Pārsteidzoši astronomijas fakti

Visuma noslēpumi: no tumšās matērijas līdz sarkanajām galaktikām un tālāk

Christiano Sonning / EyeEm / Getty Images

Lai gan cilvēki ir pētījuši debesis tūkstošiem gadu, mēs joprojām par to zinām salīdzinoši maz Visums . Kamēr astronomi turpina izpēti, viņi uzzina vairāk par zvaigznēm, planētām un galaktikām, taču dažas parādības joprojām ir mulsinošas. Tas, vai zinātnieki spēs atrisināt Visuma noslēpumus, ir noslēpums, taču aizraujošā kosmosa un visu tās daudzo anomāliju izpēte turpinās iedvesmot jaunas idejas un dos impulsu jauniem atklājumiem, kamēr vien cilvēki turpinās skatīties uz augšu. debesīs un brīnās: 'Kas tur ir?'

Tumšā matērija Visumā

Astronomi vienmēr meklē tumšā matērija , noslēpumaina matērijas forma, ko nevar noteikt ar parastiem līdzekļiem — no tā izriet arī tās nosaukums. Visa universālā viela, ko var noteikt ar pašreizējām metodēm, veido tikai aptuveni 5 procentus no visuma kopējās vielas. Pārējo daļu veido tumšā matērija, kā arī kaut kas pazīstams kā tumšā enerģija. Kad cilvēki skatās uz nakts debesīm, neatkarīgi no tā, cik zvaigznes viņi redz (un galaktikas, ja viņi izmanto teleskopu), viņi redz tikai nelielu daļu no tā, kas tur patiesībā ir.

Lai gan astronomi dažreiz lieto terminu 'telpas vakuums', telpa, caur kuru gaisma pārvietojas, nav pilnīgi tukša. Faktiski katrā telpas kubikmetrā ir daži vielas atomi. The telpa starp galaktikām , kas kādreiz tika uzskatīts par diezgan tukšu, bieži ir piepildīts ar gāzes un putekļu molekulām.

Blīvi objekti Kosmosā

Cilvēki arī domāja, ka melnie caurumi ir atbilde uz “tumšās matērijas” mīklu. (Tas ir, tika uzskatīts, ka nezināmā matērija varētu atrasties melnajos caurumos.) Lai gan izrādās, ka šī ideja nav patiesa, melnie caurumi joprojām aizrauj astronomus pamatota iemesla dēļ.

Melnie caurumi ir tik blīvi un tiem ir tik intensīva gravitācija, ka nekas — pat gaisma — nevar no tiem izbēgt. Piemēram, ja starpgalaktikas kuģis kaut kādā veidā nonāktu pārāk tuvu melnajam caurumam un tiktu iesūkts ar tā gravitācijas spēku 'seja pa priekšu', spēks uz kuģa priekšpusi būtu tik daudz spēcīgāks nekā spēks aizmugurē, ka kuģis un cilvēki, kas atrodas tajā, izstieptos vai kļūtu elastīgi kā sveķi gravitācijas pievilkšanas intensitātes dēļ. Rezultāts? Neviens neizkļūst dzīvs.

Vai zinājāt, ka melnie caurumi var un var sadurties? Kad šī parādība notiek starp supermasīviem melnajiem caurumiem,gravitācijas viļņitiek atbrīvoti. Lai gan tika spekulēts, ka šie viļņi pastāv, tie faktiski tika atklāti tikai 2015. gadā. Kopš tā laika astronomi ir atklājuši gravitācijas viļņus vairāku titānisko melno caurumu sadursmēs.

Neitronu zvaigznes — masīvu zvaigžņu nāves pārpalikumi supernovas sprādzienos — nav tas pats, kas melnie caurumi, taču tās arī saduras viena ar otru. Šīs zvaigznes ir tik blīvas, ka pilna glāze ar neitronu zvaigžņu materiāls tam būtu lielāka masa nekā Mēnesim. Lai arī cik milzīgas tās ir, neitronu zvaigznes ir vieni no visstraujāk rotējošajiem objektiem Visumā. Astronomi, kas tos pēta, ir novērojuši to griešanās ātrumu līdz 500 reizēm sekundē.

Kas ir zvaigzne un kas nav?

Cilvēkiem ir smieklīga tieksme jebkuru spilgtu objektu debesīs saukt par 'zvaigzni' pat tad, ja tā nav. Zvaigzne ir pārkarsētas gāzes sfēra, kas izdala gaismu un siltumu, un tās iekšpusē parasti notiek kāda veida saplūšana. Tas nozīmē, ka krītošās zvaigznes patiesībā nav zvaigznes. (Biežāk tās ir tikai sīkas putekļu daļiņas, kas krīt caur mūsu atmosfēru un iztvaiko atmosfēras gāzu berzes siltuma dēļ.)

Kas vēl nav zvaigzne? Planēta nav zvaigzne. Tas ir tāpēc, ka atšķirībā no zvaigznēm planētas savā iekšienē nesakausē atomus un ir daudz mazākas nekā jūsu vidējā zvaigzne, un, lai gan komētas var būt spilgtas, tās arī nav zvaigznes. Kad komētas ceļo ap Sauli, tās atstāj aiz sevis putekļu pēdas. Kad Zeme iziet cauri komētas orbītai un saskaras ar šīm takām, mēs redzam meteoru skaita pieaugumu (arī nē zvaigznes), jo daļiņas pārvietojas pa mūsu atmosfēru un tiek sadedzinātas.

Mūsu Saules sistēma

Mūsu pašu zvaigzne, Saule, ir spēks, ar kuru ir jārēķinās. Dziļi Saules kodolā ūdeņradis tiek sakausēts, veidojot hēliju. Šī procesa laikā kodols katru sekundi izlaiž 100 miljardu kodolbumbu ekvivalentu. Visa šī enerģija izplūst cauri dažādiem Saules slāņiem, un ceļojumam nepieciešami tūkstošiem gadu. Saules enerģija, ko izstaro siltums un gaisma, nodrošina Saules sistēmu. Citas zvaigznes savas dzīves laikā piedzīvo šo pašu procesu, kas padara zvaigznes par kosmosa spēkstacijām.

Saule var būt mūsu izrādes zvaigzne, taču arī Saules sistēma, kurā mēs dzīvojam, ir pilna ar dīvainām un brīnišķīgām iezīmēm. Piemēram, lai gan Merkurs ir Saulei vistuvākā planēta, temperatūra uz planētas virsmas var pazemināties līdz -280 ° F. Kā? Tā kā dzīvsudrabam gandrīz nav atmosfēras, virsmas tuvumā nav nekā, kas varētu notvert siltumu. Tā rezultātā planētas tumšā puse — tā, kas ir vērsta prom no Saules — kļūst ārkārtīgi auksta.

Lai gan Venēra atrodas tālāk no Saules, tā ir ievērojami karstāka par Merkuru, jo Venēras atmosfēra ir ļoti bieza, jo tā aiztur siltumu netālu no planētas virsmas. Arī Venera ap savu asi griežas ļoti lēni. Viena diena uz Veneras ir līdzvērtīga 243 Zemes dienām, tomēr Veneras gads ir tikai 224,7 dienas. Vēl dīvaināk, Venera griežas atpakaļ ap savu asi, salīdzinot ar citām Saules sistēmas planētām.

Galaktikas, starpzvaigžņu telpa un gaisma

Visums ir vairāk nekā 13,7 miljardus gadu vecs, un tas ir mājvieta miljardiem galaktiku. Neviens nav īsti pārliecināts, cik daudz galaktiku ir pateikts, taču daži no mums zināmajiem faktiem ir diezgan iespaidīgi. Kā mēs zinām, ko mēs zinām par galaktikām? Astronomi pēta gaismas objektus, ko izstaro, lai noskaidrotu to izcelsmi, evolūciju un vecumu. Gaisma no tālām zvaigznēm un galaktikas Lai sasniegtu Zemi, nepieciešams tik ilgs laiks, ka mēs faktiski redzam šos objektus tādus, kādi tie parādījās pagātnē. Kad mēs skatāmies uz naksnīgajām debesīm, mēs faktiski atskatāmies laikā. Jo tālāk kaut kas atrodas, jo tālāk tas parādās laikā.

Piemēram, Saules gaismai nepieciešamas gandrīz 8,5 minūtes, lai nokļūtu Zemē, tāpēc mēs redzam Sauli tādu, kāda tā parādījās pirms 8,5 minūtēm. Mums tuvākā zvaigzne Proksima Kentauri atrodas 4,2 gaismas gadu attālumā, tāpēc mūsu acīs tā šķiet tāda pati kā pirms 4,2 gadiem. Tuvākā galaktika atrodas 2,5 miljonu gaismas gadu attālumā, un tā izskatās tāpat kā tad, kad mūsu Australopithecus hominīdu senči staigāja pa planētu.

Laika gaitā dažas vecākas galaktikas ir kanibalizējušas jaunākas. Piemēram, Virpuļu galaktika (pazīstama arī kā Mesjē 51 vai M51) — divu roku spirāle, kas atrodas 25–37 miljonu gaismas gadu attālumā no Piena Ceļa, ko var novērot ar amatieru teleskopu, šķiet, ir piedzīvojusi vienu galaktiku saplūšanu/kanibalizāciju. savā pagātnē.

Visums ir pilns ar galaktikām, un visattālākās no mums attālinās ar vairāk nekā 90 procentiem no gaismas ātruma. Viena no dīvainākajām idejām, kas, visticamāk, piepildīsies, ir 'paplašinošā Visuma teorija', kas izvirza hipotēzi, ka Visums turpinās paplašināties un līdz ar to galaktikas attālināsies viena no otras, līdz galu galā to zvaigžņu veidošanās reģioni izbeidzās. Pēc miljardiem gadu Visumu veidos vecās, sarkanās galaktikas (tās evolūcijas beigās), kas atrodas tik tālu viena no otras, ka to zvaigznes būs gandrīz neiespējami atklāt.