LCDCS-0829 галактикалық кластері, Hubble ғарыштық телескопы. Бұл галактикалық кластер бізден жылдамдықта жүреді, және бірнеше миллиард жылдан кейін, тіпті жарық жылдамдығымен, қол жетімсіз болады. Кескін несиесі: ESA / Hubble & NASA.

Біз ғарыштық тұңғиықты қалай түсіндік?

Үлкен, қараңғы белгісізге қарау мыңдаған жылдар бойы құпия болып келді. Бұдан бұлай емес!

«Ғылым теологияға жаратылыс доктринасын қалай құруға болатындығын айта алмайды, бірақ сіз ғаламның жасын және ғарыштық тарихтың эволюциялық сипатын ескермей, жаратылыс туралы ілім жасай алмайсыз». -Джон Полкинхорн

Түнгі аспанға қарау кез-келген ақылды, қызығушылық танытқан адам үшін келесі сұрақтарды шешеді:

  • Аспандағы жарық нүктелері қандай?
  • Біздің Күн сияқты басқа Күндер бар ма, егер олар болса, біз сияқты планеталар бар ма?
  • Жұлдыздар қаншалықты алыс және олар қанша тұрады?
  • Біздің Күллі галактикамыздан басқа не бар?
  • Бүкіл ғалам қандай?
  • Бұл қалай пайда болды?

Мыңдаған жылдар бойы бұл сұрақтар ақындарға, философтарға және теологтарға арналған. Ғылыми тұрғыдан алғанда, біз осы сұрақтардың барлығына жауап таба алмай қана қойдық, бірақ жауаптар біз бұрын-соңды болжап көрмеген кейбір үлкен мәселелерді тудырды.

Біздің Ғалам тарихының ғарыштық кестесі. Кескін несиесі: NASA / CXC / M. Weiss.

Күн жүйесіндегі бірнеше денені қоспағанда, бізде күн сәулесінің көрінісі, түнгі аспанда көрінетін жарықтың әр нүктесі жұлдыз болып табылады. Олар әр түрлі түстерде, қызылдан сарғыштан сарыға дейін ақтан көкке дейін және әр түрлі жарқындықта келеді, олар біздің Күннен 0,1% шамасында Күннің жарықтығынан миллиондаған есе көп. Олар соншалықты алыста, сондықтан олар тек түнде ғана емес, жылдан-жылға да бірдей күйде көрінеді. Олардың қашықтықтарын өлшеуге арналған алғашқы әрекет бір болжамға негізделді: егер жұлдыздар Күнге ұқсас болса, олар қаншалықты жарық болар еді? Жарықтықтың қашықтыққа қалай әсер ететіні туралы біздің түсінігімізге сүйене отырып, түнгі аспанның ең жарық жұлдызы Сириус 0,4 жарық жыл болды, бұл өте үлкен қашықтық. Егер олар 1600 жылдары Сириустың Күннен неше есе ашық екенін білсе, қашықтықты есептеу 10% кем болар еді.

Біздің күніміз - G класындағы жұлдыз. Үлкенірек, жарқындары әсерлі болғанымен, олардың саны әлдеқайда аз. Сириус, А класындағы жұлдыз, біздің Күннен 20-25 есе жарқын, бірақ O, B және A жұлдыздары галактикадағы * жалпы * жұлдыздардың тек 1% құрайды. Сурет кредиті: LucasVB Wikimedia Commons қолданушысы.

Басқа жұлдыздардың біздің Күн сияқты екендігі спектроскопия ойлап табылғанға дейін дәлелденбеді, онда біз жарықтың жеке толқын ұзындығына еніп, атомдар мен молекулалардың қолдарын көре аламыз. Жұлдыздардың шамамен 90% -ы біздікінен гөрі кішігірім және қанық, 5% -ы бұқаралық және жарқын, ал 5% -ы олардың массасы, өлшемі мен жарықтығында күн тәрізді. Соңғы 25 жыл ішінде біз планеталар жұлдыздар айналасындағы норма екенін анықтадық, бұл өзіміздің Күн жүйесінен тыс 3000-нан астам планетаны растады. НАСА-ның «Кеплер» ғарыш кемесі - біз бұрын-соңды қолданбайтын ең үлкен ғаламшарды табу құралы, ол бүгінде біз білетін экзопланеталардың шамамен 90% -ын табады.

21 Кеплер ғаламшарлары өздерінің жұлдыздарының өмір сүретін аймақтарында, олар Жердің диаметрінен екі есе үлкен емес. (Кеплермен бірге ашылмаған Проксима б. Санды 22-ге дейін жеткізеді.) Бұл әлемдердің көпшілігі диаграмманың «түбіне» жақын орналасқан қызыл карликтерді орбитада ұстайды. Кескін несиесі: NASA Ames / N. Batalha және W. Stenzel.

Планеталардың гравитациялық әсерінен жұлдыздың қалай қозғалатынын өлшеп, олардың массалары мен орбиталық кезеңдерін анықтай аламыз. Алдыңғы планета арқылы жұлдыздың жарығы қанша түсетінін өлшеу арқылы оның кезеңін де, физикалық көлемін де өлшей аламыз. Осы уақытқа дейін өз жұлдыздарының айналасындағы «ықтимал өмір сүру» аймақтарында 20-дан астам жартасты, орташа мөлшердегі әлемдер табылды, яғни егер бұл әлемде Жерге ұқсас атмосфера болса, онда олар сұйық суға қажетті температура мен қысымға ие болады. олардың бетінде. Жақында Күнге ең жақын жұлдыз болған Проксима Кентавридің Жерге ұқсайтын планетасы бар, ол небары 4,2 жарық жылында орналасқан.

Суретшінің Проксима Сентавуриді әлемнің «сақиналы» бөлігінде көрсетуі, Проксима б. Бұл диаметрі 3 есе және біздің Күн алып жатқан ауданымыздан 10 есе артық болар еді. Alpha Centauri A және B (көрсетілген) күндіз көрінеді. Кескін несиесі: ESO / M. Корнмессер.

Жұлдыздарға дейінгі қашықтықты дәл өлшеу үшін ең жақсы әдіс - жыл бойы олардың позицияларын дәл өлшеу. Жер өз орбитасында Күннің айналасында қозғала отырып, алты ай бұрын орналасқан жерінен 300 миллион шақырым қашықтықта жүрсе, жақын жұлдыздар жылжитын болады, егер сіз оны қолыңызбен ұстап, біреуін жауып тұрсаңыз бас бармағыңыз өзгеретін болады. алдымен көзді ашып, содан кейін оны ашып, екіншісін жабыңыз.

GAIA қолданатын параллакс әдісі алыс жұлдыздарға қарағанда жақын орналасқан жұлдыздың жағдайының айқын өзгеруін ескеруді қамтиды. Кескін несиесі: ESA / ATG medialab.

Параллакс деп аталатын бұл құбылыс алғаш рет 19 ғасырдың ортасына дейін дәл өлшенген жоқ, бізге жақын жұлдыздарға дейін қашықтық берді. Жұлдыздың қаншалықты алыстығын біліп, оның басқа қасиеттерін өлшегеннен кейін, сіз сол ақпаратты басқа жұлдыздарды анықтау үшін қолдана аласыз және осыған байланысты ғаламда не көрінетінін анықтай аласыз. Біз ең жақын жұлдыздардан галактикамыздағы барлық жұлдыздарға, өзіміздің галактикалардағы жұлдыздарға, ең алыс көрінетін галактикаларға қадам жасай аламыз.

Hubble eXtreme De Field (XDF), ол алдыңғы Ультра терең өрістен гөрі бір шаршы градусқа шамамен 50% көп галактиканы анықтады. Кескін несиесі: NASA; ESA; Дж. Иллингворт, Д.Маги және П.Оещ, Калифорния университеті, Санта-Крус; Р.Бауэнс, Лейден университеті; және HUDF09 тобы.

Бұл баспалдақ сияқты жұмыс істейді, онда сіз бірінші айналымға өтіп, келесі айналымға жету үшін осы қадамды қолданыңыз, және әр сапарыңызда біраз алға бассаңыз. Еуропалық ғарыш агенттігінің GAIA спутнигі 2013 жылы ұшырылған, миллиондаған жұлдыздардың параллакс позициясын өлшеуге тырысады, бұл бізге ғарыштық қашықтықтағы ең қауіпсіз «алғашқы шеңбер» береді.

Сүтті жолды, үлкен және кіші магелландық бұлттарды анық көрсететін Сүт жолы мен айналасындағы аспандағы жұлдыздардың тығыздығы картасы, егер сіз мұқият қарасаңыз, NGC 104 SMC-дің сол жағында, NGC 6205 сәл жоғары және сол жақта галактикалық ядро, ал NGC 7078 сәл төмен. Кескін несиесі: ESA / GAIA.

Жұлдыздар күн сәулесіндегідей отынмен жануда: сутегін гелийге айналдыру арқылы. Ядролық синтездің бұл процесі Эйнштейннің E = mc ^ 2 арқылы үлкен энергия шығарады, өйткені төрт сутегі ядроларынан өндірілетін әр гелий ядросы сіз бастағаннан 0,7% жеңіл. Біздің Күннің 4,5 миллиард жылдық тарихында ол Сатурнның жарықтығын жасау процесінде шамамен жоғалды. Бірақ белгілі бір сәтте Күн мен Ғаламдағы барлық жұлдыздар өзегінде отын таусылып қалады.

Күннің анатомиясы, оның ішінде ішкі ядро, бұл синтездің жалғыз орны. Кескін несиесі: NASA / Jenny Mottar.

Ол болған кезде ол кеңейіп, қызыл гиганға айналады, гелийді көміртекке айналдырады. Одан да көп жұлдыздар көміртекті оттегіге, оттегі кремнийге, күкірт пен магнийге, ал ең массивті жұлдыздар кремнийді темірге, кобальтқа және никельге қосады. Біздің Күн тәрізді жұлдыздар өздерінің сыртқы қабаттарын планеталық тұманмен жарып, жұмсақ өледі, ал ең үлкен жұлдыздар апаттық суперновациялық жарылыс кезінде өледі, сонымен бірге ауыр элементтер де жұлдызаралық ортаға айналады.

Біздің Күннің жалпы өмір сүру ұзақтығы шамамен 12 миллиард жыл болады, ал ең аз массалы жұлдыздар (біздің Күннің массасының 8% -ы) өз отындары арқылы ең баяу жанып, 10 триллион жылдан астам өмір сүреді: бірнеше есе көп. Әлемнің қазіргі жасы. Бірақ ең массивті жұлдыздар отынмен тезірек жанып кетеді, кейбір жұлдыздар өлгенше бірнеше миллион жыл өмір сүріп, өздерінің ауыр элементтерін Ғаламға қайта шығарады.

Өзіміздің Сүт Жолында табылған N 49 сергек жаңа қалдық. Кескін несиесі: NASA / ESA және Hubble Heritage Team (STScI / AURA).

Көміртек, оттегі, азот, фосфор, кремний, мыс және темір сияқты ауыр элементтер тек біз білетін өмір үшін ғана емес, жартасты планеталар құру үшін де қажет. Жұлдыздардың бірнеше буыны өмір сүріп, олардың отынымен жануда, өліп, ғарышқа қайта өңделеді, олар жұлдыздардың келесі ұрпақтарын қалыптастырып, Жер сияқты әлемді құруға көмектеседі. Міне, біздің көзқарасымыз бойынша біз ғаламға тек үлкен ғарыштық қашықтықта ғана емес, сонымен бірге Ғаламның өткеніне үңіле алдық.

NGC 7331 галактикасы, одан да алыс галактикалар және жақынырақ, алдыңғы жұлдыздар да жақтауда. Сурет кредиті: Адам Блок / Леммон тауындағы SkyCenter / Аризона университеті.

Жарық жылдамдығының 299,792,458 м / с жылдамдықты және тұрақты болуы, бұл өте үлкен қашықтыққа сигнал жіберудің кешігетіндігін білдірмейді. Бұл дегеніміз, алыстағы нысандарды көргенде, біз оларды қазіргідей емес, Ғаламның алыс өткен кездерінде көргендеймыз. 20 жарық жыл алыстағы жұлдызға қараңыз және сіз оны 20 жыл бұрынғыдай көресіз. 20 миллион жарық жыл қашықтықта орналасқан галактиканы қараңыз және сіз оны 20 миллион жыл бұрын көресіз.

Ғаламның ерте кезіндегідей Сүт жолына ұқсас галактикалар. Кескін несиесі: NASA, ESA, П. Ван Доккум (Йель университеті), С. Пател (Лейден университеті) және 3D-HST тобы.

Хаббл тәрізді қуатты телескоптардың арқасында біз Ғаламда галактикаларды миллиардтаған жыл бұрын көре алдық, ғалам қазіргі кезде оның небары бірнеше пайызын құраған кезде, біз осы уақытқа дейін артқа қарай алдық. жасы. Бұрын галактикалар кішірек, массасы аз, ішкі түсі ашық, жұлдыздарды тез қалыптастыратындығын және планеталарды қалыптастыруымыз керек ауыр элементтерге аз бай болғанын көреміз. Уақыт өте келе бұл галактикалар бірігіп, үлкенірек құрылымдар пайда болатынын көреміз. Біз бүкіл суретті біріктіре аламыз және ғаламның қазіргі уақытта қалай қалыптасқанын елестете аламыз.

Бүкіл Әлем - бұл ғарыштық жіптердің қиылысында галактикалар мен галактикалар кластерлері пайда болатын кең ғарыштық тор. Олардың арасында жұлдыздар мен галактикалардан алыс кең ғарыштық қуыстар бар, олар тығыз аудандарда гравитация басқа заттарды пайдалану үшін алып тастаған. Жергілікті топтағы галактикалар бір-біріне қарай жылжып келе жатқандықтан, біз мұны бүгінде жергілікті ауқымда көріп отырмыз. Болашақта төрт-жеті миллиард жыл болашақта біздің ең жақын көршіміз Андромеда біздің Сүт жолымен біріктіріліп, алып эллиптикалық галактиканы жасайды: Milkdromeda.

Сүт жолы-Андромеда бірігуін және аспанның Жерден қалай ерекшеленетінін көрсететін сериалдар сериясы. Кескін несиесі: NASA; З.Левай және Р.Ван дер Марель, STScI; Т.Халлас; және А.Меллингер.

Сонымен бірге, ғалам кеңейе түсіп, суыққа, әлдеқайда алыс тағдырға қарай жалғасуда. Біздің жергілікті топтан тыс галактикалар біздің өзімізден және бір-бірімізден алшақтайды. Гравитациялық түрде байланысқан заттар - ғаламшарлар, жұлдыздар, күн жүйелері, галактикалар және галактика кластерлері - біздің Ғаламда жұлдыздар жанғанға дейін байланысып тұрады. Бірақ әрбір жеке галактика тобы немесе кластері басқалардан бас тартады, өйткені уақыт өткен сайын Әлем суық және жалғыз болады.

Тек материямен, сәулемен, қисықтықпен және космологиялық тұрақтылықпен ғаламның мүмкін болатын төрт тағдырына жол беріледі. Төменгі «тағдыр» дәлелдермен расталады. Кескін несиесі: Э. Зигель, оның «Галактикадан тыс» кітабынан.

Бұл дегеніміз, егер біз басына оралсақ және оның қалай болғанын сұрасақ, бізде:

  • Үлкен жарылыс деп аталатын ыстық, тығыз, негізінен біркелкі күйден басталатын байқалатын Ғалам;
  • салқындататын, материя мен антиматорды жоюға мүмкіндік береді, тек аз ғана зат қалды;
  • одан әрі суытып, протондар мен нейтрондардың гелийге қосылып, жарылып кетпеуіне мүмкіндік береді;
  • одан әрі салқындаған, тұрақты, бейтарап атомдар құруға мүмкіндік беретін;
  • онда гравитациялық жетілмегендіктен өсіп, өсіп, кейбір аймақтарда газ жиналып, алғашқы жұлдыздар пайда бола алатындай тығыз болды;
  • мұнда ең массивті жұлдыздар жанармай жағып, өліп, ауыр элементтерін жұлдызаралық ортаға қайта шығарды;
  • кішкентай жұлдыз кластерлері мен галактикалар бірігіп өсті, бұл жұлдыздардың пайда болуының жаңа толқындарын тудырды;
  • миллиардтаған жылдардан кейін жаңа жұлдыздар жартасты планеталар мен тіршілік үшін ингредиенттермен бірге пайда болады;
  • онда галактикалар біздің үйде орналасқан спиральды және эллиптикалық алыптарға айналды;
  • және Үлкен жарылудан 9,2 миллиард жылдан кейін оқшауланған спиральды галактикада диірмен жұлдыздарының шоғыры құрылды, онда элементтердің 2% -ы қазір сутегі мен гелийден ауыр;
  • олардың бірі біздің Күн болады;
  • және қосымша 4,54 (немесе одан да көп) миллиард жыл өткеннен кейін, біз алғаш рет қайдан келгенімізді түсініп, біздің ғарыштық тарихымыздың бөліктерін жинай бастайтын ақылды түрлер пайда болады.
Галилео Галилейдің Бертини фрескасы, Венеция Күмбезі телескопты қалай қолдану керектігін көрсетіп жатыр, 1858 ж.

Біз үйренген нәрселер көп, және осы мәселелердің бәрін тереңірек зерттеу қажет. (Менің Галактикадан кейінгі алғашқы кітабым дәл осылай жасайды.) Ия, біз әлі де жұмыс істеп жатырмыз, мысалы: материя / антиматерлік асимметрия қалай пайда болды, Үлкен жарылыс қалай құрылды және басталды және қалай дәл, ғалам өзінің түпкі тағдырына жауап береді. Бірақ Ғаламның көрінісі, қалай пайда болғандығы және физикалық тұрғыдан не істеу керек деген сұрақтарға философтар, ақындар немесе теологтар емес, ғылыми талпыныс жауап берді. Ал егер жаңа үлкен сұрақтарға жауап беру керек болса - алдыңғы қойылған үлкен сұрақтарға жауаптар - бұл тағы да бізге жол көрсететін ғылым болады.

Бұл хабарлама алдымен Forbes-те пайда болды және сізге Patreon қолдаушылары жарнамасыз жеткізді. Біздің форумға түсініктеме беріңіз және біздің бірінші кітапты сатып алыңыз: Галактикадан тыс!