Де знаходиться наш Всесвіт

by admin in Українцям

§ 39. Сучасні уявлення про Всесвіт. Наше місце у Всесвіті

Під час астрономічних досліджень виявилось, що Сонце також не перебуває в центрі Всесвіту. Було виявлено, що зірки розташовані на різних відстанях від Сонця і утворюють Галактику, яку назвали Чумацьким, або Молочним Шляхом. Відстані між зірками величезні — десятки мільйонів мільйонів кілометрів. Наша Галактика містить кілька сотень мільярдів зірок (усіх їх перелічити важко).

• Яку форму має наша Галактика?

У центральній частині Галактики концентрація зір значно більша, ніж у віддалених частинах. У центрі є велетенська Чорна Діра, навколо якої кожна своєю орбітою рухаються зірки. Сонце знаходиться у віддаленій частині Галактики, ближче до її краю. Наше світило — пересічна зірка середніх розмірів. Сонце обертається навколо центру Галактики зі швидкістю 220-240 км/с та робить один оберт приблизно за 200 мільйонів років. За весь час існування Земля разом із Сонцем зробила не більше 30-ти таких обертів.

Галактика Чумацький Шлях

Робота в парі

Поміркуйте, чому наша Галактика в Україні називається Чумацький Шлях (скористайтеся інтернет-джерелами для довідки).

Різноманітність галактик у Всесвіті

Ще сто років тому вважалось, що у Всесвіті існує одна-єдина галактика — наша. Та в 20-х роках минулого століття американський астроном Едвін Габбл за допомогою потужного телескопа виявив, що світлі плями в небі — це не просто пилові туманності, як їх раніше називали, а окремі галактики. Найближча до нас велика галактика — це галактика Андромеди. У сусідстві з нами розташовано ще кілька дрібніших галактик: Трикутник, Велика і Мала Магелланові Хмари тощо. Вони утворюють місцеву групу галактик. Галактика Андромеди, яка вдвічі більша за Чумацький Шлях, мчить у наш бік зі швидкістю більше 100 км/с, через 3-4 мільярди років має відбутися зіткнення галактик.

Космічний телескоп Габбл

Цікаві факти

Галактика Андромеди — найближча до Чумацького Шляху велика галактика, розташована в сузір’ї Андромеди і віддалена від нас, за останніми даними, на відстань 2,52 млн світлових років.

Галактика Трикутника — спіральна галактика, розташована на відстані приблизно 3,14 млн світлових років від нашої планети у сузір’ї Трикутника. Третя за величиною галактика місцевої групи (за діаметром удвічі менша за Чумацький Шлях і в 4 рази — за галактику Андромеди).

Велика Магелланова Хмара — це карликова галактика, розташована на відстані близько 160 тис. світлових років від нашої Галактики. Велика Магелланова Хмара за діаметром приблизно в 20 разів менша за Чумацький Шлях.

Мала Магелланова Хмара — це карликова галактика, яка перебуває на відстані близько 200 тис. світлових років від Чумацького Шляху. За розміром Мала Хмара вдвічі менша за Велику та здається частиною Чумацького Шляху.

Галактики, які перебувають на великих відстанях, як виявив Габбл, в основному віддаляються від нас. Відстані між віддаленими галактиками постійно зростають. У зв’язку з цим Всесвіт часто порівнюють з повітряною кулькою, яка безперервно роздувається.

Робота в парі

Спробуйте змоделювати процес розширення Всесвіту за допомогою повітряної кульки.

Утворення та розміри Всесвіту

• Яке слово зашифровано в ребусі?

На думку науковців, наш Всесвіт утворився близько 13,8 мільярдів років тому в результаті так званого «Великого вибуху»: з маленької точки він за частку секунди дуже різко розширився до велетенських розмірів, відтоді розширюється й далі, уже з меншою швидкістю. Ми не можемо побачити всього Всесвіту, бо світло від дуже далеких галактик до нас ще навіть не встигло дійти.

Насправді Всесвіт набагато більший, ніж ми бачимо, і, швидше за все, безмежний. Він містить близько 200 мільярдів галактик, доступних нашому спостереженню.

• Де центр Всесвіту?

Відповідь на це запитання: центру не існує або центром можна вважати будь-яку точку, у якій перебуває спостерігач, у тому числі й Землю.

Також науковці припускають, що існує безмежна кількість різних всесвітів, а наш Всесвіт — це тільки один з них.

Цікаві факти

Значний внесок у дослідження космосу зробили українські науковці.

Ніна Мороженко — українська жінка-астроном. Досліджувала протуберанці (світні утворення) на Сонці. Побудувала структурну модель сонячного протуберанця.

Олена Казимирчак-Полонська — українська жінка-астроном, науковою теорією якої досі користуються під час запуску космічних зондів. Вивчала рух малих тіл Сонячної системи, насамперед комет. За життя її іменем назвали астероїд 2006 Полонська.

Підсумки параграфа

Наш Всесвіт утворився близько 13,8 мільярдів років тому в результаті так званого «Великого вибуху». Він містить 200 мільярдів доступних спостереженню галактик. Центру Всесвіту не існує або центром можна вважати будь-яку точку, у якій перебуває спостерігач, у тому числі й Землю.

Робота у групі

Використовуючи інтернет-джерела, відшукайте інформацію про галактики, які належать до місцевої групи галактик.

Запитання та завдання для самоперевірки

  • 1. Що є в центрі нашої Галактики?
  • 2. Які ви знаєте сусідні з Чумацьким Шляхом галактики?
  • 3. Де центр Всесвіту?
  • 4. Чому неможливо побачити весь Всесвіт?

Перевірте себе

1. Яку форму має Галактика Чумацький Шлях?

  • а) сферичну
  • б) циліндричну
  • в) спіральну
  • г) трикутну

2. Де знаходиться Сонце в нашій Галактиці?

  • а) в її центрі
  • б) ближче до центру
  • в) ближче до краю
  • г) важко сказати

3. Увідповідніть небесні тіла та факти про них:

1) газовий гігант

2) є центром Галактики Чумацький Шлях

3) планета, на якій є життя

4) є центром Сонячної системи

Навчальний проєкт

Українські дослідники і дослідниці завжди брали активну участь у вивченні космічних об’єктів. Підготуйте інформаційний проєкт «Імена України в космосі» та презентуйте його в класі.

Рентгенівська мапа Всесвіту: стародавні чорні діри та наднові зірки

На ній можна побачити багато місць у космосі, де з матерією кояться бурхливі процеси: вона прискорюється, нагрівається чи розсіюється.

Ненажерливі чорні діри, вибухи зірок та надрозпечений газ – все це можна спостерігати на новій мапі, пише кореспондент BBC News з питань науки Джонатан Амос.

Інформацію для мапи зібрав телескоп eRosita, встановлений на орбітальній обсерваторії Spektr-RG.

Цей телескоп запустили минулого липня. Він вивчає космос з позиції на відстані 1,5 млн км від Землі.

Пів року Spektr-RG безперервно сканував глибини Всесвіту, повільно обертаючись.

А минулого тижня вчені завершили перше зображення “повного неба” з eRosita, на якому зібрані більше мільйона джерел рентгенівського випромінювання.

“Це десь стільки ж, скільки виявили за всю 60-річну історію рентгенівської астрономії”, – каже Кірпал Нандра, керівник групи астрофізиків у німецькому Інституті позаземної фізики Товариства Макса Планка (MPE).

Рентгенівська астрономія – це розділ астрофізики, який досліджує космічні об’єкти за їхнім рентгенівським випромінюванням.

“Це все приголомшливо, думаю, те, що ми робимо, призведе до революції в рентгенівській астрономії”, – додає вчений у розмові з BBC News.

При створенні мапи використовували так звану Проєкцію Аітова, яка “розгортає” небо у вигляді еліпса.

Темна смужка посередині мапи – це галактика Чумацький Шлях, і її центр знаходиться у центрі еліпса (там має бути надмасивна чорна діра).

Все зображення було спеціально насичене кольором, щоб розуміти, що де відбувається: сині ділянки зображують рентгенівські промені з високою енергією, зелені – з середніми показниками, а червоні – низькоенергетичні промені.

Також серед джерел рентгенівських променів досить багато зірок з потужною, магнітно активною й надзвичайно гарячою атмосферою.

Зелені та жовті області на мапі, які своїми обрисами нагадують гриби, показують гарячий газ всередині та ззовні нашої галактики. Це сліди того, як формувався та еволюціонував Чумацький Шлях.

Велика яскраво жовта пляма у правій частині мапи – це залишки зосередження наднових зірок. Ударні хвилі після їхніх вибухів розжарили навколишній космічний пил та гази.

Залишки наднової Вітрил перебувають лише за 800 світлових років від Землі

Конкретно на цій ділянці більше всього помітно Залишок наднової Вітрил (Vela supernova remnant). Вибух там стався тисячі років тому, але на відстані лише 800 світлових років від Землі (що порівняно небагато).

Зверху та знизу мапи видно розсіяне червоне сяйво. Переважно це рентгенівське випромінювання від гарячих газів далеко за межами нашої галактики.

А у білих крапках ми бачимо в основному сліди супермасивних чорних дір.

Насправді, близько 80% джерел випромінювання на мапі – це гігантські чорні діри, що знаходяться у центрі віддалених галактик. Вони “виштовхують” рентгенівські промені під час того, як їхня величезна гравітація поглинає матерію.

Деякі з супермасивних чорних дір відображені на мапі у тому вигляді, як вони існували у часи молодості Всесвіту, – коли минув лише 1 млрд років від його створення (10% від нинішнього віку).

Обсерваторія Spektr-RG та телескоп eRosita мають за наступні три з половиною роки зібрати всемеро більше даних.

Автор фото, RussianSpaceWeb.com

Малюнок місії орбітального телескопа Spektr-RG, який запустили майже рік тому

Це дозволить уточнити мапу Всесвіту, відсіяти космічні “шуми”, а також заглянути глибше у космос та вловити сліди віддалених об’єктів, які неможливо було б побачити за інших умов.

Однією з ключових цілей проєкту є відображення розподілу гарячого газу, який освітлює великі скупчення галактик.

А це, на думку астрономів, дозволить краще зрозуміти структуру Всесвіту та його зміни протягом тисячоліть.

Так само вчені сподіваються більше дізнатися про природу “темної енергії” – таємничої сили, через яку, ймовірно, відбувається розширення космосу, причому з усе більшою швидкістю.

За словами Кірпа Нандри, всі ці дослідження “дозволять нам глибше зазирнути у Всесвіт”.

“Ми хочемо виявити всі скупчення галактик у Всесвіті, незалежно від маси. Ми вже маємо непогані результати – можливо, більше 10 тис. Але сподіваємося отримати понад 100 тис. скупчень галактик”, – вірить вчений.

eRosita – це німецький елемент в обсерваторії Spektr-RG, який діє там поруч з російським апаратом ART-XC, що вловлює високоенергетичні випромінювання.

Саме ці два телескопи і збиратимуть інформацію для найточнішої мапи Всесвіту.

Хочете отримувати найважливіші новини в месенджер? Підписуйтеся на наш Telegram або Viber!

Де знаходиться центр Всесвіту?

Ми завершили попередній епізод тим, як центр Всесвіту знаходиться всюди, а потім швидко перейшли до «Дякуємо за перегляд», не вказавши жодних подробиць, крім підморгування та кивка.

Гарні новини, ось ваші дані. Спочатку уявіть у своєму розумі Всесвіт, що розширюється. Ви можете уявити, як м’яч, що надувається, висувається у всіх напрямках. Можливо, ви бачите якийсь гігантський небесний гарбуз, що розширюється. На жаль, ця думка невірна. Але не засмучуйтеся, наші мислячі м’ясні частини просто не створені для таких речей.

Область космосу, яку ми бачимо, — це спостережуваний Всесвіт. Коли ми дивимося в будь-якому напрямку, ми бачимо світло, яке залишило зірки мільйони і навіть мільярди років тому. Коли ви підходите до 13,8 мільярда миль світлового року, ви бачите світло, яке було випромінено незабаром після Великого вибуху, коли Всесвіт охолонув до такої міри, що став прозорим. Отже, спостережуваний Всесвіт — це сфера навколо вас, це відносно вашого положення.

Мій спостережуваний Всесвіт — це сфера навколо мене, відносно мого положення. Тож якщо я перебуваю на відстані 10 метрів від вас, я можу побачити трохи далі у Всесвіт у цьому напрямку. Якщо ви подивитеся позаду себе, ви побачите спостережуваний Всесвіт трохи далі в цьому напрямку.

Уявіть, що ви стоїте в темній кімнаті зі свічкою. Ви можете бачити сферу навколо себе. Ви перебуваєте в центрі вашого спостережуваного простору. І якщо я перебуваю в іншому місці, у мене буде інша спостережувана сфера. Ось чому ми говоримо, що кожен перебуває в центрі свого особистого спостережуваного Всесвіту.

У цьому є натяки на педантизм і це трохи незадовільно, тому давайте копаємо глибше. Де знаходиться справжній центр Всесвіту, незалежно від того, хто його спостерігає? Наш Всесвіт може бути скінченним або нескінченним. Насправді астрономи точно не знають. Їхні найточніші розрахунки показують, що спостережуваний Всесвіт має 93 мільярди світлових років у поперечнику.

Відображення хронології Всесвіту за 13,7 мільярдів років та розширення Всесвіту, яке відбулося після цього. Авторство: Наукова група NASA/WMAP.

Пам’ятаєте те світло від Великого вибуху, якому знадобилося 13,8 мільярдів світлових років, щоб дістатися до вас? Що ж, розширення Всесвіту відсунуло цю область на більш ніж 46 мільярдів світлових років від нас. Подивіться якомога далі вправо і якомога далі вліво. Зараз ці дві плями знаходяться на відстані 93 мільярди світлових років одна від одної. Тому ми не можемо побачити, наскільки великий Всесвіт насправді. Він має бути більше 93 мільярдів світлових років. Все за межами цього регіону ми просто не можемо побачити… поки. Це може бути нескінченним.

Якщо Всесвіт нескінченний, то є нескінченна кількість простору в цьому напрямку і нескінченна кількість простору в цьому напрямку, і в цьому напрямку. І ми повернулися там, де почали, буквально. Ви знову в центрі Всесвіту. І я теж.

Але що, якщо Всесвіт скінченний? Ось де це стає складним. Уявіть спостережуваний Всесвіт як крихітну кулю всередині набагато більшого фактичного Всесвіту. Можливо, це 100 мільярдів світлових років у поперечнику, а може, трильйон чи квадрильйон. Незалежно від розміру, він не нескінченний. Тепер ви думаєте, що є центр, чи не так?

Ну, астрономи вважають, що топологія кінцевого Всесвіту вказує на те, що якщо ви подорожуєте в будь-якому напрямку досить довго, ви повернетеся до початкової точки. Іншими словами, якби ви могли подивитися досить далеко в будь-якому напрямку, ви б побачили потилицю.

Уявіть Всесвіт як сферу – Advanced Celestial Sphere (Wolfram Project). Авторство: Джим Арлоу

Ми зробили цілий епізод про це, і ви, можливо, захочете це перевірити. І вам дійсно захочеться ознайомитися з детальним поясненням Зогга про прибульців. Для аналогії розглянемо мураху на поверхні кулі. Якщо мураха вирішить йти в будь-якому напрямку, він повернеться до вихідної точки. Візьміть цю концепцію та збільште її в одному вимірі. Не можете собі уявити? Нема проблем. Як я вже сказав, наш мозок не обладнаний і не досвідчений. І все ж, цей додатковий вимір, здається, є природою Всесвіту. Незалежно від того, в якому напрямку ви подорожуєте, якщо вам знадобиться однакова кількість часу, щоб повернутися до початкової точки. Ну. ти в центрі Всесвіту?

Побачити? Незалежно від того, як ви думаєте про це і як це розбиваєте, ви в центрі всього. І я теж. Як ви думаєте? Всесвіт скінченний чи нескінченний? Розкажіть нам чому в коментарях нижче.

Подкаст (аудіо): Завантажити (Тривалість: 5:14 — 4,8 МБ)

Підписатися: Apple Podcasts | RSS

Подкаст (відео): Завантажити (280,4 МБ)

Підписатися: Apple Podcasts | RSS