Астрономия

Это некое пока неизвестное нам вещество, которое точно не состоит из известных нам частиц. Мы знаем о нём в силу влияния тёмной материи на обычные тела - она, в частности, заставляет звёзды двигаться вокруг центра галактики с большей скоростью, чем они должны были бы перемещаться сами по себе.

Сейчас физики предпринимают попытки поймать частицы тёмной материи специальными детекторами, но пока это не увенчалось успехом (на начало сентября 2018 года).

Простой ответ: из облаков межзвёздного газа, который сжимается в плотные шарики.

Чуть сложнее: в космосе довольно много "лишнего" водорода, который находится в межзвёздных облаках. Если это облако в каком-то месте стало несколько плотнее, чем в другом - скажем, за счёт гравитационного воздействия от соседних звёзд или же в результате прохождения ударной волны от вспышки сверхновой - оно может начать сжиматься.

Газ и пыль стягивает гравитацией в одно место, там образуется плотный сгусток и вокруг него - диск из вращающегося и падающего в центр вещества. Сгусток растёт, в нём увеличивается давление и температура, он начинает светится: это уже протозвезда. Когда внутри начинаются термоядерные реакции, свет и тепло начинают создавать они, а не сжатие материи, так протозвезда становится звездой.

Остатки вещества, не поглощённые родившейся звездой, становятся астероидами и планетами, собираясь в сгустки меньшего размера.

У каждого небесного тела есть масса и притяжение. Для того, чтобы с этого тела можно было куда-нибудь вырваться, нужно преодолеть его притяжение, а для этого необходима большая скорость. Она называется второй космической скоростью, и она тем больше, чем массивнее и плотнее тело, с которого мы планируем улететь. Например, для того, чтобы улететь с Земли, нужна скорость примерно 11 км/с. Это много, но всё же современные космические аппараты могут её развить и унести нас куда-нибудь за пределы Земли.
Но если небесное тело ещё массивнее и плотнее, чем Земля, вторая космическая скорость будет ещё больше. Например, мы можем представить себе плотное тело, для которого вторая космическая скорость будет равна скорости света. С такого тела не сможет улететь никто и ничто, даже свет.
Такое тело мы принципиально не можем наблюдать извне и к тому же не можем знать, что происходит внутри него. И тем не менее, мы знаем, что оно — вернее, они, чёрные дыры — существуют. Это могут быть ядра массивных звёзд, которые завершили свою эволюцию и сжались под действием собственного тяготения.
А более массивные чёрные дыры находятся в центре больших галактик, в том числе нашей галактики Млечный путь. Мы не видим саму чёрную дыру, но видим, как она действует на вещество, которое находится рядом с ней и ещё не упало на неё. Такое вещество становится источником разного излучения — от рентгеновского и гамма-излучения до радиоволн.

Та Вселенная, которую мы можем наблюдать, конечна.
Мы можем наблюдать только те её части, откуда свет успевает дойти до нас за 13.8 миллиардов лет, прошедших с Большого взрыва. Поскольку Вселенная расширяется, сейчас самые удалённые наблюдаемые её части находятся на расстоянии 46.5 миллиардов световых лет. Иными словами, наблюдаемая Вселенная — это шар с центров в Земле и размером 93 миллиарда световых лет.
Но это лишь наблюдаемая её часть.
А бесконечна ли вся Вселенная? Этого мы не знаем.
Если средняя плотность Вселенной выше критической, то она должна быть конечной. В таком случае, есть ли у неё край? Нет.
Представьте себе, что вы ищете край Земли. Край вы не найдёте, но если идёте в одном направлении достаточно долго, то в конце концов придёте в исходную точку. Примерно так же будет в конечной Вселенной, если долго лететь в одну сторону.
Правда, есть одна проблема: Вселенная расширяется. Поэтому, чтобы проделать такое путешествие (или хотя бы долететь до края той части, которую мы можем наблюдать), придётся лететь со скоростью выше скорости света. А это невозможно — во всяком случае, если верить текущим научным данным.

Одно из основных требований к планетам - иметь сильное гравитационное поле, чтобы расчистить свою орбиту от других космических тел. По этому пункту Плутон и не подходит на роль планеты. Он находится в поясе Койпера и не является самым большим объектом в нем. Его массы недостаточно, чтобы расчистить себе путь на орбите.

Мы не знаем наверняка, когда появились самые первые звезды. Самые старые звезды в нашей Галактике живут примерно 11–13 миллиардов лет и обитают в шаровых скоплениях. Примерно столько же времени Млечному Пути, но о его образовании мы знаем немного.

Процесс сжатия протозвезды сам по себе довольно сложен. Сначала протозвездное облако должно оставаться очень холодным, чтобы тепловое давление не препятствовало сжатию, и лишь потом начать разогреваться. А почему оно остается холодным? В наше время роль теплоотвода играют пылинки: тепловое движение частиц газа приводит к их столкновению с пылинками, которым они передают свою энергию, а пылинки высвечивают ее в инфракрасном диапазоне. Нагрев звезды начинается в момент, когда пыль становится непрозрачной к собственному излучению и из протозвезды перестает выходить инфракрасный поток, но она к этому времени уже довольно плотна, так как гравитация сделала свое дело. Также газ остывает благодаря наличию в ней некоторых атомов и ионов (углерод, кислород, ион углерода), которые умеют принимать в себя тепловую энергию, превращать ее в энергию возбуждения и светиться. То есть, говоря упрощенно, межзвездный холодильник обязательно связан с атомами тяжелых элементов. Но эти тяжелые элементы появляются в результате нуклеосинтеза, идущего в уже существующих звездах. А в первых звездах нуклеосинтезированных элементов не могло быть!

Эту проблему пытаются решить разными способами. Например, предполагают, что первые звезды были очень-очень массивными, в тысячи солнечных масс: раз вещество нельзя остудить, значит, нужно нагнать больше массы, чтобы победить тепловое давление и запустить реакции между атомами водорода. Другое объяснение связано с присутствием дейтерия, которого было существенно меньше, чем водорода, но, возможно, достаточно, чтобы охладить водород. Но это лишь одни из предположений. Возможно, разрешить этот вопрос сможет телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого в настоящее время планируется на 2021 год.

Если говорить о цвете неба - то везде, где вокруг вакуум, небо чёрное (так как мы не видим ничего, кроме света, а плотность звёзд и иных источников света на небе очень мала). В газовых облаках при этом цвет неба может меняться, хотя наш глаз этот цвет скорее всего не увидит - клетки сетчатки реагируют на цвет только при достаточной яркости, а свечение рассеянных облаков газа или пыли регистрируют лишь специальные камеры.

Звёзды могут быть при этом разного цвета - от красного до голубого, исключая зелёный и его оттенки; цвет звёзд соответствует цвету нагретого предмета (от малинового до бело-голубого).

Черные дыра могут быть ядрами массивных звёзд, которые завершили свою эволюцию и сжались под действием собственного тяготения. А более массивные чёрные дыры находятся в центре больших галактик, в том числе нашей галактики Млечный путь. Мы не видим саму чёрную дыру, но видим, как она действует на вещество, которое находится рядом с ней и ещё не упало на неё. Такое вещество становится источником разного излучения — от рентгеновского и гамма-излучения до радиоволн.

Вопрос допускает два ответа. Первый: "по эллиптической орбите, то есть не по окружности, а по слегка вытянутому эллипсу; если смотреть со стороны северного полюса Земли, то Земля движется вокруг Солнца против часовой стрелки".
Второй ответ: "Земля обращается вокруг Солнца потому, что, с одной стороны, планету притягивает гравитацией Солнца, а с другой стороны - она имеет некоторый начальный импульс, направленный мимо звезды. Гравитации Солнца хватает на то, чтоб повернуть импульс Земли в сторону и заставить планету двигаться по эллипсу, но не хватает на то, чтобы притянуть к себе вплотную".
Вариант второго ответа, строгий: эллиптическая орбита получается при решении уравнений движения в задаче о теле в центральном поле (Ландау, Лифшиц, "Теоретическая физика", том 1, параграф 14 в главе III "Интегрирование уравнений движения").

Представьте себе письмо, которое вам отправили из другой Вселенной. Что должно быть написано на конверте в качестве адреса? По аналогии с обычными земными письмами: Вселенная, местная группа галактик, галактика, Солнечная система, планета Земля. В подобном адресе отражено объективное представление об устройстве космоса.
Попытаемся теперь оценить масштабы вселенной в обратном «адресном» порядке. Свет от Земли до Луны летит чуть дольше одной секунды, до Солнца – немногим более восьми минут. Планетную зону Солнечной системы свет пройдет за рабочий день, до границы Солнечной системы достигнет уже примерно за год, Галактику пересечет за сто тысяч лет, до ближайшей крупной галактики доберется за два с половиной миллиона лет, а самые “далекие” вещи в наблюдаемой вселенной соответствуют расстоянию около четырнадцати миллиардов световых лет.
Разнообразие объектов в космосе настолько велико, что ни один астроном не охватит вниманием все типы. Наиболее часто мы слышим про планеты, звезды, черные дыры. А есть еще космические облака газа и пыли, есть коричневые карлики и планеты-бродяги, весь космос пронизан электромагнитными полями и различными излучениями — от радиоволн до потоков элементарных частиц.
Многое по-прежнему неизвестно. Например, для того чтобы объяснить, почему галактики до сих пор «не развалились», пришлось придумать загадочную «темную материю». Под этим термином понимают невидимые частицы, которые проявляют себя только косвенно – через гравитацию. И астрономы, и физики отчаянно ищут эти частицы.

По теме «Астрономия»