Рождение Вселенной — Мир Знаний

Рождение Вселенной

Представьте себе все вещество сжатым в один массивный объект, весь свет сконцентрированным в одном источнике. Вообразите пространство с числом измерений больше, чем наблюдаемые нами три. До Большого взрыва наша Вселенная могла быть именно такой, но возможно, что вещества и света тогда вообще не было. Ученые считают, что Вселенная возникла из единственной точки, начала расширяться и постепенно оформилась. За 15 млрд лет в ней образовались обширные поля галактик, состоящих из сотен миллиардов звезд и планет. С начала XX в. астрофизики пытаются воссоздать долгую историю формирования Вселенной, понять устройство мироздания. Но до решения этой грандиозной задачи еще очень далеко.

Разгадка тайн аномалий

В 1924 г. американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что лучи света, идущего от далеких звезд, смещены в сторону длинноволновой красной части спектра. Это означало, что длина световых волн увеличивается, словно излучающий их объект удаляется от точки наблюдения. Хаббл понял, что есть связь между этим явлением и скоростью, с которой галактики удаляются от Солнца. На самом деле происходит не столько удаление галактик, сколько увеличение расстояний между ними в результате расширения Вселенной.

В 1965 г. американские радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Уилсон открыли микроволновое электромагнитное излучение, которое равномерно поступало со всех сторон, имело одинаковую температуру и, следовательно, не могло исходить от одного объекта. Это доказывало существование микроволнового фона, оставшегося со времен рождения Вселенной, когда впервые возникло отделенное от вещества электромагнитное излучение. Сегодня мы умеем регистрировать его. Это реликтовое фоновое излучение показано на снимке  видимой с Земли части неба, сделанном в 1993 г. спутником «СОВЕ» (от англ. Cosmic Background Explorer — «исследователь космического фона»). Разные частоты излучения имеют свой цвет.

И СТАЛ СВЕТ

В начале времен было мгновение, когда температура и плотность вещества достигли критического значения и произошел Большой взрыв. За долю секунды гигантская энергия, сосредоточенная в точке, меньше острия иголки, распространилась во все стороны и породила субатомные частицы. В результате их взаимодействия образовалась среда, состоящая из кварков, фотонов, нейтрино и электронов. В течение первых трех минут после Большого взрыва эти частицы оказались прочно связаны друг с другом, и из кварков возникли протоны и нейтроны.

Когда температура начала падать, протоны и нейтроны объединились, образовав первые атомные ядра. Появились самые легкие элементы, прежде всего водород и гелий, — первокирпичики Вселенной.

Плотность среды была так велика, что фотоны оказались заблокированы электронами и не могли рассеиваться, поэтому Вселенная была темной, совсем лишенной света. Через 300 тыс. лет вещество стало электрически нейтральным, его плотность уменьшилась, и фотоны смогли свободно двигаться, начав распространяться в космосе, — так родился свет. Именно эти фотоны и создают космический микроволновый фон, или реликтовое излучение.

В ПОИСКАХ НЕВИДИМОЙ МАТЕРИИ

Через миллион лет после Большого взрыва вещество отделилось от излучения и стало эволюционировать самостоятельно. Вселенная состояла тогда на 90% из водорода и на 10% из гелия.

Со временем появились области, где плотность вещества была выше, чем в окружающем пространстве. Так возникли предшественники галактик. Они обладали большой силой тяготения и становились еще плотнее, притягивая вещество из разреженных областей.

С возникновением объектов, имеющих мощные гравитационные силы, расширение Вселенной замедлилось, но, чтобы она приняла современный вид, в ней изначально должно было быть больше вещества, чем доступно нашему наблюдению. Это скрытое вещество назвали темным. Сколько его? Из чего оно состоит?

Возможно, темное вещество содержит античастицы нейтрино и нейтралино или частицы, называемые вимпами (от англ. WIMP, Weakly Interacting Massive Particle — «слабовзаимодействующая массивная частица»), а может быть, мачо (от MACHO, Massive Astrophysical Compact Halo Object — «массивный астрофизический компактный объект гало») или даже «мертворожденные» звезды. В поисках ответа астрономы сопоставляют данные исследований крошечных и гигантских объектов Вселенной.

Чередование взрывов и сжатий

Не исключено, что Вселенная ритмично пульсирует. Возможно также, что она по-прежнему расширяется и это расширение никогда не прекратится. Все зависит от плотности вещества во Вселенной. При слишком большой плотности сила тяготения невероятно возрастает. А это в свою очередь должно приводить к процессу, обратному расширению, — все галактики под действием тяготения должны вновь начать сжиматься в одну точку. Этот процесс описывает теория Большого сжатия. При этом световые волны будут смещаться в коротковолновую фиолетовую часть спектра, поскольку расстояния между галактиками будут уменьшаться. Но если плотность вещества не превышает критического значения, то Вселенная продолжит расширяться, в итоге галактики утратят связь друг с другом, а звезды погаснут. Некоторые ученые предполагают, что Вселенная проходит бесконечную череду расширений, начинающихся Большим взрывом, и сжатий, заканчивающихся Большим сжатием.

Вам понравится

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Поделиться записью в соц. сетях