно антикварк и антилептон. В этой цепочке реакций барионный заряд не сохраняется, так как барионный заряд кварка b =1/3, барионный заряд антикварка соответственно -1/3 , то есть в реакции такого типа барионный заряд уничтожается, Δb =-1.

С помощью гипотетических лептокварков удается объяснить высокую стабильность протонов, иными словами, наблюдаемое в экспериментах сохранение барионного заряда. Распад протона в этих моделях происходит по схеме, изображенной на рис. 3. Согласно теории элементарных частиц протон представляет собой систему из трех кварков (u,u,d ). Из моделей Великого объединения следует, что существует взаимодействие, переводящее два кварка u , d в сверхтяжелую частицу X . Однако процесс рождения частицы X является виртуальным, то есть реальная частица не рождается, поскольку масса X значительно больше массы протона и при рождении реальной частицы с массой m x нарушился бы закон сохранения энергии. В результате виртуальный X -лептокварк распадается на лептон (им может быть позитрон или мюон) и кварк u ~ , который в результате взаимодействия с третьим кварком u , составлявшим протон, образует, к примеру, π 0 - или K -мезон. Необходимость допустить при распаде протона промежуточное существование сверхмассивной частицы X приводит к тому, что вероятность данной реакции в единицу времени крайне низкая, Γ≈e 4 (m p /m X ) 4 m p из-за высокой массы X -лептокварка. Иными словами, при распаде протона в моделях Великого объединения барионный заряд на самом деле может меняться, но, чтобы зарегистрировать хотя бы одно событие распада единичного протона, потребовалось бы ждать не менее 10 32 лет. Уменьшить время ожидания, например, до одного года тоже можно, но в этом случае придется одновременно следить уже не за одним протоном, а за 100 тоннами водорода. Однако при столкновении двух протонов вероятность их распада растет пропорционально квадрату энергии в системе центра масс протонов, и, когда энергия частиц превышает ~10 15 ГэВ, распады протонов весьма интенсивны. Такие энергии были характерны для плазмы в ранней Вселенной в промежутке времени от ~10 - 42 до ~10 - 36 секунды после Большого Взрыва. Механизм бариосинтеза имеет много общего с обычными химическими реакциями, поэтому его называют горячим бариосинтезом, а эпоху генерирования избытка вещества над антивеществом - стадией бариосинтеза. Существует несколько альтернативных механизмов образования барионного избытка. Один из таких механизмов, который работает при значительно более низких температурах (когда энергия частиц падает до 10 ТэВ), носит название холодного бариогенеза.Среди других механизмов образования барионного заряда заслуживает упоминания механизм, связанный с испарением первичных черных дыр (подробнее см. статью Д.А. Киржница "Горячие черные дыры" в этом томе) . Этот процесс также ведет к образованию избытка вещества над антивеществом.

5. Нуклеосинтез

Когда температура Вселенной понижается до 10 16 -10 17 К, в горячей плазме, наполняющей Вселенную, происходит электрослабый фазовый переход. До этого момента электромагнитные и слабые взаимодействия с участием нейтрино являются единым электрослабым взаимодействием. После того как происходит фазовый переход, бозоны W ± и Z 0 - переносчики электрослабого взаимодействия - становятся массивными (срабатывает механизм динамического рождения массы) и слабое взаимодействие становится очень слабым и короткодействующим. В эту эпоху слабые и электромагнитные взаимодействия, бывшие до этого момента времени едиными, расщепляются на обычные электромагнитные, основным квантом которых является фотон, и слабые взаимодействия с участием нейтрино, основными квантами которых являются W ± - и Z 0 -бозоны.Позже, примерно при температуре T ≈10 11 К, происходит конфаймент (невылетание) кварков. В свободном состоянии кварки могут существовать только в очень горячей плазме с температурой T >10 11 К. В ранней Вселенной, когда температура была значительно больше этой величины, протонов и нейтронов не было, существовал "кварковый суп". В результате расширения Вселенной температура падает, кварки начинают соединяться, образуя протоны и нейтроны, и как самостоятельные частицы уже не встречаются в природе (не вылетают).После эпохи образования протонов и нейтронов наиболее замечательной является эпоха нуклеосинтеза . Она начинается через 1 секунду после Большого Взрыва и продолжается вплоть до ~100 секунд. В этот период синтезируются легкие ядра (с атомным весом A >5), более тяжелые ядра синтезируются позже взвездах.Первичная плазма в рассматриваемые эпохи подчиняется радиационно-доминированному уравнению состояния p =ρc 2 /3, что позволяет использовать простое приближенное уравнение, связывающее температуру первичной плазмы T (МэВ) с возрастом Вселенной t (в секундах): T ∝ t - 1/2 .Через 1 секунду после Большого Взрыва температура первичной плазмы упала до 10 10 K, что соответствует энергии ~1 МэВ. Промежуток времени от t ≈1 до t ≈200 cекунд играет существенную роль в жизни Вселенной. В этот период образуются первичные легкие ядра: 4 He (25 %), дейтерий 2 H (3·10 - 5 %), 3 He (2·10 - 5 %), 7 Li (10 - 9 %), то есть начинает рождаться привычное нам вещество. Кинетические уравнения, описывающие рождение легких элементов в эпоху нуклеосинтеза , образуют достаточно громоздкую цепочку, каждое из них соответствует одной термоядерной реакции. Рождение различных ядер в процессе первичного нуклеосинтеза существенно зависит от отношения n /p числа нейтронов к числу протонов в рассматриваемую эпоху. При t T>1 МэВ относительная концентрация нейтронов и протонов описывалась равновесной формулой n /p =exp[-Δm /T ]), где Δm ≈1,3 МэВ - разница в массах нейтрона и протона. Это равновесие поддерживалось реакциями слабого взаимодействия. При падении температуры до T =0,7 МэВ эти реакции практически прекратились и отношение n /p стало постоянным и равным отношению этих величин в конце процесса. На этом этапе развития Вселенной нейтроны и протоны существовали в свободном виде, не связываясь в ядра. Позже, когда температура упала ниже 100 кэВ, большая часть нейтронов (кроме тех, что успели распасться) оказалась связанной при образовании дейтерия в ходе реакции p +n →2 2 H+γ.В свою очередь дейтерий, эффективно захватывая барионы первичной плазмы, рождал 3 He и тритий (3 H). С захватом еще одного протона или нейтрона образовывался 4 He, в котором практически все нераспавшиеся нейтроны заканчивали свой путь. Отсутствие подходящих ядер с массовым числом A =5 тормозило дальнейшие реакции, делая образование более тяжелых элементов (3 He+ 4 He → 7 Be, 3 4 He→ 12 C и т. п.) маловероятным событием.Относительный (по массе) выход 3 He, 4 He, 2 H и 7 Li в зависимости от плотности барионов Ω b показан на рис. 4. Уменьшение выхода дейтерия с ростом Ω b объясняется тем, что при увеличении плотности барионов растет число столкновений между ними и соответственно возрастает вероятность образования тяжелых ядер. Следовательно, количество дейтерия во Вселенной является чувствительным индикатором плотности барионной составляющей. Другим таким индикатором является количество 7 Li.

Из сравнения расчетов с наблюдаемым обилием элементов следует, что плотность барионов Ω b =0,05±0,03. Предсказание количества водорода (H ≈75 %), гелия (4 He≈25 %), а также остальных легких элементов, достаточно хорошо согласующееся с наблюдениями, является основным результатом теории нуклеосинтеза, а предсказание плотности барионов во Вселенной - основным побочным продуктом этой теории. Стадия нуклеосинтеза является заключительной стадией, которая относится к ранней Вселенной. Она заканчивается через 3 минуты после Большого Взрыва. Эпохи в жизни нашей Вселенной, следующие за эпохой нуклеосинтеза , представляют интерес уже с точки зрения космологии современной Вселенной.

6. Заключение

Вслед за эпохой нуклеосинтеза следует стадия, играющая немаловажную роль в космологии - эпоха доминирования (преобладания) скрытой массы , которая в зависимости от типа носителя скрытой материи наступает примерно при температуре T ≈10 5 К. Начиная с этой эпохи растут малые возмущения плотности вещества, которые к нашему времени увеличиваются настолько, что появляются галактики, звезды и планеты.Затем наступает эпоха рекомбинации водорода, в процессе которой протоны и электроны объединяются и образуется водород - самый распространенный элемент во Вселенной. Эпоха рекомбинации совпадает с эпохой "просветления" Вселенной: плазма исчезает и вещество становится прозрачным. Температура этой эпохи известна очень хорошо из лабораторной физики T ≈4500-3000 К. После рекомбинации фотоны доходят до наблюдателя, практически не взаимодействуя с веществом по дороге, составляя реликтовое излучение , энергетический спектр которого соответствует в настоящее время спектру абсолютно черного тела, нагретого до температуры 2,75 К. Разница в температурах ~3000 и ~3 К обусловлена тем, что с эпохи просветления Вселенной ее размеры увеличились примерно в 1000 раз.В промежутке между эпохой рекомбинации и нашим временем расположена еще одна важная эпоха - образование крупномасштабной структуры Вселенной или образование сверхскоплений галактик. Условно эта эпоха приходится на красное смещение z ≈10, когда температура реликтовых фотонов падает до 30 К. В промежутке от z ≈10 до z ≈0 лежит эпоха нелинейной стадии эволюции внегалактических объектов, то есть эпоха обычных галактик, квазаров, скоплений и сверхскоплений галактик. Но все это уже за рамками настоящей статьи.

Литература

1. Космология . Физика космоса. Маленькая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1986, с. 90.
2. Вайнберг С. Первые три минуты. М.: Энергоиздат, 1981.
3. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Вселенной. М.: МГУ, 1988.
4. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М.: Наука, 1975.
5. Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. М.: Наука, 1988.

Происхождение химических элементов во Вселенной

Создание химических элементов на Земле

Все знают периодическую таблицу химических элементов — таблицу Менделеева . Там элементов достаточно много и непрерывно физики трудятся над тем, чтобы создать всё более и более тяжёлые трансурановые элементы . Есть много интересного в ядерной физике, связанного с устойчивостью этих ядер. Есть всякие острова стабильности и люди, работающие на соответствующих ускорителях, пытаются создать химические элементы с очень большими атомными числами. Но все эти элементы живут очень недолго. То есть можно создать несколько ядер этого элемента , успеть что-то исследовать, доказать что вы его вправду синтезировали и открыли этот элемент . Получите право присвоить ему какое-то имя, может быть получите Нобелевскую премию. Но в природе этих химических элементов кажется нет, но на самом деле они могут в каких-то процессах возникать. Но совершенно в ничтожных количествах и за короткое время распадаются. Поэтому во Вселенной , в основном, мы видим элементы начиная с урана и легче.

Эволюция Вселенной

Но Вселенная наша эволюционирует. И вообще, как только вы пришли к идее какого-то глобального изменения, вы неизбежно приходите к мысли о том, что всё что вы видите вокруг, в том или ином смысле, становится бренным. И если, в смысле людей, зверей и вещей мы как-то с этим смирились, то сделать следующий шаг, иногда, кажется странным. Например, вода то она всегда вода или железо оно всегда железо?! Ответ нет, поскольку эволюционирует Вселенная в целом и когда-то, естественно, не было, например, земли и все её составные части были разбросаны по какой-нибудь туманности, из которой складывалась Солнечная система. Нужно идти ещё и ещё дальше назад и окажется, что когда-то не было, не только Менделеева и его периодической таблицы, но не было никаких элементов в неё входящих. Так как наша Вселенная родилась, пройдя через очень горячее, через очень плотное состояние. А когда горячо и плотно, всё сложные структуры разрушаются. И поэтому, в очень ранней истории Вселенной не существовало стабильно никаких, привычных для нас, веществ или даже элементарных частиц.

Происхождение лёгких химических элементов во Вселенной

Образование химического элемента — водорода

По мере того, как Вселенная расширялась , остывала и становилась менее плотной, появлялись какие-то частицы. Грубо говоря, каждой массе частицы, мы можем сопоставить энергию по формуле E=mc 2 . Каждой энергии мы можем сопоставить температуру и когда температура падает ниже этой критичной энергии, частица может становиться стабильной и может существовать.
Соответственно Вселенная расширяется , остывает и из таблицы Менделеева первым естественно появляется водород . Потому что это просто протон. То есть появились протоны, и мы можем сказать, что появился водород . В этом смысле Вселенная на 100% состоит из водорода, плюс тёмное вещество, плюс тёмная энергия, плюс многое излучения. Но из обычного вещества есть только водород . Появляются протоны , начинают появляться нейтроны . Нейтроны немножечко тяжелее протонов и это приводит к тому, что нейтронов появляется немножко меньше. Чтобы какие-то временные факторы в голове были, мы говорим ещё о первых долях секунды жизни Вселенной .

«Первые три минуты»
Появились протоны и нейтроны , вроде бы горячо и плотно. И с протона и нейтрона можно начать термоядерные реакции, как в недрах звёзд. Но на самом деле, ещё слишком горячо и плотно. Поэтому надо чуть-чуть подождать и где-то с первых секунд жизни Вселенной и до первых минут. Есть книжка Вайнберга известная, называется «Первые три минуты» и она посвящена вот этому этапу в жизни Вселенной .

Происхождение химического элемента — гелия

В первые минуты начинают идти термоядерные реакции, потому что вся Вселенная похожа на недра звезды и термоядерные реакции могут идти. Начинают образовываться изотопы водорода – дейтерий и соответственно тритий . Начинают образовываться более тяжелые химические элементы – гелий . А вот дальше двигаться трудно, потому что стабильных ядер с числом частиц 5 и 8 нет. И получается такая вот сложная затыка.
Представьте, что у вас комната усыпана детальками от лего и вам нужно бегать и собирать структуры. Но детальки разбегаются или комната расширяется, то есть, как-то всё движется. Вам трудно собирать детальки, да ещё вдобавок, например, вот две вы сложили, потом ещё две сложили. А вот приткнуть пятую не получается. И поэтому за эти первые минуты жизни Вселенной , в основном, успевает сформироваться только гелий , немножко лития , немножко дейтерия остаётся. Он просто сгорает в этих реакциях, превращается в тот же гелий .
Так, что в основном Вселенная оказывается, состоящей из водорода и гелия , спустя первые минуты своей жизни. Плюс совсем небольшое количество элементов немножко более тяжёлых. И как бы всё, на этом первоначальный этап формирования таблицы Менделеева закончился. И наступает пауза, пока не появятся первые звезды. В звёздах опять получается горячо и плотно. Создаются условия для продолжения термоядерного синтеза . И звёзды большую часть своей жизни, занимаются синтезом гелия из водорода . То есть всё равно игра с первыми двумя элементами. Поэтому из-за существования звёзд, водорода становится меньше, гелия становится больше. Но важно понимать, что по большей части, вещество во Вселенной находится не в звёздах. В основном обычное вещество разбросано по всей Вселенной в облаках горячего газа, в скоплениях галактик, в волокнах между скоплений. И этот газ может быть никогда не превратится в звёзды, то есть в этом смысле, Вселенная всё равно останется, в основном, состоящей из водорода и гелия . Если мы говорим об обычном веществе, но на фоне этого, на уровне процентов, количество лёгких химических элементов падает, а количество тяжёлых элементов растет.

Звёздный нуклеосинтез

И так после эпохи первоначального нуклеосинтеза , наступает эпоха звёздного нуклеосинтеза , который идёт и в наши дни. В звезде, в начале водород превращается в гелий . Если условия позволят, а условия это температура и плотность, то пойдут следующие реакции. Чем дальше мы продвигаемся по таблице Менделеева, тем труднее начинать эти реакции, тем более экстремальные условия нужны. Условия создаются в звезде сами по себе. Звезда сама на себя давит, ее гравитационная энергия уравновешивается с её внутренней энергией, связанной с давлением газа и изучением. Соответственно, чем тяжелее звезда, тем сильнее она себя сдавливает и получает более высокую температуру и плотность в центре. И там могут идти следующие атомные реакции .

Химическая эволюция звёзд и галактик

В Солнце после синтеза гелия , запустится следующая реакция, будет образовываться углерод и кислород . Дальше реакции не пойдут и Солнце превратится в кислородно-углеродный белый карлик . Но при этом внешние слои Солнца, уже обогащённые реакция синтеза, будут сброшены. Солнце превратится в планетарную туманность, внешние слои разлетятся. И по большей части, вот так сброшенное вещество, после того, как она перемешается с веществом межзвёздной среды, сможет войти в состав следующего поколения звёзд. Так что у звёзд есть такая вот эволюция. Есть химическая эволюция галактик , каждые следующие образующиеся звёзды, в среднем, содержат всё больше и больше тяжелых элементов. Поэтому самые первые звёзды, которые образовывались из чистого водорода и гелия , они, например, не могли иметь каменных планет. Потому что их не из чего было делать. Нужно было, чтобы прошел цикл эволюции первых звёзд и здесь важно, что быстрее всего эволюционируют массивные звёзды.

Происхождение тяжёлых химических элементов во Вселенной

Происхождение химического элемента — железа

Солнце и его полное время жизни почти 12 млрд лет. А массивные звезды живут несколько миллионов лет. Они доводят реакции до железа , и в конце своей жизни взрываются. При взрыве, кроме самого внутреннего ядра, всё вещество оказывается сброшено и поэтому наружу сбрасывается большое количество, естественно, и водорода , который остался не переработанным во внешних слоях. Но важно, что выбрасывается большое количество кислорода , кремния , магния , то есть уже достаточно тяжелых химических элементов , чуть-чуть не доходящих до железа и, родственных ему, никеля и кобальта . Очень выделенные элементы. Может быть, со школьных времен памятна такая картинка: номер химического элемента и выделение энергии при реакциях синтеза или распада и там получается такой максимум. И железо, никель, кобальт находятся на самой верхушке. Это означает, что распад тяжелых химических элементов выгоден до железа , синтез из лёгких тоже выгоден до железа. Дальше энергию нужно тратить. Соответственно мы двигаемся со стороны водорода, со стороны лёгких элементов и реакция термоядерного синтеза в звездах могут доходить до железа. Они должны идти с выделением энергии.
При взрыве массивной звезды, железо , в основном, не выбрасывается. Оно остается в центральном ядре и превращается в нейтронную звезду или чёрную дыру . Но выбрасываются химические элементы тяжелее железа . Железо выбрасывается при других взрывах. Взрываться могут белые карлики, то что остается, например, от Солнца. Сам по себе белый карлик очень стабильный объект. Но у него есть предельная масса, когда он эту устойчивость теряет. Начинается термоядерная реакция горения углерода .

Взрыв Сверхновой
И если обычная звезда, это очень стабильный объект. Вы её чуть-чуть нагрели в центре, она на это отреагирует, она расширится. Упадет температура в центре, и всё она себя отрегулирует. Как бы в её ни грели или ни охлаждали. А вот белый карлик так не умеет. Вы запустили реакцию, он хочет расшириться, а не может. Поэтому термоядерная реакция быстро охватывает весь белый карлик и он целиком взрывается. Получается взрыв Сверхновой типа 1А и это очень хорошая очень важная Сверхновая. Они позволили открыть . Но самое главное, что при этом взрыве карлик разрушается полностью и там синтезируется много железа . Всё желез о вокруг, все гвозди, гайки, топоры и все железо внутри нас, можно уколоть палец и посмотреть на него или попробовать на вкус. Так вот всё это железо взялось из белых карликов.

Происхождение тяжёлых химических элементов

Но есть ещё более тяжелые элементы. Где же синтезируется они? Долгое время считалось, что основное место синтеза более тяжелых элементов , это взрывы Сверхновых , связанных с массивными звёздами. Во время взрыва, то есть когда есть много лишней энергии, когда летают всякие лишние нейтроны , можно проводить реакции, которые энергетически невыгодны. Просто условия так сложились и в этом, разлетающемся веществе, могут идти реакции, синтезирующие достаточно тяжёлые химические элементы . И они действительно идут. Многие химические элементы , тяжелее железа, образуются именно таким способом.
Кроме того, даже не взрывающиеся звезды, на определенном этапе своей эволюции, когда они превратились в красных гигантов могут синтезировать тяжелые элементы . В них идут термоядерные реакции, в результате которых образуется немножко свободных нейтронов. Нейтрон , в этом смысле, очень хорошая частица, поскольку заряд у неё нет, она может легко проникать в атомное ядро. И проникнув в ядро, потом нейтрон может превратиться в протон . И соответственно элемент перепрыгнет на следующую клеточку в таблице Менделеева . Этот процесс довольно медленный. Он называется s-процесс , от слова slow-медленный. Но он достаточно эффективный и многие химические элементы синтезируются в красных гигантах именно способом. А в Сверхновых идет r- процесс , то есть быстрый. По сколько, действительно всё происходит за очень короткое время.
Недавно оказалось, что есть ещё одно хорошее место для r-процесса, несвязанное со взрывом Сверхновой . Есть ещё одно очень интересное явление — это слияние двух нейтронных звёзд. Звёзды очень любят рождаться парами, а массивные звезды рождаются, по большей части, парами. 80-90% массивных звезд рождаются в двойных системах. В результате эволюции, двойные могут разрушаться, но какие-то доходят до конца. И если у нас в системе было 2 массивных звезды, мы можем получить систему из двух нейтронных звёзд. После этого они будут сближаться за счет излучения гравитационных волн и в конце концов сольются.
Представьте, вы берите объект размером 20 км с массой полторы массы Солнца, и почти со скоростью света , роняете его на другой такой же объект. Даже по простой формуле кинетическая энергия равняется (mv 2)/2 . Если в качестве m вы подставить скажем 2 массы Солнца, в качестве v поставить треть скорости света , вы можете посчитать и получите совершенно фантастическую энергию . Она будет выделяться и в виде гравитационных волн, по всей видимости в установке LIGO уже видят такие события, но мы ещё об этом не знаем. Но при этом, поскольку сталкиваются реальные объекты, происходит действительно взрыв. Выделяется много энергии в гамма-диапазоне , в рентгеновском диапазоне. В общем-то всех диапазонах и часть этой энергии идет на синтез химических элементов .

Происхождение химического элемента — золота

Происхождение химического элемента золота
И современные расчёты, они наблюдениями окончательно подтверждены, показывают, что, например, золото рождается именно в таких реакциях. Такой экзотический процесс, как слияние двух нейтронных звёзд, действительно экзотический. Даже в такой большой системе, как наша Галактика , происходит где-то раз в 20-30 тысяч лет. Кажется довольно редко, тем не менее, хватает чтобы что-то насинтезировать. Ну или наоборот, можно сказать, что происходит так редко, и поэтому золото такое редкое и дорогое. И вообще видно, что многие химические элементы оказываются достаточно редкими, хотя они для нас часто важнее. Есть всякие редкоземельные металлы, которые используются в ваших смартфонах, а современный человек скорее обойдется без золота, чем без смартфона. Вот всех этих элементов мало, потому что они рождаются в каких-то редких астрофизических процессах. И по большей части все эти процессы, так или иначе, связаны со звездами, с их более или менее спокойной эволюцией, но с поздними стадиями, взрывами массивных звёзд, со взрывами белых карликов или состояниями нейтронных звёзд .

Что мы знаем о мироздании, каков космос? Вселенная – это трудно постижимый человеческим разумом безграничный мир, который кажется нереальным и нематериальным. На самом деле нас окружает материя, безграничная в пространстве и во времени, способная принимать различные формы. Чтобы попытаться понять истинные масштабы космического пространства, как устроена Вселенная, строение мироздания и процессы эволюции, нам потребуется переступить порог собственного мироощущения, взглянуть на окружающий нас мир под другим ракурсом, изнутри.

Образование Вселенной: первые шаги

Космос, который мы наблюдаем в телескопы, является только частью звездной Вселенной, так называемой Мегагалактикой. Параметры космологического горизонта Хаббла колоссальные – 15-20 млрд. световых лет. Эти данные приблизительны, так как в процессе эволюции Вселенная постоянно расширяется. Расширение Вселенной происходит путем распространения химических элементов и реликтового излучения. Структура Вселенной постоянно меняется. В пространстве возникают скопления галактик, объекты и тела Вселенной — это миллиарды звезд, формирующие элементы ближнего космоса — звездные системы с планетами и со спутниками.

А где начало? Как появилась Вселенная? Предположительно возраст Вселенной составляет 20 млрд. лет. Возможно, источником космической материи стало горячее и плотное протовещество, скопление которого в определенный момент взорвалось. Образовавшиеся в результате взрыва мельчайшие частицы разлетелись во все стороны, и продолжают удаляться от эпицентра в наше время. Теория Большого взрыва, которая сейчас доминирует в научных кругах, наиболее точно подходит под описания процесса образования Вселенной. Возникшее в результате космического катаклизма вещество представляло собой разнородную массу, состоящую из мельчайших неустойчивых частиц, которые сталкиваясь и разлетаясь, стали взаимодействовать друг с другом.

Большой взрыв – теория возникновения Вселенной, объясняющая ее образование. Согласно этой теории изначально существовало некоторое количество вещества, которое в результате определенных процессов взорвалось с колоссальной силой, разбросав в окружающее пространство массу матери.

Спустя некоторое время, по космическим меркам — мгновение, по земному летоисчислению — миллионы лет, наступил этап материализации пространства. Из чего состоит Вселенная? Рассеянное вещество стало концентрироваться в сгустки, большие и малые, на месте которых впоследствии стали возникать первые элементы Вселенной, огромные газовые массивы — ясли будущих звезд. В большинстве случаев процесс формирования материальных объектов во Вселенной объясняется законами физики и термодинамики, однако существует ряд моментов, которые пока не поддаются объяснению. К примеру, почему в одной части пространства расширяющееся вещество концентрируется больше, тогда как в другой части мироздания материя сильно разрежена. Ответы на эти вопросы можно будет получить только тогда, когда станет понятен механизм образования космических объектов, больших и малых.

Сейчас же процесс образования Вселенной объясняется действием законов Вселенной. Гравитационная нестабильность и энергия в разных участках запустили процессы формирования протозвезд, которые в свою очередь под воздействием центробежных сил и гравитации образовали галактики. Другими словами, в то время как материя продолжала и продолжает расширяться, под воздействием сил тяготения начались процессы сжатия. Частицы газовых облаков стали концентрироваться вокруг мнимого центра, образуя в итоге новое уплотнение. Строительным материалом в этой гигантской стройке является молекулярный водород и гелий.

Химические элементы Вселенной — первичный строительный материал, из которого шло впоследствии формирование объектов Вселенной

Дальше начинает действовать закон термодинамики, приводятся в действие процессы распада и ионизации. Молекулы водорода и гелия распадаются на атомы, из которых под действием сил гравитации формируется ядро протозвезды. Эти процессы являются законами Вселенной и приняли форму цепной реакции, происходят во всех далеких уголках Вселенной, заполнив мироздание миллиардами, сотнями миллиардов звезд.

Эволюция Вселенной: основные моменты

На сегодняшний день в научных кругах бытует гипотеза о цикличности состояний, из которых соткана история Вселенной. Возникнув в результате взрыва протовещества скопления газа, стали яслями для звезд, которые в свою очередь сформировали многочисленные галактики. Однако достигнув определенной фазы, материя во Вселенной начинает стремиться к своему изначальному, концентрированному состоянию, т.е. за взрывом и последующим расширением вещества в пространстве следует сжатие и возврат к сверхплотному состоянию, к исходной точке. Впоследствии все повторяется, за рождением следует финал и так на протяжении многих миллиардов лет, до бесконечности.

Начало и конец мироздания в соответствии с цикличностью эволюции Вселенной

Однако опустив тему образования Вселенной, которая остается открытым вопросом, следует перейти к строению мироздания. Еще в 30-е годы XX века стало ясно, что космическое пространство поделено на районы – галактики, которые являются огромными образованиями, каждое со своим звездным населением. При этом галактики не являются статическими объектами. Скорость разлета галактик от мнимого центра Вселенной постоянно меняется, о чем свидетельствует сближение одних и удаление других друг от друга.

Все перечисленные процессы с точки зрения продолжительности земной жизни длятся очень медленно. С точки зрения науки и этих гипотез — все эволюционные процессы происходят стремительно. Условно эволюцию Вселенной можно разделить на четыре этапа – эры:

• адронная эра;
• лептонная эра;
• фотонная эра;
• звездная эра.

Космическая шкала времени и эволюции Вселенной, в соответствии с которой можно объяснить появление космических объектов

На первом этапе все вещество было сконцентрировано в одной большой ядерной капле, состоящей из частиц и античастиц, объединенных в группы – адроны (протоны и нейтроны). Соотношение частиц и античастиц составляет примерно 1:1,1. Далее наступает процесс аннигиляции частиц и античастиц. Оставшиеся протоны и нейтроны являются тем строительным материалом, из которого формируется Вселенная. Продолжительность адронной эры ничтожна, всего 0,0001 секунды — период взрывной реакции.

Далее, спустя 100 секунд, начинается процесс синтеза элементов. При температуре миллиард градусов в процессе ядерного синтеза образуются молекулы водорода и гелия. Все это время вещество продолжает расширяться в пространстве.

С этого момента начинается длительный, от 300 тыс. до 700 тыс. лет, этап рекомбинации ядер и электронов, формирующих атомы водорода и гелия. При этом наблюдается снижение температуры вещества, падает интенсивность излучения. Вселенная становится прозрачной. Образовавшийся в колоссальных количествах водород и гелий под действием сил гравитации превращает первичную Вселенную в гигантскую строительную площадку. Через миллионы лет начинается звездная эра – представляющая собой процесс образования протозвезд и первых протогалактик.

Такое деление эволюции на этапы вписывается в модель горячей Вселенной, которая объясняет многие процессы. Истинные причины Большого взрыва, механизм расширения материи остаются необъяснимыми.

Строение и структура Вселенной

С образования водородного газа начинается звездная эра эволюции Вселенной. Водород под действием гравитации скапливается в огромные скопления, сгустки. Масса и плотность таких скоплений колоссальны, в сотни тысяч раз превышают массу самой сформировавшейся галактики. Неравномерное распределение водорода, наблюдавшееся на начальной стадии формирования мироздания, объясняет различия в размерах образовавшихся галактик. Там, где должно было существовать максимальное скопление водородного газа, образовались мегагалактики. Где концентрация водорода была незначительной, появились галактики меньших размеров, подобные нашему звездному дому — Млечному Пути.

Версия, в соответствии с которой Вселенная представляет собой точку начала-конца, вокруг которой вращаются галактики на разных этапах развития

С этого момента Вселенная получает первые образования с четкими границами и физическими параметрами. Это уже не туманности, скопления звездного газа и космической пыли (продукты взрыва), протоскопления звездной материи. Это звездные страны, площадь которых огромна с точки зрения человеческого разума. Вселенная становится полна интересных космических феноменов.

С точки зрения научных обоснований и современной модели Вселенной, сначала формировались галактики в результате действия гравитационных сил. Происходило превращение материи в колоссальный вселенский водоворот. Центростремительные процессы обеспечили последующую фрагментацию газовых облаков в скопления, которые стали местом рождения первых звезд. Протогалактики с быстрым периодом вращения превратились со временем в спиральные галактики. Там, где вращение было медленным, и в основном наблюдался процесс сжатия вещества, образовались неправильные галактик, чаще эллиптические. На этом фоне во Вселенной происходили более грандиозные процессы — формирование сверхскоплений галактик, которые тесно соприкасаются своими краями друг с другом.

Сверхскопления — это многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасштабной структуры Вселенной. В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 сверхскоплений

С этого момента стало ясно, что Вселенная представляет собой огромную карту, где континентами являются скопления галактик, а странами — мегагалактики и галактики, образовавшиеся миллиарды лет назад. Каждое из образований состоит из скопления звезд, туманностей, скоплений межзвездного газа и пыли. Однако все это население составляет лишь 1% от общего объема вселенских образований. Основную массу и объем галактик занимает темная материя, природу которой выяснить не представляется возможным.

Разнообразие Вселенной: классы галактик

Стараниями американского ученого астрофизика Эдвина Хаббла мы теперь имеем границы Вселенной и четкую классификацию галактик, населяющих ее. В основу классификации легли особенности структуры этих гигантских образований. Почему галактики имеют разную форму? Ответ на этот и многие другие вопросы дает классификация Хаббла, в соответствии с которой Вселенная состоит из галактик следующих классов:

• спиральные;
• эллиптические;
• иррегулярные галактики.

К первым относятся наиболее распространенные образования, которыми заполнено мироздание. Характерными чертами спиральных галактик является наличие четко выраженной спирали, которая вращается вокруг яркого ядра либо стремится к галактической перемычке. Спиральные галактики с ядром обозначаются символами S, тогда как у объектов с центральной перемычкой обозначение уже SB. К этому классу относится и наша галактика Млечный Путь , в центре которой ядро разделено светящейся перемычкой.

Типичная спиральная галактика. В центре отчетливо видны ядро с перемычкой от концов которой исходят спиральные рукава.

Подобные образования разбросаны по Вселенной. Ближайшая к нам спиральная галактика Андромеда — гигант, который стремительно сближается с Млечным Путем. Наибольшей из известных нам представительниц этого класса является гигантская галактика NGC 6872. Диаметр галактического диска этого монстра составляет примерно 522 тысячи световых лет. Находится этот объект на расстоянии от нашей галактики в 212 млн. световых лет.

Следующим, распространенным классом галактических образований являются эллиптические галактики. Их обозначение в соответствии с классификацией Хаббла буква Е (elliptical). По форме эти образования эллипсоиды. Несмотря на то, что подобных объектов во Вселенной достаточно много, эллиптические галактики не отличатся выразительностью. Состоят они в основном из гладких эллипсов, которые наполнены звездными скоплениями. В отличие от галактических спиралей, эллипсы не содержат скоплений межзвездного газа и космической пыли, которые являются основными оптическими эффектами визуализации подобных объектов.

Типичный представитель этого класса, известный на сегодняшний день — эллиптическая кольцевая туманность в созвездии Лиры. Этот объект расположен от Земли на расстоянии 2100 световых лет.

Вид эллиптической галактики Центавр А в телескоп CFHT

Последний класс галактических объектов, которыми населена Вселенная — иррегулярные или неправильные галактики. Обозначение по классификации Хаббла – латинский символ I. Основная черта – это неправильная форма. Другими словами у подобных объектов нет четких симметричных форм и характерного рисунка. По своей форме такая галактика напоминает картину вселенского хаоса, где звездные скопления чередуются с облаками газа и космической пыли. В масштабах Вселенной иррегулярные галактики — явление частое.

В свою очередь неправильные галактики делятся на два подтипа:

• иррегулярные галактики I подтипа имеют сложную неправильной формы структуру, высокую плотную поверхность, отличающуюся яркостью. Нередко такая хаотическая форма неправильных галактик является следствием разрушившихся спиралей. Типичный пример подобной галактики — Большое и Малое Магелланово Облако;
• иррегулярные, неправильные галактики II подтипа имеют низкую поверхность, хаотическую форму и не отличаются высокой яркостью. Вследствие снижения яркости, подобные образования трудно обнаружить на просторах Вселенной.

Большое Магелланово Облако является самой ближайшей к нам неправильной галактикой. Оба образования в свою очередь являются спутниками Млечного Пути и могут быть в скором времени(через 1-2 млрд. лет) поглощены более крупным объектом.

Неправильная галактика Большое Магелланово облако — спутник нашей галактики Млечный Путь

Несмотря на то, что Эдвин Хаббл достаточно точно расставил галактики по классам, данная классификация не является идеальной. Больше результатов мы могли бы достичь, включи в процесс познания Вселенной теорию относительности Эйнштейна. Вселенная представлена богатством разнообразных форм и структур, каждая из которых имеет свои характерные свойства и особенности. Недавно астрономы сумели обнаружить новые галактические образования, которые по описанию являются промежуточными объектами, между спиральными и эллиптическими галактиками.

Млечный Путь — самая известная нам часть Вселенной

Две спиральные ветви, симметрично расположенные вокруг центра, составляют основное тело галактики. Спирали в свою очередь состоят из рукавов, которые плавно перетекают друг в друга. На стыке рукавов Стрельца и Лебедя расположилось наше Солнце, находящееся от центра галактики Млечный Путь на расстоянии 2,62·10¹⁷км. Спирали и рукава спиральных галактик – это скопления звезд, плотность которых увеличивается по мере приближения к галактическому центру. Остальную массу и объем галактических спиралей составляет темная материя, и только малая часть приходится на межзвездный газ и космическую пыль.

Положение Солнца в рукавах Млечного Пути, место нашей галактики во Вселенной

Толщина спиралей составляет примерно 2 тыс. световых лет. Весь это слоеный пирог находится в постоянном движении, вращаясь с огромной скоростью 200-300 км/с. Чем ближе к центру галактики, тем выше скорость вращения. Солнцу и нашей Солнечной системе потребуется 250 млн. лет, чтобы совершить полный оборот вокруг центра Млечного Пути.

Наша галактика состоит из триллиона звезд, больших и малых, сверхтяжелых и средней величины. Самое плотное скопление звезд Млечного Пути — рукав Стрельца. Именно в этой области наблюдается максимальная яркость нашей галактики. Противоположная часть галактического круга наоборот, менее яркая и плохо различима при визуальном наблюдении.

Центральная часть Млечного Пути представлена ядром, размеры которого предположительно составляют 1000-2000 парсек. В этой самой яркой области галактики сосредоточено максимальное количество звезд, которые имеют различные классы, свои пути развития и эволюции. В основном это старые сверхтяжелые звезды, находящиеся на финальной стадии Главной последовательности. Подтверждением наличия стареющего центра галактики Млечный Путь является наличие в этой области большого числа нейтронных звезд и черные дыры. Действительно – центр спирального диска любой спиральной галактики — сверхмассивная черная дыра, которая словно гигантский пылесос всасывает в себя небесные объекты и реальную материю.

Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центральной части Млечного Пути – место гибели всех галактических объектов

Что касается звездных скоплений, то ученым сегодня удалось классифицировать два вида скоплений: шарообразные и рассеянные. Помимо звездных скоплений спирали и рукава Млечного Пути, как и любой другой спиральной галактики, состоят из рассеянной материи и темной энергии. Являясь последствием Большого взрыва, материя пребывает в сильно разреженном состоянии, которое представлено разреженным межзвездным газом и частицами пыли. Видимая часть материи представляет собой туманности, которые в свою очередь делятся на два типа: планетарные и диффузные туманности. Видимая часть спектра туманностей объясняется преломлением света звезд, которые излучают свет внутри спирали по всем направлениями.

В этом космическом супе и существует наша Солнечная система. Нет, мы не единственные в этом огромном мире. Как и у Солнца , многие звезды имеют свои планетарные системы. Весь вопрос в том, как обнаружить далекие планеты, если расстояния даже в пределах нашей галактики превышают продолжительность существования любой разумной цивилизации. Время во Вселенной измеряется другими критериями. Планеты со своими спутниками, самые мелкие объекты во Вселенной. Количество подобных объектов не поддается исчислению. Каждая из тех звезд, которые находятся в видимом диапазоне, могут иметь собственные звездные системы. В наших силах увидеть только самые ближайшие к нам существующие планеты. Что происходит по соседству, какие миры существуют в других рукавах Млечного Пути и какие планеты существуют в других галактиках, остается загадкой.

Kepler-16 b - экзопланета у двойной звезды Kepler-16 в созвездии Лебедь

Заключение

Имея только поверхностное представление о том, как появилась и как эволюционирует Вселенная, человек сделал лишь маленький шаг на пути постижения и осмысливания масштабов мироздания. Грандиозные размеры и масштабы, с которыми ученым приходится сегодня иметь дело, говорят о том, что человеческая цивилизация — лишь мгновение в этом пучке материи, пространства и времени.

Модель Вселенной в соответствии с понятием присутствия материи в пространстве с учетом времени

Изучение Вселенной идет от Коперника и до наших дней. Сначала ученые отталкивались от гелиоцентрической модели. На деле оказалось, что космос не имеет реального центра и все вращение, движение и перемещение происходит по законам Вселенной. Несмотря на то, что существует научное объяснение происходящим процессам, вселенские объекты распределены на классы, виды и типы, ни одно тело в космосе не похоже на другое. Размеры небесных тел примерны, так же как и их масса. Расположение галактик, звезд и планет условно. Все дело в том, что во Вселенной нет системы координат. Наблюдая за космосом, мы делаем проекцию на весь видимый горизонт, считая нашу Землю нулевой точкой отсчета. На самом деле мы только микроскопическая частичка, затерявшаяся в бесконечных просторах Вселенной.

Вселенная – это субстанция, в которой все объекты существуют в тесной привязке к пространству и времени

Аналогично привязки к размерам, следует рассматривать время во Вселенной, как главную составляющую. Зарождение и возраст космических объектов позволяет составить картину рождения мира, выделить этапы эволюции мироздания. Система, с которой мы имеем дело, тесно связана временными рамками. Все процессы, протекающие в космосе, имеют циклы — начало, формирование, трансформацию и финал, сопровождающийся гибелью материального объекта и перехода материи в другое состояние.