Universo... Qué palabra tan terrible. La escala de lo que denota esta palabra desafía cualquier comprensión. Para nosotros, recorrer 1.000 km ya es una distancia, pero ¿qué significan en comparación con la cifra gigantesca que indica el diámetro mínimo posible, desde el punto de vista de los científicos, de nuestro Universo?
Esta cifra no sólo es colosal, sino irreal. ¡93 mil millones de años luz! En kilómetros esto se expresa como 879.847.933.950.014.400.000.000.
¿Qué es el Universo?
¿Qué es el Universo? Cómo captar esta inmensidad con la mente, porque, como escribió Kozma Prutkov, esto no se le da a nadie. Apoyémonos en todo lo que nos es familiar, cosas simples que pueden, a través de analogías, conducirnos a la comprensión deseada.
¿De qué está hecho nuestro Universo?
Para entender este asunto, ve ahora mismo a la cocina y coge la esponja de espuma que utilizas para lavar los platos. ¿Han tomado? Entonces, tienes en tus manos un modelo del Universo. Si observas más de cerca la estructura de la esponja a través de una lupa, verás que está formada por muchos poros abiertos, ni siquiera delimitados por paredes, sino por puentes.
El Universo es algo parecido, sólo que el material que se utiliza para los puentes no es gomaespuma, sino... ... ¡Ni planetas, ni sistemas estelares, sino galaxias! Cada una de estas galaxias consta de cientos de miles de millones de estrellas que orbitan alrededor de un núcleo central, y cada una puede tener un tamaño de hasta cientos de miles de años luz. La distancia entre galaxias suele ser de aproximadamente un millón de años luz.
Expansión del Universo
El Universo no sólo es grande, sino que también está en constante expansión. Este hecho, establecido mediante la observación del corrimiento al rojo, formó la base de la teoría del Big Bang. 
Según la NASA, la edad del Universo desde el Big Bang que lo inició es de aproximadamente 13.700 millones de años.
¿Qué significa la palabra "Universo"?
La palabra "Universo" tiene raíces eslavas antiguas y, de hecho, es un papel de calco de la palabra griega. oikomenta (οἰκουμένη), procedente del verbo οἰκέω “Habito, habito”. Inicialmente, esta palabra denotaba toda la parte habitada del mundo. En el lenguaje de la iglesia, un significado similar permanece hasta el día de hoy: por ejemplo, el Patriarca de Constantinopla tiene la palabra "ecuménico" en su título.
El término proviene de la palabra "habitación" y sólo está en consonancia con la palabra "todo".
¿Qué hay en el centro del Universo?
La cuestión del centro del Universo es extremadamente confusa y definitivamente aún no ha sido resuelta. El problema es que no está claro si existe o no. Es lógico suponer que dado que hubo un Big Bang, desde cuyo epicentro comenzaron a separarse innumerables galaxias, entonces, siguiendo la trayectoria de cada una de ellas, es posible encontrar el centro del Universo en la intersección. de estas trayectorias. Pero el hecho es que todas las galaxias se alejan unas de otras aproximadamente a la misma velocidad y prácticamente se observa la misma imagen desde todos los puntos del Universo. 
Hay tanta teorización aquí que cualquier académico se volvería loco. Incluso la cuarta dimensión se ha puesto en juego más de una vez, aunque fuera errónea, pero hasta el día de hoy no hay ninguna claridad especial en la cuestión.
Si no existe una definición clara del centro del Universo, entonces consideramos que hablar de lo que hay en este mismo centro es un ejercicio vacío.
¿Qué hay más allá del Universo?
Oh, esta es una pregunta muy interesante, pero tan vaga como la anterior. Generalmente se desconoce si el Universo tiene límites. Quizás no haya ninguno. Quizás existan. Quizás, además de nuestro Universo, existan otros con otras propiedades de la materia, con leyes de la naturaleza y constantes mundiales diferentes a las nuestras. Nadie puede dar una respuesta comprobada a tal pregunta.
El problema es que sólo podemos observar el Universo desde una distancia de 13.300 millones de años luz. ¿Por qué? Es muy sencillo: recordemos que la edad del Universo es de 13.700 millones de años. Teniendo en cuenta que nuestra observación se produce con un retraso igual al tiempo que tarda la luz en recorrer la distancia correspondiente, no podemos observar el Universo antes del momento en que realmente surgió. A esta distancia vemos el Universo de los niños pequeños...
¿Qué más sabemos sobre el Universo?
¡Mucho y nada! Sabemos sobre el resplandor relicto, sobre las cuerdas cósmicas, sobre los quásares, los agujeros negros y mucho, mucho más. Parte de este conocimiento puede fundamentarse y probarse; algunas cosas son sólo cálculos teóricos que no pueden ser confirmados por evidencia, y otras son sólo el fruto de la rica imaginación de los pseudocientíficos. 
Pero una cosa sabemos con certeza: nunca llegará un momento en el que podamos, secándonos el sudor de la frente con alivio, decir: “¡Uf! La cuestión finalmente ha sido completamente estudiada. ¡No hay nada más que pescar aquí!
Nuestro mundo, nacido durante el Big Bang, todavía está en expansión y el volumen de espacio que separa las galaxias está aumentando rápidamente. Sin embargo, los cúmulos de galaxias, que se alejan unos de otros, siguen siendo formaciones estables con ciertos tamaños y una estructura estable. Y los átomos no se hinchan en absoluto durante la expansión del Universo, a diferencia de los fotones que vuelan libremente, que aumentan su longitud de onda a medida que se mueven a través del espacio en expansión. ¿A dónde se fue la energía de los fotones relictos? ¿Por qué podemos ver cuásares alejándose de nosotros a velocidades superluminales? ¿Qué es la energía oscura? ¿Por qué la parte del Universo a la que tenemos acceso se reduce constantemente? Éstas son sólo algunas de las cuestiones en las que piensan hoy los cosmólogos, tratando de conciliar la teoría general de la relatividad con la imagen del mundo observada por los astrónomos.
Esfera del Hubble
Según la ley de Hubble, que describe la expansión del Universo, las velocidades radiales de las galaxias son proporcionales a la distancia a ellas con coeficiente H 0 que hoy se llama Constante de Hubble.
El valor de H 0 se determina a partir de observaciones de objetos galácticos, cuyas distancias se miden principalmente desde las estrellas más brillantes o Cefeidas.
La mayoría de las estimaciones independientes de H 0 dan actualmente a este parámetro un valor de aproximadamente 70 km/s por megaparsec.
Esto significa que las galaxias situadas a una distancia de 100 megaparsecs se alejan de nosotros a una velocidad de aproximadamente 7.000 km/s.
En los modelos del Universo en expansión, la constante de Hubble cambia con el tiempo, pero el término "constante" se justifica por el hecho de que en cada este momento tiempo en todos los puntos del Universo la constante de Hubble es la misma.
El recíproco de la constante de Hubble tiene sentido tiempo característico de expansión del Universo en este momento. Según el valor actual de la constante de Hubble, la edad del Universo se estima en aproximadamente 13,8 mil millones de años.
En relación con el centro de la esfera de Hubble, la velocidad de expansión del espacio en su interior es menor que la de la luz y en el exterior es mayor. En la propia esfera de Hubble, los cuantos de luz están, por así decirlo, congelados en el espacio, que allí se expande a la velocidad de la luz y, por lo tanto, se convierte en otro horizonte: horizonte de fotones.
Si la expansión del universo se desacelera, entonces el radio de la esfera de Hubble aumenta, ya que es inversamente proporcional al parámetro decreciente de Hubble. En este caso, a medida que el universo envejece, esta esfera cubre cada vez más áreas nuevas del espacio y deja entrar cada vez más cuantos de luz. Con el tiempo, el observador verá galaxias y eventos intragalácticos que antes estaban fuera de su horizonte fotónico. Si la expansión del universo se acelera, entonces el radio de la esfera de Hubble, por el contrario, se contrae.
En cosmología hablamos de tres superficies importantes: el horizonte de sucesos, el horizonte de partículas y la esfera de Hubble. Las dos últimas son superficies en el espacio y la primera en el espacio-tiempo. Ya conocemos la esfera de Hubble, ahora hablemos de horizontes.
Horizonte de partículas
Horizonte de partículas separa los objetos actualmente observados de los no observables.
Debido a la velocidad finita de la luz, el observador ve los objetos celestes como eran en un pasado más o menos lejano. Más allá del horizonte de partículas se encuentran galaxias que actualmente no se observan en ninguna etapa de su evolución anterior. Esto significa que sus líneas de mundo en el espacio-tiempo no cruzan la superficie a lo largo de la cual se propaga la luz que viaja hacia el observador desde el nacimiento del Universo. Dentro del horizonte de partículas se encuentran galaxias cuyas líneas mundiales se cruzaron con esta superficie en el pasado. Son estas galaxias las que forman la parte del Universo que, en principio, es accesible a la observación en un momento dado.
Para un Universo que no está en expansión, el tamaño del horizonte de partículas aumenta con la edad y, tarde o temprano, todas las regiones del Universo estarán disponibles para su estudio. Pero en un Universo en expansión este no es el caso. Además, dependiendo de la tasa de expansión, el tamaño del horizonte de partículas puede depender del tiempo transcurrido desde el inicio de la expansión, según una ley más compleja que la simple proporcionalidad. En particular, en un Universo en rápida expansión, el tamaño del horizonte de partículas puede tender a valor constante. Esto significa que hay áreas que son fundamentalmente inobservables y que hay procesos que son fundamentalmente incognoscibles.
Además, el tamaño del horizonte de partículas limita el tamaño de las regiones causalmente conectadas. De hecho, dos puntos espaciales separados por una distancia tamaño más grande horizonte, nunca han interactuado en el pasado. Dado que aún no se ha producido la interacción más rápida (el intercambio de rayos de luz), se excluye cualquier otra interacción. Por tanto, ningún suceso ocurrido en un punto puede tener como causa un suceso ocurrido en otro punto. En el caso de que el tamaño del horizonte de partículas tienda a un valor constante, el Universo se divide en regiones causalmente no relacionadas, cuya evolución se produce de forma independiente.
Por tanto, no nos es posible saber cómo es el Universo más allá del horizonte actual de partículas. Algunas teorías del universo primitivo sostienen que mucho más allá de este horizonte no se parece en nada a lo que vemos. Esta tesis es bastante científica, ya que se deriva de cálculos bastante razonables, pero no puede ser refutada ni confirmada con la ayuda de las observaciones astronómicas disponibles en nuestro tiempo. Además, si el espacio continúa expandiéndose con aceleración, no será posible verificarlo. y cuánto futuro lejano.
Las fuentes en el horizonte de partículas tienen un corrimiento al rojo infinito. Estos son los fotones más antiguos que, al menos en teoría, ahora se pueden “ver”. Fueron emitidos casi en el momento del Big Bang. Entonces el tamaño de la parte del Universo visible hoy era extremadamente pequeño, lo que significa que desde entonces todas las distancias han aumentado considerablemente. De aquí proviene el corrimiento al rojo infinito. Por supuesto, en realidad no podemos ver fotones desde el propio horizonte de partículas. El Universo en su juventud era opaco a la radiación. Por tanto, no se observan fotones con un desplazamiento al rojo superior a 1000. Si en el futuro los astrónomos aprenden a detectar neutrinos reliquias, esto les permitirá observar los primeros minutos de vida del Universo, correspondientes al corrimiento al rojo: 3x10 7. Se pueden lograr avances aún mayores en la detección de ondas gravitacionales relictas, alcanzando los "tiempos de Planck" (10 -43 segundos desde el inicio de la explosión). Con su ayuda, será posible mirar hacia el pasado en la medida de lo posible, en principio utilizando las leyes de la naturaleza que conocemos hoy. Cerca del comienzo del big bang teoria general La relatividad ya no es aplicable.
Horizonte de eventos
Horizonte de eventos – es una superficie en el espacio-tiempo. Un horizonte así no aparece en todos los modelos cosmológicos. Por ejemplo, No hay horizonte de sucesos en un universo que se desacelera– cualquier evento en la vida de galaxias distantes se puede ver si se espera lo suficiente. El objetivo de introducir este horizonte es que separa los acontecimientos que pueden afectarnos al menos en el futuro de aquellos que no pueden afectarnos de ninguna manera. Si ni siquiera la señal luminosa sobre un evento nos llega, entonces el evento en sí no puede influir en nosotros. ¿Por qué es esto posible? Puede haber varias razones. El más simple es el modelo del “fin del mundo”. Si el futuro es limitado en el tiempo, entonces está claro que la luz de algunas galaxias distantes simplemente no podrá llegar hasta nosotros. Mayoría modelos modernos tal posibilidad no está prevista. Sin embargo, existe una versión del próximo Big Rip, pero no es muy popular en los círculos científicos. Pero hay otra opción: la expansión con aceleración.
El reciente descubrimiento de que el Universo se está expandiendo a un ritmo acelerado ha emocionado literalmente a los cosmólogos. Puede haber dos razones para este comportamiento inusual de nuestro mundo: o el principal “relleno” de nuestro Universo no es materia ordinaria, sino materia desconocida con propiedades inusuales (la llamada energía oscura), o (¡aún más aterrador de pensar!) es necesario cambiar las ecuaciones de la teoría general de la relatividad. Además, por alguna razón, la humanidad vivió en ese corto período a escalas cosmológicas en el que la lenta expansión estaba dando paso a una acelerada. Todas estas preguntas aún están muy lejos de resolverse, pero hoy podemos discutir cómo la expansión acelerada (si continúa para siempre) cambiará nuestro Universo y creará un horizonte de eventos. Resulta que la vida de las galaxias distantes, desde el momento en que obtienen una velocidad de escape suficientemente alta, se detendrá para nosotros y su futuro se volverá desconocido para nosotros: la luz de una serie de eventos simplemente nunca nos llegará. Con el tiempo, en un futuro bastante lejano, todas las galaxias que no forman parte de nuestro supercúmulo local de 100 megaparsecs de tamaño desaparecerán más allá del horizonte de sucesos.
Pasado y futuro
“Empecé a pensar en los problemas del horizonte cuando estaba en la escuela de posgrado, y ni siquiera después por iniciativa propia, afirma el profesor Wolfgang Rindler, que todavía enseña física en la Universidad de Texas en Dallas. - En aquella época estaba de gran moda la teoría del Universo, conocida como Cosmología del Estado Estacionario. Mi supervisor tuvo una feroz disputa con los autores de esta teoría y me invitó a comprender la esencia del desacuerdo. No abandoné la tarea propuesta y como resultado apareció mi trabajo sobre horizontes cosmológicos.
Según el profesor Rindler, Hay una interpretación muy clara de ambos horizontes de nuestro mundo:“El horizonte de sucesos está formado por un frente de luz que finalmente convergerá en nuestra Galaxia cuando la edad del Universo aumente hasta el infinito. Por el contrario, el horizonte de partículas corresponde al frente de luz emitido en el momento del Big Bang. En sentido figurado, el horizonte de sucesos está delimitado por el último de los frentes de luz que llega a nuestra galaxia, y el horizonte de partículas es el primero. De esta definición queda claro que
El horizonte de partículas define la distancia máxima desde la que en nuestra era actual podemos observar lo ocurrido en el pasado. El horizonte de sucesos, por el contrario, registra la distancia máxima desde la que se puede obtener información sobre un futuro infinitamente lejano.
Estos son realmente dos horizontes diferentes que se necesitan para descripción completa evolución del universo."
El trabajo propuesto, basado en datos generalmente aceptados, proporciona una determinación numérica directa del radio aparente del Universo, que difiere del generalmente aceptado. Los modelos de inflación del Big Bang actualmente conocidos predicen diferentes significados el tamaño inicial del Universo después de completar la etapa de inflación:
“... el período de “inflación”… se llama período inflacionario. Durante este tiempo, el tamaño del Universo aumentó 10^50 veces, desde una milmillonésima parte del tamaño de un protón hasta el tamaño de una caja de cerillas”.
“Al final del período inflacionario, nuestro Universo adquirió un tamaño de aproximadamente 1 cm de diámetro...”.
"El Universo se expandió 50 órdenes de magnitud: era más pequeño que un protón y adquirió el tamaño de una toronja".
"Al final del período inflacionario, el universo había adquirido un tamaño de aproximadamente 1 cm".
"El embrión del Universo creció desde cero hasta el tamaño de una pelota de ping-pong".
El proceso de inflación inflacionaria en sí dura una mínima fracción de segundo, después de lo cual comienza el proceso multimillonario de expansión del Universo de Hubble. Hasta ahora, según las estimaciones que figuran a continuación, el Universo se ha expandido de 10^8 a 10^30 metros. Ahora se acepta que han pasado unos 10^17 segundos o 13.800 millones de años desde la expansión inflacionaria.
Según el modelo estándar del Big Bang, el radio inicial del Universo debería haber sido del orden de varios centímetros y la expansión posterior habría sido lineal. La inflación eliminó algunos de los problemas encontrados en el modelo estándar del Big Bang. Sin embargo, los primeros escenarios inflacionarios tampoco estuvieron exentos de deficiencias, lo que llevó a su mayor desarrollo y al surgimiento de nuevos modelos inflacionarios, en los que el Universo se expandía significativamente más durante la etapa inflacionaria.
Por ejemplo, el valor de la expansión del espacio está dado en 10 elevado a 10^5 – 10^12 veces, lo que prácticamente significa el tamaño del Universo con exactamente los mismos valores numéricos: 10 elevado a 10^5 – 10^12 cm El número 10^12 es 10 elevado a un billón. tamaño más grande El universo al final de la etapa de inflación a partir de este rango lo predice la nueva teoría inflacionaria de A. Linde:
“La principal diferencia entre la teoría inflacionaria y la vieja cosmología se vuelve obvia si calculamos el tamaño de una región inflacionaria típica al final de la inflación. Incluso si el tamaño inicial del universo inflacionario fuera muy pequeño (del orden de la longitud de Planck lp~10^33 cm), después de 10^-35 segundos de inflación el universo alcanza dimensiones enormes: 1~10^1`000` 000`000`000cm."
"Según algunos modelos de inflación, la escala del Universo (en cm) llegará a 10 elevado a 10^12".
Obviamente, tal diferencia en el tamaño del Universo debería conducir a diferentes parámetros finales del Universo.
Radio del universo observable.
“El Universo Observable es un concepto de la cosmología del Big Bang que describe una parte del Universo que es el pasado absoluto en relación con el observador. Desde el punto de vista del espacio, esta es la región desde la cual la materia (en particular, la radiación y, por tanto, cualquier señal) tendría tiempo, durante la existencia del Universo, de alcanzar su ubicación actual (en el caso de la humanidad). , Tierra moderna), es decir, ser observable."
Según datos generalmente aceptados, la edad del universo es T=13,8 mil millones de años. De esto se deduce, como se cree, que los fotones nacidos en el momento del surgimiento del Universo ya deberían llegar a la Tierra. En otras palabras, cualquier fotón de la radiación cósmica de fondo de microondas pasó T años en tránsito. Sin embargo, en relación con la expansión del Universo, también es obvio que los fotones que se emiten desde una distancia menor que T años luz también deben llegar a la Tierra. De hecho, durante este tiempo la Tierra se alejaba constantemente de la fuente de radiación. Por tanto, los fotones que llegaron a la Tierra, teniendo una edad de T años, nacieron a una distancia de la Tierra inferior a T años luz.
Los cálculos muestran que en el momento inicial (después de que se formaron las galaxias), la fuente más distante de la Tierra, cuyos fotones han llegado actualmente a la Tierra, se encontraba a una distancia de aproximadamente 5x10^9 luz de la Tierra. años.
En nuestros cálculos partimos de los siguientes supuestos bastante aceptables. La suposición principal es que la ley de Hubble se acepta como verdadera.
La segunda suposición es que durante todo el período de expansión postinflacionaria del Universo, la constante de Hubble no fue menor que el valor actualmente aceptado. Además, cuanto mayor sea el valor medio de la constante de Hubble, menor será el radio real del Universo observable. Por tanto, en relación con el descubrimiento de la expansión acelerada del Universo, el resultado obtenido debe considerarse algo sobreestimado, ya que anteriormente la constante de Hubble era aparentemente menor. Es decir, los fotones llegaron a la Tierra desde fuentes situadas a más de 5 mil millones de años luz de distancia.
El tercer supuesto es la constancia aproximada de la constante de Hubble, su independencia del tiempo. Esta es una suposición aceptable, se podría decir, generalmente aceptada, ya que se desprende de los gráficos de expansión del Universo de casi todos los investigadores y teóricos acreditados.
De los argumentos anteriores se desprende que durante las observaciones astronómicas es imposible "ver" galaxias a más de 5 mil millones de años luz de distancia. Los fotones de cualquier galaxia cercana a la edad del Universo que llegaron a la Tierra fueron emitidos cuando la galaxia no estaba a más de 5 mil millones de años luz de distancia.
Además, de esto se deduce que ningún corrimiento al rojo puede corresponder a una distancia mayor que esta distancia, y la información dada en la literatura cosmológica de que se ha descubierto una galaxia o un cuásar a 10-12 mil millones de años luz de distancia es desconfiada.
De hecho, ésta es una circunstancia bastante obvia. Dado que la edad del Universo es de 14 mil millones de años, cualquier fotón no podría estar en tránsito por más tiempo que este tiempo. Si un fotón se moviera hacia la Tierra desde un punto a 12-14 mil millones de años de distancia, entonces a la velocidad de la luz recorrería esta distancia y alcanzaría la Tierra durante la vida del Universo solo si la Tierra no se alejara. Pero la Tierra se estaba alejando, y con suficiente alta velocidad, como se muestra en la animación que acompaña a este artículo.
La animación y los cálculos mencionados anteriormente se pueden ver en Internet en la URL: http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/rw99.shtml
Dado que la Tierra se aleja de la Estrella, el fotón durante la vida del Universo sólo alcanzará el punto donde se encontraba la Tierra en el momento de su emisión (círculo azul pálido), a una distancia de 13,7 mil millones de años luz. Esto es obvio, ya que durante este tiempo de 13,7 mil millones de años la Tierra se alejará de este punto. Sólo los fotones que en el momento de la emisión se encuentren a no más de 5 mil millones de años luz de ella podrán llegar a la Tierra (aproximadamente). Esta distancia, aparentemente, debería considerarse el límite observable del Universo.
Sin embargo, la literatura cosmológica indica que el radio del Universo observable tiene un tamaño cercano a su edad: unos 14 mil millones de años luz. Como se muestra en los cálculos anteriores, durante más de 13 mil millones de años luz, la luz de tales galaxias aparentemente no pudo llegar a la Tierra. Es decir, resulta que es casi imposible observar galaxias a tal distancia de la Tierra.
Esto significa que los métodos cosmológicos para calcular distancias a las galaxias plantean ciertas dudas. Además, es obvio que dentro de 14 mil millones de años los fotones de galaxias distantes a 14 mil millones de años luz podrían llegar a la Tierra sólo en el caso de un Universo estacionario (no en expansión).
Aparentemente, la conclusión resultante sobre el radio universo visible A 5 mil millones de años luz se encuentra otra paradoja cosmológica, ya que se cuestionan muchas teorías y conclusiones generalmente aceptadas: la relatividad general, la ley de Hubble, la teoría del Big Bang...
Literatura
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En el sistema solar no hay ni diez planetas y hay un solo sol. Una galaxia es un conjunto de sistemas solares. Hay alrededor de doscientos mil millones de estrellas en la galaxia. Hay miles de millones de galaxias en el Universo. ¿Entiendes qué es el Universo? Nosotros mismos no sabemos qué es y es poco probable que lo descubramos en los próximos mil millones de años. Y cuanto más aumenta nuestro conocimiento sobre el universo, sobre lo que nos rodea y lo contiene todo, más preguntas surgen.
Cuando miramos el Universo, todos sus planetas y estrellas, galaxias y cúmulos, gas, polvo, plasma, vemos las mismas firmas en todas partes. Vemos líneas de absorción y emisión atómica, vemos materia interactuando con otras formas de materia, vemos formación y muerte de estrellas, colisiones, radiación de rayos x y mucho más. Hay una pregunta obvia que requiere explicación: ¿por qué vemos todo esto? Si las leyes de la física dictan la simetría entre materia y antimateria que observamos no debería existir.
¡Hola a todos! Hoy quiero compartir contigo mis impresiones del Universo. Imagínense, no hay fin, siempre fue interesante, pero ¿podría suceder esto? En este artículo podrás aprender sobre las estrellas, sus tipos y su vida, sobre el Big Bang, sobre los agujeros negros, sobre los púlsares y sobre algunas otras cosas importantes.
- esto es todo lo que existe: espacio, materia, tiempo, energía. Incluye todos los planetas, estrellas y otros cuerpos cósmicos.
- este es todo el mundo material existente, es ilimitado en espacio y tiempo y diverso en las formas que toma la materia en el proceso de su desarrollo.
El universo estudiado por la astronomía.- esta es una parte del mundo material accesible a la investigación mediante métodos astronómicos que corresponden al nivel científico alcanzado (esta parte del Universo a veces se llama Metagalaxia).
Metagalaxia – disponible métodos modernos exploración de parte del Universo. La metagalaxia contiene varios miles de millones.
El universo es tan grande que es imposible comprender su tamaño. Hablemos del Universo: la parte visible para nosotros se extiende a lo largo de 1,6 millones de millones de millones de kilómetros, y nadie sabe qué tan grande es más allá de lo visible.
Muchas teorías intentan explicar cómo el universo adquirió su forma actual y de dónde vino. Según la teoría más popular, nació hace 13 mil millones de años como resultado de una explosión gigante. Tiempo, espacio, energía, materia: todo esto surgió como resultado de esta fenomenal explosión. No tiene sentido decir que lo que ocurrió antes del llamado “big bang” no hubo nada antes;
- Por ideas modernas Este es el estado del Universo en el pasado (hace unos 13 mil millones de años), cuando su densidad media era muchas veces mayor que la actual. Con el tiempo, la densidad del Universo disminuye debido a su expansión.
En consecuencia, a medida que profundizamos en el pasado, la densidad aumenta, hasta el momento en que las ideas clásicas sobre el tiempo y el espacio pierden su validez. Este momento puede tomarse como el inicio de la cuenta atrás. El intervalo de tiempo de 0 a varios segundos se denomina convencionalmente período del Big Bang.
La materia del Universo, al comienzo de este período, adquirió velocidades relativas colosales (“explotó”, de ahí el nombre).
Observado en nuestro tiempo, la evidencia del Big Bang es la concentración de helio, hidrógeno y algunos otros elementos ligeros, la radiación relicta y la distribución de heterogeneidades en el Universo (por ejemplo, galaxias).
Los astrónomos creen que el universo estaba increíblemente caliente y lleno de radiación después del Big Bang.
Las partículas atómicas (protones, electrones y neutrones) se formaron en aproximadamente 10 segundos.
Los propios átomos (átomos de helio e hidrógeno) se formaron sólo unos cientos de miles de años después, cuando el Universo se enfrió y se expandió significativamente en tamaño.
Ecos del Big Bang.
Si el Big Bang hubiera ocurrido hace 13 mil millones de años, a estas alturas el Universo se habría enfriado a una temperatura de unos 3 grados Kelvin, es decir, 3 grados por encima del cero absoluto.
Los científicos registraron el ruido de radio de fondo utilizando telescopios. Estos ruidos de radio en todo el cielo estrellado corresponden a esta temperatura y se consideran ecos del Big Bang que aún nos llegan.
Según una de las leyendas científicas más populares, Isaac Newton vio caer una manzana al suelo y se dio cuenta de que había ocurrido bajo la influencia de la gravedad que emanaba de la propia Tierra. La magnitud de esta fuerza depende del peso corporal.
La gravedad de una manzana, que tiene una masa pequeña, no afecta el movimiento de nuestro planeta, la Tierra tiene una masa grande y atrae la manzana hacia sí misma.
En las órbitas cósmicas, las fuerzas gravitacionales mantienen a todos los cuerpos celestes. La Luna se mueve a lo largo de la órbita de la Tierra y no se aleja de ella; en las órbitas circunsolares, la fuerza gravitacional del Sol sostiene a los planetas y el Sol se mantiene en posición con respecto a otras estrellas, una fuerza que es mucho mayor que la gravitacional. fuerza.
Nuestro Sol es una estrella bastante común y corriente de tamaño mediano. El Sol, como todas las demás estrellas, es una bola de gas luminoso y es como un horno colosal que produce calor, luz y otras formas de energía. sistema solar forman planetas en órbita solar y, por supuesto, el propio Sol.
Otras estrellas, al estar muy lejos de nosotros, parecen diminutas en el cielo, pero en realidad algunas de ellas tienen un diámetro cientos de veces mayor que el de nuestro Sol.
Estrellas y galaxias.
Los astrónomos determinan la ubicación de las estrellas colocándolas en constelaciones o en relación con ellas. Constelación – Se trata de un grupo de estrellas visibles en una determinada zona del cielo nocturno, pero que en realidad no siempre se encuentran cerca.
Las estrellas en las vastas extensiones del espacio se agrupan en archipiélagos estelares llamados galaxias. Nuestra galaxia, que se llama Vía Láctea, incluye el Sol con todos sus planetas. Nuestra galaxia está lejos de ser la más grande, pero es lo suficientemente grande como para imaginarla.
Las distancias en el Universo se miden en relación con la velocidad de la luz; la humanidad no conoce nada más rápido que ella. La velocidad de la luz es de 300 mil km/seg. Los astrónomos utilizan esta unidad como año luz: esta es la distancia que recorrería un rayo de luz en un año, es decir, 9,46 millones de millones de kilómetros.
Proxima en la constelación de Centauro es la estrella más cercana a nosotros. Se encuentra a 4,3 años luz de distancia. No la vemos como la mirábamos hace más de cuatro años. Y la luz del Sol nos llega en 8 minutos y 20 segundos.
La Vía Láctea, con cientos de miles de millones de estrellas, tiene la forma de una rueda giratoria gigante con un eje que sobresale: el cubo. El Sol se encuentra a 250 mil años luz de su eje, más cerca del borde de esta rueda. El Sol gira alrededor del centro de la Galaxia en su órbita cada 250 millones de años.
Nuestra Galaxia es una entre muchas y nadie sabe cuántas hay en total. Ya se han descubierto más de mil millones de galaxias y muchos millones de estrellas en cada una de ellas. A cientos de millones de años luz de los terrestres se encuentra la más distante de las galaxias ya conocidas.
Estudiamos el pasado más lejano del Universo estudiándolos. Todas las galaxias se están alejando de nosotros y unas de otras. Parece que el Universo sigue en expansión y el Big Bang fue su origen.
¿Qué tipos de estrellas hay?
Las estrellas son bolas de gas ligero (plasma) similares al Sol. Formado a partir de un ambiente de gas polvoriento ( a lo grande de helio e hidrógeno), debido a la inestabilidad gravitacional.
Las estrellas son diferentes, pero una vez que surgieron todas y después de millones de años desaparecerán. Nuestro Sol tiene casi 5 mil millones de años y, según los astrónomos, existirá durante el mismo tiempo y luego comenzará a morir.
Sol - Esta es una sola estrella, muchas otras estrellas son binarias, es decir, de hecho, están formadas por dos estrellas que giran entre sí. Los astrónomos también conocen las estrellas triples y las llamadas estrellas múltiples, que están formadas por muchos cuerpos estelares.
Las supergigantes son las estrellas más grandes.
Antares, con un diámetro 350 veces el diámetro del Sol, es una de estas estrellas. Sin embargo, todas las supergigantes tienen densidades muy bajas. Las gigantes son estrellas más pequeñas con un diámetro de 10 a 100 veces mayor que el Sol.
Su densidad también es baja, pero mayor que la de las supergigantes. Mayoría estrellas visibles, incluido el Sol, se clasifican como estrellas de secuencia principal o estrellas intermedias. Su diámetro puede ser diez veces menor o diez veces mayor que el diámetro del Sol.
Las enanas rojas se llaman estrellas más pequeñas de la secuencia principal y enanas blancas - se denominan cuerpos aún más pequeños que ya no pertenecen a las estrellas de la secuencia principal.
Las enanas blancas (aproximadamente del tamaño de nuestro planeta) son extremadamente densas pero muy oscuras. Su densidad es muchos millones de veces mayor que la densidad del agua. Hasta 5 mil millones de enanas blancas sólo pueden existir en vía Láctea, aunque hasta ahora los científicos sólo han descubierto unos cientos de cuerpos de este tipo.
Veamos un vídeo comparando los tamaños de las estrellas como ejemplo.
Vida de una estrella.
Cada estrella, como se mencionó anteriormente, nace de una nube de polvo e hidrógeno. El universo está lleno de esas nubes.
La formación de una estrella comienza cuando, bajo la influencia de alguna otra fuerza (nadie entiende) y bajo la influencia de la gravedad, como dicen los astrónomos, se produce el colapso o "colapso" de un cuerpo celeste: la nube comienza a girar y su centro se calienta. Puedes observar la evolución de las estrellas.
Las reacciones nucleares comienzan cuando la temperatura dentro de una nube de estrellas alcanza los millones de grados.
Durante estas reacciones, los núcleos de los átomos de hidrógeno se combinan para formar helio. La energía producida por las reacciones se libera en forma de luz y calor y se enciende una nueva estrella.
Se observa polvo estelar y gases residuales alrededor de nuevas estrellas. Los planetas se formaron alrededor de nuestro Sol a partir de esta materia. Seguramente se formaron planetas similares alrededor de otras estrellas, y es probable que existan algunas formas de vida en muchos planetas, cuyo descubrimiento la humanidad desconoce.
Explosiones de estrellas.
El destino de una estrella depende en gran medida de su masa. Cuando una estrella como nuestro Sol utiliza su “combustible” de hidrógeno, la capa de helio se contrae y las capas exteriores se expanden.
La estrella se convierte en una gigante roja en esta etapa de su vida. Luego, con el tiempo, sus capas externas se alejan bruscamente, dejando atrás solo un pequeño núcleo brillante de la estrella. enano blanco.enana negra
(una enorme masa de carbono) se convierte en la estrella, enfriándose gradualmente.
Un destino más dramático aguarda a las estrellas con una masa varias veces mayor que la de la Tierra.
Se convierten en supergigantes, mucho más grandes que las gigantes rojas, a medida que se agota su combustible nuclear y se expanden hasta volverse tan enormes.
Posteriormente, bajo la influencia de la gravedad, se produce un fuerte colapso de sus núcleos. La estrella es destrozada por una inimaginable explosión de energía liberada. Los astrónomos llaman supernova a tal explosión. Millones de veces más brillante que el sol
Dependiendo de la masa inicial de la estrella, después de una supernova puede quedar un pequeño cuerpo llamado estrella de neutrones. Con un diámetro de no más de unas pocas decenas de kilómetros, una estrella de este tipo está formada por neutrones sólidos, lo que hace que su densidad sea muchas veces mayor que la enorme densidad de las enanas blancas.
Agujeros negros.
La fuerza del colapso del núcleo en algunas supernovas es tan grande que la compresión de la materia prácticamente no conduce a su desaparición. En lugar de materia queda una sección del espacio exterior con una gravedad increíblemente alta. Esta zona se llama agujero negro; su fuerza es tan poderosa que atrae todo hacia sí.
Los agujeros negros no pueden ser visibles debido a su naturaleza. Sin embargo, los astrónomos creen haberlos localizado.
Los astrónomos buscan sistemas estelares binarios con una radiación potente y creen que surge de la fuga de materia hacia el agujero negro, acompañada de un calentamiento de millones de grados.
Una fuente de radiación de este tipo fue descubierta en la constelación de Cygnus (el llamado agujero negro Cygnus X-1). Algunos científicos creen que además de los agujeros negros, también existen los blancos. Estos agujeros blancos aparecen en el lugar donde la materia acumulada se prepara para comenzar la formación de nuevos cuerpos estelares.
El Universo también está plagado de misteriosas formaciones llamadas quásares. Estos son probablemente los núcleos de galaxias distantes que brillan intensamente y más allá de ellos no vemos nada en el Universo.
Poco después de la formación del Universo, su luz comenzó a moverse en nuestra dirección. Los científicos creen que una energía equivalente a la de los quásares sólo puede provenir de los agujeros cósmicos.
Los púlsares no son menos misteriosos. Los púlsares son formaciones que emiten periódicamente rayos de energía. Según los científicos, son estrellas que giran rápidamente y de ellas emanan rayos de luz, como faros cósmicos.
El futuro del Universo.
Nadie sabe cuál es el destino de nuestro universo. Parece que después de la explosión inicial, todavía se está expandiendo. Hay dos escenarios posibles en un futuro muy lejano.
Según el primero de ellos, Según la teoría del espacio abierto, el Universo se expandirá hasta que toda la energía se gaste en todas las estrellas y las galaxias dejen de existir.
Segundo - la teoría del espacio cerrado, según la cual algún día la expansión del Universo se detendrá, comenzará a contraerse de nuevo y seguirá contrayéndose hasta desaparecer en el proceso.
Los científicos llamaron a este proceso, por analogía con el Big Bang, la gran compresión. Como resultado, podría ocurrir otro big bang, creando un nuevo Universo.
Entonces, todo tuvo un principio y habrá un final, pero nadie sabe cuál será...