Главные загадки космоса

Космос по-прежнему остается непознанным: чем больше мы погружаемся в его тайны, тем больше вопросов возникает.

Происхождение Вселенной

Это загадка из загадок, над которой еще долго будет биться человечество. Одна из самых первых научных гипотез – теория «Большого Взрыва» – была выдвинута советским геофизиком А. А. Фридманом в 1922 году, однако и сегодня является наиболее популярной при объяснении происхождения Вселенной.

Согласно гипотезе, в начале вся материя была сжата в одну точку, представляющую из себя однородную среду с чрезвычайно высокой плотностью энергии. Как только критический уровень сжатия был преодолен, произошел Большой Взрыв, после которого Вселенная начала свое постоянное расширение.

Ученых интересует, что же было до Большого Взрыва. По одной из гипотез — ничего, по другой – все: Большой Взрыв — это лишь очередная стадия бесконечного цикла расширений и сжатий пространства.
Однако теория Большого Взрыва имеет и уязвимые места. По мнению некоторых физиков, расширение Вселенной после Большого Взрыва сопровождалось бы хаотичным распределением вещества, а оно, напротив, упорядочено.

Границы Вселенной

Вселенная постоянно растет, и это установленный факт. Еще в 1924 году американский астроном Эдвин Хаббл с помощью 100-дюймового телескопа обнаружил расплывчатые туманности. Это были такие же галактики, как наша. Через несколько лет он доказал, что галактики удаляются друг от друга, подчиняясь определенной закономерности: чем дальше галактика, тем быстрее она движется.
С помощью мощных современных телескопов астрономы, погружаясь в глубины Вселенной, одновременно переносят нас в прошлое – в эпоху формирования галактик.

По свету, приходящему из дальних рубежей Вселенной, астрономы высчитали ее возраст – около 13,7 млрд. лет. Так же определился размер нашей галактики Млечный Путь – около 100 тыс. световых лет и диаметр всей Вселенной – 156 млрд. световых лет.

Однако американский астрофизик Нил Корниш обращает внимание на парадокс: если движение галактик так и будет равномерно ускоряться, то со временем их скорость превысит скорость света. По его мнению, в будущем уже нельзя будет «увидеть так много галактик», потому что сверхсветовой сигнал невозможен.
А что же находится за пределами обозначенных границ Вселенной? На этот вопрос пока нет ответа.

Черные дыры

Несмотря на то, что о существовании черных дыр было известно еще до создания теории относительности Эйнштейна, доказательства их присутствия в космосе получены сравнительно недавно.

Саму черную дыру увидеть нельзя, но астрофизики обратили внимание на движение межзвездного газа в центре каждой из галактик, в том числе и в нашей. Особенности поведения вещества дали ученым понять, что притягивающий его объект обладает «чудовищной» гравитацией.

Мощность черной дыры настолько велика, что окружающее ее пространство-время просто схлопывается. Любой объект, включая свет, попадая за так называемый «горизонт событий», оказывается навсегда втянут в черную дыру.

В центре Млечного Пути, по предположению ученых, располагается одна из самых массивных черных дыр – в миллионы раз тяжелее нашего Солнца.

Британский физик Стивен Хокинг предположил, что во Вселенной имеются и сверхмалые черные дыры, которые можно сопоставить с массой горы, уплотнившейся до размера протона. Может быть, изучение этого явления окажется доступным для науки.

Сверхновая

Когда звезда погибает, она озаряет космическое пространство ярчайшей вспышкой, способной по мощности превзойти свечение галактики. Это сверхновая звезда.

Несмотря на то, что по мнению астрономов, сверхновые звезды возникают регулярно, полные данные наука имеет только по вспышкам, зафиксированным в 1572 году Тихо Браге и в 1604 году Иоганном Кеплером.

По свидетельству ученых, продолжительность максимума блеска сверхновой около двух земных суток, однако последствия взрыва наблюдаются спустя тысячелетия. Так, считается, что одно из самых удивительных зрелищ во Вселенной – Крабовидная туманность – порождение сверхновой.

Теория сверхновых звезд еще далека от завершения, но уже сейчас наука утверждает, что это явление может возникать как при гравитационном коллапсе, так и при термоядерном взрыве. Некоторые астрономы высказывают гипотезу, что химический состав сверхновых звезд — это строительный материал галактик.

Космическое время

Время – величина относительная. Эйнштейн полагал, если отправить со скоростью света в космос одного из братьев-близнецов, то при возвращении он окажется гораздо моложе своего брата, оставшегося на Земле. «Парадокс близнецов» объясняется теорией, по которой чем быстрее движется человек в пространстве, тем медленнее течет его время.

Однако есть и другая теория: чем сильнее гравитация, тем больше замедляется время. Согласно ей, время на поверхности Земли будет течь медленнее, чем на орбите. Данную теорию подтверждают и часы, установленные на КА GPS, которые в среднем опережают земное время на 38700 нс/день.

Впрочем, исследователи утверждают, что за полгода пребывания на орбите космонавты наоборот выигрывают примерно 0,007 секунды. Все зависит от скорости движения космического аппарата. Чтобы на практике проверить теорию относительности, в марте 2015 года специалисты НАСА собираются отправить в годичную экспедицию на МКС американского астронавта Скотта Келли, в то время как его брат-близнец Марк останется на Земле.

Пояс Койпера

Обнаруженный в конце XX века за орбитой Нептуна пояс астероидов (пояс Койпера) изменил привычную картину Солнечной системы. В частности он предопределил судьбу Плутона, который из семейства планет перекочевал в когорту планетоидов.
Часть газов, оказавшихся при формировании Солнечной системы в наиболее удаленной и холодной области, превратилась в лед, образовав множество планетоидов. Сейчас их насчитывается больше 10 000.

Интересно, что совсем недавно был обнаружен новый объект – планетоид UB313 превышающий в своих размерах Плутон. Находку некоторые астрономы уже прочат на место убывшей девятой планеты.

Пояс Койпера расположившийся на расстоянии 47 астрономических единиц от Солнца, казалось бы, очертил окончательные границы для объектов Солнечной системы, однако ученые продолжают находить все новые, гораздо более удаленные и загадочные планетоиды. В частности астрофизики предположили, что ряд объектов пояса Койпера «к Солнечной системе отношения не имеют и содержат вещество чужой нам системы».

Обитаемые миры

По Стивену Хокингу, физические законы Вселенной везде одинаковы, следовательно, законы жизни тоже должны быть универсальными. Ученый допускает возможность существования жизни, подобной земной и в других галактиках.

Оценками жизнепригодности планет на основании сходства с Землей занимается относительно молодая наука – астробиология. Пока основные усилия астробиологов направлены на планеты Солнечной системы, но результаты их исследований не утешительны для тех, кто надеется найти органическую жизнь недалеко от Земли.

В частности, ученые доказывают, что на Марсе жизни нет и не могло быть, так как гравитация планеты слишком мала чтобы удерживать достаточно плотную атмосферу.

Более того, недра таких планет, как Марс, быстро остывают, что приводит к прекращению геологической активности, поддерживающей органическую жизнь. Единственная надежда ученых — это экзопланеты других звездных систем, где условия могут быть сопоставимы с земными. Для этих целей в 2009 году был запущен космический аппарат «Кеплер», который за несколько лет работы обнаружил больше 1000 кандидатов в обитаемые планеты. Размер 68 планет оказался таким же, как и у Земли, но до ближайшей из них — не менее 500 световых лет. Так что поиск жизни в столь удаленных мирах — это вопрос не очень близкого будущего.

источник