Một thông điệp về việc nghiên cứu vũ trụ. Theo bạn, ý nghĩa của việc nghiên cứu vũ trụ của các nhà khoa học là gì? Viện quản lý chuyên nghiệp

Viện quản lý chuyên nghiệp

Khoa Tài chính và Tín dụng

Tài chính và Tín dụng Chuyên ngành

Khái niệm kỷ luật

khoa học tự nhiên hiện đại

trừu tượng

về chủ đề:

Vũ trụ

Sinh viên Ivanova E.A.

Nhóm UFTZ-51/8-F-Vs-2

Matxcova - 2010

Nguồn gốc của vũ trụ 3

Mở rộng mô hình vũ trụ 5

Sự tiến hóa và cấu trúc của các thiên hà 10

Thiên văn học và vũ trụ học 12

Ngữ văn 14

Nguồn gốc của vũ trụ

Mọi người luôn muốn biết thế giới bắt nguồn từ đâu và như thế nào. Khi những ý tưởng thần thoại thống trị trong văn hóa, nguồn gốc của thế giới, chẳng hạn như trong kinh Veda, được giải thích bởi sự tan rã của người đàn ông đầu tiên Purusha. Thực tế rằng đây là một sơ đồ thần thoại chung cũng được xác nhận bởi ngụy thư của Nga, ví dụ, Sách chim bồ câu. Chiến thắng của Cơ đốc giáo đã xác nhận ý tưởng về việc Đức Chúa Trời tạo ra thế giới từ con số không.

Với sự ra đời của khoa học theo nghĩa hiện đại, những ý tưởng thần thoại và tôn giáo đang được thay thế bằng những ý tưởng khoa học về nguồn gốc vũ trụ. Cần phải tách ra ba thuật ngữ gần gũi: hữu thể, vũ trụ và vũ trụ. Đầu tiên là triết học và biểu thị mọi thứ tồn tại, hiện hữu. Cái thứ hai được sử dụng cả trong triết học và khoa học, mà không có một tải trọng triết học cụ thể (về mặt đối lập giữa bản thể và ý thức), và chỉ định mọi thứ như vậy.

Ý nghĩa của thuật ngữ Vũ trụ hẹp hơn và có âm hưởng khoa học cụ thể. Vũ trụ là nơi định cư của con người, có thể quan sát theo kinh nghiệm. Việc thu hẹp dần ý nghĩa khoa học của thuật ngữ Vũ trụ là khá dễ hiểu, vì khoa học tự nhiên, không giống như triết học, chỉ đề cập đến những gì có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm bằng các phương pháp khoa học hiện đại.

Tổng thể vũ trụ được nghiên cứu bởi một khoa học gọi là vũ trụ học, tức là khoa học vũ trụ. Từ đó cũng không phải ngẫu nhiên. Mặc dù mọi thứ bên ngoài bầu khí quyển của Trái đất hiện nay được gọi là không gian, nhưng điều này đã không xảy ra ở Hy Lạp cổ đại. Vũ trụ sau đó được chấp nhận là "trật tự", "hài hòa", đối lập với "hỗn loạn", "rối loạn". Vì vậy, về cốt lõi, vũ trụ học, với tư cách là một khoa học, tiết lộ tính trật tự của thế giới chúng ta và nhằm mục đích tìm ra các quy luật vận hành của nó. Việc phát hiện ra các định luật này là mục tiêu của việc nghiên cứu Vũ trụ như một tổng thể có trật tự duy nhất.

Nghiên cứu này nằm trên một số cơ sở. Đầu tiên, các quy luật phổ quát về sự vận hành của thế giới do vật lý hình thành được coi là có hiệu lực trong toàn bộ Vũ trụ. Thứ hai, các quan sát của các nhà thiên văn học cũng được công nhận là được mở rộng ra toàn bộ Vũ trụ. Và, thứ ba, chỉ những kết luận được công nhận là đúng mà không mâu thuẫn với khả năng tồn tại của chính người quan sát, tức là con người (cái gọi là nguyên tắc nhân học).

Các kết luận của vũ trụ học được gọi là mô hình về nguồn gốc và sự phát triển của vũ trụ. Tại sao mô hình? Thực tế là một trong những nguyên tắc cơ bản của khoa học tự nhiên hiện đại là ý tưởng về khả năng tiến hành một thí nghiệm có kiểm soát và có thể tái tạo trên đối tượng đang nghiên cứu vào bất kỳ lúc nào. Chỉ khi có thể thực hiện vô số thí nghiệm, về nguyên tắc, và tất cả chúng đều dẫn đến cùng một kết quả, thì trên cơ sở các thí nghiệm này, một kết luận mới được đưa ra về sự tồn tại của một định luật mà hoạt động của một đối tượng nhất định là chủ thể. Chỉ trong trường hợp này, kết quả được coi là khá đáng tin cậy theo quan điểm khoa học.

Quy tắc phương pháp luận này vẫn không thể áp dụng được đối với Vũ trụ. Khoa học hình thành các quy luật phổ quát, và vũ trụ là duy nhất. Đây là một mâu thuẫn đòi hỏi phải xem xét tất cả các kết luận về nguồn gốc và sự phát triển của Vũ trụ không phải là các quy luật, mà chỉ là các mô hình, tức là những giải thích có thể. Nói một cách chính xác, tất cả các định luật và lý thuyết khoa học đều là mô hình, vì chúng có thể được thay thế bằng các khái niệm khác trong sự phát triển của khoa học, nhưng các mô hình của Vũ trụ, như nó vốn có, là mô hình hơn nhiều tuyên bố khoa học khác.

Mở rộng mô hình vũ trụ

Mô hình được chấp nhận phổ biến nhất trong vũ trụ học là mô hình của một vũ trụ giãn nở nóng đẳng hướng đồng nhất, không đứng yên, được xây dựng trên cơ sở thuyết tương đối rộng và lý thuyết tương đối tính về lực hấp dẫn do Albert Einstein tạo ra vào năm 1916. Mô hình này dựa trên hai giả định: 1) các thuộc tính của Vũ trụ là giống nhau ở tất cả các điểm của nó (đồng nhất) và hướng (đẳng hướng); 2) mô tả nổi tiếng nhất về trường hấp dẫn là phương trình Einstein. Từ đó dẫn đến cái gọi là độ cong của không gian và mối quan hệ của độ cong với mật độ khối lượng (năng lượng). Vũ trụ học dựa trên những định đề này là tương đối tính.

Một điểm quan trọng của mô hình này là tính không cố định của nó. Điều này được xác định bởi hai định đề của thuyết tương đối: 1) nguyên lý tương đối, trong đó nói rằng trong tất cả các hệ quán tính, tất cả các định luật đều được bảo toàn bất kể tốc độ mà các hệ này chuyển động đều và tuyến tính tương đối với nhau; 2) Hằng số được xác nhận bằng thực nghiệm của tốc độ ánh sáng.

Từ việc chấp nhận thuyết tương đối, nó kéo theo một hệ quả (người đầu tiên nhận thấy điều này là nhà vật lý và toán học Petrograd Alexander Alexandrovich Fridman vào năm 1922) rằng không gian cong không thể đứng yên: nó phải mở rộng hoặc co lại. Kết luận này đã bị bỏ qua cho đến khi nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble phát hiện ra cái gọi là "dịch chuyển đỏ" vào năm 1929.

Dịch chuyển đỏ là sự giảm tần số của bức xạ điện từ: trong phần nhìn thấy của quang phổ, các vạch bị dịch chuyển về phía cuối màu đỏ của nó. Hiệu ứng Doppler được phát hiện trước đó nói rằng khi bất kỳ nguồn rung động nào di chuyển ra xa chúng ta, tần số rung động mà chúng ta cảm nhận được sẽ giảm xuống và bước sóng cũng tăng theo. Khi được phát ra, hiện tượng “chuyển sang màu đỏ” xảy ra, tức là các vạch của quang phổ bị dịch chuyển về phía các sóng đỏ dài hơn.

Vì vậy, đối với tất cả các nguồn sáng ở xa, độ lệch màu đỏ là cố định, và nguồn càng xa thì càng nhiều. Dịch chuyển đỏ tỷ lệ thuận với khoảng cách tới nguồn, điều này đã xác nhận giả thuyết về việc loại bỏ chúng, tức là về sự mở rộng của Metagalaxy - phần có thể nhìn thấy được của Vũ trụ.

Dịch chuyển đỏ xác nhận một cách đáng tin cậy kết luận lý thuyết về tính không cố định của một vùng trong Vũ trụ của chúng ta với các kích thước tuyến tính theo thứ tự của vài tỷ parsec trong ít nhất vài tỷ năm. Đồng thời, không thể đo được độ cong của không gian, vẫn là giả thuyết lý thuyết.

Một phần không thể thiếu của mô hình Vũ trụ đang giãn nở là ý tưởng về Vụ nổ lớn, xảy ra cách đây khoảng 12-18 tỷ năm. “Ban đầu có một vụ nổ. Không phải vụ nổ mà chúng ta quen thuộc trên Trái đất, bắt đầu từ một trung tâm nhất định rồi lan rộng, chiếm ngày càng nhiều không gian, mà là một vụ nổ xảy ra đồng thời ở khắp mọi nơi, lấp đầy mọi không gian ngay từ ban đầu, với từng hạt vật chất lao đi. từ bất kỳ hạt nào khác ”(Weinberg S. Ba phút đầu tiên. Một cái nhìn hiện đại về nguồn gốc của Vũ trụ.-M., 1981).

Trạng thái ban đầu của vũ trụ (cái gọi là điểm kỳ dị): mật độ khối lượng vô hạn, độ cong vô hạn của không gian và sự giãn nở bùng nổ chậm lại theo thời gian ở nhiệt độ cao, tại đó chỉ có hỗn hợp các hạt cơ bản (bao gồm photon và neutrino ) có thể tồn tại. Tính nóng của trạng thái ban đầu đã được xác nhận bằng việc phát hiện ra bức xạ di tích của photon và neutrino vào năm 1965, được hình thành ở giai đoạn đầu của quá trình giãn nở của Vũ trụ.

Một câu hỏi thú vị được đặt ra: Vũ trụ được hình thành từ cái gì? Cái gì mà từ đó nó nảy sinh. Kinh thánh nói rằng Đức Chúa Trời tạo ra mọi thứ từ con số không. Biết rằng các định luật bảo toàn vật chất và năng lượng đã được hình thành trong khoa học cổ điển, các nhà triết học tôn giáo đã tranh luận về ý nghĩa của “hư vô” trong Kinh thánh, và một số người, vì lợi ích của khoa học, tin rằng không có gì có nghĩa là sự hỗn loạn vật chất ban đầu do Chúa sắp đặt.

Có vẻ như đáng ngạc nhiên, khoa học hiện đại thừa nhận (nó thừa nhận, nhưng không khẳng định) rằng mọi thứ có thể được tạo ra từ con số không. "Không có gì" trong thuật ngữ khoa học được gọi là chân không. Theo các khái niệm khoa học hiện đại, chân không, mà vật lý học của thế kỷ 19 coi là trống rỗng, là một dạng vật chất đặc biệt, có khả năng “sinh” ra các hạt vật chất trong những điều kiện nhất định.

Cơ học lượng tử hiện đại thừa nhận (điều này không mâu thuẫn với lý thuyết) rằng chân không có thể đi vào "trạng thái kích thích", do đó một trường có thể hình thành trong nó, và từ đó (được xác nhận bởi các thí nghiệm vật lý hiện đại) - vật chất .

Theo quan điểm khoa học hiện đại, sự ra đời của Vũ trụ “từ hư vô” có nghĩa là sự xuất hiện tự phát của nó từ chân không, khi một dao động ngẫu nhiên xảy ra trong trường hợp không có hạt. Nếu số lượng photon bằng 0, thì cường độ trường không có giá trị xác định (theo "nguyên lý bất định" của Heisenberg): trường liên tục dao động, mặc dù giá trị trung bình (quan sát) của cường độ bằng không.

Dao động là sự xuất hiện của các hạt ảo liên tục được sinh ra và bị phá hủy ngay lập tức, nhưng cũng tham gia vào các tương tác, giống như các hạt thực. Do dao động, chân không có được các tính chất đặc biệt được biểu hiện trong các hiệu ứng quan sát được.

Vì vậy, Vũ trụ có thể được hình thành từ "không có gì", tức là từ chân không kích thích. Tất nhiên, một giả thuyết như vậy không phải là một xác nhận mang tính quyết định về sự tồn tại của Chúa. Rốt cuộc, tất cả điều này có thể xảy ra theo quy luật vật lý một cách tự nhiên mà không có sự can thiệp từ bên ngoài từ bất kỳ thực thể lý tưởng nào. Và trong trường hợp này, các giả thuyết khoa học không xác nhận hoặc bác bỏ các giáo điều tôn giáo nằm ở phía bên kia của khoa học tự nhiên được xác nhận và bác bỏ theo kinh nghiệm.

Điều kỳ diệu trong vật lý hiện đại không kết thúc ở đó. Đáp lại yêu cầu của một nhà báo về bản chất của thuyết tương đối trong một câu, Einstein nói: “Người ta từng tin rằng nếu tất cả vật chất biến mất khỏi Vũ trụ, thì không gian và thời gian sẽ được bảo toàn; Thuyết tương đối nói rằng cùng với vật chất, không gian và thời gian cũng sẽ biến mất. Chuyển kết luận này sang mô hình của Vũ trụ đang giãn nở, chúng ta có thể kết luận rằng trước khi hình thành Vũ trụ, không có không gian và thời gian.

Lưu ý rằng thuyết tương đối tương ứng với hai phiên bản của mô hình Vũ trụ đang giãn nở. Trong phần đầu tiên, độ cong của không-thời gian là âm hoặc bằng 0 trong giới hạn; trong biến thể này, tất cả các khoảng cách đều tăng vô hạn theo thời gian. Trong phiên bản thứ hai của mô hình, độ cong là dương, không gian là hữu hạn, và trong trường hợp này, sự giãn nở được thay thế bằng sự co lại theo thời gian. Trong cả hai phiên bản, lý thuyết tương đối phù hợp với sự giãn nở hiện tại của vũ trụ đã được xác nhận theo kinh nghiệm.

Đầu óc nhàn rỗi chắc chắn sẽ đặt ra những câu hỏi: điều gì đã có khi không có gì, và điều gì vượt quá giới hạn của sự mở rộng. Câu hỏi đầu tiên rõ ràng là mâu thuẫn trong chính nó, câu hỏi thứ hai vượt ra ngoài phạm vi của một ngành khoa học cụ thể. Nhà thiên văn học có thể nói rằng, với tư cách là một nhà khoa học, anh ta không có quyền trả lời những câu hỏi như vậy. Nhưng vì chúng vẫn nảy sinh, nên các cơ sở có thể có của các câu trả lời được hình thành, không mang tính khoa học nhiều như triết học tự nhiên.

Do đó, một sự phân biệt được thực hiện giữa các thuật ngữ "vô hạn" và "vô hạn". Một ví dụ về sự vô hạn, không phải là không giới hạn, là bề mặt Trái đất: chúng ta có thể đi trên nó vô thời hạn, nhưng, tuy nhiên, nó bị giới hạn bởi bầu khí quyển bên trên và lớp vỏ trái đất bên dưới. Vũ trụ cũng có thể là vô hạn, nhưng có giới hạn. Mặt khác, có một quan điểm nổi tiếng, theo đó, không thể có gì là vô hạn trong thế giới vật chất, bởi vì nó phát triển dưới dạng các hệ thống hữu hạn với các vòng phản hồi, mà các hệ thống này được tạo ra trong quá trình của việc biến đổi môi trường.

Nhưng chúng ta hãy để những cân nhắc này cho lĩnh vực triết học tự nhiên, bởi vì xét cho cùng, trong khoa học tự nhiên, tiêu chí của chân lý không phải là những suy xét trừu tượng, mà là kiểm tra thực nghiệm các giả thuyết.

Điều gì đã xảy ra sau vụ nổ Big Bang? Một cục huyết tương được hình thành - trạng thái mà các hạt cơ bản nằm - một thứ gì đó nằm giữa trạng thái rắn và lỏng, bắt đầu nở ra ngày càng nhiều dưới tác động của sóng nổ. 0,01 giây sau khi bắt đầu Vụ nổ lớn, một hỗn hợp các hạt nhân nhẹ (2/3 hydro và 1/3 heli) xuất hiện trong Vũ trụ. Làm thế nào tất cả các nguyên tố hóa học khác được hình thành?

Sự tiến hóa và cấu trúc của các thiên hà

Nhà thơ hỏi: “Nghe này! Rốt cuộc, nếu những ngôi sao được thắp sáng, nó có nghĩa là ai đó cần nó? Chúng ta biết rằng các ngôi sao là cần thiết để tỏa sáng và Mặt trời của chúng ta cung cấp năng lượng cần thiết cho sự tồn tại của chúng ta. Tại sao cần có các thiên hà? Nó chỉ ra rằng các thiên hà cũng cần thiết, và Mặt trời không chỉ cung cấp năng lượng cho chúng ta. Các quan sát thiên văn cho thấy rằng một luồng khí hydro liên tục xảy ra từ hạt nhân của các thiên hà. Do đó, hạt nhân của các thiên hà là nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng chính của Vũ trụ - hydro.

Hydro, mà nguyên tử của nó bao gồm một proton trong hạt nhân và một electron trong quỹ đạo của nó, là "viên gạch" đơn giản nhất mà từ đó các nguyên tử phức tạp hơn được hình thành bên trong các ngôi sao trong quá trình phản ứng nguyên tử. Hơn nữa, hóa ra không phải ngẫu nhiên mà các ngôi sao có kích thước khác nhau. Một ngôi sao có khối lượng càng lớn thì càng có nhiều nguyên tử phức tạp được tổng hợp bên trong nó.

Mặt trời của chúng ta, với tư cách là một ngôi sao bình thường, chỉ tạo ra heli từ hydro (được tạo ra bởi hạt nhân của các thiên hà), những ngôi sao rất lớn tạo ra carbon - "viên gạch" chính của vật chất sống. Đó là mục đích của các thiên hà và các ngôi sao. Trái đất để làm gì? Nó sản sinh ra tất cả những chất cần thiết cho sự tồn tại của cuộc sống con người. Tại sao con người tồn tại? Khoa học không thể trả lời câu hỏi này, nhưng nó có thể khiến chúng ta suy nghĩ lại về nó.

Nếu ai đó cần sự "đánh lửa" của các vì sao, thì có lẽ ai đó cần một người? Dữ liệu khoa học giúp chúng ta hình thành ý tưởng về mục đích của chúng ta, về ý nghĩa cuộc sống của chúng ta. Khi trả lời những câu hỏi này, chuyển sang sự tiến hóa của Vũ trụ có nghĩa là suy nghĩ theo hướng vũ trụ. Khoa học tự nhiên dạy chúng ta suy nghĩ theo hướng vũ trụ, đồng thời, không xa rời thực tế tồn tại của chúng ta.

Câu hỏi về sự hình thành và cấu trúc của các thiên hà là câu hỏi quan trọng tiếp theo về nguồn gốc của Vũ trụ. Nó không chỉ được nghiên cứu bởi vũ trụ học với tư cách là khoa học về Vũ trụ - một tổng thể duy nhất, mà còn bởi vũ trụ học (tiếng Hy Lạp "goa" có nghĩa là sự ra đời) - một lĩnh vực khoa học nghiên cứu nguồn gốc và sự phát triển của các cơ thể vũ trụ và hệ thống của chúng (phân biệt giữa hành tinh, sao, vũ trụ thiên hà).

Thiên hà là một cụm sao khổng lồ và hệ thống của chúng, có tâm (lõi) riêng và khác nhau, không chỉ hình cầu, mà thường là hình xoắn ốc, hình elip, hình dẹt hoặc thậm chí là hình dạng bất thường. Có hàng tỷ thiên hà, và trong mỗi thiên hà có hàng tỷ ngôi sao.

Thiên hà của chúng ta được gọi là Dải Ngân hà và bao gồm 150 tỷ ngôi sao. Nó bao gồm một lõi và một số nhánh xoắn ốc. Kích thước của nó là 100 nghìn năm ánh sáng. Hầu hết các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta đều tập trung trong một "đĩa" khổng lồ dày khoảng 1500 năm ánh sáng. Mặt Trời nằm cách tâm thiên hà khoảng 30 nghìn năm ánh sáng.

Thiên hà gần chúng ta nhất (có chùm ánh sáng chạy 2 triệu năm) là Tinh vân Tiên nữ. Nó được đặt tên như vậy bởi vì nó nằm trong chòm sao Andromeda vào năm 1917, nơi phát hiện ra vật thể ngoài thiên hà đầu tiên. Nó thuộc về một thiên hà khác đã được chứng minh vào năm 1923 bởi E. Hubble, người đã tìm thấy các ngôi sao trong vật thể này bằng phân tích quang phổ. Sau đó, các ngôi sao cũng được phát hiện trong các tinh vân khác.

Và vào năm 1963, chuẩn tinh (nguồn vô tuyến gần sao) được phát hiện - nguồn phát xạ vô tuyến mạnh nhất trong Vũ trụ với độ sáng lớn gấp hàng trăm lần độ sáng của các thiên hà và có kích thước nhỏ hơn chúng mười lần. Người ta cho rằng chuẩn tinh là hạt nhân của các thiên hà mới và do đó, quá trình hình thành thiên hà vẫn tiếp tục cho đến ngày nay.

Thiên văn học và du hành vũ trụ

Các ngôi sao được nghiên cứu bởi thiên văn học (từ tiếng Hy Lạp "astron" - ngôi sao và "nomos" - luật) - khoa học về cấu trúc và sự phát triển của các thiên thể vũ trụ và hệ thống của chúng. Khoa học cổ điển này đang trải qua tuổi trẻ thứ hai trong thế kỷ 20 do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ quan sát - phương pháp nghiên cứu chính của nó: kính thiên văn phản xạ, máy thu bức xạ (ăng-ten), v.v. Tại Liên Xô vào năm 1974, một gương phản xạ có đường kính gương 6 m được đưa vào hoạt động ở Lãnh thổ Stavropol, nó thu thập ánh sáng nhiều hơn mắt người hàng triệu lần.

Thiên văn học nghiên cứu sóng vô tuyến, ánh sáng, tia hồng ngoại, tia cực tím, tia X và tia gamma. Thiên văn học được chia thành cơ học thiên thể, thiên văn vô tuyến, vật lý thiên văn và các ngành khác.

Vật lý thiên văn, một bộ phận của thiên văn học nghiên cứu các hiện tượng vật lý và hóa học xảy ra trong các thiên thể, hệ thống của chúng và trong không gian vũ trụ, đang có tầm quan trọng đặc biệt vào thời điểm hiện tại. Không giống như vật lý dựa trên thực nghiệm, vật lý thiên văn chủ yếu dựa trên các quan sát. Nhưng trong nhiều trường hợp, các điều kiện mà vật chất được tìm thấy trong các thiên thể và hệ thống khác với các điều kiện sẵn có trong các phòng thí nghiệm hiện đại (mật độ cực cao và cực thấp, nhiệt độ cao, v.v.). Nhờ đó, nghiên cứu vật lý thiên văn dẫn đến việc khám phá ra các quy luật vật lý mới.

Giá trị nội tại của vật lý thiên văn được xác định bởi thực tế là hiện nay sự chú ý chính trong vũ trụ học tương đối tính được chuyển sang vật lý của Vũ trụ - trạng thái của vật chất và các quá trình vật lý xảy ra ở các giai đoạn mở rộng khác nhau của Vũ trụ, bao gồm cả những giai đoạn sớm nhất. .

Một trong những phương pháp chính của vật lý thiên văn là phân tích quang phổ. Nếu bạn truyền một chùm ánh sáng mặt trời trắng qua một khe hẹp rồi qua lăng kính ba mặt bằng thủy tinh, thì nó sẽ vỡ ra thành các màu thành phần của nó và một dải màu óng ánh chuyển dần từ đỏ sang tím xuất hiện trên màn hình - một quang phổ liên tục. . Đầu màu đỏ của quang phổ được tạo thành bởi các tia bị lệch ít nhất khi đi qua lăng kính, tia tím - bị lệch nhiều nhất. Mỗi nguyên tố hóa học tương ứng với các vạch phổ xác định rõ, điều này có thể sử dụng phương pháp này để nghiên cứu các chất.

Thật không may, bức xạ sóng ngắn - tia cực tím, tia X và tia gamma - không đi qua bầu khí quyển của Trái đất, và ở đây khoa học nhờ đến sự trợ giúp của các nhà thiên văn, thứ mà cho đến gần đây chủ yếu được coi là kỹ thuật - du hành vũ trụ (từ tiếng Hy Lạp là "nautike" - nghệ thuật điều hướng), cung cấp khả năng khám phá không gian cho nhu cầu của nhân loại với việc sử dụng máy bay.

Khoa học vũ trụ nghiên cứu các vấn đề: lý thuyết về các chuyến bay không gian - tính toán quỹ đạo, v.v ...; khoa học và kỹ thuật - thiết kế tên lửa không gian, động cơ, hệ thống điều khiển trên tàu, cơ sở phóng, trạm tự động và tàu vũ trụ có người lái, công cụ khoa học, hệ thống điều khiển bay trên mặt đất, dịch vụ đo quỹ đạo, đo xa, tổ chức và cung cấp các trạm quỹ đạo, v.v. ; y tế và sinh học - việc tạo ra các hệ thống hỗ trợ sự sống trên tàu, bồi thường cho các sự kiện bất lợi trong cơ thể con người liên quan đến quá tải, không trọng lượng, bức xạ, v.v.

Lịch sử của du hành vũ trụ bắt đầu với những tính toán lý thuyết về việc một người đàn ông đi ra ngoài không gian vũ trụ, được đưa ra bởi K.E. Tsiolkovsky trong tác phẩm “Điều tra không gian thế giới bằng thiết bị phản ứng” (1903). Công việc trong lĩnh vực công nghệ tên lửa bắt đầu ở Liên Xô vào năm 1921. Vụ phóng tên lửa nhiên liệu lỏng đầu tiên được thực hiện ở Mỹ vào năm 1926.

Các cột mốc quan trọng trong lịch sử vũ trụ là vụ phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất vào ngày 4 tháng 10 năm 1957, chuyến bay có người lái đầu tiên vào vũ trụ ngày 12 tháng 4 năm 1961, chuyến thám hiểm mặt trăng vào năm 1969, việc tạo ra các trạm quỹ đạo có người lái ở Trái đất thấp. quỹ đạo và việc phóng tàu vũ trụ có thể tái sử dụng.

Công việc được tiến hành song song ở Liên Xô và Hoa Kỳ, nhưng trong những năm gần đây đã có sự thống nhất về những nỗ lực trong lĩnh vực khám phá không gian. Năm 1995, dự án chung Mir-Shuttle được thực hiện, trong đó các tàu Shuttle của Mỹ được sử dụng để đưa các phi hành gia đến trạm quỹ đạo Mir của Nga.

Khả năng nghiên cứu tại các trạm quỹ đạo bức xạ vũ trụ, vốn bị trì hoãn bởi bầu khí quyển của Trái đất, góp phần vào tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực vật lý thiên văn.

Thư mục

1. Einstein A., Infeld L. Sự tiến hóa của vật lý học. M., 1965.

2. Heisenberg V. Vật lý và Triết học. Một phần và toàn bộ. M., 1989.

3. Giây phút khải hoàn ngắn ngủi. M., 1989.

Thế kỷ đã qua sẽ mãi mãi là duy nhất trong lịch sử thiên văn học. Vũ trụ chỉ có thể được mở một lần. Các nhà thiên văn bước vào thế kỷ 20 với tầm nhìn về một hệ sao duy nhất, bao trùm toàn bộ trong Dải Ngân hà. Chúng ta rời thời đại này trong một vũ trụ đang giãn nở chứa đầy vô số hệ thống giống như thiên hà của chúng ta, và với sự nghi ngờ rằng có nhiều vũ trụ hoàn toàn không giống chúng ta. Vào thế kỷ 20, bản chất của các đối tượng chính của thiên văn học, vốn đã đặt tên cho khoa học của chúng ta, cũng đã được làm sáng tỏ. Con cháu sẽ ghen tị với các nhà thiên văn học của thế kỷ 20 vì chính chúng ta đã hiểu được tại sao các vì sao lại tỏa sáng.

Chúng ta hãy cố gắng phác họa ở đây, chắc chắn bằng những nét vẽ rộng, một phác thảo về lịch sử nghiên cứu dẫn đến việc khám phá ra Vũ trụ và hình thành lý thuyết về các vì sao. Những thành tựu to lớn này đã mở ra những chân trời mới và những thách thức mới, mà chúng tôi cũng sẽ mô tả ngắn gọn.

Câu hỏi chính khiến chúng ta lo lắng khi quay về quá khứ là liệu nghiên cứu về các cách nhận biết có thể xác nhận độ tin cậy của những ý tưởng hiện tại của chúng ta về vũ trụ hay không. Ai làm chủ quá khứ thì có thể đoán trước được tương lai. Người ta thường tin rằng kể từ cuối thế kỷ 18, các nhà khoa học thuộc mọi thế hệ đều có xu hướng nghĩ rằng nền tảng của vũ trụ đã được hiểu rõ, rằng nó vẫn chỉ để làm rõ các chi tiết. Định luật vạn vật hấp dẫn đã mô tả hoàn hảo chuyển động của các hành tinh và sao đôi, và cho đến thế kỷ 20, dường như các định luật của cơ học Newton đã đủ cho bức tranh quan sát được về thế giới. Ý kiến ​​này thường được gán cho PS Laplace, nhưng về bản chất, ông chỉ nói về viễn cảnh nắm bắt "trong một công thức chuyển động của các thiên thể vĩ đại nhất của Vũ trụ ngang bằng với chuyển động của các nguyên tử nhẹ nhất", điều này vẫn còn, trong một ý nghĩa nhất định, nhiệm vụ lớn nhất của khoa học tự nhiên hiện đại.

Theo Laplace, thành công của thiên văn học trong tương lai phụ thuộc vào ba điều kiện: đo thời gian, đo góc, và sự hoàn thiện của các dụng cụ quang học, và "hai công cụ đầu tiên ở thời điểm hiện tại hầu như không có gì đáng mong đợi." Giờ đây, hai thế kỷ sau, chỉ có điều kiện đầu tiên đã trở nên lỗi thời - phép đo thời gian đã vượt qua phạm vi quyền hạn của vật lý nguyên tử và phân tử và đã đạt đến giới hạn độ chính xác được xác định bởi các định luật cơ học lượng tử. Trong các phép đo góc, sau gần hai thế kỷ đình trệ, việc sử dụng các phương pháp giao thoa và khám phá không gian gần đây đã dẫn đến những tiến bộ triệt để, giới hạn của chúng là không thể nhìn thấy được. Sự cải tiến của các dụng cụ quang học, mà Laplace đặt hy vọng đặc biệt (bởi vì các phép đo góc và thời gian, như đối với anh ta, gần như đã đạt đến giới hạn có thể ...), cũng không bị giới hạn bởi bất cứ điều gì. Vào cuối thế kỷ 20, số lượng kính thiên văn khổng lồ đặt trên mặt đất với gương có đường kính hơn 5 mét đã vượt quá một chục và sẽ sớm lên tới hai chục; một dự án cho một kính viễn vọng 100 m đang được phát triển. Laplace không biết về khả năng quan sát được trong các dải khác của phổ điện từ, ngoài dải quang học. Hơn nữa, ông không thể nghĩ đến thiên văn học neutrino, hiện đang tiến hành những bước đầu tiên, hay máy thu bức xạ hấp dẫn sẽ hoạt động trong vài năm tới.

Làm thế nào các thiên hà được phát hiện

Đo khoảng cách góc giữa các thiên thể và bức xạ phát ra từ chúng là vũ khí duy nhất của các nhà thiên văn trong mọi thời đại. Các công cụ được đưa đến Mặt Trăng, Sao Kim và Sao Hỏa đưa các hành tinh này ra khỏi lĩnh vực thiên văn, mặc dù dữ liệu thu được trong trường hợp này vẫn được ghi lại bằng phương pháp thiên văn - kính viễn vọng vô tuyến.

Thiên văn học bước vào thế kỷ 20 với những phương tiện quan sát nào? Các thiết bị lớn nhất là khúc xạ 40 inch tại Đài quan sát Yerkes và gương phản xạ Crossley 36 inch hoạt động tại Đài quan sát Lick. Năm 1908, kính thiên văn 60 inch ở Núi Wilson đi vào hoạt động. Hai gương phản xạ này, với sự trợ giúp của các tấm ảnh, đã thực sự khám phá ra thế giới của các thiên hà, nghiên cứu về chúng là nhiệm vụ chính của thiên văn học thế kỷ 20.

Tất nhiên, chúng tôi đã nhìn thấy chúng trong một thời gian dài. Các Đám mây Magellan ở bầu trời phía Nam, Tinh vân Tiên nữ trên bầu trời phía Bắc có thể nhìn thấy bằng mắt thường. William Herschel vào cuối thế kỷ 18 đã biên soạn một danh mục các cụm sao và tinh vân (hầu hết là các thiên hà xa xôi), trong đó có khoảng 2500 vật thể. Vào cuối thế kỷ 19, 13673 vật thể đã được liệt kê trong NGC - Danh mục chung mới về Tinh vân và Cụm sao. Vào đầu thế kỷ 20, gương phản xạ Crossley đã ghi nhận khoảng 120.000 "tinh vân yếu" trên các tấm ảnh, nhưng tranh chấp về bản chất của chúng vẫn tiếp tục trong một thời gian dài, bắt đầu từ thế kỷ 18.

Bản thân William Herschel tin rằng những đốm sáng mờ nhạt nhìn thấy trong tấm gương phản xạ khổng lồ của ông có thể là những hệ sao ở xa, mặc dù một số tinh vân, theo quan điểm của ông, có thể là thật và bao gồm vật chất phát sáng khuếch tán.

Tuy nhiên, phán quyết cuối cùng của thế kỷ 19 hóa ra lại khác. Trong một cuốn sách về sự phát triển của thiên văn học vào thế kỷ 19, Agnes Clark đã viết: “Câu hỏi liệu các tinh vân có phải là các thiên hà bên ngoài hay không bây giờ hầu như không đáng bàn. Khi đối mặt với những thực tế hiện có sẽ lập luận rằng ít nhất một tinh vân có thể là một hệ sao có kích thước tương đương với Dải Ngân hà. "

Trong hai thập kỷ đầu tiên của thế kỷ chúng ta, niềm tin vẫn phổ biến rằng tất cả các ngôi sao và tinh vân có thể nhìn thấy trên bầu trời đều thuộc về hệ thống bao trùm khổng lồ của Dải Ngân hà, gần trung tâm của Mặt trời. Đây là cái gọi là "Vũ trụ Kaptein", một kế hoạch mà nhà thiên văn học người Hà Lan J. Kapteyn đã chiến đấu cho đến khi ông qua đời vào năm 1922.

Để giải quyết vấn đề về bản chất của "tinh vân yếu", cần phải biết khoảng cách đến chúng. Chỉ có các phương pháp trắc quang mới có thể giúp ích ở đây, nhưng đối với ứng dụng của chúng, cần phải biết độ sáng (giá trị tuyệt đối) của bất kỳ vật thể nào nằm bên trong các tinh vân này và so sánh nó với giá trị nhìn thấy được. Vấn đề này lần đầu tiên được giải bởi nhà vật lý người Mỹ F. Veri vào năm 1911. Đầu tiên, ông ước tính khoảng cách đến New Perseus vào năm 1901, so sánh vận tốc góc của sự giãn nở của tinh vân hình thành sau vụ nổ xung quanh ngôi sao với tốc độ ánh sáng. . Ông cho rằng (hoàn toàn đúng) rằng sự giãn nở của tinh vân không gì khác hơn là sự lan truyền của một làn sóng chiếu sáng của môi trường giữa các vì sao xung quanh Ngôi sao Mới bởi ánh sáng lóe lên của nó. Sau đó, so sánh (được xác định bởi ông từ khoảng cách và độ lớn biểu kiến) độ sáng của Nova Persei với độ sáng biểu kiến ​​của Nova 1885, bùng lên gần trung tâm của Tinh vân Tiên nữ và ước tính khoảng cách đến tinh vân là 500 pc. Veery kết luận rằng tinh vân "màu trắng" (đối lập với thể khí màu lục) mờ hơn nằm ở khoảng cách hàng triệu parsec. Mọi thứ đều đúng trong suy luận này, ngoại trừ việc New 1885 thực sự là một Siêu tân tinh, sáng hơn hàng chục nghìn lần so với những Tân tinh thông thường - có nghĩa là khoảng cách tới M31 không phải là 500 ps, ​​mà là hàng nghìn lần ...

Đến năm 1920, ba ngôi sao Mới chính hãng đã được biết đến trong Tinh vân Tiên nữ và tất cả chúng đều mờ hơn 10-12m so với ngôi sao năm 1885. Sự khác biệt này là một trong những lập luận của Shepley chống lại bản chất ngoài thiên hà của M31 và các tinh vân mờ nhạt nói chung (siêu tân tinh vẫn chưa được biết đến vào thời điểm đó).

Ông đã sử dụng nó trong cái gọi là "tranh chấp lớn" với nhà thiên văn học G. Curtis của Đài quan sát Lick, người đầu tiên nhận ra rằng vụ nổ năm 1885 ở M31 là một trường hợp đặc biệt. Cuộc tranh luận này do Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ tổ chức vào năm 1920. Lập luận quan trọng nhất của Shapley là các đám trong nhánh xoắn ốc của các thiên hà, theo A. van Maanen, cho thấy những chuyển động thích hợp đáng chú ý. So sánh vận tốc quay theo góc và tuyến tính (theo vận tốc hướng tâm) của tinh vân xoắn ốc cho ra khoảng cách; chẳng hạn đối với Tinh vân Triangulum (TNE), nó được tìm thấy là 2000 ps. Khoảng cách này đã đặt MZZ vào sâu trong hệ Ngân hà, mà Shapley gần đây đã ước tính là 100.000 ps.

Shapley dựa vào mối quan hệ độ sáng theo chu kỳ đối với các Cepheids được G. Leavitt phát hiện vào năm 1908 từ các quan sát về những ngôi sao này trong Đám mây Magellan. Đầu tiên, ông xác định khoảng cách tới một số cụm sao hình cầu có chứa Cepheids, và sau đó, dựa trên chúng, phát triển các phương pháp ước tính khoảng cách cho các cụm không chứa Cepheids. Ông gợi ý rằng nồng độ của các cụm tinh cầu trong chòm sao Nhân Mã được giải thích là do chúng đang ngưng tụ về phía trung tâm của hệ sao Ngân Hà, và tìm thấy khoảng cách tới nó là 15.000 ps.

Mặt khác, Curtis tin rằng khoảng cách này nhỏ hơn nhiều và sự phụ thuộc độ sáng theo chu kỳ đối với Cepheids là không đáng tin cậy. Nhưng ông hoàn toàn đúng khi bảo vệ khoảng cách ngoài thiên hà của "tinh vân yếu" và giải thích sự vắng mặt của chúng trong dải Ngân hà bằng nồng độ vật chất hấp thụ ánh sáng trong đó. Trong những cuộc thảo luận như vậy, có vẻ như cả hai bên đều đúng một phần.

Do đó, vào đầu những năm 1920 hai hệ thống của vũ trụ cạnh tranh. Theo Shapley, trong Thiên hà khổng lồ của chúng ta, hệ Ngân hà, Mặt trời được đặt ở vùng ngoại ô xa xôi, cũng như "tinh vân mờ nhạt". Vũ trụ của Kapteyn chứa Mặt trời gần tâm và nhỏ hơn nhiều. Về những gì nằm ngoài hệ Ngân hà, cả hai sơ đồ vũ trụ đều im lặng một cách đáng kinh ngạc, mặc dù một số nhà thiên văn học đã thuyết phục (như Herschel ở thế kỷ 18!), Rằng vô số tinh vân mờ nhạt đó là những hệ sao khổng lồ có thể so sánh với của chúng ta, và hình xoắn ốc đó là The Andromeda và tinh vân Triangulum chỉ là tinh vân gần nhất trong số chúng.

K. Lundmark hoàn toàn chắc chắn về điều này, người tin rằng trong những bức ảnh do J. Ritchie chụp vào đầu năm 1908 bằng kính viễn vọng 60 inch của Đài quan sát Mount Wilson, các ngôi sao riêng lẻ có thể nhìn thấy trong MZZ và ước tính khoảng cách của tinh vân. ở 300.000 ps. Hơn nữa, vào năm 1887, I. Roberts đã có được những bức ảnh trên gương phản xạ 20 inch của mình, trong đó có thể nhìn thấy từng ngôi sao riêng lẻ ở phần bên ngoài của thiên hà Andromeda ... Nhưng bạn chỉ có thể nhìn thấy những gì bạn cho là có thể nhìn thấy. Khi vào đầu những năm 1920 Humason đã cho Shapley xem một số ngôi sao biến đổi - có thể là Cepheids, được anh ta đánh dấu trên đĩa có hình ảnh của Tinh vân Tiên nữ, Shapley đã xóa dấu vết của mình - không thể có các ngôi sao trong tinh vân khí này! Sự sai lầm của ý kiến ​​này cuối cùng đã được chứng minh vào năm 1924 bởi E. Hubble, người đã sử dụng kính viễn vọng 100 inch mới tại Đài quan sát Mount Wilson. Anh ta tìm thấy Cepheids ở MZZ và M31 và xác định khoảng cách từ chúng, hóa ra gần với ước tính của Lundmark; cả hai hệ thống hóa ra đều vượt xa giới hạn của hệ Ngân hà, ngay cả với kích thước được đánh giá quá cao của Shapley về Thiên hà của chúng ta.

Đối với chuyển động thích hợp của các "nút thắt" của các nhánh xoắn ốc, chỉ đến giữa những năm 1930, người ta mới chứng minh được rằng chúng chỉ phản ánh sai số đo lường.

Chẳng bao lâu, dựa trên khoảng cách đến các thiên hà gần nhất, Hubble đã có thể ước tính khoảng cách đến các hệ xa hơn, và vào năm 1929 đã cung cấp bằng chứng cho thấy vận tốc xuyên tâm của các thiên hà tăng lên khi khoảng cách tới chúng ngày càng tăng. Thực tế là các tinh vân ở xa có vận tốc hướng tâm dương lớn đã được biết đến từ lâu, nhưng lần đầu tiên Hubble, có khoảng cách đáng tin cậy, đã có thể tự tin xác định hệ số tỷ lệ giữa khoảng cách và vận tốc của các thiên hà, ngày nay được gọi là Hằng số Hubble.

Từ sự phụ thuộc được tìm thấy bởi Hubble, theo đó là Vũ trụ đang mở rộng: mọi khoảng cách giữa tất cả các thiên hà đều tăng theo thời gian. Và khám phá này vẫn là kết quả vĩ đại nhất của thiên văn học không chỉ trong thế kỷ 20. Vũ trụ được sinh sống bởi các thiên hà và nó đang mở rộng! Cuộc cách mạng diễn ra trong tâm trí của các nhà thiên văn học chỉ trong một chục năm có thể so sánh về ý nghĩa của nó với cuộc cách mạng Copernicus.

Lý thuyết về cấu trúc và sự tiến hóa của các ngôi sao

Thế kỷ 19 không mang lại sự hiểu biết về bản chất của các ngôi sao, chỉ có giả thiết cũ được chứng minh rằng các ngôi sao là những mặt trời ở xa. Lực hấp dẫn co lại được Lord Kelvin đề xuất như một nguồn cung cấp năng lượng cho các ngôi sao, nhưng nguồn năng lượng này chỉ đủ cho hàng triệu năm, và sự tiến hóa của các dạng sống trên Trái đất cần thời gian gấp hàng trăm lần. Bây giờ chúng ta hiểu rằng vào thời điểm mà ngay cả khái niệm về lượng tử ánh sáng vẫn chưa được biết đến, thì việc hình thành câu hỏi về các nguồn năng lượng sao là quá sớm. Ai biết được những vấn đề của chúng ta, con cháu của chúng ta cũng sẽ nói như vậy về ...

Dữ liệu quan sát mà lý thuyết về cấu trúc và sự tiến hóa của các ngôi sao được cho là để giải thích cũng chỉ xuất hiện trong thế kỷ của chúng ta. E. Hertzsprung năm 1908 và G. Ressel năm 1910 đã xây dựng một biểu đồ liên hệ giữa nhiệt độ bề mặt của một ngôi sao với độ sáng của nó. Người ta nhận thấy rằng hầu hết các ngôi sao nằm dọc theo dãy chính, trải dài từ những ngôi sao sáng nóng đến mờ nhạt và lạnh lẽo, nhưng cũng có một nhóm các ngôi sao lạnh nhưng sáng - những ngôi sao khổng lồ và siêu khổng lồ đỏ.

Việc giải thích sơ đồ này đã trở thành nhiệm vụ quan trọng nhất của lý thuyết về cấu trúc bên trong của các ngôi sao, trong đó công lao đặc biệt thuộc về A. Eddington. Đến năm 1924, ông đã phát triển một mô hình của một ngôi sao, độ ổn định cơ học của nó được xác định bởi sự cân bằng giữa lực hấp dẫn và bức xạ cộng với áp suất khí. Áp suất này giữ cho ngôi sao không bị nén không kiềm chế, và nó được cung cấp bởi nhiệt độ rất cao, phát triển về phía trung tâm của ngôi sao. Nhưng điều gì tạo ra nhiệt độ này, nguồn năng lượng sao là gì? J. Jeans tin rằng đây là sự hủy diệt, sự biến đổi vật chất thành năng lượng, và Eddington tin rằng đây là những phản ứng hạt nhân, sự biến đổi của các nguyên tố. Ông nói vào năm 1926 rằng những gì có thể thực hiện được trong phòng thí nghiệm của Rutherford không thể quá khó đối với tự nhiên và rằng "thật hợp lý khi hy vọng rằng trong một tương lai không xa chúng ta có thể hiểu một điều đơn giản như một ngôi sao."

Cũng trong những năm này, nguồn gốc của các vạch trong quang phổ của các ngôi sao đã được làm sáng tỏ, và do đó nhiệt độ và thành phần hóa học của các lớp bề mặt của chúng đã được xác định. Điều này được thực hiện vào năm 1925 bởi C. Payne, một sinh viên của Ressel, trên cơ sở lý thuyết kích thích và ion hóa của nguyên tử, mà M. Saha đã phát triển trước đó không lâu. Hóa ra là sự phong phú tương đối của các nguyên tố hóa học trong tất cả các ngôi sao là xấp xỉ như nhau và gần với mặt trời: 96-99,9% lớp bên ngoài của các ngôi sao bao gồm hydro và heli, và phần còn lại là sắt, canxi, v.v. , với tỷ lệ xấp xỉ thành phần hóa học trung bình của Trái đất và các thiên thạch.

Sự khác biệt rõ rệt trong quang phổ của các ngôi sao được giải thích là do sự khác biệt về nhiệt độ của bề mặt chúng, mặc dù sự phong phú của các nguyên tố nặng hơn heli có thể chênh lệch hàng trăm lần. Lý thuyết đối mặt với nhiệm vụ thứ hai có tầm quan trọng cơ bản - giải thích thành phần hóa học của các ngôi sao và nói chung là vật chất của Vũ trụ.

Kể từ đây, từ những năm 20 của thế kỷ 20, sự phát triển của thiên văn học bắt đầu phụ thuộc vào những thành công của vật lý học, điều này bắt đầu trả lại món nợ cũ cho thiên văn học - nền tảng của cơ học được tạo ra bởi Galileo, Newton, Lagrange và Laplace trên cơ sở của dữ liệu thiên văn. Những tiến bộ trong vật lý hạt nhân đã cho phép H. Bethe (hiện còn sống!) Vào năm 1938 đặt nền móng cho lý thuyết về các nguồn năng lượng sao. Sự tập trung của hầu hết các ngôi sao trên dãy chính của biểu đồ Herschsprung-Rossl được giải thích rằng đây là giai đoạn tiến hóa dài nhất, trong đó nguồn năng lượng của các ngôi sao là sự chuyển hóa hydro thành heli. Phản ứng này trong phiên bản nổ của nó được thực hiện trên Trái đất vào năm 1952-1953, nhưng công việc tạo ra một lò phản ứng nhiệt hạch có điều khiển bắt đầu cùng năm vẫn chưa thành công. Sự hiểu biết về bản chất của các ngôi sao và đặc biệt là nguồn năng lượng của chúng, đạt được vào giữa thế kỷ 20, là thành tựu vĩ đại nhất của khoa học tự nhiên.

Lý thuyết về nguồn năng lượng và cấu trúc của các ngôi sao, kết hợp với dữ liệu trên biểu đồ Hertzsprung-Rossle của các cụm sao, các ngôi sao trong mỗi cụm sao chắc chắn được hình thành đồng thời, gần như đồng thời và chỉ khác nhau về khối lượng, khiến nó có thể tồn tại ở giữa kỷ để hiểu các quy luật cơ bản của quá trình tiến hóa sao. Nó đi càng nhanh, khối lượng của chúng càng lớn, và độ sáng tỷ lệ với khối lập phương quyết định tốc độ tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân.

Phần phổ biến nhất của sơ đồ, dãy chính, chứa đầy các ngôi sao trong giai đoạn đốt cháy hydro lâu trong lõi, sau đó lõi co lại và vỏ sao phồng lên. Những ngôi sao chùm có khối lượng lớn nhất là những ngôi sao đầu tiên đi vào giai đoạn sao siêu khổng lồ và sao khổng lồ đỏ, trong đó heli đang cháy trong lõi. Độ sáng của các ngôi sao sáng nhất vẫn còn trên dãy chính xác định tuổi của chúng và do đó, tuổi của toàn bộ quần tinh. Các nguyên tố nặng hơn, lên đến sắt, được hình thành ở các giai đoạn tiến hóa ngày càng ngắn liên tiếp, kết thúc bằng các ngôi sao lớn với sự bùng nổ của một ngôi sao như một siêu tân tinh, trong đó các nguyên tố nặng hơn cũng được hình thành. Trong các vụ nổ siêu tân tinh và sự hình thành tinh vân hành tinh (trong giai đoạn cuối của quá trình tiến hóa của các ngôi sao nhỏ hơn), các nguyên tố nặng hơn heli đi vào môi trường giữa các vì sao và sau đó tham gia vào quá trình hình thành bụi vũ trụ, sao chổi và hành tinh.

Vào những năm 1940, rõ ràng là những ngôi sao có độ sáng cao lãng phí nhất chỉ có đủ nhiên liệu hạt nhân trong hàng triệu năm - chúng nên được hình thành trong thời đại của chúng ta. Khoảng cách liên tục của những ngôi sao này với các tinh vân khí và bụi cho thấy mối liên hệ di truyền của chúng, và F. Whipple kết luận ngay từ năm 1942 rằng vật chất giữa các vì sao là nguồn vật chất rõ ràng duy nhất để xây dựng các ngôi sao. Sự trẻ trung của những ngôi sao có độ sáng cao đã sớm được khẳng định vì những lý do khác nhau. Năm 1947, V. A. Ambartsumyan kết luận rằng trong các nhóm hiếm của các ngôi sao này, các liên kết giữa các ngôi sao, các ngôi sao không thể được tổ chức với nhau trong một thời gian dài bởi lực hấp dẫn lẫn nhau, và do đó, những nhóm này đã được hình thành gần đây. Kết luận về sự hình thành nhóm của các ngôi sao, vẫn tiếp tục trong thời đại của chúng ta, đã được chấp nhận chung.

Cấu trúc của các thiên hà

Việc phát hiện ra Vũ trụ có dân cư các thiên hà cũng là sự phát hiện ra Thiên hà của chúng ta là một trong nhiều thiên hà. Bây giờ chúng tôi có thể so sánh hệ thống sao của mình với những hệ thống sao khác và ngược lại, dựa vào kiến ​​thức của chúng tôi về Thiên hà của chúng tôi khi nghiên cứu chúng. Hai khó khăn cản trở việc khám phá Thiên hà. Một trong số đó là sự hấp thụ (chính xác hơn là tán xạ) ánh sáng trong các đám mây khí, chúng cũng chứa một hỗn hợp các hạt rắn, chủ yếu là cacbon, do đó độ sáng biểu kiến ​​của các ngôi sao giảm đi và khoảng cách trắc quang của chúng, là những thứ duy nhất được xác định. đối với các đối tượng ở xa, bị bóp méo. Chỉ gần đây, họ mới học cách đối phó với sự hấp thụ ánh sáng, thực hiện các quan sát trong phạm vi hồng ngoại xa, trong đó phạm vi nhỏ. Sự phát triển của các quan sát giao thoa từ không gian trong những thập kỷ tới sẽ giúp chúng ta có thể xác định khoảng cách của các vật thể trong Thiên hà của chúng ta về mặt hình học mà không cần biết độ sáng và độ sáng biểu kiến ​​của chúng đã được hiệu chỉnh để hấp thụ hay chưa. Tuy nhiên, khó khăn thứ hai mang tính chất cơ bản. Chúng ta sống gần đường xích đạo của hệ thống sao hình đĩa và chúng ta không thể nhìn nó từ trên cao. Bạn không thể làm gì về nó. Hy vọng rằng một ngày nào đó chúng ta sẽ thiết lập được liên lạc với những sinh vật thông minh sống ít nhất một kiloparsec phía trên (hoặc bên dưới) mặt phẳng của Thiên hà, và họ sẽ chia sẻ những bức ảnh của mình, thật yếu ớt ...

Vào những năm 40. Người ta nhận thấy rằng có hai loại quần thể sao trong Thiên hà. Quần thể thuộc loại I, bao gồm Mặt trời, các cụm mở, các sao siêu khổng lồ, các đám mây khí và bụi, tập trung về phía mặt phẳng của Thiên hà và dân số thuộc loại II (các cụm sao cầu, tinh vân hành tinh, một số sao khổng lồ, v.v. .) tập trung về phía trung tâm của nó, tạo thành quầng hình cầu.

Việc công nhận hai loại quần thể sao là kết quả của một loạt các công trình bắt đầu với việc chứng minh sự quay của Thiên hà của J. Oort vào năm 1927. Ông đã chỉ ra rằng sự phân bố của vận tốc hướng tâm và chuyển động thích hợp của các ngôi sao trên bầu trời. là điều nên được mong đợi nếu các ngôi sao quay xung quanh tâm của Thiên hà. Trước đó một chút, B. Lindblad đã giải thích vận tốc xuyên tâm cao của các cụm sao bằng thực tế rằng, trên thực tế, hệ thống các cụm này quay quanh trung tâm Thiên hà một cách chậm rãi, trong khi Mặt trời và các ngôi sao khác của đĩa thiên hà quay nhanh, và Các vận tốc quan sát được cao của chúng chỉ là sự phản ánh chuyển động của Mặt trời.

Hướng vuông góc với vectơ vận tốc của các cụm tinh cầu chỉ ra chòm sao Nhân mã, nơi cũng có khu vực tập trung nhiều nhất của chúng. Cuối cùng rõ ràng rằng Shapley đã đúng khi cho rằng trung tâm của hệ thống các cụm tinh cầu cũng là trung tâm của toàn bộ Thiên hà.

Trong các công trình của Lindblad, Oort và Bottlinger, người ta đã nghi ngờ sự khác biệt không chỉ trong các đặc điểm động học, mà còn trong các dạng vật lý của các ngôi sao trong đĩa và quầng Ngân hà. Tuy nhiên, chỉ trong công trình của W. Baade, xuất bản năm 1944, khái niệm về hai loại dân số sao mới xuất hiện.

Sử dụng các tấm nhạy cảm với màu đỏ và độ sáng thấp của bầu trời đêm liên quan đến tình trạng mất điện trong thời chiến, ngăn ánh sáng của Los Angeles chiếu sáng bầu trời phía trên Đài quan sát Mount Wilson, Baade đã chụp một loạt ảnh phơi sáng dài phần trung tâm của thiên hà Andromeda và đã có thể giải quyết nó thành các vì sao. Hubble đã không thành công và thậm chí ông còn cho rằng có thể ở gần tâm M31 hơn bao gồm khí. Những ngôi sao này là gì? Tất nhiên, những người khổng lồ đỏ. Tuy nhiên, trong các cụm thiên hà mở của chúng ta, chúng yếu đến mức nếu chúng là cùng một ngôi sao, thì trong M31, chúng sẽ không thể tiếp cận được để quan sát. Baade cho rằng đây là những vật thể khổng lồ, nhưng chỉ thuộc một loại khác - chẳng hạn như những vật thể được quan sát thấy trong các cụm sao cầu (chúng sáng hơn 3 độ richter). Và rồi mọi thứ lập tức đâu vào đấy. Không chỉ các cụm sao cầu, mà cả các ngôi sao trường điển hình trong số đó cũng tập trung về phía trung tâm của các thiên hà xoắn ốc. Baade gọi chúng là quần thể loại II, và các ngôi sao của đĩa thiên hà và các cụm thiên hà mở là quần thể loại I.

Ngay sau đó người ta phát hiện ra rằng hai loại quần thể sao không chỉ khác nhau về động học và sự phân bố trong không gian (đã được nghiên cứu chi tiết trong các công trình của P. P. Parenago và B. V. Kukarkin). Hàm lượng các nguyên tố nặng trong các vật thể của quần thể II ít hơn hàng trăm lần so với quần thể I. Tạo ra vào cuối những năm 50. thuyết tiến hóa sao có thể ước tính tuổi của các ngôi sao. Đối với quần thể II, đó là khoảng 10-15 tỷ năm, trong khi đối với đại đa số các vật thể dạng đĩa, tuổi không quá 8 tỷ năm và có thể lớn nhỏ tùy ý. Nói cách khác, chỉ trong đĩa mới có các dấu hiệu hình thành sao xảy ra trước mắt chúng ta trong các đám mây khí và bụi, cho thấy sự tập trung cao nhất đối với mặt phẳng của Thiên hà.

Sự phong phú của các nguyên tố nặng hơn heli trong tất cả các ngôi sao thuộc quần thể I là "bình thường" (gần với mặt trời) chính vì chúng được hình thành từ khí đã được làm giàu trong các nguyên tố này trong các vụ nổ siêu tân tinh. Quá trình làm giàu này diễn ra rất nhanh chóng trong một tỷ năm đầu tiên của sự sống của Thiên hà. Sự hình thành các ngôi sao và các cụm sao trong Quần thể II là một giai đoạn ngắn và dữ dội, vào cuối quá trình hình thành các sao của Quần thể I bắt đầu và tiếp tục cho đến ngày nay.

Hầu hết các thiên hà xoắn ốc có rìa cho thấy rõ ràng một hệ thống giống như đĩa phẳng gồm các ngôi sao (trẻ) màu xanh lam và các đám mây khí và bụi vuông góc với trục quay của thiên hà, và một hệ thống hình cầu gồm các cụm sao tập trung về phía trung tâm của thiên hà. Các thiên hà elip hầu như chỉ bao gồm các vật thể thuộc quần thể II, trong khi các thiên hà không đều bị chi phối bởi quần thể I.

Bản chất của các nhánh xoắn ốc của các thiên hà từ lâu đã là một bí ẩn. J. Jeans đã viết vào năm 1929 rằng chừng nào các nhánh xoắn ốc vẫn chưa được giải thích, thì các lý thuyết về cấu trúc của các thiên hà không thể được tin tưởng. Ông cho rằng các cánh tay đang xoáy với vật chất được phóng ra từ hạt nhân của các thiên hà từ các chiều không gian khác. Gần đây hơn, H. Arp bảo vệ một quan điểm chặt chẽ. Tuy nhiên, không có chuyển động của vật chất dọc theo cánh tay; có sự chậm lại trong chuyển động của các ngôi sao và khí xung quanh trung tâm của thiên hà khi chúng đi vào cánh tay. Điều này cho thấy rằng các nhánh thông thường, đối xứng về trung tâm của thiên hà, kéo dài hàng chục kiloparsec, là các sóng xoắn ốc tăng mật độ khí và các ngôi sao đã hình thành do sự nhiễu loạn xoắn ốc của trường hấp dẫn của thiên hà. Lý do cho nó được coi là sự hiện diện của một vệ tinh, như trong M51, hoặc sự sai lệch của các phần trung tâm của chúng khỏi đối xứng trục được quan sát thấy trong tất cả các thiên hà xoắn ốc có các nhánh như vậy - chúng có hình bầu dục.

vấn đề vũ trụ

Do đó, vào giữa thế kỷ này, nền tảng không thể lay chuyển và hiện nay của những ý tưởng của chúng ta về bản chất của các ngôi sao, về cấu trúc của các thiên hà và hệ thống của chúng, đã được đặt ra. Năm 1952, có vẻ như vấn đề cuối cùng ngăn cản sự thừa nhận chung về tính đúng đắn của họ đã được giải quyết. Tốc độ giãn nở của Vũ trụ được Hubble tìm thấy vào năm 1929 có nghĩa là khoảng hai tỷ năm trước tất cả vật chất đều ở một điểm và có mật độ cao vô hạn.

Điều này cũng xảy ra từ các cấu tạo vũ trụ dựa trên thuyết tương đối rộng của Einstein, nhưng tuổi của Vũ trụ hóa ra lại nhỏ đến mức không thể chấp nhận được, khoảng hai tỷ năm - ít hơn tuổi của Trái đất, được biết đến từ các dữ liệu địa chất. Tương hỗ của hằng số Hubble cho biết "tuổi của vũ trụ" - thời gian trôi qua kể từ khi bắt đầu mở rộng. Nó được xác định bởi khoảng cách tới các thiên hà, vẫn dựa trên độ sáng của Cepheids và độ lớn biểu kiến ​​của chúng trong các thiên hà lân cận. Năm 1952, W. Baade, kết quả của các nghiên cứu về thiên hà Andromeda trên gương phản xạ thứ 5, nơi các quan sát thường xuyên bắt đầu vào năm 1949, đã đưa ra kết luận rằng Cepheids sáng hơn khoảng một độ rưỡi so với suy nghĩ của Hubble. Một sai lầm khác được đưa ra ánh sáng. Hubble xác định khoảng cách của các thiên hà xa xôi bằng cách đo độ sáng của các ngôi sao sáng nhất của chúng, nhưng nhiều trong số chúng hóa ra là các cụm sao nhỏ gọn, độ sáng của chúng lớn hơn nhiều so với độ sáng của các ngôi sao riêng lẻ. Kết quả là, thay vì 500 km / s / Mpc, hằng số tên của Hubble bắt đầu là 50-100, và tuổi của Vũ trụ - khoảng 15-20 tỷ năm. Vào thời điểm này, người ta đã rõ rằng tuổi của các vật thể thuộc quần thể II lâu đời nhất, các cụm sao hình cầu, vào khoảng 10-15 tỷ năm. Không còn mâu thuẫn nào nữa trong bức tranh về sự tiến hóa của các ngôi sao, thiên hà và Vũ trụ.

Nó đạt đến đỉnh cao đáng chú ý vào năm 1965 khi bức xạ phông vi sóng, một di tích của trạng thái nóng ban đầu của vũ trụ, được phát hiện. Nó phát sinh tại thời điểm tách vật chất khỏi bức xạ, khi nhiệt độ của nó là khoảng 4000 độ, nhưng bây giờ, do sự giãn nở của Vũ trụ, nhiệt độ của bức xạ phông vi sóng vũ trụ là 2,7 K. Vũ trụ mở rộng, được xác nhận bởi khám phá này, giải thích tại sao ngay cả trong những ngôi sao lâu đời nhất Quần thể II cũng cho thấy hàm lượng helium cao (25-30%) - nó được hình thành chủ yếu trong khí dostellar ở giai đoạn đầu của quá trình giãn nở. Ở giai đoạn sau, các dao động mật độ ban đầu đã phát triển thành các cụm thiên hà, về vấn đề nguồn gốc mà Ya B. Zel'dovich và trường học của ông đã nghiên cứu thành công. Việc phát hiện ra CMB đã xác nhận mô hình vũ trụ của Friedman và biến mô hình Vũ trụ gần như đứng yên của F. Hoyle và G. Bondy trở thành không cần thiết, theo đó mật độ của Vũ trụ đang giãn nở nhưng vĩnh cửu luôn không đổi do sự xuất hiện của vật chất mới. .

Có vẻ như các vấn đề chính của thiên văn học đã được giải quyết - những khoảnh khắc ban đầu của sự giãn nở của Vũ trụ đã là một vấn đề vật lý thuần túy, giải pháp của nó đòi hỏi sự phát triển của lý thuyết hấp dẫn lượng tử. Mọi khó khăn dường như đã bị “cuốn theo tấm thảm này”.

Đúng vậy, vẫn còn đó một đám mây nghi ngờ, mầm mống nảy sinh từ năm 1933. Giờ đây, nó đã phát triển thành một vấn đề khổng lồ về vật chất tối không thể quan sát, phổ biến đối với cả vật lý và thiên văn học.

Năm 1933, F. Zwicky phát hiện ra rằng sự lan truyền (phân tán) vận tốc của các thiên hà trong cụm Coma of Veronica là khoảng 1000 km / s. Giả sử rằng cụm sao này bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn, điều này ngụ ý tỷ lệ khối lượng trên độ sáng cao đối với các thiên hà này, một thứ tự cường độ lớn hơn dự kiến ​​dựa trên thành phần sao của chúng.

Một kết quả tương tự sau đó cũng thu được đối với cụm thiên hà ở Xử Nữ. Zwicky không thể tìm ra lời giải thích cho sự kỳ lạ này, và vấn đề đã bị bỏ qua cho đến năm 1958, khi V.A. Ambartsumyan gợi ý rằng tốc độ cao của các thiên hà trong các cụm là do chúng phân rã giống như các liên kết sao. Trong một thời gian, giả định này đã thành công, nhưng nó sớm trở nên rõ ràng rằng nó dẫn đến những khó khăn thậm chí còn lớn hơn.

Hầu hết các thiên hà elip, có các ngôi sao khoảng 15 tỷ năm tuổi, nằm trong các cụm, tuy nhiên, ước tính về khối lượng của các thiên hà và tốc độ của chúng trong các cụm đã dẫn đến kết luận rằng tuổi của bản thân các cụm không quá một tỷ năm - ít hơn nhiều so với tuổi của quần thể II sao. Cùng với giả định về sự hình thành các ngôi sao từ vật chất siêu nặng, về vai trò đặc biệt của hạt nhân các thiên hà tạo ra thiên hà xung quanh, những ý tưởng này được gọi là "khái niệm Byurakan"; một số triết gia Liên Xô kiên trì phản đối nó theo quan điểm của hầu hết các nhà thiên văn học. Trên thực tế, họ lập luận rằng nguồn gốc của các ngôi sao và thiên hà vẫn chưa được biết rõ.

Tuy nhiên, từ cuối những năm 1930, các dấu hiệu bắt đầu xuất hiện cho thấy vật chất không thể quan sát được cũng có mặt trong các thiên hà riêng lẻ, và không chỉ trong bản thân các cụm. Điều này chủ yếu xuất phát từ thực tế là các đĩa của các thiên hà vẫn giữ được tốc độ quay cao ở khoảng cách rất lớn so với trung tâm, nơi không còn nhìn thấy các ngôi sao. Năm 1974, J. Ostryker và J. Peebles và, độc lập với họ, J. Einasto và các đồng nghiệp của ông, phân tích sự phụ thuộc của tốc độ quay của các thiên hà vào khoảng cách đến tâm của chúng và mật độ vật chất trong đĩa của chúng, đã đi đến kết luận rằng các thiên hà có vương miện rộng lớn của vật chất tối, không thể quan sát được, có thể chứa khoảng 90% khối lượng của thiên hà. Khối lượng của các thiên hà nên được tăng lên theo một thứ tự độ lớn, và các cụm của chúng trở nên liên kết hấp dẫn, điều này cũng theo sau từ vận tốc của khí nóng, được phát hiện trong cùng năm khi nghiên cứu các cụm thiên hà trong dãy tia X.

Kể từ đó, vấn đề về khối lượng ẩn vẫn chưa được giải quyết, các chất mang của nó vẫn chưa được biết đến, mặc dù hầu hết mọi người đều chắc chắn rằng đây không phải là vật chất baryonic thông thường. Có lẽ người ta không thể nói rằng vấn đề này đang là tâm điểm chú ý của các nhà thiên văn học - sự hiện diện của vật chất vô hình chỉ biểu hiện trong động lực học của các thiên hà, bởi ảnh hưởng hấp dẫn của nó, và trong hầu hết các nghiên cứu, nó có thể bị bỏ qua; tuy nhiên, vấn đề này hiện đang trở thành mối quan tâm chính của vật lý lý thuyết. Ngày càng có nhiều hiểu biết rằng kính thiên văn, chứ không phải máy gia tốc, sẽ đóng một vai trò quyết định hàng đầu trong vật lý không chỉ của vũ trụ vĩ mô, mà còn của mô hình thu nhỏ, như LA Artsimovich đã tiên tri đã viết về điều này vào năm 1972. Trên thực tế, lần này đã đến rồi.

Theo ước tính gần đây, khối lượng vật chất baryonic trong Vũ trụ chỉ là 4%, trong đó 3% là khí nóng, và 1% là các ngôi sao và khí lạnh. Vật chất tối có thể chiếm khoảng 30% tổng khối lượng của Vũ trụ, rất có thể hạt mang của nó vẫn là những hạt cơ bản chưa được biết đến. 66% còn lại có thể được tính bằng "năng lượng tiềm ẩn" hoặc "tinh túy", được coi là nguyên nhân gây ra sự giãn nở gia tốc của Vũ trụ, được tiết lộ trong những năm gần đây qua các quan sát về siêu tân tinh loại la xa, độ sáng của chúng có thể được coi là ở mọi nơi như nhau.

Vấn đề này là một phần của vấn đề vũ trụ học nói chung, vẫn còn lâu mới được giải quyết. Chúng tôi lưu ý rằng ở giai đoạn mới, bắt đầu vào những năm 1980, vũ trụ học nói chung loại bỏ vấn đề về sự khởi đầu của thế giới.

Hầu hết các nhà vũ trụ học hiện nay đều đồng ý với giả định rằng có một sự giãn nở nhanh hơn nhiều, cái được cho là lạm phát của vũ trụ của chúng ta trước khi có sự giãn nở hiện nay. Cùng với công trình tạo ra một lý thuyết vật lý thống nhất, vũ trụ học lạm phát đã xuất hiện, theo đó cái gọi là bản chất cơ bản và vĩnh cửu. một chân không vật lý giả, trong đó các bong bóng giãn nở của không-thời gian được sinh ra một cách tự nhiên, các vũ trụ mới, với các thông số rất khác nhau và các quy luật vật lý khác nhau trong chúng, và một trong số chúng là Vũ trụ của chúng ta.

Công việc thống nhất các tương tác điện từ yếu và mạnh (điều khiển các hạt trong hạt nhân nguyên tử) đang tiến triển thành công, các khả năng tiếp theo đưa vào một lý thuyết thống nhất về lực hấp dẫn cũng đang được xem xét. Theo nhà vật lý người Mỹ R. Feynman, sẽ đến ngày chúng ta biết tất cả mọi thứ, và cuộc sống sẽ trở nên nhàm chán. Có lẽ, nhưng ngày này sẽ chỉ đến trong một tương lai xa vô cùng ...

Những người bi quan muốn nhớ lại cuộc đối thoại nổi tiếng giữa một thiên thần và Đấng toàn năng:

Lạy Chúa, họ đã phát hiện ra một hạt cơ bản mới, chúng con sẽ phản ứng như thế nào?

Hãy thêm một số hạng phi tuyến nữa vào phương trình trường vật lý thống nhất!

Tuy nhiên, cùng với Einstein, chúng ta hãy hy vọng rằng Chúa, mặc dù tinh vi, không độc hại ...

Vật thể mới của vũ trụ

Một loạt các khám phá về các đối tượng thiên văn mới được thực hiện vào những năm 1960, được thực hiện bằng cách tăng cường các quan sát bên ngoài phạm vi quang học của quang phổ điện từ. Thiên văn học vô tuyến nổi lên trở lại vào những năm 1950, khi các nghiên cứu ở bước sóng hydro nguyên tử trung tính là 21 cm cho phép phát hiện nồng độ của các đám mây khí trong đĩa và đặc biệt là trong các nhánh xoắn ốc của Thiên hà của chúng ta. Các thiên hà được phát hiện bức xạ đặc biệt mạnh trong phạm vi vô tuyến, và vào năm 1960, một vật thể hình sao được tìm thấy - một nguồn vô tuyến mạnh. Đến năm 1963, có 4 trong số chúng, và vào tháng 3 năm nay, M. Schmidt đoán rằng dãy bí ẩn của các vạch phát xạ trong quang phổ của một trong số chúng, 3C 273, không là gì ngoài dãy Balmer của các vạch hydro, nhưng với độ lệch đỏ là 0,158. Vật thể hình ngôi sao ở xa hơn các thiên hà xa xôi!

Các đối tượng như vậy được gọi là chuẩn tinh. Độ sáng của chúng lớn hơn nhiều so với các thiên hà thông thường, và kích thước góc nhỏ hơn nhiều, nhưng tất cả các nỗ lực giải thích dịch chuyển đỏ khác ngoài một khoảng cách lớn đều không thành công. Cuộc tranh luận tiếp tục kéo dài trong mười năm, nhưng ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy chuẩn tinh là những thiên hà xa xôi với một hạt nhân sáng bất thường và phát xạ vô tuyến mạnh mẽ. Ngay từ năm 1963, IS Shklovsky đã ghi nhận sự giống nhau giữa quang phổ của chúng và quang phổ của hạt nhân các thiên hà Seyfert. Đúng vậy, H. Arp thậm chí còn bảo vệ quan điểm rằng chuẩn tinh là những vật thể được phóng ra từ hạt nhân của các thiên hà, và dịch chuyển đỏ của chúng là một đặc tính của trẻ sơ sinh trong hạt nhân vật chất ...

Vật lý mới cũng không cần thiết đối với các sao xung được phát hiện vào năm 1968. Các xung vô tuyến lặp lại theo chu kỳ nghiêm ngặt lặp đi lặp lại mỗi phần của giây trông khác thường đến mức các nhà thiên văn vô tuyến người Anh phát hiện ra chúng đã phân loại khám phá của họ trong nửa năm, nghi ngờ rằng các tín hiệu được đưa ra bởi cư dân thông minh của không gian. Nhưng rất nhanh chóng, người ta đã thấy rõ rằng chúng hình thành do sự quay nhanh của các ngôi sao với từ trường mạnh, phát ra sóng vô tuyến trong một hình nón hẹp. Các chu kỳ quay chỉ ra mật độ khủng khiếp của các sao xung, và điều này có nghĩa là các ngôi sao neutron được dự đoán từ những năm 1930, các tuần hoàn của siêu tân tinh, cuối cùng đã được phát hiện. Có thể nói, việc phát hiện ra pulsar gần như đã được dự đoán trước. Đặc biệt, N. S. Kardashev viết rằng vật thể còn lại sau một vụ nổ siêu tân tinh, theo định luật bảo toàn, phải quay nhanh và từ trường mạnh; chỉ phát xạ vô tuyến chuẩn trực không được dự đoán.

Trong cùng những năm 1960, việc phát hiện ra các nguồn tia X bắt đầu. Hầu hết chúng đều là sao neutron thuộc hệ nhị phân. Loại sản phẩm cuối cùng của quá trình tiến hóa sao đã được khám phá một cách tự tin. Nhưng những ngôi sao có khối lượng lớn hơn khoảng ba lần khối lượng Mặt trời phải kết thúc cuộc đời của chúng như những lỗ đen, sụp đổ không thể kiểm soát ngoài bán kính hấp dẫn của chúng. Những vật thể nghi ngờ lỗ đen đầu tiên được tìm thấy trong cùng những năm. Đây là những thành phần vô hình của hệ nhị phân làm lu mờ, khối lượng của chúng vượt quá ba lần hệ mặt trời. Bây giờ có khoảng một chục đối tượng như vậy.

Bằng chứng cho sự hiện diện của các lỗ đen trong trung tâm của một số thiên hà là rõ ràng hơn, ở đây chúng ta đang nói về các vật thể có khối lượng bằng hàng triệu lần khối lượng Mặt Trời. Sự tập trung của một khối lượng khổng lồ trong một thể tích không đáng kể gần đây đã được chứng minh cho trung tâm Thiên hà của chúng ta bằng các phép đo trực tiếp về chuyển động của các ngôi sao. Các dấu hiệu đáng tin cậy về sự hiện diện của lỗ đen hiện đã được tìm thấy ở trung tâm của khoảng năm mươi thiên hà. Điều này đặt ra những vấn đề không kém phần nghiêm trọng so với sự tồn tại của vật chất, chỉ được nhìn thấy bởi ảnh hưởng hấp dẫn của nó. Lý thuyết về lỗ đen, trong mọi trường hợp, vùng bên trong của chúng vẫn chưa tồn tại, và điều này mở ra phạm vi rộng lớn cho những giả thiết táo bạo nhất. Các lỗ đen có thể trở thành cửa sổ dẫn tới các vũ trụ khác, tới các chiều không-thời gian khác ...

Các ngôi sao neutron và lỗ đen, bằng cách này hay cách khác, đều tham gia vào hiện tượng được gọi là một vụ nổ tia gamma. Những đốm sáng này, được phát hiện vào năm 1967, vẫn là bí ẩn trong 30 năm - một kỷ lục không thể phá vỡ trong thiên văn học hiện đại. Trong suốt 6 năm dài, các tia chớp gamma là bí mật sâu xa của Đài quan sát Quốc gia Los Alamos (nơi chúng được phát hiện bằng cách sử dụng một hệ thống vệ tinh được thiết kế để phát hiện các vụ nổ hạt nhân), mặc dù người ta đã sớm cho rằng các tia chớp đến từ không gian.

Cuối cùng, nhà vật lý nổi tiếng F. Dyson, người đã đến thăm Los Alamos, nói với các đồng nghiệp của mình rằng ngay cả Liên Xô cũng không thể phóng tên lửa bằng bom khinh khí vào không gian hầu như mỗi ngày - họ phải công bố một báo cáo về hiện tượng này.

Khoảng thời gian ngắn của hiện tượng (từ phân số đến hàng trăm giây) chỉ ra rằng các vật thể rất nhỏ, chẳng hạn như sao neutron, là nguồn phát ra tia gamma. Sự đẳng hướng hoàn toàn của vị trí trên bầu trời (không tập trung vào mặt phẳng, hoặc trung tâm Thiên hà, hoặc các thiên hà lân cận) chỉ để lại hai khả năng - chúng hoặc rất gần chúng ta, không xa hơn là gần nhất các ngôi sao, hoặc rất xa - và sau đó đây là những hiện tượng rất hiếm có năng lượng khủng khiếp trong các thiên hà xa xôi.

Vấn đề này đã gây khó khăn cho các nhà thiên văn học lâu hơn bất kỳ vấn đề nào khác trong nửa sau của thế kỷ 20. Không giống như chuẩn tinh hoặc sao xung, vụ nổ tia Gamma không được phát hiện trong bất kỳ dải nào khác của quang phổ, và lý do cho điều này là thời gian ngắn của hiện tượng và không có bất kỳ tọa độ chính xác nào. Chỉ vào ngày 28 tháng 2 năm 1997, vệ tinh Beppo-SAX của Ý-Hà Lan đã đăng ký vụ nổ tia gamma GRB 970228, tại vị trí phát hiện ra một nguồn tia X đang tắt dần. Điều này giúp chúng ta có thể xác định chính xác tọa độ mà theo đó một thiên hà mờ nhạt được tìm thấy tại địa điểm xảy ra vụ nổ tia gamma. Sau đó, một tia sáng quang học được phát hiện gần vụ nổ GRB 970508 - và một thiên hà mờ nhạt lại được tìm thấy ở vị trí của nó, độ lệch đỏ của các vạch trong quang phổ (z = 0,835) hóa ra thực sự khổng lồ.

Giờ đây, những tàn dư tương tự trong phạm vi quang học đã được quan sát thấy trong hai chục vụ nổ tia gamma, một nửa trong số chúng đã được đo độ lệch đỏ. Ngoại trừ một ngoại lệ, chúng nằm trong khoảng từ 0,5 đến 4,5, có nghĩa là năng lượng bùng phát cực kỳ khổng lồ, lên đến 10 53-10 54 erg, giống như hàng trăm và hàng nghìn sao siêu mới bùng lên cùng một lúc. Ngày càng có nhiều nghi ngờ rằng pháo sáng tia gamma là phản lực tương đối tập trung cao độ, điều này làm giảm đáng kể ước tính về sức mạnh của pháo sáng, nhưng làm tăng ước tính về tần số của chúng trong mỗi thiên hà.

Các vụ nổ tia gamma được ghi lại hầu như hàng ngày, và cùng với khoảng cách của chúng, điều này có nghĩa là trong mỗi thiên hà, chúng bùng phát khoảng vài triệu năm một lần - trái ngược với siêu tân tinh, có tần số chớp sáng là một thế kỷ. Hình ảnh ánh sáng rực rỡ của các thiên hà dường như cho thấy rằng các vụ nổ tia gamma xảy ra gần các vùng hình thành sao, và vì vậy nhiều nhà thiên văn học có khuynh hướng cho rằng chúng có liên quan đến sự sụp đổ của một ngôi sao rất lớn, quay nhanh.

Theo một giả thuyết khác, hiện tượng một vụ nổ tia gamma xảy ra khi các thành phần của một hệ nhị phân gần nhau, bao gồm các sao neutron hoặc lỗ đen, hợp nhất, xảy ra do sự tiếp cận của các thành phần của hệ thống trong quá trình phát sóng hấp dẫn. . Theo tác giả, trong trường hợp này, sức hút quan sát được của các vụ nổ tia gamma đối với các vùng hình thành sao có thể được giải thích bởi thực tế là bản thân chúng có khả năng bắt đầu hình thành sao, và các hệ thống gần của các vật thể nén hình thành khi các ngôi sao tiếp cận với mật độ các cụm lớn, và do đó các vụ nổ tia gamma xảy ra gần các cụm như vậy.

Vấn đề về vụ nổ tia gamma vẫn là vấn đề cấp bách nhất trong vật lý thiên văn hiện đại. Đây là nơi giao thoa giữa vũ trụ học, sự tiến hóa của các ngôi sao và thiên hà, và vật lý năng lượng cao. Hơn nữa, không thể loại trừ ảnh hưởng của các tia chớp gamma đối với sự phát triển của sự sống trên Trái đất. Một đợt bùng phát như vậy, thậm chí ở khoảng cách cỡ kiloparsec, có thể giết chết tất cả sự sống trên bán cầu của Trái đất đối diện với nó (nhưng không phải dưới nước). Có thể là trong khi những đợt bùng phát như vậy diễn ra quá thường xuyên, sự sống trên cạn không thể tiến hóa đủ xa.

Tổng hợp

Tổng hợp các kết quả của thiên văn học thế kỷ 20, cần phải đồng tình với ý kiến ​​của I. S. Shklovsky, được ông bày tỏ cách đây hơn 20 năm. Thời đại này đối với thiên văn học còn Thời đại khám phá đối với địa lý. Có thể tốt hơn nếu sử dụng một thuật ngữ cổ xưa và nói trong bối cảnh này về vũ trụ học, về mô tả của Vũ trụ.

Vũ trụ là nơi sinh sống của các hệ sao khổng lồ - các thiên hà, một trong số đó là hệ Ngân hà của chúng ta, và nó đang mở rộng. Kết luận này, được chứng minh không thể chối cãi vào năm 1929, vẫn là kết quả quan trọng nhất của thế kỷ 20 cho đến ngày nay.

Máy ảnh vũ trụ hoàn thành vào thế kỷ 20, nước Mỹ không thể được khám phá lại. Tuy nhiên, sự hiểu biết về Vũ trụ, như chúng ta đã nói, sẽ không bao giờ trở nên đầy đủ. Các vấn đề trong giai đoạn đầu của quá trình tiến hóa và bản chất của vật chất không thể quan sát được còn lâu mới được giải quyết và đang được đặt ra bởi thiên văn học, chúng hiện đang là thách thức lớn nhất đối với vật lý lý thuyết. Các nhà thiên văn chỉ quan sát được 5% khối lượng của vũ trụ, nhưng dữ liệu họ thu được đủ để chứng minh sự hiện diện của 95% còn lại!

Vấn đề về điểm kỳ dị, giai đoạn ban đầu siêu đặc của sự giãn nở của Vũ trụ, liên tục nảy sinh cả trong quá trình sụp đổ hấp dẫn của các ngôi sao lớn và trong lõi của các thiên hà, nơi sự hiện diện của các lỗ đen đã được chứng minh một cách vô điều kiện. Lý thuyết lượng tử về lực hấp dẫn vẫn là khoa học của tương lai, và nếu không có nó thì vấn đề này sẽ không thể giải quyết được.

Hoạt động của các hạt nhân thiên hà có thể liên quan đến sự bồi tụ của vật chất lên các lỗ đen siêu lớn. Các tia phản lực hẹp có chiều dài lên tới hàng megaparsec bị văng ra theo các hướng ngược nhau của một số thiên hà, kết thúc bằng các bong bóng khí khổng lồ. Dọc theo những tia phản lực này, vật chất được phóng ra với tốc độ ánh sáng dưới ánh sáng. Những phản lực có quy mô khác nhau như vậy được quan sát thấy cả trong chuẩn tinh và hệ nhị phân, và dường như ở mọi nơi có liên quan đến lỗ đen - và nhân tiện, trong các ngôi sao rất trẻ.

Có thể các hiện tượng tương tự cũng được quan sát thấy trong các vụ nổ tia gamma. Lý thuyết về máy bay phản lực tương đối tính vẫn đang trong giai đoạn phát triển. Đây là lĩnh vực mà việc tích lũy dữ liệu quan sát là đặc biệt cần thiết.

Thành tựu quan trọng thứ hai của thiên văn học trong thế kỷ 20, sau sự phát hiện ra các thiên hà và sự mở rộng của Vũ trụ, đối với chúng ta dường như là việc xây dựng một lý thuyết về các ngôi sao, cấu trúc của chúng, nguồn năng lượng và sự tiến hóa. Những nỗ lực kết hợp của thiên văn học quan sát và lý thuyết vật lý đã dẫn đến một kết quả mà các thời đại trong tương lai sẽ chỉ tinh chỉnh một cách chi tiết. Sự biến đổi các ngôi sao ở dãy chính thành sao khổng lồ đỏ, phản ứng nhiệt hạch làm nguồn năng lượng cho các ngôi sao - những kết luận của lý thuyết này dựa trên nền tảng vững chắc của nhiều sự kiện quan sát và thực nghiệm nhất quán lẫn nhau. Sự giải thích về sự phong phú của các nguyên tố hóa học trong Vũ trụ cũng là thành tựu quan trọng nhất và không thể chối cãi thu được ở giao điểm của vũ trụ học và lý thuyết về các vì sao.

Có thể nói rằng không có thành tựu khái niệm nào tầm cỡ như thế này trong thế kỷ 19. Các kết quả quan trọng nhất của ông mang tính chất phương pháp hơn - xác định chính xác cao vị trí của các ngôi sao, dẫn đến việc xác định thị sai của một vài ngôi sao và xác định khối lượng chuyển động thích hợp của chúng, và khám phá ra phép phân tích quang phổ, ngay lập tức khiến nó có thể bắt đầu xác định vận tốc hướng tâm của các ngôi sao. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng chỉ việc xác định khoảng cách của các ngôi sao và nghiên cứu quang phổ của chúng đã chứng minh vào thế kỷ 19 giả thiết đã đưa ra từ nhiều thế kỷ trước rằng Mặt trời của chúng ta là một trong những ngôi sao.

Trong thế kỷ của chúng ta, thành tựu lớn nhất của phương pháp luận tất nhiên là sự biến thiên văn học thành sóng toàn phần. Kính thiên văn neutrino đã vận hành và máy thu sóng hấp dẫn mới nổi có nghĩa là sẽ vượt ra ngoài quang phổ điện từ.

Các khả năng của thiên văn học quang học sẽ mở rộng mạnh mẽ trong những năm tới, và không chỉ do việc vận hành toàn bộ đội ngũ kính thiên văn vũ trụ và trên mặt đất. Có rất nhiều chương trình quan sát thấu kính hấp dẫn của ánh sáng, đóng vai trò như một loại kính siêu kính thiên nhiên; Các phối cảnh tuyệt vời mở ra các phép đo thiên văn siêu chính xác từ không gian. Đi vào không gian sẽ có thể làm tăng mạnh độ phân giải của các phương pháp đo giao thoa vô tuyến.

Không thể không nói về cuộc cách mạng thực sự trong thiên văn học quang học, xảy ra liên quan đến việc sử dụng rộng rãi, kể từ những năm 80, máy thu bức xạ trạng thái rắn - thiết bị kết hợp điện tích (mảng CCD). Chúng ghi lại tới 90% ánh sáng chiếu vào chúng và kết quả ngay lập tức được đưa ra dưới dạng kỹ thuật số, thuận tiện cho việc xử lý. Thời đại của nhiếp ảnh thiên văn kéo dài hơn một thế kỷ một chút và trên thực tế đã trở thành dĩ vãng.

Con người và vũ trụ

Một đặc điểm của thiên văn học là số lượng vật thể đa dạng không thể tưởng tượng được mà chúng ta phải xử lý. Một proton không thể phân biệt được với một proton khác, nhưng mỗi thiên hà có khuôn mặt riêng của nó. Nếu không có sự phát triển của các phương tiện điện tử để lưu trữ, xử lý và truyền thông tin, các nhà thiên văn giờ đây sẽ bất lực. Các danh mục, cơ sở dữ liệu và các phiên bản điện tử của các tạp chí được đăng trên Internet và thường được mở cho công chúng không chỉ là một sự trợ giúp vô giá, trong một số lĩnh vực không thể sử dụng được nữa. Một điều quan trọng không kém là hệ thống bản in trước điện tử, giúp đưa ra kết quả công việc ngay lập tức, cũng như một công cụ tìm kiếm cho phép bạn tìm thấy bất kỳ bài báo và dữ liệu nào về bất kỳ đối tượng nào. Giấc mơ viễn vông về một thư viện thế giới đã thành hiện thực được năm năm rồi.

Chúng tôi nhấn mạnh một lần nữa rằng việc đi bộ ngoài không gian và việc biến thiên văn học thành thiên văn học toàn sóng đã không mang lại những thay đổi mang tính cách mạng trong bức tranh thiên văn phù hợp của thế giới. Như I. S. Shklovsky đã lưu ý, kết quả quan trọng nhất của du hành vũ trụ là các nghiên cứu trực tiếp về các hành tinh xa xôi đã xác nhận kết quả của các quan sát thiên văn từ xa, củng cố niềm tin của chúng ta rằng kính thiên văn và lý thuyết của chúng ta mô tả chính xác thế giới - đến các giới hạn được xác định rõ ràng, chẳng hạn như ban đầu điểm kỳ dị và lỗ đen. Ở đây điều chưa biết thực sự đang chờ đợi chúng ta, nhưng vật lý vũ trụ mới sẽ bao gồm kiến ​​thức của chúng ta về các ngôi sao và thiên hà bình thường như một trường hợp đặc biệt.

Theo chúng tôi, đây là một dấu hiệu của khoa học chân chính - kết quả thực sự của nó luôn tuân theo nguyên tắc tương ứng của N. Bohr - kiến ​​thức cũ không bị hủy bỏ, nhưng hóa ra lại là trường hợp hạn chế của cái mới. Theo quan điểm này, không có cuộc cách mạng nào trong khoa học. Do đó, lý thuyết hành tinh của Ptolemy là một yếu tố của khoa học thực dụng, và không phải là sự gần đúng đầu tiên với sự thật, và các hoạt động của Copernicus, Galileo và Newton không phải là một cuộc cách mạng trong thiên văn học, mà là sự ra đời của khoa học hiện đại. Như V. Heisenberg đã nhấn mạnh, khả năng dự đoán một hiện tượng chưa có nghĩa là hiểu nó, điều này đã được chứng minh bằng hệ thống của Ptolemy về thế giới. Và khoa học chân chính bắt đầu từ sự hiểu biết, ngày càng hoàn thiện hơn theo thời gian.

Cuộc cách mạng khoa học vào đầu thế kỷ 20, gắn liền với sự xuất hiện của thuyết tương đối và cơ học lượng tử, có nghĩa là một cuộc cách mạng không phải về khoa học, mà là về tâm lý của các nhà nghiên cứu, và về bản chất, là một thắng lợi mới của con người. tâm trí. Hóa ra là chúng ta có thể hoạt động với các đối tượng và hiện tượng mà chúng ta không có các biểu diễn mô hình cũng như các khái niệm tương ứng. Các lý thuyết, ban đầu được phát triển như các công thức toán học thuần túy, đã tạo thành một bức tranh nhất quán lẫn nhau và được xác nhận bởi nhiều thí nghiệm và quan sát; Điều đáng chú ý là các cấu trúc toán học (như phép tính ma trận) đã được sử dụng, tạo ra từ một trăm năm trước và dường như hoàn toàn trừu tượng.

Kể từ những năm 1980, các ý tưởng đã được phát triển về sự đa dạng của các vũ trụ với các quy luật vật lý rất khác nhau trong mỗi vũ trụ, về sự sinh ra tự phát của chúng từ chân không vật lý dao động vĩnh cửu. Những ý tưởng này được kết nối chặt chẽ với công trình tạo ra một lý thuyết thống nhất về các tương tác vật lý. Chúng ta đã bước vào giai đoạn của một cuộc cách mạng tư tưởng mới. Câu hỏi về nguồn gốc của Vũ trụ của chúng ta, về những gì có trước khi nó ra đời đã bị loại bỏ - nhưng với cái giá là từ bỏ tính duy nhất của các định luật vật lý!

Sự "phù hợp" đáng kinh ngạc của tất cả các thông số của thế giới chúng ta với khả năng tồn tại của chúng ta trong đó, nhu cầu giải thích về chúng được chỉ ra bởi nguyên lý nhân học (sẽ không tốt hơn nếu nói về một nghịch lý!), Trong này trường hợp, không có gì đáng ngạc nhiên, số lượng vũ trụ đa dạng, theo một số ước tính, là 1050, và một trong số này, vũ trụ của chúng ta có thể ra đời với sự kết hợp của các thông số cho phép chúng ta tồn tại, hoặc thậm chí nhất thiết dẫn đến với nó.

Sự đa dạng của các vũ trụ xuất hiện một cách tự nhiên từ chân không vật chất bắt nguồn từ vũ trụ học "lạm phát" mới được phát triển bởi AD Linde và những người khác. Mô tả về sự tiến hóa của Vũ trụ của chúng ta, dựa trên vũ trụ học Einstein-Friedmann, không bị phủ nhận, chỉ có điều lĩnh vực ứng dụng của nó bị giới hạn theo nguyên tắc tương ứng.

Bước đột phá cơ bản trong sự phát triển của vũ trụ học, ở một mức độ nhất định, được kích thích bởi sự thừa nhận rằng sự tồn tại của các ngôi sao, hành tinh và chính chúng ta chỉ có thể thực hiện được trong một phạm vi hẹp các tham số vĩ mô và vi mô của thế giới vật chất. Sự phù hợp của chúng ta với thế giới của chúng ta đã được biết đến từ lâu, nhưng đối với rất nhiều người, đó dường như là một hoàn cảnh hoàn toàn tầm thường, không đáng để suy ngẫm; chiều sâu của vấn đề và giá trị kinh nghiệm của nó không được chú ý. Trong khi đó, giải pháp kinh tế nhất cho nghịch lý nhân học chính xác là giả định về nhiều vũ trụ, và chúng ta có quyền rút ra một kết luận hợp lý rằng Con người có thể nhận thức được Vũ trụ đã sinh ra mình.

Có thể là một tình huống tương tự cũng được quan sát thấy bây giờ - không kém phần sâu sắc và có khả năng mang lại kết quả là vấn đề về sự im lặng của Vũ trụ. Vấn đề về sự tồn tại của trí thông minh ngoài Trái đất có thể tìm ra lời giải trên con đường phát triển hơn nữa của vũ trụ học, như A. D. Linde đã viết về điều này và V. A. Lefevre đã viết trước đó. Các nhà khoa học nghiêm túc như F. Hoyle, IS Shklovsky, NS Kardashev, với những ý tưởng được khẳng định một cách xuất sắc, đã chú ý và tiếp tục quan tâm nhiều đến vấn đề này, nhưng đối với nhiều chuyên gia, nó vẫn là khoa học viễn tưởng, không nên giải quyết vấn đề nhà khoa học nghiêm túc. Trong khi đó, đây là bí ẩn lớn nhất của vũ trụ, bởi với tốc độ phát triển như nền văn minh công nghệ của chúng ta, toàn bộ Thiên hà phải được làm chủ trong vài triệu năm nữa. Tính độc đáo của chúng ta hoặc tính tất yếu của việc đóng mỗi nền văn minh trong cái kén của nó phải được giải thích.

Tuy nhiên, có thể các loại hoạt động hoặc tín hiệu mà chúng ta mong đợi gặp phải, dựa trên kiến ​​thức và kinh nghiệm công nghệ của chúng ta, chỉ diễn ra ở một giai đoạn phát triển ngắn mà các nền văn minh khác đã trải qua trước chúng ta hoặc sẽ trải qua sau đó. chúng ta hàng nghìn - hoặc hàng tỷ năm. Nhiều hiện tượng và vật thể mà các nhà thiên văn quan sát có thể liên quan đến hoạt động của các chủ thể không gian ở phía trước chúng ta, trong khi xác suất tìm thấy một nền văn minh đủ gần với chúng ta trong một thời gian ngắn - khoảng 100 năm - giai đoạn phát triển công nghệ gần với chúng ta là không đáng kể. Điều này đòi hỏi sự trùng hợp trong thời gian của các giai đoạn phát triển ngắn, bắt đầu với sự lan rộng hàng tỷ năm. Và chỉ một nền văn minh đang ở giai đoạn phát triển gần với chúng ta, chúng ta mới có thể xác định được như vậy.

Tóm tắt về chủ đề: "Cấu trúc và sự tiến hóa của vũ trụ"

1. Cấu trúc của vũ trụ
2. Các mô hình của vũ trụ
3. Thiên hà của chúng ta
4. Các thiên hà khác
5. Ngày hôm qua của Metagalaxy
6. Metagalaxy
7. Lịch sử phát triển các quan điểm về cấu trúc của Vũ trụ
8. Sự tiến hóa của vũ trụ
9. Mô hình cấu trúc và sự phát triển của vũ trụ
10. Các lý thuyết trên cơ sở đó tạo ra những ý tưởng hiện đại về sự tiến hóa của vũ trụ
11. tuổi của vũ trụ
12. Vũ trụ và cuộc sống
13. điều kiện sống
14. Vành đai sự sống
15. Sao hỏa bí ẩn
16. Khám phá vũ trụ

Thế giới, Trái đất, Không gian, Vũ trụ…

Trong hàng nghìn năm, loài người ham học hỏi đã hướng mắt về thế giới xung quanh, tìm cách hiểu nó, thoát ra khỏi mô hình thu nhỏ để chuyển sang thế giới vĩ mô.

Bức tranh hùng vĩ của vòm trời, điểm xuyết vô số vì sao, từ xa xưa đã kích thích trí óc và trí tưởng tượng của các nhà khoa học, nhà thơ, tất cả mọi người sống trên Trái đất và say mê chiêm ngưỡng bức tranh trang trọng và tuyệt vời, theo lời của Lermontov.

Trái đất, Mặt trăng, Mặt trời, các vì sao là gì? Đâu là nơi bắt đầu và đâu là sự kết thúc của Vũ trụ, tồn tại trong bao lâu, nó bao gồm những gì và đâu là ranh giới của kiến ​​thức?

Trong phần tóm tắt của mình, tôi đã phác thảo mọi thứ mà khoa học ngày nay biết đến về cấu trúc và sự tiến hóa của Vũ trụ.

Việc nghiên cứu Vũ trụ, thậm chí chỉ là một phần của nó mà chúng ta biết đến, là một nhiệm vụ khó khăn. Để có được thông tin mà các nhà khoa học hiện đại có được, phải mất nhiều thế hệ.

Vũ trụ là vô hạn về thời gian và không gian. Mỗi hạt của vũ trụ đều có điểm bắt đầu và điểm kết thúc, theo cả thời gian và không gian, nhưng toàn bộ vũ trụ là vô hạn và vĩnh cửu vì nó là vật chất tự vận hành vĩnh viễn.

Vũ trụ là tất cả mọi thứ tồn tại. Từ những hạt bụi và nguyên tử nhỏ nhất đến những tích tụ khổng lồ của thế giới sao và hệ thống sao. Do đó, sẽ không sai khi nói rằng bất kỳ khoa học nào theo cách này hay cách khác đều nghiên cứu Vũ trụ, chính xác hơn là theo cách này hay cách khác các mặt của nó. Hóa học nghiên cứu thế giới phân tử, vật lý - thế giới nguyên tử và các hạt cơ bản, sinh học - các hiện tượng của bản chất sống. Nhưng có một ngành khoa học mà đối tượng nghiên cứu của nó là bản thân vũ trụ, hay còn gọi là "tổng thể vũ trụ." Đây là một nhánh đặc biệt của thiên văn học, cái gọi là vũ trụ học. Vũ trụ học là học thuyết về Vũ trụ nói chung, bao gồm lý thuyết về toàn bộ khu vực được bao phủ bởi các quan sát thiên văn như một phần của Vũ trụ, nhân tiện, các khái niệm về Vũ trụ nói chung và Vũ trụ “được quan sát” (nhìn thấy được). không nên nhầm lẫn. Trong trường hợp thứ hai, chúng ta chỉ đang nói về diện tích không gian hạn chế có thể tiếp cận được với các phương pháp nghiên cứu khoa học hiện đại. Với sự phát triển của điều khiển học trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học khác nhau, các kỹ thuật mô hình hóa đã trở nên rất phổ biến. Bản chất của phương pháp này nằm ở chỗ, thay vì một hoặc một vật thể thực khác, người ta nghiên cứu mô hình của nó, mô hình này ít nhiều lặp lại chính xác nguyên bản hoặc các tính năng quan trọng và thiết yếu nhất của nó. Mô hình không nhất thiết phải là bản sao thực của đối tượng. Việc xây dựng các mô hình gần đúng của các hiện tượng khác nhau giúp chúng ta hiểu biết sâu sắc hơn về thế giới xung quanh. Vì vậy, chẳng hạn, từ lâu, các nhà thiên văn đã nghiên cứu một Vũ trụ đồng nhất và đẳng hướng (tưởng tượng), trong đó tất cả các hiện tượng vật lý đều diễn ra theo cùng một cách và mọi quy luật không thay đổi đối với bất kỳ khu vực nào và theo bất kỳ hướng nào. Các mô hình cũng được nghiên cứu trong đó điều kiện thứ ba được thêm vào hai điều kiện này - tính bất biến của bức tranh thế giới. Điều này có nghĩa là trong bất kỳ thời đại nào chúng ta chiêm ngưỡng thế giới, nó phải luôn giống nhau về mặt tổng thể. Những mô hình giản đồ và có điều kiện phần lớn này đã giúp làm sáng tỏ một số khía cạnh quan trọng của thế giới xung quanh chúng ta. Nhưng mà! Cho dù mô hình này hay mô hình lý thuyết đó phức tạp đến đâu, cho dù nó có tính đến các dữ kiện đa dạng đến đâu, thì bất kỳ mô hình nào cũng không phải là bản thân hiện tượng, mà chỉ là một bản sao ít nhiều chính xác của nó, có thể nói, một hình ảnh của thế giới thực. . Do đó, tất cả các kết quả thu được bằng cách sử dụng các mô hình của Vũ trụ phải được kiểm tra bằng cách so sánh với thực tế. Không thể đồng nhất bản thân hiện tượng với mô hình. Không thể không kiểm tra kỹ lưỡng để quy về bản chất những thuộc tính mà mô hình có. Không ai trong số các mô hình có thể tuyên bố là một "dàn diễn viên" chính xác của Vũ trụ. Điều này cho thấy nhu cầu phát triển chiều sâu các mô hình của Vũ trụ không đồng nhất và không đồng nhất.

Các ngôi sao trong vũ trụ được nhóm lại thành các hệ thống sao khổng lồ được gọi là các thiên hà. Hệ thống sao. Trong đó, là một ngôi sao bình thường, Mặt trời của chúng ta tọa lạc, được gọi là Thiên hà.

Số lượng các ngôi sao trong thiên hà là khoảng 1012 (nghìn tỷ). Dải Ngân hà, một dải sao sáng bạc, bao quanh toàn bộ bầu trời, tạo nên phần lớn Thiên hà của chúng ta. Dải Ngân hà sáng nhất trong chòm sao Nhân Mã, nơi có những đám mây sao mạnh nhất. Nó ít sáng nhất ở phần đối diện của bầu trời. Từ đó không khó để kết luận rằng hệ mặt trời không nằm ở trung tâm của Thiên hà, nơi có thể nhìn thấy từ chúng ta theo hướng của chòm sao Nhân Mã. Càng xa mặt phẳng của Dải Ngân hà, càng có ít ngôi sao mờ và hệ thống sao trải dài theo các hướng này càng ít. Nói chung, Thiên hà của chúng ta chiếm một không gian giống như một thấu kính hoặc hình hạt đậu khi nhìn từ bên cạnh. Các kích thước của Thiên hà được phác thảo bởi sự sắp xếp của các ngôi sao có thể nhìn thấy ở khoảng cách rất xa. Đây là loài Cephids và những người khổng lồ nóng bỏng. Đường kính của Thiên hà xấp xỉ bằng 3000 pc (Parsec (pc) - khoảng cách mà trục bán chính của quỹ đạo Trái đất, vuông góc với đường ngắm, có thể nhìn thấy ở một góc 1. 1 Parsec = 3,26 năm ánh sáng = 206265 AU = 3 * 1013 km.) hoặc 100.000 năm ánh sáng (năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng truyền đi trong năm), nhưng nó không có ranh giới rõ ràng, vì mật độ sao đang dần mờ đi.

Ở trung tâm của thiên hà có một lõi đường kính 1000-2000 pc - một cụm sao khổng lồ dày đặc. Nó nằm ở khoảng cách gần 10.000 pc (30.000 năm ánh sáng) so với chúng ta theo hướng của chòm sao Nhân Mã, nhưng gần như bị che khuất hoàn toàn bởi một bức màn mây dày đặc, ngăn cản những quan sát thông thường bằng hình ảnh và nhiếp ảnh đối với vật thể thú vị nhất này. Thiên hà. Phần lõi chứa nhiều sao khổng lồ đỏ và các Cefid thời kỳ ngắn.

Các ngôi sao ở dãy chính trên, và đặc biệt là sao siêu khổng lồ và Cephid cổ điển, tạo nên dân số trẻ hơn. Nó nằm xa trung tâm hơn và tạo thành một lớp hoặc đĩa tương đối mỏng. Trong số các ngôi sao của đĩa này có vật chất bụi và các đám mây khí. Sao lùn và sao khổng lồ tạo thành một hệ thống hình cầu xung quanh hạt nhân và đĩa của Thiên hà.

Khối lượng của thiên hà của chúng ta hiện nay được ước tính theo nhiều cách khác nhau, bằng 2 * 1011 khối lượng Mặt trời (khối lượng của Mặt trời là 2 * 1030 kg.), Và 1/1000 trong số đó được chứa trong khí và bụi giữa các vì sao. Khối lượng của Thiên hà trong Tiên nữ gần như bằng nhau, trong khi khối lượng của Thiên hà ở Tam giác ước tính ít hơn 20 lần. Thiên hà của chúng ta có chiều ngang 100.000 năm ánh sáng. Bằng công việc miệt mài, nhà thiên văn học Mátxcơva V.V. Kukarin vào năm 1944 đã tìm thấy dấu hiệu về cấu trúc xoắn ốc của thiên hà, và hóa ra chúng ta đang sống giữa hai nhánh xoắn ốc, nghèo nàn về các ngôi sao.

Ở một số nơi trên bầu trời, thông qua kính thiên văn, và ở một số nơi thậm chí bằng mắt thường, người ta có thể phân biệt các nhóm sao gần nhau được kết nối bằng lực hấp dẫn lẫn nhau, hoặc các cụm sao.

Có hai loại cụm sao: mở (hình) và hình cầu (hình).

Các cụm mở thường bao gồm hàng chục hoặc hàng trăm ngôi sao thuộc dãy chính và các sao siêu khổng lồ với nồng độ yếu về phía trung tâm.

Các cụm hình cầu thường bao gồm hàng chục hoặc hàng trăm ngôi sao ở dãy chính và những ngôi sao khổng lồ màu đỏ. Đôi khi chúng chứa Cepheids thời kỳ ngắn. Các cụm mở có kích thước một số parsec. Một ví dụ về cụm sao Glada và Pleiades của họ trong chòm sao Kim Ngưu. Kích thước của các cụm sao cầu với sự tập trung mạnh của các ngôi sao về phía trung tâm là hàng chục parsec. Hơn 100 tinh cầu và hàng trăm cụm mở đã được biết đến, nhưng sẽ có hàng chục nghìn trong Thiên hà của thiên hà sau này.

Ngoài các ngôi sao, Thiên hà còn bao gồm vật chất phân tán, vật chất cực kỳ phân tán, bao gồm khí và bụi giữa các vì sao. Nó tạo thành tinh vân. Tinh vân là dạng khuếch tán (hình dạng rách rưới (hình)) và hành tinh (hình). Chúng sáng bởi vì chúng được chiếu sáng bởi các ngôi sao gần đó. Ví dụ: tinh vân khí và bụi trong chòm sao Orion và tinh vân Đầu ngựa bụi tối.

Khoảng cách tới tinh vân trong chòm sao Orion là 500 pc, đường kính phần trung tâm của tinh vân là 6 pc và khối lượng xấp xỉ 100 lần Mặt trời.

Không có gì độc nhất và không thể bắt chước trong Vũ trụ theo nghĩa là không có một cơ thể như vậy, một hiện tượng như vậy trong nó, những tính chất cơ bản và chung của nó sẽ không được lặp lại trong một cơ thể khác, bởi những hiện tượng khác.

Sự xuất hiện của các thiên hà là vô cùng đa dạng, và một số trong số chúng rất đẹp như tranh vẽ. Edwin Powell Hubble (1889-1953), nhà quan sát thiên văn lỗi lạc người Mỹ, đã chọn phương pháp đơn giản nhất để phân loại các thiên hà theo diện mạo của chúng, và phải nói rằng mặc dù các giả thiết hợp lý sau đó đã được các nhà nghiên cứu lỗi lạc khác về phân loại, hệ thống ban đầu đưa ra. do Hubble tạo ra, vẫn là cơ sở để phân loại các thiên hà.

Hubble đề xuất chia tất cả các thiên hà thành 3 loại:

Elliptical - ký hiệu là E (elip);

Xoắn ốc (Spiral);

Irregular - được biểu thị (không thường xuyên).

Các thiên hà hình elip (Hình.) Bề ngoài không biểu hiện. Chúng trông giống như hình elip hoặc hình tròn nhẵn với độ sáng giảm dần theo hình tròn từ trung tâm ra ngoại vi. Chúng không có bất kỳ bộ phận bổ sung nào, bởi vì các thiên hà hình elip bao gồm loại quần thể sao thứ hai. Chúng được xây dựng từ những ngôi sao khổng lồ màu đỏ và vàng, những ngôi sao lùn đỏ và vàng, và một số ngôi sao trắng có độ sáng không cao. Không có siêu khổng lồ và siêu khổng lồ màu trắng xanh, các nhóm có thể được quan sát dưới dạng các đám sáng tạo cấu trúc cho hệ che bóng hình dạng của hệ thống sao.

Bên ngoài, các thiên hà elip khác nhau chủ yếu ở một đặc điểm - độ nén lớn hơn hoặc thấp hơn (NGG và 636, NGC 4406, NGC 3115, v.v.)

Với các thiên hà hình elip hơi đơn điệu, các thiên hà xoắn ốc (Hình) tương phản, thậm chí có thể là những vật thể đẹp như tranh vẽ trong Vũ trụ. Trong các thiên hà elip, vẻ ngoài biểu thị sự tĩnh, đứng yên. Ngược lại, các thiên hà xoắn ốc là một ví dụ về động lực hình dạng. Các nhánh tuyệt đẹp của chúng, nổi lên từ lõi trung tâm và như vậy, mất đi đường viền bên ngoài thiên hà, cho thấy một chuyển động nhanh mạnh mẽ. Sự đa dạng về hình dạng và hoa văn của các cành cũng rất nổi bật. Theo quy luật, một thiên hà có hai nhánh xoắn ốc, bắt nguồn từ các điểm đối diện của lõi, phát triển theo cách đối xứng giống nhau và mất đi ở các vùng đối diện của ngoại vi, thiên hà. Tuy nhiên, các ví dụ về nhiều hơn hai nhánh xoắn ốc trong một thiên hà đã được biết đến. Trong các trường hợp khác, có hai hình xoắn ốc, nhưng chúng không bằng nhau - một hình xoắn ốc phát triển hơn nhiều so với hình xoắn ốc thứ hai. Ví dụ về các thiên hà xoắn ốc: M31, NGC 3898, NGC 1302, NGC 6384, NGC 1232, v.v.

Các loại thiên hà mà tôi đã liệt kê cho đến nay được đặc trưng bởi sự đối xứng của hình thức và một mô hình nhất định. Nhưng có một số lượng lớn các thiên hà có hình dạng bất thường (Hình.). Mà không có bất kỳ mô hình cấu trúc kết cấu. Hubble đã cho họ một ký hiệu từ từ tiếng Anh bất thường - không chính xác.

Hình dạng bất thường của thiên hà có thể là do nó không có thời gian để có hình dạng chính xác do mật độ vật chất trong đó thấp hoặc do nó còn non. Có một khả năng khác: thiên hà có thể trở nên bất thường do biến dạng hình dạng do tương tác với thiên hà khác. Rõ ràng, cả hai trường hợp này đều xảy ra giữa các thiên hà không đều, và điều này có thể liên quan đến việc phân chia các thiên hà không đều thành 2 dạng con.

Loại phụ II được đặc trưng bởi bề mặt, độ sáng và độ phức tạp cấu trúc không đều tương đối cao (NGM 25744, NGC 5204). Nhà thiên văn học người Pháp Vakuler đã tìm thấy dấu hiệu của một cấu trúc bị phá hủy theo hình xoắn ốc trong một số thiên hà thuộc loại phụ này, chẳng hạn như các đám mây Magellan.

Các thiên hà bất thường thuộc loại con khác, được ký hiệu là III, được phân biệt bằng bề mặt và độ sáng rất thấp. Đặc điểm này giúp phân biệt chúng với môi trường của các thiên hà thuộc tất cả các loại khác. Đồng thời, nó ngăn cản việc phát hiện các thiên hà này, do đó chỉ có thể xác định được một số thiên hà phụ loại III nằm tương đối gần (một thiên hà trong chòm sao Leo.).

Chỉ có thể nhìn thấy 3 thiên hà bằng mắt thường, Đám mây Magellan Lớn, Đám mây Magellan Nhỏ và Tinh vân Tiên nữ. Các bảng hiển thị dữ liệu về mười thiên hà sáng nhất trên bầu trời. (LMC, MMO - Đám mây Magellan lớn và Đám mây Magellan nhỏ.).

Một hệ sao không quay, sau một khoảng thời gian nhất định, sẽ có dạng một quả bóng. Kết luận này được đưa ra từ các nghiên cứu lý thuyết. Nó được xác nhận bởi ví dụ về các cụm hình cầu, chúng quay và có dạng hình cầu.

Nếu hệ thống sao được làm phẳng, thì điều này có nghĩa là nó quay. Do đó, các thiên hà hình elip cũng phải quay, ngoại trừ những thiên hà có hình cầu và không có lực nén. Phép quay xảy ra xung quanh một trục vuông góc với mặt phẳng đối xứng chính. Thiên hà bị nén dọc theo trục quay của nó. Sự quay của các thiên hà lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1914 bởi nhà thiên văn học người Mỹ Slifer.

Đặc biệt quan tâm là các thiên hà có độ sáng tăng mạnh. Chúng được gọi là thiên hà vô tuyến. Thiên hà Cygnus nổi bật nhất. Đây là một thiên hà nhị phân mờ nhạt với các thành phần có khoảng cách cực kỳ gần nhau, là nguồn rời rạc mạnh nhất. Các vật thể như thiên hà Cygnus chắc chắn là rất hiếm trong metagalaxy, nhưng Cygnus không phải là vật thể duy nhất thuộc loại này trong Vũ trụ. Chúng phải ở một khoảng cách rất xa với nhau (hơn 200 Mps).

Thông lượng phát xạ vô tuyến truyền từ chúng, do khoảng cách lớn, yếu hơn từ nguồn Cygnus.

Một số thiên hà sáng có trong danh mục NGC cũng được phân loại là thiên hà vô tuyến, bởi vì sự phát xạ vô tuyến của chúng cũng mạnh tương tự, mặc dù nó kém hơn đáng kể về năng lượng so với ánh sáng. Trong số các thiên hà này, NGC 1273, NGC 5128, NGC 4782 và NGC 6186 là các thiên hà nhị phân. NGC đơn 2623 và NGC 4486.

Khi các nhà thiên văn học người Anh và Úc, sử dụng phương pháp giao thoa vào năm 1963, xác định được vị trí của một số lượng đáng kể các nguồn phát sóng vô tuyến rời rạc với độ chính xác cao, họ đồng thời xác định các kích thước góc khác của một số nguồn vô tuyến nhất định. Đường kính của hầu hết chúng được tính bằng phút hoặc hàng chục giây cung, nhưng đối với 5 nguồn, cụ thể là 3S48, 3S147, 3S196, 3S273 và 3S286, kích thước hóa ra nhỏ hơn một giây cung.

Nhưng lưu lượng phát xạ vô tuyến của họ không thua kém lưu lượng phát xạ vô tuyến của các hãng nguồn rời rạc khác, vượt xa họ về diện tích bức xạ hàng chục nghìn lần. Các nguồn phát xạ vô tuyến giống như ngôi sao này được gọi là quadras. Hiện hơn 1000 trong số chúng đã được phát hiện. Độ sáng của tứ giác không thay đổi. Khối lượng tứ phân đạt tới một triệu lần khối lượng mặt trời. Nguồn năng lượng của quadras vẫn chưa rõ ràng. Có những gợi ý rằng các hạt nhân tứ phân là hạt nhân hoạt động độc quyền của các thiên hà rất xa.

Mô hình lý thuyết cũng rất quan trọng để làm sáng tỏ quá khứ và tương lai của vũ trụ quan sát được. Năm 1922 A.A. Friedman bắt đầu phát triển một mô hình lý thuyết ban đầu về vũ trụ. Ông cho rằng mật độ trung bình không phải là không đổi, nhưng thay đổi theo thời gian. Friedman đi đến kết luận rằng bất kỳ phần nào đủ lớn của Vũ trụ, chứa đầy vật chất một cách đồng nhất, đều không thể ở trạng thái cân bằng: nó phải giãn ra hoặc co lại. Trở lại năm 1917, V.M. Slider đã phát hiện ra một "dịch chuyển đỏ" của các vạch quang phổ trong quang phổ của các thiên hà xa xôi. Một sự dịch chuyển tương tự cũng được quan sát thấy khi nguồn sáng di chuyển ra xa người quan sát. Năm 1929, E. Hubble giải thích hiện tượng này bằng sự suy thoái lẫn nhau của các hệ sao này. Hiện tượng "dịch chuyển đỏ" được quan sát thấy trong quang phổ của hầu hết tất cả các thiên hà, ngoại trừ (một số) thiên hà gần nhất. Và thiên hà càng xa chúng ta, thì sự dịch chuyển của các vạch trong quang phổ của nó càng lớn, tức là tất cả các hệ sao đang di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ khủng khiếp hàng trăm, hàng nghìn, hàng chục nghìn km / giây, và các thiên hà xa hơn cũng có tốc độ lớn hơn. Và sau khi hiệu ứng "dịch chuyển đỏ" cũng được phát hiện trong phạm vi vô tuyến, không còn nghi ngờ gì nữa rằng Vũ trụ quan sát được đang mở rộng. Các thiên hà đã biết hiện nay đang di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ bằng 0,46 tốc độ ánh sáng. Và siêu sao và tứ giác - 0,85 tốc độ ánh sáng. Nhưng tại sao chúng lại di chuyển, mở rộng? Một loại lực nào đó liên tục tác động lên các thiên hà. Trong quá khứ xa xôi, vật chất trong khu vực vũ trụ của chúng ta ở trạng thái siêu đặc. Sau đó, có một "vụ nổ", kết quả của việc mở rộng bắt đầu. Để tìm ra số phận xa hơn của metagalaxy, cần phải ước tính mật độ trung bình của khí giữa các vì sao. Nếu nó cao hơn 10 proton trên 1 m3, thì tổng trường hấp dẫn của metagalaxy đủ lớn để ngăn chặn dần sự giãn nở. Và nó bị thay thế bởi sự nén.

Hai ý kiến ​​đã nảy sinh về trạng thái của Metagalaxy trước khi bắt đầu mở rộng. Theo một trong số họ, chất ban đầu của metagalaxy bao gồm một hỗn hợp "lạnh" của các proton, tức là hạt nhân của nguyên tử hiđrô, êlectron và nơtron. Theo thứ hai, nhiệt độ rất cao, và mật độ bức xạ thậm chí còn vượt quá mật độ vật chất. Nhưng sau khi phát hiện ra bức xạ di tích vào năm 1965 của A. Titsnas và R. Wilson, lý thuyết thứ hai được ưu tiên hơn. Sau đó, một nỗ lực đã được thực hiện để trình bày quá trình của các sự kiện ở giai đoạn đầu tiên của sự mở rộng Metagalaxy: 1 giây sau khi bắt đầu sự giãn nở của plasma ban đầu siêu đặc, mật độ vật chất giảm xuống còn 500 kg / cm3, và t = 1013 Co. Trong 100s tiếp theo, khối lượng riêng giảm xuống còn 50 g / cm2 và nhiệt độ giảm xuống. Các proton và nơtron hợp nhất với nhau => hạt nhân heli. Tại t = 4000o, điều này đã diễn ra trong vài trăm nghìn năm. Sau đó, sau khi hình thành các nguyên tử hydro, sự hình thành dần dần của các đám mây hydro nóng bắt đầu, từ đó các thiên hà và các ngôi sao được hình thành. Tuy nhiên, trong quá trình giãn nở, các đám vật chất siêu nặng đến sao có thể được bảo tồn, và trong quá trình phân rã của chúng, các ngôi sao và thiên hà được hình thành. Có thể là cả hai cơ chế đã hoạt động. Khái niệm về Metagalaxy không hoàn toàn rõ ràng. Nó được hình thành trên cơ sở tương tự với các vì sao. Các quan sát cho thấy các thiên hà, giống như các ngôi sao, được nhóm lại thành các cụm hình cầu và mở, cũng hợp nhất thành các nhóm và cụm với số lượng khác nhau. Toàn bộ phần của Vũ trụ được bao phủ bởi các phương pháp quan sát thiên văn hiện đại được gọi là Metagalaxy (hay Vũ trụ của chúng ta). Trong Metagalaxy, không gian giữa các thiên hà chứa đầy khí giữa các thiên hà cực kỳ hiếm, được các tia vũ trụ xuyên qua, nó chứa từ trường và trọng trường, và có thể cả khối lượng vật chất không nhìn thấy được.

Từ những vật thể metagalactic xa nhất, ánh sáng truyền đến chúng ta trong nhiều triệu năm. Nhưng vẫn không có lý do gì để khẳng định rằng metagalaxy là toàn bộ vũ trụ. Có lẽ còn có những người khác, mà chúng ta chưa biết về siêu sao.

Năm 1929, Hubble đã phát hiện ra một mô hình đáng chú ý được gọi là "định luật Hubble" hay "định luật dịch chuyển đỏ": các đường của các thiên hà bị dịch chuyển về phía cuối màu đỏ, và sự dịch chuyển càng lớn thì thiên hà càng ở xa.

Giải thích dịch chuyển đỏ bằng hiệu ứng Doppler. Các nhà khoa học đã đưa ra kết luận rằng khoảng cách giữa thiên hà của chúng ta và các thiên hà khác đang liên tục tăng lên. Tất nhiên, mặc dù các thiên hà không phân tán theo mọi hướng từ thiên hà của chúng ta, vốn không chiếm bất kỳ vị trí đặc biệt nào trong metagalaxy, nhưng có sự loại bỏ lẫn nhau của tất cả các thiên hà. Do đó, Metagalaxy không đứng yên.

Việc phát hiện ra sự mở rộng của metagalaxy cho thấy rằng trong quá khứ metagalaxy không giống như hiện tại và sẽ khác trong tương lai, tức là trong tương lai. metagalaxy đang phát triển.

Vận tốc rút lui của các thiên hà được xác định từ dịch chuyển đỏ. Trong nhiều thiên hà, chúng rất lớn, tương xứng với tốc độ ánh sáng. Tốc độ cao nhất (hơn 250.000 km / s) được sở hữu bởi một số quadra, được coi là vật thể ở xa nhất của Metagalaxy so với chúng ta.

Chúng tôi đang sống trong một Metagalaxy đang mở rộng; sự mở rộng của metagalaxy chỉ biểu hiện ở mức độ cụm và siêu đám thiên hà. Metagalaxy có một đặc điểm: không có trung tâm mà từ đó các thiên hà phân tán. Có thể tính toán khoảng thời gian kể từ khi bắt đầu mở rộng metagalaxy.

Khoảng thời gian mở rộng là 20-13 tỷ năm. Sự mở rộng của metagalaxy là sự kiện lớn nhất trong số các hiện tượng tự nhiên được biết đến hiện nay. Khám phá này đã tạo ra một sự thay đổi cơ bản trong quan điểm của các triết gia và nhà khoa học. Rốt cuộc, một số triết gia đã đặt một dấu bằng giữa metagalaxy và vũ trụ, và cố gắng chứng minh rằng sự giãn nở của metagalaxy xác nhận ý tưởng tôn giáo về tính thần thánh của nguồn gốc vũ trụ. Nhưng Vũ trụ nhận thức được các quá trình tự nhiên, trong tất cả các khả năng đây là những vụ nổ. Có một giả định rằng sự mở rộng của metagalaxy cũng bắt đầu với một hiện tượng tương tự. Một vụ nổ khổng lồ của vật chất với nhiệt độ và mật độ khổng lồ.

Các tính toán được thực hiện bởi các nhà vật lý thiên văn chỉ ra rằng sau khi bắt đầu giãn nở, chất của metagalaxy có nhiệt độ cao và bao gồm các hạt cơ bản (nucleon) và phản hạt của chúng. Với sự giãn nở, không chỉ nhiệt độ và mật độ của chất thay đổi, mà còn cả thành phần của các hạt có trong nó, tức là nhiều hạt và phản hạt đã bị thao túng, tạo ra lượng tử điện từ, bức xạ mà trong metagalaxy hiện đại của chúng ta hóa ra còn nhiều hơn các nguyên tử tạo nên các ngôi sao, hành tinh, vật chất khuếch tán.

Lý thuyết này được gọi là lý thuyết “vũ trụ nóng”, do đó vật chất siêu đặc biến thành một chất có tỷ trọng gần bằng tỷ trọng của nước. Vài giờ sau, mật độ gần như tương đương với mật độ không khí của chúng ta, và bây giờ, sau hàng tỷ năm, ước tính về mật độ trung bình của vật chất trong metagalaxy dẫn đến một giá trị theo thứ tự 10-28 kg / m3.

Nhưng tất cả dữ liệu này chỉ thu được với sự trợ giúp của thiết bị tinh vi độc đáo cho phép mở rộng ranh giới của vũ trụ. Cho đến nay, nhân loại đã và đang cải tiến nó, ngày càng có nhiều thiết bị tài tình được phát minh, nhưng ngay cả vào buổi bình minh của nền văn minh, khi trí óc tò mò của con người hướng đến những tầm cao như bầu trời, các nhà triết học vĩ đại đã nghĩ ra ý tưởng của họ về Vũ trụ như một cái gì đó vô hạn. Nhà triết học Hy Lạp cổ đại Anaximander (thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên) đã đưa ra ý tưởng về một sự vô hạn thống nhất nhất định không có bất kỳ sự quan sát theo thói quen, phẩm chất, nguyên lý cơ bản của mọi thứ - apeiron.

Lúc đầu, các nguyên tố được cho là bán vật chất, bán thần thánh, các chất được tâm linh hóa. Ý tưởng về cơ sở vật chất thuần túy của tất cả những gì tồn tại trong nền tảng Hy Lạp cổ đại đã đạt đến đỉnh cao trong lời dạy của các nhà nguyên tử học Leucippus và Democritus (thế kỷ V-IV trước Công nguyên) về Vũ trụ, bao gồm các nguyên tử vô chất và tính không.

Các nhà triết học Hy Lạp cổ đại sở hữu một số phỏng đoán tuyệt vời về cấu trúc của vũ trụ. Anaxander bày tỏ ý tưởng về sự cô lập của Trái đất, trong không gian. Eilalai là người đầu tiên mô tả hệ thống Pitago của thế giới, nơi Trái đất, giống như Mặt trời, xoay quanh một loại "lửa khổng lồ". Hình cầu của Trái đất đã được khẳng định bởi một Parmenides Pythagorean khác (thế kỷ VI-V TCN) Heraclides của Pontus (thế kỷ V-IV TCN) cũng tuyên bố sự quay quanh trục của nó và truyền đạt cho người Hy Lạp một ý tưởng cổ xưa hơn của người Ai Cập. rằng bản thân mặt trời có thể đóng vai trò là tâm quay của một số hành tinh (sao Kim, sao Thủy).

Nhà triết học và nhà khoa học, nhà vật lý, toán học, sinh lý học người Pháp Rene Descartes (1596-1650) đã tạo ra một lý thuyết về mô hình xoáy tiến hóa của Vũ trụ dựa trên thuyết nhật tâm. Trong mô hình của mình, ông xem xét các thiên thể và hệ thống của chúng trong quá trình phát triển của chúng. Đối với thế kỷ thứ XVII. ý tưởng của anh ấy táo bạo một cách lạ thường. Theo Descartes, tất cả các thiên thể được hình thành do kết quả của chuyển động xoáy xảy ra trong vật chất đồng nhất vào thời kỳ đầu, thế giới. Các hạt vật chất hoàn toàn giống hệt nhau, đang chuyển động và tương tác liên tục, đã thay đổi hình dạng và kích thước của chúng, dẫn đến sự đa dạng phong phú của tự nhiên mà chúng ta quan sát được.

Hệ mặt trời, theo Descartes, là một trong những cơn lốc xoáy của vật chất thế giới. Các hành tinh không có chuyển động của riêng chúng - chúng di chuyển, bị cuốn đi bởi cơn lốc thế giới. Descartes cũng đưa ra một ý tưởng mới để giải thích lực hấp dẫn: ông tin rằng trong các xoáy phát sinh xung quanh các hành tinh, các hạt ép lên nhau và do đó gây ra hiện tượng hấp dẫn (ví dụ, trên Trái đất). Do đó, Descartes là người đầu tiên coi trọng lượng không phải là bẩm sinh, mà là một phẩm chất phái sinh của cơ thể.

Nhà khoa học vĩ đại người Đức, nhà triết học Immanuel Kant (1724-1804) đã tạo ra khái niệm phổ quát đầu tiên về Vũ trụ đang phát triển, làm phong phú thêm bức tranh về cấu trúc đồng đều của nó và đại diện cho Vũ trụ là vô hạn theo một nghĩa đặc biệt. Ông đã chứng minh khả năng và xác suất đáng kể của sự xuất hiện của một Vũ trụ như vậy chỉ dưới tác dụng của các lực cơ học hút và đẩy và cố gắng tìm ra số phận xa hơn của Vũ trụ này ở tất cả các cấp độ của nó - từ hệ hành tinh đến thế giới tinh vân.

Einstein đã thực hiện một cuộc cách mạng khoa học triệt để bằng cách đưa ra thuyết tương đối của mình. Nó tương đối đơn giản, giống như tất cả những thứ khéo léo. Trước tiên, ông không cần phải khám phá ra những hiện tượng mới, thiết lập những khuôn mẫu định lượng. Anh ấy chỉ đưa ra một lời giải thích mới về cơ bản.

Einstein đã tiết lộ một ý nghĩa sâu xa hơn của các phụ thuộc đã được thiết lập, các hiệu ứng đã được kết nối thành một hệ thống vật lý và toán học nhất định (dưới dạng các định đề của Poincaré). Thay thế trong trường hợp này là lý thuyết về tính tuyệt đối của không gian và thời gian của các ý tưởng về thuyết tương đối của họ "Poincaré", hiện nay không còn gắn liền với ý tưởng về cái tuyệt đối trong không gian, hệ quy chiếu tuyệt đối. Một cuộc cách mạng như vậy đã loại bỏ mâu thuẫn chính đã tạo ra tình trạng khủng hoảng trong cách hiểu lý thuyết về hành động. Hơn nữa, con đường đã được mở ra để thâm nhập sâu hơn vào các thuộc tính và quy luật của thế giới xung quanh, sâu đến mức bản thân Einstein cũng không nhận ra ngay mức độ cách mạng của ý tưởng của mình.

Trong một bài báo ngày 30/06/1905, người đặt nền móng cho thuyết tương đối hẹp, Einstein, khái quát các nguyên lý của thuyết tương đối của Galileo, đã tuyên bố về sự bình đẳng của tất cả các hệ quy chiếu quán tính không chỉ trong cơ học mà còn trong các hiện tượng điện từ.

Thuyết tương đối hẹp hoặc đặc biệt của Einstein là kết quả của sự tổng quát hóa cơ học của Galileo và điện động lực học của Maxwell Lorentz. Nó mô tả các quy luật của tất cả các quá trình vật lý với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.

Lần đầu tiên, những hệ quả vũ trụ mới về cơ bản của thuyết tương đối rộng đã được tiết lộ bởi nhà toán học và vật lý lý thuyết lỗi lạc người Liên Xô Alexander Fridman (1888-1925). Phát biểu năm 1922-24. ông chỉ trích những phát hiện của Einstein rằng vũ trụ là hữu hạn và có hình dạng giống như một hình trụ bốn chiều. Einstein đưa ra kết luận của mình dựa trên giả định về sự đứng yên của Vũ trụ, nhưng Friedman đã cho thấy sự vô căn cứ của định đề ban đầu của ông.

Friedman đã đưa ra hai mô hình vũ trụ. Ngay sau đó các mô hình này đã tìm thấy xác nhận chính xác một cách đáng ngạc nhiên khi quan sát trực tiếp chuyển động của các thiên hà ở xa về hiệu ứng "dịch chuyển đỏ" trong quang phổ của chúng.

Bằng cách này, Friedman đã chứng minh rằng vật chất trong Vũ trụ không thể dừng lại. Với kết luận của mình, Friedman về mặt lý thuyết đã đóng góp vào việc phát hiện ra sự cần thiết của sự tiến hóa toàn cầu của Vũ trụ.

Có một số lý thuyết về sự tiến hóa: Lý thuyết về Vũ trụ đang chuyển động nói rằng thế giới của chúng ta ra đời là kết quả của một vụ nổ khổng lồ. Nhưng sự giãn nở của vũ trụ sẽ không tiếp tục mãi mãi, bởi vì. trọng lực sẽ ngăn cản nó.

Theo lý thuyết này, Vũ trụ của chúng ta đã mở rộng trong 18 tỷ năm kể từ vụ nổ. Trong tương lai, sự giãn nở sẽ hoàn toàn chậm lại và dừng lại, sau đó nó sẽ bắt đầu co lại cho đến khi chất này co lại và một vụ nổ mới xảy ra.

Thuyết bùng nổ tĩnh: theo nó, Vũ trụ không có điểm bắt đầu, không có điểm kết thúc. Cô ấy luôn đến trong tình trạng như cũ. Một vòng xoáy mới liên tục được hình thành để thay thế vật chất bằng các thiên hà đang rút lui. Vì lý do này, Vũ trụ luôn luôn giống nhau, nhưng nếu Vũ trụ, nơi khởi đầu được hình thành bởi vụ nổ, mở rộng đến vô cùng, sau đó nó sẽ dần nguội đi và hoàn toàn chết đi.

Nhưng cho đến nay, không có lý thuyết nào trong số những lý thuyết này đã được chứng minh, bởi vì. hiện tại không có bằng chứng chính xác về ít nhất một trong số chúng.

Việc phát hiện ra các quá trình tiến hóa đa dạng trong các hệ thống và cơ quan khác nhau tạo nên Vũ trụ giúp chúng ta có thể nghiên cứu các mô hình tiến hóa vũ trụ trên cơ sở dữ liệu quan sát và tính toán lý thuyết.

Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất là xác định tuổi của các vật thể không gian và hệ thống của chúng. Vì trong hầu hết các trường hợp, rất khó để quyết định điều gì nên được coi và hiểu là “thời điểm sinh ra” của một cơ thể hoặc hệ thống, nên khi thiết lập tuổi của các đặc điểm, hai ước tính có nghĩa là:

Thời gian mà hệ thống đã ở trạng thái có thể quan sát được.

Tổng thời gian tồn tại của hệ thống này kể từ thời điểm xuất hiện. Rõ ràng, đặc tính thứ hai chỉ có thể thu được trên cơ sở tính toán lý thuyết.

Thông thường đại lượng đầu tiên được gọi là tuổi, và đại lượng thứ hai - tuổi thọ.

Thực tế về sự loại bỏ lẫn nhau của các thiên hà tạo nên metagalaxy chỉ ra rằng một thời gian trước đây, nó ở một trạng thái khác về chất và dày đặc hơn.

Giá trị có thể xảy ra nhất của hằng số Hubble (hệ số tỉ lệ liên quan đến tốc độ di chuyển của các vật thể ngoài thiên hà và khoảng cách tới chúng, là 60 km / giây - megaparsec), dẫn đến giá trị của thời gian giãn nở của siêu sáp với dòng điện trạng thái 17 tỷ năm.

Từ tất cả những điều ở trên và những bằng chứng không có trong bản tóm tắt của tôi do sự cồng kềnh và phức tạp về toán học và vật lý, chúng ta có thể tự tin kết luận: Vũ trụ đang phát triển, các quá trình bạo lực đã xảy ra trong quá khứ, đang xảy ra hiện tại và sẽ xảy ra trong Tương lai.

Vấn đề sự sống trong không gian là một trong những vấn đề hấp dẫn và phổ biến nhất trong khoa học Vũ trụ, từ lâu đã được không chỉ các nhà khoa học mà tất cả mọi người quan tâm. Ngay cả J. Bruno và M. Lomonosov cũng gợi ý về nhiều thế giới có người sinh sống. Việc nghiên cứu sự sống trong vũ trụ là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất mà nhân loại từng phải đối mặt. Đây là một hiện tượng mà nhân loại đã từng trải qua. Chúng ta đang nói về một hiện tượng mà về bản chất, con người vẫn chưa phải đối mặt trực tiếp. Tất cả dữ liệu về sự sống bên ngoài Trái đất hoàn toàn chỉ là giả thuyết. Do đó, ngành khoa học "exobnalogy" tham gia vào nghiên cứu sâu về các mô hình sinh học và các hiện tượng vũ trụ.

Vì vậy, việc nghiên cứu các dạng sống ngoài trái đất, ngoài vũ trụ sẽ giúp một người, trước hết, hiểu được bản chất của sự sống, tức là điều phân biệt tất cả các sinh vật sống với bản chất vô cơ, thứ hai, để tìm ra những cách thức xuất hiện và phát triển của sự sống và thứ ba, để xác định vị trí và vai trò của con người trong vũ trụ. Bây giờ có thể coi là đã được thiết lập khá chắc chắn rằng sự sống trên hành tinh của chúng ta đã phát sinh trong quá khứ xa xôi từ những vật chất vô cơ, vô tri trong những điều kiện bên ngoài nhất định. Trong số những điều kiện này, có thể phân biệt ba điều kiện chính. Trước hết, đó là sự hiện diện của nước, là một phần của chất sống, tế bào sống. Thứ hai, sự hiện diện của khí quyển cần thiết cho quá trình trao đổi khí của sinh vật với môi trường bên ngoài. Đúng, người ta có thể tưởng tượng bất kỳ môi trường nào khác. Điều kiện thứ ba là sự hiện diện của một phạm vi nhiệt độ thích hợp trên bề mặt của một thiên thể nhất định. Ngoài ra, năng lượng bên ngoài cần thiết cho sự tổng hợp phân tử vật chất sống từ các phân tử hữu cơ ban đầu, năng lượng của tia vũ trụ, hoặc bức xạ tử ngoại, hoặc năng lượng của phóng điện tử. Năng lượng bên ngoài cũng cần thiết cho sự sống tiếp theo của các sinh vật sống. Các điều kiện cần thiết cho sự xuất hiện của sự sống, tại một thời điểm được phát triển tự nhiên, trong quá trình tiến hóa của Trái đất, không có cơ sở nào để tin rằng chúng không thể được hình thành trong quá trình phát triển của các thiên thể khác. Nhiều giả thuyết đã được đưa ra về vấn đề này. Viện sĩ A.I. Oparin tin rằng lẽ ra sự sống đã xuất hiện khi bề mặt hành tinh của chúng ta là một đại dương liên tục. Kết quả của sự kết hợp của C2CH 2 và N2, các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất đã hình thành. Sau đó, trong nước của đại dương nguyên sinh, các phân tử của các hợp chất này liên kết và tăng cường, tạo thành một dung dịch phức tạp của các chất hữu cơ. Oro và Fesenkov nhận thấy rằng sao chổi và thiên thạch có thể là một loại tàu sân bay, nếu không phải là bản thân sự sống, thì ít nhất là các nguyên tố ban đầu của nó. Tuy nhiên, nếu chúng ta không đi vào một khu vực gần với tưởng tượng, và chỉ dựa trên cơ sở của các dữ kiện khoa học khá vững chắc, thì khi tìm kiếm các sinh vật sống trên các thiên thể khác, trước hết chúng ta phải bắt đầu từ những gì chúng ta biết về trái đất. sự sống.

Đối với hệ mặt trời của chúng ta, các hành tinh khác nhau của nó di chuyển ở những khoảng cách khác nhau so với Mặt trời và nhận được lượng năng lượng mặt trời không bằng nhau. Vì điều này. Trong hệ Mặt Trời, có thể phân biệt một vành đai nhiệt đặc biệt của sự sống, bao gồm Trái Đất, Sao Hỏa và Sao Kim, cũng như Mặt Trăng thoạt nhìn, các điều kiện vật chất trên Mặt Trăng không loại trừ hoàn toàn khả năng tồn tại sự sống. sinh vật: không có vỏ khí quyển trên Mặt trăng, không có nước, nhiệt độ thay đổi từ –1500С đến + 1300С, bề mặt của Mặt trăng liên tục bị bắn phá bởi thiên thạch, tia vũ trụ, bức xạ tử ngoại của Mặt trời, v.v. Và trong khi người ta có thể đoán xem có những dạng sống có tổ chức cao trong tự nhiên có thể phát triển trong những điều kiện như vậy hay không. Một ngoại lệ chỉ có thể là vi sinh và vi khuẩn, như bạn đã biết, có khả năng thích ứng với những điều kiện bất lợi nhất: sưởi ấm và làm lạnh sâu; bức xạ tia cực tím và phóng xạ: bức xạ cường độ cao, v.v. Hiện nay, một số nhà khoa học cho rằng có các chất hữu cơ trên Mặt trăng. Chúng có thể đã hình thành ở đây vào buổi bình minh của sự tồn tại của Mặt trăng hoặc được mang đến bởi các thiên thạch. Có ý kiến ​​cho rằng toàn bộ một lớp dày gồm các hợp chất hữu cơ phức tạp nằm trên lớp đất mặt trăng (10 m). Tương tự như vậy, sao Kim, nếu nhiệt độ trên bề mặt của nó cao, thì mặc dù có bầu khí quyển, nhưng các điều kiện cho sự sống trên hành tinh này không được sử dụng nhiều. Về mặt này, sao Hỏa có nhiều hứa hẹn hơn.

Ngày nay, các nhà thiên văn học chủ yếu quan tâm đến câu hỏi về các điều kiện vật chất trên sao Hỏa. Các sinh vật sống trên một thiên thể liên tục tương tác với môi trường. Vì vậy, ví dụ, trên bề mặt của sao Hỏa có những đốm đen của "biển". Chúng thay đổi màu sắc của chúng theo mùa. Hiện tượng này gợi nhớ đến sự thay đổi theo mùa về màu sắc của thảm thực vật xanh. Bầu khí quyển của sao Hỏa mỏng hơn nhiều so với khí quyển của Trái đất. Oxy tự do vẫn chưa được tìm thấy trong khí quyển của biển. Về vấn đề này, có thể giả định rằng thực vật trên sao Hỏa giải phóng ôxy không phải vào khí quyển mà vào đất, hoặc giữ lại nó trong rễ của chúng, hoặc thực vật quá nhỏ nên chúng thải ra một lượng nhỏ ôxy để có thể phát hiện ra nó từ Trái đất. . Nước uống. Được biết, không có bề mặt nước lộ thiên nào trên sao Hỏa. Nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng có nước trên bề mặt hành tinh: điều này được chứng minh bằng sự giảm đi trong thời kỳ xuân hè của các đốm trắng, mũ ở cực. Trong những điều kiện vật chất tồn tại trên sao Hỏa, nước ở trạng thái lỏng không thể tồn tại ở đó. Nó sẽ ngay lập tức bay hơi và đóng băng, lắng xuống dưới dạng một lớp sương mỏng. Đất là một lớp băng hoặc lớp băng vĩnh cửu. Nước lỏng có thể tồn tại ở độ sâu đáng kể. Người ta lưu ý rằng thực vật trên sao Hỏa thiếu chất diệp lục, nó được thay thế bằng carotenoid, một sắc tố đỏ. Đặc biệt quan tâm là các kênh sao Hỏa. Nhà thiên văn học người Mỹ Lovell tin rằng đây là hệ thống thủy lợi được xây dựng bởi những cư dân thông minh trên sao Hỏa. Chúng trông giống như những đường vân sẫm màu không đều và những chuỗi đốm riêng lẻ. Một số giả thuyết đã được đưa ra trong nhiều thập kỷ:

khu thực vật

Các hình thành có tính chất kiến ​​tạo

Vết nứt trên lớp băng vĩnh cửu

Kết quả của các vụ va chạm với thiên thạch.

Nhưng còn quá sớm để đưa ra kết luận chỉ dựa trên các giả thuyết. Nhưng không thể phủ nhận rằng những kết luận rất thú vị mà lý thuyết đồ thị dẫn đến: một phân tích thống kê kỹ lưỡng về các dạng khác nhau như mạng được tìm thấy trong điều kiện trên cạn đã khiến các nhà khoa học kết luận rằng mạng nhân tạo khác với mạng tự nhiên ở các nút. Có nguồn gốc nhân tạo, các nút có 4 đường hội tụ chiếm ưu thế, và mạng lưới các kênh của Sao Hỏa chủ yếu là các nút bậc 4, mạng lưới cũng có một tỷ lệ đáng kể trong số các nút này; làm cho việc tìm hiểu bản chất của các sự biến đổi bí ẩn trên Sao Hỏa càng trở nên hấp dẫn hơn.

Các luận văn và bài báo của các nhà khoa học có tên được đề cập trong phần tóm tắt:

1. G. Descartes. "Luận về hệ thống của thế giới" 1633, "Luận về phương pháp" 1637, "Hình học", "Dioptics", "Thiên thạch" 1638, "Các nguyên tắc của triết học" 1644, "Luận về ánh sáng" 1664.
2. I. Kant. "Lịch sử tự nhiên chung và lý thuyết về bầu trời" 1755
3. A. Friedman. "Về độ cong của không gian của thế giới" 1922, "Về khả năng tồn tại của một thế giới với độ cong âm không đổi của không gian" 1924

Văn bản được sử dụng để viết phần tóm tắt:

1. T.A. Agekyan "Sao, thiên hà, Metagalaxy", M. "Khoa học"
2. BA. Vorontsov-Velyaminov "Universe" Nhà xuất bản nhà nước của tài liệu kỹ thuật và lý thuyết.
3. TÔI. Novikov "Sự tiến hóa của vũ trụ", M. 1983
4. A.I. Eremeeva. "Bức tranh chiêm tinh về thế giới và những người tạo ra nó". M. "Khoa học" 1984
5. BA. Vorontsov-Velyaminov. "Các bài luận về vũ trụ", M., "Khoa học" 1976
6. P.P. Parenago "Dữ liệu mới nhất về cấu trúc của Vũ trụ", M. Pravda, 1948
7. Đại bách khoa toàn thư của Liên Xô ”. 5 v., Trang 443-445.
8. V.N. Komarov "Thiên văn học hấp dẫn". M, Khoa học, 1968
9. S.P. Levitan. "Thiên văn học", M., "Khai sáng" 1994
10. V.V. Kazyutinsky "Thiên văn vũ trụ, Triết học", M., "Kiến thức" 1972

Khoa học hiện đại đã mở rộng đáng kể khả năng nhận thức về Vũ trụ, trang thiết bị kỹ thuật cũng tăng lên đáng kể, giúp chúng ta có thể nghiên cứu toàn diện về không gian vũ trụ.

Nghiên cứu về thiên thạch. Thiên thạch là một vật liệu tuyệt vời để nghiên cứu vũ trụ, vì thành phần của chúng có thể được sử dụng để đánh giá chất của nó. Nghiên cứu về các thiên thạch đã chỉ ra rằng chúng được cấu tạo từ các nguyên tố giống như Trái đất. Thực tế này như một xác nhận sống động về tính thống nhất của vật chất trong Vũ trụ.

Nghiên cứu về thiên thạch đẩy ranh giới hiểu biết của chúng ta về cấu trúc bên trong của Trái đất, vì chúng là những mảnh vỡ của các phần khác nhau của các thiên thể vũ trụ. Theo niên đại hạt nhân, tuổi của chúng, xấp xỉ 4,5-4,6 tỷ năm, gần như trùng với tuổi của Trái đất.

Nghiên cứu về không gian bên ngoài với sự trợ giúp của kính thiên văn và kính viễn vọng vô tuyến. Kính thiên văn mạnh mẽ giúp bạn có thể chụp ảnh không gian

Các thiên thể vũ trụ và các phần riêng lẻ của bầu trời, kết hợp với nhiều công cụ khác nhau, có thể xác định độ sáng, nhiệt độ, sự giảm nhẹ của các thiên thể vũ trụ, v.v. Sử dụng kính thiên văn, họ nghiên cứu quang phổ của các ánh sáng, sự thay đổi của chúng và bản chất của quang phổ, rút ​​ra kết luận về chuyển động của các thiên thể vũ trụ, các chất cấu tạo hóa học của chúng, loại phản ứng xảy ra trên chúng. Việc sử dụng kính thiên văn vô tuyến đã mở rộng đáng kể khả năng hiểu biết về Vũ trụ.

Nghiên cứu về không gian bên ngoài với sự trợ giúp của vệ tinh nhân tạo, trạm không gian và tàu. Sự khởi đầu của loại hình thám hiểm không gian này được đặt ra vào ngày 4 tháng 10 năm 1957, khi ở Liên Xô, lần đầu tiên trên thế giới, một vệ tinh Trái đất nhân tạo được phóng lên quỹ đạo gần Trái đất. Vào ngày 12 tháng 4 năm 1961, Yu. Vài năm sau, nhà du hành vũ trụ Liên Xô A. Leonov lần đầu tiên đi vào không gian vũ trụ.

Tại Liên Xô, lần đầu tiên trong thực tế thế giới, tàu vũ trụ tự động Luna-16 đã bay thành công đến một thiên thể khác và quay trở lại Trái đất. Trong một thời gian dài, bộ máy tự động Lunokhod-1 đã hoạt động trên Mặt trăng, giúp thiết lập loại đá chung tạo nên bề mặt của biển Mặt trăng, để nghiên cứu bản chất của sự phân bố các miệng núi lửa nhỏ và đá. Nhờ việc vận hành thành công trạm tự động Luna-20, vấn đề lấy đất từ ​​vùng lục địa khó tiếp cận của Mặt trăng đã được giải quyết.

Thông tin có giá trị về bầu khí quyển của Sao Kim đã thu được với sự trợ giúp của các trạm tự động của Liên Xô. Lần đầu tiên, một cuộc hạ cánh mềm của tàu vũ trụ trên bề mặt sao Hỏa đã được thực hiện, và các trạm Mars-2 và Mars-3 trở thành vệ tinh nhân tạo của sao Hỏa. Trong quá trình bay trên quỹ đạo, chúng đã truyền một lượng lớn thông tin về các đặc điểm vật lý của hành tinh và không gian bên ngoài xung quanh nó.

Thông tin đặc biệt có giá trị được cung cấp bởi đất mặt trăng do các trạm tự động của Liên Xô và các nhà du hành vũ trụ Mỹ mang đến Trái đất. Vật chất của bề mặt Mặt trăng mang dấu ấn của cả quá trình sơ cấp dẫn đến sự hình thành đá mẹ và các ảnh hưởng tiếp theo, nhiều trong số đó không có trên bề mặt Trái đất. Tuy nhiên, do đặc điểm của nó, về nhiều mặt, Mặt trăng đã được “bảo tồn” trong một thời gian địa chất lâu dài, vì vậy có thể kỳ vọng rằng Mặt trăng sẽ phản ánh các quá trình tương tự như các quá trình diễn ra trong giai đoạn đầu của sự hình thành Trái đất. .

Một trang mới trong nghiên cứu Vũ trụ và Trái đất là nghiên cứu vô song của các phi hành gia Liên Xô trên các trạm vũ trụ kiểu Salyut. Chụp ảnh các vùng khác nhau của đất nước chúng tôi với sự trợ giúp của các thiết bị đa tiêu điểm đã làm cho điều đó trở nên khả thi

thực hiện các điều chỉnh đối với việc phân vùng kiến ​​tạo, xác định các khu vực có triển vọng để tìm kiếm khoáng sản, nghiên cứu với sự trợ giúp của ảnh chụp bản chất của quá trình chín của ngũ cốc, việc bảo tồn rừng trồng, v.v. đã tiến hành các thí nghiệm về việc hàn các vật liệu không phù hợp với quá trình này trong điều kiện trên cạn; tiến hành quan sát hoạt động sống của sinh vật trong điều kiện không trọng lượng; thực hiện các quan sát thiên văn với sự trợ giúp của các thiết bị đặc biệt, v.v. Việc cập bến tàu vận tải Salyut-6, tiếp nhiên liệu cho động cơ của nó và hiệu chỉnh quỹ đạo kịp thời đã giúp nó có thể tạo ra một trạm vũ trụ nguyên mẫu trên quỹ đạo để khám phá không gian.

Giả thuyết về sự hình thành của các hành tinh trong hệ mặt trời

Từ lâu, vấn đề hình thành Trái đất và toàn bộ hệ Mặt trời đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học lỗi lạc. I. Kant, P. Laplace, D. Gine, các nhà khoa học Liên Xô - viện sĩ O. Yu. Schmidt, V. G. Fesenkov, A. P. Vinogradov và những người khác đã tham gia vào giải pháp của nó. Tuy nhiên, vẫn chưa có giải pháp cuối cùng nào cho vấn đề này. Dưới ánh sáng của các thành tựu khoa học hiện đại, giả thuyết về sự hình thành của hệ mặt trời được rút gọn như sau.

Trong Thiên hà của chúng ta, gần mặt phẳng xích đạo của nó, có một đĩa bụi khí không đồng nhất bao gồm các đám mây bụi khí quay chậm. Thành phần của các đám mây chủ yếu bao gồm các nguyên tử hydro, do sự gia tăng mật độ mà sự hình thành của chúng có thể xảy ra. Mật độ của các nguyên tử hydro trong một đám mây như vậy đạt tới 1000 nguyên tử / cm 3, cao hơn 10.000 lần so với mật độ của chúng trong không gian giữa các vì sao bình thường của Thiên hà. Cùng với hydro, thành phần của đám mây có thể bao gồm carbon, nitơ, oxy, các hạt bụi micrômet. Bên trong những đám mây có sự chuyển động hỗn loạn, hỗn loạn của vật chất.

Với sự gia tăng về kích thước và mật độ, đám mây bắt đầu co lại dưới tác động của lực hấp dẫn. Sự co lại do lực hấp dẫn của gần như toàn bộ khối lượng của đám mây ban đầu lạnh giá (-220 ° C) dẫn đến sự nén chặt của nó thành trạng thái Protosun. Ở trung tâm của cái thứ hai, các phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra, kèm theo việc giải phóng một lượng năng lượng và vật chất khổng lồ dưới dạng một vụ nổ. Theo acad. A.P. Vinogradov, một đám mây plasma nóng (đám mây tiền hành tinh) được hình thành xung quanh Proto-Sun từ vật chất phóng ra khoảng 5,5 tỷ năm trước bởi các vụ nổ. Ở giai đoạn đầu tiên của quá trình hình thành hành tinh, đám mây tiền hành tinh nguội đi, các chất khí bị biến mất vào không gian vũ trụ, và một phần vật chất của nó ngưng tụ thành các hạt rắn. Các nguyên tố hóa học chịu lửa nhất ngưng tụ đầu tiên: 10

vonfram, titan, molypden, bạch kim, v.v., cũng như các oxit của chúng. Như vậy, chất khí nóng lại biến thành đám mây bụi khí lạnh. Đám mây tiền hành tinh bị mất năng lượng theo thời gian do va chạm của "các hạt bụi". Quá trình san phẳng của nó diễn ra, chuyển động của vật chất trong nó được sắp xếp theo thứ tự, trở nên gần như hình tròn. Dần dần xung quanh Mặt trời trẻ, do kết quả của sự ngưng tụ của vật chất bụi, một đĩa hình khuyên rộng được hình thành, phân rã thành các cụm vật chất lạnh riêng biệt - những đám hạt khí rắn. Chúng tương tác với nhau, trộn lẫn, va chạm, hợp nhất, bị nhiễm bức xạ vũ trụ. Các pha riêng biệt của vật chất được hình thành, chủ yếu là các silicat, một hợp kim kim loại sắt-niken, các sunfua, v.v ... Kết quả của sự kết tụ của các pha này, đá và các thiên thạch khác đã hình thành. Quá trình co lại tương tự của vật chất lạnh của đám mây tiền hành tinh đã dẫn đến sự hình thành các hành tinh của hệ Mặt trời khoảng 5 tỷ năm trước. Được hình thành như một cơ thể địa chất, Proto-Earth vẫn chưa trở thành một hành tinh. Đó là sự tích tụ lạnh của vật chất vũ trụ, nhưng chính từ thời điểm đó, quá trình tiến hóa tiền địa chất của nó đã bắt đầu.

Dưới tác động của các yếu tố như tác động của các thiên thạch, lực hấp dẫn và sự tỏa nhiệt của các nguyên tố phóng xạ, sự nóng lên của các phần trên của Proto-Earth bắt đầu. Sắt nóng chảy trước rồi đến silicat. Điều này dẫn đến sự hình thành vành đai sắt lỏng ở đây. Do sự phân hóa của vật chất, vật liệu silicat nhẹ hơn nên nổi lên trên cùng, trong khi kim loại nặng nên tập trung ở trung tâm hành tinh. Các khối lượng nhớt, chủ yếu là silicat hình thành lớp phủ chính của Trái đất, và các khối kim loại hình thành lõi của nó. Vì vậy, dường như, khoảng 4,6 tỷ năm trước, hành tinh Trái đất đã được hình thành.

Các hành tinh bên trong, nằm gần Mặt trời hơn, được hình thành do sự ngưng tụ của một phần giàu sắt ở nhiệt độ cao. Càng xa Mặt trời, hàm lượng vật chất kim loại trong các hành tinh càng ít. Do đó, 2/3 sao Thủy bao gồm sắt kim loại, và sao Hỏa - ​​của "/ 4. Trong vòng tiểu hành tinh, chủ yếu là các tiểu hành tinh chondrite được hình thành, trong đó hàm lượng của phần nhiệt độ thấp tăng lên. Và cuối cùng, thành phần chính của các hành tinh bên ngoài là khí, gần như hoàn toàn được cấu tạo từ vật chất mặt trời chưa phân chia.

GIỚI THIỆU

Việc nghiên cứu Vũ trụ, thậm chí chỉ là một phần của nó mà chúng ta biết đến, là một nhiệm vụ khó khăn. Để có được thông tin mà các nhà khoa học hiện đại có được, phải mất nhiều thế hệ. Chúng ta biết cấu trúc của vũ trụ trong một khối không gian rộng lớn, mà ánh sáng phải mất hàng tỷ năm mới có thể vượt qua. Nhưng tư tưởng ham học hỏi của con người cố gắng thâm nhập sâu hơn nữa. Điều gì nằm ngoài khu vực có thể quan sát được trên thế giới? Có phải vũ trụ là vô hạn về thể tích? Và sự mở rộng của nó - tại sao nó lại bắt đầu và nó sẽ luôn tiếp tục trong tương lai? Và nguồn gốc của khối "ẩn" là gì? Và cuối cùng, sự sống thông minh bắt nguồn như thế nào trong vũ trụ?

Nó có tồn tại ở bất kỳ nơi nào khác ngoài hành tinh của chúng ta không? Vẫn chưa có câu trả lời dứt khoát và đầy đủ cho những câu hỏi này.

Vũ trụ là vô tận. Khát khao tri thức cũng không mệt mỏi, buộc con người phải đặt ra ngày càng nhiều câu hỏi mới về thế giới và kiên trì tìm kiếm câu trả lời cho chúng.

Có lẽ vì vậy mà tôi chọn đề tài này cho bài tiểu luận. Những điều chưa biết luôn thu hút sự chú ý của con người. Vũ trụ, các ngôi sao và hành tinh là một ví dụ hoàn hảo cho điều này.

Chi nhánh này được bao phủ khá tốt bởi cả những thành tựu của khoa học và các tác phẩm văn học. Tuy nhiên, trong một số vấn đề, các ý kiến ​​lại khác nhau, vì vậy bạn nên suy ngẫm về một chủ đề nào đó mà bạn quan tâm và tự rút ra kết luận.

LỜI TỰA

Các ngôi sao trong vũ trụ được nhóm lại thành các hệ thống sao khổng lồ được gọi là các thiên hà. Số lượng các ngôi sao trong Thiên hà là khoảng 1012 (nghìn tỷ đồng). Thiên hà của chúng ta được gọi là Dải Ngân hà. Nó bao gồm Mặt trời, 9 hành tinh lớn với 34 vệ tinh của chúng, hơn 100 nghìn hành tinh nhỏ (tiểu hành tinh), khoảng 1011 sao chổi, cũng như vô số thiên thạch nhỏ, được gọi là (đường kính từ 100 mét đến các hạt bụi không đáng kể).

Dải Ngân hà, một dải sao sáng bạc, bao quanh toàn bộ bầu trời, tạo nên phần lớn thiên hà của chúng ta. Nói chung, Thiên hà của chúng ta chiếm một không gian giống như một thấu kính hoặc hình hạt đậu khi nhìn từ bên cạnh. Các kích thước của Thiên hà được phác thảo bởi sự sắp xếp của các ngôi sao có thể nhìn thấy ở khoảng cách rất xa. Khối lượng của Thiên hà của chúng ta hiện nay được ước tính theo nhiều cách khác nhau, nó xấp xỉ 2 * 1011 khối lượng của Mặt trời (khối lượng của Mặt trời là 2 * 1030 kg), và 1/1000 của nó chứa trong khí và bụi giữa các vì sao. Khối lượng của thiên hà trong Andromeda gần như bằng nhau, trong khi khối lượng của thiên hà ở Triangulum được ước tính ít hơn 20 lần. Thiên hà của chúng ta có chiều ngang 100.000 năm ánh sáng. Bằng công việc miệt mài, nhà thiên văn học Mátxcơva V.V. Kukarin vào năm 1944 đã tìm thấy dấu hiệu về cấu trúc xoắn ốc của Thiên hà, và hóa ra chúng ta đang sống trong một không gian giữa hai nhánh xoắn ốc, nghèo nàn về các ngôi sao. Ở một số nơi trên bầu trời bằng kính thiên văn, và ở một số nơi thậm chí bằng mắt thường, người ta có thể phân biệt các nhóm sao gần nhau được kết nối với nhau bằng lực hấp dẫn lẫn nhau, hoặc các cụm sao.

Theo giả thuyết được chấp nhận hiện nay, sự hình thành của hệ mặt trời bắt đầu cách đây khoảng 4,6 tỷ năm với sự sụp đổ trọng trường của một phần nhỏ của đám mây bụi và khí khổng lồ giữa các vì sao. Nói chung, quá trình này có thể được mô tả như sau:

• Cơ chế kích hoạt sự sụp đổ trọng trường là một sự nén chặt nhỏ (tự phát) của vật chất của đám mây khí và bụi (những lý do có thể có thể là cả động lực học tự nhiên của đám mây và sự truyền sóng xung kích từ một vụ nổ siêu tân tinh qua vật chất của đám mây, v.v.), trở thành trung tâm của lực hấp dẫn đối với vật chất xung quanh - tâm của sự sụp đổ hấp dẫn. Đám mây không chỉ chứa hydro và heli sơ cấp mà còn chứa nhiều nguyên tố nặng (kim loại) còn sót lại từ các ngôi sao của các thế hệ trước. Ngoài ra, đám mây đang sụp đổ có một số mômen động lượng ban đầu.
• Trong quá trình nén trọng trường, kích thước của đám mây khí và bụi giảm xuống và do định luật bảo toàn mômen động lượng, tốc độ quay của đám mây tăng lên. Do chuyển động quay, tốc độ nén của các đám mây song song và vuông góc với trục quay khác nhau, dẫn đến đám mây bị phẳng và hình thành một đĩa đặc trưng.
• Kết quả của quá trình nén, mật độ và cường độ va chạm của các hạt vật chất với nhau tăng lên, kết quả là nhiệt độ của vật chất liên tục tăng khi nó bị nén. Các vùng trung tâm của đĩa bị đốt nóng mạnh nhất.
• Khi đạt đến nhiệt độ vài nghìn kelvin, vùng trung tâm của đĩa bắt đầu phát sáng - một tiền sao được hình thành. Vật chất đám mây tiếp tục rơi xuống tiền sao, làm tăng áp suất và nhiệt độ ở tâm. Các vùng bên ngoài của đĩa vẫn tương đối lạnh. Do sự bất ổn định của thủy động lực học, các con dấu riêng biệt bắt đầu phát triển trong chúng, chúng trở thành trung tâm hấp dẫn cục bộ cho sự hình thành các hành tinh từ chất của đĩa tiền hành tinh.
• Khi nhiệt độ ở trung tâm của tiền sao lên tới hàng triệu kelvins, một phản ứng đốt cháy hydro nhiệt hạch bắt đầu ở vùng trung tâm. Tiền sao đã phát triển thành một ngôi sao dãy chính bình thường. Ở vùng ngoài của đĩa, các cụm lớn hình thành các hành tinh quay xung quanh ngôi sao trung tâm theo cùng một mặt phẳng và theo cùng một hướng.

Tiến hóa tiếp theo

Sau khi hình thành ban đầu, hệ mặt trời đã phát triển đáng kể. Nhiều vệ tinh của các hành tinh được hình thành từ các đĩa khí và bụi quay quanh các hành tinh, trong khi các vệ tinh khác được cho là do các hành tinh này chụp lại, hoặc là kết quả của sự va chạm giữa các thiên thể trong hệ mặt trời (theo một giả thuyết, đây là cách Mặt trăng đã được hình thành). Cho đến thời điểm hiện tại, sự va chạm của các thiên thể trong hệ mặt trời luôn xảy ra, cùng với tương tác hấp dẫn, là động lực chính thúc đẩy sự phát triển của hệ mặt trời. Trong quá trình tiến hóa, quỹ đạo của các hành tinh đã thay đổi đáng kể, dẫn đến sự thay đổi trong trật tự của chúng - sự di cư của các hành tinh đã diễn ra. Hiện tại, người ta cho rằng sự di cư của các hành tinh giải thích phần lớn sự tiến hóa ban đầu của hệ mặt trời.

Tương lai

Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, bề mặt của Mặt trời sẽ nguội đi, và bản thân Mặt trời sẽ tăng kích thước lên gấp nhiều lần (đường kính của nó sẽ bằng đường kính của quỹ đạo hiện đại của Trái đất), biến thành một sao khổng lồ đỏ. Sau đó, các lớp bên ngoài của Mặt trời sẽ bị đẩy ra bởi một vụ nổ mạnh vào không gian xung quanh, tạo thành một tinh vân hành tinh, ở trung tâm của chúng chỉ còn lại một lõi sao nhỏ - một ngôi sao lùn trắng. Ở giai đoạn này, các phản ứng hạt nhân sẽ dừng lại và trong tương lai sẽ có sự nguội dần đều của Mặt trời.

Trong tương lai rất xa, lực hấp dẫn của những ngôi sao gần đó sẽ phá hủy dần hệ hành tinh. Một số hành tinh sẽ bị phá hủy, những hành tinh khác sẽ bị ném vào không gian giữa các vì sao. Cuối cùng, sau hàng nghìn tỷ năm, Mặt trời nguội đi rất có thể sẽ mất tất cả các hành tinh của nó, và một mình nó sẽ tiếp tục quỹ đạo của nó quanh trung tâm của dải Ngân hà của chúng ta cùng với nhiều ngôi sao khác.

Ngắm nhìn những vì sao vào một đêm mùa thu trong trẻo, chúng ta ngay lập tức nhận thấy một dải sương mù rộng xuyên qua cả bầu trời - dải Ngân Hà là tên của thiên hà của chúng ta. Chúng ta bất giác nghĩ về những thế giới khác sinh sống trong vũ trụ, và chiêm ngưỡng vẻ đẹp hùng vĩ và vĩ đại của vũ trụ xung quanh chúng ta. Các hành tinh, ngôi sao, thiên hà có nguồn gốc như thế nào?

Vào thời kỳ sơ khai của thế giới, sau vụ nổ Big Bang, vô số hạt hình thành phân tán với tốc độ lớn và dần dần biến thành nguyên tử của vật chất sơ cấp, tạo thành một đám mây khổng lồ, lớn gấp hàng tỷ lần khối lượng của Mặt trời. Đám mây này bắt đầu dày lên, những nguyên tử hydro và heli đầu tiên xuất hiện trong đó. Như trong bất kỳ chất khí nào, dòng chảy hỗn loạn phát sinh trong nó, tạo ra các dòng xoáy. Trong những cơn lốc này, các cụm hydro xuất hiện quay với các tốc độ khác nhau, chúng ngày càng dày đặc hơn, co lại xung quanh tâm của chúng - trục quay. Tốc độ quay tăng khi khối lượng giảm dần phù hợp với định luật bảo toàn động lượng. Trong trường hợp này, lực ly tâm tác động dọc theo mặt phẳng xích đạo tăng lên và đám mây bị san phẳng, biến từ hình cầu thành hình thấu kính hoặc hình đĩa. Đây là cách các thiên hà được sinh ra.

Những ngôi sao đầu tiên xuất hiện ở giai đoạn hình cầu của quá trình hình thành thiên hà. Chúng chỉ bao gồm hydro và heli. Một phản ứng nhiệt hạch đã diễn ra trong chúng - sự kết hợp của hai proton. Sau khi sử dụng hết nguồn cung cấp hydro, những ngôi sao này đã phát nổ và trở thành siêu tân tinh. Kết quả của vụ nổ, các nguyên tố mới xuất hiện, nặng hơn heli. Điều này xảy ra ở khắp mọi nơi, khí giữa các vì sao được bổ sung bằng các nguyên tố mới, từ đó, do kết quả của các phản ứng nhiệt hạch, người ta thu được các nguyên tố nặng hơn bao giờ hết.

Dải Ngân hà là một thiên hà xoắn ốc.

Đây là cách thiên hà của chúng ta, Dải Ngân hà, được hình thành. Nếu bạn nhìn nó "từ trên cao" từ không gian, nó trông giống như một cái đĩa có cấu trúc xoắn ốc - các cánh tay, nơi có các ngôi sao trẻ và các vùng có mật độ khí giữa các vì sao tăng lên. Ở giữa đĩa là một chỗ lồi hình cầu - lõi của thiên hà. Nếu bạn nhìn vào bản đồ bầu trời đầy sao, thì trung tâm của thiên hà của chúng ta sẽ nằm trong chòm sao Nhân Mã. Các nhà thiên văn đã có thể xác định các nhánh xoắn ốc gần nhất của thiên hà với Trái đất: nhánh của Orion (nơi đặt hệ mặt trời), Perseus và Sagittarius. Nhánh gần nhất với lõi là nhánh Karina (Kiel), và sự tồn tại của một nhánh xa, Centaur, được giả định. Những nhánh-tay xoắn ốc này lấy tên từ các chòm sao mà chúng nằm trên bản đồ bầu trời đầy sao.

Nếu chúng ta nhìn một thiên hà xoắn ốc qua một kính viễn vọng tốt, chúng ta sẽ thấy nó giống như một bánh xe pháo hoa rực lửa. Nhưng điều gì quyết định cấu trúc như vậy của các thiên hà? Có vẻ như không có gì đáng ngạc nhiên trong việc này. Nhà thiên văn học nhà khoa học nổi tiếng Carl Friedrich von Weizsäcker từng nói rằng nếu lúc đầu dải Ngân Hà nếu nó trông giống một con bò, nó vẫn có cấu trúc xoắn ốc. Một số nhà khoa học đã nghiêm túc bắt đầu phát triển "bò thiên hà Weizsäcker", và thực sự, theo tính toán, nó đáng lẽ đã biến thành một vòng xoắn thiên hà trong khoảng một trăm triệu năm nữa. Và Dải Ngân hà của chúng ta lâu đời hơn nhiều - gần một trăm lần. Trong thời gian này, thiên hà xoắn ốc xinh đẹp lẽ ra phải được biến đổi theo cách mà các đường xoắn ốc tạo thành những sợi dài quấn quanh trung tâm. Nhưng hóa ra, không một thiên hà nào được biết đến có cấu trúc dạng sợi và không giãn, mặc dù các nhánh xoắn ốc, bao gồm các ngôi sao và khí, liên tục quay xung quanh trung tâm của thiên hà. Một mâu thuẫn không thể giải quyết? Không, nếu chúng ta từ bỏ ý tưởng rằng vật chất giữa các vì sao liên tục nằm trong một nhánh xoắn ốc và cho rằng một dòng khí và các ngôi sao chỉ đơn giản di chuyển qua các nhánh xoắn ốc này. Nghĩa là, các ngôi sao và khí chuyển động, quay xung quanh trung tâm, và các nhánh của xoắn ốc là những trạng thái nhất định của cấu trúc thiên hà, dọc theo đó các dòng vật chất vũ trụ và các ngôi sao chuyển động. Làm sao có thể? Thắp nến hoặc đèn đốt gas. Bạn sẽ thấy ngọn lửa, trong đó phản ứng đốt cháy hóa học của một chất diễn ra. Ngọn lửa là một vùng không gian xác định trạng thái của dòng khí. Tương tự, trong các nhánh xoắn ốc, dòng chảy của các ngôi sao và khí có một trạng thái nhất định, được xác định bởi trường hấp dẫn.

Nếu chúng ta tưởng tượng một số lượng lớn các ngôi sao tạo thành một đĩa quay, chúng ta sẽ thấy rằng ở những nơi có mật độ sao lớn hơn, chúng có xu hướng tiến lại gần nhau hơn, nhưng lực ly tâm làm phức tạp quá trình và sự cân bằng trong một đĩa quay như vậy là rất không ổn định. Tình huống này đã được mô phỏng trên máy tính, và kết quả là, các vùng xoắn ốc có mật độ sao tăng lên được hình thành. Những, cái đó. bản thân các ngôi sao tạo thành các nhánh xoắn ốc không trở thành dạng sợi và không giãn ra. Hơn nữa, các ngôi sao chảy qua các vùng xoắn ốc này. Khi đã ở trong tay áo, họ tiếp cận, rời đi - họ phân kỳ. Điều tương tự cũng xảy ra với khí giữa các vì sao. Khi ở trong nhánh xoắn ốc, khí sẽ ngưng tụ và tạo ra các điều kiện để hình thành các ngôi sao mới. Do đó, các ngôi sao trẻ hình thành ở khu vực này. Trong số đó có những ngôi sao màu xanh lam sáng khiến khí và bụi vũ trụ phát sáng, ion hóa chúng. Những đám mây phát sáng của khí ion được tạo ra, cho phép chúng ta thưởng thức cảnh tượng tuyệt đẹp của các thiên hà xoắn ốc.

Các ngôi sao ở phần trung tâm của thiên hà chủ yếu được tạo thành từ các sao khổng lồ đỏ hình thành gần như đồng thời với thiên hà. Tại chính tâm, giả định có sự hiện diện của một lỗ đen siêu lớn (Nhân Mã A), xung quanh đó một lỗ đen khác có khối lượng trung bình có thể đang quay. Tương tác hấp dẫn của chúng là trọng tâm của toàn bộ thiên hà và điều khiển chuyển động của các ngôi sao.

Theo dữ liệu khoa học mới nhất, đường kính dải Ngân Hà- khoảng 100.000 năm ánh sáng (khoảng 30.000 parsec), và độ dày trung bình của đĩa của chúng ta là khoảng 1000 năm ánh sáng. Theo ước tính hiện đại, số lượng các ngôi sao trong thiên hà nằm trong khoảng từ 200 tỷ đến 400 tỷ.

Trong Vũ trụ, ngoài các thiên hà xoắn ốc, còn có các loại khác: thiên hà hình elip, có vạch, lùn, không đều, và các loại khác.
Các thiên hà được kết hợp thành các cụm, có thể bao gồm vài trăm thiên hà. Đến lượt mình, những cụm này có thể kết hợp thành siêu đám. Thiên hà của chúng ta thuộc nhóm Địa phương (Local), bao gồm chòm sao Tiên nữ. Tổng cộng, có khoảng 40 thiên hà trong Nhóm Địa phương, và bản thân nó là một phần của siêu đám Xử Nữ. Vì vậy, thiên hà rộng lớn của chúng ta dải Ngân Hà với hàng tỷ vì sao chỉ là một hòn đảo nhỏ trong đại dương vô biên của vũ trụ.

Sự tiến hóa của dù chỉ một ngôi sao không thể được theo dõi trong suốt cuộc đời của nhiều thế hệ con người. Tuổi thọ của những ngôi sao có tuổi thọ ngắn nhất được ước tính bằng hàng triệu năm. Nhân loại không sống lâu như vậy. Do đó, khả năng theo dõi sự tiến hóa của các ngôi sao từ khi bắt đầu - sự ra đời của một ngôi sao - cho đến khi kết thúc nó nằm ở việc so sánh các đặc điểm hóa học và vật lý của các ngôi sao ở các giai đoạn phát triển khác nhau.

Chỉ số chính về đặc tính vật lý của một ngôi sao là độ sáng và màu sắc của nó. Theo những đặc điểm này, các ngôi sao được nhóm lại thành các nhóm gọi là chuỗi. Có một số trong số đó: chuỗi chính, chuỗi siêu người khổng lồ, người khổng lồ sáng và yếu. Ngoài ra còn có những người siêu phàm, người lùn và sao lùn trắng.

Những cái tên vui nhộn này phản ánh các giai đoạn khác nhau của trạng thái ngôi sao, mà nó trải qua trong quá trình phát triển của nó. Hai nhà thiên văn học Hertzsprung và Ressel đã biên soạn một biểu đồ liên hệ giữa nhiệt độ bề mặt của một ngôi sao với độ sáng của nó. Nhiệt độ của một ngôi sao được xác định bởi màu sắc của nó. Hóa ra những ngôi sao nóng nhất có màu xanh lam, những ngôi sao lạnh nhất có màu đỏ. Khi Hertzsprung và Ressel đặt các ngôi sao có các đặc điểm vật lý đã biết - độ sáng-màu (nhiệt độ) trên biểu đồ, hóa ra chúng nằm thành từng nhóm. Hóa ra là một bức tranh khá hài hước, nơi vị trí của một ngôi sao trên đó xác định ngôi sao này đang ở giai đoạn tiến hóa nào.

Hầu hết các ngôi sao (gần 90%) đều ở trên chuỗi chính. Điều này có nghĩa là ngôi sao dành phần chính của cuộc đời mình ở vị trí này của sơ đồ. Biểu đồ cũng chỉ ra rằng những ngôi sao nhỏ nhất - sao lùn - ở dưới cùng và những ngôi sao lớn nhất - siêu khổng lồ - ở trên cùng.

Ba con đường cho sự phát triển của tiến hóa sao

Thời gian dành cho tuổi thọ của một ngôi sao được xác định chủ yếu bởi khối lượng của nó. Khối lượng của một ngôi sao cũng xác định nó sẽ trở thành gì khi nó không còn là một. Khối lượng càng lớn thì tuổi thọ của ngôi sao càng ngắn. Những sao khổng lồ nhất - siêu khổng lồ - chỉ sống vài triệu năm, trong khi hầu hết các ngôi sao có độ béo trung bình - khoảng 15 tỷ năm.

Tất cả các ngôi sao, sau nguồn năng lượng mà chúng sinh sống, bùng cháy với ngọn lửa sáng, bắt đầu lặng lẽ nguội đi, giảm kích thước và co lại. Chúng co lại ở trạng thái của một vật thể nén khổng lồ với mật độ rất cao: một ngôi sao lùn trắng, một ngôi sao neutron và một lỗ đen.

Các ngôi sao có khối lượng thấp có thể chịu được sức nén vì lực hấp dẫn tương đối thấp. Chúng bị nén thành một ngôi sao lùn trắng nhỏ và vẫn ở trạng thái ổn định này cho đến khi khối lượng của chúng tăng đến một giá trị tới hạn.

Nếu khối lượng của ngôi sao lớn hơn giá trị tới hạn, thì nó tiếp tục co lại cho đến khi các electron "kết dính" với các proton, tạo thành một chất neutron. Do đó, người ta thu được một quả cầu neutron nhỏ với bán kính vài km - một ngôi sao neutron.

Nếu khối lượng của ngôi sao lớn đến mức lực hấp dẫn tiếp tục nén vật chất neutron thậm chí, thì sự sụp đổ do hấp dẫn xảy ra, sau đó một lỗ đen hình thành thay cho ngôi sao khổng lồ.

Sao lùn trắng là gì? Một cái gì đó không trở thành một ngôi sao neutron hay một lỗ đen.

Đây là những gì các ngôi sao vừa và nhỏ biến thành vào cuối quá trình tiến hóa của chúng. Tuy nhiên, các phản ứng nhiệt hạch đã kết thúc, chúng vẫn là những quả cầu khí đặc rất nóng. Các ngôi sao từ từ nguội đi, phát ra ánh sáng trắng. Số phận của một ngôi sao lùn trắng đang chờ đợi Mặt trời của chúng ta, vì khối lượng của nó dưới mức tới hạn. Khối lượng tới hạn là 1,4 khối lượng mặt trời. Giá trị này được gọi là giới hạn Chandrasekhar. Chandrasekhar là một nhà thiên văn người Ấn Độ đã tính toán giá trị này.

Trạng thái của một ngôi sao neutron kết thúc sự phát triển của những ngôi sao như vậy, khối lượng của chúng vượt quá khối lượng mặt trời vài lần. Một ngôi sao neutron là kết quả của một vụ nổ siêu tân tinh. Với khối lượng lớn hơn mặt trời 1,5-2 lần, nó có bán kính 10-20 km. Một ngôi sao neutron quay nhanh và định kỳ phát ra các dòng hạt cơ bản và bức xạ điện từ. Những ngôi sao như vậy được gọi là sao xung. Trạng thái của một ngôi sao neutron cũng được xác định bởi khối lượng của nó. Giới hạn Oppenheimer-Volkov là một giá trị xác định khối lượng lớn nhất có thể có của một ngôi sao neutron. Để ổn định ở trạng thái này, điều cần thiết là khối lượng của nó không vượt quá ba lần khối lượng mặt trời.

Nếu khối lượng của một ngôi sao neutron vượt quá giá trị này, thì lực hấp dẫn khủng khiếp sẽ nén nó lại trong vòng tay của sự sụp đổ đến mức nó trở thành một lỗ đen.

Hố đen là hiện tượng xảy ra khi lực hấp dẫn của các vật thể có khối lượng lớn là không giới hạn, tức là khi một ngôi sao co lại đến mức hoàn toàn không thể nhìn thấy được. Không một tia sáng nào có thể rời khỏi bề mặt của nó. Và ở đây cũng có một chỉ báo xác định trạng thái của một vật thể không gian là một lỗ đen. Đây là bán kính hấp dẫn, hoặc bán kính Schwarzschild. Nó còn được gọi là chân trời sự kiện, vì không thể mô tả hoặc nhìn thấy những gì xảy ra bên trong một quả cầu có bán kính như vậy tại vị trí của một ngôi sao sụp đổ.

Có thể bên trong quả cầu này có những thế giới tươi sáng tuyệt đẹp hoặc một lối ra vào Vũ trụ khác. Nhưng đối với một người quan sát đơn giản, đây chỉ là một khoảng trống trong không gian, nó xoay quanh chính nó ánh sáng đến từ các ngôi sao khác và hấp thụ vật chất vũ trụ. Bằng cách các đối tượng không gian khác hoạt động bên cạnh nó, chúng ta có thể đưa ra các giả định về các thuộc tính của nó.

Ví dụ, có thể giả định rằng các lỗ đen có khối lượng lớn nhất nằm ở nơi quan sát được sự phát sáng rực rỡ nhất của các cụm sao. Bằng cách thu hút vật chất sao và các vật thể không gian khác về phía mình, các lỗ đen làm cho chúng phát sáng, bao quanh chúng là một vầng sáng chói lọi - chuẩn tinh. Bóng tối không thể tồn tại nếu không có ánh sáng, và ánh sáng tồn tại vì bóng tối. Điều này chứng tỏ sự tiến hóa của các vì sao.

THÁNH ĐEN.

Các lỗ đen gây kinh ngạc cho trí tưởng tượng: chúng dừng thời gian, thu hút ánh sáng, tạo thành các lỗ trong chính không gian. Ngay cả ánh sáng cũng trở thành tù nhân của quan tài hấp dẫn.

Chỉ tính riêng trong thiên hà của chúng ta đã có khoảng một tỷ lỗ đen. Ngày nay, các nhà vật lý thiên văn sử dụng lỗ đen để giải thích các hiện tượng bí ẩn khá thường xuyên. Vật lý và vật lý thiên văn của lỗ đen đã nhận được sự công nhận rộng rãi của cộng đồng khoa học.

Người ta tin rằng sự tồn tại của các vật thể không gian như lỗ đen, được chứng minh đầu tiên bởi A. Einstein. Thuyết tương đối rộng đã tiên đoán về khả năng bị lực hấp dẫn nén không giới hạn của các thiên thể vũ trụ khổng lồ đến trạng thái sụp đổ, sau đó các thiên thể này chỉ có thể được phát hiện bằng lực hấp dẫn của chúng.
Trên thực tế, mọi người đã bắt đầu nói về lỗ đen từ rất lâu trước khi thuyết tương đối ra đời.

Và đó là vào thời của I. Newton, người mà như mọi người đều biết, đã khám phá ra định luật vạn vật hấp dẫn. Theo định luật này, mọi thứ đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn, ngay cả một chùm ánh sáng cũng bị lệch trong trường hấp dẫn của các vật thể có khối lượng lớn. Trên thực tế, lịch sử của lỗ đen trong thế giới khoa học bắt đầu từ việc nhận ra sự thật này.

Nó bắt đầu với công trình nghiên cứu của linh mục và nhà địa chất người Anh John Michell, người trong bài báo của mình đã đưa ra kết luận về khả năng tồn tại của lỗ đen dựa trên lý luận về hành vi của một viên đạn đại bác phụ thuộc vào tốc độ của nó. Kết quả là, ông đưa ra kết luận rằng có thể có một ngôi sao rất nhỏ nhưng rất nặng, và "tốc độ thoát ra của nó" lớn hơn tốc độ ánh sáng; thì ánh sáng từ bề mặt của nó sẽ không tới được người quan sát, và chỉ có thể phát hiện ra nó bằng lực hút của nó. Thoạt nhìn, quá trình lập luận không tỏa sáng bằng logic sắt đá, nhưng có lẽ đây chỉ là một trường hợp như vậy khi họ cố gắng tạo ra cái nhìn trực quan trong kết cấu logic, thứ mà thời gian này khá nhiều lỗ hổng do thiếu kiến ​​thức khoa học. .

Người Pháp nổi tiếng Pierre Laplace đã viết vào năm 1795 trong cuốn sách Giải thích hệ thống của thế giới:

“Một ngôi sao sáng có mật độ bằng mật độ Trái đất và đường kính lớn gấp 250 lần đường kính của Mặt trời, không cho phép một chùm ánh sáng nào tiếp cận chúng ta vì lực hấp dẫn của nó; do đó có thể các thiên thể sáng nhất trong vũ trụ trở nên vô hình vì lý do này. Laplace không chứng minh tuyên bố xuất sắc của mình theo bất kỳ cách nào, ông chỉ đơn giản là biết điều đó. Tuy nhiên, giới khoa học không coi trọng những điều cơ bản như vậy nếu không có các tính toán, công thức và các bằng chứng khác. Laplace đã phải làm việc chăm chỉ, và một vài năm sau đó, ông đã đưa ra dự đoán của mình một sự biện minh khoa học, dựa trên cùng định luật vạn vật hấp dẫn cổ điển của Newton. Những chứng minh này cũng không thể được coi là chặt chẽ, vì chúng ta đã biết rằng các định luật của Newton không hoàn toàn tương ứng với thực tế trên quy mô vũ trụ và cơ học lượng tử. Nhưng, vào những ngày đó, lý thuyết của Newton là tiên tiến nhất, khoa học không thể đưa ra bất cứ điều gì tốt hơn, và do đó các nhà khoa học phải tìm kiếm sự thật ở nơi có ánh sáng - dưới ánh đèn của các định luật cơ học cổ điển.

Hố đen trong ánh sáng bí ẩn của chủ nghĩa thần bí

Những người quan tâm đến kiến ​​thức huyền bí và thực hành các pháp sư và pháp sư biết rằng nếu một vật thể tồn tại, thì thông tin về nó sẽ tồn tại, bất kể sự hiện diện của nó trong tự nhiên đã được phát hiện hay chưa. Ví dụ: trường điện từ diễn ra trước khi các nhà khoa học viết về nó.

Các nhà khoa học huyền bí khác với các nhà khoa học vật chất ở chỗ họ không vội vàng công bố kiến ​​thức của mình với hy vọng nhận được giải Nobel và sự công nhận của một nhân loại biết ơn. Họ, vì một lý do không thể hiểu được đối với những người phàm trần, đã cẩn thận mã hóa những gì họ đã tìm cách rút ra từ kho thông tin vũ trụ và truyền nó một cách bí mật cho những đồng tu được lựa chọn đặc biệt. Tuy nhiên, bằng cách này hay cách khác, kiến ​​thức này ngấm vào thế giới dưới dạng những biểu tượng khó hiểu, truyền thuyết, truyện cổ tích, v.v.

Nhà văn huyền bí nổi tiếng Gustav Meyrink có một truyện ngắn "The Black Ball", một đoạn trích trong đó được đưa ra dưới đây:

“Một thân hình tròn đen như nhung treo bất động trong không gian.

Nói chung, thứ này không giống một quả bóng, giống một cái lỗ hổng hơn. Nó không là gì ngoài một cái lỗ thực sự.

Đó là tuyệt đối, hư vô toán học!

Và thế là sự việc xảy ra - ngay lập tức có một tiếng hú chói tai, càng lúc càng lớn - không khí hội trường bắt đầu bị hút vào trong quả bóng. Giấy vụn, găng tay, khăn che mặt - mọi thứ trôi theo dòng nước.

Và khi một trong những sĩ quan của lực lượng dân quân chọc một thanh kiếm vào một lỗ đen, lưỡi kiếm biến mất trong đó, như thể tan biến.
.......
Đám đông không hiểu chuyện gì đang xảy ra và chỉ nghe thấy một tiếng ầm ầm khủng khiếp ngày càng lớn, vội vã chạy ra ngoài vì sợ hãi trước một hiện tượng không thể giải thích được.
Chỉ còn lại hai người da đỏ.

Toàn bộ vũ trụ, được tạo ra bởi Brahma, được Vishnu hỗ trợ và bị hủy diệt bởi Shiva, sẽ dần rơi vào quả cầu này, - Rajendralalamitra long trọng tuyên bố. - Đó là những gì chúng tôi mang lại rắc rối, anh em, đi đến phương Tây!

Chà, có gì trong đó! Gosain lẩm bẩm. "Một ngày nào đó, tất cả chúng ta đều được định sẵn để đi đến thế giới đó, đó là sự từ chối hiện hữu."

Mô tả chính xác của các thuộc tính là gì hố đen theo ý tưởng hiện đại! Và câu chuyện này đã được viết ngay cả trước khi thuyết tương đối của A. Einstein ra đời ...

Tôi cũng muốn nói thêm rằng trong câu chuyện, một quả bóng đen xuất hiện như một hiện thân vật chất của hình thức tư duy của một trong những người hiện tại ... Đây không phải là gợi ý của một nhà huyền bí học về nguyên nhân của các lỗ đen sao?
Ý tưởng hiện đại về các đặc tính của lỗ đen.

Vật lý hiện đại nói gì về tính chất của lỗ đen? Nó chỉ ra rằng một lỗ đen chỉ được xác định bởi một tham số - khối lượng. Và nó thực tế là không thể phá hủy. Ví dụ, nếu ai đó nghĩ đến việc bắn nó bằng vũ khí hạt nhân để bằng cách nào đó thay đổi nó hoặc "xé nó thành từng mảnh", thì khối lượng của nó sẽ đơn giản tăng lên bằng khối lượng của chính những quả bom này và thế là xong. Lỗ đen sẽ đơn giản trở nên lớn hơn. Nhưng hóa ra, không phải mọi thứ đều đơn giản như vậy. Một lỗ đen không chỉ là một con quái vật háu ăn mà tiêu thụ mọi thứ và mọi thứ. Nó có thể "bốc hơi" từng chút một do bức xạ Hawking hỗn hợp. Tức là, một lỗ đen có thể biến bất kỳ vật thể nào rơi vào nó thành thông tin và “cho đi” dưới dạng một dòng các bức xạ và quark khác nhau. Những vật thể như vậy được phát hiện bởi các nhà thiên văn học, chúng được gọi là sao xung. Như vậy, có thể kết luận rằng lỗ đenđược đặc trưng không chỉ bởi khối lượng của chúng, mà còn bởi thông tin mà chúng chứa.

Làm thế nào để các lỗ đen hình thành?

Hố đen được sinh ra từ những ngôi sao rất lớn và đẹp - những ngôi sao khổng lồ đỏ, khối lượng của chúng vượt quá khối lượng Mặt trời hơn mười lần. Sự tiến hóa của những ngôi sao như vậy rất nhanh. Sau vài triệu năm, tất cả hydro “cháy hết”, biến thành helium, sau đó, do quá trình đốt cháy, biến thành carbon, carbon thành các nguyên tố khác nặng hơn, v.v. Tốc độ biến đổi cũng tăng lên. Cuối cùng, nguyên tử sắt xuất hiện.

Vào lúc này, lò phản ứng hạt nhân sao ngừng hoạt động. Năng lượng không còn được giải phóng khỏi hạt nhân sắt. Bản thân chúng bắt đầu bắt các electron từ khí xung quanh. Vùng trung tâm của ngôi sao, bao gồm sắt ở thể khí, bắt đầu giảm xuống do sự nén và hấp thụ các electron của các hạt nhân sắt. Cuối cùng, một lõi sắt dày đặc hình thành ở trung tâm của ngôi sao. Hơn nữa, tất cả phụ thuộc vào lượng sắt thu được trong ngôi sao này. Nếu khối lượng của nó bằng 1,5 lần khối lượng mặt trời, thì một quá trình không thể đảo ngược bắt đầu, dẫn đến sự sụp đổ.

Thực tế là các nguyên tử sắt bị ép chặt vào nhau đến mức chúng chỉ đơn giản là phẳng ra. Các proton và electron kết hợp với nhau để tạo thành neutron. Khi proton và electron kết hợp với nhau, một lượng năng lượng không thể tưởng tượng được sẽ được giải phóng, quét qua phần bên ngoài của ngôi sao. Sau đó, bạn có thể quan sát vụ nổ của một siêu tân tinh, có nghĩa là sự kết thúc của ngôi sao. Sau vụ nổ, một lõi neutron vẫn ở vị trí của một khối khổng lồ. Sự phát triển hơn nữa của các sự kiện chắc chắn dẫn đến sự hình thành của một lỗ đen.

Giới hạn Chandrasekhar và bán kính Schwarzschild.

Đây là cách cổ điển hình thành lỗ đen. Một ngôi sao neutron có thể đến từ một ngôi sao lùn trắng - một ngôi sao thuộc nhóm các ngôi sao rất đặc và nóng. Con số bằng 1,4 khối lượng mặt trời cũng đóng một vai trò lớn ở đây - giới hạn Chandrasekhar. Ngay sau khi khối lượng của sao lùn trắng đạt đến giá trị này, quá trình "sụp đổ" của ngôi sao, được mô tả ở trên. Một ngôi sao lùn trắng biến thành một ngôi sao neutron trong một phút.

Bất kỳ tia sáng nào ló ra khỏi bề mặt của một ngôi sao như vậy đều bị bẻ cong trong không gian, nó truyền gần như song song với bề mặt của ngôi sao. Vài lần quay theo hình xoắn ốc xung quanh nó, chùm tia có thể thoát ra ngoài không gian. Bây giờ hãy tưởng tượng một ngôi sao neutron có khối lượng bằng ba mặt trời và bán kính 8,85 km. Trong trường hợp này, không một tia nào có thể thoát ra khỏi bề mặt của ngôi sao, nó sẽ bị bẻ cong trong trường của ngôi sao đến mức nó sẽ quay trở lại. Đó là những gì chúng là, các lỗ đen!

Bán kính mà vật thể phải được nén lại để ánh sáng không thể rời khỏi nó được gọi là bán kính Schwarzschild hoặc đường chân trời sự kiện. Bạn có muốn trở thành một lỗ đen không? Sau đó, bạn sẽ phải thu nhỏ lại còn 0,000 ... chỉ 21 cm, và sẽ không ai nhìn thấy bạn! Nhưng khối lượng của bạn sẽ vẫn còn - hãy bật trí tưởng tượng của bạn và tưởng tượng bạn có thể làm gì trong trạng thái như vậy. Có lẽ, bình tĩnh thấm qua trái đất, đến tận trung tâm ... Nhưng chúng ta hãy quay trở lại không gian.

Lỗ trắng và xám .

Lỗ trắng là một vật thể đối lập với lỗ đen. Vật chất của lỗ trắng bị đẩy ra ngoài và phân tán trong không gian. Nếu vật chất không bị nén mà nở ra từ bên dưới quả cầu Schwarzschild, thì vật thể này là một lỗ trắng. Lỗ xám kết hợp các đặc tính của lỗ đen và trắng.

Thuật ngữ "lỗ trắng" xuất hiện tại một hội nghị chuyên đề về vật lý thiên văn tương đối tính vào năm 1969. Nhà khoa học nổi tiếng người Anh R. Penrose đã có bài thuyết trình tại hội nghị chuyên đề “Lỗ đen và lỗ trắng” này. Ya. B. Zeldovich và I. D. Novikov năm 1971 đưa ra khái niệm “lỗ xám”.

Bản chất của sự hình thành các lỗ đen lớn hiện đã rõ ràng. Các ngôi sao khổng lồ, tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân và co lại, nhất thiết phải đạt đến bán kính hấp dẫn và biến thành lỗ đen. Để một lỗ đen hình thành theo cách này, khối lượng của ngôi sao ít nhất phải gấp đôi khối lượng của Mặt trời. Lực hấp dẫn của một vật thể có khối lượng nhỏ hơn không đủ để tạo thành một lỗ đen.

BÚP BÊ.

Pulsars là lỗ đen nói chuyện.

Năm 1967, pulsar được phát hiện - sao neutron phát ra các dòng hạt cơ bản có hướng hẹp. Các bức xạ này là các xung tuần hoàn của quang phổ điện từ. Lần đầu tiên chúng được ghi lại dưới dạng phát xạ vô tuyến. Tính chu kỳ rõ ràng của chúng đã khiến các nhà thiên văn học phát hiện ra những xung động này đến ý tưởng rằng các tín hiệu được gửi bởi "người đàn ông xanh" - những người ngoài hành tinh để tiếp xúc với người trái đất đã được chờ đợi từ lâu. Ngay lập tức mọi người được phân loại và bắt đầu giải mã thông điệp. Theo kết quả nghiên cứu, được xác nhận bởi các dữ kiện khác, người ta kết luận rằng những tín hiệu này thuộc về một ngôi sao neutron đang quay, hay còn gọi là lỗ đen. Do tính tuần hoàn của các xung, những vật thể không gian này được gọi là sao xung.

Làm thế nào để bức xạ nhìn thấy trong quang phổ tia X thoát ra khỏi vòng ôm của lỗ đen? Người ta tin rằng neutron không bền trên bề mặt của một pulsar. Chúng thậm chí có thể phân rã thành proton và electron, do đó, làm phát sinh các hạt cơ bản khác. Trong một từ trường mạnh, các electron tăng tốc dọc theo các đường sức, và tại các cực của pulsar, nơi mà lực hấp dẫn là nhỏ nhất, chúng lao ra ngoài không gian. Biểu diễn này giải thích tính chu kỳ của các xung được gửi. Nhưng mặt khác, một lỗ đen có thể bay hơi dần dần do sự phát xạ của các hạt cơ bản. Cho đến nay, không có dấu vết nào của các lỗ đen bốc hơi được tìm thấy trong không gian.

Hố đen - kẻ ăn vật chất sao

Nhưng với sự trợ giúp của kính thiên văn tia X, người ta đã phát hiện ra cách khí sao tách ra khỏi ngôi sao dưới dạng một đám mây sáng và chảy vào vùng tối của không gian vũ trụ, nơi nó trở nên vô hình, nói cách khác, biến mất. . Kết luận cho thấy chính nó.

Ngôi sao này, du hành qua thiên hà, tiếp cận lỗ đen và kết thúc trong trường hấp dẫn của nó. Các phần tử không ổn định nhất của ngôi sao bị mắc kẹt, vật chất bề mặt sao và khí hoàn cảnh, là những phần tử đầu tiên bò về phía nó. Chất khí, nóng lên, tiếp cận lỗ đen theo hình xoắn ốc, do đó làm nổi bật vị trí của nó. Vùng này được gọi là "đĩa bồi tụ" và có bề ngoài rất giống với một thiên hà xoắn ốc.

QUASARS.

Ánh sáng từ chuẩn tinh hướng tới lỗ đen.

Năm 1963, chuẩn tinh (nguồn gần sao) được phát hiện - nguồn phát xạ vô tuyến mạnh nhất trong Vũ trụ với độ sáng lớn hơn hàng trăm lần độ sáng của các thiên hà và có kích thước nhỏ hơn chúng mười lần. Người ta cho rằng chuẩn tinh là hạt nhân của các thiên hà mới và do đó, quá trình hình thành thiên hà vẫn tiếp tục cho đến ngày nay.

Các vật thể sáng nhất được phát hiện trong vũ trụ, chuẩn tinh, cũng có nguồn gốc từ các lỗ đen. Các lỗ đen đặc biệt lớn thu hút các vật thể không gian gần đó mạnh đến mức khi đến gần nó trong một đám đông, chúng bắt đầu phát sáng giống như 10 thiên hà cộng lại. Chuẩn tinh này đáng chú ý vì độ sáng thay đổi của nó, có thể tương ứng với chu kỳ quay của sao neutron khổng lồ mà nó được hình thành xung quanh. Mặc dù không ai có thể nói chính xác chuẩn tinh là gì.

Tôi muốn chỉ ra một sự thật thú vị. Khi sự tồn tại của lỗ đen được suy ra từ thuyết tương đối của Einstein, nhiều nhà thiên văn học đã nhiệt tình tìm kiếm không gian để xác nhận giả thiết này. Và họ đã tìm thấy đủ dữ kiện và đối tượng xác nhận lý thuyết này. Hiện tại, khi đã tích lũy đủ dữ kiện và quan sát cho thấy sự hiện diện của lỗ đen trong không gian, thì sự tồn tại của chúng đang được nhiều nhà thiên văn đặt câu hỏi. Do đó, các đại diện của homo sapiens, giống như lỗ đen, là những vật thể bí ẩn nhất trong vũ trụ.

PHẦN KẾT LUẬN

Sau khi hoàn thành công việc, có thể rút ra các kết luận sau:

Mức độ hiểu biết về vũ trụ là vô cùng nhỏ.

Các thiên thể cũng giống như các sinh vật sống: chúng có các giai đoạn phát triển riêng, các dấu hiệu xác định tuổi của một thiên thể cụ thể.

Vũ trụ đang phát triển, các quá trình hỗn loạn đã diễn ra trong quá khứ, đang diễn ra hiện tại và sẽ diễn ra trong tương lai.

Ý nghĩa của chủ đề này trong khoa học tự nhiên là hiển nhiên - nó quyết định mọi thứ. Vũ trụ là sự khởi đầu, tiếp nối và kết thúc của mọi thứ (mặc dù chúng ta có thể nói rằng Vũ trụ không có kết thúc, nó chỉ tái sinh theo thời gian). Việc khám phá không gian vũ trụ đã biến thế giới quan của con người, ảnh hưởng đến hoạt động khoa học hơn nữa.

THƯ MỤC

1. Dagaev M.M., Charugin V.M. Sách để đọc về thiên văn học. - M .: Giáo dục, 1988.

2. Gorelov A.A. KSE.- M.: VLADOS, 2003.

3. Novikov I.D. Sự tiến hóa của vũ trụ - M.: Nauka, 1990.

Laplace Pierre. Tuyên bố về hệ thống của thế giới [dịch. O. Borisenko] M.: Khai sáng, 1980.

Meyrink Gustav. Ring of Saturn: một tuyển tập [dịch. từ Áo I. Steblova.] .- M.: ABC Classics, 2004.-832s.

Gorelov A.A. KSE: Proc. Sách hướng dẫn dành cho sinh viên của các cơ sở giáo dục đại học. - M .: Trung tâm Xuất bản Nhân đạo VLADOS, 2003. - 512 tr.: Bệnh.