W naszym Wszechświecie jest wiele niesamowitych rzeczy i czasami wydaje się bardziej interesujący niż najbardziej wyrafinowana science fiction. A teraz chcemy porozmawiać o obiektach w kosmosie, o których wszyscy słyszeli, ale jednocześnie nie każdy ma pojęcie, o co chodzi.
czerwony olbrzym
Jest wiele różnych gwiazd: niektóre są cieplejsze, inne zimniejsze, niektóre są duże, inne (tradycyjnie) małe. Gigantyczna gwiazda ma niską temperaturę powierzchni i ogromny promień. Z tego powodu ma wysoką jasność. Typowym przykładem jest czerwony olbrzym. Jego promień może sięgać 800 słonecznych, a jego jasność może przekraczać słoneczną o 10 tysięcy razy. Gwiazda staje się czerwonym olbrzymem, gdy w jej centrum cały wodór zamienia się w hel, a fuzja wodoru trwa dalej na obrzeżach rdzenia helowego. Prowadzi to do wzrostu jasności, rozszerzania się warstw zewnętrznych i obniżenia temperatury powierzchni.
Aldebaran, Arcturus, Gakrux to przykłady czerwonych olbrzymów. Wszystkie te gwiazdy znajdują się na liście najjaśniejszych gwiazd na nocnym niebie. Co więcej, czerwone olbrzymy nie są najbardziej masywne. Istnieją czerwone nadolbrzymy, które są największymi gwiazdami pod względem wielkości. Ich promień może przekroczyć promień słoneczny nawet 1500 razy.
W szerszym sensie czerwony olbrzym jest gwiazdą w końcowej fazie ewolucji. Jego dalsze losy zależą od masy. Jeśli masa jest niska, taka gwiazda przekształci się w białego karła; jeśli jest duża, zamieni się w gwiazdę neutronową lub czarną dziurę. Czerwone olbrzymy są różne, ale wszystkie mają podobną strukturę. Mówimy w szczególności o gorącym, gęstym rdzeniu i bardzo rozrzedzonej i wydłużonej powłoce. Wszystko to prowadzi do intensywnego wiatru gwiazdowego - wypływu materii z gwiazdy w przestrzeń międzygwiazdową.
Gwiazda podwójna
Film promocyjny:
Termin ten odnosi się do dwóch gwiazd związanych grawitacyjnie, które krążą wokół wspólnego środka masy. Czasami można znaleźć układy składające się z trzech gwiazdek. Gwiazda podwójna wydaje się być bardzo egzotycznym zjawiskiem, ale jest bardzo powszechne w galaktyce Drogi Mlecznej. Naukowcy uważają, że około połowa wszystkich gwiazd w Galaktyce to układy podwójne (to drugie imię tego zjawiska).
Zwykła gwiazda powstaje w wyniku kompresji chmury molekularnej w wyniku niestabilności grawitacyjnej. W przypadku gwiazdy podwójnej sytuacja jest oczywiście podobna, ale co do przyczyny separacji, tutaj naukowcy nie mogą dojść do wspólnej opinii.
Brązowy karzeł
Brązowy karzeł to bardzo nietypowy obiekt, który trudno w jakikolwiek sposób sklasyfikować. Zajmuje pozycję pośrednią między gwiazdą a planetą gazową. Te obiekty mają masę porównywalną do 1-8% Słońca. Są zbyt masywne dla planet, a kompresja grawitacyjna umożliwia reakcje termojądrowe z udziałem „łatwopalnych” pierwiastków. Nie ma jednak wystarczającej masy, aby „zapalić” wodór, a brązowy karzeł świeci stosunkowo krótko w porównaniu ze zwykłą gwiazdą.
Temperatura powierzchni brązowego karła może wynosić 300-3000 K. Stygnie on w sposób ciągły przez całe życie: im większy taki obiekt, tym wolniej ten proces. Mówiąc najprościej, brązowy karzeł w wyniku syntezy termojądrowej nagrzewa się na pierwszym etapie swojego życia, a następnie ochładza się, stając się zwykłą planetą. Nazwa pochodzi od głębokiej czerwieni lub nawet podczerwieni koloru tych obiektów.
Mgławica
Słyszymy to słowo niejednokrotnie, gdy dotykamy kwestii astronomii. Mgławica to nic innego jak kosmiczna chmura, która składa się z pyłu i gazu. Jest to podstawowy budulec naszego wszechświata: powstają z niego gwiazdy i układy gwiazd. Mgławica to jeden z najpiękniejszych obiektów astronomicznych, może świecić wszystkimi kolorami tęczy.
Mgławica Andromedy (lub Galaktyka Andromedy) jest galaktyką najbliższą Drodze Mlecznej. Znajduje się w odległości 2,52 miliona sv. lat od Ziemi i zawiera około 1 biliona gwiazd. Być może ludzkość dotrze do mgławicy Andromedy w odległej przyszłości. A nawet jeśli tak się nie stanie, sama mgławica „przyjedzie z wizytą”, połykając Drogę Mleczną. Faktem jest, że mgławica Andromeda jest znacznie większa niż nasza Galaktyka.
Ważne jest, aby to wyjaśnić. Słowo „mgławica” ma długą historię: było używane do oznaczania prawie każdego obiektu astronomicznego, w tym galaktyk. Na przykład galaktyka Mgławica Andromedy. Teraz odeszli od tej praktyki, a słowo „mgławica” oznacza nagromadzenie pyłu, gazu i plazmy. Jest mgławica emisyjna (chmura gazu o wysokiej temperaturze), mgławica refleksyjna (nie emituje własnego promieniowania), ciemna mgławica (chmura pyłowa, która blokuje światło z obiektów znajdujących się za nią) i mgławica planetarna (powłoka gazu wytwarzana przez gwiazdę pod koniec jej ewolucji) … Obejmuje to również pozostałości po supernowych.
Żółty karzeł
Nie wszyscy wiedzą o tego typu gwiazdach. I to jest dziwne, ponieważ nasze własne Słońce jest typowym żółtym karłem. Żółte karły to małe gwiazdy o masie 0,8–1,2 masy Słońca. To są tak zwani luminarze. główna sekwencja. Na diagramie Hertzsprunga-Russella jest to region zawierający gwiazdy, które wykorzystują termojądrową fuzję helu z wodoru jako źródła energii.
Temperatury powierzchniowe żółtych karłów wynoszą 5000–6000 K, a średni czas życia takiej gwiazdy wynosi 10 miliardów lat. Takie gwiazdy zamieniają się w czerwone olbrzymy po spaleniu zapasu wodoru. Podobny los czeka nasze Słońce: według prognoz naukowców za około 5-7 miliardów lat połknie ono naszą planetę, a następnie zamieni się w białego karła. Ale na długo przed tym wszystkim życie na naszej planecie zostanie spalone.
Biały karzeł
Gwiazda karłowata jest dokładnym przeciwieństwem gigantycznej gwiazdy. Przed nami wyewoluowana gwiazda, której masa może być porównywalna z masą Słońca. W tym przypadku promień białego karła jest około 100 razy mniejszy niż promień naszej gwiazdy. Jako jedna z gwiazd o małej masie, Słońce również zmieni się w białego karła kilka miliardów lat po wyczerpaniu rezerw wodoru w jądrze. Białe karły zajmują 3–10% gwiezdnej populacji naszej Galaktyki, ale ze względu na ich niską jasność bardzo trudno je zidentyfikować.
„Starszy” biały karzeł nie jest już bezpośrednio biały. Sama nazwa pochodzi od koloru pierwszych otwartych gwiazd, na przykład Syriusza B (nawiasem mówiąc, rozmiar tego ostatniego może być dość porównywalny z rozmiarem naszej Ziemi). W rzeczywistości biały karzeł wcale nie jest gwiazdą, ponieważ w jego wnętrzu nie zachodzą już reakcje termojądrowe. Mówiąc najprościej, biały karzeł nie jest gwiazdą, ale jego „trupem”.
W miarę dalszego rozwoju biały karzeł stygnie jeszcze bardziej, a dodatkowo zmienia kolor z białego na czerwony. Ostatnim etapem ewolucji takiego obiektu jest schłodzony czarny karzeł. Inną opcją jest nagromadzenie materii na powierzchni białego karła „przelewającego się” z innej gwiazdy, kompresja i następująca po niej eksplozja nowej lub supernowej.
Supernova
Supernowa to zjawisko, w którym jasność gwiazdy zmienia się o 4-8 rzędów wielkości, po czym można zaobserwować stopniowe zanikanie rozbłysku. W szerszym sensie jest to eksplozja gwiazdy, podczas której zniszczony zostaje cały obiekt. Jednocześnie taka gwiazda przez pewien czas zaćmiewa inne gwiazdy: i nie jest to zaskakujące, ponieważ podczas eksplozji jej jasność może przekroczyć jasność słoneczną o 1000 milionów razy. W galaktyce, którą można porównać do naszej, raz na 30 lat odnotowuje się pojawienie się jednej supernowej. Jednak ogromna ilość kurzu przeszkadza w obserwacji obiektu. Podczas eksplozji ogromna ilość materii wpada w przestrzeń międzygwiazdową. Pozostała materia może służyć jako materiał budulcowy dla gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury.
Nasza gwiazda i planety Układu Słonecznego powstały w gigantycznym obłoku gazu molekularnego i pyłu. Około 4,6 miliarda rozpoczęło kompresję tej chmury, pierwsze sto tysięcy lat po tym, jak Słońce było zapadającą się protogwiazdą. Jednak z biegiem czasu ustabilizował się i przyjął swój obecny wygląd. Jednak Słońce nie będzie istnieć wiecznie: najpierw zamieni się w czerwonego olbrzyma, a następnie w białego karła.
Istnieją dwa główne typy supernowych. W pierwszym przypadku występuje niedobór wodoru w widmie optycznym. Dlatego naukowcy uważają, że nastąpiła eksplozja białego karła. Faktem jest, że biały karzeł prawie nie ma wodoru, ponieważ to koniec ewolucji gwiazd. W drugim przypadku naukowcy odnotowują ślady wodoru. Stąd wynika, że mówimy o eksplozji „zwykłej” gwiazdy, której rdzeń uległ zawaleniu. W tym scenariuszu jądro może ostatecznie stać się gwiazdą neutronową.
Gwiazda neutronowa
Gwiazda neutronowa to obiekt składający się głównie z neutronów - ciężkich cząstek elementarnych, które nie mają ładunku elektrycznego. Jak już wspomniano, przyczyną ich powstania jest grawitacyjne zapadanie się normalnych gwiazd. Z powodu przyciągania gwiezdne masy zaczynają przyciągać się do wewnątrz, aż stają się niesamowicie ściśnięte. W rezultacie neutrony są niejako „upakowane”.
Gwiazda neutronowa jest mała - zwykle jej promień nie przekracza 20 km. Ponadto masa większości z tych obiektów wynosi 1,3–1,5 masy Słońca (teoria zakłada istnienie gwiazd neutronowych o masie 2,5 masy Słońca). Gęstość gwiazdy neutronowej jest tak duża, że jedna łyżeczka jej substancji waży miliardy ton. Taki obiekt składa się z atmosfery gorącej plazmy, zewnętrznej i wewnętrznej skorupy oraz jąder (zewnętrznych i wewnętrznych).
Pulsar
Uważa się, że gwiazda neutronowa emituje wiązkę radiową w kierunku związanym z jej polem magnetycznym, którego oś symetrii nie pokrywa się z osią obrotu gwiazdy. Mówiąc najprościej, pulsar to gwiazda neutronowa, która wiruje z niesamowitą prędkością. Pulsary emitują potężne promienie gamma, dzięki czemu możemy obserwować fale radiowe, jeśli gwiazda neutronowa znajduje się biegunem do naszej planety. Można to porównać do latarni morskiej: obserwatorowi na brzegu wydaje się, że okresowo mruga, chociaż w rzeczywistości reflektor po prostu obraca się w przeciwnym kierunku.
Innymi słowy, możemy obserwować niektóre gwiazdy neutronowe jako pulsary, ponieważ mają one fale elektromagnetyczne wyrzucane w wiązkach z biegunów gwiazdy neutronowej. Najlepiej zbadanym pulsarem jest PSR 0531 + 21, który znajduje się w Mgławicy Krab w odległości 6520 sv. lat od nas. Gwiazda neutronowa wykonuje 30 obrotów na sekundę, a całkowita moc promieniowania tego pulsara jest 100 000 razy większa niż Słońca. Jednak wiele aspektów pulsarów pozostaje do zbadania.
Kwazar
Pulsar i kwazar są czasami mylone, ale różnica między nimi jest bardzo duża. Kwazar to tajemniczy obiekt, którego nazwa pochodzi od wyrażenia „quasi-gwiezdne źródło radiowe”. Takie obiekty należą do najjaśniejszych i najbardziej oddalonych od nas. Pod względem mocy promieniowania kwazar może stukrotnie przewyższyć wszystkie gwiazdy Drogi Mlecznej łącznie.
Oczywiście odkrycie pierwszego kwazara w 1960 roku wywołało ogromne zainteresowanie tym zjawiskiem. Teraz naukowcy uważają, że mamy aktywne jądro galaktyki. Istnieje supermasywna czarna dziura, która wyciąga materię z otaczającej ją przestrzeni. Masa dziury jest po prostu gigantyczna, a moc promieniowania przekracza moc promieniowania wszystkich gwiazd znajdujących się w galaktyce. Jedna z wersji mówi także, że kwazar może być galaktyką na najwcześniejszym etapie rozwoju - w tym czasie otaczająca materia jest „pożerana” przez supermasywną czarną dziurę. Najbliższy nam kwazar znajduje się w odległości 2 miliardów lat świetlnych, a najbardziej odległy, ze względu na ich niesamowitą widoczność, możemy obserwować z odległości 10 miliardów lat świetlnych.
Blazar
Istnieją również obiekty zwane blazarami. Są źródłem najpotężniejszych błysków gamma w kosmosie. Blazary to strumienie promieniowania i materii skierowane w kierunku Ziemi. Mówiąc najprościej, blazar to kwazar emitujący potężną wiązkę plazmy, która może zniszczyć całe życie na swojej drodze. Jeśli taki promień przechodzi w odległości co najmniej 10 sv. lat od Ziemi nie będzie na niej życia. Blazar jest nierozerwalnie związany z supermasywną czarną dziurą w centrum galaktyki.
Sama nazwa pochodzi od słów „quasar” i „BL Lizards”. Ten ostatni jest typowym przedstawicielem blazarów znanych jako Lacertids. Klasa ta wyróżnia się cechami widma optycznego, które pozbawione jest szerokich linii emisyjnych charakterystycznych dla kwazarów. Teraz naukowcy obliczyli odległość do najbardziej odległego blazara PKS 1424 + 240: to 7,4 miliarda lat świetlnych.
Czarna dziura
Bez wątpienia jest to jeden z najbardziej tajemniczych obiektów we wszechświecie. Wiele napisano o czarnych dziurach, ale ich natura jest nadal przed nami ukryta. Właściwości obiektów są takie, że ich druga prędkość kosmiczna przekracza prędkość światła. Nic nie może uciec przed grawitacją czarnej dziury. Jest tak ogromna, że praktycznie zatrzymuje upływ czasu.
Czarna dziura tworzy się z masywnej gwiazdy, która zużyła swoje paliwo. Gwiazda, która zapada się pod własnym ciężarem i ciągnie się wzdłuż kontinuum czasoprzestrzennego wokół siebie. Pole grawitacyjne staje się tak silne, że nawet światło nie może z niego uciec. W rezultacie obszar, w którym wcześniej znajdowała się gwiazda, staje się czarną dziurą. Innymi słowy, czarna dziura to zakrzywiona część wszechświata. Zasysa materię znajdującą się w pobliżu. Uważa się, że pierwszym kluczem do zrozumienia czarnych dziur jest teoria względności Einsteina. Jednak odpowiedzi na wszystkie podstawowe pytania nie zostały jeszcze znalezione.
Mole Hole
Kontynuując temat, po prostu nie można pominąć tzw. „Wormhole” lub „Wormhole”. Mimo że jest to obiekt czysto hipotetyczny, mamy przed sobą rodzaj tunelu czasoprzestrzennego, składającego się z dwóch wejść i gardła. Wormhole to topologiczna cecha czasoprzestrzeni, która pozwala (hipotetycznie) podróżować po najkrótszej ze wszystkich ścieżek. Aby choć trochę zrozumieć naturę tunelu czasoprzestrzennego, możesz zwinąć kawałek papieru, a następnie przebić go igłą. Powstała dziura będzie przypominać tunel czasoprzestrzenny.
W różnych okresach eksperci przedstawiali różne wersje tuneli czasoprzestrzennych. Możliwość istnienia czegoś takiego dowodzi ogólnej teorii względności, ale jak dotąd nie znaleziono ani jednego tunelu czasoprzestrzennego. Być może w przyszłości nowe badania pomogą wyjaśnić naturę takich obiektów.
Ciemna materia
Jest to hipotetyczne zjawisko, które nie emituje promieniowania elektromagnetycznego i nie oddziałuje z nim bezpośrednio. Dlatego nie możemy go wykryć bezpośrednio, ale widzimy oznaki istnienia ciemnej materii, obserwując zachowanie obiektów astrofizycznych i wywoływane przez nie efekty grawitacyjne.
Ale jak znalazłeś ciemną materię? Naukowcy obliczyli całkowitą masę widocznej części Wszechświata, a także wskaźniki grawitacyjne. Ujawniono pewien brak równowagi, który przypisano tajemniczej substancji. Okazało się również, że według obliczeń niektóre galaktyki obracają się szybciej niż powinny. W konsekwencji coś na nich wpływa i nie pozwala im „odlecieć” na boki.
Obecnie naukowcy uważają, że ciemna materia nie może składać się ze zwykłej materii i że jest oparta na maleńkich egzotycznych cząsteczkach. Ale niektórzy w to wątpią, zwracając uwagę, że ciemna materia może również składać się z obiektów makroskopowych.
Ciemna energia
Jeśli istnieje coś bardziej tajemniczego niż ciemna materia, to jest to ciemna energia. W przeciwieństwie do pierwszej, ciemna energia jest stosunkowo nową koncepcją, ale już udało jej się wywrócić do góry nogami naszą ideę Wszechświata. Według naukowców ciemna energia to coś, co powoduje, że nasz wszechświat rozszerza się wraz z przyspieszeniem. Innymi słowy, rozwija się coraz szybciej. Opierając się na hipotezie ciemnej materii, rozkład masy we Wszechświecie wygląda następująco: 74% to ciemna energia, 22% to ciemna materia, 0,4% to gwiazdy i inne obiekty, 3,6% to gaz międzygalaktyczny.
Jeśli w przypadku ciemnej materii istnieją przynajmniej pośrednie dowody na jej istnienie, to ciemna energia istnieje wyłącznie w ramach modelu matematycznego, który uwzględnia ekspansję naszego Wszechświata. Dlatego nikt nie może teraz powiedzieć z całą pewnością, czym jest ciemna energia.
Ilya Vedmedenko