Как устроена вселенная?

Структура Вселенной

Вселенная необъятна, ее размеры невообразимы, но научный подход предполагает, что любое сложное понятие можно разложить «по полочкам» — структурировать, выделить более простые и понятные составные части. Так какая структура у Вселенной, какое ее строение? Примите за аналогию ваш почтовый адрес: вы пишите страну, затем область, населенный пункт, улицу, номер дома и, наконец, номер квартиры. Заметьте, самым крупным понятием в адресе является название страны. Так произошло, потому что следующим, более крупным, обобщающим понятием является название нашей планеты. Но в рамках почтового адреса указывать планету не имеет смысла, потому что и так понятно, что все люди живут на Земле.

А теперь попробуем узнать «адрес» Земли во Вселенной, но пойдем поступательно от меньшего в большему.

Планетарная система

Земля находится в Солнечной системе. В центре системы расположена звезда Солнце, а все прочие космические объекты системы под действием гравитации вращаются вокруг нее. Это обусловлено тем, что масса звезды составляет 99,866% от массы всей системы. Под прочими космическими объектами подразумеваются планеты со спутниками, карликовые планеты и малые тела навроде астероидов.

Галактика

Галактика — это связанная гравитацией система из звезд с их планетарными системами, межзвездного газа и пыли. Все объекты в галактике движутся вокруг общего центра масс. А Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь. По типу (и форме) наша галактика — спиральная с перемычкой, поэтому выделяются так называемые галактические рукава. В Млечном Пути таких рукавов пять (в порядке удаленности от ядра галактики): Лебедя, Центавра, Стрельца, Ориона и Персея. Солнечная система — в рукаве Ориона.

Скопление галактик

Системы галактик, как можно предположить из предыдущих понятий, тоже связаны гравитацией. Увеличиваются массы и расстояния, но принцип сохраняется. Три крупные галактики (наш Млечный путь, а также Андромеда и Треугольник) и несколько десятков соседних карликовых галактик составляют Местную группу галактик. В поперечнике Местная группа имеет около 1 мегапарсека, а ее центр масс — на границе галактик Млечный Путь и Андромеда.

Сверхскопление галактик

Если сгруппировать скопления галактик, то получатся сверхскопления галактик! Сверхскопления включают в себя множество скоплений и межзвездное пространство между ними. Например, Сверхскопление Девы имеет размер около 200 миллионов световых лет и включает в себя порядка 100 групп и скоплений. Оно известно и под другим названием: как Местное сверхскопление галактик, потому что именно в него входит Местная группа галактик, а, значит, в конечном итоге и Земля. Сверхскопление Девы притягивается к Великому Аттрактору, который выступает в роли гравитационного центра и обладает массой в десятки тысяч Млечных Путей. То и другое является частью Ланиакеи, еще большего сверхскопления. Если продолжить укрупнение, то Ланиакея — часть комплекса сверхскоплений Рыб-Кита.

Галактическая нить

Галактическая нить — самое крупное структурное понятие во Вселенной. Другие названия: филамент («нить» в переводе с английского) или комплекс сверхскоплений. Также нить может называться стеной, если одна из ее полуосей в продольном сечении существенно превышает другую. Пустоты между галактическими нитями называются войдами, т.е. именно что пустотами, которые, как предполагается, заполнены темной материей. Определены и найдены следующие галактические нити: Нить Волосы Вероники, Нить Персея-Пегаса, Нить Большой Медведицы, Нить Рыси-Большой Медведицы, Великая стена CfA2 (Великая Северная Стена), Стена Скульптора (Великая Южная Стена), Великая стена Слоуна, Великая стена Геркулес-Северная Корона, Стена Журавль, Стена Печь. Общее количество открытых галактических нитей укладывается всего-навсего в полтора десятка, но можно ожидать скорые новые открытия. А какая же из них — «родная» нам? Нить Персея-Пегаса! Она образуется из двух сверхскоплений галактик: нашего сверхскопления Рыб-Кита и соседнего Персея-Рыб.

В итоге, «космический адрес» нашей планеты во Вселенной такой: Галактическая Нить Персея-Пегаса, комплекс сверхскоплений Рыб-Кита, Ланиакея, сверхскопление Девы, Местная группа галактик, галактика Млечный Путь, рукав Ориона, Солнечная система, планета Земля. До востребования!

Типы звездных скоплений

Рассеянные звездные скопления

Рассеянные звездные скопления называют так, потому что отдельные звезды можно легко разрешить. Например, Плеяды и Гиады настолько близки, что отдельные звезды без проблем удается рассмотреть невооруженным глазом. Иногда их называют галактическими скоплениями, так как они расположены в пыльных спиральных рукавах. Звезды в открытом скоплении обладают общим происхождением (сформировались и одного и того же начального молекулярного облака). Обычно в скоплении вмещается несколько сотен звезд (могут достигать нескольких тысяч).

Звезды связаны гравитацией, но она довольно слабая. Скопление вращается вокруг галактики и на финальной стадии рассеивается из-за гравитационного контакта с более сильными объектами. Полагают, что Солнце появилось в открытом скоплении, которого сейчас уже нет. Поэтому это всегда молодые объекты. В Плеядах все еще заметна туманность, намекающая на недавнее формирование.

Открытые скопления наполнены звездами населения I – молодые и с высоким уровнем металличности. В ширине охватывают от 2 до 20 парсеков.

Шаровые звездные скопления

Шаровые скопления галактик вмещают от пары тысяч до миллиона звезд, расположенных в сферической гравитационной системе. Они находятся в ореоле и представляют собою наиболее древние звезды – население II (развитые, но низкая металличность). Скопления настолько старые, что любая звезда (выше G или F класса) уже перешагнула главную последовательность. В шаровом скоплении мало пыли и газа, потому что там не формируются новые звезды. Плотность во внутренних областях намного выше, чем на участках возле Солнца.

В шаровых скоплениях звезды также разделяют общее происхождение. Но этот тип прочно удерживает объекты гравитацией (звезды не рассеиваются). Во Млечном Пути находится примерно 200 шаровых скоплений. Среди них можно вспомнить 47 Тукана, М4 и Омега Центавра. Хотя насчет последнего есть предположения, что это может быть карликовая сфероидальная галактика.

Эволюция галактик

Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции Вселенной, происходящий под действием гравитационных сил. Как предполагают ученые, около 14 млрд. лет назад произошел большой взрыв, после которого Вселенная везде была одинаковой. Затем частицы пыли и газа начали группироваться, объединяться, сталкиваться и таким образом появлялись сгустки, которые позднее превращались в галактики. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий образования галактик. Скопление газообразного водорода в пределах таких сгустков стало первыми звездами.

С момента зарождении галактика начинает сжиматься. Сжатие галактики длится около 3 млрд лет. За это время происходит превращение газового облака в звездную систему. Звезды образуются путем гравитационного сжатия облаков газа. Когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций, рождается звезда. В недрах массивных звезд происходит термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия. Эти элементы попадают в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Элементы тяжелее железа образуются при грандиозных взрывах сверхновых звезд. Таким образом, звезды первого поколения обогащают первичный газ химическими элементами, тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые и состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов. В звездах второго поколения примесь тяжелых элементов более заметная, так как они образуются из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

Процесс рождения звезд идет при продолжающемся сжатии галактики, поэтому формирование звезд происходит все ближе к центру системы, и чем ближе к центру, тем больше должно быть в звездах тяжелых элементов. Этот вывод хорошо согласуется с данными о содержании химических элементов в звездах гало нашей Галактики и эллиптических галактик. Во вращающейся галактике звезды будущего гало образуются на более ранней стадии сжатия, когда вращение еще не повлияло на общую форму галактики. Свидетельствами этой эпохи в нашей Галактике являются шаровые звездные скопления.

Когда прекращается сжатие протогалактики, кинетическая энергия образовавшихся звезд диска равна энергии коллективного гравитационного взаимодействия. В это время, создаются условия для образования спиральной структуры, а рождение звезд происходит уже в спиральных ветвях, в которых газ достаточно плотный. Это звезды третьего поколения. К ним относится наше Солнце.

Возраст галактик равен примерно возрасту Вселенной. Одним из секретов астрономии остаётся вопрос о том, что из себя представляют ядра галактик. Очень важным открытием явилось то, что некоторые ядра галактик активны. Это открытие было неожиданным. Раньше считалось, что ядро галактики – это не больше чем скопление сотен миллионов звёзд. Оказалось, что и оптическое и радиоизлучение некоторых галактических ядер может меняться за несколько месяцев. Это означает, что в течение короткого времени из ядер освобождается огромное количество энергии, в сотни раз превышающее то, которое освобождается при вспышке сверхновой. Такие ядра получили название «активных», а процессы, происходящие в них, «активность».

В 1963 году были обнаружены объекты нового типа, находящиеся за приделами нашей галактики. Эти объекты имеют звездообразный вид. Со временем выяснили, что их светимость во много десятков раз превосходит светимость галактик! Самое удивительное то, что их яркость меняется. Мощность их излучения в тысячи раз превосходит мощность излучения активных ядер. Эти объекты назвали квазарами . Сейчас считается, что ядра некоторых галактик представляют собой квазары.

Галактик Вселенной

Галактик являются огромные скопления звёзд, газа и пыли. Существуют сотни миллиардов галактик во Вселенной. Каждый из них может быть сформирован сотнями миллиардов звезд и других звезд. В центре галактики находится, где сосредоточены больше звезд. Все органы, которые являются частью галактики двигаться из-за привлечение других из-за силы тяжести. В общем есть, Кроме того, гораздо более широкого движения, что вызывает все вместе, чтобы вращаться вокруг центра. Вот список галактик, которые у нас есть «ближе»:

Соседних галактик	Расстояние (лет свет)
Магеллановы Облака	200,000
Дракон	300 000
Малая Медведица	300 000
Скульптор	300 000
Печь	400000
Лео	700 000
NGC 6822	1700000
NGC 221 (M32)	2.100.000
Андромеды (M31)	2.200.000
Треугольник (M33)	2,700,000

Размеры и формы галактик

Существует огромный, как Андромеды, или маленький M32 соседних галактик. Они существуют в глобус, объектив форму, плоские, эллиптические, спираль (как наша) или неправильной формы. Галактик, группируются вместе, образуя «скоплений галактик». Ближайшие это большая галактика Андромеды Вы можете увидеть невооруженным глазом и кажется яркое пятно туманно вид. Арабские астрономы уже видели его. В настоящее время он известен под названием M31. Это около 2 200 000 лет света от нас. Это в два раза как большой, как Млечный путь

Галактики имеют происхождение и эволюция

Первый галактик начали формировать один миллиард лет после большого взрыва. Звезды, которые сформировали их есть рождение, жизнь и смерть. Солнце, например, является звезда формируется совокупность материалов, которые пришли сверху, мертвые звезды. Многие ядер галактик испускают сильный излучения, который указывает на вероятность присутствие черной дыры. Движения галактик спровоцировать иногда ожесточенных столкновений. Но, в общем, галактики отойти от другой, как на поверхности шара, которая является завышенным.

Насколько велика Вселенная?

Всякий, кто хоть что-то знает о Вселенной, ответит не задумываясь: «Ужасно велика!» А вот ученые так быстро и определенно ответить не берутся.

Мы привыкли к тому, что у любого объекта есть размер. Иногда его не так легко определить, но он есть. Есть размер у атома, живой клетки, человека, Земли, любой планеты, Солнечной системы. Мы можем заглянуть в справочники и найти все эти цифры. Но, открывая справочник на слове «Вселенная», видим, к удивлению, что ее размер не указан. Это потому, что Вселенная — объект, который не укладывается в обычные житейские представления. Но люди об этом обычно не задумываются. Чаще под влиянием фантастов и околонаучных энтузиастов интереснее поразмышлять об иных мирах и пришельцах из них. А между тем в последние десятилетия ученые наблюдают настоящую революцию в понимании устройства Вселенной. Это гораздо более крупное изменение представлений о строении окружающего нас мира, чем осознание человечеством того, что Земля — это шар.

Еще несколько десятков лет назад Вселенную считали бесконечной. Так думали потому, что нигде не заметно никаких признаков ее границ. Например, в наши дни через телескопы можно рассмотреть объекты, находящиеся на расстоянии 28 млрд световых лет, но границ так и не видно.

Ученые считают, что юная Вселенная была плотным сгустком вещества с высокой температурой и давлением, которое расширялось с момента Большого взрыва до наших дней и продолжает расширяться

Однако эти взгляды пришлось изменить, когда в 1929 году 40-летний американский астроном Эдвин Хаббл открыл, что галактики удаляются друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними. Из теоретических работ Альберта Эйнштейна и советского физика Александра Фридмана следовало, что Вселенная должна изменяться во времени. Таким образом, открытие Хаббла способствовало перевороту в науке: вместо вечной и неизменной мы получили расширяющуюся, эволюционирующую Вселенную, возникшую миллиарды лет назад.

Новые представления породили новые идеи и исследования. Их результаты привели к модели образования Вселенной в результате Большого взрыва, который произошел, по разным оценкам, от 13 до 17 млрд лет назад. С этого момента начало существовать и отсчитываться время. В результате взрыва образовались частицы, из них — вещество, а из него уже формировались звезды и планеты.

В нынешнем состоянии Вселенная по форме похожа на футбольный мяч, состоящий из 12 пятиугольников, плотно подогнанных друг к другу. Внутри него находятся все известные нам объекты, включая нас самих. Диаметр «мяча» составляет, по разным оценкам, от 60 до 80 млрд световых лет. (Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год. Это примерно 10 000 млрд километров.) Считается, что «мяч» еще какое-то время будет расширяться, а потом начнется обратный процесс, так что общий цикл от начала до конца займет около 40 млрд световых лет.

Ученые полагают, что звезды и другие объекты Вселенной продолжают отдаляться друг от друга, двигаясь благодаря силе, которую придал им Большой взрыв

Некоторые модели, с помощью которых описываются процессы возникновения и эволюции Вселенной, предполагают, что вселенные могут возникать при высокоэнергетическом взаимодействии элементарных частиц. В этих моделях макромир и микромир оказываются взаимосвязанными. Из этого следует, что вселенных может быть много.

Конечно, и из-за гигантских отрезков времени, и из-за дистанций это никак не затрагивает нашу жизнь. Но это формирует наши представления об окружающем мире. И восхищает то, что люди на уютной планете Земля за свою короткую по космическим масштабам жизнь и историю своим разумом, страстью и упорством проникают в такие удивительные тайны мироздания. Этим можно гордиться.

Как всё устроено на больших масштабах

Мы разобрались, как выглядит Вселенная с точки зрения её геометрии, а теперь поговорим об её внутреннем устройстве и чем она «наполнена».

Для исследований в распоряжении землян есть только наблюдаемая Вселенная — участок космоса, простирающийся на 46 млрд световых лет во все стороны от нас. Из-за того, что скорость света конечна, за данную границу нам тоже не заглянуть — это физическое ограничение.

К тому же, все галактики и звёзды мы наблюдаем не в реальном времени, т.к. свет от них добирается до нас спустя многие световые годы. Получается на Земле мы видим только прошлое состояние объектов, испускающих свет.

Что мы видим?

Звёзды и галактики, находящиеся ближе к нам, выглядят одинаково. Но заглядывая дальше в прошлое Вселенной, мы понимаем, что там (тогда) всё не так структурировано и разнообразно. Галактики и звёзды поблизости имеют разную форму, массу и размеры, но более отдалённые объекты, как правило, заметно меньше и не такие массивные, а звёзды тяготеют к голубоватому цвету.

Это логично, учтивая, что ближайшие к нам объекты видны ближе к их реальному возрасту. А вот дальние объекты мы видим такими, какими они были в далёком прошлом, ближе к Большому Взрыву. Однако с точки зрения дальних галактик, они со своим окружением выглядят развитыми, а мы им видимся такими, какими были миллиарды лет назад.

Как выглядит Вселенная изнутри

Исходя из того, что наблюдаемая часть космоса однородна, можно предполагать, что и за её границей будет такая же структура.

Звёзды и галактики

На привычном нам уровне видны звёзды, вокруг которых могут скапливаться планеты и астероиды. Звёзды между собой связанны за счёт гравитации и движутся относительно общего центра масс. Такое скопление также включает межзвёздную пыль, газ и чёрные дыры. Вся эта система образует галактику. Наша имеет название «Млечный путь».

Галактические сверхскопления

Галактики, в свою очередь, образуют собственные структуры — скопления (от нескольких десятков до тысяч галактик). Эти скопления собираются в ещё большие системы — сверхскопления.

Так, наш Млечный путь и местная группа галактик входит в сверхскопление Ланиакея.

Филаменты — галактические нити

Сверхскопления галактик образуют самые массивные структуры во Вселенной протяжённостью в сотни миллионов световых лет. На больших масштабах такая система выглядит как бесконечное количество нитей и напоминает нейронные цепочки в головном мозге.

Между вселенскими нитями есть пустые области — воиды.

Тёмная материя и тёмная энергия

Было бы не справедливо упомянуть об этих составляющих нашего мира. Галактические нити вместе со всей их энергией и материей — это всего 5% Вселенной. Остальное приходится на тёмную материю и тёмную энергию. Пока их существование учитывается только на теоретическом уровне.

Тёмная материя не участвует в электромагнитных взаимодействиях, никак не взаимодействует со светом. Единственное, чем она себя выдаёт, — это гравитация, которая воздействует на видимое вещество. Фактически речь идёт невидимой, неизученной составляющей Вселенной, но во многом определяющей её структуру.

Тёмная материя и галактики в представлении художника

Тёмная энергия — что-то не менее загадочное и возможно вообще несуществующее. Вселенная расширяется с постоянным ускорением, и учёные в попытках объяснить, что «подталкивает» расширение, ввели понятие тёмной энергии и наделили её нужными свойствами.

Эти два понятия используются в космологических моделях, т.к. иначе наши представления о мироустройстве просто не будут работать.

Квазары

В масштабах всей Вселенной квазары являются самыми интересными и таинственными объектами. Их яркое сияние способно затмить целые галактические системы. Само слово «квазар» переводится как «радиоисточник, похожий на звезду». Астрономы предполагают, что квазары – это активные ядра галактики. Такие виды галактических систем не входят в традиционную классификацию.

По другой версии, квазары представляют собой огромные черные дыры, которые активно поглощают все, что находится в округе. По мере приближения к ним вещества, его скорость растет, а само вещество разогревается. Магнитное поле черной дыры собирает мельчайшие частички в пучки, которые в дальнейшем разлетается от ее полюсов. Третья версия гласит, что квазары – это начальная стадия жизни галактики, то есть человечество видит их фактическое формирование. Какая из этих теорий является максимально правдивой никому не известно, но каждая из них имеет право на существование.

Мощность излучения квазара просто огромна. Она в сотни раз превышает мощность излучения всех звезд в одной галактике. Сложно представить, что объект отдален от человека на несколько миллиардов световых лет, но при этом его можно увидеть в обычный телескоп. За одну единицу времени квазар производи в 10 триллионов раз больше энергии, чем Солнце. А его размер можно сравнить с размером Солнечной системы.

Еще одна интересная особенность квазаров – их переменность. Они постоянно меняют свою светимость, что совершенно нехарактерно для галактик. Был зафиксирован случай, когда блеск объекта за один час сменился 25 раз. Исходя из последних наблюдений, выяснилось, что многие квазары находятся около центров огромных эллиптических галактик.

Самый первый квазар был открыт в 1960 г благодаря Мэтью Сэндиджу. Он получил название 3с273. В современном мире квазары во Вселенной определяют по красному смещению их спектра. Если обнаружено такое смещение и при этом объект выделяет огромное количество энергии, его смело начинают именовать квазаром. Сейчас в космическом пространстве их обнаружено около 2-х тысяч. Эти космические объекты изучаются с помощью телескопа Хаббла. Расстояние между Землей и ближайшим квазаром составляет 800 млн. световых лет.

Вид квазара в телескопе Источник

Место Солнца в галактике

В окрестностях Солнца удаётся проследить участки двух спиральных ветвей, удалённых от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где обнаруживаются эти участки, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти посередине между этими спиральными ветвями. Правда, сравнительно близко (по галактическим меркам) от нас, в созвездии Ориона, проходит ещё одна, не столь явно выраженная ветвь, считающаяся ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.

Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23-28 тыс. световых лет, или 7–9 тыс. парсек. Это говорит о том, что Солнце расположено ближе к окраине диска, чем к его центру.

Вместе со всеми близкими звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220–240 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн лет. Значит, за всё время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не больше 30 раз.

Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики практически совпадает с той скоростью, с которой в данном районе движется волна уплотнения, формирующая спиральный рукав. Такая ситуация в общем неординарна для Галактики: спиральные ветви вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы колеса, а движение звёзд, как мы видели, подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти всё звёздное население диска то попадает внутрь спиральной ветви, то выходит из неё. Единственное место, где скорости звёзд и спиральных ветвей совпадают, – это так называемая коротационная окружность, и именно на ней располагается Солнце!

Для Земли это обстоятельство крайне благоприятно. Ведь в спиральных ветвях происходят бурные процессы, порождающие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не могла бы от него защитить. Но наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов и миллиардов лет не испытывала влияния этих космических катаклизмов. Может быть, именно поэтому на Земле могла зародиться и сохраниться жизнь.

Долгое время положение Солнца среди звёзд считалось самым заурядным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле оно привилегированное. И это нужно учитывать, рассуждая о возможности существования жизни в других частях нашей Галактики.

Строение, основные этапы эволюции

Если вернуться к модели Большого Взрыва, выступающей продуктом физической космологии, то эволюция происходила в несколько этапов:

Планковская эпоха — самый ранний период, основными характеристиками которого считаются исключительно малые размеры пространства, стремящиеся к бесконечности плотность и температура, преобладание гравитации над физическими взаимодействиями.
Эпоха Великого объединения — период отделения гравитации от остальных взаимодействий, возникновение частиц и античастиц, начало их взаимодействия.
Эпоха космической инфляции — быстрое экспоненциальное расширение, скорость которого в несколько раз превысила скорость света.
Электрослабая эпоха — преимущество частиц над античастицами, возможность описать состояние пространства законами физики высоких энергий.
Первичный нуклеосинтез — снижение температуры, преобразование ядер атомов химических элементов.
Первичная рекомбинация — превращение плазмы в прозрачный нейтральный газ.
Темные века — остывание материи, отсутствие света, преимущество водорода и гелия.

Постепенно в нейтральном газе начали формироваться газовые туманности, а затем галактики и звезды. Этот процесс назвали реионизацией.

Современное состояние космического пространства, его строение и структуру ученые представляют так:

Имеется ли что-то за пределами Вселенной и как оно может выглядеть, астрономы пока не знают. Но зато им удалось определить примерный возраст Вселенной.

Доказательства, что Вселенная имеет возраст

Первым доказательством стали результаты изучения особенностей излучения белых карликов.

Более старые белые карлики светятся слабо. Более молодые — значительно ярче. Сравнив между собой показатели обеих категорий, ученым удалось выяснить примерный возраст старейших: 12,7 млрд лет.

Второе доказательство — совокупность данных о расширении пространства. Ее составляют:

сведения об изменении расстояния между космическими объектами;
показатели динамики яркости звезд;
состав межпланетного пространства.

Собрав эти данные воедино, ученые получили цифру в 13,8 млрд лет.

Строение вселенной

Звезды, которые видит человек, являются частью галактики. Солнце тоже входит в ее состав и находится на большом расстоянии от других светил. Если взглянуть на Млечный Путь со стороны, то он будет напоминать гигантский диск с большим скоплением звезд в центральной части. И таких галактик во Вселенной большое множество.

Звезды распределены в галактиках неравномерно, в разных частях имеются плотные скопления, напоминающие шар. Также есть пространства, где на протяжении многих световых лет нет ни одного светила.

Вокруг большинства звезд находятся планеты, обладающие уникальным внешним видом, атмосферой и другими особенностями. Также вокруг некоторых имеются спутники – небольшие космические объекты, удерживаемые за счет притяжения.

Галактик во Вселенной огромное множество, и многие имеют спиралевидную форму, которую хорошо заметно благодаря расположению светил. Такой тип называется протогалактиками. Ученые предполагают, что во время своего образования они вращались по кругу с большой скоростью, и постепенно замедлились. Другие галактики из-за сильного сжатия водородного газа не начали движение вокруг центральной оси и остались в форме эллипса.

Межгалактическое пространство помимо пустоты может содержать различные объекты: пояса астероидов, кометы, карликовые планеты и т.д.

Все вышеперечисленные объекты являются частью необъятной Вселенной. Причем регулярно рождаются новые звезды и планеты, из-за чего космос постоянно меняется.

Взгляды на возникновение

Большой взрыв

Большой взрыв — это научная теория космологии, описывающая раннее развитие Вселенной. Расширение Вселенной, которое следует из уравнений общей теории относительности, подтверждается наблюдениями разлетающихся галактик. Экстраполируя назад во времени, можно сделать вывод, что Вселенная была либо очень маленькой, либо вообще собралась в точку — так называемую сингулярность. Теорема Хокинга-Пенроуза показывает, что из уравнений общей теории относительности следует, что такая точка, дающая начало пространству и времени, должна была существовать. Естественным следствием этого является то, что в прошлом Вселенная имела более высокую температуру и более высокую плотность.

Термин «Большой взрыв» используется как узко для обозначения момента, когда началось расширение Вселенной, так и в более общем смысле для преобладающей космологической концепции, объясняющей происхождение и эволюцию Вселенной сегодня. Термин «Большой взрыв» был придуман в 1949 году Фредом Хойлом в радиопрограмме BBC. Одним из следствий Большого взрыва является то, что условия во Вселенной сегодня отличаются от тех, что были в прошлом или будут в будущем. Согласно этой модели, в конце 1940-х годов учёными было предсказано, что должно оставаться остаточное излучение, оставшееся от ранней горячей фазы Вселенной, которое должно иметь спектр абсолютно чёрного тела и приходить со всех направлений в небе. Так называемое реликтовое излучение было открыто в 1960-х годах и послужило подтверждением теории Большого взрыва против её основной альтернативы, теории стационарного состояния. Согласно теории Большого взрыва, 13,8 миллиарда лет назад Вселенная находилась в бесконечно плотном состоянии с огромной температурой и давлением. Не существует удовлетворительной физической модели для первых 10-33 секунд существования Вселенной. Общая теория относительности предсказывает гравитационную сингулярность, в которой плотность становится бесконечной. Чтобы разрешить этот парадокс, нужна теория квантовой гравитации.

Мультивселенная

Мультивселенная или мегавселенная — это гипотетическая совокупность всех возможных реально существующих параллельных вселенных (включая нашу собственную), которые вместе содержат все сущее — пространство, время, все формы материи, энергию, импульс, физические законы и константы, находящиеся в силе в них. Это одна из так называемых непроверяемых теорий, поскольку она не подлежит экспериментальной проверке. Этот термин был впервые введен американским философом и психологом Уильямом Джеймсом в 1895 году, а затем популяризирован писателем-фантастом Майклом Муркоком. Космолог Макс Тегмарк выдвинул гипотезу, что каждому математически непротиворечивому набору физических законов соответствует независимая, но реально существующая Вселенная. Хотя это предположение нельзя проверить экспериментально, оно, по крайней мере, дает ответ на вопрос, почему наблюдаемые физические законы и физические константы таковы, какие они есть. Согласно его таксономии, существуют уровни, которые устроены таким образом, что каждый последующий уровень содержит предыдущие и строится на них.

Структура и форма Вселенной

Утверждение того, что реликтовое излучение находится на самом краю Вселенной, довольно спорное. Доказано, что пространство расширяется быстрее скорости света, поэтому реальные края космоса уходят дальше мест, куда успела добраться световая энергия от Большого взрыва. По предварительным оценкам, сейчас размер Вселенной составляет примерно 91 миллиард световых лет, и это число постоянно растет.

Ученые со всего мира пытаются определить точную структуру пространства вокруг. Совершенно ясно, что космос состоит из галактик, между которыми находится пустота, пылевые облака, скопления астероидов и прочие объекты. Однако какую он имеет форму и структуру?

Вселенная подвластна четырем измерениям: координатам XYZ и времени. На основе этого ученые составили три варианта структур, которым может подчиняться пространство вокруг:

Открытая по форме похожа на седло и не имеет границ, такая структура не может растягиваться в пространстве бесконечно и должна обязательно остановиться;
Плоская представляет собой квадрат, который может увеличиваться бесконечно;
Закрытая похожа на замкнутую сферу, которая не может расти бесконечно, однако исследователи отмечают, что это может произойти через “неограниченное” количество времени.

Ученые пока не решили, какая структура Вселенной является достоверной. Однако все три варианта позволяют спрогнозировать ее форму.