VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Современный взгляд на Вселенную
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
"Попытка понять Вселенную — одна из очень немногих вещей, которые чуть приподнимают человеческую жизнь над уровнем фарса и придают ей оттенок высокой трагедии."
Стивен Вайнберг (1933 г.р.), выдающийся физик, лауреат нобелевской премии
Вселенная точного определения не имеет, однако астрономически ее можно описать как совокупность наблюдаемых и ненаблюдаемых, материальных и нематериальных объектов, силовых полей и прочего, содержащегося в окружающем нас пространстве, включая само пространство и исключая то, что находится за его границами, если таковые существуют. Иначе говоря, Вселенная — это все, что нас окружает.
Актуальность данной темы обусловлена тем, что современная физика и астрономия развиваются очень быстрыми темпами, но относительно скоро наступит тот момент, когда люди исчерпают ресурс Земли и будут вынуждены покинуть родную планету. Для того чтобы успешно покинуть Землю, нам нужно чётко понимать, как всё устроено за её пределами. Поэтому я еще в относительно раннем возрасте решил разобраться, что же такое Вселенная.
«Земля уже изучена вдоль и поперёк, а вот Вселенная таит в себе безграничный потенциал для исследования»
Попов Иван (1997 г.р.), физик, предприниматель
Объектом данного исследования является: некоторые физические и астрономические понятия Вселенной.
Целью данного исследования является: обобщить основные избранные сведения о Вселенной.
Для достижения данной темы были поставлены следующие задачи:
Изучить справочную и научную литературу, описывающую понятие Вселенная;
Просмотреть видео-материалы на тему Вселенная;
Посетить музеи и лекции на тему космос;
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
Теоретические (анализ литературы по данной теме);
Общенаучные (личные наблюдения, опросы);
Продуктом проекта является: краткий глоссарий терминов, использующихся в проекте.
Глава 1. Что такое Вселенная?
Понятие "Вселенная".
Вселенная — не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии. Зачастую, вместо слова "Вселенная" используют синонимы "космос", "мир", "небесная сфера". История данного понятия идёт еще с Древнего мира, но по-настоящему первый значительный толчок в изучении Вселенной совершил Коперник который начал первую научную революцию (1543г.) – коперниканскую революцию. Под коперниканской революцией подразумевается опровержение модели мироздания Птолемея, которая постулировала (принимала без доказательств), что Земля является центром Вселенной. Учение Коперника изменило взгляды людей (на тот момент, в основном, - учёных) не только в астрономии и естествознании, но и в методах научного исследования и познания. Также хочется добавить то, что потребовалось около двухсот лет для того, чтобы эта модель заменила модель Птолемея. Второй по величине вклад внесли Кеплер и Ньютон. Но по-настоящему революционные изменения в наших представлениях о Вселенной произошли лишь в XX веке. Вообще, понятие "Вселенная" делится на две противоположно разные сущности: умозрительную (философскую) и наблюдаемую (доступную наблюдениям). О последней, в основном, и пойдёт речь в данной работе.
Облик Вселенной.
По сути своей, представляя Вселенную, мы автоматически делаем её уникальной, неповторимой. Таким образом при описании Вселенной исключаются такие понятия, как масса, размер, форма. Вместо этого приходится употреблять понятия, как плотность, температура, химический состав и многие другие. О некоторых из них сейчас и пойдёт речь. Химический состав Вселенной: 75% - H (Водород), 23% - He (Гелий), 1% - O (Кислород), 0.5% - С (Углерод), а оставшиеся количество процентов делят все остальные элементы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Средняя температура реликтового фона (Реликтовый фон - равномерно заполняющее Вселенную электро-магнитное излучение, возникшее в эпоху радиационной стадии эволюции) по сути своей являющийся также средней температурой Вселенной = 2,725 K = -270,425 °C. Плотность материи во Вселенной = 10−29г/см3 , из них: тёмная энергия – 68,3%, тёмная материя – 26,8%, барионное вещество – 4,9% (Все вещество, с которым мы имеем дело и из которого сами состоим - является барионным). Вселенная состоит из нескольких "слоёв", которые в свою очередь образуют – крупномасштабную структуру Вселенной (Иерархию Вселенной). И на почве этого, я предлагаю установить "адрес" Земли. Итак, наша планета Земля находится в одном из наименьших слоёв Вселенной, она находится в планетарной системе, в центре которой находится центральная звезда Солнце и все остальные объекты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца. Солнечная система образовалась в следствие гравитационного сжатия примерно 4.57 миллиардов лет назад. Размер Солнечной системы колышется от 4,5 x 108км до 8,25 x 107км. А сама Солнечная система непосредственно находится в уже более крупном слое Вселенной - Окрестности Солнца. Окрестности Солнца – это группа ближайших к Солнцу крупных звёзд и звёздных систем таких, как Альфа Центавра, Луман, Сириус и многие другие. Размер окрестностей Солнца составляет примерно 40 световых лет (световой год – это расстояние которое свет преодолевает за 1 Земной год и равен 9 460 730 472 580,8 км). Продвигаясь дальше мы понимаем, что планета Земля находится в галактике "Млечный путь", если говорить точнее спиральной галактике.Спиральные галактики получили название из-за наблюдаемой формы. Это закрученные коллекции газа и звезд (горячие и молодые), иногда поражающие внешним видом, отличающимся от других видов галактик. Отличаются они в основном формой. Диаметр «Млечного пути» составляет 100 000 световых лет, а входят в неё огромное количество звёзд таких, как Солнце (Ученые полагают, что общее число звезд в Млечном Пути колеблется от 100-400 миллиардов). Млечный Путь вместе с галактикой Андромеды (М31), галактикой Треугольника (М33) и более чем 40 карликовыми галактиками-спутниками — своими и Андромеды — образуют "Местную группу галактик", размер которой достигает примерно одного мегапарсека (3 260 000 световых лет). Ну и завершит наше местонахождение - Местное сверхскопление галактик (Сверхскопление Девы).Всего в состав Местного сверхскопления входят как минимум 100 групп и скоплений галактик (с доминирующим сверхскоплением Девы в центре) и около 30 тысяч галактик; его масса по порядку величины 1015 масс Солнца (2·1045 кг), размер которой 200 миллионов световых лет! Конечно этот список можно продолжать бесконечно, к примеру само сверхскопление Девы входит в стену Центавры, а та в свою очередь притягивается к гравитационной аномалии которая расположена на расстоянии 75 Мпк (Мегапарсеков) (мегапарсек - 1 000 000 парсек) под названием Великий аттрактор. Но мы остановимся на Местном сверхскоплении галактик. Разумно было бы предположить, что эта иерархия распространяется дальше на сколь угодно много уровней, но в 1990-е Маргарет Геллер и Джон Хукра выяснили, что на масштабах порядка 300 мегапарсеков Вселенная практически однородна и представляет собой совокупность нитевидных скоплений галактик, разделённых войдами (пустотами), в которых практически нет светящейся материи. Эти войды имеют размер порядка сотни мегапарсеков.
Глава 2. Эволюция Вселенной.
2.1 Начало начал.
Зарождалось все ныне существующее из одной нулевой точки, где была сконцентрирована огромная энергия, показатели которой, такие как, к примеру, температура, давление и плотность, были невероятно высоки. Это состояние, имевшее место около 13 с половиной миллиардов лет тому назад, называется «сингулярностью». Но вот в некоторый момент происходит Большой Взрыв, а затем появляется небольшая Вселенная, чьи размеры исчисляются всего в паре микрон. Физические характеристики только что начавшего свое существование мира были малопригодны для возникновения жизни. Основные виды взаимодействия – гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное – являлись частью одной силы из-за высокой температуры, вследствие чего ни одна из уже тогда потенциально существовавших, но не материализовавшихся частиц не имела массы как таковой. Все на тот момент симметричное пространство было заполнено абсолютно идеальным газом, созданным из все еще тогда виртуальных частиц. Впоследствии симметрия нарушается, а гравитация отделяется от других сил взаимодействия. Примерно тогда первые частицы – бозоны – обретают массу, но затем почти сразу распадаются на кварки, нейтрино, электроны, мюоны и т.п.. Появляется ядерное взаимодействие. Вселенная по размеру достигает отметки 10 сантиметров.
2.2 Развитие.
Вселенная продолжает остывать. Ее температура доходит почти до отметки 1015К, а размеры становятся действительно внушительными — до миллиарда километров. Происходит еще одно нарушение симметрии, и, как следствие, все четыре вида взаимодействия становятся отдельными силами. Термодинамическое равновесие бозонов нарушилось, а те частицы, что раньше не имели своей массы, обрели ее. Вселенная продолжает расширяться, а ее температура и уровень энергии – падать. Появляются стабильные барионы (нейтроны, протоны), что формируются из кварков и образуют барионную материю, то есть ту, из которой состоим мы и почти все, что нас окружает. Продолжается образование фотонов за счет аннигиляции. На данный момент эти частицы достаточно сильно остыли (до 2.7К) и являются частью микроволнового фона в космосе - реликтового излучения, что было обнаружено учеными - в 1964 году. На этом примерно и заканчивается первая секунда существования Вселенной.
2.3 После первой секунды.
Плотность частиц значительно снижается, и, как следствие, частота взаимодействий с нейтрино снижается, а термодинамическое равновесие последней с другими становится невозможным. Так как частицу нейтрино очень сложно зафиксировать современным исследовательским оборудованием, нейтринное реликтовое излучение так и не было обнаружено. Позитроны и электроны перестают постоянно образовываться. Вселенная становится полностью электрически нейтральной.
Спустя сто секунд после Взрыва начинают появляться первые химические элементы с легкими ядрами (водород, литий, гелий) благодаря слиянию нейтронов и протонов. Лишние частицы распадаются. Так проходит первичный нуклеосинтез.
2.4 300 000 лет спустя.
Температура падает до 10 000 К. Размеры Вселенной превышают отметку в десятки миллионов световых лет в диаметре. У ядер появляются электронные оболочки. Примерно в это же время начинает свою историю такое явление, как реликтовое излучение. Пространство наконец-то стало видимым, не прозрачным, как это было вначале. Гравитация начинает стягивать материю. Все это и многое другое способствует появлению первых звезд, а затем и галактик.
2.5 Что дальше?
Есть несколько основных сценариев, по которым будет происходить дальнейшая эволюция Вселенной. Естественно, процесс расширения будет происходить и дальше, поэтому если он будет достаточно равномерен, то энергия рано или поздно будет исчерпана, что, согласно предсказаниям ученых, приведет к тепловой смерти. Другой вариант – Большой Разрыв, то есть распад всего, что уже было создано в результате Большого Взрыва. Это произойдет при ускорении расширения Вселенной. Также есть сценарий, предполагающий так называемое Большое Сжатие, которое произойдет, если расширение замедлится, а затем и вовсе сойдет на нет (под действием гравитвцинных сил).
Глава 3. Сингулярность.
Говоря о понятии «Сингулярность» мы понимаем, что сингулярность в каждой науке, имеет разные значения. К примеру в математике сингулярность - точка, в которой математическая функция стремится к бесконечности или имеет какие-либо иные нерегулярности поведения. Но нас в работе будет интересовать космологическая сингулярность - состояние Вселенной в начальный момент Большого взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества. Другими словами это точка, объём которой бесконечно мал и стремится к нулю, а плотность и температура стремятся к бесконечности. Возможность возникновения этой сингулярности при продолжении назад во времени любого решения Общей Теорией Относительности, описывающего динамику расширения Вселенной, была строго доказана в 1967 году Стивеном Хокингом. Проблема существования космологической сингулярности является одной из наиболее серьёзных проблем физической космологии. Дело в том, что никакие наши сведения о том, что произошло после Большого Взрыва, не могут дать нам никакой информации о том, что происходило до этого. Также нет объяснений тому, как работают законы физики в Сингулярности. По утверждениям космологов, в Сингулярности законы физики теряют свою силу, однако вполне возможно, что привычные законы в данном случае просто не пременимы, также как и не пременимы законы классической механики к миру квантовых частиц. Так что фраза Ивана Попова актуальна и в изучении Сингулярности.
Глава 4. Чёрные дыры.
Чёрная дыра – область пространства, в которой гравитационное притяжение настолько сильно, что ни вещество, ни излучение не могут эту область покинуть. Для находящихся там тел вторая космическая скорость (скорость убегания) должна была бы превышать скорость света, что невозможно, поскольку ни вещество, ни излучение не могут двигаться быстрее света. Поэтому из черной дыры ничто не может вылететь. Границу области, за которую не выходит свет, называют «горизонтом событий», или просто «горизонтом» черной дыры.
Стоит также добавить, что для изчуения на практике чёрных дыр в лабаратории, нужно сжать выбранное тело до гравитационного радиуса (для того чтобы поле тяготения смогло "запереть" излучение), но зачастую это бывает сделать проблематично, так как к примеру гравитвционный радиус Солнца 3 км, а её первоночальный размер 1 391 016 км. Так чтобы тело любой разумной массы (даже в миллионы тонн) стало черной дырой, его нужно сжать до размера, меньшего, чем размер протона или нейтрона, поэтому свойства черных дыр пока изучаются только теоретически.
Однако расчеты показывают, что тела астрономического масштаба (например, массивные звезды) после истощения в них термоядерного топлива могут под действием собственного тяготения сжиматься до размера своего гравитационного радиуса. Поиск таких объектов ведется уже более 40 лет, и сейчас можно с большой уверенностью указать несколько весьма вероятных кандидатов в черные дыры с массами от единиц до миллиардов масс Солнца. Однако их изучение затруднено огромными расстояниями от Земли. И хотя сам факт существования черных дыр уже трудно подвергать сомнению (в связи с недавним экпериментальным подтверждением о существовании гравитационных волн), практическое изучение их свойств еще впереди.
Глава 5. Альтернативные версии Вселенной.
Во все времена космологов, астрономов, теоритических физиков да и просто фантастов всегда мучал вопрос как выглядит Вселенная. Постоянно появляются новые версии вселенной, но как я уже ранее вам сказал, общепринятая версия Вселенной – Теория большого взрыва, и этой версией я пользовался в работе. Но всё же не стоит забывать и о других версиях, о них я сейчас вам и расскажу.
5.1 Теория стационарной Вселенной.
Эта теория была создана двумя известными британскими космологами: Фрейдом Хойлом и Германом Бонди. Эта теория имела нибольшую популярность в 1950-х – 1960-х годах, но после выхода Теории большого взрыва от Стационарной вселенной "отреклись" многие её "соратники", а в наши дни преверженцев этой теории практически нет. Согласно этой модели, по мере расширения Вселенной между разлетающимися галактиками постоянно создаётся новая материя и таким образом космологический принцип соблюдается не только в пространстве, но и во времени. В следствие этого Вселенная существовала всегда в неизменном положении.
5.2 Циклическая модель.
Эта теория не отрицает Теорию большого взрыва, а утверждает что было много последовательных больших взрывов. Между двумя большими взрывами, был большой хлопок, таким образом Вселенная расширялась до предела, а потом сжималась. В 1930-х годах некоторые физики, включая и Альберта Эйнштейна, предполагалали модель циклической Вселенной как альтернативу вечному расширению (гипотезе тепловой смерти). Однако работа Ричарда Толмана, вышедшая в 1934 году, показала несостоятельность модели.
5.3 Теория струн (М теория).
В этой теории есть огромное колличество ответвлений (дуальностей), но в целом идея состоит в том, что Вселенная может постоянно воспроизводить себя. Преверженцы этой теории пологают, что наша Вселенная возникла в результате квантовых колебаний в предшествуйщей Вселенной. Поэтому вполне вероятно, что в какой-то момент времени и в нашей Вселенной можетвозникнуть, по каким-то причинам, новые колебания и появится всё новые и новые Вселенные.В 1970 году Йоитиро Намбу, Тэцуо Гото, Холгер Бех Нильсен и Леонард Сасскинд выдвинули данную идею.
Глава 6. Эдвин Хабл.
Эдвин Пауэлл Хаббл, американский астроном, родился 20 ноября 1889 г. в городе Маршфилд, штат Миссури, в семье страхового управляющего. Он ещё с раннего детства увлекался астрономией, если говорить точнее с 8 лет, с момента появления его первого телескопа. В 1918 году во время работы над докторской диссертацией , получил предложение о работе всей его жизни (место в обсервотории Маунт-Вилсон в Калифорнии). Но то были не лучшие времена для спокойной работы. Соединёные штаты вступили в первую мировую войну и Хаббла призвали в армию. В 1919 году майор Хаббл вернулся в Америку и сразу же приступил к работе в обсервотории. Но лично меня интересовала не его биография, а непосредственно его научные открытия. Так вот уже в 1923 году Хаббл совершил своё первое важное открытие, – измеряя растояние до пульсирующих звёзд, он обнаружил, что они находятся в галактиках, вне пределов нашей галактики. В то время преоблодающей точкой зрения была та, согласно которой вся Вселенная состояла из одного Млечного пути. Открытие Хаббла показало, что наша галактика всего лишь одна из многих, и изменило человеческие представления о нашем месте во Вселенной. Стоит также отметить, что та классификация галактик (спиральные галактики, неправильные галактики и т.д.), которую мы сейчас используем, была впервые введена Эдвином Хабблом. Но наиболее выдоющееся открытие было совершено Хабблом в 1929 году, когда он определил, что свет который мы принимаем от галактик, тем краснее, чем дальше они от нас находятся. В связи с этим, он сделал вывод о том, что чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется. Эта зависимость – закон Хаббла, открытая при помощи наблюдений, перевернула привычный взгляд на Вселенную, как на нечто статичное, и продемонстрировало, что сама Вселенная расширяется, дав первое доказательство теории Большого взрыва. Дальнейшую свою карьеру Хаббл пытался доказать Нобелевскому комитету, что астрономия может считаться областью физической науки. В 1953 году комитет наконец-то добавил астрономию, как дисциплину, в которой можно было бы получить Нобелевскую премию по физике, но Хаббл уже об этом не узнал, поскольку умер за несколько месяцев до этого события. 30 лет спустя Nasa совместно с Европейским космическим агентством назвали свой новый космичсекий телескоп именем Эдвина Хаббла – это был очевидный выбор названия для новой обсервотории. Эдвин Хаббл изменил человеческое восприятие Вселенной и наше место в ней. Дух его открытий продолжает жить и сегодня, в космическом телескопе имени Хаббла.
Заключение
В процессе работы цель была достигнута, задачи выполнены. Погрузившись в глубже в мир астрофизики я узнал много нового о нашей бескрайний Вселенной и понял что изучил лишь малую часть того, что меня ждёт впереди.
Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Солнечная система стала последнее время предметом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах, Солнце.
Изучение Вселенной, даже только известной нам её части является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений.
Список литературы :
Стивен Хокинг "О Вселенной двух словах. Краеугольные камни и острые углы науки о макрокосмосе"
Брайн Грин "Ткань космоса. Пространство, время и текстура реальности"
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BD
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C_(%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F)
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%92%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%B0%D0%B1%D0%B1%D0%BB,_%D0%AD%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%BD
https://www.youtube.com/watch?v=1tcUm55bO_8
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%B0%D0%B1%D0%B1%D0%BB_(%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF)
https://www.youtube.com/watch?v=gqqAi9lafzM
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D1%91%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D1%8B%D1%80%D0%B0
https://www.youtube.com/watch?v=DAMNe3s10Rc
https://www.youtube.com/watch?v=0X55Rp-Suxw
https://www.youtube.com/watch?v=_-QG7Fs-12I
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C
https://www.popmech.ru/science/5427-udivitelnaya-istoriya-chernykh-dyr-konets-zvezdnoy-sudby/#part0
http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/astronomiya/CHERNAYA_DIRA.html
http://www.peoples.ru/science/astronomy/hubble/
http://www.astronet.ru/db/msg/1198710/
https://habr.com/post/394691/
https://www.epochtimes.ru/tri-alternativnye-teorii-proishozhdeniya-vselennoj-98915685/
https://www.youtube.com/watch?v=CR73ALv5T50
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%92%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA,_%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%B9
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%B3,_%D0%A1%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%B5%D0%BD
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B3,_%D0%A1%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%B5%D0%BD
Глоссарий физических терминов из проектной работы Попова Кирилла «Современный взгляд на Вселенную»
Барионное вещество – барионным веществом называется вещество, основой которого являются барионы – тяжелые элементарные частицы, включающие протоны и нейтроны, грубо говоря это все вещество, с которым мы имеем дело и из которого сами состоим.
Бозон – это фундаментальная частица с целым значением спина.
Великий аттрактор - гравитационная аномалия, расположенная в межгалактическом пространстве на расстоянии примерно 75 Мпк (Мегапарсеков), или около 250 миллионов световых лет от Земли в созвездии Наугольник. Этот объект, имеющий массу порядка 105 масс Млечного Пути.
Галактика - гравитационно-связанная система из звёзд, звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи, планет. Все объекты в составе галактики участвуют в движении относительно общего центра масс. Галактики (за исключением нашей галактики ) — чрезвычайно далёкие астрономические объекты. Самая удаленная галактика во Вселенной является галактика GN-z11 такой, какой она была всего лишь через 400 млн лет после Большого взрыва. Она находится на таком расстоянии от Земли, что тусклый свет ее звезд достигает нас через 13,4 млрд световых лет.
Галактическая нити - крупнейшие наблюдаемые космические структуры во Вселенной в форме нитей из галактик со средней длиной в 50—80 мегапарсек (163—260 млн св. лет), лежащие между войдами (большими пустотами). Нити и войды могут формировать «великие стены» — относительно плоские комплексы скоплений и сверхскоплений. Галактические нити заполнены очень горячим (миллионы и десятки миллионов градусов) и очень разреженным (1-10 атомов на м3) газом.
Гравитационое взаимодействие - универсальное (присущее всем видам материи) взаимодействие, самое слабое из фундаментальных взаимодействий элементарных частиц, имеет характер притяжения.
Гравитационные волны - изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Излучаются движущимися массами, но после излучения отрываются от них и существуют независимо от этих масс. Математически связаны с возмущением метрики пространства-времени и могут быть описаны как «рябь пространства-времени».
Гравитационный радиус (иначе радиус Шварцшильда) – характеристика любого массивного физического тела. Если представить тело в форме симметричного не вращающегося сверхплотного шара, то гравитационный радиус описывает вокруг него сферу, на которой располагался бы горизонт событий. Гравитационный радиус определяет поле, которое было названо полем Шварцшильда, в честь немецкого астронома, первым нашедшего решения уравнений Эйнштейна для данного случая.
Гравитация - универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. В приближении малых (по сравнению со скоростью света) скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. В квантовом пределе гравитационное взаимодействие предположительно описывается квантовой теорией гравитации, которая ещё не разработана.
Звезда - массивный газовый шар, излучающий свет и удерживаемый в состоянии равновесия силами собственной гравитации и внутренним давлением, в недрах которого происходят (или происходили ранее) реакции термоядерного синтеза. Ближайшей к Земле звездой является Солнце.
Идеальный газ - теоретическая модель, широко применяемая для описания свойств и поведения реальных газов при умеренных давлениях и температурах.
Кварк – фундаментальная частица, по размеру в двадцать тысяч раз меньше протон. На начало 2019 года известно 6 разновидностей (чаще говорят – ароматов) кварков.
Кельвин - единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ). Предложена в 1848 году. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулем (-273,15С).
Красное смещение - индикатор расширения Вселенной. В процессе расширяющегося пространства, галактики увеличивают расстояния между собой, но их координаты остаются прежними. Этот процесс можно уяснить, если представить, что пространство – это резиновый шарик, на который «приклеены» галактики. При её сферичной форме, расстояния между объектами будут расти во всех точках при надувании шарика. Только вот центра, от которого происходит удаление, не будет. Но тогда должны изменяться линейные размеры и внутри Солнечной системы. Из этого следует, что должно изменится и значение эталона длины – метра. Тогда получается, что количество метров до удалённых объектов всегда остаётся прежнее, и возможности для измерения расширения пространства нет
Местная группа галактик - гравитационно связанная группа галактик, включающая в себя Млечный Путь, галактику Андромеды (M31) и галактику Треугольника (М33).В Местную группу входит более 50 галактик. Это число постоянно увеличивается с обнаружением новых галактик. Центр масс Местной группы находится примерно на линии, соединяющей Млечный Путь и галактику Андромеды.
Местное сверхскопление (Сверхскопление Девы) - нерегулярное сверхскопление галактик размером около 200 миллионов световых лет, включающее Местную группу галактик, скопление галактик в Деве и несколько других скоплений и групп галактик (с доминирующим сверхскоплением Девы в центре).
«Млечный путь» - это спиральная галактика, диаметр которой 100 000 световых лет, а входят в неё огромное количество звёзд таких, как Солнце (Ученые полагают, что общее число звезд в Млечном Пути колеблется от 100-400 миллиардов).
Мюоны – неустойчивая элементарная частица.
Нейтрино - нейтральная фундаментальная частица с полуцелым спином, участвующая только в слабых и гравитационных взаимодействиях.
Нейтрон - тяжёлая элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Нейтрон является фермионом и принадлежит к классу барионов.
Нуклеосинтез - природный процесс образования ядер химических элементов тяжелее водорода. Нуклеосинтез является причиной наблюдаемой распространённости химических элементов и их изотопов.
Окрестности Солнца - это группа ближайших к Солнцу крупных звёзд и звёздных систем таких, как Альфа Центавра, Луман, Сириус и многие другие. Размер окрестностей Солнца составляет примерно 40 световых лет.
Парсек - внесистемная единица измерения расстояний в астрономии, равная примерно 3,26 светового года.
Планетарная система Солнца - планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг Солнца. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад. Размер Солнечной системы колеблется от 4,5 x 108 км до 8,25 x 107км.
Позитрон - античастица электрона. Относится к антивеществу, имеет электрический заряд +1, спин ½ и массу равную массе электрона. При аннигиляции позитрона с электроном их масса превращается в энергию в форме двух (и гораздо реже — трёх и более) гамма-квантов, в следствие чего появляется элементарная частица – фотон.
Протон - элементарная частица. Относится к барионам, имеет спин 1/2 и положительный электрический заряд +1 e, стабилен.
Пульсирующая звезда - звезда, яркость которой изменяется со временем в результате происходящих в её районе физических процессов. Строго говоря, блеск любой звезды меняется со временем в той или иной степени. Например, величина выделяемой Солнцем энергии изменяется на 0,1 % в течение одиннадцатилетнего солнечного цикла, что соответствует изменению абсолютной звёздной величины на одну тысячную. Переменной называется звезда, изменения блеска которой были надёжно обнаружены на достигнутом уровне наблюдательной техники. Для отнесения звезды к разряду переменных достаточно, чтобы блеск звезды хотя бы однажды претерпел изменение.
Реликтовый фон - равномерно заполняющее Вселенную электро-магнитное излучение, возникшее в эпоху радиационной стадии эволюции.
Световой год - это расстояние которое свет преодолевает за 1 Земной год и равен 9 460 730 472 580,8 км.
Сильное ядерное взаимодействие - одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в физике. В сильном взаимодействии участвуют кварки и глюоны и составленные из них частицы, называемые адронами (барионы и мезоны). Оно действует в масштабах порядка размера атомного ядра и менее.
Сингулярность (Космологическая) – состояние Вселенной в начальный момент Большого взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества. Другими словами это точка, объём которой бесконечно мал и стремится к нулю, а плотность и температура стремятся к бесконечности.
Слабое взаимодействие - фундаментальное взаимодействие, ответственное, в частности, за процессы бета-распада атомных ядер и слабые распады элементарных частиц. Это взаимодействие называется слабым, поскольку два других взаимодействия, значимые для ядерной физики и физики высоких энергий (сильное и электромагнитное), характеризуются значительно большей интенсивностью. Однако, оно значительно сильнее четвёртого из фундаментальных взаимодействий, гравитационного.
Спиральные галактики – это галактики, получившие своё название из-за наблюдаемой формы. Это закрученные коллекции газа и звезд (горячие и молодые), иногда поражающие внешним видом, отличающимся от других видов галактик. Отличаются они, в основном, формой.
Термодинамическое равновесие — состояние термодинамической системы, для которого характерно равенство температуры, давления и других макроскопических параметров всех ее частей и максимумом энтропии системы в целом (в условиях, если система не вращается и на нее не действуют внешние поля, в частности гравитационные). Любая изолированная система с течением времени достигает состояния термодинамического равновесия.
Тёмная материяв астрономии и космологии, а также в теоретической физике — гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и напрямую не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы вещества затрудняет и, возможно, даже делает невозможным её прямое наблюдение. Вывод о существовании тёмной материи сделан на основании многочисленных, согласующихся друг с другом, но косвенных признаков поведения астрофизических объектов и по создаваемым ими гравитационным эффектам. Выяснение природы тёмной материи поможет решить проблему скрытой массы, которая, в частности, заключается в аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик.
Тёмная энергия — в космологии гипотетическая форма энергии, имеющая отрицательное давление и равномерно заполняющая всё пространство Вселенной. Согласно общей теории относительности, гравитация зависит не только от массы, но и от давления, причём отрицательное давление должно порождать отталкивание, антигравитацию. Согласно последним данным, обнаружившим ускоренное расширение Вселенной, такая сила действительно действует в космологических масштабах. Темная энергия также должна составлять значительную часть так называемой «скрытой массы» Вселенной.
Фотон - элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света) в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия. Это частица способна существовать в вакууме только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю.
Чёрная дыра - область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер — гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда.
Электромагнитное взаимодействие -одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только посредством электромагнитного поля.
Электрон - стабильная отрицательно заряженная элементарная частица. Считается фундаментальной и является одной из основных структурных единиц вещества. Классифицируется как фермион.