Карта всесвіту
Додати в особисту закладку.
Йтиметься ні багато ні мало, а про те, як можна спробувати зобразити весь Всесвіт на кількох аркушах бу маги і що вийде в результаті такої спроби.
Така вона, Всесвіт, все дороги якої ведуть в нікуди.
Пол Андерсон
Структура Всесвіту в чомусь самоподобна. Так, зірки обертаються навколо центру галактики. Планети - навколо зірок. А навколо планет часом є свої диски.
І це зовсім не рідкість, про що свідчить кільце Урана. У Землі можна помітити два кільця з супутників і їх останків: на низькій і на геостаціонарній орбітах.
Вимірювання в розлітаються світі
Нелегко побудувати карту світу, об'єкти якого перебувають у постійному русі - одночасно і переміщаються відносно один одного, і розлітаються в різні боки. "Не будемо забувати, що на міжзоряних відстанях поняття одночасності далеко не очевидно", - писав в одному зі своїх розповідях про вільних торговців Пол Андерсон, і ця обставина сильно ускладнює життя дослідникам космосу. Ось, наприклад, як визначити відстань до якої-небудь далекої зірки? До ближньої не дуже складно: потрібно подивитися, як вона зміщується на зоряному небі при спостереженні з різних точок орбіти Землі. Вимірявши зміщення, або, як називають його астрономи, паралакс, нескладно розрахувати відстань до зірки. Тільки це буде відстань, на якому зірка розташовувалася в той момент, коли вона випустила світло, а не коли його зловив телескоп. Події ж ці часом поділяють мільйони чи мільярди років. Власне, той самий парсек, яким міряють міжзоряні простори астрофізики і письменники-фантасти, як раз позначає відстань, яке призводить до паралаксу в одну секунду дуги небесної сфери. (Астрономи користуються сферичної системою координат, в якій положення об'єкта задано радіусом сфери і двома кутами - довготою і широтою. Найдавніший спосіб використання цих координат - задати положення об'єкта відносно зірок якогось сузір'я.) В астрономічних одиницях, тобто радіусах орбіти Землі, довжина пса перевищує 206 тисяч а. е; в СІ парсек позначають пк. А відстань до далеких зірок доводиться вираховувати за допомогою хитрих математичних фокусів, причому заздалегідь вибравши модель космології. Чи зміниться модель - і результат розрахунку може виявитися іншим.
Більшість астрофізиків вважає, що ми живемо в так званій фрідмановскіх гарячого Всесвіту, що розширюється через Великого вибуху, що стався 13 з гаком мільярдів років тому. Поведінка такої Всесвіту описують рівняння, запропоновані радянським фізиком А.А.Фрідманом на початку 20-х років XX століття, коли він досліджував можливість існування нестаціонарної Всесвіту. Деякий час фізики сприймали розрахунки Фрідмана як одну з кумедних можливостей описати наш світ. І так було до тих пір, поки в 1929 році американський астроном Едвін Хаббл не виявлено дивну закономірність: чим далі від нас знаходиться зірка, тим сильніше в червону сторону зміщуються лінії її спектра випромінювання. Саме рівняння Фрідмана для розширення Всесвіту давали відмінне пояснення цього факту.
Наступний математичний фокус - зв'язок між параметром розширення і червоним зміщенням об'єкта. Виявляється, червоний зсув якої-небудь зірки пов'язано простою формулою з двома значеннями параметра розширення: в той момент, коли вона випустила світло, і в той момент, коли він долетів до ока астронома, фотопластинки або ПЗС-матриці телескопа. Значить, знаючи це зміщення, можна розрахувати, наскільки далеко ми заглянули одночасно в простір і під час: чим більше червоний зсув, тим більш далеку від нас епоху ми спостерігаємо. Для цього перерахунку і потрібно задати космологічних моделях і дізнатися параметри Всесвіту, наприклад щільність розподілу матерії, значення космологічного члена, він же - щільність темної енергі і, та інші. Одні параметри піддаються вимірам, інші можна добути тільки з теор етіческого розрахунків. Ось так формула перерахунку червоного зсуву в реальні координати і виявляється пов'язаної з теор етіческого моделлю Всесвіту.
Отже, самий ближній до нас позаземної об'єкт - це Міжнародна космічна станція. Фактично вона летить у верхніх шарах атмосфери, в межах іоносфери. Трохи вище розташований космічний телескоп Хаббл. Далі під захистом внутрішнього радіаційного поясу (поясу Ван Аллена), який виникає через взаємодію заряджених частинок сонячного вітру з магнітним полем Землі, знаходяться численні штучні супутники і їх уламки. Вище - супутники Глобальної системи навігації (GPS). Їх кількість велике: на карті з'являється дзаметная лінія.
Наступна лінія - супутники зв'язку і шпигунські супутники на геостаціонарній орбіті, тобто вони обертаються з тією ж швидкістю, що і Земля навколо своєї осі.
Всього приземному угруповання супутників становить 8420 об'єктів, обсяг же рукотворного космічного сміття, на думку фахівців, може досягати і мільйони шматочків.
Рукотворні об'єкти є і в ближньому космосі. Так, за орбітою Місяця в точках Лагранжа системи Земля-Сонце (в цих точках сили тяжіння від обох небесних тіл зрівнюються і супутник висить в просторі, не витрачаючи енергі ю) знаходяться супутник WMAP, який будує карту реліктового випромінювання, і сол¬нечная обсерваторія SOHO . Серед інших знаменитих космічних кораблів на карті зображено "Вояджери" і "Піонер-10", вже впритул наблизилися до геліопаузой - місця, де сонячний вітер стикається з міжзоряним полем. За нею вже лежить відкритий космос.
Наступне скупчення малих небесних тіл - пояс Койпера в районі зовнішніх планет. Саме там знаходиться претендентка на звання десятої планети нашої системи - Седна. Може здатися, що пояс Койпера складається з чергування щільних і нещільні областей. Це теж оптична ілюзія: в одних напрямках пошук таких об'єктів був більш пильним, ніж в інших.
Остання область, мало-мальськи пов'язана з Сонячною системою, - хмару Оорта, то місце, звідки до нас прилітають комети. Його радіус приблизно в сто разів більше радіуса геліопаузой. А далі починаються зірки.
Простір Чумацького Шляху
"Тисячоліття за численними тисячоліттями бігла ця зірка своїм шляхом, перш ніж виявилася між Бетельгейзе і Ригелем", - писав Пол Андерсон. Втім, подібну фразу можна зустріти в багатьох фантастичних творів, присвячених міжзоряним подорожам. Сіріус і Бетельгейзе, Вега, Арктур і Процион, тау Кіта і Епсілон Ерідана - всі вони оспівані, і не раз, що не випадково: ці зірки розташовані в найближчій до нас околиці нашої Галактики. Сама ж близька зірка - Проксіма Центавра. Вона разом з яскравою зіркою земного неба альфою Центавра і ще однією зірочкою сонячного типу утворює потрійну зоряну систему.
Тіло Галактики, точніше, площину, в якій зосереджена основна частина її зірок, ми бачимо кожну ясну ніч в формі Чумацького Шляху. Так і називають нашу Галактику. Скупчення пилу і газу в центральній частині Чумацького Шляху заважає спостереженням: на загалактіческой частини карти Всесвіту з'являються два білих сектора.
Коли ми дивимося телевізор, то не замислюємося про те, що переносять сигнал радіохвилі вільно проходять крізь іоносферу і потім блукають по космосу. А що, якщо мешканці якогось далекого світу зловлять ці хвилі і зуміють їх розшифрувати? Що вони побачать? Виявляється, візитною карткою Землі будуть особи спортсменів: перша тілі трансляції я достатньої потужності показувала відкриття берлінської Олімпіади 1936 року. Інша сторона тієї ж медалі - лідери Третього рейху, які були присутні на трибунах. Цей радіосигнал вже пройшов Вегу і Арктур. Серед інших цікавих об'єктів Чумацького Шляху на карті позначені такі, як Плеяди, залишок наднової у вигляді Крабовидной туманності, глобулярний кластер зірок М13 в сузір'ї Геркулеса, чорна діра Х-1 в сузір'ї Лебедя, туманності Оріона і Орла. На думку багатьох астрофізиків, в центрі нашої Галактики розташована чорна діра масою в 2,6 мільйона сонячних мас. А за кордоном Галактики починається світ галактичних скупчень.
На міжгалактичних просторах
Вийшовши на сотні кілопарсек від Землі, вже немає ні сенс а, ні можливості розглядати окремі зірки - масштаб карти не дозволяє. Тому мова піде про скупчення галактик і структурах з них.
Галактика М81 - найближча з тих, що знаходиться за межами Місцевої групи, її можна спостерігати неозброєним оком в сузір'ї Великої Ведмедиці. Найбільше з розташованих неподалік скупчень - це сверхкластер галактик в сузір'ї Діви. У його центрі лежить галактика Діва А, М87, всередині якої, згідно з розрахунком, повинна бути чорна діра масою в три мільярди сонячних мас. Неподалік знаходяться галактики цікавих форм; їх дуже люблять фотографувати астрономи: Вир, Сомбреро, Антена. Цей сверхкластер не стоїть на місці, але з помітною швидкістю переміщається в напрямку так званого Великого атрактора (він розташований значно вище розглянутої екваторіальній площині, але для повноти також вказано на карті).
Отримана при обробці результатів огляду частина карти дає можливість розглядати великомасштабні структури Всесвіту. Найбільш примітні - це дві Великі Стіни, протяжні об'єкти з скупчень галактик, які тягнуться на сотні мегапарсек, або сотні мільйонів світлових років.
Цікава структура з двох витягнутих скупчень галактик видно в районі трьох годин на відстані 200 Мпк; її називають Пальці Господні, які немов вказують на Землю. Насправді це чергова оптична ілюзія. Причина в тому, що галактики цих скупчень крім участі в розширенні Всесвіту ще і досить швидко рухаються один щодо одного і цей рух вносить свій внесок в червоне зміщення. Результат - помилка в розрахунку відстані. А ось Великі стіни - не ілюзія. Вони насправді існують. Більш того, схожі освіти виникають під час комп'ютерних експериментів, коли астрофізики моделюють утворення Всесвіту. Такий збіг експериментальних і теор етіческого даних говорить, що наші знання про Всесвіт не так вже й далекі від дійсності.
На самому краю карти розташовані два найбільш віддалених відомих об'єкта: галактика SDF Л 32418.3 + +271455 (червоне зміщення 6,578) і квазар (червоний зсув 6,42). За ними, на відстані трохи більшій ЮГпк від Землі, повинна бути область, де знаходяться найперші зірки Всесвіту, але астрономи своїми телескопами поки що не змогли пробитися крізь таку величезну товщу простору і уважно розглянути, що ж там є. Звідки зараз можуть взятися перші зірки? Не треба забувати, що ми подорожуємо не лише в просторі, але і в часі. Значить, об'єкт, нині розташований на відстані в десяток гігапарсеков від Землі, випустив той світ, який ми ловимо зараз, багато мільярдів років тому. А в той час зірки якраз і почали формуватися. Значить, якщо ми коли-небудь побачимо такий далекий світ, його джерелом будуть перші зірки, більше, здається, бути нічому.
Вперше я зацікавився астрономією, коли мені було вісім років, - каже Річард Готт. - Як же не схожі тодішні карти на сучасну! На них не було ні штучних супутників Землі, ні об'єктів пояса Койпера, ні зірок з планетними системами, ні коричневих карликів, ні чорних дірок, ні позасонячних джерел рентгенівських променів, ні гамма-барстеров, ні квазарів, ні великих аттракторов або гравітаційних лінз. Ні звичайно ж Великих Стен. Тепер всі ці об'єкти нам відомі ". А скільки ще нових, небачених раніше об'єктів належить відкрити дослідникам далеких світів, про це не знає ніхто.
Оцінити статтю можна після того, як в обговоренні буде хоча б одне повідомлення.
Тест: А чи не зомбують чи мене? Тест: Визначення ваги ненауковість
Остання з новин: Більше загальним, ніж природний відбір, для особистості є поняття своєчасності і своеместності існування - хронотоп особистості:
Смерть і адаптивність.
Що захищає нас від ілюзій
Згідно з новим дослідженням ми не відчуваємо галюцинації тому, що наш мозок за допомогою мозочка постійно звіряється з дійсністю, він сумнівається в своїх очікуваннях і переконаннях.