- Большой взрыв: начало всего
Согласно современным научным представлениям, история нашей Вселенной началась с события, известного как Большой взрыв. Учёные оценивают, что это произошло примерно 13,7 миллиарда лет назад.
Рождение Вселенной
Существует несколько гипотез о происхождении космоса, но теория Большого взрыва является наиболее обоснованной и общепринятой в научном сообществе. Согласно ей, всё началось с невероятно плотной и горячей сингулярности, которая стремительно расширилась, положив начало пространству, времени, материи и энергии.
Сразу после взрыва Вселенная была крошечной и невообразимо горячей. По мере её расширения и остывания начали формироваться фундаментальные частицы. Примерно через 380 тысяч лет после начала расширения образовались первые атомы лёгких элементов — в основном водорода и гелия. Под действием гравитации эти первичные облака газа сгущались, формируя протогалактики, которые впоследствии эволюционировали в галактики, звёзды и планеты. Наша Солнечная система, включая Землю, сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад из остатков вещества предыдущих поколений звёзд.
Так художники и учёные представляют себе момент Большого взрыва.
- Великолепие галактик
Галактики: звёздные мегаполисы
Галактики — это гравитационно-связанные системы, состоящие из миллионов, а иногда и триллионов звёзд, а также межзвёздного газа, пыли и тёмной материи. Даже в карликовых галактиках насчитывается более 10 миллионов звёзд, в то время как в гигантских — свыше 10 триллионов. Наша родная галактика, Млечный Путь, является спиральной и содержит в себе около 200–400 миллиардов звёзд, включая наше Солнце.
Так в представлении художника выглядит наша Галактика — Млечный Путь.
- Наш космический дом: Млечный Путь
Млечный Путь имеет форму спирального диска с перемычкой в центре. Его диаметр составляет примерно 100 000 световых лет. Чтобы понять этот масштаб, вспомним, что световой год — это расстояние, которое свет (движущийся со скоростью около 300 000 км/с) преодолевает за один земной год. Это примерно 9,46 триллиона километров. Солнечная система расположена в одном из спиральных рукавов, примерно в 27 000 световых лет от галактического центра.
Так мы видим Млечный Путь с поверхности Земли — как светящуюся полосу на ночном небе.
- Жизненный цикл звёзд
Как рождаются и умирают звёзды
Судьба звезды напрямую зависит от её первоначальной массы. Массивные звёзды живут ярко, но недолго (миллионы лет), завершая свою эволюцию грандиозным взрывом сверхновой. Звёзды средней массы, подобные нашему Солнцу, живут миллиарды лет и заканчивают свой путь более спокойно, превращаясь в белых карликов.
Тихая смерть или новая жизнь?
Звезда светит благодаря термоядерным реакциям синтеза гелия из водорода в её ядре. Когда запас водорода иссякает, баланс сил нарушается. Ядро сжимается, а внешние оболочки расширяются и остывают — звезда становится красным гигантом. В конечном итоге эти оболочки сбрасываются в космос, образуя красивую планетарную туманность, а на их месте остаётся горячее плотное ядро — белый карлик, который будет медленно остывать миллиарды лет.
У звёзд, чья масса более чем в 8 раз превышает солнечную, финал более драматичен. Их ядро коллапсирует с такой силой, что происходит чудовищный взрыв сверхновой, на короткое время затмевающий по яркости целую галактику. Остаток взрыва может сформировать сверхплотную нейтронную звезду или, если масса ядра была достаточно велика, — чёрную дыру, гравитация которой настолько сильна, что даже свет не может её покинуть. Таким образом, смерть массивных звёзд рассеивает в космосе тяжёлые элементы (кислород, углерод, железо), из которых в будущем образуются новые звёзды, планеты и, возможно, жизнь.
Взрыв сверхновой звезды — одно из самых энергетически мощных явлений во Вселенной.
Так может выглядеть чёрная дыра, искривляющая пространство-время и поглощающая свет.