Was wissen wir über das Universum, wie ist der Kosmos beschaffen? Das Universum ist eine grenzenlose Welt, die für den menschlichen Verstand schwer zu begreifen ist, die unwirklich und nicht materiell erscheint. Tatsächlich sind wir von räumlich und zeitlich unbegrenzter Materie umgeben, die verschiedene Formen annehmen kann. Um zu versuchen, das wahre Ausmaß des Weltraums zu verstehen, wie das Universum funktioniert, die Struktur des Universums und die Evolutionsprozesse, müssen wir die Schwelle unserer eigenen Weltanschauung überschreiten und die Welt um uns herum aus einer anderen Perspektive betrachten Winkel, von innen.

Die Entstehung des Universums: Erste Schritte

Der Raum, den wir durch Teleskope beobachten, ist nur ein Teil des stellaren Universums, der sogenannten Megagalaxie. Die Parameter des kosmologischen Horizonts von Hubble sind kolossal - 15-20 Milliarden Lichtjahre. Diese Daten sind ungefähr, da sich das Universum im Laufe der Evolution ständig ausdehnt. Die Expansion des Universums erfolgt durch die Ausbreitung chemischer Elemente und kosmischer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Die Struktur des Universums ändert sich ständig. Im Weltraum entstehen Galaxienhaufen, Objekte und Körper des Universums sind Milliarden von Sternen, die Elemente des nahen Weltraums bilden - Sternensysteme mit Planeten und Satelliten.

Wo ist der Anfang? Wie ist das Universum entstanden? Das Alter des Universums beträgt vermutlich 20 Milliarden Jahre. Es ist möglich, dass heiße und dichte Protomaterie zur Quelle kosmischer Materie wurde, deren Cluster in einem bestimmten Moment explodierte. Die kleinsten Partikel, die durch die Explosion entstanden sind, zerstreuen sich in alle Richtungen und entfernen sich auch in unserer Zeit immer weiter vom Epizentrum. Die Urknalltheorie, die heute die wissenschaftliche Gemeinschaft dominiert, ist die genaueste Beschreibung des Entstehungsprozesses des Universums. Die Substanz, die als Ergebnis einer kosmischen Katastrophe entstand, war eine heterogene Masse, die aus kleinsten instabilen Teilchen bestand, die durch Kollision und Streuung miteinander zu interagieren begannen.

Der Urknall ist eine Theorie über den Ursprung des Universums, die seine Entstehung erklärt. Nach dieser Theorie gab es zunächst eine bestimmte Menge Materie, die durch bestimmte Prozesse mit kolossaler Wucht explodierte und eine Masse Mutter in den umgebenden Raum verstreute.

Einige Zeit später, nach kosmischen Maßstäben – ein Augenblick, nach irdischer Chronologie – Millionen von Jahren, ist das Stadium der Materialisierung des Weltraums gekommen. Woraus besteht das Universum? Verstreute Materie begann sich zu großen und kleinen Klumpen zu konzentrieren, an deren Stelle später die ersten Elemente des Universums auftauchten, riesige Gasmassen - die Kinderstube zukünftiger Sterne. In den meisten Fällen wird der Entstehungsprozess materieller Objekte im Universum durch die Gesetze der Physik und Thermodynamik erklärt, es gibt jedoch eine Reihe von Punkten, die noch nicht erklärt werden können. Zum Beispiel, warum in einem Teil des Weltraums die expandierende Substanz stärker konzentriert ist, während in einem anderen Teil des Universums die Materie sehr verdünnt ist. Antworten auf diese Fragen können nur erhalten werden, wenn der Mechanismus der Bildung von Weltraumobjekten, ob groß oder klein, klar wird.

Nun wird der Entstehungsprozess des Universums durch die Wirkung der Gesetze des Universums erklärt. Gravitationsinstabilität und Energie in verschiedenen Bereichen lösten die Bildung von Protosternen aus, die wiederum unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften und Schwerkraft Galaxien bildeten. Mit anderen Worten, während sich die Materie weiter ausdehnt und weiter ausdehnt, begannen Kompressionsprozesse unter dem Einfluss der Gravitationskräfte. Partikel von Gaswolken begannen sich um das imaginäre Zentrum zu konzentrieren und schließlich ein neues Siegel zu bilden. Die Baustoffe dieser gigantischen Baustelle sind molekularer Wasserstoff und Helium.

Die chemischen Elemente des Universums sind das primäre Baumaterial, aus dem später die Bildung der Objekte des Universums hervorging.

Außerdem beginnt das Gesetz der Thermodynamik zu wirken, die Zerfalls- und Ionisationsprozesse werden aktiviert. Wasserstoff- und Heliummoleküle zerfallen in Atome, aus denen unter dem Einfluss der Gravitationskräfte der Kern eines Protosterns entsteht. Diese Prozesse sind die Gesetze des Universums und haben die Form einer Kettenreaktion angenommen, die in allen entfernten Ecken des Universums stattfindet und das Universum mit Milliarden, Hunderten von Milliarden Sternen füllt.

Evolution des Universums: Höhepunkte

Heute gibt es in wissenschaftlichen Kreisen eine Hypothese über die Zyklizität der Zustände, aus denen die Geschichte des Universums gewoben ist. Durch die Explosion von Protomaterie entstanden, wurden Gasansammlungen zu einer Kinderstube für Sterne, die wiederum zahlreiche Galaxien bildeten. Ab einer bestimmten Phase beginnt die Materie im Universum jedoch, nach ihrem ursprünglichen, konzentrierten Zustand zu streben, d.h. Auf die Explosion und die anschließende Ausdehnung der Materie im Weltraum folgt die Verdichtung und die Rückkehr in einen superdichten Zustand, zum Ausgangspunkt. Anschließend wiederholt sich alles, auf die Geburt folgt das Finale und so weiter für viele Milliarden Jahre bis ins Unendliche.

Der Anfang und das Ende des Universums in Übereinstimmung mit der zyklischen Natur der Evolution des Universums

Nachdem wir jedoch das Thema der Entstehung des Universums ausgelassen haben, das eine offene Frage bleibt, sollten wir uns der Struktur des Universums zuwenden. Bereits in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde klar, dass der Weltraum in Regionen unterteilt ist - Galaxien, die riesige Formationen mit jeweils eigener Sternenpopulation sind. Galaxien sind jedoch keine statischen Objekte. Die Expansionsgeschwindigkeit von Galaxien vom imaginären Zentrum des Universums ändert sich ständig, wie die Konvergenz einiger und die Entfernung anderer voneinander zeigen.

Alle diese Prozesse laufen, gemessen an der Dauer des Erdenlebens, sehr langsam ab. Aus Sicht der Wissenschaft und dieser Hypothesen laufen alle Evolutionsprozesse schnell ab. Herkömmlicherweise kann die Entwicklung des Universums in vier Phasen unterteilt werden - Epochen:

• Hadronenzeit;
• Lepton-Ära;
• Photonenzeitalter;
• stellare Ära.

Kosmische Zeitskala und die Entwicklung des Universums, nach der sich das Erscheinen von Weltraumobjekten erklären lässt

In der ersten Phase konzentrierte sich die gesamte Materie in einem großen Kerntropfen, bestehend aus Teilchen und Antiteilchen, die zu Gruppen zusammengefasst wurden - Hadronen (Protonen und Neutronen). Das Verhältnis von Teilchen und Antiteilchen beträgt etwa 1:1,1. Dann kommt der Prozess der Vernichtung von Teilchen und Antiteilchen. Die restlichen Protonen und Neutronen sind der Baustoff, aus dem das Universum aufgebaut ist. Die Dauer der Hadronenära ist vernachlässigbar, nur 0,0001 Sekunden - die Dauer der explosiven Reaktion.

Außerdem beginnt nach 100 Sekunden der Prozess der Synthese von Elementen. Bei einer Temperatur von einer Milliarde Grad entstehen bei der Kernfusion Wasserstoff- und Heliummoleküle. Während dieser ganzen Zeit dehnt sich die Substanz im Raum weiter aus.

Von diesem Moment an beginnt eine lange, von 300.000 bis 700.000 Jahren dauernde Phase der Rekombination von Kernen und Elektronen, die Wasserstoff- und Heliumatome bilden. In diesem Fall wird eine Abnahme der Temperatur der Substanz beobachtet und die Strahlungsintensität nimmt ab. Das Universum wird transparent. Wasserstoff und Helium, die unter dem Einfluss der Gravitationskräfte in kolossalen Mengen entstehen, verwandeln das primäre Universum in eine riesige Baustelle. Nach Millionen von Jahren beginnt das Sternenzeitalter – der Entstehungsprozess von Protosternen und den ersten Protogalaxien.

Diese Einteilung der Evolution in Stadien passt in das Modell des heißen Universums, das viele Prozesse erklärt. Die wahren Ursachen des Urknalls, der Mechanismus der Ausdehnung der Materie, bleiben ungeklärt.

Die Struktur und Struktur des Universums

Mit der Bildung von Wasserstoffgas beginnt die stellare Ära der Evolution des Universums. Wasserstoff sammelt sich unter dem Einfluss der Schwerkraft in riesigen Ansammlungen, Gerinnseln. Die Masse und Dichte solcher Haufen sind kolossal, hunderttausendmal größer als die Masse der gebildeten Galaxie selbst. Die ungleichmäßige Verteilung von Wasserstoff, die im Anfangsstadium der Entstehung des Universums beobachtet wurde, erklärt die Unterschiede in der Größe der gebildeten Galaxien. Wo es eine maximale Ansammlung von Wasserstoffgas geben sollte, bildeten sich Megagalaxien. Wo die Konzentration von Wasserstoff vernachlässigbar war, erschienen kleinere Galaxien, wie unsere stellare Heimat, die Milchstraße.

Die Version, nach der das Universum ein Start-End-Punkt ist, um den sich Galaxien in verschiedenen Entwicklungsstadien drehen

Von diesem Moment an erhält das Universum die ersten Formationen mit klaren Grenzen und physikalischen Parametern. Dies sind keine Nebel mehr, Ansammlungen von Sterngas und kosmischem Staub (Explosionsprodukte), Protocluster von Sternmaterie. Dies sind Sternenländer, deren Gebiet in Bezug auf den menschlichen Verstand riesig ist. Das Universum wird voller interessanter kosmischer Phänomene.

Aus Sicht der wissenschaftlichen Begründung und des modernen Modells des Universums entstanden Galaxien zuerst durch die Wirkung von Gravitationskräften. Materie wurde in einen kolossalen universellen Strudel verwandelt. Zentripetale Prozesse sorgten für die anschließende Fragmentierung von Gaswolken in Cluster, die zum Geburtsort der ersten Sterne wurden. Protogalaxien mit einer schnellen Rotationsperiode wurden im Laufe der Zeit zu Spiralgalaxien. Wo die Rotation langsam war und hauptsächlich der Prozess der Verdichtung von Materie beobachtet wurde, bildeten sich unregelmäßige Galaxien, häufiger elliptisch. Vor diesem Hintergrund fanden im Universum grandiosere Prozesse statt - die Bildung von Superhaufen von Galaxien, die sich mit ihren Rändern eng berühren.

Superhaufen sind zahlreiche Gruppen von Galaxien und Galaxienhaufen in der großräumigen Struktur des Universums. Innerhalb von 1 Milliarde St. Jahren gibt es etwa 100 Supercluster

Von diesem Moment an wurde klar, dass das Universum eine riesige Karte ist, auf der die Kontinente Galaxienhaufen und die Länder Megagalaxien und Galaxien sind, die vor Milliarden von Jahren entstanden sind. Jede der Formationen besteht aus einer Ansammlung von Sternen, Nebeln, Ansammlungen von interstellarem Gas und Staub. Diese gesamte Bevölkerung macht jedoch nur 1% des Gesamtvolumens universeller Formationen aus. Die Hauptmasse und das Hauptvolumen von Galaxien wird von dunkler Materie eingenommen, deren Natur nicht ermittelt werden kann.

Vielfalt des Universums: Klassen von Galaxien

Durch die Bemühungen des amerikanischen Astrophysikers Edwin Hubble haben wir jetzt die Grenzen des Universums und eine klare Klassifizierung der Galaxien, die es bewohnen. Die Klassifizierung basierte auf den strukturellen Merkmalen dieser riesigen Formationen. Warum haben Galaxien unterschiedliche Formen? Die Antwort auf diese und viele weitere Fragen gibt die Hubble-Klassifikation, wonach das Universum aus Galaxien folgender Klassen besteht:

• Spiral;
• elliptisch;
• unregelmäßige Galaxien.

Erstere umfassen die häufigsten Formationen, die das Universum füllen. Charakteristische Merkmale von Spiralgalaxien sind das Vorhandensein einer klar definierten Spirale, die um einen hellen Kern rotiert oder zu einer galaktischen Brücke tendiert. Spiralgalaxien mit einem Kern werden mit den Symbolen S bezeichnet, während Objekte mit zentralem Balken bereits die Bezeichnung SB haben. Diese Klasse umfasst auch unsere Galaxie Milchstraße, in deren Mitte der Kern durch eine leuchtende Brücke getrennt ist.

Eine typische Spiralgalaxie. In der Mitte ist deutlich ein Kern mit einer Brücke zu sehen, von deren Enden Spiralarme ausgehen.

Ähnliche Formationen sind im ganzen Universum verstreut. uns am nächsten Spiralgalaxie Andromeda- ein Riese, der sich schnell der Milchstraße nähert. Der größte uns bekannte Vertreter dieser Klasse ist die Riesengalaxie NGC 6872. Der Durchmesser der galaktischen Scheibe dieses Monsters beträgt ungefähr 522.000 Lichtjahre. Dieses Objekt befindet sich in einer Entfernung von 212 Millionen Lichtjahren von unserer Galaxie.

Die nächste gemeinsame Klasse galaktischer Formationen sind elliptische Galaxien. Ihre Bezeichnung nach der Hubble-Klassifikation ist der Buchstabe E (elliptisch). In der Form sind diese Formationen Ellipsoide. Trotz der Tatsache, dass es im Universum viele ähnliche Objekte gibt, sind elliptische Galaxien nicht sehr ausdrucksstark. Sie bestehen hauptsächlich aus glatten Ellipsen, die mit Sternhaufen gefüllt sind. Im Gegensatz zu galaktischen Spiralen enthalten Ellipsen keine Ansammlungen von interstellarem Gas und kosmischem Staub, die die wichtigsten optischen Effekte bei der Visualisierung solcher Objekte sind.

Ein heute bekannter typischer Vertreter dieser Klasse ist ein elliptischer Ringnebel im Sternbild Leier. Dieses Objekt befindet sich in einer Entfernung von 2100 Lichtjahren von der Erde.

Blick auf die elliptische Galaxie Centaurus A durch das CFHT-Teleskop

Die letzte Klasse galaktischer Objekte, die das Universum bevölkern, sind unregelmäßige oder unregelmäßige Galaxien. Die Hubble-Klassifizierungsbezeichnung ist das lateinische Zeichen I. Das Hauptmerkmal ist eine unregelmäßige Form. Mit anderen Worten, solche Objekte haben keine klaren symmetrischen Formen und kein charakteristisches Muster. In ihrer Form ähnelt eine solche Galaxie einem Bild des universellen Chaos, in dem sich Sternhaufen mit Wolken aus Gas und kosmischem Staub abwechseln. Auf der Skala des Universums sind irreguläre Galaxien ein häufiges Phänomen.

Unregelmäßige Galaxien wiederum werden in zwei Untertypen unterteilt:

• Unregelmäßige Galaxien des Subtyps I haben eine komplexe unregelmäßige Struktur, eine hochdichte Oberfläche, die sich durch Helligkeit auszeichnet. Oft ist solch eine chaotische Form unregelmäßiger Galaxien das Ergebnis kollabierter Spiralen. Ein typisches Beispiel für eine solche Galaxie sind die Große und die Kleine Magellansche Wolke;
• Unregelmäßige Galaxien des Subtyps II haben eine niedrige Oberfläche, eine chaotische Form und sind nicht sehr hell. Aufgrund der abnehmenden Helligkeit sind solche Formationen in den Weiten des Universums nur schwer zu erkennen.

Die Große Magellansche Wolke ist die uns am nächsten gelegene unregelmäßige Galaxie. Beide Formationen wiederum sind Satelliten der Milchstraße und könnten bald (in 1-2 Milliarden Jahren) von einem größeren Objekt absorbiert werden.

Die unregelmäßige Galaxie Die Große Magellansche Wolke ist ein Satellit unserer Milchstraße.

Trotz der Tatsache, dass Edwin Hubble die Galaxien ziemlich genau in Klassen eingeteilt hat, ist diese Klassifizierung nicht ideal. Wir könnten mehr Ergebnisse erzielen, wenn wir Einsteins Relativitätstheorie in den Prozess der Erkenntnis des Universums einbeziehen würden. Das Universum wird durch eine Fülle verschiedener Formen und Strukturen dargestellt, von denen jede ihre eigenen charakteristischen Eigenschaften und Merkmale hat. Kürzlich konnten Astronomen neue galaktische Formationen entdecken, die als Zwischenobjekte zwischen Spiral- und Ellipsengalaxien beschrieben werden.

Die Milchstraße ist für uns der bekannteste Teil des Universums.

Zwei Spiralarme, symmetrisch um das Zentrum angeordnet, bilden den Hauptkörper der Galaxie. Spiralen wiederum bestehen aus Hülsen, die fließend ineinander übergehen. An der Kreuzung der Arme von Schütze und Cygnus befindet sich unsere Sonne, die sich vom Zentrum der Milchstraße in einer Entfernung von 2,62 · 10¹⁷ km befindet. Die Spiralen und Arme von Spiralgalaxien sind Sternhaufen, deren Dichte zunimmt, wenn sie sich dem galaktischen Zentrum nähern. Der Rest der Masse und des Volumens galaktischer Spiralen ist dunkle Materie, und nur ein kleiner Teil wird durch interstellares Gas und kosmischen Staub verursacht.

Die Position der Sonne in den Armen der Milchstraße, dem Platz unserer Galaxie im Universum

Die Dicke der Spiralen beträgt ungefähr 2.000 Lichtjahre. Dieser ganze Schichtkuchen ist in ständiger Bewegung und dreht sich mit einer enormen Geschwindigkeit von 200-300 km / s. Je näher am Zentrum der Galaxie, desto höher die Rotationsgeschwindigkeit. die Sonne und unsere Sonnensystem Es wird 250 Millionen Jahre dauern, um das Zentrum der Milchstraße vollständig zu umrunden.

Unsere Galaxie besteht aus Billionen Sternen, groß und klein, superschwer und mittelgroß. Der dichteste Sternhaufen in der Milchstraße ist der Schütze-Arm. In dieser Region wird die maximale Helligkeit unserer Galaxie beobachtet. Der gegenüberliegende Teil des galaktischen Kreises ist dagegen weniger hell und durch visuelle Beobachtung schlecht unterscheidbar.

Der zentrale Teil der Milchstraße wird durch einen Kern dargestellt, dessen Abmessungen vermutlich 1000-2000 Parsec betragen. In dieser hellsten Region der Galaxie konzentriert sich die maximale Anzahl von Sternen, die unterschiedliche Klassen, ihre eigenen Entwicklungs- und Evolutionspfade haben. Im Grunde sind dies alte superschwere Sterne, die sich in der Endphase der Hauptsequenz befinden. Eine Bestätigung für das Vorhandensein des Alterungszentrums der Milchstraße ist das Vorhandensein einer großen Anzahl von Neutronensternen und Schwarzen Löchern in dieser Region. Tatsächlich ist das Zentrum der Spiralscheibe jeder Spiralgalaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch, das wie ein riesiger Staubsauger Himmelsobjekte und reale Materie ansaugt.

Das supermassereiche Schwarze Loch im zentralen Teil der Milchstraße ist der Ort, an dem alle galaktischen Objekte sterben.

Bei Sternhaufen ist es den Wissenschaftlern heute gelungen, zwei Arten von Sternhaufen zu klassifizieren: kugelförmig und offen. Neben Sternhaufen bestehen die Spiralen und Arme der Milchstraße wie jede andere Spiralgalaxie aus verstreuter Materie und dunkler Energie. Als Folge des Urknalls befindet sich Materie in einem stark verdünnten Zustand, der durch verdünntes interstellares Gas und Staubpartikel repräsentiert wird. Der sichtbare Teil der Materie wird durch Nebel dargestellt, die wiederum in zwei Arten unterteilt werden: planetarische und diffuse Nebel. Der sichtbare Teil des Spektrums von Nebeln erklärt sich aus der Lichtbrechung von Sternen, die innerhalb der Spirale Licht in alle Richtungen ausstrahlen.

In dieser kosmischen Suppe existiert unser Sonnensystem. Nein, wir sind nicht die Einzigen auf dieser riesigen Welt. Wie bei Sonne haben viele Sterne ihre eigenen Planetensysteme. Die ganze Frage ist, wie man entfernte Planeten erkennt, wenn die Entfernungen sogar innerhalb unserer Galaxie die Existenzdauer einer intelligenten Zivilisation überschreiten. Die Zeit im Universum wird nach anderen Kriterien gemessen. Planeten mit ihren Trabanten sind die kleinsten Objekte im Universum. Die Zahl solcher Objekte ist unschätzbar. Jeder dieser Sterne, die sich im sichtbaren Bereich befinden, kann sein eigenes Sternensystem haben. Es liegt in unserer Macht, nur die uns am nächsten existierenden Planeten zu sehen. Was in der Nachbarschaft passiert, welche Welten in anderen Armen der Milchstraße existieren und welche Planeten in anderen Galaxien existieren, bleibt ein Rätsel.

Kepler-16 b ist ein Exoplanet um den Doppelstern Kepler-16 im Sternbild Cygnus

Fazit

Mit nur einer oberflächlichen Vorstellung davon, wie das Universum entstanden ist und wie es sich entwickelt, hat eine Person nur einen kleinen Schritt getan, um das Ausmaß des Universums zu verstehen und zu verstehen. Die grandiosen Dimensionen und Größenordnungen, mit denen sich Wissenschaftler heute auseinandersetzen müssen, weisen darauf hin, dass die menschliche Zivilisation nur ein Moment in diesem Bündel aus Materie, Raum und Zeit ist.

Modell des Universums gemäß dem Konzept der Anwesenheit von Materie im Raum unter Berücksichtigung der Zeit

Die Erforschung des Universums reicht von Kopernikus bis heute. Zunächst gingen die Wissenschaftler vom heliozentrischen Modell aus. Tatsächlich stellte sich heraus, dass der Kosmos kein wirkliches Zentrum hat und alle Rotationen, Bewegungen und Bewegungen nach den Gesetzen des Universums ablaufen. Trotz der Tatsache, dass es eine wissenschaftliche Erklärung für die ablaufenden Prozesse gibt, werden universelle Objekte in Klassen, Typen und Typen eingeteilt, kein Körper im Raum gleicht dem anderen. Die Größen der Himmelskörper sind ungefähr, ebenso wie ihre Masse. Die Position von Galaxien, Sternen und Planeten ist bedingt. Der Punkt ist, dass es im Universum kein Koordinatensystem gibt. Wenn wir den Raum beobachten, machen wir eine Projektion auf den gesamten sichtbaren Horizont, wenn wir unseren betrachten Erde Null Bezugspunkt. Tatsächlich sind wir nur ein mikroskopisch kleines Teilchen, verloren in den endlosen Weiten des Universums.

Das Universum ist eine Substanz, in der alle Objekte in enger Beziehung zu Raum und Zeit existieren

Ähnlich wie bei der Bindung an Dimensionen sollte die Zeit im Universum als Hauptkomponente betrachtet werden. Der Ursprung und das Alter von Weltraumobjekten ermöglicht es Ihnen, sich ein Bild von der Geburt der Welt zu machen, um die Stadien der Evolution des Universums hervorzuheben. Das System, mit dem wir es zu tun haben, ist eng an Zeitfenster gebunden. Alle im Raum ablaufenden Prozesse haben Zyklen - Beginn, Bildung, Transformation und Finale, begleitet vom Tod eines materiellen Objekts und dem Übergang der Materie in einen anderen Zustand.

Beim nächtlichen Blick in den Sternenhimmel stellt man sich unwillkürlich die Frage: Wie viele Sterne gibt es am Himmel? Gibt es irgendwo noch Leben, wie kam es dazu und hat alles ein Ende?

Die meisten wissenschaftlichen Astronomen sind sich sicher, dass das Universum als Folge der stärksten Explosion vor etwa 15 Milliarden Jahren entstanden ist. Diese gewaltige Explosion, die gemeinhin als "Urknall" oder "Big Impact" bezeichnet wird, entstand durch eine starke Kompression von Materie, verteilte heiße Gase in verschiedene Richtungen und ließ Galaxien, Sterne und Planeten entstehen. Selbst die modernsten und neusten astronomischen Geräte sind nicht in der Lage, den gesamten Raum abzudecken. Aber moderne Technologie kann Licht von Sternen einfangen, die 15 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind! Vielleicht gibt es diese Sterne nicht mehr, sie wurden geboren, wurden alt und starben, aber das Licht von ihnen reiste 15 Milliarden Jahre lang zur Erde und das Teleskop sieht es immer noch.

Wissenschaftler vieler Generationen und Länder versuchen, die Größe unseres Universums zu erraten, zu berechnen, sein Zentrum zu bestimmen. Früher glaubte man, das Zentrum des Universums sei unser Planet Erde. Copernicus bewies, dass dies die Sonne ist, aber mit der Entwicklung des Wissens und der Entdeckung unserer Milchstraße wurde klar, dass weder unser Planet noch die Sonne das Zentrum des Universums sind. Lange Zeit wurde angenommen, dass es außer der Milchstraße keine Galaxien mehr gibt, aber auch das wurde widerlegt.

Eine bekannte wissenschaftliche Tatsache legt nahe, dass sich das Universum ständig ausdehnt und der Sternenhimmel, den wir beobachten, die Struktur der Planeten, die wir heute sehen, völlig anders ist als vor Millionen von Jahren. Wenn das Universum wächst, bedeutet das, dass es Kanten gibt. Eine andere Theorie besagt, dass es jenseits der Grenzen unseres Kosmos noch andere Universen und Welten gibt.

Issac Newton war der erste, der sich entschied, die Unendlichkeit des Universums zu rechtfertigen. Nachdem er das Gesetz der universellen Gravitation entdeckt hatte, glaubte er, dass, wenn der Raum endlich wäre, alle seine Körper früher oder später angezogen und zu einem einzigen Ganzen verschmolzen würden. Und wenn dies nicht geschieht, dann hat das Universum keine Grenzen.

Es scheint, dass all dies logisch und offensichtlich ist, aber Albert Einstein war dennoch in der Lage, diese Stereotypen zu brechen. Er erstellte sein Modell des Universums auf der Grundlage seiner eigenen Relativitätstheorie, nach der das Universum zeitlich unendlich, aber räumlich endlich ist. Er verglich es mit einer dreidimensionalen Kugel oder vereinfacht gesagt mit unserem Globus. Egal wie viel der Reisende die Erde bereist, er wird nie ihren Rand erreichen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Erde unendlich ist. Der Reisende kehrt einfach an den Ort zurück, an dem er seine Reise begonnen hat.

Auf die gleiche Weise kann ein Weltraumwanderer, der von unserem Planeten ausgeht und das Universum auf einem Raumschiff überwindet, zur Erde zurückkehren. Nur bewegt sich der Wanderer dieses Mal nicht auf der zweidimensionalen Oberfläche der Kugel, sondern auf der dreidimensionalen Oberfläche der Hypersphäre. Das bedeutet, dass das Universum ein endliches Volumen und damit eine endliche Anzahl von Sternen und Masse hat. Das Universum hat jedoch keine Grenzen und kein Zentrum. Einstein glaubte, dass das Universum statisch ist und sich nie in seiner Größe ändert.

Allerdings sind die größten Köpfe nicht immun gegen Fehler. 1927 hat unser sowjetischer Physiker Alexander Fridman dieses Modell entscheidend ergänzt. Nach seinen Berechnungen ist das Universum keineswegs statisch. Es kann sich im Laufe der Zeit ausdehnen oder zusammenziehen. Einstein akzeptierte eine solche Änderung nicht sofort, aber mit der Eröffnung des Hubble-Teleskops wurde die Tatsache der Expansion des Universums seitdem bewiesen. Galaxien verstreut, d.h. voneinander entfernt.

Es wurde bereits bewiesen, dass sich das Universum mit Beschleunigung ausdehnt, dass es mit kalter dunkler Materie gefüllt ist und sein Alter 13,75 Milliarden Jahre beträgt. Wenn wir das Alter des Universums kennen, können wir die Größe seines beobachtbaren Bereichs bestimmen. Aber vergessen Sie nicht die ständige Erweiterung.

Die Größe des beobachtbaren Universums wird also in zwei Typen unterteilt. Die scheinbare Größe, auch Hubble-Radius genannt (13,75 Milliarden Lichtjahre), über die wir oben gesprochen haben. Und die wahre Größe, genannt Teilchenhorizont (45,7 Milliarden Lichtjahre). Jetzt werde ich es erklären: Sie haben sicherlich gehört, dass wir, wenn wir in den Himmel schauen, die Vergangenheit anderer Sterne und Planeten sehen und nicht, was jetzt passiert. Wenn wir zum Beispiel den Mond betrachten, sehen wir, wie er vor etwas mehr als einer Sekunde war, die Sonne - vor mehr als acht Minuten, die nächsten Sterne - Jahre, Galaxien - vor Millionen von Jahren usw. Das heißt, seit der Geburt des Universums ist kein Photon, d.h. Licht hätte keine Zeit gehabt, mehr als 13,75 Milliarden Lichtjahre zurückzulegen. Aber! Vergessen Sie nicht die Tatsache der Expansion des Universums. Während es also den Beobachter erreicht, wird das Objekt des entstehenden Universums, das dieses Licht aussendet, bereits 45,7 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sein. Jahre. Diese Größe ist der Teilchenhorizont und die Grenze des beobachtbaren Universums.

Diese beiden Horizonte charakterisieren jedoch keineswegs die wahre Größe des Universums. Sie dehnt sich aus und wenn dieser Trend anhält, werden all die Objekte, die wir jetzt beobachten können, früher oder später aus unserem Blickfeld verschwinden.

Das bisher von Astronomen am weitesten entfernte Licht ist das CMB. Dies sind uralte elektromagnetische Wellen, die bei der Geburt des Universums entstanden sind. Diese Wellen werden mit hochempfindlichen Antennen und direkt im Weltraum erfasst. Beim Blick in das CMB sehen Wissenschaftler das Universum so, wie es 380.000 Jahre nach dem Urknall aussah. In diesem Moment kühlte das Universum so stark ab, dass es freie Photonen aussenden konnte, die heute mit Hilfe von Radioteleskopen eingefangen werden. Zu dieser Zeit gab es im Universum keine Sterne oder Galaxien, sondern nur eine durchgehende Wolke aus Wasserstoff, Helium und einer vernachlässigbaren Menge anderer Elemente. Aus den in dieser Wolke beobachteten Inhomogenitäten werden sich anschließend Galaxienhaufen bilden.

Wissenschaftler diskutieren immer noch, ob es echte, nicht beobachtbare Grenzen im Universum gibt. Auf die eine oder andere Weise konvergieren alle auf die Unendlichkeit des Universums, aber sie interpretieren diese Unendlichkeit auf völlig unterschiedliche Weise. Einige betrachten das Universum als multidimensional, wobei unser "lokales" dreidimensionales Universum nur eine seiner Schichten ist. Andere sagen, dass das Universum fraktal ist, was bedeutet, dass unser lokales Universum ein Teilchen eines anderen sein könnte. Vergessen Sie nicht die verschiedenen Modelle des Multiversums, d.h. die Existenz einer unendlichen Anzahl anderer Universen jenseits unseres eigenen. Und viele, viele weitere verschiedene Versionen, deren Anzahl nur durch die menschliche Vorstellungskraft begrenzt ist.

Das Universum… Was für ein schreckliches Wort. Das Ausmaß dessen, was dieses Wort bezeichnet, übersteigt jedes Verständnis. 1000 km zu fahren ist für uns schon eine Strecke, und was bedeuten sie im Vergleich zu einer Riesenzahl, die aus Sicht der Wissenschaftler den kleinstmöglichen Durchmesser unseres Universums angibt.


Diese Zahl ist nicht nur kolossal – sie ist unwirklich. 93 Milliarden Lichtjahre! Dies wird in Kilometern als 879.847.933.950.014.400.000.000 ausgedrückt.

Was ist das Universum?

Was ist das Universum? Wie kann man diese Unermesslichkeit mit dem Verstand erfassen, denn wie Kozma Prutkov schrieb, ist dies niemandem gegeben. Verlassen wir uns auf vertraute, einfache Dinge, die uns durch Analogie zum gewünschten Verständnis führen können.

Woraus besteht unser Universum?

Um dies zu klären, gehen Sie sofort in die Küche und schnappen Sie sich den Schaumschwamm, den Sie zum Geschirrspülen verwenden. Hat genommen? Sie halten also ein Modell des Universums in Ihren Händen. Wenn Sie sich die Struktur des Schwamms durch eine Lupe genauer ansehen, werden Sie feststellen, dass es viele offene Poren sind, die nicht einmal von Wänden, sondern von Brücken begrenzt werden.

Das Universum ist so etwas ähnliches, aber nicht Moosgummi wird als Material für Pullover verwendet, sondern ... ... keine Planeten, keine Sternensysteme, sondern Galaxien! Jede dieser Galaxien besteht aus Hunderten von Milliarden Sternen, die einen zentralen Kern umkreisen, und jede kann einen Durchmesser von bis zu Hunderttausenden von Lichtjahren haben. Die Entfernung zwischen Galaxien beträgt normalerweise etwa eine Million Lichtjahre.

Expansion des Universums

Das Universum ist nicht nur groß, es dehnt sich auch ständig aus. Diese Tatsache, die durch die Beobachtung der Rotverschiebung festgestellt wurde, bildete die Grundlage der Urknalltheorie.


Laut NASA beträgt das Alter des Universums seit dem Urknall, der es begann, ungefähr 13,7 Milliarden Jahre.

Was bedeutet das Wort „Universum“?

Das Wort "Universum" hat altslawische Wurzeln und ist eigentlich ein Pauspapier aus dem griechischen Wort oikoumenta (οἰκουμένη) vom Verb abgeleitet οἰκέω "Ich bewohne, ich bewohne". Ursprünglich bezeichnete dieses Wort den gesamten bewohnten Teil der Welt. Eine ähnliche Bedeutung hat sich bis heute in der Kirchensprache erhalten: So führt der Patriarch von Konstantinopel beispielsweise das Wort „ökumenisch“ in seinem Titel.

Der Begriff kommt vom Wort „Siedlung“ und ist nur mit dem Wort „alles“ konsonant.

Was befindet sich im Zentrum des Universums?

Die Frage nach dem Zentrum des Universums ist eine äußerst verwirrende Sache und noch nicht endgültig geklärt. Das Problem ist, dass nicht klar ist, ob es überhaupt existiert oder nicht. Es ist logisch anzunehmen, dass es seit einem Urknall, von dessen Epizentrum aus unzählige Galaxien zu zerstreuen begannen, bedeutet, dass es möglich ist, das Zentrum des Universums am Schnittpunkt von zu finden, indem man die Flugbahn jeder von ihnen verfolgt diese Bahnen. Tatsache ist jedoch, dass sich alle Galaxien ungefähr gleich schnell voneinander entfernen und praktisch von jedem Punkt des Universums aus das gleiche Bild zu beobachten ist.


Hier wurde so viel theoretisiert, dass jeder Akademiker verrückt werden könnte. Die vierte Dimension wurde sogar mehr als einmal angesprochen, wenn sie nicht richtig war, aber es gibt bis heute keine besondere Klarheit in dieser Frage.

Wenn es keine verständliche Definition des Zentrums des Universums gibt, dann halten wir es für eine leere Beschäftigung, darüber zu sprechen, was genau in diesem Zentrum ist.

Was ist außerhalb des Universums?

Oh, das ist eine sehr interessante Frage, aber genauso vage wie die vorherige. Im Allgemeinen ist nicht bekannt, ob das Universum Grenzen hat. Vielleicht gibt es sie nicht. Vielleicht sind sie es. Vielleicht gibt es außer unserem Universum noch andere mit anderen Eigenschaften der Materie, mit Naturgesetzen und Weltkonstanten, die sich von unseren unterscheiden. Niemand kann eine solche Frage definitiv beantworten.

Das Problem ist, dass wir das Universum nur in einer Entfernung von 13,3 Milliarden Lichtjahren beobachten können. Wieso den? Ganz einfach: Wir erinnern uns, dass das Universum 13,7 Milliarden Jahre alt ist. Wenn man bedenkt, dass unsere Beobachtung mit einer Verzögerung erfolgt, die der Zeit entspricht, die das Licht benötigt, um die entsprechende Entfernung zurückzulegen, können wir das Universum nicht beobachten, bevor es tatsächlich entstanden ist. Aus dieser Entfernung sehen wir ein Kleinkinduniversum...

Was wissen wir noch über das Universum?

Viel und nichts! Wir wissen vom Reliktglühen, von kosmischen Fäden, von Quasaren, Schwarzen Löchern und vielem mehr. Ein Teil dieses Wissens kann begründet und bewiesen werden; Etwas sind nur theoretische Berechnungen, die nicht abschließend bestätigt werden können, und etwas ist nur eine Frucht der reichen Fantasie von Pseudowissenschaftlern.


Aber eines wissen wir ganz sicher: Der Moment wird nie kommen, in dem wir uns erleichtert den Schweiß von der Stirn wischen und sagen können: „Pfui! Die Frage ist endlich vollständig verstanden. Hier gibt es nichts mehr zu fangen!“

Jeder von uns hat sich mindestens einmal gefragt, in was für einer riesigen Welt wir leben. Unser Planet ist eine wahnsinnige Menge an Städten, Dörfern, Straßen, Wäldern, Flüssen. Die meisten Menschen sehen nie die Hälfte davon in ihrem Leben. Es ist schwer, sich das grandiose Ausmaß des Planeten vorzustellen, aber es gibt eine noch schwierigere Aufgabe. Die Größe des Universums ist etwas, das sich vielleicht selbst der am weitesten entwickelte Verstand nicht vorstellen kann. Versuchen wir herauszufinden, was die moderne Wissenschaft darüber denkt.

Basiskonzept

Das Universum ist alles, was uns umgibt, von dem wir wissen und ahnen, was war, ist und sein wird. Wenn wir die Intensität der Romantik reduzieren, dann definiert dieser Begriff alles, was in der Wissenschaft physisch existiert, unter Berücksichtigung des zeitlichen Aspekts und der Gesetze, die das Funktionieren, die Verbindung aller Elemente usw. regeln.

Natürlich ist es ziemlich schwierig, sich die wirklichen Dimensionen des Universums vorzustellen. In der Wissenschaft wird diese Frage breit diskutiert und es gibt noch keinen Konsens. Astronomen stützen sich bei ihren Annahmen auf bestehende Theorien zur Entstehung der Welt, wie wir sie kennen, sowie auf Beobachtungsdaten.

Metagalaxie

Verschiedene Hypothesen definieren das Universum als einen dimensionslosen oder unaussprechlich riesigen Raum, von dem wir größtenteils wenig wissen. Um Klarheit und die Möglichkeit zu schaffen, das für Studien verfügbare Gebiet zu diskutieren, wurde das Konzept der Metagalaxie eingeführt. Dieser Begriff bezieht sich auf den Teil des Universums, der für die Beobachtung durch astronomische Methoden verfügbar ist. Dank der Verbesserung von Technologie und Wissen nimmt sie ständig zu. Die Metagalaxie ist ein Teil des sogenannten beobachtbaren Universums – des Raums, in dem die Materie im Laufe ihrer Existenz ihre aktuelle Position erreicht hat. Wenn es darum geht, die Größe des Universums zu verstehen, sprechen sie in den meisten Fällen von der Metagalaxie. Der aktuelle technologische Entwicklungsstand ermöglicht die Beobachtung von Objekten, die bis zu 15 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Die Zeit bei der Bestimmung dieses Parameters spielt anscheinend nicht weniger eine Rolle als der Raum.

Alter und Größe

Nach einigen Modellen des Universums ist es nie erschienen, sondern existiert für immer. Die heute vorherrschende Urknall-Theorie bietet unserer Welt jedoch einen „Ausgangspunkt“. Laut Astronomen beträgt das Alter des Universums etwa 13,7 Milliarden Jahre. Wenn Sie in der Zeit zurückgehen, können Sie zum Urknall zurückkehren. Unabhängig davon, ob die Dimensionen des Universums unendlich sind, hat der beobachtbare Teil davon Grenzen, da die Lichtgeschwindigkeit endlich ist. Es umfasst all jene Orte, die seit dem Urknall auf den irdischen Beobachter einwirken können. Die Dimensionen des beobachtbaren Universums nehmen aufgrund seiner ständigen Expansion zu. Nach neuesten Schätzungen nimmt es einen Raum von 93 Milliarden Lichtjahren ein.

Ein Haufen

Mal sehen, was das Universum ist. Die Dimensionen des Weltalls, ausgedrückt in trockenen Zahlen, sind natürlich frappierend, aber schwer verständlich. Für viele wird es einfacher sein, das Ausmaß der Welt um sie herum zu erkennen, wenn sie wissen, wie viele Systeme, wie das Solar, hineinpassen.

Unser Stern und die ihn umgebenden Planeten sind nur ein winziger Teil der Milchstraße. Laut Astronomen hat die Galaxie ungefähr 100 Milliarden Sterne. Einige von ihnen haben bereits Exoplaneten entdeckt. Nicht nur die Größe des Universums ist auffällig – schon der Raum, den sein unbedeutender Teil, die Milchstraße, einnimmt, flößt Respekt ein. Es dauert hunderttausend Jahre, bis Licht durch unsere Galaxie wandert!

Ortsgruppe

Die extragalaktische Astronomie, die sich nach den Entdeckungen von Edwin Hubble zu entwickeln begann, beschreibt viele ähnliche Strukturen wie die Milchstraße. Seine nächsten Nachbarn sind der Andromedanebel und die Große und Kleine Magellansche Wolke. Zusammen mit mehreren anderen "Satelliten" bilden sie die lokale Gruppe der Galaxien. Es ist von der benachbarten ähnlichen Formation durch etwa 3 Millionen Lichtjahre getrennt. Es ist sogar beängstigend, sich vorzustellen, wie viel Zeit ein modernes Flugzeug brauchen würde, um eine solche Distanz zurückzulegen!

Beobachtet

Alle Ortsgruppen sind durch einen riesigen Raum getrennt. Die Metagalaxie umfasst mehrere Milliarden Strukturen ähnlich der Milchstraße. Die Größe des Universums ist wirklich erstaunlich. Es dauert 2 Millionen Jahre, bis ein Lichtstrahl von der Milchstraße zum Andromedanebel wandert.

Je weiter ein Stückchen Raum von uns entfernt ist, desto weniger wissen wir über seinen aktuellen Zustand. Aufgrund der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit können Wissenschaftler nur Informationen über die Vergangenheit solcher Objekte gewinnen. Aus den gleichen Gründen ist, wie bereits erwähnt, die für die astronomische Forschung zur Verfügung stehende Fläche des Universums begrenzt.

Andere Welten

Dies sind jedoch nicht alle erstaunlichen Informationen, die das Universum charakterisieren. Die Dimensionen des Weltraums übersteigen offenbar die Metagalaxie und den beobachtbaren Teil erheblich. Die Inflationstheorie führt ein solches Konzept wie das Multiversum ein. Es besteht aus vielen Welten, die wahrscheinlich gleichzeitig entstanden sind, sich nicht überschneiden und sich unabhängig voneinander entwickeln. Der derzeitige Entwicklungsstand der Technologie lässt keine Hoffnung auf die Kenntnis ähnlicher Nachbaruniversen zu. Einer der Gründe ist die gleiche Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit.

Die rasante Entwicklung der Weltraumwissenschaft verändert unser Verständnis davon, wie groß das Universum ist. Der aktuelle Stand der Astronomie, ihre Theorien und Berechnungen von Wissenschaftlern sind für den Laien nur schwer nachvollziehbar. Doch selbst ein oberflächliches Studium des Themas zeigt, wie groß die Welt ist, deren Teil wir sind, und wie wenig wir noch darüber wissen.