Наша Вселенная таит много тайн и загадок. Человечество пытается в них разобраться. Еще очень многое непонятно. Но по сравнению с тем, что было несколько тысяч лет назад, например, во времена Аристотеля, прогресс достигнут потрясающий. И это несмотря на темное Средневековье с его поиском ведьм, кострами инквизиции, несмотря на опустошительные войны. Так что если человечеству хватит ума не уничтожить все живое в атомной войне, то будущие поколения рано или поздно все эти загадки, или большинство из них, разгадают. К каким последствиям в повседневной жизни это приведет, сказать сложно. Но весь предыдущий опыт развития научного познания показывает, что самые, на первый взгляд, абстрактные теории рано или поздно становятся благом для человечества.

Почему Вселенная существует

Сегодня мы поговорим о загадках космоса. Главная из них состоит в том, каким образом до сих пор существует наша Вселенная. Ведь согласно Закону всемирного тяготения или его уточнению – Общей теории относительности, все материальные объекты притягиваются друг к другу. Так что за свои примерно 13,5 млрд лет существования Вселенная должна была бы В«слипнутьсяВ» в один большой комок. А ведь нет. Существует преспокойно. Почему? Ведь законы тяготения подтверждены множеством экспериментов и наблюдательных фактов.

Черные дыры и их загадки

Дело в том, что это В«слипаниеВ» происходит. Но не в глобальных, а локальных, по меркам Вселенной, масштабах. Почему? Расскажем позднее. А сейчас поговорим о том, что происходит в результате этого локального В«слипанияВ». А происходит вот что. Рождаются, например, В«черные дырыВ» – самые загадочные объекты Вселенной.

В настоящий момент физики считают, что существует целая иерархия В«черных дырВ» – от сверхмалых до гигантских. Последние, огромные монстры, расположены в центрах галактик, в том числе, нашего В«Млечного путиВ», в котором и находится Солнце со всем В«выводкомВ» своих планет, комет, астероидов и прочей мелочи.

Так как образуются В«черные дырыВ»? Что это такое?

В«Вдали было поле в снегу и погост. Ограды, надгробья, оглобли в сугробе и небо над папертью полное звезд.

А рядом, неведомая перед тем, застенчивей плошки, в окошки сторожки, мерцала звезда на пути в ВифлеемВ».

Так Борис Пастернак в своем знаменитом стихотворении описывает библейскую легенду о появлении новой звезды, знаменующей рождения сына божьего.

На самом деле, никакой В«новойВ» эта звезда не была. В том смысле, что она в тот момент вовсе не родилась. Она, наоборот, В«скончаласьВ».

Дело в том, что каждой звезде отмерен В«свой жизненный срокВ». Звезда живет благодаря равновесию двух разнонаправленных сил. Одна из них – сила всемирного тяготения, которая стремиться сжать всю огромную массу вещества, прежде всего водорода, из которого звезда преимущественно и состоит. Другая сила – это энергия ядерных реакций, которые в звездеВ  происходят и которые расталкивают содержащееся в ней вещество.

Так вот, когда запасы водорода заканчиваются, а это происходит через миллиарды лет после В возникновения звезды, силы гравитации начинают преобладать, и звезда схлопывается. Все находящееся в ней вещество устремляется к центру, и там происходит мощнейший взрыв. Который приводит к резкому повышению выделения энергии, а, следовательно, и усилению светимости звезды. Такая вот предсмертная агония. Ее то и наблюдали библейские пастухи. Если это не сказка.

Как умирают звезды

А что дальше? А это зависит от начальной массы звезды. Тут у нее есть несколько путей эволюции.

Если первоначальная масса звезды не слишком велика (не более 1,4 массы Солнца), то выбросив в результате взрыва основную массу своего вещества, она, под действием сил тяготения, начинает сжиматься и превращается в так называемый В«белый карликВ». Карлик – потому что он маленький. А Белый, потому что его сила тяготения позволяет лучам света из него выходить. Если первоначальная масс звезды составляет от 2 до 3 масс Солнца, то на месте ее гибели образуется так называемаяВ  В«нейтронная звездаВ», плотность материи в которой очень велика, но она не светит.

Если начальная масса звезды превосходит указанный выше предел, то в результате того самого гравитационного воздействия из останков покойницы образуется так называемая В«черная дыраВ» – один из самых загадочных объектов во Вселенной. Дело в том, что непосредственно обнаружить его нельзя. И никакие усовершенствования средств наблюдения за космосом это сделать не позволят. Потому что гравитационное поле В«черной дырыВ» настолько велико, что даже электромагнитные волны, которые в разных диапазонах мы и регистрируем, вырваться оттуда не могут. В«Черная дыраВ» это такой космический монстр, который В«сжираетВ» все, попадающееся на его пути, и ничего не выпускает обратно. Но эти В«твариВ» существуют. В центрах каждых галактик, по крайней мере. И в нашем В«Млечном путиВ» тоже. Современная наука в этом не сомневается.

Тут надо добавить, что сверхмассивные В«Черные дырыВ» в центрах галактик, образуются не в результате гравитационного коллапса какой-то отдельной звезды, а в результате слияния целой массы звезд, плотность которых в центрах галактик намного выше, чем на их периферии.

Что происходит там, внутри В«черной дырыВ»? А вот это науке не известно. Для того чтобы в этом разобраться и построить более менее адекватную математическую модель происходящего, необходимо создать квантовую теорию относительности. А вот этогоВ  и не получается уже много лет.

О других космических монстрах

Ну и бог с ними, с В«черными дырамиВ». У нас во Вселенной есть много всяких других загадочных объектов. Квазары, пульсары, например, природа которых, как и природа В«черных дырВ», до конца не понятна.

Вот, квазар. По современным представлениям квазары – это ядра галактик на начальном этапе их развития. В центре такой молодой галактики находится сверхмассивная В«черная дыраВ», которая, в соответствии с Общей теорией относительности, В«сжираетВ» окружающее ее вещество. Это бедное вещество не падает в В«дыруВ» напрямую (по радиусу), а движется по спирали, необратимо приближаясь к черному монстру. При этом оно разгоняется, его температура немерено растет, и оно начинает излучать электромагнитные волны разных диапазонов. Это излучение исключительно мощное. Оно может превышать в десятки и сотни раз суммарную мощность излучения всех звезд таких галактик, как наша. Поэтому квазары иногда называют В«маяками вселеннойВ».

Происходят ли подобные явления сейчас или это В«предания старины глубокойВ»? В ближайшем от нас космосе их нет. А то, что мы наблюдаем, происходило многие миллиарды лет назад. Именно столько шел свет от квазаров до нашей Земли. Именно тогда и происходили все эти Вселенские катаклизмы.

Теперь о пульсарах. Это космические источники излучения, работающие в разных диапазонах световых волн. Их особенность состоит в том, что в отличие от всех остальных объектов, это излучение приходит в виде периодических всплесков (для разных видов пульсаров эта периодичность разная). По современным представлениям, пульсары – это вращающиеся нейтронные звезды (о них мы говорили выше), т.е. остатки обычных звезд, первоначальная масса которых, не позволила им превратиться в В«черную дыруВ». Так вот, эти В«бедолагиВ», если они вращаются вокруг своей оси и имеют магнитное поле, наклоненное к оси вращения, обеспечивают ту самую периодичность посылаемых в сторону Земли сигналов. Потому и называются пульсарами.

Вот такими загадочными существами и населена наша Вселенная. Но и это еще не все.

О черноте в космосе

Еще в 1905 году Эйнштейн В в Специальной Теории Относительности, подтвержденной массой наблюдений и экспериментов, показал, что существует связь между массой какого-нибудь материального объекта иВ  его энергией, так называемой энергией покоя. Таким образом, материя и энергия являются связанными друг с другом.

И что из того, спросите вы. А то, что находясь во Вселенной, мы более-менее понимаем В 5% ее устройства. Это, включаяВ  звезды, пылевые туманности, В«черные дырыВ», пульсары, квазары и прочую космическую нечисть. Плюс все элементарные частицы, из которых устроен наш мир. Так называемая В«барионная материяВ».

А где все остальное? Те самые 95% оставшихся процентов.

На самом деле, эти 95% приходятся на так называемую В«черную материюВ» и черную энергиюВ». Почему они называются В«чернымиВ»? А потому что никто толком не понимает, что это такое и как оно устроено.

Темная материя

Сначала о темной материи. Как всегда, все новые, в том числе и теоретические открытия, в астрофизике и космологии происходят после того, как появляются новые, более мощные средства наблюдения за далеким космосом. Так и здесь.

Точные наблюдения за движением звезд в далеких галактиках, показали, что что-то здесь не так. Слишком быстро они двигались. А это, согласно законам физики, могло означать только одно. У них там, внутри родной галактики, существует очень мощный центр притяжения, вокруг которого они и вращаются, чтобы на него не упасть.

Сначала все свалили на сверхмассивную В«черную дыруВ». Но выяснилось, что В«дыраВ» здесь не причем. Не такие траектории должны были бы быть у звезд, если бы центр притяжения находился в одной, по космическим масштабам, точке.

А потом, после появления современных суперкомпьютеров, стало возможным решить так называемую в математике В«обратную задачуВ». А именно: по данным наблюдений движения звезд вычислить распределение в пространстве источников гравитационного тяготения.

Вот и вычислили. И проверили полученные результаты по наблюдениям движения звезд и в других галактиках.

И все сошлось! Оказалось, что в Космосе есть какая-тоВ  сущность, которая оказывает гравитационное воздействие, но невидима, т.е. не взаимодействует с электромагнитным полем на любых диапазонах волн. В Вот эту сущность и назвали В«темной материейВ». На ее долю приходится примерно 25–27% того, что у нас во Вселенной есть.

Темная энергия

Ладно, а что все остальное? Это В«темная энергияВ». Тут вот какое дело. То, что наша Вселенная расширяется, было известно с конца двадцатых годов прошлого века. Именно из этого факта и родилась теория В«Большого взрываВ».

Ладно, взорвалось все и разлетелось. Но всемирное тяготение должно замедлять этот разлет, притягивая различные объекты друг к другу. Или, говоря языком Общей теории относительности, сжимая пространство.

Так вот, совсем недавно выяснилось, что все не так. Вселенная продолжает расширяться, причем делает это с ускорением. А это значит, что помимо гравитации, существует противоположная ей сила, расталкивающая материальные объекты или, точнее, наше пространство время. Эту силу и назвали В«темной энергиейВ». Как ее предсказал Эйнштейн и как не поверил в ее существование, мы писали ранее. Что такое В«темная энергияВ» никто не знает. Но в ее существовании никто не сомневается. Против фактов не попрешь.

Вот примерно так устроен наш мир в глобальных масштабах. А микромир, мир атомов и элементарных частиц, устроен совсем по-другому. Не менее, а может быть, и более загадочно. Об этом расскажем в следующей публикации.

Подробнее читайте на kapital-rus.ru ...