В поисках других миров
Удивительно, но сегодня существует целый каталог экзопланет, что вращаются вокруг других звезд. Буквально пару дней назад эксперты NASA добавили 301 новую планету к уже имеющимся 4 575. Согласитесь, внушительная цифра, а ведь кандидатов в это гордое звание только официально насчитывается почти восемь тысяч!
Согласно каталогу NASA, учеными было просмотрено в общей сложности три тысячи планетарных систем. В ближайшие годы, как ожидается, каталог значительно пополнится, ведь инструменты, с помощью которых мы изучаем космос, становятся все лучше. Так, недавно мы рассказывали о трех новых телескопах, которые, судя по всему, навсегда изменят астрономию, рекомендую к прочтению.
Ученым известно немало змееподобных планет, одна из них – Kepler62
Теперь остановимся на секунду и сделаем предварительные выводы: может ли разумная жизнь находиться на одной из 4 757 планет? Может быть да, может быть нет. Мы этого не знаем. Но чтобы хоть немного приблизиться к истине, из четырех с половиной тысяч экзопланет отберем те, которые подходят под звание планет земного типа и расположились в зоне обитаемости.
Чтобы сузить «круг подозреваемых» еще больше, из уже отобранных экзопланет земного типа отберем те, что находятся на расстоянии не дальше чем 50 световых лет от Солнечной системы. Причина такого отбора ясна – чем ближе к нам находится небесное тело, тем больше информации о нем мы можем собрать.
Список планет земного типа
Путем нехитрого отбора получаем список из 11 экзопланет-кандидатов, на поверхности которых может быть жизнь и, если повезет, разумная.
Исследователи полагают, что эти планеты имеют сходный с Землей состав и относятся к планетам каменистого типа (к ним относится Земля, Меркурий, Венера и Марс). И все же, на сегодняшний день нельзя утверждать, что все эти планеты – землеподобные. Установлено лишь, что их можно отнести к этому типу.
Но время от времени появляются хорошие новости. Например, в феврале прошлого года астрономы проанализировали все доступные параметры экзопланеты K2-18b и пришли к выводу, что на ней могут быть условия для существования жизни земного типа. Ознакомиться с текстом научной работы можно в журнале Astrophysical Journal Letters.
Экзопланета K2-18b по мнению ученых может быть пригодна для жизни. А может, на нее уже есть жизнь, кто знает
Вот только в наш список эта экзопланета не входит, так как находится на расстоянии около 124 световых лет от Земли. Таким образом, полученный нами список все время будет пополняться, а критерии для отбора изменяться.
На ночном небе не останется звезд
Возможно, на небе когда-нибудь не останется ни одной звезды
Через 150 миллиардов лет ночное небо на Земле будет выглядеть совсем иначе. Пока Вселенная стремится к своей тепловой смерти, пространство расширяется быстрее скорости света. Мы знаем, что скорость света является жестким ограничителем скорости всех объектов во Вселенной. Но это применяется только к объектам, которые находятся в пространстве, а не самой ткани пространства-времени. Это трудно понять на лету, но ткань пространства-времени уже расширяется быстрее скорости света. И в будущем это повлечет за собой странные последствия.
Поскольку само пространство расширяется быстрее света, существует космологический горизонт. Любой объект, который уходит за этот горизонт, потребует от нас способности наблюдать и записывать данные о нем с помощью частиц, путешествующих быстрее света. Но таких частиц не существует. Как только объекты уходят за космологический горизонт, они становятся недоступными для нас. Любая попытка контакта или взаимодействия с далекими галактиками за этим горизонтом потребует от нас технологий, способных двигаться быстрее расширения самого пространства. Пока лишь несколько объектов находятся за пределами нашего космологического горизонта. Но поскольку темная энергия ускоряет расширение, все в конечном итоге окажется за пределами досягаемости наших глаз.
Что это означает для Земли? Представьте, что смотрите в ночное небо через 150 миллиардов лет. Единственное, что будет видно, это несколько звездочек, которые остались в пределах космологического горизонта. В конце концов, уйдут и они. Ночное небо будет полностью чистым, как табула раса. Астрономы будущего не смогут доказать, что во Вселенной есть какой-нибудь другой объект. Все звезды и галактики, которые мы видим сейчас, исчезнут. Для нас во всей Вселенной останется только Солнечная система. Правда, Земля вряд ли доживет до этого, но об этом ниже.
С чего все началось и могло ли быть иначе?
Вселенная начала расширяться сразу после Большого взрыва. Скорость расширения на раннем этапе ее эволюции — этот процесс называется космологической инфляцией — была значительно больше, чем после окончания инфляции. Так, постепенно Вселенная расширялась и охлаждалась, но лишь с долей начальной скорости. В течение следующих 380 000 лет Вселенная была настолько плотной, что космос представлял собой непрозрачную, сверхгорячую плазму рассеянных частиц. Когда Вселенная охладилась достаточно для того, чтобы образовались первые атомы водорода, она стала прозрачной для прохождения света. Затем излучение вспыхнуло во всех направлениях и Вселенная была на пути к тому, чтобы стать такой, какой мы видим ее сегодня — пустое пространство, которое чередуется со сгустками газа и пыли, звезд, галактик, черных дыр и других форм материи и энергии. В конце концов, согласно некоторым моделям, все сгустки вещества разойдутся так далеко друг от друга, что постепенно исчезнут. Вселенная станет холодным однородным супом из изолированных фотонов. Но что, если Большой Взрыв не был началом всего этого?
Теория Большого взрыва настолько общепринята, что иногда можно забыть о том, что это лишь теория, в которой есть недостатки. Именно по этой причине ученые предлагают самые разные варианты развития событий. Так, выдвигались предположения о том, что Большой взрыв, возможно, был скорее «Большим отскоком» — неким поворотным моментом в продолжающемся цикле сокращения и расширения Вселенной. Еще одно предположение гласит, что Большой взрыв стал точкой отражения, когда зеркальное отображение нашей Вселенной расширяется за «другую сторону», в которой антивещество заменяет материю, а само время течет в обратном направлении. Согласно третьему предположению Большой взрыв — это точка перехода во Вселенной, которая существовала всегда и продолжит расширяться бесконечно. Все эти теории находятся за пределами основной космологии, но все они нашли поддержку среди уважаемых ученых. Растущее количество новых, конкурирующих друг с другом теорий, говорит о том, что, возможно, пришла пора пересмотреть сам факт того, что Большой взрыв знаменует собой начало пространства и времени.
Вселенная, которую мы в настоящее время видим, состоит из скоплений газа и пыли, звезд, черных дыр и галактик
Темная материя удерживает все вместе
Nasa Goddard / YouTube
Поскольку темная материя обладает огромным гравитационным эффектом, она влияет буквально на все во Вселенной. Созданная ей гравитация заставляет все содержимое космоса соединяться и образовывать галактики. Эти галактики, в свою очередь, собираются вместе с другими галактиками, образуя галактические скопления. А после того как они формируются и начинают вращаться, именно темная материя удерживает их, чтобы они не вылетели в открытое космическое пространство.
Представьте, что к веревке прикреплен теннисный мяч и вы вращаете его над головой. Мяч – это галактика, а вы – гравитация. Если бы теннисный мяч был шаром для боулинга, ваша гравитация не помешала бы ему порвать веревку и улететь в космос. Темная материя – это то, что делает эту веревку достаточно прочной, чтобы удерживать предметы на своих местах.
Презентация на тему: » Вселенная – это огромное пространство, заполненное планетами, звездами, галактиками, черными дырами, туманностями и т.д. Наша планета – это всего лишь.» — Транскрипт:
2
Вселенная – это огромное пространство, заполненное планетами, звездами, галактиками, черными дырами, туманностями и т.д. Наша планета – это всего лишь песчинка в бесконечных просторах вселенной.
3
Млечный Путь — грандиозное скопление звезд, видимое на небе как светлая туманная полоса. На древнегреческом языке слово «глактикос» означает «молочный», «млечный», поэтому Млечный Путь и похожие на него звездные системы называют галактиками.
4
Галактика Млечный путь состоит из 100 миллиардов звезд. Значит на каждого жителя Земли приходится примерно по 20 звезд!
5
Звезды вовсе не твердые, как Земля у нас под ногами, они состоят из газов, как воздух, которым мы дышим. В основном, они состоят из водорода и гелия. Эти два газа – своеобразное звездное топливо, из которых получается тепло и свет звезд. Звезды круглые, как шары. С земли мы видим их мерцание, похожее на лучики.
6
Звезды- как люди. Они рождаются, живут — только очень-очень долго, — стареют и умирают. Красный гигант-это крупная и старая звезда.
7
Солнце — центральное тело Солнечной системы представляет собой очень горячий плазменный шар. Человеку трудно даже представить, что такое Солнце на самом деле. В центре его температура градусов, давление в 200 раз выше, чем давление воздуха в земной атмосфере.
8
Солнечная система состоит из восьми планет: четырех внутренних, так называемых планет земной группы. К планетам земной группы относятся Земля, Меркурий, Венера и Марс. Все они состоят в основном из силикатов и металлов. Внешние планеты – это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В состав газовых гигантов входят главным образом водород и гелий.
9
Из-за своих сверкающих ярких колец Сатурн считается самой красивой планетой в нашей Солнечной системе. Кольца Сатурна состоят из осколков льда, камней и пыли.
10
Звание самой горячей планеты Солнечной системы по праву принадлежит Венере. Средняя температура на Венере колеблется в пределах 460C – 480C.
11
Марс красный, потому что в его почве много окиси железа. Этот минерал отражает красные лучи, поэтому и окрашен в такие цвета. Другими словами, почва Марса содержит очень много ржавчины
12
Самая большая планета Солнечной системы – Юпитер – находится на расстоянии 778 миллионов километров от Солнца. Эта планета, пятая по счету, представляет собой газовый гигант. Состав очень схож с солнечным. По крайней мере, в его атмосфере преимущественно находится водород
13
Самой отдаленной планетой Солнечной системы на сегодняшний день является Нептун, ведь его орбита расположена в 4491,1 млн. км. от Солнца.
14
Самой холодной планетой Солнечной системы, является Уран. Находится этот газовый гигант на расстоянии 2870,4 млн. км от Солнца, занимая седьмую орбиту от небесного светила. Самая низкая температура, зарегистрирована на поверхности Урана, равна C. Средняя температура поверхности планеты колеблется в пределах -208…-212 ºC.
15
Земля третья планета от Солнца, самая большая по величине и плотности и массе среди земле подобных планет Солнечной системы. Наша планета является единственной известной планетой во Вселенной, населённой живыми существами.
16
Ученые полагают, что Земля образовалась 4700 миллионов лет назад- хотя, конечно никто не присутствовал при ее рождении!
17
Астероиды, которые иногда называют «малыми планетами», представляют собой каменные тела, вращающиеся по орбитам вокруг Солнца.
18
КОМЕТА небольшое небесное тело, имеющее туманный вид, обращающееся вокруг Солнца обычно по вытянутым орбитам. При приближении к Солнцу комета образует кому и иногда хвост из газа и пыли.
19
Чёрная дыра – это космический объект невероятной плотности, обладающий абсолютной гравитацией, такой, что любое космическое тело и даже само пространство и время, поглощаются ею, это своего рода конечная точка всего.
Насколько велика Вселенная?
Всякий, кто хоть что-то знает о Вселенной, ответит не задумываясь: «Ужасно велика!» А вот ученые так быстро и определенно ответить не берутся.
Мы привыкли к тому, что у любого объекта есть размер. Иногда его не так легко определить, но он есть. Есть размер у атома, живой клетки, человека, Земли, любой планеты, Солнечной системы. Мы можем заглянуть в справочники и найти все эти цифры. Но, открывая справочник на слове «Вселенная», видим, к удивлению, что ее размер не указан. Это потому, что Вселенная — объект, который не укладывается в обычные житейские представления. Но люди об этом обычно не задумываются. Чаще под влиянием фантастов и околонаучных энтузиастов интереснее поразмышлять об иных мирах и пришельцах из них. А между тем в последние десятилетия ученые наблюдают настоящую революцию в понимании устройства Вселенной. Это гораздо более крупное изменение представлений о строении окружающего нас мира, чем осознание человечеством того, что Земля — это шар.
Еще несколько десятков лет назад Вселенную считали бесконечной. Так думали потому, что нигде не заметно никаких признаков ее границ. Например, в наши дни через телескопы можно рассмотреть объекты, находящиеся на расстоянии 28 млрд световых лет, но границ так и не видно.
Ученые считают, что юная Вселенная была плотным сгустком вещества с высокой температурой и давлением, которое расширялось с момента Большого взрыва до наших дней и продолжает расширяться
Однако эти взгляды пришлось изменить, когда в 1929 году 40-летний американский астроном Эдвин Хаббл открыл, что галактики удаляются друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними. Из теоретических работ Альберта Эйнштейна и советского физика Александра Фридмана следовало, что Вселенная должна изменяться во времени. Таким образом, открытие Хаббла способствовало перевороту в науке: вместо вечной и неизменной мы получили расширяющуюся, эволюционирующую Вселенную, возникшую миллиарды лет назад.
Новые представления породили новые идеи и исследования. Их результаты привели к модели образования Вселенной в результате Большого взрыва, который произошел, по разным оценкам, от 13 до 17 млрд лет назад. С этого момента начало существовать и отсчитываться время. В результате взрыва образовались частицы, из них — вещество, а из него уже формировались звезды и планеты.
В нынешнем состоянии Вселенная по форме похожа на футбольный мяч, состоящий из 12 пятиугольников, плотно подогнанных друг к другу. Внутри него находятся все известные нам объекты, включая нас самих. Диаметр «мяча» составляет, по разным оценкам, от 60 до 80 млрд световых лет. (Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год. Это примерно 10 000 млрд километров.) Считается, что «мяч» еще какое-то время будет расширяться, а потом начнется обратный процесс, так что общий цикл от начала до конца займет около 40 млрд световых лет.
Ученые полагают, что звезды и другие объекты Вселенной продолжают отдаляться друг от друга, двигаясь благодаря силе, которую придал им Большой взрыв
Некоторые модели, с помощью которых описываются процессы возникновения и эволюции Вселенной, предполагают, что вселенные могут возникать при высокоэнергетическом взаимодействии элементарных частиц. В этих моделях макромир и микромир оказываются взаимосвязанными. Из этого следует, что вселенных может быть много.
Конечно, и из-за гигантских отрезков времени, и из-за дистанций это никак не затрагивает нашу жизнь. Но это формирует наши представления об окружающем мире. И восхищает то, что люди на уютной планете Земля за свою короткую по космическим масштабам жизнь и историю своим разумом, страстью и упорством проникают в такие удивительные тайны мироздания. Этим можно гордиться.
Что мешает ученым посмотреть где границы Вселенной
Реликтовое излучение
Астрофизики сходятся в одном: за реликтовым излучением могут существовать как Вселенная, которая бесконечно продолжается, так и ее пределы. Для жителей Земли эта область является пока невидимой, поскольку мощности современных телескопов недостаточно. Несмотря на то, что реликтовое излучение преграждает путь к изучению дальнего космоса, оно дает и очень ценную информацию, которая заключается в микроволнах. Исследователи считают, что если бы Вселенная имела ничем не ограниченные размеры, в ней можно было бы обнаружить волны различной длины. Однако, аппараты NASA, напротив, еще ни разу не зафиксировали действительно крупных волн. Скорее наоборот — исследования демонстрируют, что волновой спектр Вселенной мало разнообразен.
Согласно другой интересной теории, может существовать множественная Вселенная. Ее суть в том, что космос, который доступен нам для изучения, может являться всего лишь частью мультивселенной.
Когда появилась астрономия?
Астрономия – одна из самых древних наук на Земле. Точную дату ее появления назвать невозможно, но хорошо известно, что изучением звезд люди занимались как минимум с VI–IV тысячелетий до нашей эры.
До наших дней дошло множество астрономических таблиц, оставленных жрецами Вавилона, календари племен майя, Древнего Египта и Древнего Китая. Большой вклад в развитие астрономии и изучение небесных светил сделали древнегреческие ученые. Пифагор первым предположил, что наша планета имеет форму шара, а Аристарх Самосский первым сделал выводы о ее вращении вокруг Солнца.
Долгое время астрономия была связана с астрологией, но в эпоху Возрождения выделилась в отдельную науку. Благодаря появлению телескопов ученые сумели открыть галактику Млечный Путь, а в начале XX века поняли, что Вселенная состоит из множества галактических пространств.
Наибольшим достижением современности стало появление теории об эволюции Вселенной, согласно которой она расширяется с течением времени.
О темной материи и энергии, зачем они нужны, и что ждет нашу Вселенную.
Астрономы и ученые всегда размышляли над важными вопросами. Есть ли во Вселенной еще кто-то, кроме нас? Как все связано между собой? Быть может, космос состоит из того, о чем мы еще не знаем? Но в последнее время все чаще всплывают вопросы о темной материи. Мол, что это такое и почему ее так упорно ищут ученые. В чем вообще состоит идея «темного потока» нашей Вселенной?
Предлагаем на секунду представить, что вы – выпускник Межгалактической школы из галактики Андромеда, который вместе с другом поступил во Вселенский университет галактики Млечный Путь. Вероятно, по праздникам и выходным вы захотите навещать своих близких, поэтому вам придется ездить из одной галактики в другую. И когда вы в очередной раз приедете домой в Андромеду, то обнаружите, что путь обошелся вам дороже, чем в прошлый уикенд. А прошлая поездка, в свою очередь, была дороже предшествующей.
В этот момент вы наверняка заподозрили бы что-то неладное. И не зря. На самом деле каждый раз ваша поездка длилась все дольше и дольше, потому что вы путешествовали на большее расстояние. Но как это возможно, если пункты отправления и назначения остались прежними? Ответ кроется в скрытом мире темной материи.
Понимание, как и объяснение темной материи и энергии, может быть сложным. В конце концов даже ведущие ученые мира не совсем уверены, что представляет собой все вышеперечисленное. К тому же доказать их существование они могут лишь по влиянию, которое темная материя и энергия оказывают на Вселенную.
Так как же работает темная материя? И что такое темная энергия? И почему путешествие домой в Андромеду каждый раз занимает все больше времени?
Ниже вы найдете несколько фактов, которые объясняют, что сегодня известно ученым о темной материи и энергии и как, по их мнению, это влияет на нашу Вселенную и будущее всего человечества.
RAGER FULLER / NATIONAL SCIENCE FOUNDATION
В учебниках не найти достоверной информации о составе Вселенной
В школе нас учили, что Вселенная и все, что в ней находится, состоит из атомов
Нам рассказывали о протонах, нейтронах и электронах, о том, что они являются строительными блоками всей материи, но ученые обнаружили, что на занятиях уделяли внимание далеко не всему, что есть во Вселенной
Оказывается, того, что состоит не из атомов, в 10 раз больше видимой материи нашей Вселенной. Лишь около 4,6% Вселенной отводится барионной материи, которую и составляют протоны, нейтроны и электроны. Современные ученые считают, что 23,3% космоса составляет темная материя, а темная энергия заполняет оставшиеся 72,1%. Хотя точные значения, естественно, колеблются.
Все нуклоны распадутся
Распадется ли в конце концов протон?
Перемотаем с точки в 1015 лет после Большого Взрыва до точки в 1034 лет. Если человеческая раса к тому моменту не будет мертва, эту-то эпоху мы уж точно не переживем. Как уже было сказано выше, астрономы постоянно спорят о том, распадется ли протон к концу времен. Допустим, да.
Нуклоны — это частицы в ядре атома, протоны и нейтроны. Свободные нейтроны, как известно, распадаются с периодом полураспада в 10 минут. Но протоны невероятно стабильные. Никто не видел воочию распада протона. Но ближе к концу Вселенной все изменится.
Физики предполагают, что период полураспада протона составляет 1037 лет. Мы не наблюдали этого распада, поскольку Вселенная еще недостаточно стара. В эпоху распада (1034 – 1040 лет) протоны наконец начнут распадаться на позитроны и пионы. К концу эпохи распада все протоны и нейтроны во Вселенной закончатся.
Очевидно, у жизни во Вселенной начнутся проблемы. Если предположить, что человеческая раса пережила изменение Солнца и мигрировала в более дружелюбные части Вселенной, в определенный момент уже законы физики начнут диктовать смерть человеческой расы. Наши тела и все межзвездные объекты состоят из нуклонов. Когда они распадутся, любая жизнь закончится, поскольку сами атомы прекратят существование. Жизнь не сможет продолжить существование в таких условиях (и в такой форме) и Вселенная погрузится в эпоху черных дыр.
Кто такой астроном и чем он занимается?
Астроном – это учёный, который занимается наукой астрономией. Астрономы специализируются в самых разных областях науки астрономии.
Ряд учёных изучает сферическую астрономию и практическую астрономию. Есть учёные астрофизики.
Очень интересной областью знаний и изучения является небесная механика. Далёкие звёзды исследуют учёные, специализирующиеся в области звёздной астрономии.
Мало изведанный внегалактический мир изучают астрономы-специалисты по внегалактической астрономии.
На главнейший вопрос – как зародилась наша Вселенная и космос вообще, пытаются дать строгий научный ответ учёные в области космогонии.
Астрономы-космологи исследуют Вселенную в той её части, которая может быть изучена с помощью современных астрономических инструментов.
Столкновение планет
Столкновение планет в целом возможно.
Планетарные орбитальные пути нестабильные и становятся еще менее стабильны со временем. Когда ученые запускали компьютерные симуляционные модели, чтобы выяснить будущее планетарных орбит, они обнаружили кое-что интересное, а скорее даже волнительное.
Через пару миллиардов лет будет иметься некоторая доля вероятности столкновения планет внутри нашей Солнечной системы. Орбита Меркурия, например, обращающегося вокруг Солнца, может настолько увеличиться, что планета встанет на одну орбиту с Венерой, что привет к столкновению. Если такая встреча пройдет по касательной, то это может привести к одному из двух сценариев: либо Меркурий будет отброшен к Солнцу, либо направится прямиком к Земле.
Ученые провели в общей сложности 2500 симуляций различных планетарных орбит, и 25 вариантов указали на столь радикальные и опасные изменения в орбите Меркурия. Помимо этого, в рамках симуляции ученые установили, что угрозы для других планет не будет, если между Меркурием и Венерой произойдет прямой удар либо Меркурий упадет на Солнце.
При еще менее вероятном сценарии орбита Меркурия может быть дестабилизирована близким прохождением рядом с границей гравитационных сил Юпитера. В этом случае пострадает Марс. Красная планета станет своеобразным рикошетом, который направится к Земле. Наша планета, к сожалению, отразить такой удар не сможет. При прохождении мимо Земли Марс вызовет столкновение Земли и Венеры, изменив орбиту последней. Это событие станет самым масштабным космическим бильярдом, в котором не будет победителей.
Что изучает наука астрономия
Астрономия (от греч. астро – звезда и номос – закон) – это наука о строении и развитии космических тел, систем, которые они образуют, и Вселенной вцелом.
Астрономия включает:
- Сферическую астрономию – раздел астрономии, в котором разрабатывают математические методы решения задач, связанных с изучением видимого расположения и движения космических тел (звёзд, Солнца, Луны, планет, искусственных спутников Земли) на небесной сфере, в частности разрабатываются теоретические основы счёта времени;
- Практическую астрономию – учение об астрономических инструментах и способах определения из астрономических наблюдений времени, географических координат и азимутов направлений, и этот раздел астрономии делится в свою очередь на геодезическую, мореходную и авиационную практическую астрономию;
- Астрофизику – крупнейший раздел астрономии, изучающий всё многообразие физических явлению во Вселенной, в котором по объектам исследований выделяют физику Солнца, планет, межзвёздной среды и туманностей, звёзд, космологию, а по методам исследования выделяют астрофотометрию, астроспектрофотометрию, астрополяриметрию, астроколориметрию, радиоастрономию, рентгеновскую астрономию и гамма-астрономию;
- Небесную механику – раздел астрономии, который изучает движение тел Солнечной системы в их общем гравитационном поле;
- Звёздную астрономию – раздел астрономии, который исследует общие закономерности строения, состава, динамики и эволюции звёздных систем (скоплений и галактик), и который включает звёздную статистику, звёздную кинематику и звёздную динамику;
- Внегалактическую астрономию – раздел астрономии, в котором изучаются космические тела (звёзды, галактики, квазары), находящиеся за пределами нашей звёздной системы – Галактики;
- Космогонию – раздел астрономии, изучающий происхождение (зарождение) космических тел и их систем (планет и Солнечной системы в целом, звёзд, галактик);
- Космологию – физическое учение о Вселенной как целом, основанное на результатах исследований той части Вселенной, которая доступна для астрономических наблюдений.
