Univers - abstrait. Rapport « Exploration spatiale » Message sur le thème de l'étude de l'univers

INTRODUCTION

Étudier l’Univers, ne serait-ce que la partie que nous en connaissons, est une tâche monumentale. Il a fallu le travail de plusieurs générations pour obtenir les informations dont disposent les scientifiques modernes. Nous connaissons la structure de l’Univers dans un énorme volume d’espace que la lumière met des milliards d’années à parcourir. Mais la pensée curieuse d’une personne cherche à pénétrer plus loin. Qu’y a-t-il au-delà des frontières de la région observable du monde ? L'Univers est-il infini en volume ? Et son expansion – pourquoi a-t-elle commencé et se poursuivra-t-elle toujours à l’avenir ? Quelle est l’origine de la masse « cachée » ? Et enfin, comment la vie intelligente est-elle née dans l’Univers ?

Existe-t-il ailleurs que sur notre planète ? Il n’existe pas encore de réponses définitives et complètes à ces questions.

L'univers est inépuisable. La soif de connaissances est également infatigable, obligeant les gens à se poser de plus en plus de nouvelles questions sur le monde et à y chercher constamment des réponses.

C'est peut-être pour cela que j'ai choisi ce sujet pour l'essai. L’inconnu a toujours attiré l’attention des humains. L’Univers, les étoiles et les planètes en sont un parfait exemple.

Cette industrie est assez bien couverte à la fois par les réalisations scientifiques et par les œuvres littéraires. Cependant, sur certaines questions, les opinions diffèrent, il vaut donc la peine de réfléchir à un sujet qui vous intéresse et de tirer vos propres conclusions.

PRÉFACE

Les étoiles de l’Univers sont organisées en systèmes d’étoiles géantes appelés galaxies. Le nombre d’étoiles dans la Galaxie est d’environ 1 012 (billions). Notre galaxie s'appelle la Voie Lactée. Il comprend le Soleil, 9 grandes planètes avec leurs 34 satellites, plus de 100 000 petites planètes (astéroïdes), environ 1011 comètes, ainsi que d'innombrables petits corps dits météoriques (de 100 mètres de diamètre à des particules de poussière négligeables). .

La Voie Lactée, une bande d'étoiles brillantes et argentées, entoure tout le ciel et constitue la majeure partie de notre Galaxie. Dans l’ensemble, notre Galaxie occupe un espace qui ressemble à une lentille ou à une lentille vue de côté. Les dimensions de la Galaxie ont été déterminées par la disposition des étoiles visibles à de grandes distances. La masse de notre Galaxie est aujourd'hui estimée de différentes manières : elle est d'environ 2*1011 masses solaires (la masse du Soleil est de 2*1030 kg), dont 1/1000e est contenue dans les gaz et poussières interstellaires. La masse de la galaxie d'Andromède est presque la même, tandis que celle de la galaxie du Triangle est estimée à 20 fois inférieure. Le diamètre de notre galaxie est de 100 000 années-lumière. Grâce à un travail minutieux, l'astronome moscovite V.V. Kukarin a trouvé en 1944 des indications sur la structure spirale de la Galaxie, et il s'est avéré que nous vivons dans l'espace entre deux branches spirales, pauvre en étoiles. À certains endroits du ciel, avec un télescope, et à certains endroits même à l'œil nu, vous pouvez discerner des groupes rapprochés d'étoiles reliées par une gravité mutuelle, ou amas d'étoiles.

Selon l'hypothèse généralement admise, la formation du système solaire a commencé il y a environ 4,6 milliards d'années avec l'effondrement gravitationnel d'une petite partie d'un nuage géant de gaz et de poussière interstellaire. En termes généraux, ce processus peut être décrit comme suit :

• Le déclencheur de l'effondrement gravitationnel a été un petit compactage (spontané) de la substance du nuage de gaz et de poussière (dont les raisons possibles pourraient être à la fois la dynamique naturelle du nuage et le passage d'une onde de choc à travers la substance du nuage depuis une explosion de supernova, etc.), qui est devenue le centre d'attraction gravitationnelle de la substance environnante - le centre de l'effondrement gravitationnel. Le nuage contenait déjà non seulement de l'hydrogène et de l'hélium primordiaux, mais également de nombreux éléments lourds (métaux) laissés par les étoiles des générations précédentes. De plus, le nuage qui s’effondre avait un certain moment cinétique initial.
• Au cours du processus de compression gravitationnelle, la taille du nuage de gaz et de poussière a diminué et, en raison de la loi de conservation du moment cinétique, la vitesse de rotation du nuage a augmenté. En raison de la rotation, les taux de compression des nuages ​​parallèles et perpendiculaires à l'axe de rotation différaient, ce qui conduisait à l'aplatissement du nuage et à la formation d'un disque caractéristique.
• En raison de la compression, la densité et l'intensité des collisions des particules de matière entre elles ont augmenté, ce qui a entraîné une augmentation continue de la température de la substance au fur et à mesure de sa compression. Les régions centrales du disque se sont réchauffées le plus fortement.
• Lorsque la température atteignit plusieurs milliers de Kelvin, la région centrale du disque commença à briller et une protoétoile se forma. La matière du nuage a continué à tomber sur la protoétoile, augmentant la pression et la température au centre. Les régions externes du disque sont restées relativement froides. En raison des instabilités hydrodynamiques, des compactions individuelles ont commencé à s'y développer, qui sont devenues des centres gravitationnels locaux pour la formation de planètes à partir de la matière du disque protoplanétaire.
• Lorsque la température au centre de la protoétoile a atteint des millions de kelvins, une réaction thermonucléaire de combustion d'hydrogène a commencé dans la région centrale. La protoétoile s'est transformée en une étoile ordinaire de la séquence principale. Dans la région externe du disque, de grandes condensations formaient des planètes tournant autour de l'étoile centrale approximativement dans le même plan et dans la même direction.

Evolution ultérieure

Depuis sa formation initiale, le système solaire a considérablement évolué. De nombreux satellites de planètes ont été formés à partir de disques de gaz et de poussière en orbite autour des planètes, tandis que d'autres satellites ont probablement été capturés par les planètes, ou sont le résultat de collisions entre des corps du système solaire (selon une hypothèse, c'est ainsi que La Lune s'est formée). Des collisions de corps dans le système solaire se sont toujours produites jusqu'à nos jours, ce qui, avec l'interaction gravitationnelle, a été la principale force motrice de l'évolution du système solaire. Au cours de l'évolution, les orbites des planètes ont changé de manière significative, au point même de changer leur ordre : une migration planétaire s'est produite. On suppose désormais que la migration planétaire explique en grande partie l’évolution précoce du système solaire.

Avenir

Dans environ 5 milliards d'années, la surface du Soleil se refroidira et la taille du Soleil lui-même augmentera plusieurs fois (son diamètre atteindra le diamètre de l'orbite terrestre actuelle), se transformant en une géante rouge. Par la suite, les couches externes du Soleil seront projetées par une puissante explosion dans l'espace environnant, formant une nébuleuse planétaire, au centre de laquelle il ne restera qu'un petit noyau stellaire - une naine blanche. À ce stade, les réactions nucléaires s’arrêteront et, à l’avenir, le Soleil se refroidira lentement et régulièrement.

Dans un futur très lointain, la gravité des étoiles proches détruira progressivement le système planétaire. Certaines planètes seront détruites, d’autres seront projetées dans l’espace interstellaire. En fin de compte, après des milliards d’années, le Soleil refroidi perdra très probablement toutes ses planètes et continuera à orbiter seul autour du centre de notre galaxie, la Voie lactée, parmi de nombreuses autres étoiles.

En admirant les étoiles par une claire nuit d'automne, nous remarquons immédiatement une large bande brumeuse qui traverse tout le ciel - voie Lactée- c'est le nom de notre galaxie. Nous pensons involontairement à d'autres mondes habitant l'espace et admirons la grandeur et la beauté grandiose de l'Univers qui nous entoure. Comment sont nées les planètes, les étoiles et les galaxies ?

Au début du monde, après le Big Bang, les myriades de particules résultantes se sont dispersées à des vitesses énormes et se sont progressivement transformées en atomes de matière primordiale, qui ont formé un énorme nuage, des milliards de fois plus grand que la masse du Soleil. Ce nuage a commencé à s'épaissir et les premiers atomes d'hydrogène et d'hélium y sont apparus. Comme pour tout gaz, des écoulements turbulents s'y produisaient, générant des tourbillons. Dans ces vortex, des condensations d'hydrogène sont apparues tournant à différentes vitesses, qui sont devenues de plus en plus denses, se contractant autour de leur centre - l'axe de rotation. La vitesse de rotation augmente avec la diminution du volume conformément à la loi de conservation de la quantité de mouvement. Dans ce cas, la force centrifuge agissant le long du plan équatorial augmente et le nuage s'aplatit, passant d'une forme sphérique à une forme de lentille ou de disque. C'est ainsi que naissent les galaxies.

Les premières étoiles sont apparues au cours de la phase sphérique de la formation des galaxies. Ils étaient constitués uniquement d'hydrogène et d'hélium. Une réaction thermonucléaire s'y est produite - l'union de deux protons. Ayant épuisé leur réserve d’hydrogène, ces étoiles ont explosé et sont devenues des supernovae. À la suite de l'explosion, de nouveaux éléments sont apparus, plus lourds que l'hélium. Cela s'est produit partout, le gaz interstellaire a été reconstitué avec de nouveaux éléments, à partir desquels, à la suite de réactions thermonucléaires, des éléments de plus en plus lourds ont été obtenus.

La Voie Lactée est une galaxie spirale.

C’est ainsi que s’est formée notre Galaxie, la Voie Lactée. Si vous le regardez « d'en haut » depuis l'espace, il ressemble à un disque avec une structure en spirale - des bras où se trouvent de jeunes étoiles et des régions avec une densité accrue de gaz interstellaire. Au milieu du disque se trouve un renflement sphérique – le noyau de la galaxie. Si vous regardez une carte des étoiles, le centre de notre galaxie se trouvera dans la constellation du Sagittaire. Les astronomes ont pu déterminer les branches spirales de la galaxie la plus proche de la Terre : les branches d'Orion (où se trouve le système solaire), de Persée et du Sagittaire. La branche la plus proche du noyau est la branche Karina (Kil), et l'existence d'une branche distante, le Centaure, est supposée. Ces branches-manches en spirale tirent leur nom des constellations dans lesquelles elles se trouvent sur la carte des étoiles.

Si nous regardons une galaxie spirale à travers un bon télescope, nous verrons qu’elle ressemble à une roue de feu d’artifice. Mais qu’est-ce qui détermine cette structure des galaxies ? Il semblerait qu'il n'y ait rien d'étonnant à cela. Le célèbre astronome Carl Friedrich von Weizsäcker a dit un jour que si au début voie Lactée si elle ressemblait à une vache, elle acquerrait quand même une structure en spirale. Certains scientifiques ont commencé à développer sérieusement la « vache galactique de Weizsäcker » et, en effet, selon les calculs, elle aurait dû se transformer en spirale galactique dans environ cent millions d'années. Et notre Voie lactée est beaucoup plus ancienne – presque cent fois plus vieille. Pendant ce temps, la belle galaxie spirale aurait dû se transformer de telle manière que les spirales formaient de longs fils s'enroulant autour du centre. Mais il s'est avéré qu'aucune galaxie connue n'a une structure semblable à un filament et ne s'allonge, bien que les branches spirales, constituées d'étoiles et de gaz, tournent constamment autour du centre de la galaxie. Une contradiction insoluble ? Pas si nous abandonnons l’idée selon laquelle la matière interstellaire est constamment située dans un bras spiral et supposons qu’un flux de gaz et d’étoiles se déplace simplement à travers ces bras spiraux. C'est-à-dire que les étoiles et le gaz se déplacent en tournant autour du centre, et les bras de la spirale sont certains états de la structure de la galaxie le long desquels se déplacent les flux de matière cosmique et les étoiles. Comment se peut-il? Allumez une bougie ou un brûleur à gaz. Vous verrez des flammes dans lesquelles se produit une réaction chimique de combustion d’une substance. La flamme est une région de l’espace qui détermine l’état du flux gazeux. De même, dans les bras spiraux, le flux d’étoiles et de gaz a un certain état déterminé par le champ gravitationnel.

Si nous imaginons un grand nombre d'étoiles formant un disque en rotation, nous verrons que là où la densité des étoiles est plus grande, elles ont tendance à se rapprocher encore plus, mais la force centrifuge complique le processus, et l'équilibre dans un tel disque en rotation est très instable. Cette situation a été simulée sur un ordinateur et il s'est avéré qu'en conséquence, des régions en spirale de densité stellaire accrue se forment. Ceux. les étoiles elles-mêmes forment des bras spiraux qui ne deviennent ni filamenteux ni s'étirent. De plus, les étoiles circulent à travers ces régions en spirale. Lorsqu'ils entrent dans la manche, ils se rapprochent, lorsqu'ils en ressortent, ils s'écartent. La même chose se produit avec le gaz interstellaire. Une fois dans le bras spiral, le gaz devient plus dense, créant les conditions nécessaires à l’émergence de nouvelles étoiles. Par conséquent, de jeunes étoiles se forment dans cette région. Parmi elles se trouvent des étoiles bleu vif qui font briller les gaz et les poussières cosmiques, les ionisant. Des nuages ​​​​lumineux de gaz ionisé sont créés, nous permettant d'admirer le magnifique spectacle des galaxies spirales.

Les étoiles situées dans la partie centrale de la galaxie sont principalement constituées de géantes rouges, qui se sont formées presque simultanément avec la galaxie. Au centre même, il y aurait un trou noir supermassif (Sagittaire A), autour duquel un autre trou noir de masse moyenne pourrait être en orbite. Leur interaction gravitationnelle constitue le centre de gravité de toute la galaxie et contrôle le mouvement des étoiles.

Selon les dernières données scientifiques, le diamètre voie Lactée– environ 100 000 années-lumière (environ 30 000 parsecs), et l'épaisseur moyenne de notre disque est d'environ 1000 années-lumière. Selon les estimations modernes, le nombre d'étoiles dans la galaxie varie de 200 à 400 milliards.

Dans l'Univers, en plus des galaxies spirales, il existe d'autres types : elliptiques, barrées, naines, irrégulières et autres.
Les galaxies s'unissent en amas pouvant comprendre plusieurs centaines de galaxies. Ces clusters peuvent à leur tour s’unir en superclusters. Notre Galaxie appartient au groupe Local (Local), qui comprend la constellation d'Andromède. Au total, il y a environ 40 galaxies dans le groupe local, et celui-ci fait lui-même partie du superamas de la Vierge. Alors notre immense galaxie voie Lactée avec des milliards d’étoiles n’est qu’une petite île dans le vaste océan de l’Univers.

L’évolution d’une seule étoile ne peut être retracée au cours de la vie de plusieurs générations de personnes. La durée de vie des étoiles les plus courtes est de plusieurs millions d’années. L'humanité ne vit pas si longtemps. Par conséquent, la possibilité de retracer l’évolution stellaire depuis le début – la naissance d’une étoile – jusqu’à sa fin réside dans la comparaison des caractéristiques chimiques et physiques des étoiles à différents stades de développement.

Le principal indicateur des propriétés physiques d’une étoile est sa luminosité et sa couleur. Sur la base de ces caractéristiques, les étoiles ont été regroupées en groupes appelés séquences. Il y en a plusieurs : la séquence principale, la séquence des supergéantes, des géantes brillantes et faibles. Il existe également des sous-géantes, des sous-naines et des naines blanches.

Ces drôles de noms reflètent les différentes étapes qu’une étoile traverse au cours de son évolution. Deux astronomes, Hertzsprung et Russell, ont dressé un diagramme reliant la température de la surface d'une étoile à sa luminosité. La température d'une étoile est déterminée par sa couleur. Il s'est avéré que les étoiles les plus chaudes sont bleues, les plus froides sont rouges. Lorsque Hertzsprung et Russell ont placé des étoiles ayant des caractéristiques physiques connues - luminosité-couleur (température) - sur un diagramme, il s'est avéré qu'elles étaient disposées en groupes. Le résultat était une image plutôt amusante, où la position de l'étoile dessus déterminait à quel stade d'évolution se trouvait cette étoile.

La plupart des stars (près de 90 %) étaient sur la séquence principale. Cela signifie que l'étoile passe la majeure partie de sa vie à cet endroit sur le schéma. Le diagramme montre également que les plus petites étoiles - les naines - sont en bas et que les plus grandes étoiles - les supergéantes - sont en haut.

Trois voies d'évolution stellaire

Le temps imparti à la vie d'une étoile est déterminé avant tout par sa masse. La masse d’une étoile détermine également ce qu’elle deviendra lorsqu’elle cessera de l’être. Plus la masse est grande, plus la durée de vie de l'étoile est courte. Les plus massives - les supergéantes - ne vivent que quelques millions d'années, alors que la plupart des étoiles de grosseur moyenne vivent environ 15 milliards d'années.

Toutes les étoiles, une fois épuisées la source d'énergie grâce à laquelle elles vivent, brûlent avec une flamme vive, commencent à se refroidir doucement, diminuent en taille et rétrécissent. Ils sont compressés à l’état d’un objet massif et compact de très haute densité : une naine blanche, une étoile à neutrons et un trou noir.

Les étoiles de faible masse peuvent résister à la compression car la gravité est relativement faible. Ils sont comprimés en une petite naine blanche et restent dans cet état stable jusqu'à ce que leur masse atteigne une valeur critique.

Si la masse d’une étoile est supérieure à une valeur critique, elle continue de se contracter jusqu’à ce que les électrons « se collent » aux protons, formant ainsi de la matière neutronique. Ainsi, on obtient une petite boule de neutrons d'un rayon de plusieurs kilomètres - une étoile à neutrons.

Si la masse d'une étoile est si énorme que la gravité continue de comprimer même la matière neutronique, alors un effondrement gravitationnel se produit, après quoi un trou noir se forme à la place de l'étoile géante.

Qu'est-ce qu'une naine blanche ? Quelque chose qui n'est pas devenu une étoile à neutrons ou un trou noir.

C’est ce que deviennent les étoiles moyennes et petites à la fin de leur évolution. Les réactions thermonucléaires sont déjà terminées, mais elles restent des boules de gaz denses et très chaudes. Les étoiles se refroidissent lentement et brillent d’une lumière blanche et brillante. Notre Soleil est également confronté au sort d’une naine blanche, puisque sa masse est inférieure au point critique. La masse critique est de 1,4 masse solaire. Cette valeur est appelée limite de Chandrasekhar. Chandrasekhar est un astronome indien qui a calculé cette valeur.

L'état d'une étoile à neutrons met fin à l'évolution de telles étoiles dont la masse dépasse plusieurs fois la masse solaire. Une étoile à neutrons est créée à la suite d’une explosion de supernova. Avec une masse 1,5 à 2 fois celle du Soleil, son rayon est de 10 à 20 km. Une étoile à neutrons tourne rapidement et émet périodiquement des flux de particules élémentaires et un rayonnement électromagnétique. Ces étoiles sont appelées pulsars. L’état d’une étoile à neutrons est également déterminé par sa masse. La limite Oppenheimer-Volkoff est une valeur qui détermine la masse maximale possible d'une étoile à neutrons. Pour être stable dans cet état, il faut que sa masse ne dépasse pas trois masses solaires.

Si la masse d’une étoile à neutrons dépasse cette valeur, alors la monstrueuse force de gravité la comprime tellement dans l’étreinte de l’effondrement qu’elle devient un trou noir.

Un trou noir est ce qui se produit lorsque la compression gravitationnelle de corps massifs est illimitée, c'est-à-dire lorsqu'une étoile rétrécit à tel point qu'elle devient complètement invisible. Pas un seul rayon de lumière ne peut quitter sa surface. Et ici, il existe également un indicateur qui détermine l'état d'un objet spatial en tant que trou noir. Il s'agit du rayon gravitationnel, ou rayon de Schwarzschild. On l'appelle aussi horizon des événements, car il est impossible de décrire ou de voir ce qui se passe à l'intérieur d'une sphère d'un tel rayon à la place d'une étoile effondrée.

Peut-être qu'à l'intérieur de cette sphère se trouvent de beaux mondes lumineux ou une sortie vers un autre Univers. Mais pour un simple observateur, il ne s'agit que d'un trou dans l'espace, qui fait tourbillonner autour de lui la lumière provenant d'autres étoiles et absorbe la matière cosmique. En fonction du comportement des autres objets spatiaux à proximité, nous pouvons formuler des hypothèses sur ses propriétés.

Par exemple, nous pouvons supposer que les trous noirs les plus massifs sont situés à l'endroit où l'on observe la lueur la plus brillante des amas d'étoiles. En attirant vers eux la matière stellaire et d'autres objets cosmiques, les trous noirs les font briller, s'entourant d'un halo lumineux brillant - un quasar. Les ténèbres ne peuvent exister sans lumière, et la lumière existe grâce aux ténèbres. Ceci est prouvé par l’évolution des étoiles.

TROUS NOIRS.

Les trous noirs étonnent l’imagination : ils arrêtent le temps, captent la lumière et forment des trous dans l’espace lui-même. Même la lumière devient prisonnière du sarcophage gravitationnel.

Il y a environ un milliard de trous noirs rien que dans notre Galaxie. Actuellement, les astrophysiciens utilisent assez souvent les trous noirs pour expliquer des phénomènes mystérieux. La physique et l’astrophysique des trous noirs sont largement reconnues par la communauté scientifique.

On pense que l'existence d'objets spatiaux tels que trous noirs, a été étayé pour la première fois par A. Einstein. La théorie de la relativité générale prédit la possibilité d'une compression gravitationnelle illimitée de corps cosmiques massifs jusqu'à un état d'effondrement, après quoi ces corps ne peuvent être détectés que par leur gravité.
En fait, les gens ont commencé à parler des trous noirs bien avant la théorie de la relativité.

Et cela s'est produit à l'époque de I. Newton, qui, comme chacun le sait, a découvert la loi de la gravitation universelle. Selon cette loi, tout est soumis à la gravité, même un rayon de lumière est dévié dans le champ d'attraction de corps massifs. En réalité, l’histoire des trous noirs dans le monde scientifique commence avec la prise de conscience de ce fait.

Cela a commencé avec les travaux du prêtre et géologue anglais John Michell, qui dans son article est arrivé à la conclusion sur la possibilité de l'existence de trous noirs en se basant sur un raisonnement sur le comportement d'un boulet de canon en fonction de sa vitesse. En conséquence, il est arrivé à la conclusion qu’il pourrait y avoir une étoile très petite mais très lourde, et que sa « vitesse de fuite » serait supérieure à la vitesse de la lumière ; alors la lumière de sa surface n'atteindra pas l'observateur, et il ne sera possible de la détecter que par la force de son attraction. À première vue, le cours du raisonnement ne brille pas par une logique de fer, mais c'est peut-être le cas lorsqu'ils tentent de revêtir un aperçu intuitif du tissu logique, qui cette fois était assez troué en raison d'un manque de logique. de connaissances scientifiques.

Le célèbre français Pierre Laplace écrivait dans son livre « Exposition du système mondial » en 1795 :

« Une étoile lumineuse d'une densité égale à celle de la Terre et d'un diamètre 250 fois supérieur au diamètre du Soleil ne permet pas à un seul rayon de lumière de nous atteindre en raison de sa gravité ; par conséquent, il est possible que les corps célestes les plus brillants de l’Univers se révèlent invisibles pour cette raison. Laplace n'a en aucun cas prouvé sa brillante déclaration, il le savait simplement. Cependant, le monde scientifique ne prend pas ces choses fondamentales au sérieux sans calculs, formules et autres preuves. Laplace a dû travailler dur et, quelques années plus tard, il a donné à sa prédiction une base scientifique, basée sur la même loi classique de la gravitation universelle de Newton. Ces preuves ne peuvent pas non plus être considérées comme rigoureuses, puisque l'on sait déjà que les lois de Newton ne correspondent pas entièrement à la réalité à l'échelle de l'Univers et de la mécanique quantique. Mais à cette époque, la théorie de Newton était la plus avancée ; la science ne pouvait rien offrir de mieux et les scientifiques devaient donc chercher la vérité là où il y avait de la lumière - sous la lanterne des lois classiques de la mécanique.

Les trous noirs à la lumière mystérieuse du mysticisme

Ceux qui s'intéressent aux connaissances occultes et les magiciens et sorciers pratiquants savent que si un objet existe, alors des informations le concernant existent également, que sa présence ait été découverte dans la nature ou non. Exemple : le champ électromagnétique existait avant que les scientifiques n’en parlent.

Les scientifiques occultes diffèrent des scientifiques matérialistes en ce sens qu'ils ne sont pas pressés de publier leurs connaissances dans l'espoir de recevoir un prix Nobel et la reconnaissance d'une humanité reconnaissante. Pour une raison incompréhensible pour les simples mortels, ils cryptent soigneusement ce qu'ils ont réussi à glaner dans le réservoir cosmique d'informations et le transmettent secrètement à des initiés spécialement sélectionnés. Cependant, d'une manière ou d'une autre, ces connaissances s'infiltrent dans le monde sous la forme de symboles incompréhensibles, de légendes, de contes de fées, etc.

Le célèbre écrivain occulte Gustav Meyrink a une nouvelle « La Boule Noire », dont un extrait est donné ci-dessous :

« Le corps rond d’un noir de velours pendait immobile dans l’espace.

En général, cette chose ne ressemblait pas du tout à une balle, mais plutôt à un trou béant. Ce n’était rien d’autre qu’un véritable trou.

Ce n’était rien d’absolu, de mathématique !

Et c'est ce qui s'est passé - immédiatement un hurlement aigu a été entendu, qui est devenu de plus en plus fort - l'air de la salle a commencé à être aspiré dans le ballon. Des bouts de papier, des gants, des voiles de dames, tout se précipitait au gré du courant.

Et lorsqu'un des officiers de la milice civile a enfoncé son sabre dans le trou noir, la lame y a disparu, comme si elle s'était dissoute.
.......
La foule, qui ne comprenait pas ce qui se passait et n'entendait qu'un rugissement terrible et toujours plus grand, se précipita dehors, craignant un phénomène inexplicable.
Il ne restait que deux Indiens.

L'univers entier, créé par Brahma, soutenu par Vishnu et détruit par Shiva, tombera progressivement dans cette boule, annonça solennellement Rajendralalamitra. - C'est le problème que nous avons causé, mon frère, en allant vers l'Ouest !

Et alors? - Marmonna Gosain. « Un jour, nous sommes tous destinés à aller dans ce monde qui est la négation de l’être. »

Quelle est la description exacte des propriétés trou noir dans le respect des idées modernes ! Et cette histoire a été écrite avant même l’avènement de la théorie de la relativité d’A. Einstein...

Je voudrais également ajouter que dans l'histoire, la boule noire apparaît comme une incarnation matérielle de la forme-pensée de l'une des personnes présentes... N'est-ce pas là que se cache l'allusion de l'occultiste sur les raisons de l'émergence des trous noirs ?
Idées modernes sur les propriétés d'un trou noir.

Que dit la physique moderne sur les propriétés des trous noirs ? Il s'avère qu'un trou noir est déterminé par un seul paramètre : la masse. De plus, il est pratiquement indestructible. Par exemple, si quelqu'un a l'idée de lui tirer dessus avec des armes nucléaires afin de le modifier d'une manière ou d'une autre ou de le « déchirer en lambeaux », alors sa masse augmentera simplement de la masse de ces mêmes bombes et c'est tout. Le trou noir deviendra simplement plus massif. Mais il s'est avéré que tout n'est pas si simple. Le trou noir n’est pas seulement un monstre glouton qui avale tout et tout le monde. Il peut « s’évaporer » petit à petit en raison du rayonnement mixte de Hawking. Autrement dit, un trou noir peut transformer n'importe quel corps qui y pénètre en information et la « restituer » sous la forme d'un flux de diverses radiations et quarks. De tels objets ont été découverts par des astronomes et sont appelés pulsars. Ainsi, nous pouvons conclure que trous noirs caractérisés non seulement par leur masse, mais aussi par les informations qu’ils contiennent.

Comment apparaissent les trous noirs ?

Les trous noirs naissent de très grandes et belles étoiles - des géantes rouges, dont la masse dépasse de plus de dix fois celle du Soleil. L'évolution de ces étoiles se produit très rapidement. Après plusieurs millions d'années, tout l'hydrogène « brûle » et se transforme en hélium qui, à son tour, à la suite de la combustion, se transforme en carbone, le carbone en d'autres éléments plus lourds, etc. La vitesse des transformations augmente également. Enfin, des atomes de fer apparaissent.

À ce stade, le réacteur nucléaire stellaire cesse de fonctionner. L'énergie n'est plus libérée par les noyaux de fer. Ils commencent eux-mêmes à capturer les électrons du gaz environnant. La région centrale de l'étoile, constituée de fer gazeux, commence à se rétrécir en raison du compactage et de l'absorption des électrons par les noyaux de fer. Enfin, un noyau de fer dense se forme au centre de l’étoile. Ensuite, tout dépend de la quantité de fer contenue dans cette étoile. Si sa masse est de 1,5 masse solaire, alors un processus irréversible commence et conduit à l'effondrement.

Le fait est que les atomes de fer sont si étroitement pressés les uns contre les autres qu’ils sont simplement aplatis. Les protons et les électrons se combinent pour former des neutrons. Lorsque les protons et les électrons se combinent, une quantité incroyable d’énergie est libérée, qui disperse la partie externe de l’étoile. Vous pourrez alors observer une explosion de supernova, signifiant la fin de l’étoile. À la place du géant massif après l'explosion, il reste un noyau de neutrons. Des développements ultérieurs conduisent inévitablement à la formation d’un trou noir.

Limite de Chandrasekhar et rayon de Schwarzschild.

C’est la manière classique dont se forment les trous noirs. Une étoile à neutrons peut provenir d'une naine blanche - une étoile de la classe des étoiles très denses et chaudes. Le nombre égal à 1,4 masse solaire, la limite de Chandrasekhar, joue également ici un rôle important. Dès que la masse de la naine blanche atteint cette valeur, le processus « d'effondrement » de l'étoile, décrit ci-dessus, commence. Une naine blanche se transforme en étoile à neutrons en une minute.

Tout rayon de lumière émergeant de la surface d’une telle étoile est courbé dans l’espace ; il se déplace presque parallèlement à la surface de l’étoile. Plusieurs fois, tournant en spirale autour de lui, le faisceau peut s'échapper dans l'espace. Imaginons maintenant une étoile à neutrons avec une masse égale à trois solaires et un rayon de 8,85 km. Dans ce cas, pas un seul rayon ne pourra s'échapper de la surface de l'étoile, il sera tellement courbé dans le champ de l'étoile qu'il reviendra. C'est ça, des trous noirs !

Le rayon auquel un corps doit être comprimé pour que la lumière ne puisse pas le quitter est appelé rayon de Schwarzschild ou horizon des événements. Voulez-vous devenir un trou noir ? Ensuite, vous devrez rétrécir jusqu'à 0,000... seulement 21 centimètres décimaux et personne ne vous verra ! Mais votre masse restera - activez votre imagination et imaginez ce que vous pourriez faire dans un tel état. Il serait sans doute facile de s’infiltrer à travers la terre, jusqu’au centre même… Mais revenons à l’espace.

Trous blancs et gris .

Un trou blanc est un objet qui est l’opposé d’un trou noir. La matière du trou blanc est expulsée et dispersée dans l'espace. Si la matière n'est pas comprimée, mais s'étend sous la sphère de Schwarzschild, alors cet objet est un trou blanc. Les trous gris combinent les propriétés des trous noirs et blancs.

Le terme « trou blanc » apparaît lors d’un colloque sur l’astrophysique relativiste en 1969. Le célèbre scientifique anglais R. Penrose est intervenu lors de ce symposium avec un rapport intitulé « Trous noirs et trous blancs ». Ya. B. Zeldovich et I. D. Novikov ont introduit le concept de « trou gris » en 1971.

La nature de la formation des trous noirs massifs est désormais claire. Les étoiles massives, consommant leur combustible nucléaire et se contractant, doivent nécessairement atteindre leur rayon gravitationnel et se transformer en trous noirs. Pour qu’un trou noir se forme de cette manière, la masse de l’étoile doit être au moins deux fois supérieure à celle du Soleil. La force gravitationnelle d’un corps moins massif n’est pas suffisante pour former un trou noir.

PULSARS.

Les pulsars parlent de trous noirs.

En 1967, des pulsars ont été découverts - des étoiles à neutrons émettant des flux étroitement dirigés de particules élémentaires. Ces rayonnements sont des impulsions périodiques du spectre électromagnétique. Pour la première fois, elles ont été enregistrées sous forme d'émissions radio. Leur nette périodicité a conduit les astronomes qui ont découvert ces impulsions à croire que les signaux étaient envoyés par des « petits hommes verts » - des extraterrestres afin d'établir le contact tant attendu avec les terriens. Ils ont immédiatement tout classé et ont commencé à déchiffrer le message. À la suite de recherches confirmées par d’autres faits, il a été conclu que ces signaux appartiennent à une étoile à neutrons en rotation, ou trou noir. En raison de la périodicité de leurs impulsions, ces objets cosmiques étaient appelés pulsars.

Comment le rayonnement visible dans le spectre des rayons X s’échappe-t-il de l’étreinte d’un trou noir ? On pense que les neutrons à la surface d’un pulsar ne sont pas aussi stables. Ils peuvent même se désintégrer en protons et en électrons, qui à leur tour donnent naissance à d’autres particules élémentaires. Dans un champ magnétique puissant, les électrons sont accélérés le long des lignes de force et, aux pôles du pulsar, là où la gravité est la plus faible, ils s'échappent dans l'espace. Cette représentation explique la périodicité des impulsions envoyées. Mais d’un autre côté, un trou noir peut s’évaporer progressivement du fait de l’émission de particules élémentaires. Jusqu’à présent, aucune trace de trous noirs évaporés n’a été découverte dans l’espace.

Les trous noirs sont des dévoreurs de matière stellaire

Mais avec l'aide d'un télescope à rayons X, on a découvert comment le gaz stellaire se détachait de l'étoile sous la forme d'un nuage lumineux et s'écoulait dans une région sombre de l'espace extra-atmosphérique, où il devenait invisible, en d'autres termes, disparaissait. La conclusion s'impose d'elle-même.

Cette étoile, voyageant à travers la galaxie, s'est approchée du trou noir et s'est retrouvée dans son champ gravitationnel. Les premiers à ramper vers elle furent les éléments les plus instables de l'étoile piégée - la matière stellaire de surface et le gaz circumstellaire. La substance gazeuse, en s'échauffant, s'approche du trou noir en spirale, soulignant ainsi son emplacement. Cette région est appelée « disque d’accrétion » et ressemble beaucoup en apparence à une galaxie spirale.

QUASARS.

La lumière des quasars pointe vers des trous noirs.

En 1963, des quasars (sources quasi-stellaires) ont été découverts - les sources d'émission radio les plus puissantes de l'Univers avec une luminosité des centaines de fois supérieure à celle des galaxies et des tailles des dizaines de fois inférieures à celles-ci. On pensait que les quasars représentaient les noyaux de nouvelles galaxies et, par conséquent, le processus de formation des galaxies se poursuit encore aujourd'hui.

Les objets découverts les plus brillants de l’Univers, les quasars, doivent également leur origine aux trous noirs. Les trous noirs particulièrement massifs attirent si fortement les objets cosmiques proches que lorsqu’ils s’approchent en foule, ils commencent à briller comme 10 galaxies réunies. Le quasar a une luminosité variable, ce qui correspond probablement à la rotation périodique de l'énorme étoile à neutrons autour de laquelle il s'est formé. Bien que personne ne puisse encore dire exactement ce que sont les quasars.

Je voudrais souligner un fait intéressant. Lorsque la théorie de la relativité d'Einstein a conclu à l'existence des trous noirs, de nombreux astronomes ont parcouru le cosmos avec impatience pour trouver la confirmation de cette hypothèse. Et ils ont trouvé suffisamment de faits et d'objets pour confirmer cette théorie. Actuellement, alors que suffisamment de faits et d’observations se sont accumulés indiquant la présence de trous noirs dans l’espace, leur existence même est remise en question par de nombreux astronomes. Ainsi, les représentants de l'homo sapiens, comme les trous noirs, sont les objets les plus mystérieux de l'Univers.

CONCLUSION

Après le travail effectué, nous pouvons tirer les conclusions suivantes :

Le degré de connaissance de l’Univers est extrêmement faible.

Les corps célestes sont semblables aux êtres vivants : ils ont leurs propres stades de développement, des signes qui déterminent l'âge d'un corps céleste particulier.

L’Univers évolue ; des processus violents se sont produits dans le passé, se produisent aujourd’hui et se produiront dans le futur.

L'importance de ce sujet dans les sciences naturelles est évidente : il détermine tout. L'Univers est le début, la continuation et la fin de tout (même si l'on peut dire que l'Univers n'a pas de fin, il renaît simplement de temps en temps). L’exploration de l’espace a changé la vision du monde de l’homme et a influencé l’activité scientifique future.

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L'Univers est un ensemble de galaxies, de leurs amas, d'étoiles, de planètes, de planétoïdes, de comètes, d'astéroïdes, de poussières et de gaz cosmiques, de toute la matière (visible et sombre) connue de l'homme, de l'énergie (y compris l'obscurité) et du rayonnement. Dans ce blog, je parlerai le plus souvent de l'Univers comme sujet d'étude astronomique et cosmologique. D’un point de vue visuel, il y a plus de zones sombres dans l’Univers que de zones claires. Selon une version, l'Univers visible est une boule, une sphère d'un diamètre de 90 à 93 milliards d'années-lumière. Selon un autre, il s'agit d'un disque approximativement du même diamètre. Dans tous les cas, nous parlons de distances énormes. L'Univers est multicentrique et hétérogène. Il existe environ 170 milliards de galaxies dans l’Univers, qui, par endroits, se rassemblent en grands amas. Il y a des vides ailleurs. Mais il n’existe pas de centre unique d’accumulation de matière et d’énergie, il n’y a pas de centre unique à partir duquel elles se développeraient après le Big Bang.

L'univers est constitué de matière et d'énergie. L'univers s'étend à une vitesse croissante. L'expansion a conduit au fait qu'il y avait plus de vides que d'accumulations de matière et d'énergie. La densité de la matière dans l'Univers est de 10 −29 g/cm 3 (à titre de comparaison, la densité de l'eau pure dans des conditions normales est de 1 g/cm 3). L'Univers a environ 13,73 milliards d'années, sa température moyenne est de -270°C et diminue à mesure que les étoiles se refroidissent. Selon les idées modernes, l’Univers a eu un début et aura une fin. Toutes les formations et corps cosmiques de l’Univers se déplacent à des vitesses énormes. L'Univers est en constante évolution : galaxies, étoiles, planètes y naissent et se détruisent. Au stade actuel de la vie, l'Univers a des limites que les humains ne peuvent pas surmonter - par exemple, la vitesse de la lumière et la température absolue zéro.

Comment l'Univers a été étudié

Depuis l’Antiquité, les gens se préoccupent de la façon dont le monde fonctionne, où se trouvent ses frontières, quelles forces y opèrent et l’emportent. Les pionniers de l’espace ont exploré pour la première fois notre système solaire. Puis ils découvrirent les galaxies, puis leurs amas. Conformément aux théories modernes, l’espace et le temps ont leurs propres limites, mais nous les étudions progressivement, élargissant ainsi notre compréhension du monde. Peut-être que ces frontières s’élargiront au fur et à mesure de notre étude et que certaines restrictions seront levées.

Les Grecs de l’Antiquité ont été les premiers à étudier systématiquement les frontières de notre monde. Ne ressentant pas le mouvement de la Terre autour du Soleil et son mouvement au sein de la galaxie avec l'ensemble du système solaire, ils considéraient la Terre comme le centre immobile de l'univers, autour duquel se déplacent les étoiles, le Soleil et la Lune. Les Grecs comprenaient que les objets élevés au-dessus du sol tombaient. Pour éviter que la Terre ne tombe, il faut qu’elle repose sur quelque chose. Thalès de Milet considérait l'océan mondial comme un tel support, Anaximène - l'air comprimé. Anaximandre de Milet, Parménide et Ptolémée croyaient que la Terre n'avait pas de support, puisqu'elle se trouve au centre de l'univers et qu'il n'y avait aucune raison pour qu'elle tombe quelque part. Leurs points de vue divergent également sur la forme de la Terre. Anaximandre considérait la Terre comme cylindrique, Leucippe comme plate. C'est Pythagore qui, le premier, a deviné que la Terre était une sphère. Platon et Aristote y croyaient également. Leurs idées sur le monde sont devenues la base des scientifiques pendant de nombreux siècles. Bien que parmi les scientifiques grecs, il y en ait déjà qui essayaient de placer le Soleil au centre du monde. Mais ils étaient minoritaires. Les philosophes grecs ont également tenté d'expliquer de quels éléments est constitué le monde. Aristote disait que le ciel est une coupole sur laquelle sont fixées les étoiles. L'espace du dôme est divisé en mondes sublunaire et supralunaire. La lumière sublunaire contient 4 éléments principaux : la terre, l'eau, le vent et le feu. La lumière supralunaire est le lieu où se trouve le cinquième élément (l’éther) et où vivent les dieux. Mais les dieux grecs antiques, contrairement au dieu chrétien, n’étaient pas enclins à s’immiscer dans les affaires des scientifiques. Les scientifiques grecs ont également discuté de ce qui est le plus proche de la Terre : le Soleil, la Lune ou les étoiles, d'où proviennent les météorites. Anaxagore est arrivé à la conclusion que les météorites sont composées du même matériau que la Terre. Les Grecs considéraient les autres planètes du système solaire comme des divinités. Malgré l’erreur du modèle géocentrique du monde, Anaxagore et d’autres philosophes ont jeté les bases de l’astronomie moderne.

Aristote Pythagore

Au Moyen Âge, l’Église chrétienne a sérieusement interféré avec l’astronomie européenne. Au lieu d'arguments scientifiques, elle a accepté les opinions des théologiens, les évaluant par leurs avantages pour l'harmonie des croyances, et non par leur logique et leurs preuves. Après le IIe siècle avant JC, le mysticisme ou le dogmatisme religieux est devenu dominant en philosophie, l'astrologie a donc remplacé l'astronomie. L'anthropocentrisme des croyances chrétiennes, qui consistait dans le fait que la Terre avait été créée par Dieu pour les hommes, acceptait beaucoup plus le système géocentrique. Les astronomes médiévaux de l’Inde, de la Judée, des pays latins et de l’Orient islamique s’appuyaient également plus souvent sur les travaux d’Aristote et de Ptolémée. Le déclin de la science européenne médiévale n'a pas permis aux scientifiques non seulement de réfuter mathématiquement les travaux des Grecs, mais même simplement de les comprendre. Le système géocentrique a existé pendant de nombreux siècles, jusqu'à ce que l'astronome polonais Nicolas Copernic déclare à nouveau avec confiance le système héliocentrique du monde. Il a clairement dit que la Terre tourne autour de son axe en un jour et autour du Soleil en un an. Le nouveau système explique facilement le mouvement rétrograde des planètes, auparavant incompréhensible (lorsqu'une planète commence à un moment donné à se déplacer dans le ciel dans la direction opposée). A partir de ce moment, une nouvelle révolution scientifique commence.

Copernic

Nicolas Copernic croyait que la Terre et les autres planètes du système solaire se déplaçaient uniformément autour du soleil. Il a exposé sa théorie dans le livre de 1543 « Sur la rotation des sphères célestes ». Il a calculé de manière relativement claire la distance entre le Soleil et les planètes du système solaire.

Le célèbre tableau de J. Matejko. 1873

Nicolas Copernic sur le billet polonais de 1000 zloty

En 1572, une supernova (Tycho Brahe) s'illumine dans le ciel. Elle était visible même pendant la journée. En la regardant, Thomas Digges (Oxford, Angleterre) doutait que le ciel soit une sphère. La nouvelle star était clairement au-delà. Mais encore fallait-il comprendre l’absence du « firmament » et abandonner le système géo-héliocentrique intermédiaire du monde. Les contributions les plus significatives à ces processus furent Johannes Kepler et Galileo Galilei. Johannes Kepler a prouvé que le Soleil est au centre géométrique du système étoile-planète. Il a également compris comment les périodes orbitales des planètes et les tailles de leurs orbites sont liées : les carrés des périodes orbitales des planètes sont liés comme les cubes des demi-grands axes de leurs orbites. Sur la base de ces découvertes, de nouveaux tableaux plus précis du mouvement planétaire ont été compilés.

Le physicien, mathématicien, astronome et philosophe italien Galileo Galilei a également travaillé en même temps avec Johannes Kepler. Il fut le premier à utiliser un télescope pour observer les corps célestes. En 1609, alors qu’il observait la Voie lactée à travers un télescope, il constata qu’elle avait été créée par des étoiles individuelles. Il a décrit les montagnes de la Lune et 4 satellites de Jupiter. Il a décrit ses découvertes dans son ouvrage « Starry Messenger » (1610). Ses découvertes ont rendu populaire la construction de télescopes et ont en même temps porté un coup dur à l'astrologie, détruisant certaines de ses traditions. Galilée a découvert les phases de Vénus, les taches sur le Soleil (décrites dans le livre Lettres sur les taches solaires) et la rotation du Soleil autour de son axe. Grâce à ses découvertes et à son caractère controversé, il s'est fait de nombreux ennemis dans les cercles ecclésiastiques et a été accusé d'hérésie par l'Inquisition. En 1616, le pape Paul V qualifie officiellement l’héliocentrisme d’hérésie dangereuse. Le livre de Copernic « Sur la rotation des sphères célestes » figurait sur la liste des livres interdits. L'autorité de Galilée le protégeait des persécutions, mais il ne pouvait plus défendre ouvertement les œuvres de Copernic. Galilée a commis une erreur en interprétant les comètes, les considérant comme des phénomènes optiques. Mais même cette erreur a contribué au développement ultérieur de la science, à la compréhension de la relativité du mouvement et de l'inertie.

Isaac Newton a mis fin au débat sur la validité du système héliocentrique, qui a duré plus d'un siècle et demi. En 1687, il déduisit les lois de Kepler de la loi de la gravitation universelle.

A la fin du XVIIIe siècle, William et Caroline Herschel créent une nouvelle génération de télescopes. Ils ont pris comme base le télescope d'Isaac Newton, mais ont remplacé les miroirs en verre par des miroirs en métal. À l'aide d'un nouveau télescope, William Herschel découvrit Uranus le 13 mars 1781, pour lequel il reçut le titre honorifique d'Astronome Royal. En 1785, il publia la première carte de la galaxie. En 1789, l'astronome découvre les lunes de Saturne Mimas et Encelade, puis les lunes d'Uranus Titania et Obéron. On doit également son talent à la découverte du rayonnement infrarouge (ci-après dénommé IR). Il a également vu des nébuleuses, mais n'a pas pu les expliquer.

Les astronomes ont continué à travailler pour mesurer la distance aux étoiles. La méthode de parallaxe mesurait avec précision la distance de la Terre au Soleil, mais il s'est avéré que cette méthode était limitée à une distance de 300 millions de km. Une méthode différente était nécessaire. Elle a été proposée par Henrietta Leavitt, chercheuse à l'Université Harvard. Elle a fait une découverte : la luminosité d'une étoile dépend de la distance qui la sépare. Cela a permis de mesurer la distance par rapport à de nombreuses étoiles et nébuleuses. Un astéroïde et un cratère sur la Lune ont été nommés en l'honneur de G. Leavitt.

Plus tard, ils ont appris que l'Univers a commencé avec le Big Bang, que la galaxie n'est pas une bande d'étoiles, mais un disque qui tourne constamment et rapidement. Le système solaire est également un disque conventionnel au sein d’une galaxie. Il était une fois un véritable disque de poussière et de gaz. Le Soleil et les planètes du système solaire se sont formés dans un nuage de gaz et de poussière en forme de disque. Et les orbites de toutes les planètes du système solaire se situent désormais dans le plan du disque conventionnel. Le mouvement orbital a équilibré la force de gravité et la force de l’explosion dès la naissance au centre du disque solaire. La trajectoire du mouvement planétaire est soumise aux mêmes lois de la physique que le mouvement des objets dans notre macrocosme. Dans le microcosme, au niveau des particules élémentaires, d’autres lois s’appliquent. J'en parlerai davantage plus tard. Il convient ici de parler un peu d'Edwin Hubble.

L'astronome Edwin Hubble a fait plusieurs découvertes importantes. Il a découvert qu’il n’existe pas une seule galaxie dans l’Univers, mais plusieurs. Il a fait cette découverte en utilisant le télescope Hooker de 100 pouces de l'observatoire du mont Wilson (Los Angeles, Californie, États-Unis). Il s'est rendu compte que les Céphéides (étoiles variables pulsantes) qu'il avait identifiées dans les nébuleuses d'Andromède et du Triangle étaient trop éloignées pour faire partie de la Voie Lactée. Ces Céphéides furent plus tard nommées Céphéides de Hubble. La description de la nébuleuse d'Andromède par E. Hubble a ensuite contribué à établir la taille de l'Univers.

La deuxième découverte importante est que la plupart des galaxies s'éloignent les unes des autres. Il s'est avéré que plusieurs galaxies se déplacent dans notre direction et, dans le délai calculé, ces galaxies entreront en collision avec la Voie Lactée. Mais toutes les autres galaxies s’éloignent rapidement de nous. De plus, plus les galaxies sont éloignées de nous, plus elles s’éloignent rapidement de nous. Mais comment l’a-t-il prouvé ? E. Hubble a étudié le mouvement des galaxies en enregistrant leurs ondes lumineuses. Si une galaxie se rapproche, ses ondes lumineuses se compriment et deviennent bleues. Si elles sont supprimées, les vagues se dilatent et deviennent rouges. Le phénomène de changement de longueur, et avec lui de couleur des vagues, est appelé effet Doppler. Le « décalage vers le rouge » du spectre a montré que la plupart des galaxies s'éloignent les unes des autres. Soit dit en passant, cela confirme également que le Big Bang a réellement eu lieu.

En 1998, un article a été publié dans lequel il était prouvé que le taux d'expansion de l'Univers augmentait en raison de l'énergie noire. Dans 100 milliards d’années, si nous sommes en vie, nous ne verrons que des étoiles rares dans la Voie Lactée, et l’Univers qui nous entoure deviendra sombre et vide.

L’univers est constitué des mêmes 92 éléments chimiques présents dans le tableau périodique de DI. Mendeleev - de l'hydrogène +1 à l'uranium +92. Les propriétés des éléments chimiques dépendent du numéro de série (charge). Aujourd'hui, cette dépendance est définie comme suit : les propriétés des éléments chimiques, ainsi que les formes et propriétés des substances simples et composés qu'ils forment, dépendent périodiquement de l'ampleur des charges des noyaux de leurs atomes. La variété des formes de matière visible est également déterminée par l’abondance des éléments. Plus il est élevé, plus les risques d’interactions chimiques sont grands. L'élément le plus répandu dans l'Univers est l'hydrogène (75 %). Viennent ensuite l'hélium (23 %), l'oxygène (1 %), le carbone (0,5 %), le néon (0,13 %), le fer (0,11 %), l'azote (0,1 %), le silicium (0,07 %), le soufre ( 0,05 %), etc. L’abondance du carbone, ainsi que sa capacité à créer des chaînes et des liaisons multiples, expliquent en grande partie les raisons de l’émergence de la vie biologique basée sur le carbone. Certains éléments font partie des gaz, d'autres sont des halogènes ou des métaux. Par exemple, Ca +20 et Na +11 sous leur forme pure sont des métaux argentés. Mais nous ne les voyons généralement pas sous cette forme. Mais si nous parlons de la Terre, il est clair comment nous avons appris exactement la composition du sol, de l'atmosphère, de l'eau des océans, etc. Avant même de s'envoler vers les planètes du système solaire, les scientifiques le savaient : l'atmosphère de Vénus est remplie de soufre et le sol de Mars est rempli de fer. Lorsqu’ils les ont contactés, cela a été confirmé et clarifié. Mais nous n’atteindrons probablement pas très prochainement les systèmes stellaires les plus proches. Notre planète la plus proche, Proxima Centauri, se trouve à 4,22 années-lumière. Alors, comment savoir de quels éléments il se compose ? Grâce à l'analyse spectrale. Leur combustion a permis d'étudier les spectres individuels des éléments. Le baryum brûle en vert, le cuivre brûle en bleu et le strontium brûle en rouge. Ainsi, nous avons répondu à une autre question importante sur les éléments primaires de l’Univers. Certes, les questions ne s’arrêtent pas là.

Explorer l'Univers 2

Éducation de l'Univers 3

Evolution de l'Univers 4

Galaxies et structure de l'Univers 4

Classement galaxie 5

Structure de l'Univers. 7

Conclusion 9

Introduction

De nombreuses religions, telles que les religions juive, chrétienne et islamique, croyaient que l'Univers avait été créé par Dieu et assez récemment. Par exemple, Mgr Usher a calculé la date de quatre mille quatre cents ans pour la création de l'univers en ajoutant l'âge des personnes dans l'Ancien Testament. En fait, la date de la création biblique n’est pas si éloignée de la fin de la dernière période glaciaire, lorsque le premier homme moderne est apparu.

D’un autre côté, certains, par exemple le philosophe grec Aristote, Descartes, Newton, Galilée, préféraient croire que l’Univers existait et aurait dû exister toujours, c’est-à-dire pour toujours et infiniment. Et en 1781, le philosophe Emmanuel Kant écrivit un ouvrage inhabituel et très flou, « Critique de la raison pure ». Dans ce document, il donne des arguments tout aussi corrects selon lesquels l'Univers a eu un commencement et ce n'est pas le cas. Aux XVIIe, XVIIIe, XIXe et début du XXe siècles, personne ne croyait que l’univers puisse évoluer avec le temps. Newton et Einstein ont tous deux raté l’occasion de prédire que l’Univers pourrait soit se contracter, soit s’étendre.

Explorer l'univers

Le grand scientifique et philosophe allemand Emmanuel Kant (1724-1804) a créé le premier concept universel de l'Univers en évolution, enrichissant l'image de sa structure uniforme, et a imaginé l'Univers comme étant infini dans un sens particulier. Il a étayé les possibilités et la probabilité significative de l'émergence d'un tel Univers uniquement sous l'influence de forces mécaniques d'attraction et de répulsion. Kant a essayé de comprendre le sort futur de cet Univers à tous ses niveaux à grande échelle, en commençant par le système planétaire et en terminant par le monde de la nébuleuse.

Pour la première fois, des conséquences cosmologiques fondamentalement nouvelles de la théorie de la relativité générale ont été révélées par l'éminent mathématicien et physicien-théoricien Alexander Friedman (1888-1925). Ayant joué en 1922-24. il a critiqué les conclusions d'Einstein selon lesquelles l'Univers est fini et a la forme d'un cylindre à quatre dimensions. Einstein a tiré sa conclusion en partant de l'hypothèse que l'Univers est stationnaire, mais Friedman a montré le caractère infondé de son postulat initial.

Friedman a donné deux modèles de l'Univers. Bientôt, ces modèles ont trouvé une confirmation étonnamment précise dans les observations directes des mouvements de galaxies lointaines en raison de l'effet de « décalage vers le rouge » dans leur spectre.

Friedman a ainsi prouvé que la matière dans l’Univers ne peut pas être au repos. Avec ses conclusions, Friedman a théoriquement contribué à la découverte de la nécessité d'une évolution globale de l'Univers.

Éducation de l'Univers

Les observations astronomiques modernes indiquent que le début de l’Univers, il y a environ dix milliards d’années, était une boule de feu géante, chaude et dense. Sa composition est très simple. Cette boule de feu était si chaude qu'elle n'était constituée que de particules élémentaires libres qui se déplaçaient rapidement et entraient en collision les unes avec les autres.

Il existe plusieurs théories de l'évolution. La théorie de l’univers pulsé affirme que notre monde a vu le jour à la suite d’une gigantesque explosion. Mais l’expansion de l’Univers ne continuera pas éternellement, car... la gravité l'arrêtera.

Selon cette théorie, notre Univers est en expansion depuis 18 milliards d’années depuis l’explosion. À l’avenir, l’expansion ralentira complètement et s’arrêtera. Et puis l’Univers commencera à rétrécir jusqu’à ce que la matière se contracte à nouveau et qu’une nouvelle explosion se produise.

Théorie des explosions stationnaires : selon elle, l’Univers n’a ni début ni fin. Elle reste tout le temps dans le même état. Un nouveau tourbillon se forme constamment pour remplacer la matière par des galaxies en retrait. C'est pour cette raison que l'Univers est toujours le même, mais si l'Univers, qui a commencé par une explosion, s'étend jusqu'à l'infini, il se refroidira progressivement et disparaîtra complètement.

Mais jusqu'à présent, aucune de ces théories n'a été prouvée, car... pour le moment, il n’existe aucune preuve exacte d’au moins l’un d’entre eux.

Cependant, il convient de noter une autre théorie (principe).

Le principe anthropique (humain) a été formulé pour la première fois en 1960 par G.I. Iglis. , mais il en est pour ainsi dire l'auteur non officiel. Et l'auteur officiel était un scientifique nommé Carter.

Le principe anthropique stipule que l'Univers est tel qu'il est parce qu'il y a un observateur ou qu'il doit apparaître à un certain stade de développement. Les créateurs de cette théorie citent comme preuve des faits très intéressants. C'est la criticité des constantes fondamentales et la coïncidence des grands nombres. Il s’avère qu’ils sont complètement interconnectés et que le moindre changement entraînera un chaos complet. Le fait qu’une coïncidence aussi évidente et l’on pourrait même dire qu’un modèle existe donne à cette théorie certainement intéressante une chance de perdurer.

Evolution de l'Univers

Le processus d'évolution de l'Univers se déroule très lentement. Après tout, l’Univers est bien plus ancien que l’astronomie et la culture humaine en général. L'origine et l'évolution de la vie sur terre ne sont qu'un maillon insignifiant dans l'évolution de l'Univers. Et pourtant, les recherches menées au cours de notre siècle ont levé le rideau qui nous cache un passé lointain.

L’Univers est généralement divisé en quatre ères : hadronique, leptonique, photonique et stellaire.

Galaxies et structure de l'Univers

Les galaxies font l'objet de recherches cosmogoniques depuis les années 20 de notre siècle, lorsque leur nature réelle a été établie de manière fiable. Et il s'est avéré que ce ne sont pas des nébuleuses, c'est-à-dire non pas des nuages ​​de gaz et de poussière situés à proximité de nous, mais d'immenses mondes stellaires situés à de très grandes distances de nous. Au cours des dernières décennies, les découvertes et les recherches dans le domaine de la cosmologie ont clarifié une grande partie de ce qui concerne la préhistoire des galaxies et des étoiles, l'état physique de la matière raréfiée à partir de laquelle elles se sont formées à des époques très lointaines. Toute cosmologie moderne repose sur une idée fondamentale : l’idée d’instabilité gravitationnelle. La matière ne peut pas rester uniformément dispersée dans l'espace, car l'attraction mutuelle de toutes les particules de matière tend à y créer des concentrations de certaines échelles et masses. Dans l'Univers primitif, l'instabilité gravitationnelle a intensifié initialement de très faibles irrégularités dans la distribution et le mouvement de la matière et a conduit à une certaine époque à l'émergence de fortes inhomogénéités : des « crêpes » - des protoamas.

La désintégration des couches de protoamas en concentrations distinctes s'est également produite, apparemment en raison de l'instabilité gravitationnelle, ce qui a donné naissance à des protogalaxies. Beaucoup d’entre eux se sont avérés tourner rapidement en raison de l’état tourbillonnant de la substance à partir de laquelle ils ont été formés. La fragmentation des nuages ​​​​protogalactiques en raison de leur instabilité gravitationnelle a conduit à l'émergence des premières étoiles et les nuages ​​se sont transformés en systèmes stellaires - des galaxies. Les protogalaxies qui avaient une rotation rapide se sont transformées en galaxies spirales, mais celles qui avaient une rotation lente ou inexistante se sont transformées en galaxies elliptiques ou irrégulières. Parallèlement à ce processus, la formation d'une structure à grande échelle de l'Univers a eu lieu - des superamas de galaxies sont apparus qui, se connectant avec leurs bords, ont formé une sorte de nid d'abeilles.

Classification des galaxies

Edwin Powell Hubble (1889-1953), un astronome-observateur américain exceptionnel, a choisi la méthode la plus simple pour classer les galaxies par apparence. Et il faut dire que même si d'autres chercheurs ont par la suite formulé des hypothèses raisonnables sur la classification, le système original dérivé de Hubble reste toujours la base de la classification des galaxies.

Dans 20-30 ans. Au 20ème siècle, Hubble a développé la base de la classification structurelle des galaxies - les systèmes d'étoiles géantes, selon lesquels on distingue trois classes de galaxies.

Galaxies spirales

Les galaxies spirales sont caractérisées par deux branches relativement brillantes disposées en spirale. Les branches émergent soit du noyau lumineux (désigné - S), soit des extrémités du pont lumineux traversant le noyau (désigné - SB).

Les galaxies spirales sont peut-être même les objets les plus pittoresques de l'Univers. En règle générale, une galaxie possède deux bras spiraux qui naissent à des points opposés du noyau, se développent de manière symétrique similaire et se perdent dans des régions opposées de la périphérie. Cependant, il existe des exemples connus de plus de deux bras spiraux dans une galaxie. Dans d'autres cas, il existe deux spirales, mais elles sont inégales : l'une est beaucoup plus développée que la seconde. Les galaxies spirales contiennent davantage de poussières absorbant la lumière. Elle varie de quelques millièmes à un centième de leur masse totale. En raison de la concentration de matière poussiéreuse vers le plan équatorial, elle forme dans les galaxies une bande sombre tournée vers nous et ayant l'apparence d'un fuseau.

La galaxie représentative M82 dans la constellation de la Grande Ourse n'a pas de contours clairs et se compose principalement d'étoiles bleues chaudes et de nuages ​​​​de gaz chauffés par elles. M82 est situé à 6,5 millions d’années-lumière de nous. Il y a peut-être environ un million d'années, une puissante explosion s'est produite dans sa partie centrale, à la suite de laquelle elle a acquis sa forme actuelle.

Galaxies elliptiques

Galaxies elliptiques « elliptiques » (désignées - E) - ayant la forme d'ellipsoïdes. Les galaxies elliptiques sont extérieurement sans relief. Ils ressemblent à des ellipses ou à des cercles lisses avec une diminution circulaire progressive de la luminosité du centre vers la périphérie. En règle générale, elles ne contiennent pas de poussière cosmique, ce qui les distingue des galaxies spirales, dans lesquelles la matière poussiéreuse absorbant la lumière est présente en grande quantité. Extérieurement, les galaxies elliptiques diffèrent les unes des autres principalement par une caractéristique : une compression plus ou moins grande.

La nébuleuse annulaire représentative de la constellation de la Lyre est située à 2 100 années-lumière et est constituée de gaz incandescent entourant l'étoile centrale. Cette coquille s'est formée lorsqu'une vieille étoile a perdu ses couvertures de gaz et s'est précipitée dans l'espace. L'étoile a rétréci et est passée à un état comparable en masse à celle du Soleil et en taille à celle de la Terre.

Galaxies irrégulières

Irrégulier (irrégulier) « irrégulier » (désigné - I) - ayant des formes irrégulières. Les types de galaxies répertoriés jusqu'à présent étaient caractérisés par une symétrie de forme et un certain modèle de motifs. Mais il existe un grand nombre de galaxies de forme irrégulière. Sans aucun modèle de structure structurelle.

Une galaxie peut avoir une forme irrégulière du fait qu'elle n'a pas eu le temps de prendre la forme correcte en raison de la faible densité de matière qu'elle contient ou de son jeune âge. Il existe une autre possibilité : la galaxie pourrait devenir irrégulière en raison d'une distorsion de sa forme résultant d'une interaction avec une autre galaxie. Apparemment, ces deux cas se produisent parmi les galaxies irrégulières, et la division des galaxies irrégulières en 2 sous-types peut être liée à cela.

Les galaxies irrégulières du sous-type II sont caractérisées par une surface, une luminosité et une complexité de structure irrégulière relativement élevées. L'astronome français Vacouleur a découvert des signes d'une structure spirale détruite dans certaines galaxies de ce sous-type, par exemple les nuages ​​​​de Magellan.

Les galaxies irrégulières du sous-type désigné I II se caractérisent par une surface et une luminosité très faibles. Cette caractéristique les distingue des galaxies de tous les autres types. Dans le même temps, cela empêche la détection de ces galaxies, ce qui permet d'identifier seulement quelques galaxies du sous-type I II situées relativement proches.

Représentants de galaxies irrégulières - le Grand Nuage de Magellan. Elle est située à une distance de 165 000 années-lumière et est donc la galaxie la plus proche de nous, de taille relativement petite, à côté se trouve une galaxie plus petite - le Petit Nuage de Magellan. Tous deux sont des satellites de notre galaxie.

Des observations ultérieures ont montré que la classification décrite n'est pas suffisante pour systématiser toute la variété des formes et des propriétés des galaxies. Ainsi, on a découvert des galaxies qui occupent, en un sens, une position intermédiaire entre les galaxies spirales et elliptiques (notées So). Ces galaxies ont un énorme amas central et un disque plat qui l'entoure, mais pas de bras spiraux.

Structure de l'Univers.

Avec l’émergence des atomes d’hydrogène commence l’ère stellaire, ou plus précisément l’ère des protons et des électrons.

L’univers entre dans l’ère stellaire sous forme d’hydrogène gazeux contenant une énorme quantité de lumière et de photons ultraviolets. L’hydrogène gazeux s’est développé dans différentes parties de l’Univers à des rythmes différents. Sa densité était également inégale. Il formait d’énormes amas, longs de plusieurs millions d’années-lumière. La masse de ces amas d’hydrogène cosmique était des centaines de milliers, voire des millions de fois supérieure à la masse de notre Galaxie actuelle. L’expansion du gaz à l’intérieur des amas était plus lente que l’expansion de l’hydrogène raréfié entre les amas eux-mêmes. Plus tard, des supergalaxies et des amas de galaxies se sont formés à partir de zones individuelles grâce à leur propre gravité. Ainsi, les plus grandes unités structurelles de l'Univers - les supergalaxies - sont le résultat de la répartition inégale de l'hydrogène, qui s'est produite au début de l'histoire de l'Univers.

Les étoiles de l’Univers sont organisées en systèmes d’étoiles géantes appelés galaxies. Le système stellaire dans lequel se trouve notre Soleil, en tant qu'étoile ordinaire, s'appelle la Galaxie.

Le nombre d'étoiles dans la galaxie est d'environ 10 12 (billions). La Voie Lactée, une bande d'étoiles argentées et brillantes, entoure tout le ciel et constitue la majeure partie de notre Galaxie. La Voie Lactée est la plus brillante dans la constellation du Sagittaire, où se trouvent les nuages ​​d’étoiles les plus puissants. C'est dans la partie opposée du ciel que la luminosité est la moins grande. De là, il est facile de conclure que le système solaire n'est pas situé au centre de la Galaxie, visible de nous en direction de la constellation du Sagittaire. Plus on s'éloigne du plan de la Voie lactée, moins il y a d'étoiles faibles et moins le système stellaire s'étend dans ces directions.

Les dimensions de la Galaxie ont été déterminées par la disposition des étoiles visibles à de grandes distances. Le diamètre de la Galaxie est approximativement égal à 3000 pc (Parsec (pc) - la distance à laquelle le demi-grand axe de l'orbite terrestre, perpendiculaire à la ligne de visée, est visible sous un angle de 1'' ; 1 Parsec = 3,26 années-lumière = 206265 UA = 3* 10 13 km.) soit 100 000 années-lumière, mais il n'a pas de limite claire.

Au centre de la galaxie se trouve un noyau d'un diamètre de 1 000 à 2 000 pc - un amas géant et dense d'étoiles. Il est situé de nous à une distance de près de 10 000 pc (30 000 années-lumière) en direction de la constellation du Sagittaire, mais est presque entièrement caché par un épais rideau de nuages, ce qui empêche les observations visuelles et photographiques conventionnelles de cet objet des plus intéressants du monde. La galaxie.

La masse de notre galaxie est désormais estimée de différentes manières, égale à 2 * 10 11 masses solaires (la masse du Soleil est de 2 * 10 30 kg), et 1/1000 de celle-ci est contenue dans les gaz et poussières interstellaires. En 1944, V.V. Kukarin a trouvé des indications sur la structure spirale de la galaxie, et il s'est avéré que nous vivons entre deux branches spirales.

À certains endroits du ciel, avec un télescope, et à certains endroits même à l'œil nu, vous pouvez discerner des groupes rapprochés d'étoiles reliées par une gravité mutuelle, ou amas d'étoiles.

Il existe deux types d'amas d'étoiles : ouverts et globulaires.

En plus des étoiles, la Galaxie comprend également de la matière diffuse, une matière extrêmement diffuse constituée de gaz et de poussières interstellaires. Il forme des nébuleuses. Les nébuleuses sont diffuses et planétaires. Ils sont brillants car ils sont éclairés par les étoiles proches.

Il n'y a rien d'unique et d'inimitable dans l'Univers en ce sens qu'il n'y a pas un tel corps, un tel phénomène, dont les propriétés fondamentales et générales ne seraient pas répétées dans un autre corps, par d'autres phénomènes.

Conclusion

La découverte de divers processus évolutifs dans divers systèmes et corps qui composent l'Univers a permis d'étudier les modèles d'évolution cosmique sur la base de données d'observation et de calculs théoriques.

La détermination de l'âge des objets spatiaux et de leurs systèmes est considérée comme l'une des tâches les plus importantes. Comme dans la plupart des cas il est difficile de décider ce qu’il faut considérer et comprendre par le « moment de naissance » d’un corps ou d’un système, deux paramètres sont utilisés pour établir l’âge :

le temps pendant lequel le système a déjà été dans l'état observé

la durée de vie totale d'un système donné depuis le moment de son apparition

Bien entendu, la deuxième caractéristique ne peut être obtenue que sur la base de calculs théoriques. Habituellement, la première des valeurs indiquées est appelée âge et la seconde – durée de vie.

Le fait de l'éloignement mutuel des galaxies qui composent la métagalaxie indique qu'il y a quelque temps, elle était dans un état qualitativement différent et était plus dense.

Nos jours sont à juste titre appelés l'âge d'or de l'astrophysique - des découvertes remarquables et le plus souvent inattendues dans le monde des étoiles se succèdent désormais. Le système solaire est récemment devenu le sujet de recherches expérimentales directes, et pas seulement d’observation. Les vols de stations spatiales interplanétaires, les laboratoires orbitaux et les expéditions vers la Lune ont apporté de nombreuses nouvelles connaissances spécifiques sur la Terre, l'espace proche de la Terre, les planètes et le Soleil.

Étudier l’Univers, même seulement la partie que nous connaissons, est une tâche monumentale. Il a fallu le travail de plusieurs générations pour obtenir les informations dont disposent les scientifiques modernes.

Travail de test pour le cours « Concepts des sciences naturelles modernes » ___________________________________________________________________________________

PLAN : Tailles et distances Types de galaxies Galaxies elliptiques Galaxies spirales Galaxies irrégulières Galaxies aiguilles Galaxies radio

Ministère de l'Éducation de la Fédération de Russie Université d'État russe des technologies innovantes et de l'entrepreneuriat, branche nord.

Ministère de l'Éducation de la Fédération de Russie Université ouverte d'État de Moscou Département de gestion et de politique économique Test

EXPANSION DE L'UNIVERS Si vous regardez le ciel par une nuit claire et sans lune, les objets les plus brillants que vous verrez seront probablement les planètes Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. De plus, vous verrez un grand nombre d'étoiles semblables à notre Soleil, mais situées beaucoup plus loin...

Ministère de l'Éducation et des Sciences de l'Ukraine École secondaire des niveaux I-III n° 83 à Donetsk Résumé sur la discipline : « Astronomie » sur le thème : « Autres systèmes stellaires - galaxies »

Ministère de l'Enseignement supérieur et secondaire spécialisé de la République d'Ouzbékistan Université technique d'État de Tachkent du nom d'Abu Rayhan Beruni

Le ciel étoilé au-dessus de nous est depuis longtemps un symbole d’éternité et d’immuabilité pour les humains. Ce n’est que dans les temps modernes que les gens ont réalisé que les étoiles « fixes » se déplaçaient réellement et à des vitesses énormes. Au XXe siècle, l’humanité s’est habituée à un fait encore plus étrange : les distances entre les galaxies sont constantes…

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La science qui étudie l’univers dans son ensemble s’appelle la cosmologie. La plupart des théories cosmologiques existantes s'appuient sur la théorie de la gravité, la physique des particules, la relativité générale et d'autres théories physiques fondamentales et, bien sûr, sur les observations astronomiques.

T A Y N Y K V A Z A R O V INTRODUCTION Scintille, scintille, quasi-étoile ! Êtes-vous loin ou êtes-vous proche ? Dans l'histoire de l'astronomie, la plus ancienne des sciences, il n'y a pas eu d'époque aussi riche en découvertes les plus marquantes...

L'émergence de la vie dans l'Univers. Depuis plusieurs générations, les scientifiques examinent l'image astronomique du monde, qui repose non seulement sur des données d'observation astronomiques, des théories et des hypothèses, mais également sur les concepts et les lois les plus importants de la physique moderne.

Résumé sur le sujet : Introduction. Pour les gens d'un passé lointain, l'Univers était, sinon toujours sûr, mais néanmoins un monde stable, créé, semble-t-il, uniquement pour la commodité de la race humaine. Presque personne ne doutait alors que sa demeure - la Terre - occupait la position dominante et centrale...

1. Introduction. Le monde entier qui nous entoure fait bouger la matière sous ses formes et manifestations infiniment variées, avec toutes ses propriétés, connexions et relations. Regardons de plus près ce qu'est la matière, ainsi que ses niveaux structurels.

P V P Sh n°2 « Essai sur l'astronomie » Thème : « Etude des galaxies » Travail réalisé par : Elena Nasretdinova Accepté par l'enseignant : Evtodiev I.G.

Institut de gestion professionnelle

Faculté des Finances et du Crédit

Spécialité Finance et Crédit

Notion de discipline

sciences naturelles modernes

Essai

sur le thème de :

Univers

Étudiante Ivanova E.A.

Groupe UFTZ-51/8-F-Vs-2

Moscou - 2010

Origine de l'Univers 3

Modèle d’univers en expansion 5

Evolution et structure des galaxies 10

Astronomie et cosmonautique 12

Littérature 14

Origine de l'Univers

De tout temps, les gens ont voulu savoir d’où et comment venait le monde. Lorsque les idées mythologiques dominaient la culture, l'origine du monde s'expliquait, comme par exemple dans les Vedas, par la désintégration du premier homme Purusha. Le fait qu'il s'agisse d'un schéma mythologique général est confirmé par les apocryphes russes, par exemple le « Livre du Pigeon ». La victoire du christianisme a confirmé l'idée de Dieu créant le monde à partir de rien.

Avec l'avènement de la science dans sa compréhension moderne, les idées mythologiques et religieuses sont remplacées par des idées scientifiques sur l'origine de l'Univers. Il convient de distinguer trois termes apparentés : être, univers et Univers. Le premier est philosophique et désigne tout ce qui existe et existe. Le second est utilisé à la fois en philosophie et en science, sans avoir de charge philosophique spécifique (en termes d'être et de conscience contrastés), et désigne tout en tant que tel.

Le sens du terme Univers est plus étroit et a acquis une signification spécifiquement scientifique. L'Univers est le lieu d'habitation humaine, accessible à l'observation empirique. Le rétrécissement progressif du sens scientifique du terme Univers est tout à fait compréhensible, puisque les sciences naturelles, contrairement à la philosophie, ne traitent que de ce qui est empiriquement vérifiable par les méthodes scientifiques modernes.

L'Univers dans son ensemble est étudié par une science appelée cosmologie, c'est-à-dire sciences spatiales. Ce mot n’est pas non plus accidentel. Bien que l’espace désigne désormais tout ce qui se trouve en dehors de l’atmosphère terrestre, ce n’était pas le cas dans la Grèce antique. L'espace était alors accepté comme « ordre », « harmonie », par opposition au « chaos », au « désordre ». Ainsi, la cosmologie, à la base, comme il sied à la science, révèle l'ordre de notre monde et vise à trouver les lois de son fonctionnement. La découverte de ces lois est le but de l’étude de l’Univers comme un tout ordonné.

Cette étude repose sur plusieurs prémisses. Premièrement, les lois universelles du fonctionnement du monde formulées par la physique sont considérées comme valables dans tout l’Univers. Deuxièmement, les observations faites par les astronomes sont également reconnues comme s’étendant à l’Univers tout entier. Et troisièmement, seules les conclusions qui ne contredisent pas la possibilité de l'existence de l'observateur lui-même sont reconnues comme vraies, c'est-à-dire humain (le soi-disant principe anthropique).

Les conclusions de la cosmologie sont appelées modèles de l'origine et du développement de l'Univers. Pourquoi des modèles ? Le fait est que l'un des principes de base des sciences naturelles modernes est l'idée de la possibilité de mener à tout moment une expérience contrôlée et reproductible sur l'objet étudié. Ce n'est que s'il est possible de mener un nombre infini d'expériences, et qu'elles conduisent toutes au même résultat, que sur la base de ces expériences, on conclut à l'existence d'une loi à laquelle est soumis le fonctionnement d'un objet donné. Ce n'est que dans ce cas que le résultat est considéré comme totalement fiable d'un point de vue scientifique.

Cette règle méthodologique reste inapplicable à l'Univers. La science formule des lois universelles et l’Univers est unique. Il s'agit d'une contradiction qui nécessite de considérer toutes les conclusions sur l'origine et le développement de l'Univers non pas comme des lois, mais uniquement comme des modèles, c'est-à-dire explications possibles. À proprement parler, toutes les lois et théories scientifiques sont des modèles, puisqu'elles peuvent être remplacées dans le processus de développement de la science par d'autres concepts, mais les modèles de l'Univers sont, pour ainsi dire, plus de modèles que de nombreuses autres déclarations scientifiques.

Modèle d'univers en expansion

Le modèle le plus généralement accepté en cosmologie est le modèle d'un Univers homogène isotrope non stationnaire en expansion chaude, construit sur la base de la théorie de la relativité générale et de la théorie relativiste de la gravité, créée par Albert Einstein en 1916. Ce modèle repose sur deux hypothèses : 1) les propriétés de l'Univers sont les mêmes en tous ses points (homogénéité) et directions (isotropie) ; 2) la description la plus connue du champ gravitationnel est celle des équations d’Einstein. De là découle ce qu’on appelle la courbure de l’espace et le lien entre la courbure et la densité de masse (énergie). La cosmologie basée sur ces postulats est relativiste.

Un point important de ce modèle est sa nonstationnarité. Ceci est déterminé par deux postulats de la théorie de la relativité : 1) le principe de relativité, qui stipule que dans tous les systèmes inertiels, toutes les lois sont préservées quelle que soit la vitesse à laquelle ces systèmes se déplacent uniformément et rectilignement les uns par rapport aux autres ; 2) constance confirmée expérimentalement de la vitesse de la lumière.

De l’acceptation de la théorie de la relativité, il a eu pour conséquence (le premier à l’avoir remarqué fut le physicien et mathématicien de Petrograd Alexandre Alexandrovitch Friedman en 1922) que l’espace courbe ne peut pas être stationnaire : il doit soit se dilater, soit se contracter. Cette conclusion n’a été remarquée qu’après la découverte de ce que l’on appelle le « décalage vers le rouge » par l’astronome américain Edwin Hubble en 1929.

Le décalage vers le rouge est une diminution des fréquences du rayonnement électromagnétique : dans la partie visible du spectre, les raies sont décalées vers son extrémité rouge. L'effet Doppler découvert précédemment indiquait que lorsqu'une source d'oscillation s'éloigne de nous, la fréquence d'oscillation que nous percevons diminue et la longueur d'onde augmente en conséquence. Lorsqu’elles sont émises, un « rougissement » se produit, c’est-à-dire que les raies du spectre se déplacent vers des longueurs d’onde rouges plus longues.

Ainsi, pour toutes les sources lumineuses distantes, le décalage vers le rouge a été enregistré, et plus la source était éloignée, plus le degré était élevé. Le décalage vers le rouge s'est avéré proportionnel à la distance à la source, ce qui a confirmé l'hypothèse qu'ils s'éloignaient, c'est-à-dire sur l'expansion de la métagalaxie - la partie visible de l'Univers.

Le décalage vers le rouge confirme de manière fiable la conclusion théorique selon laquelle la région de notre Univers ayant des dimensions linéaires de l'ordre de plusieurs milliards de parsecs est non stationnaire pendant au moins plusieurs milliards d'années. Dans le même temps, la courbure de l’espace ne peut être mesurée, restant une hypothèse théorique.

L'idée du Big Bang, qui s'est produit il y a environ 12 à 18 milliards d'années, fait partie intégrante du modèle de l'Univers en expansion. « Au début, il y a eu une explosion. Non pas le genre d'explosion que nous connaissons sur Terre, qui part d'un certain centre puis se propage, capturant de plus en plus d'espace, mais une explosion qui s'est produite partout simultanément, remplissant tout l'espace dès le début, avec chaque particule de matière. s'éloignant de toutes les autres particules" (Weinberg S. Les trois premières minutes. Une vision moderne de l'origine de l'Univers. - M., 1981).

L'état initial de l'Univers (le soi-disant point singulier) : densité de masse infinie, courbure infinie de l'espace et expansion explosive qui ralentit avec le temps à une température élevée à laquelle seul un mélange de particules élémentaires (dont des photons et des neutrinos) pourrait exister. La chaleur de l’état initial a été confirmée par la découverte en 1965 du rayonnement de fond cosmique micro-onde des photons et des neutrinos formés au début de l’expansion de l’Univers.

Une question intéressante se pose : de quoi s’est formé l’Univers ? De quoi est-il issu ? La Bible déclare que Dieu a tout créé à partir de rien. Sachant que la science classique formulait les lois de conservation de la matière et de l’énergie, les philosophes religieux débattaient de la signification du « rien » biblique, et certains, au nom de la science, pensaient que rien ne signifiait le chaos matériel originel ordonné par Dieu.

Étonnamment, la science moderne admet (c’est-à-dire admet, mais n’affirme pas) que tout aurait pu être créé à partir de rien. « Rien » dans la terminologie scientifique s’appelle un vide. Le vide, que la physique du XIXe siècle considérait comme le vide, selon les concepts scientifiques modernes, est une forme unique de matière, capable de « donner naissance » à des particules matérielles dans certaines conditions.

La mécanique quantique moderne permet (cela ne contredit pas la théorie) que le vide puisse entrer dans un « état excité », à la suite duquel un champ peut s'y former, et à partir de celui-ci (ce qui est confirmé par les expériences physiques modernes) de la matière .

La naissance de l'Univers « à partir de rien » signifie, d'un point de vue scientifique moderne, son émergence spontanée du vide, lorsqu'une fluctuation aléatoire se produit en l'absence de particules. Si le nombre de photons est nul, alors l'intensité du champ n'a pas de valeur définie (selon le « principe d'incertitude » de Heisenberg) : le champ subit constamment des fluctuations, bien que la valeur moyenne (observée) de l'intensité soit nulle.

La fluctuation représente l'apparition de particules virtuelles qui naissent continuellement et sont immédiatement détruites, mais participent également à des interactions comme des particules réelles. Grâce aux fluctuations, le vide acquiert des propriétés particulières qui se manifestent dans les effets observés.

Ainsi, l’Univers aurait pu se former à partir de « rien », c’est-à-dire du "vide excité". Bien entendu, une telle hypothèse ne constitue pas une confirmation décisive de l’existence de Dieu. Après tout, tout cela aurait pu se produire conformément aux lois de la physique, de manière naturelle, sans interférence extérieure d'aucune entité idéale. Et dans ce cas, les hypothèses scientifiques ne confirment ni ne réfutent les dogmes religieux, qui se situent de l’autre côté des sciences naturelles confirmées et réfutées empiriquement.

Les choses étonnantes de la physique moderne ne s’arrêtent pas là. Répondant à la demande d'un journaliste de résumer l'essence de la théorie de la relativité en une phrase, Einstein a déclaré : « On croyait autrefois que si toute la matière disparaissait de l'Univers, alors l'espace et le temps seraient préservés ; La théorie de la relativité affirme qu’avec la matière, l’espace et le temps disparaîtraient également. » En transférant cette conclusion au modèle de l'Univers en expansion, nous pouvons conclure qu'avant la formation de l'Univers, il n'y avait ni espace ni temps.

Notez que la théorie de la relativité correspond à deux types de modèle de l’Univers en expansion. Dans le premier d’entre eux, la courbure de l’espace-temps est négative ou dans la limite égale à zéro ; dans cette option, toutes les distances augmentent sans limite dans le temps. Dans la deuxième version du modèle, la courbure est positive, l'espace est fini, et dans ce cas, l'expansion est remplacée au fil du temps par la compression. Dans les deux versions, la théorie de la relativité est cohérente avec l’expansion actuelle de l’Univers, confirmée empiriquement.

L’esprit oisif pose inévitablement des questions : qu’est-ce qui existait quand il n’y avait rien et qu’est-ce qui est au-delà de l’expansion. La première question est évidemment contradictoire en elle-même, la seconde dépasse le cadre de la science spécifique. Un astronome peut dire qu’en tant que scientifique, il n’a pas le droit de répondre à de telles questions. Mais dès qu’elles surviennent, des justifications possibles des réponses sont formulées, qui ne sont pas tant scientifiques que philosophiques naturelles.

Ainsi, une distinction est faite entre les termes « infini » et « illimité ». Un exemple d'infini, qui n'est pas illimité, est la surface de la Terre : nous pouvons y marcher indéfiniment, mais elle est néanmoins limitée par l'atmosphère au-dessus et la croûte terrestre en dessous. L'univers peut aussi être infini, mais limité. D'autre part, il existe un point de vue bien connu selon lequel il ne peut y avoir rien d'infini dans le monde matériel, car il se développe sous la forme de systèmes finis avec des boucles de rétroaction par lesquelles ces systèmes sont créés en train de se transformer. l'environnement.

Mais laissons ces considérations au domaine de la philosophie naturelle, car dans les sciences naturelles, en fin de compte, le critère de vérité n’est pas des considérations abstraites, mais la vérification empirique d’hypothèses.

Que s'est-il passé après le Big Bang ? Un caillot de plasma s'est formé - un état dans lequel se trouvent les particules élémentaires - quelque chose entre un état solide et un état liquide, qui a commencé à se dilater de plus en plus sous l'influence de l'onde de souffle. 0,01 seconde après le début du Big Bang, un mélange de noyaux légers (2/3 d'hydrogène et 1/3 d'hélium) est apparu dans l'Univers. Comment tous les autres éléments chimiques se sont-ils formés ?

Evolution et structure des galaxies

Le poète a demandé : « Écoutez ! Après tout, si les étoiles s’illuminent, cela signifie que quelqu’un en a besoin ? Nous savons qu’il faut des étoiles pour briller, et notre Soleil fournit l’énergie nécessaire à notre existence. Pourquoi les galaxies sont-elles nécessaires ? Il s'avère que les galaxies sont également nécessaires et que le Soleil ne nous fournit pas seulement de l'énergie. Les observations astronomiques montrent qu'il y a un flux continu d'hydrogène des noyaux des galaxies. Ainsi, les noyaux des galaxies sont des usines pour la production du principal matériau de construction de l'Univers - l'hydrogène.

L'hydrogène, dont l'atome est constitué d'un proton dans le noyau et d'un électron dans son orbite, est la « pierre angulaire » la plus simple à partir de laquelle des atomes plus complexes se forment dans les profondeurs des étoiles au cours de réactions atomiques. De plus, il s’avère que ce n’est pas un hasard si les étoiles ont des tailles différentes. Plus la masse d’une étoile est grande, plus les atomes synthétisés dans ses profondeurs sont complexes.

Notre Soleil, comme une étoile ordinaire, ne produit que de l'hélium à partir de l'hydrogène (qui est produit par les noyaux des galaxies) ; les étoiles très massives produisent du carbone, le principal « élément constitutif » de la matière vivante. C'est à cela que servent les galaxies et les étoiles. A quoi sert la Terre ? Il produit toutes les substances nécessaires à l'existence de la vie humaine. Pourquoi l'homme existe-t-il ? La science ne peut pas répondre à cette question, mais elle peut nous y faire réfléchir à nouveau.

Si quelqu'un a besoin de « l'allumage » des étoiles, alors peut-être que quelqu'un a aussi besoin d'une personne ? Les données scientifiques nous aident à formuler une idée de notre objectif, du sens de notre vie. Pour répondre à ces questions, se tourner vers l’évolution de l’Univers signifie penser de manière cosmique. Les sciences naturelles nous apprennent à penser cosmiquement, en même temps, sans nous éloigner de la réalité de notre existence.

La question de la formation et de la structure des galaxies est la prochaine question importante sur l'origine de l'Univers. Elle est étudiée non seulement par la cosmologie en tant que science de l'Univers - un tout, mais aussi par la cosmogonie (le grec «gonea» signifie naissance) - un domaine scientifique qui étudie l'origine et le développement des corps cosmiques et de leurs systèmes (planétaires, on distingue la cosmogonie stellaire et galactique) .

Une galaxie est un amas géant d'étoiles et de leurs systèmes qui ont leur propre centre (noyau) et une forme différente, non seulement sphérique, mais souvent spirale, elliptique, aplatie ou généralement irrégulière. Il existe des milliards de galaxies et chacune d’elles contient des milliards d’étoiles.

Notre galaxie s'appelle la Voie Lactée et comprend 150 milliards d'étoiles. Il se compose d'un noyau et de plusieurs branches en spirale. Ses dimensions sont de 100 mille années-lumière. La plupart des étoiles de notre galaxie sont concentrées dans un « disque » géant d’environ 1 500 années-lumière d’épaisseur. Le Soleil est situé à environ 30 000 années-lumière du centre de la galaxie.

La galaxie la plus proche de la nôtre (vers laquelle le rayon lumineux parcourt 2 millions d'années) est la « nébuleuse d'Andromède ». Il doit son nom au fait que c'est dans la constellation d'Andromède que le premier objet extragalactique a été découvert en 1917. Son appartenance à une autre galaxie a été prouvée en 1923 par E. Hubble, qui a découvert des étoiles dans cet objet grâce à une analyse spectrale. Plus tard, des étoiles ont été découvertes dans d’autres nébuleuses.

Et en 1963, des quasars (sources radio quasi-stellaires) ont été découverts - les sources d'émission radio les plus puissantes de l'Univers avec une luminosité des centaines de fois supérieure à celle des galaxies et des tailles des dizaines de fois inférieures à celles-ci. On pensait que les quasars représentaient les noyaux de nouvelles galaxies et, par conséquent, le processus de formation des galaxies se poursuit encore aujourd'hui.

Astronomie et exploration spatiale

Les étoiles sont étudiées par l'astronomie (du grec "astron" - étoile et "nomos" - loi) - la science de la structure et du développement des corps cosmiques et de leurs systèmes. Cette science classique connaît sa seconde jeunesse au XXe siècle en raison du développement rapide des technologies d'observation - sa principale méthode de recherche : télescopes à réflexion, récepteurs de rayonnements (antennes), etc. En URSS, en 1974, un réflecteur d'un diamètre de miroir de 6 m est entré en service dans le territoire de Stavropol, collectant des millions de fois plus de lumière que l'œil humain.

L'astronomie étudie les ondes radio, la lumière, l'infrarouge, l'ultraviolet, les rayons X et les rayons gamma. L'astronomie est divisée en mécanique céleste, radioastronomie, astrophysique et autres disciplines.

L'astrophysique, partie de l'astronomie qui étudie les phénomènes physiques et chimiques se produisant dans les corps célestes, leurs systèmes et dans l'espace, acquiert actuellement une importance particulière. Contrairement à la physique qui repose sur l’expérimentation, l’astrophysique repose avant tout sur des observations. Mais dans de nombreux cas, les conditions dans lesquelles la matière se trouve dans les corps et systèmes célestes diffèrent de celles dont disposent les laboratoires modernes (densités ultra-élevées et ultra-basses, températures élevées, etc.). Grâce à cela, les recherches astrophysiques conduisent à la découverte de nouvelles lois physiques.

L'importance intrinsèque de l'astrophysique est déterminée par le fait qu'actuellement l'attention principale de la cosmologie relativiste est portée sur la physique de l'Univers - l'état de la matière et les processus physiques se produisant à différentes étapes de l'expansion de l'Univers, y compris les premières étapes.

L'une des principales méthodes de l'astrophysique est l'analyse spectrale. Si vous faites passer un rayon de lumière blanche à travers une fente étroite puis à travers un prisme triangulaire en verre, il se décompose en ses couleurs composantes et une bande de couleur arc-en-ciel apparaît sur l'écran avec une transition progressive du rouge au violet - un spectre continu. L'extrémité rouge du spectre est formée par les rayons les moins déviés lorsqu'ils traversent un prisme, l'extrémité violette est la plus déviée. Chaque élément chimique correspond à des raies spectrales bien définies, ce qui permet d'utiliser cette méthode pour étudier des substances.

Malheureusement, les rayonnements à ondes courtes - ultraviolets, rayons X et rayons gamma - ne traversent pas l'atmosphère terrestre, et ici la science vient en aide aux astronomes, ce qui jusqu'à récemment était considéré comme avant tout technique - l'astronautique (du grec « nautike » - l'art de la navigation), assurant l'exploration spatiale pour les besoins de l'humanité à l'aide d'aéronefs.

Problèmes d'études de cosmonautique : théories du vol spatial - calculs de trajectoires, etc. ; scientifique et technique - conception de fusées spatiales, de moteurs, de systèmes de contrôle embarqués, d'installations de lancement, de stations automatiques et d'engins spatiaux habités, d'instruments scientifiques, de systèmes de contrôle de vol au sol, de services de mesure de trajectoire, de télémétrie, d'organisation et d'approvisionnement de stations orbitales, etc. .; médical et biologique - la création de systèmes de survie embarqués, la compensation des phénomènes indésirables du corps humain associés à la surcharge, à l'apesanteur, aux radiations, etc.

L'histoire de l'astronautique commence avec les calculs théoriques de la sortie de l'homme dans l'espace extraterrestre, donnés par K.E. Tsiolkovsky dans son ouvrage « Enquête sur les espaces du monde avec des instruments réactifs » (1903). Les travaux dans le domaine de la technologie des fusées ont commencé en URSS en 1921. Les premiers lancements de fusées à combustible liquide ont eu lieu aux États-Unis en 1926.

Les principales étapes de l'histoire de l'astronautique furent le lancement du premier satellite artificiel de la Terre le 4 octobre 1957, le premier vol humain dans l'espace le 12 avril 1961, l'expédition lunaire en 1969, la création de stations orbitales habitées à basse altitude. Orbite terrestre et lancement d'un vaisseau spatial réutilisable.

Les travaux ont été menés parallèlement en URSS et aux États-Unis, mais ces dernières années, les efforts ont été unifiés dans le domaine de l'exploration spatiale. En 1995, le projet conjoint Mir-Shuttle a été réalisé, dans lequel des navettes américaines ont été utilisées pour livrer des astronautes à la station orbitale russe Mir.

La capacité d'étudier le rayonnement cosmique dans les stations orbitales, retardé par l'atmosphère terrestre, contribue à des progrès significatifs dans le domaine de l'astrophysique.

Bibliographie

1. Einstein A., Infeld L. Evolution de la physique. M., 1965.

2. Heisenberg V. Physique et philosophie. Partie et tout. M., 1989.

3. Un bref moment de triomphe. M., 1989.

Vous pouvez utiliser le rapport « Exploration spatiale » pour les enfants en préparation du cours.

Rapport "Exploration spatiale"

Même dans les temps anciens, les gens, observant le ciel, utilisaient divers instruments de mesure permettant de déterminer la position des corps dans le ciel.

Mais l’invention du télescope a aidé les gens à explorer l’espace. Grâce aux télescopes, les hommes ont pu découvrir de nombreux corps célestes. Il s'agit de diverses planètes, étoiles, trous noirs, nains, nébuleuses, quasars, comètes, etc.

Aujourd'hui, dans de nombreux pays du monde, il existe d'immenses observatoires où les scientifiques mènent des recherches spatiales.
Dans les années cinquante du siècle dernier, des satellites artificiels de la Terre ont été lancés dans l'espace et, en 1961, une personne a visité l'espace pour la première fois. C'était le cosmonaute soviétique Youri Gagarine. En 1969, les astronautes américains atterrissent sur la Lune.

Les télescopes lancés en orbite terrestre nous permettent d’observer les recoins les plus reculés de l’Univers.

Parmi les télescopes les plus célèbres, qui ont fait de nombreuses découvertes et levé le voile de l'espace profond, se trouvait le télescope Hubble. Le télescope a été installé en orbite en 1990. Les astronomes ont commencé à découvrir les premières planètes en dehors de notre système solaire natal deux ans après son lancement.

De nos jours, avec l'aide de vaisseaux spatiaux automatiques, les scientifiques mènent des explorations spatiales ; ces appareils volent vers les planètes du système solaire.

Les engins spatiaux destinés à effectuer des travaux dans l’espace lointain y sont envoyés de manière irrévocable. Leur vol dure souvent des années et pendant cette période, ils transmettent à la Terre diverses informations qu'ils ont reçues pendant le vol.

Le nombre de véhicules envoyés dans l’espace lointain est très faible. Un exemple est celui des vaisseaux spatiaux Voyager-1 et Voyager-2, lancés en 1977. Les deux appareils disposent de l’énergie et du carburant nécessaires pour fonctionner presque jusqu’en 2020-2025. Pendant ce temps, Voyager 1 s'éloignera du Soleil d'environ 19 milliards de km et Voyager 2 de près de 15 milliards de km. Après -6 à 10 ans, la communication avec les appareils cessera presque certainement, ils deviendront des tas de métal morts.