Начало всесвіту. 
Народження галактик

Начало всесвіту. Народження галактик.

Введение

Процесс еволюції Всесвіту відбувається дуже повільно. Адже Всесвіт в багато разів старше астрономії і взагалі людської культури. Зародження і еволюція життя землі є лише незначним ланкою в еволюції Всесвіту. І все-таки дослідження проведені у нашому столітті, відкрили завісу, закриває ми далеке минуле.

Современные астрономічні спостереження свідчать, що початком Всесвіту, приблизно десять мільярдів років тому я, був гігантський вогненний кулю, розпечений і щільний. Його склад дуже проста. Цей вогненний кулю був у стільки розпечений, що перебував лише з вільних елементарних частинок, які стрімко рухалися, зіштовхуючись друг з другом.

На протязі десяти мільярдів років по його «великого вибуху» найпростіше безформне речовина поступово перетворюватися на атоми, молекули, кристали, породи, планети. Народжувалися зірки, системи, які з величезної кількості елементарних часток отримують за дуже простий організацією. На деяких планетах могли виникнути форми жизни.

Начало Вселенной

Вселенная постійно розширюється. Той момент від якого Всесвіт початку розширюватися, прийнято вважати її початком. Тоді розпочалася перша і повна драматизму ера в історії всесвіту, його називають «великим вибухом» чи англійським терміном Big Bang.

Под розширенням Всесвіту мається на увазі такий процес, коли те саме кількість елементарних частинок і фотонів займають постійно зростаючий обсяг. Середня щільність Всесвіту внаслідок розширення поступово знижується. На цьому слід, у минулому Щільність Всесвіту було більше, ніж у час. Не виключено, що у давнину (приблизно десять мільярдів років тому) щільність Всесвіту була великий. З іншого боку високої мала бути збільшена й температура, настільки високої, що щільність випромінювання перевищувала щільність речовини. Інакше висловлюючись енергія всіх фотонів які у 1 куб. див було більше суми загальної енергії частинок, які у 1 куб. див. Насправді етапі, у перших миті «великого вибуху» вся матерія була сильно розпеченій і густий сумішшю частинок, складу і високоенергічних гамма-фотонов. Частинки у зіткненні з відповідними античастицами аннигилировали, але виникаючі гамма-фотоны моментально матеріалізувалися в частинки й античастицы.

Рождение сверхгалактик і скупчень галактик

С виникненням атомів водню починається зоряна ера — ера частинок, точніше кажучи, ера протонів і електронів.

Вселенная вступає в зоряну еру у вигляді водневого газу з безліччю світлових і ультрафіолетових фотонів. Водневий газ розширювався у різних частинах Всесвіту з різну швидкість. Неоднаковою було також та її щільність. Він утворював величезні згустки, в багато мільйонів світлових років. Маса таких космічних водневих згустків був у сотні тисяч, або навіть мільйони раз більше, ніж маса нашого нинішнього Галактики. Розширення газу всередині згустків йшло повільніше, ніж розширення розрідженого водню між самими згущеннями. Пізніше із окремих ділянок з допомогою власного тяжіння утворилися сверхгалактики і скупчення галактик. Отже, найбільші структурні одиниці Всесвіту — сверхгалактики — результат нерівномірний розподіл водню, яке відбувалося на ранніх етапах історії Вселенной.

Рождение галактик

Колоссальные водневі згущення — зародки понад галактик і скупчень галактик — повільно оберталися. Усередині їх утворювалися вихори, схожі на вири. Їх діаметр сягав приблизно сто тисяч світлових років. Ми називаємо ці системи протогалактиками, тобто. зародками галактик. Попри свої неймовірні розміри, вихори протогалактик були лише незначною частиною сверхгалактик і за величиною не перевищували одну тисячну сверхгалактики. Сила гравітації утворювала з цих вихорів системи зірок, які ми називаємо галактиками. Деякі з галактик досі нагадують нам гігантське завихрение.

Астрономические дослідження свідчать, що швидкість обертання завихрення визначила форму галактики, яка від цього вихору. Висловлюючись науковою мовою, швидкість осьового обертання визначає тип майбутньої галактики. З повільно обертових вихорів виникли еліптичні галактики, тоді що з швидко обертових народилися сплющені спіральні галактики.

В результаті сила тяжіння надто повільно обертався вихор стискалася в кулю чи кілька сплюнутый еліпсоїд. Розміри такого правильного гігантського водневого хмари були від кількох основних десятків за кілька сотень тисяч світлових років. Неважко визначити, які з водневих атомів увійшли до складу народжуваної еліптичної, точніше эллипсоидальной галактики, а які залишилися у космічному просторі поза неї. Якщо енергія зв’язку сил гравітації атома на периферії перевищувала його кінетичну енергію, атом ставав складовою галактики. Це умова називається критерієм Джинсу. З її допомогою можна визначити, якою мірою залежала маса кафе і величина протогалактики від щільності і температури водневого газу.

Протогалактика, що не спілкувалась, ставала родоначальницею кульової галактики. Сплющені еліптичні галактики народжувалися з повільно обертових протогалактик. Через недостатньою відцентровій сили переважала сила гравітаційна. Протогалактика стискалася і щільність водню у ній зростала. Щойно щільність досягала певного рівня, почали виділятися і стискається згустки водню. Народжувалися протозвезды, які потім еволюціонували в зірки. Народження всіх зірок в кульової чи злегка приплюснутою галактиці відбувалося майже одночасно. Цей процес відбувається тривав щодо недовго, приблизно сто мільйонів років. Це означає, що у еліптичних галактиках всі зірки приблизно однакового віку, тобто. дуже старі. У еліптичних галактиках весь водень вичерпався відразу ж на на самому початку, приблизно першу соту існування галактики. Протягом наступних 99 сотих цього періоду зірки не могли виникати. Таким чином, в еліптичних галактиках кількість міжзоряного речовини ничтожно.

Спиральные галактики, зокрема і наш, складаються з дуже давньої сферичної складової (у цьому вони нагадують еліптичні галактики) і з молодший пласкою складової, що у спіральних рукавах. Між цими складовими є кілька перехідних компонентів різного рівня сплюснутости, різного віку і її швидкості обертання. Будова спіральних галактик, таким чином, складніший і різноманітніший, ніж будова еліптичних. Спіральні галактики крім цього обертаються значно швидше, ніж галактики еліптичні. Не слід забувати, що вони утворилися з швидко обертових вихорів сверхгалактики. Тож у створенні спіральних галактик взяли участь і гравітаційна і відцентрова силы.

Если із нашої галактики через ці сто мільйонів років тому після виникнення (цей час формування сферичної складової) щез весь міжзоряний водень, нові зірки ми змогли б народжуватися, і наш галактика почала б эллиптической.

Но міжзоряний газ ті часи не щез, отже гравітація і обертання далі будівництво нашій та інших спіральних галактик. Кожна атом міжзоряного газу діяли дві сили — гравітація, притягивающая його до центру галактики і відцентрова сила, выталкивающая його за напрямку від осі обертання. У остаточному підсумку газ стискалася у напрямку до галактичної площині. Нині міжзоряний газ сконцентрований до галактичної площини у дуже тонкий шар. Він зосереджений насамперед у спіральних рукавах і становить пласку чи проміжну складову, названу зоряним населенням другого типа.

На кожному з етапів сплющивания міжзоряного газу в дедалі більше утончающийся диск народжувалися зірки. Тож у нашої галактиці можна знайти, як старі, виниклі приблизно десять мільярдів років тому я, і зірки народжені нещодавно у спіральних рукавах, в про асоціаціях і розсіяних скупчення. Можна сміливо сказати, що замість більш сплющена система, у якій народилися зірки, тим вони моложе.

Вселенная розвивається і до нашого час. У спіральних галактиках народжуються і тихо вмирають зірки. Всесвіт продовжує расширятся.

Газово-пылевые комплекси — колиска звезд

Откуда ж беруться з нашого Галактиці молоді й «сверхмолодые «зірки? З давніх пір, по усталеним традиції, висхідній до гіпотезі Канта і Лапласа про походження Сонячної системи, астрономи припускали, що зірки утворюються з розсіяною дифузійної газово-пылевой середовища. Було лише одна суворе теоретичне підставу такого переконання — гравітаційна нестійкість спочатку однорідної дифузійної середовища. Річ у тім, що у середовищі неминучі малі обурення щільності, тобто відхилення від суворої однорідності. надалі, проте, якщо маси цих конденсаций перевершують певний межа, під впливом сили всесвітнього тяжіння малі обурення наростатимуть і спочатку однорідна середовище розіб'ється сталася на кілька конденсаций. Під впливом сили гравітації ці конденсації продовжуватимуть стискатися і якомога думати, в результаті розширення зрештою перетворяться на звезды.

Характерное час стискування хмари до розмірів протозвезды можна оцінити за простою формулі механіки, яка описує вільне падіння тіла під впливом деякого прискорення. Так, приміром, хмару з безліччю, рівної сонячної, стиснеться за мільйон лет.

В процесі хіба що описаної першої стадії конденсації газово-пылевого хмари в зірку, що називається «стадією вільного падіння », звільняється певну кількість гравітаційної енергії. Половина звільнилася при стисканні хмари енергії має залишити хмару як інфрачервоних променів, а половина вдатися до нагрівання вещества.

Как лише стискальне хмару стане непрозорим для свого інфрачервоних променів, світність його різко впаде. Вона буде продовжувати стискатися, але вже по закону вільного падіння, а значно повільніше. Температура внутрішніх областей, коли процес дисоціації молекулярного водню закінчиться, буде неодмінно підвищуватися, оскільки половина звільнюваної при стискуванні гравітаційної енергії може бути на нагрівання хмари. Втім, такий об'єкт назвати хмарою вже не можна. Це вже найсправжнісінька протозвезда.

Таким чином, з простих законів фізики можна очікувати, що мати місце єдиний і закономірний процес еволюції газово-пылевых комплексів спочатку у протозвезды, а тоді й в зірки. Проте — це ще є дійсність. Найпершим завданням спостережної астрономії є, по-перше, вивчити реальні хмари міжзоряному середовища проживання і проаналізувати, чи здатні вони стискатися під впливом власної гравітації. І тому треба знати їх розміри, щільність і температуру. По-друге, дуже важливо отримати додаткові арґументів на користь «генетичної близькості хмар і зірок (наприклад, тонкі деталі їх хімічного і навіть ізотопного складу, генетична зв’язок зірок і хмар та інші). По-третє, дуже важливо отримати гроші з спостережень незаперечні свідчення існування ранніх етапів розвитку протозвезд (наприклад, спалахи інфрачервоних променів наприкінці стадії вільного падіння). З іншого боку, тут можуть спостерігатися, і, очевидно, спостерігаються цілком несподівані явища. Нарешті, слід детально вивчати протозвезды. Та цього насамперед слід вміти відрізняти їхню відмінність від «нормальних «звезд.

Звездные ассоциации

Эмпирическим підтвердженням процесу освіти зірок з хмар міжзоряному середовища є то давно відоме обставина, що масивні зірки класів Про і У розподілені в Галактиці не однорідний, а групуються в окремі великі скупчення, які потім дістали назву «асоціації «. Але такі зірки мають бути молодими об'єктами. Отже, сама практика астрономічних спостережень підказувала, що зірки народжуються лише поодинці, а хіба що гніздами, що якісно цілком узгоджується з уявленнями теорії гравітаційної нестійкості. Молоді асоціації зірок (котрі перебувають з одних гарячих масивних гігантів, але й інших примітних, явно молодих об'єктів) тісно пов’язані з більшими на газово-пылевыми комплексами міжзоряному середовища. Природно вважати, що ця зв’язок мусить бути генетичної, тобто ці зірки утворюються шляхом конденсації хмар газово-пылевой среды.

Процесс народження зірок, зазвичай, непомітний, оскільки надто схована від нас пеленою яка поглинає світло космічному пилу. Тільки радиоастромония, як і тепер із великий упевненістю вважати, внесла радикальне зміна в проблему вивчення народження зірок. По-перше, міжзоряне пил не поглинає радіохвилі. Удругих, радіоастрономія відкрила цілком несподівані явища в газово-пылевых комплексах межзвездой середовища, які мають прямий стосунок до процесу звездообразования.

Список литературы

И. З. Шкловський. Зірки: їх народження, життя й смерть.

П. І. Бакулин. Курс загальної астрономії.

Ю. М. Єфремов. У глибини Всесвіту.

Йосип Клечек і Петро Якеш «Всесвіт і Земля», © 1985 Артия, Прага. Видання російською 1986.

В.В. Кесарев «Еволюція речовини у Всесвіті», © 1976 Атомиздат, Москва.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.