Развитие Вселенной
СОДЕРЖАНИЕ: ВВЕДЕНИЕ Изучение Вселенной, даже только известной нам её части, является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений. Мы знаем строение Вселенной в огромном объеме пространства, для пересечения которого свету требуются миллиарды лет.ВВЕДЕНИЕ
Изучение Вселенной, даже только известной нам её части, является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений. Мы знаем строение Вселенной в огромном объеме пространства, для пересечения которого свету требуются миллиарды лет. Но пытливая мысль человека стремится проникнуть дальше. Что лежит за границами наблюдаемой области мира? Бесконечна ли Вселенная по объему? И её расширение - почему оно началось и будет ли оно всегда продолжаться в будущем? А каково происхождение «скрытой» массы? И наконец, как зародилась разумная жизнь во Вселенной?
Есть ли она ещё где-нибудь кроме нашей планеты? Окончательные и полные ответы на эти вопросы пока отсутствуют.
Вселенная неисчерпаема. Неутомима и жажда знания, заставляющая людей задавать всё новые и новые вопросы о мире и настойчиво искать ответы на них.
Пожалуй, именно поэтому я выбрала данную тему для реферата. Неизведанное всегда привлекало внимание человека. Вселенная, звезды и планеты- прекрасный тому пример.
Эта отрасль достаточно хорошо освещена как достижениями науки, так и работами литературы. Однако в некоторых вопросах мнения различны, поэтому стоит поразмыслить над какой-то интересующей вас темой и сделать свои выводы.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Звезды во Вселенной объединены в гигантские Звездные системы, называемые галактиками. Число звезд в Галактике порядка 1012 (триллиона). Наша галактика называется- Млечный Путь. В её состав входит Солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 тысяч малых планет (астероидов), порядка 1011 комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 метров до ничтожно малых пылинок).
Млечный путь, светлая серебристая полоса звезд, опоясывает всё небо, составляя основную часть нашей Галактики. В целом наша Галактика занимает пространство, напоминающее линзу или чечевицу, если смотреть на нее сбоку. Размеры Галактики были намечены по расположению звезд, которые видны на больших расстояниях. Масса нашей Галактики оценивается сейчас разными способами, она равна приблизительно 2*1011 масс Солнца (масса Солнца равна 2*1030 кг), причем 1/1000 её заключена в межзвездном газе и пыли. Масса галактики в Андромеде почти такова же, а масса галактики в Треугольнике оценивается в 20 раз меньше. Поперечник нашей галактики составляет 100000 световых лет. Путем кропотливой работы московский астроном В.В. Кукарин в 1944 г. нашел указания на спиральную структуру Галактики, причем оказалось, что мы живем в пространстве между двумя спиральными ветвями, бедном звездами. В некоторых местах на небе в телескоп, а кое-где даже невооруженным глазом можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным тяготением, или звездные скопления.
Согласно общепринятой в настоящее время гипотезе, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного газопылевого облака. В общих чертах, этот процесс можно описать следующим образом:
- Спусковым механизмом гравитационного коллапса стало небольшое (спонтанное) уплотнение вещества газопылевого облака (возможными причинами чего могли стать как естественная динамика облака, так и прохождение сквозь вещество облака ударной волны от взрыва сверхновой, и др.), которое стало центром гравитационного притяжения для окружающего вещества— центром гравитационного коллапса. Облако уже содержало не только первичные водород и гелий, но и многочисленные тяжёлые элементы (металлы), оставшиеся после звёзд предыдущих поколений. Кроме того, коллапсирующее облако обладало некоторым начальным угловым моментом.
- В процессе гравитационного сжатия размеры газопылевого облака уменьшались и, в силу закона сохранения углового момента, росла скорость вращения облака. Из-за вращения скорости сжатия облака параллельно и перпендикулярно оси вращения различались, что привело к уплощению облака и формированию характерного диска.
- Как следствие сжатия росла плотность и интенсивность столкновений друг с другом частиц вещества, в результате чего температура вещества непрерывно возрастала по мере сжатия. Наиболее сильно нагревались центральные области диска.
- При достижении температуры в несколько тысяч кельвинов, центральная область диска начала светиться— сформировалась протозвезда. Вещество облака продолжало падать на протозвезду, увеличивая давление и температуру в центре. Внешние же области диска оставались относительно холодными. За счёт гидродинамических неустойчивостей, в них стали развиваться отдельные уплотнения, ставшие локальными гравитационными центрами формирования планет из вещества протопланетного диска.
- Когда температура в центре протозвезды достигла миллионов кельвинов, в центральной области началась термоядерная реакция горения водорода. Протозвезда превратилась в обычную звездуглавной последовательности. Во внешней области диска крупные сгущения образовали планеты, вращающиеся вокруг центрального светила примерно в одной плоскости и в одном направлении.
Последующая эволюция
После первоначального формирования, Солнечная система значительно эволюционировала. Многие спутники планет образовались из газопылевых дисков, вращавшихся вокруг планет, в то время как другие спутники предположительно были захвачены планетами, либо стали результатом столкновений тел Солнечной системы (в соответствии с одной из гипотез, так образовалась Луна). Столкновения тел Солнечной системы происходили всегда, вплоть до настоящего момента, что наряду с гравитационным взаимодействием являлось основной движущей силой эволюции Солнечной системы. В ходе эволюции орбиты планет значительно менялись, вплоть до изменения порядка их следования — происходила планетная миграция. В настоящее время предполагается, что планетная миграция объясняет большую часть ранней эволюции Солнечной системы.
Будущее
Приблизительно через 5 миллиардов лет поверхность Солнца остынет, а само оно многократно увеличится в размерах (его диаметр достигнет диаметра современной орбиты Земли), превратившись в красный гигант. Впоследствии внешние слои Cолнца будут выброшены мощным взрывом в окружающее пространство, образовав планетарную туманность, в центре которой останется лишь небольшое звёздное ядро — белый карлик. На этой стадии ядерные реакции прекратятся и в дальнейшем будет происходить медленное неуклонное остывание Солнца.
В очень далёком будущем гравитация пролетающих рядом звёзд постепенно разрушит планетную систему. Некоторые из планет будут уничтожены, другие выброшены в межзвёздное пространство. В конечном итоге, через триллионы лет остывшее Солнце, скорее всего, лишится всех своих планет, и в одиночестве продолжит своё движение по орбите вокруг центра нашей галактики Млечный Путь среди множества других звёзд.
ВСЕЛЕННАЯ.
Рождение галактик.
Любуясь ясной осенней ночью звездами, мы сразу же замечаем широкую туманную полосу, проходящую через все небо - Млечный Путь
- так называется наша галактика. Невольно задумываемся о других мирах, населяющих космос, и восхищаемся величием и грандиозной красотой окружающей нас Вселенной. Как же возникли планеты, звезды, галактики?
В начале мира после Большого Взрывамириады образовавшихся частиц разлетались с огромными скоростями и превращались постепенно в атомы первовещества, которое образовало огромное, в миллиарды раз превышавшее массу Солнца, облако. Это облако стало уплотняться, в нем появились первые атомы водорода и гелия. Как и в любом газе, в нем возникли турбулентные потоки, порождавшие завихрения. В этих завихрениях появились вращающиеся с различной скоростью водородные сгущения, которые становились все более плотными, сжимаясь вокруг своего центра – оси вращения. Скорость вращения увеличивалась с уменьшением объема в соответствии с законом сохранения импульса. При этом центробежная сила, действующая вдоль экваториальной плоскости, увеличивается, и облако сплющивается, превращаясь из шарообразной формы в линзо- или дискообразную. Так рождаются галактики.
Первые звезды возникли еще на шарообразной стадии формирования галактики. Они состояли только из водорода и гелия. В них происходила термоядерная реакция – соединение двух протонов. Израсходовав запас водорода, эти звезды взорвались и стали сверхновыми. В результате взрыва появлялись новые элементы, тяжелее гелия. Это происходило повсюду, межзвездный газ пополнялся новыми элементами, из которых в результате термоядерных реакций получались все более тяжелые.
Млечный путь – спиральная галактика.
Так формировалась и наша Галактика – Млечный путь. Если смотреть на нее «сверху» из космоса, она выглядит как диск со спиральной структурой – рукавами, где располагаются молодые звезды и области с повышенной плотностью межзвездного газа. Посередине диска находится шарообразная выпуклость – ядро галактики. Если смотреть на карту звездного неба, то центр нашей галактики будет находиться в созвездии Стрельца. Астрономам удалось определить ближайшие к Земле спиральные ветви галактики: ветви Ориона (где находится и Солнечная система), Персея и Стрельца. Ближайшая к ядру – это ветвь Карины (Киль), и предполагается существования дальней ветви – Кентавра. Эти спиральные ветви-рукава получили свои названия по созвездиям, в которых располагаются на карте звездного неба.
Если посмотреть на спиральную галактику в хороший телескоп, мы увидим, что она похожа на огненное колесо фейерверка. Но чем же определяется такая структура галактик? Казалось бы, ничего удивительного в этом нет. Известный ученый астроном Карл Фридрих фон Вайцзеккер как-то сказал, что если бы вначале Млечный путь
был бы похож на корову, он все равно бы приобрел спиральную структуру. Некоторые ученые всерьез занялись разработкой «галактической коровы Вайцзеккера», и, действительно, по расчетам она должна была превратиться в галактическую спираль примерно за сто миллионов лет. А наш Млечный путь намного старше – почти в сто раз. За это время прекрасная спиральная галактика должна была преобразиться таким образом, чтобы спирали образовывали длинные нити, обвивающиеся вокруг центра. Но, как оказалось, ни одна известная галактика не обладает нитевидной структурой и не вытягивается, хотя спиральные ветви-рукава, состоящие из звезд и газа, постоянно вращаются вокруг центра галактики. Неразрешимое противоречие? Нет, если мы откажемся от мысли, что межзвездное вещество постоянно находится в одном рукаве спирали и предположим, что через эти спиральные рукава просто движется поток газа и звезд. То есть, звезды и газ двигаются, вращаясь вокруг центра, а рукава спирали – это определенные состоянии структуры галактики, по которым движутся потоки космического вещества и звезд. Как такое может быть? Зажгите свечу или газовую горелку. Вы увидите языки пламени, в которых происходит химическая реакция горения вещества. Пламя представляет собой область пространства, которое определяет состояние газового потока. Точно так же в спиральных рукавах поток звезд и газа имеет определенное состояние, которое определяется гравитационным полем.
Если представим себе огромное количество звезд, образующих вращающийся диск, мы увидим, что там, где плотность звезд больше, они стремятся еще больше сблизиться, но центробежная сила усложняет процесс, и равновесие в таком вращающемся диске очень неустойчиво. Такая ситуация была смоделирована на компьютере, и оказалось, что в итоге образуются спиральные области повышенной плотности звезд. Т.е. звезды сами образуют спиральные рукава, которые не становятся нитевидными и не растягиваются. Причем звезды потоком идут сквозь эти спиральные области. Попадая в рукав, они сближаются, выходя – расходятся. То же самое происходит и с межзвездным газом. Попадая в спиральный рукав, газ уплотняется, и создаются условия для возникновения новых звезд. Поэтому молодые звезды образуются в этой области. Среди них есть яркие голубые звезды, которые вызывают свечение космического газа и пыли, ионизируя их. Создаются светящиеся облака ионизированного газа, благодаря чему мы можем любоваться прекрасным зрелищем спиральных галактик.
Звезды, находящиеся в центральной части галактики, состоят в большинстве своем из красных гигантов, которые образовались почти одновременно с галактикой. В самом центре предполагается наличие сверхмассивной черной дыры (Стрелец А), вокруг которой, возможно, вращается другая черная дыра средней массы. Их гравитационное взаимодействие является центром тяготения всей галактики и руководит движением звезд.
По последним научным данным диаметр Млечного пути
– около 100 000 световых лет (приблизительно 30 000 парсек), а средняя толщина нашего диска около 1000 световых лет. По современной оценке количество звезд в галактике колеблется от 200 млрд. до 400 млрд.
Другие галактики.
Во Вселенной кроме спиральных галактик существуют другие виды: эллиптические, галактики с перемычкой, карликовые, неправильные и другие.
Галактики объединяются в скопления, которые могут включать в себя несколько сотен галактик. Эти скопления, в свою очередь, могут объединяться в сверхскопления. Наша Галактика принадлежит к Местной (Локальной) группе, куда входит и созвездие Андромеды. Всего в Местной группе около 40 галактик, а сама она входит в сверхскопление Девы. Так что наша огромная галактика Млечный путь
с миллиардами звезд является всего лишь небольшим островком в необозримом океане Вселенной.
ЗВЕЗДЫ.
Звездные последовательности – стадии эволюции звезд
Эволюцию даже одной звезды нельзя проследить в течение жизни нескольких поколений людей. Жизнь самых короткоживущих звезд исчисляется миллионами лет. Человечество столько не живет. Поэтому возможность проследить звездную эволюцию от начала – рождения звезды – до ее конца заключается в сравнении химических и физических характеристик звезд на разных стадиях развития.
Главным показателем физических свойств звезды является ее светимость и цвет. По этим характеристикам звезды объединили в группы, которые называются последовательностями. Их несколько: главная последовательность, последовательность сверхгигантов, ярких и слабых гигантов. Есть еще субгиганты, субкарлики и белые карлики.
Эти смешные названия отражают разные стадии состояния звезды, которые она проходит в процессе своей эволюции. Два астронома Герцшпрунг и Рессел составили диаграмму, которая связывает температуру поверхности звезды с ее светимостью. Температура звезды определяется по ее цвету. Оказалось, что самые горячие звезды – голубые, самые холодные – красные. Когда Герцшпрунг и Рессел расположили на диаграмме звезды с известными физическими характеристиками – светимость-цвет (температура), то оказалось, что они располагаются группами. Получилась довольно веселая картинка, где место звезды на ней определяло, на каком этапе эволюции находится эта звезда.
Больше всего звезд (почти 90%) оказалось на главной последовательности. Значит, основную часть своей жизни звезда проводит именно в этом месте диаграммы. На диаграмме также видно, что самые мелкие звезды – карлики – находятся внизу, а самые большие – сверхгиганты - вверху.
Три пути развития эволюции звезд
Время, отпущенное для жизни звезде, определяется, прежде всего, ее массой. Масса звезды также определяет и то, во что она превратится, когда перестанет быть ею. Чем больше масса, тем короче жизнь звезды. Самые массивные – сверхгиганты – живут всего несколько миллионов лет, тогда как большинство звезд средней упитанности – приблизительно 15 млрд. лет.
Все звезды, после того, как заканчивается источник энергии, благодаря которому они живут – горят ярким пламенем, начинают тихо остывать, уменьшаться в размерах и сжиматься. Сжимаются они до состояния массивного компактного объекта с очень высокой плотностью: белого карлика, нейтронной звезды и черной дыры.
Звезды с небольшой массой выдерживают сжатие, так как гравитация относительно невелика. Они прессуются до небольшого белого карлика и остаются в этом стабильном состоянии до тех пор, пока их масса не увеличится до критического значения.
Если масса звезды больше критического значения, то она продолжается сжиматься до тех пор, пока электроны не «слипнутся» с протонами, образуя нейтронное вещество. Таким образом, получается небольшой нейтронный шар радиусом несколько километров – нейтронная звезда.
Если масса звезды настолько огромна, что гравитация продолжает сжимать даже нейтронное вещество, то происходит гравитационный коллапс, после чего на месте гигантской звезды образуется черная дыра.
Что такое белый карлик? То, что не стало нейтронной звездой или черной дырой.
Это то, во что превращаются средние и малые звезды в конце своей эволюции. Термоядерные реакции уже закончились, однако, они остаются очень горячими плотными газовыми шарами. Звезды медленно остывают, светясь ярким белым светом. Участь белого карлика ожидает и наше Солнце, так как его масса ниже критической. Критическая масса равна 1,4 массы Солнца. Это значение называется пределом Чандрасекара. Чандрасекар – индийский ученый астроном, который рассчитал это значение.
Состоянием нейтронной звезды заканчивается эволюция таких звезд, массы которых превышает солнечную в несколько раз. Нейтронная звезда возникает в результате вспышки сверхновой. При массе в 1,5-2 раза больше солнечной, она имеет радиус 10-20 км. Нейтронная звезда быстро вращается и периодически испускает потоки элементарных частиц и электромагнитное излучение. Такие звезды называются пульсарами. Состояние нейтронной звезды также определяется ее массой. Предел Оппенгеймера-Волкова – величина, определяющая максимально возможную массу нейтронной звезды. Чтобы находиться стабильно в таком состоянии, необходимо, чтобы ее масса не превышала трех солнечных масс.
Если масса нейтронной звезды превосходит это значение, то чудовищная сила гравитации так сжимает ее в объятиях коллапса, что она становится черной дырой.
Черная дыра – это то, что получается, когда гравитационное сжатие массивных тел неограниченно, т.е. когда звезда сжимается до такой степени, что становится абсолютно невидимой. Ни один луч света не может покинуть ее поверхность. И здесь также есть показатель, определяющий состояние космического объекта в качестве черной дыры. Это гравитационный радиус, или радиус Шварцшильда. Еще его называют горизонтом событий, так как описать или увидеть, что происходит внутри сферы с таким радиусом на месте сколапсированной звезды, невозможно.
Может быть, внутри это сферы есть прекрасные яркие миры или выход в другую Вселенную. Но для простого наблюдателя это просто провал в пространстве, который закручивает вокруг себя свет, идущий от других звезд и поглощает космическое вещество. По тому, как ведут себя рядом с ней другие космические объекты, мы можем делать предположения об ее свойствах.
Например, можно предположить, что самые массивные черные дыры, находятся в том месте, где наблюдается самое яркое свечение звездных скоплений. Притягивая к себе звездное вещество и другие космические объекты, черные дыры заставляют их светиться, окружая себя, ярким светящимся ореолом - квазаром. Тьма не может существовать без света, а свет существует благодаря тьме. Это доказывает эволюция звезд.
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ.
Черные дыры поражают воображение: они останавливают время, пленяют свет, образуют дыры в самом пространстве. Даже свет становится узником гравитационного саркофага.
Около миллиарда черных дыр насчитывается только в нашей Галактике. В настоящее время астрофизики привлекают черные дыры для объяснения загадочных явлений довольно часто. Физика и астрофизика черных дыр получили широкое признание научной общественности.
Черные дыры в свете классических законов Ньютона.
Считается, что существование таких космических объектов как черные дыры
, было впервые обосновано А.Эйнштейном. Общая теория относительности предсказала возможность неограниченного гравитационного сжатия массивных космических тел до состояния коллапса, после чего эти тела можно обнаружить только их тяготению.
На самом деле о черных дырах заговорили намного раньше появления теории относительности.
А было это во времена И. Ньютона, который, как всем известно, открыл закон всемирного тяготения. Согласно этому закону - все подчиняется гравитации, даже луч света отклоняется в поле притяжения массивных тел. Собственно, с осознания этого факта и начинается история черных дыр в научном мире.
Началась она с работы английского священника и геолога Джона Мичелла, который в своей статье пришел к выводу о возможности существования черных дыр на основе рассуждений о поведении пушечного ядра в зависимости от его скорости. В результате он пришел к заключению, что может существовать очень маленькая, но очень тяжелая звезда, и чтобы «скорость ее убегания» была больше скорости света; тогда свет с ее поверхности не дойдет до наблюдателя, а обнаружить ее можно будет лишь по силе ее притяжения. На первый взгляд, ход рассуждений не блещет железной логикой, но, возможно, это как раз такой случай, когда интуитивное прозрение пытаются облечь в ткань логики, которая в этот раз была достаточно дырява из-за недостатка научных знаний.
Знаменитый француз Пьер Лаплас в 1795 году в своей книге «Изложение системы мира» написал:
«Светящаяся звезда с плотностью, равной плотности Земли и диаметром в 250 раз больше диаметра Солнца, не дает ни одному световому лучу достичь нас из-за своего тяготения; поэтому возможно, что самые яркие небесные тела во Вселенной оказываются по этой причине невидимыми»[1]
. Свое гениальное утверждение Лаплас никак не доказывал, он просто это знал. Однако научный мир не воспринимает серьезно такие фундаментальные вещи без расчетов, формул и прочих доказательств. Лапласу пришлось потрудиться, и через несколько лет он дал своему предвидению научное обоснование, сделанное на все том же классическом законе Ньютона о всемирном тяготении. Эти доказательства также нельзя считать строгими, так как мы уже знаем, что законы Ньютона не совсем соответствуют действительности в масштабах Вселенной и квантовой механики. Но, в те времена, самой продвинутой была именно теория Ньютона, лучшего наука ничего не могла предложить, и поэтому ученым приходилось искать истину там, где был свет – под фонарем классических законов механики.
Черные дыры в таинственном свете мистики
Интересующимся оккультными знаниями и практикующим магам и волшебникам известно, что если существует объект, то существует и информация о нем, независимо от того, обнаружено ли его присутствие в природе или пока еще нет. Пример: электромагнитное поле имело место быть до того, как ученые о нем написали.
Ученые-оккультисты отличаются от ученых-материалистов тем, что не спешат обнародовать свои знания в надежде получить Нобелевскую премию и признание благодарного человечества. Они, по непонятной простым смертным причине, тщательно шифруют то, что им удалось почерпнуть из космического кладезя информации и передают это тайно особо избранным посвященным. Однако, так или иначе, эти знания просачиваются в мир в виде непонятных символов, легенд, сказок и т.п.
У известного писателя-оккультиста Густава Майринка есть небольшой рассказ «Черный шар», отрывок из которого приводится ниже:
«Бархатно-чёрное круглое тело неподвижно висело в пространстве.
Вообще эта штука была совсем не похожа на шар, скорее на зияющую дыру. Это и было не что иное, как самая настоящая дыра.
Это было абсолютное, математическое ничто!
То, что произошло далее, было всего лишь неизбежным следствием этого «ничто». Всё, что оказывалось вблизи этого «ничто», неизбежно устремлялось к нему, чтобы тоже превратиться в «ничто», то есть исчезнуть в нём без следа.
Так и случилось — тотчас раздался резкий воющий звук, который становился всё громче и громче, — это воздух зала начал всасываться в шар. Обрезки бумаги, перчатки, дамские вуалетки — всё устремилось вместе с потоком.
А когда один из офицеров гражданского ополчения ткнул саблей в чёрную дыру, клинок исчез в ней, словно растворился.
.......
Толпа, которая не понимала, что происходит, и только слышала ужасный, всё нарастающий гул, в страхе перед необъяснимым феноменом ринулась вон.
Остались только два индийца.
— Вся Вселенная, которую создал Брахма, которую поддерживает Вишну и разрушает Шива, постепенно провалится в этот шар, — торжественно объявил Раджендралаламитра. — Вот какую беду мы навлекли, брат, отправившись на Запад!
— Ну и что в том! — пробормотал госаин. — Когда-нибудь нам всем суждено отправиться в тот мир, который есть отрицание бытия».[2]
Какое точное описание свойств черной дыры
в соответствии с современными представлениями! А рассказ это был написан еще до появления теории относительности А. Эйнштейна…
Хотелось бы еще добавить, что в рассказе черный шар появляется как материальное воплощение мыслеформы одного из присутствующих… Не здесь ли скрывается намек оккультиста на причины возникновения черных дыр?
Современные представления о свойствах черной дыры.
Что же говорит современная физика о свойствах черных дыр? Оказывается, черная дыра определяется только одним параметром – массой. Причем она практически неуничтожима. Например, если кому-то придет в голову выстрелить в нее ядерными боеприпасами с целью как-то изменить ее или «разорвать на клочки» , то ее масса просто увеличится на массу этих самых бомб и все. Черная дыра просто станет массивнее. Но оказалось, не все так просто. Черная дыра не просто прожорливое чудовище, поглощающее все и вся. Она может «испаряться» понемногу за счет смешанного излучения Хокинга. То есть, черная дыра может превращать какое-либо попавшее в нее тело в информацию и «отдавать» ее в виде потока разнообразных излучений и кварков. Такие объекты обнаружены астрономами, называются они пульсарами. Таким образом, можно прийти к заключению, что черные дыры
характеризуются не только своей массой, но также и содержащейся в них информацией.
Как возникают черные дыры?
Черные дыры рождаются из очень больших и красивых звезд – красных гигантов, масса которых превышает солнечную больше, чем в десять раз. Эволюция таких звезд происходит очень быстро. Через несколько миллионов лет «выгорает» весь водород, превращаясь в гелий, тот, в свою очередь, в результате горения превращается в углерод, углерод - в другие, более тяжелые, элементы и т.д. Скорость превращений тоже увеличивается. Наконец появляются атомы железа.
На этом звездный ядерный реактор прекращает свою работу. Из ядер железа уже не выделяется энергия. Они сами начинают захватывать электроны из окружающего газа. Центральная область звезды, состоящая из газообразного железа, начинает уменьшаться за счет уплотнения и поглощения ядрами железа электронов. Наконец, в центре звезды образуется плотное железное ядро. Дальше все зависит от того, сколько железа получилось в этой звезде. Если масса его составила 1,5 массы Солнца, то начинается необратимый процесс, который приводит к коллапсу.
Дело в том, что атомы железа настолько плотно прижимаются друг к другу, что они просто расплющиваются. Протоны и электроны соединяются друг с другом, и получаются нейтроны. При объединении протонов и электронов выделяется невообразимое количество энергии, которое разметает внешнюю часть звезды. Тогда можно наблюдать взрыв сверхновой, означающий конец звезды. На месте массивного гиганта после взрыва остается нейтронное ядро. Дальнейшее развитие событий неотвратимо ведет к образованию черной дыры.
Предел Чандрасекара и радиус Шварцшильда.
Это классический способ образования черных дыр. Нейтронная звезда может получиться из белого карлика – звезды из класса очень плотных и горячих звезд. Здесь также играет большую роль число, равное 1,4 массы Солнца – предел Чандрасекара. Как только масса белого карлика достигает такого значения, начинается процесс «схлопывания» звезды, описанный выше. Белый карлик за минуту превращается в нейтронную звезду.
Любой луч света, выходящий с поверхности такой звезды, искривляется в пространстве, он движется почти параллельно поверхности звезды. Несколько раз, обернувшись по спирали вокруг нее, луч может вырваться в открытый космос. Теперь представим себе нейтронную звезду массой равной трем солнечным и радиусом 8,85 км. В этом случае ни один луч уже не сможет вырваться с поверхности звезды, он настолько искривится в поле звезды, что вернется обратно. Вот такие они, черные дыры!
Радиус, до которого надо сжать тело, чтобы свет не мог покинуть его, называется радиусом Шварцшильда или горизонтом событий. Хотите стать черной дырой? Тогда вам придется уменьшиться до 0, 000… всего 21 нуль после запятой сантиметров, и вас никто не увидит ! Но масса ваша останется - включите свое воображение и представьте себе, что вы могли бы сделать в таком состоянии. Наверно, спокойно просочиться сквозь землю, к самому центру… Но вернемся в космос.
Белые и серые дыры .
Белая дыра есть объект, который противоположен черной дыре. Материя белой дыры выталкивается и рассеивается в пространстве. Если вещество не сжимается, а расширяется из-под сферы Шварцшильда, то данный объект является белой дырой. Серые дыры объединяют свойства черных и белых дыр.
Термин “белая дыра” появляется на симпозиуме по релятивистской астрофизике в 1969 году. Известный английский ученый Р. Пенроуз выступил на этом симпозиуме с докладом “Черные дыры и белые дыры”. Я. Б. Зельдович и И. Д. Новиков в 1971 году вводят понятие “серая дыра”.
Природа образования массивных черных дыр понятна сейчас. Массивные звезды, расходуя свое ядерное горючее и сжимаясь, обязательно должны достичь своего гравитационного радиуса и превратиться в черные дыры. Чтобы черная дыра образовалась таким путем, масса звезды должна быть, как минимум, в два раза больше массы Солнца. Сила гравитации менее массивного тела недостаточна для образования черной дыры.
ПУЛЬСАРЫ.
Пульсары – говорящие черные дыры.
В 1967 г. были открыты пульсары – нейтронные звезды, испускающие узконаправленные потоки элементарных частиц. Эти излучения представляют собой периодические импульсы электромагнитного спектра. Впервые они были зафиксированы как радиоизлучения. Их четкая периодичность навела астрономов, обнаруживших эти импульсы, на мысль о том, что сигналы посылаются «зелеными человечками» - инопланетянами, чтобы вступить с землянами в долгожданный контакт. Сразу же все засекретили и начали расшифровывать послание. В результате исследований, подтвержденных другими фактами, был сделан вывод, что эти сигналы принадлежат вращающейся нейтронной звезде, или черной дыре. Из-за периодичности импульсов эти космические объекты были названы пульсарами.
Как же излучение, видимое в рентгеновском спектре, вырывается из объятий черной дыры? Считается, что на поверхности пульсара нейтроны не так устойчивы. Они могут даже распадаться на протоны и электроны, которые, в свою очередь, рождают другие элементарные частицы. В сильном магнитном поле электроны разгоняются вдоль силовых линий, а на полюсах пульсара, где гравитация меньше всего, вырываются в космическое пространство. Такое представление объясняет периодичность посылаемых импульсов. Но с другой стороны, черная дыра может постепенно испариться за счет испускания элементарных частиц. Пока следы испарившихся черных дыр в космосе не обнаружены.
Черные дыры – пожиратели звездного вещества
Зато с помощью рентгеновского телескопа было обнаружено, как звездный газ отрывался от звезды в виде светящегося облака и перетекал в темную область космического пространства, где становился невидимым, проще говоря, исчезал. Вывод напрашивается сам собой.
Эта звезда, путешествуя по галактике, приблизилась к черной дыре и оказалась в ее поле тяготения. Первыми поползли в ее стороны самые неустойчивые элементы попавшей в ловушку звезды – поверхностное звездное вещество и околозвездный газ. Газообразное вещество, разогреваясь, приближается к черной дыре по спирали, высвечивая таким образом, ее местонахождение. Эта область называется «аккреционный диск» и очень похожа по своему виду на спиральную галактику.
КВАЗАРЫ.
Свет квазаров указывает на черные дыры.
В 1963 году были открыты квазары(квазизвездные источники)-самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало быть процесс образования галактик продолжается и поныне.[3]
Самые яркие обнаруженные объекты Вселенной – квазары, также обязаны своим происхождением черным дырам. Особо массивные черные дыры настолько сильно притягивают к себе находящиеся поблизости космические объекты, что, приближаясь к ней толпой, они начинают светиться как 10 галактик вместе взятых. Квазар отличается переменным блеском, что, вероятно, соответствует периодичности вращения огромной нейтронной звезды, вокруг которой он образовался. Хотя точно сказать, что такое квазары, не может пока никто.
Хочется отметить любопытный факт. Когда из теории относительности Эйнштейна был сделан вывод о существовании черных дыр, многие астрономы с увлечением искали в космосе подтверждение этому предположению. И находили достаточно фактов и объектов, подтверждающих эту теорию. В настоящее время, когда накопилось достаточно фактов и наблюдений, указывающих на присутствие черных дыр в космосе, само их существование ставится под сомнение многими астрономами. Таким образом, представители homo sapiens, как и черные дыры, являются самыми загадочными объектами Вселенной.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
После проделанной работы можно сделать выводы:
-степень изученности Вселенной крайне мала.
-небесные тела подобны живым существам: у них есть свои этапы развития, признаки, определяющие возраст того или иного небесного тела.
- Вселенная эволюционирует, бурные процессы происходили в прошлом, происходят сейчас и будут происходить в будущем.
Значение этой темы в естествознании очевидна- она определяет все. Вселенная есть начало, продолжение и конец всего(хотя можно сказать,что конца у Вселенной и нет,она протсо перерождается из раза в раз). Освоение космических пространств перевернуло мировоззрение человека, повлияло на дальнейшую научную деятельность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Дагаев М.М, Чаругин В.М. Книга для чтения по астрономии.- М.: Просвещение, 1988.
2.Горелов А.А. КСЕ.- М.: ВЛАДОС, 2003.
3.Новиков И.Д. Эволюция Вселенной.- М.: Наука, 1990.
[1] Лаплас Пьер. Изложение системы мира [пер. О.Борисенко] М.: Просвещение, 1980.
[2] Майринк Густав. Кольцо Сатурна: сборник [ пер. с австр. И.Стебловой.].-М.: Азбука-классика, 2004.-832с.
[3] Горелов А.А. КСЕ: Учеб. Пособие для студ.высш.учеб.заведений.- М.: Гуманит.изд.центр ВЛАДОС, 2003.- 512с.: ил.