Строение вселенной

Методы изучения

Так как же была получена вся эта интересная информация о тайнах Вселенной? Учёные пользуются сразу несколькими методами изучения мироздания:

• Оптический, с помощью телескопа. Устройство собирает свет — один из самых информативных источников сведений о космических процессах, и это позволяет наблюдать отдалённые объекты.
• Спектральный анализ. В этом методе также используется телескоп, но на сей раз усовершенствованный спектрографом. Прибор разлагает спектр на составные части, расшифровав которые, можно получить данные о химическом составе объекта и скорости его движения, а также определить температуру источников излучения.
• Космическое радиоизлучение. Для такого метода необходим телескоп, регистрирующий радиоволны. Их посылают объекты из самых удалённых областей Вселенной, а также ионизированный горячий газ и нейтральный водород межзвёздного пространства. По данным радиотелескопа делаются выводы о расстоянии до небесных тел и скорости их движения.
• Нейтринная астрофизика. В рамках этого метода нейтринные телескопы регистрируют частицы малой энергии, рождающиеся во время термоядерных реакций, которые являются источником энергии Солнца. Вычисление величины потока нейтрино позволяет определять характер физических процессов, протекающих в недрах звезды.
• Внеатмосферная астрономия. Её отличие от других методов заключается в том, что вся аппаратура выносится в межпланетное пространство. Это позволяет устранить атмосферные помехи в виде неоднородностей, вызывающих дрожание изображения в телескопе, и довести пространственное разрешение прибора до дифракционных значений.
• Инфракрасная, ультрафиолетовая, рентгеновская и гамма-астрономия. Соответствующие телескопы устанавливаются на ракеты и спутники Земли, так как данные виды излучения поглощаются атмосферой планеты и зарегистрировать их на её поверхности не представляется возможным. С их помощью изучаются тусклые остывшие звёзды, экзопланеты, молекулярные облака, скопления галактик, чёрные дыры и другие объекты.

Возможно, вскоре будут открыты и другие методы изучения Вселенной. Человечество узнает о ней что-то совсем необычное, и это навсегда перевернёт представления о мироздании.

“Звездные дома”: классификация и особенности

Точная
информация о видах и границах галактик стала известна после проведенных исследований Эдвином
Хабллом. Астрофизик предложил следующую классификацию:

1. Спиральные. Это наиболее
   распространенные “звездные дома”. Они представлены в виде своеобразных
   спиралей, которые собраны вокруг ядра либо исходят от галактической
   “перемычки”. Наш Млечный
   путь относится к этому виду. Еще одним популярным представителем
   спиральных галактик является наша “соседка” — Андромеда. Она стремительно
   мчится по направлению к нам, из-за чего оба звездных дома могут столкнуться.
2. Эллиптические. Они обладают нестандартной
   формой. На вселенских просторах их много, но они не выразительны из-за
   отсутствия космической пыли и звездного газа. В “эллипсах” находятся
   исключительно звездные
   скопления.
3. Неправильные. Объекты, которые
   относятся к этому типу, не имеют четких границ и определенной формы. В их
   составе находятся облака газа и космическая пыль. Такие “звездные дома” могут
   поглощаться более крупными объектами.

Каждый из вселенских объектов — это уникальное формирование
с таинственной структурой.

Теория большого взрыва — суть

В самые ранние моменты Большого взрыва вся энергия и пространство были сжаты до нулевого объёма и бесконечной плотности. Астрофизики называют это сингулярностью.

В начальном состоянии не существовало ни времени, ни пространства в классическом понимании.

Но около 13,8 млрд лет назад произошло стремительное расширение. За несколько секунд из сингулярности (условная точка, где было ВСЁ сконцентрировано) Вселенная увеличилась в несколько миллионов раз. Из-за расширения она стала менее плотной и остыла, а материя получила возможность формироваться.

Одним из результатов Большого взрыва стало образование четырех основных сил во Вселенной:

• Электромагнетизм.
• Сильная ядерная сила.
• Слабая ядерная сила.
• Гравитация.

В начале Большого взрыва все эти силы были частью единой силы, но расширение Вселенной привело к их разделению.

Первая секунда: как выглядела Вселенная и что произошло в момент расширения

Самые ранний момент, который могут смоделировать учёные, относится к t = 1 x 10-43 секунд (t — время после начала Вселенной). То есть мы можем представить, что происходило на 0.0000000000000000000000000000000000000000001 секунде Большого взрыва.

Это была однородная, плотная и горячая область размером всего 1x 10-33 см (0.000000000000000000000000000000001 см). Для понимания сегодня тот же участок космоса простирается на миллиарды световых лет.

Теоретики Большого взрыва считают, что на этом этапе материя и энергия были неразделимы. Как говорилось выше, четыре первичные силы вселенной также были едины.

• Этап инфляции. За несколько долей секунды Вселенная расширилась почти вдвое.
• Этап Бариогенеза. После 1 x 10-35 секунды материя и энергия разъединились. Появилась материя и антиматерия, которые аннигилировали друг друга (фактически уничтожили). Но частиц материи было немного больше, и за счёт этого позже сформировались все объекты, известные нам сегодня.
• Этап космологии частиц. После 1 x 10-11 секунды Единая сила распалась на четыре, а кроме выживших частиц материи, были фотоны, но не было света из-за всё ещё большой плотности. Эту фазу учёные могут воссоздать с помощью ускорителей частиц.
• Стандартная космология. После 0,01 секунды Вселенная продолжала расширяться и охлаждаться, а субатомные частицы, образовавшиеся во время бариогенеза, начали связываться друг с другом. Они образовали нейтроны и протоны.

К тому времени, когда прошла целая секунда, эти частицы могли образовать ядра легких элементов, таких как водород (в форме его изотопа дейтерия), гелий и литий. Этот процесс известен как нуклеосинтез. Но Вселенная была еще слишком плотной и горячей, чтобы электроны могли присоединиться к этим ядрам и образовать устойчивые атомы.

Как эволюционировала Вселенная на протяжении следующих 13 млрд лет, мы решили подробно рассказать в отдельной статье.

Происхождение и эволюция

Расширение космического пространства удаляет друг от друга звёзды, галактики и их скопления. В связи с этим существует теория, согласно которой в далёком прошлом они не просто располагались ближе друг к другу, а вообще были перемешаны и сжаты в единое вещество. Однако оно было настолько плотным и горячим, что началось общее расширение, в итоге и приведшее к образованию Вселенной.

С тех пор прошло приблизительно 14 миллиардов лет. За это время совершилось такое развитие:

• сформировалось гравитационное взаимодействие;
• зародились первые фундаментальные частицы;
• материя стала прозрачной для излучения;
• образовались ядра первичных элементов;
• появились звёзды, галактики, планетарные системы.

В итоге Вселенная сформировалась такой, какой человечество знает её сейчас. Её краткая модель выглядит следующим образом:

• 4,9% обычного вещества, знакомого на Земле.
• 26,8% тёмной материи, состоящей из тяжёлых частиц. Она не испускает электромагнитное излучение, что делает её прямое наблюдение практически неосуществимым.
• 68,3% тёмной энергии, инициирующей расширение пространства.

Образованная этими компонентами структура имеет гигантскую территорию. Реальный размер Вселенной современной наукой не установлен. Многие учёные настаивают на том, что она бесконечна. Однако если за условную границу принять расстояние до самого далёкого от Земли видимого объекта, то её масштабы составляют 45,7 миллиарда световых лет. Эта величина носит название радиуса Хаббла. Он не тождественен понятию конца мироздания, а только обозначает, что при прохождении этого расстояния быстрота удаления объекта от наблюдателя начинает превышать скорость света.

Воздействие пребывания в открытом космосе на организм человека[править | править код]

В НАСА описывают случай, когда человек случайно оказался в пространстве, близком к вакууму (давление ниже 1 Па) из-за утечки воздуха из скафандра. Человек оставался в сознании приблизительно 14 секунд — примерно такое время требуется для того, чтобы обеднённая кислородом кровь попала из лёгких в мозг. Внутри скафандра не возник полный вакуум, и рекомпрессия испытательной камеры началась приблизительно через 15 секунд. Сознание вернулось к человеку, когда давление поднялось до эквивалентного высоте примерно 4,6 км. Позже попавший в вакуум человек рассказывал, что он чувствовал и слышал, как из него выходит воздух, и его последнее осознанное воспоминание состояло в том, что он чувствовал, как вода на его языке закипает.

Скопления галактик

Замечание 3

Скопления галактик – так именуют гравитационно-связанные системы галактик. Они являются одними из самых больших структур во Вселенной, диаметр таких скоплений измеряется в десятки миллионов световых лет.

Наша Солнечная система входит в так называемую местную группу галактик (местный лист). В неё входят уже упоминавшиеся выше галактики:

• галактика Млечный Путь,
• галактика Андромеды,
• галактика Треугольника (М33).

В свою очередь группы галактик и их скопления входят в ещё более масштабный тип структуры Вселенной – сверхскопления галактик.

Местная группа галактик входит в Сверхскопление Девы.

А это сверхскопление в свою очередь является частью сверхскопления Ланикея.

Ланиакея переводится с гавайского языка как «необъятные небеса».

Центр тяжести сверхскопления Ланиакеи также входит в него и именуется Великим аттрактором.

Определение 2

Великий аттрактор — так называют гравитационную аномалию, расположенную в межгалактическом пространстве в созвездии Наугольник. Расстояние от нее до Земли оценивается примерно в 250 миллионов световых лет. Считается, что это явление скорее всего представляет собою сверхскопление галактик.

Что касается диаметра Ланиакеи, то он равен 520 миллионам световых лет. В состав данного сверхскопления входит примерно около 100 тысяч галактик. Галактики в свою очередь двигаются вместе к некоторой области в космосе.

На данный момент наиболее крупным типом структуры во Вселенной является так называемая галактическая нить, или иначе стена. Согласно оценкам длина таких сверхскоплений галактик равняется от 160 до 260 миллионов световых лет. Толщина таких структур равняется примерно в среднем около 10 миллионов световых лет.

Специалисты считают, что сверхскопления галактик не являются обособленными структурами, а переходят как раз в галактические нити или стены. Таким образом, галактические стены наряду с войдами (пустым пространством) образуют структуру Вселенной, похожую на сеть ячеек.

Сверхскопление Ланиакеи, в котором располагается наша галактика Млечный Путь, входит в структуру комплекса сверхскоплений Рыб –Кита.

Под этим комплексом подразумевают структуру скоплений сверхскоплений (галактических нитей или стен).

Это сверхскопление является одним из самых больших. Его приблизительные размеры поистине колоссальны. Длина этого сверхскопления оценивается примерно в 1,0 миллиард световых лет. А ширина — в 150 миллионов световых лет.

Данный комплекс содержит в себе приблизительно около 60 скоплений галактик. А их ориентировочная общая масса составляет 1018 солнечных масс.

Существует ли сжимающаяся Вселенная?

С момента Большого Взрыва Вселенная начала расширяться. Затем образовались звезды, галактики, туманности и планеты. Расширение происходит до сих пор.

До последнего времени преобладала точка зрения, согласно которой нет никаких способов «заглянуть» за сингулярность.

Однако среди астрономов нашлись «инакомыслящие», которые полагают, что по всей нашей Вселенной рассеяны следы, подтверждающие существование Вселенной… по ту сторону Большого Взрыва.

Разработана даже математическая модель Вселенной, которая существовала до нашей Вселенной, но, в отличие от нее, была «сжимающейся». Достигнув сверхплотного состояния, она «вспыхнула» в Большом Взрыве, породив нашу Вселенную.

Определение Вселенной

Словом “universum” называли все известные объекты: Землю, Солнце, далекие звезды, планеты, живых созданий и т.д. Сейчас термин потерял латинское окончание и звучит на английском как “universe“, что означает “вселенная”.

И пока римляне придумывали, как охарактеризовать пространство вокруг, греки тоже старались от них не отставать. Они ввели термин “космос”, что переводится как “мир”. Со временем оба слова начали использоваться для описания пространства вокруг. Однако под “Вселенной” больше подразумеваются галактики, звезды и планеты, а под “космосом” пространство между ними.

Эффект наблюдателя

Но и это еще не все научные сюрпризы

Ученые сделали еще одно открытие – так называемый «эффект наблюдателя». Удивительно, но на поведение элементарных частиц воздействует наблюдатель. Частицы то исчезают, то появляются, и как только субъект направляет свое внимание на конкретное местоположение электрона, он тут же там появляется. Но когда наблюдатель перестает туда смотреть, субатомная частица исчезает в бескрайнем поле энергии

Звучит как магия, но это все научные факты.

То есть получается, что физической материи не существует до тех пор, пока мы, не направляем на нее свое внимание. А как только мы перестаем наблюдать, объект тут же исчезает.. Открытый и доказанный учеными «эффект наблюдателя» позволяет нам утверждать, что материя постоянно трансформируется и меняется – из материи в энергию

Это происходит 7-8 раз в секунду. И мы с вами, будучи теми самыми наблюдателями окружающей реальности, постоянно проделываем этот «фокус» с появлением и исчезновением материи.

Открытый и доказанный учеными «эффект наблюдателя» позволяет нам утверждать, что материя постоянно трансформируется и меняется – из материи в энергию. Это происходит 7-8 раз в секунду. И мы с вами, будучи теми самыми наблюдателями окружающей реальности, постоянно проделываем этот «фокус» с появлением и исчезновением материи.

Вселенная на карте и в моделях

Если нанести на карту небесной сферы не звезды, а известные на сегодняшний день астрономам галактики, образуется картина, совершенно не похожая на звездные карты с их созвездиями.

За редкими исключениями, никакой концентрации галактик в виде «полос» или «сгущений» мы не увидим. В то же время не получится и сплошное поле, равномерно покрытое точками, изображающими галактики.

Перед нами предстанет нечто вроде сети из отдельных точек, образующих «узлы» и «волокна», между которыми останутся участки, практически не содержащие точек. И что интересно — размеры «ячеек» этой сети практически одинаковы по всей небесной сфере.

Нельзя сказать, что галактики распределены по всей Вселенной равномерно. Если подсчитать количество галактик в каждом «кубике» размером в 5 млн световых лет, то оно окажется различным. В большинстве таких «кубиков» галактик не окажется вообще.

Но если «вырезать» в любом месте Вселенной куб со стороной 500 млн световых лет, то в нем окажется примерно одинаковое количество галактик. Поэтому, говоря об однородности наблюдаемой Вселенной, имеют в виду однородность в самом крупном масштабе.

Кратко – что такое Вселенная?

Вселенная – это все. Она включает в себя все пространство, а также всю материю и энергию, содержащиеся в космосе. Вселенная даже включает само время и, конечно, включает в себя и нас с вами.  

Земля и Луна является частью Вселенной, как и другие планеты и их десятки лун. 

Вместе с астероидами и кометами планеты вращаются вокруг Солнца. Солнце является одной из сотен миллиардов звезд в галактике Млечный Путь, и большинство из этих звезд имеют собственные планеты, известные как экзопланеты.  

Что такое Вселенная?

Млечный Путь – лишь одна из миллиардов галактик в наблюдаемой Вселенной – считается, что все они, включая нашу собственную, имеют сверхмассивные черные дыры в своих центрах. 

Все звезды во всех галактиках и все другие вещи, которые астрономы даже не могут наблюдать, является частью Вселенной. 

Поэтому в ответ на вопрос – что такое Вселенная? – мы смело можем ответить, что – это просто все.   

Днем или ночью, независимо от того, находитесь ли вы в помещении или на открытом воздухе, спите, обедаете или дремлете в классе, космическое пространство находится всего на несколько десятков миль над головой. Оно и под вами. Около 8800 миль (12800 километров) ниже ваших ног – на противоположной стороне Земли – таится неумолимый вакуум космического пространства.  

На самом деле вы сейчас технически в космосе. Люди говорят “в космосе” так, будто он где-то там, а мы здесь, и Земля отделена от остальной Вселенной.  

Но Земля – ​​это планета, и она находится в космосе и является частью Вселенной, как и другие планеты. 

Земля – крошечный, хрупкий островок в космосе. Для людей и других существ, живущих на нашей планете, практически весь космос кажется враждебной и беспощадным средой.  

Кто придумал Теорию большого взрыва

Впервые этот термин в 1949 году с издевательским подтекстом употребил астрофизик Фред Хойл, который был противником представлений о расширяющейся Вселенной. Но словосочетание закрепилось и вошло в дальнейший обиход.

Однако одну из важнейших предпосылок к теории открыл астроном Эдвин Хаббл в 1920-х годах.

На тот момент уже было известно, что звёзды постепенно удаляются от Земли, при чём с разной скоростью. Хаббл пришёл к заключению, что скорость звёзд оказалась пропорциональной их расстоянию от Земли. Другими словами, чем дальше звезда находилась от Земли, тем быстрее она удалялась. Учёный предположил, что это происходит по причине расширения самой Вселенной: звёзды не «улетают» от нас, а само пространство между всеми объектами в космосе увеличивается.

Это положило начало дискуссий по нескольким направлениям, в том числе и касательно эволюции Вселенной. Так, если она расширяется, значит когда-то она была в некотором исходном сверхплотном состоянии, с которого начался весь процесс.

Стационарная Вселенная

Первый существенный шаг на пути к разработке современной модели Вселенной совершил Альберт Эйнштейн. Свою модель стационарной Вселенной знаменитый физик ввёл в 1917 году. Эта модель была основана на общей теории относительности, разработанной им же годом ранее. Согласно его модели, Вселенная является бесконечной во времени и конечной в пространстве. Но ведь, как отмечалось ранее, согласно Ньютону, Вселенная с конечным размером должна сколлапсироваться. Для этого Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, которая компенсировала гравитационное притяжение далёких объектов.

Как бы это парадоксально не звучало, саму конечность Вселенной Эйнштейн ничем не ограничивал. По его мнению, Вселенная представляет собой замкнутую оболочку гиперсферы. Аналогией служит поверхность обычной трёхмерной сферы, к примеру – глобуса или Земли. Сколько бы путешественник ни путешествовал по Земле, он никогда не достигнет её края. Однако это вовсе не означает, что Земля бесконечна. Путешественник просто-напросто будет возвращаться к тому месту, откуда начал свой путь.

Мир – это энергия

Старые взгляды уже не работают и это понимают и сами ученые, которые во многом достигли «потолка» и потихоньку начинают обращаться и в сторону расширения границ науки, рассматривая и изучая явления, которые раньше казались и вовсе антинаучными. Более того, периодически случаются прорывы, которые доказывают, что мир совсем иной и только с помощью материальных величин его не познать. Модель атома из школьной программы уже устарела, на ее место пришла квантовая реальность. Специалисты по квантовой физике доказали, что он состоит 99,999999999999% из пустого пространства, из энергии, а не из материи. То есть атомы содержат ничтожно малое количество материального вещества, более того, эта материя ведет себя хаотично и непредсказуемо, абсолютно игнорируя пределы пространства и времени и не соблюдая законы Ньютона – она то появляется, то исчезает. А все остальное пространство атома является невидимым взаимосвязанным полем информации. 

Исходя из этого, родилось удивительное и перевернувшее научный мир понимание, что вся Вселенная состоит из чистой энергии, какой бы плотной она ни казалась! То есть наш мир – это энергия! И с этим уже не поспоришь – это вывод ученых, а не магов и чародеев. В квантовой физике вообще не существует никаких определенных материальных объектов. Материя существует как некий феномен – как возможность или вероятность. А человечество при этом всеми силами пытается ухватиться именно за материальное, по-прежнему упрямо твердя, что остальное – эфемерно и «сказочно».

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.

Эволюция

Полагаясь на достоверность Теории Большого взрыва, ученые предполагают, что эволюция Вселенной происходила в такой последовательности:

Эпоха
сингулярности

Это наиболее
ранний период развития
мироздания. Небольшая точка, которая состоит из протонов и нейтронов,
“взрывается”. Время такого “Бума” составляет всего 0,0001 секунды. После этого,
стартовал процесс синтезирования частиц, за счет чего образуется водород и
гелий. Из-за высочайшей температуры в миллиарды градусов, этот процесс
происходит быстро, что приводит к расширению космического пространства.

Эпоха
инфляции

В этот
период, просторы Вселенной
заполнила энергия одинаково высокой плотности, невероятно высокой температуры и
давления. Это приводит к быстрому расширению и постепенному охлаждению. Эпоха
знаменательна столкновением и разрушением частиц и античастиц. Это приводит к
превосходству материи над антиматерией.

Эпоха
охлаждения

Уменьшение
плотности и температуры на космических просторах стало причиной минимизации
энергии в каждой частице. Эти процессы происходили до того момента, как все
элементарные частицы преобразовались в современные формы. В этот период,
плотная материя была равномерно распространена по просторам космоса.

Иерархическая
эпоха

На
протяжении нескольких миллиардов лет, наиболее плотные участки начали
соединяться между собой, образуя газовые облака, звезды и галактики. В нашей
Вселенной начали образовываться структурные формирования, которые мы можем
наблюдать сейчас.

Структура и состав Млечного Пути

Структура Вселенной и ее размеры

На протяжении многих тысячелетий человечество считало, что Вселенная вечна и неизменна. Данная теория господствовала во всем в мире вплоть до начала ХХ столетия. Колоссальный переворот в науке о космическом пространстве произошел в 20-е годы прошлого века, благодаря таким ученым как Эйнштейн, Фридман и Хаббл. Именно они выдвинули предположения и доказали, что Вселенная – это целая система, которая живет своей жизнью и способна изменяться во времени, то есть расширяться или сжиматься.

В структуре Вселенной выделяют несколько уровней организации, каждый из которых отличается масштабом объектов:

Практически все космические тела в необъятной Вселенной формируют группы. Звезды группируются парами или входят в звездные скопления. В таких скоплениях могут содержаться десятки или даже сотни таких светил. Исключением считается Солнце, так как у него нет «двойника».

Двойная звезда Источник

Следующий уровень – галактики. Они бывают неправильной, линзовидной, спиральной и эллиптической формы. Вот только почему существует такая классификация, ученые еще не нашли ответ. В пределах одного галактического пространства есть черные дыры, межзвездный газ, темная материя, двойные звезды, пыль, электромагнитное излучение. Астрономы предполагают, что во Вселенной существуют сотни миллионов галактик.

Спиральная Галактика  

Небольшое скопление галактик формируют Местную группу. Данный уровень организации считается одной из самых крупных и устойчивых структур. Все объекты в системе скопления галактик удерживаются гравитационной силой и еще каким-то фактором. Что это за фактор ученые пока не знают, но уверенны, что одной лишь силы гравитации для поддержания стабильности недостаточно. Скопление, в которое входит Млечный путь, Треугольник и Андромеда, включает еще 31 галактическую систему.

Скопление галактик в Персее Источник

Сверхскопление галактик – в составе такой структуры десятки или даже сотни галактических систем или их скоплений. Гравитационные силы здесь уже не такие сильные, поэтому сверхскопления движутся вместе с расширяющейся Вселенной.

Сверхскопление Волопаса Источник

На последнем уровне во Вселенной находятся ячейки, или пузыри. Их границы образуют сверхскопления галактик. Между этими структурами расположены пустотные области, которые получили название войды. Изучение войд, как и самых отдаленных частей Вселенной, происходит с помощью современных телескопов, одним из которых является телескоп Хаббла. В течение длительного времени, астрономы наблюдают за процессами, происходящими в космосе, изучают скопления и расположение звезд, после чего делаются определенные расчеты, строятся модели Вселенной, звездные карты и т.д.

Войд Волопаса Источник

Все структуры Вселенной являются уникальными и таинственными. Человечество уже гораздо лучше понимает, как устроено космическое пространство. Но с каждым новым открытием у ученых появляются и новые вопросы, ответы на которое порой не так легко найти.

Изучая размеры Вселенной, астрономы могут говорить только о ее видимой части, которую научно называют Метагалактикой. Чем больше сведений и знаний ученые получают о ней, тем больше становятся ее границы, причем они расширяются абсолютно во всех направлениях. Это говорит о сферической форме Вселенной.

Принято считать, что возраст Вселенной составляет 13,8 млрд. лет. Именно столько времени прошло с момента Большого Взрыва. Однако это только предположения, полученные в результате многолетней работы специалистов. Они основаны на наблюдениях и расчетах, но утверждать со 100% уверенностью, что Взрыв действительно был, нельзя. На сегодняшний день теория Большого Взрыва является общепринятой, так как именно она объясняет многие процессы, происходящие в космическом пространстве.Учитывая скорость света, ученые предполагают, что размеры Вселенной составляют также 13,8 млрд. световых лет. Скорей всего эта цифра не совсем точная, так как с момента зарождения пространство Вселенной все время расширяется. Некоторая его часть движется со сверхсветовой скоростью, из-за чего многие объекты навсегда останутся вне зоны видимости человека. 

Математическая модель Вселенной Источник

Листовая и ячеистая структура Вселенной

Вопрос о крупномасштабной структуре Вселенной — один из самых сложных в космологии и астрофизике. Многое здесь пока неясно, существует множество теорий, часто противоположных одна другой.

По самым современным представлениям, Вселенная представляет собой совокупность довольно плоских «листов», разделенных областями, в которых практически нет светящейся материи. Эти области (их называют войдами — от английского слова voids — «пустоты») имеют размер порядка 500 млн световых лет.

Первым «листом», который удалось обнаружить астрономам, стала так называемая Великая Стена, находящаяся в 200 млн световых лет от нас.

Это видимая «сверху» блиноподобная структура из галактик, располагающаяся на расстоянии примерно 200 млн световых лет от нас и имеющая 300 млн световых лет в ширину и 15 млн световых лет «в толщину». Этот «суперобъект» был открыт совсем недавно — в 1989 г.

До сих пор полностью не известны его истинные размеры, так как облака пыли и газа Млечного Пути закрывают от нас часть Великой стены.

Астрономы считают, что такие структуры, как Великая стена, представляют собой смесь «темной» и нормальной материи, причем именно «темная материя» определяет структуру Вселенной на самых больших масштабах.

Еще один грандиозный «лист» — Великая Стена Слоуна. Это огромная группа галактик, расположенная на расстоянии 1 млрд световых лет от Земли и простирающаяся на 1,37 млрд световых лет. Великая Стена Слоуна почти в три раза больше Великой стены, которая до начала 21 в. считалась рекордсменом по протяженности.

Практически весь свет во Вселенной сосредоточен в «узлах» и «волокнах» ее ячеистой структуры. В узлах располагаются сверхскопления галактик, а в войдах на первый взгляд пусто.

Однако компьютерное моделирование показало, что каждый войд похож на Вселенную в миниатюре — его наполняет «темная материя», которая образует такую же структуру с волокнами и войдами.

Кроме того, там блуждает немало карликовых тусклых галактик, которые мы просто не видим, и газовых облаков, которые так и не превратились в галактики.

Ячеистая структура видимой Вселенной возникла во времена, непосредственно следующие за Большим Взрывом. Каким бы ни было состояние материи в тот момент, в ней неизбежно должны были возникнуть неоднородности — флуктуации.

Такие неоднородности возникали повсюду, а расширение Вселенной приводило к росту ячеек и уплотнению «узлов». Анализ этого процесса с помощью компьютеров показал, что для этого не требовалось ничего, кроме сил тяготения, которые присущи всем телам, обладающим массой.

Эволюция галактик