Состав Вселенной

Вселенная – огромное и завораживающее место. Когда астрономы задумываются о том, из чего он сделан, они могут напрямую указать на миллиарды галактик, которые он содержит. В каждом из них есть миллионы или миллиарды – или даже триллионы – звезд. У многих из этих звезд есть планеты. Также есть облака газа и пыли.

Между галактиками, где, кажется, было бы очень мало “материала”, в некоторых местах существуют облака горячих газов, в то время как другие области почти пусты. пустоты. Все это материал, который можно обнаружить. Итак, насколько сложно может быть заглянуть в космос и оценить с разумной точностью количество светящейся массы (материала, который мы можем видеть) во Вселенной, используя радио, инфракрасную и рентгеновскую астрономию?

Обнаружение космического “материала”

Теперь, когда у астрономов есть высокочувствительные детекторы, они добились больших успехов в определении массы Вселенной. и что составляет эту массу. Но проблема не в этом. Ответы, которые они получают, не имеют смысла. Их метод сложения массы неверен (маловероятно) или есть что-то еще; что-то еще, чего они не могут увидеть ? Чтобы понять трудности, важно понять массу Вселенной и то, как ее измеряют астрономы.

Измерение космической массы

Одним из величайших свидетельств массы Вселенной является то, что называется космическим микроволновым фоном (CMB). Это не физический «барьер» или что-то в этом роде. Напротив, это состояние ранней Вселенной, которое можно измерить с помощью микроволновых детекторов. Реликтовое излучение возникло вскоре после Большого взрыва и на самом деле является фоновой температурой Вселенной. Думайте об этом как о тепле, которое можно обнаружить во всем космосе одинаково со всех сторон. Это не совсем то, что тепло исходит от Солнца или излучается планетой. Напротив, это очень низкая температура, составляющая 2,7 градуса К. Когда астрономы идут измерять эту температуру, они видят небольшие, но важные колебания, распространяющиеся по всему фоновому «теплу». Однако тот факт, что он существует, означает, что Вселенная по существу «плоская». Это означает, что он будет расширяться вечно.

Итак, что означает эта плоскостность для определения массы Вселенной? По сути, учитывая измеренный размер Вселенной, это означает, что в ней должно быть достаточно массы и энергии, чтобы сделать ее «плоской». Проблема? Что ж, когда астрономы складывают всю «нормальную» материю (такую ​​как звезды и галактики, плюс газ во Вселенной, это всего лишь около 5% критической плотности, необходимой плоской Вселенной, чтобы оставаться плоской.

Это означает, что 95 процентов Вселенной еще не обнаружено. Оно есть, но что это? Где это? Ученые говорят, что оно существует в виде темной материи и темной энергия.

Состав Вселенной

Масса, которую мы видим, называется «барионной» материей. Это планеты, галактики, газовые облака и скопления. Невидимая масса называется темной материей. Есть также энергия (свет), которую можно измерить; интересно, есть еще так называемая «темная энергия». и никто не очень хорошо понимает, что это такое.

Итак, что составляет вселенную и в каком процентном соотношении? Вот разбивка текущих пропорций массы во Вселенной.

Тяжелые элементы в Космосе

Во-первых, это тяжелые элементы. Они составляют около 0,03% Вселенной. В течение почти полумиллиарда лет после рождения Вселенной единственными элементами, которые существовали, были водород и гелий. Они не были тяжелыми.

Однако после того, как звезды были Рожденная, жила и умерла, Вселенная начала наполняться элементами тяжелее водорода и гелия, которые были «приготовлены» внутри звезд. Это происходит, когда звезды объединяют водород (или другие элементы) в своих ядрах. Звездная смерть распространяет все эти элементы в космос через планетарные туманности или взрывы сверхновых. Однажды они разлетятся в космос. они являются основным материалом для построения следующих поколений звезд и планет.

Однако это медленный процесс. Даже спустя почти 14 миллиардов лет после своего создания лишь небольшая часть массы Вселенной состоит из элементов тяжелее гелия.

Нейтрино

Нейтрино также являются частью Вселенной, хотя только около 0,3 процента от нее. Они создаются в процессе ядерного синтеза в ядрах звезд, нейтрино – это почти безмассовые частицы, которые движутся почти со скоростью света. В сочетании с отсутствием заряда их крошечные массы означают, что они не могут легко взаимодействовать с массой, за исключением прямого удара по ядру. Измерение нейтрино – непростая задача. Но это позволило ученым получить хорошие оценки скорости ядерного синтеза нашего Солнца и других звезд, а также оценку общей популяции нейтрино во Вселенной.

Звезды

Когда звездочеты вглядываются в ночное небо, большая часть того, что видят звезды, – это звезды. Они составляют около 0,4 процента Вселенной. Тем не менее, когда люди смотрят на видимый свет, исходящий даже от других галактик, большая часть того, что они видят, – это звезды. Кажется странным, что они составляют лишь небольшую часть Вселенной.

Газы

Итак, чего больше, чего больше, чем звезд и нейтрино? Оказывается, что на четыре процента газы составляют гораздо большую часть космоса. Обычно они занимают пространство между звездами, а если уж на то пошло, пространство между целыми галактиками. Межзвездный газ, который в основном представляет собой свободный элементарный водород, а гелий составляет большую часть массы Вселенной, которую можно напрямую измерить.. Эти газы обнаруживаются с помощью приборов, чувствительных к длинам волн радио, инфракрасного и рентгеновского излучения.

Dark Matter

Второй по численности «материал» вселенной – это то, что никто не видел иным образом. Тем не менее, он составляет около 22 процентов Вселенной. Ученые, анализирующие движение (вращение) галактик, а также взаимодействие галактик в скоплениях галактик, обнаружили, что всего присутствующего газа и пыли недостаточно, чтобы объяснить появление и движение галактик. Оказывается, 80 процентов массы в этих галактиках должно быть «темным». То есть его нельзя обнаружить при любой длине волны света, радио через гамма-лучи. Вот почему это «вещество» называется «темной материей».

Кто эта загадочная масса? Неизвестный. Лучший кандидат – холодная темная материя, которая, согласно теории, представляет собой частицу, похожую на нейтрино, но с гораздо большей массой. Считается, что эти частицы, часто известные как слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMP), возникли в результате тепловых взаимодействий в ранних образованиях галактик. Однако до сих пор мы не смогли обнаружить темную материю, прямо или косвенно, или создать ее в лаборатории.

Темная энергия

Самая распространенная масса Вселенной – это не темная материя, звезды, галактики или облака газа и пыли. Это то, что называется «темной энергией», и она составляет 73 процента Вселенной. На самом деле, темная энергия (вероятно) вообще не является массивной. Что несколько сбивает с толку его категоризацию «массы». Итак, что это? Возможно, это очень странное свойство самого пространства-времени, а может, даже какое-то необъяснимое (пока) энергетическое поле, пронизывающее всю Вселенную. Или это ни то, ни другое. Никто не знает. Только время и множество других данных покажут.

Отредактировано и обновлено Кэролайн Коллинз Петерсен.

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий