СущностьСущность СозданиеСоздание Гео-Гео- центрическаяцентрическая центр Вселенной – центр Вселенной – ЗемляЗемля Древние грекиДревние греки Гелио-Гелио- центрическаяцентрическая центр Вселенной – центр Вселенной – СолнцеСолнце (Но: Млечный путь – (Но: Млечный путь – множество звезд)множество звезд) XVI XVI век Н. век Н. КоперникКоперник (Галилей (Галилей Галилео)Галилео) Галакто-Галакто- центрическаяцентрическая Вся Вселенная – галактика Вся Вселенная – галактика Млечный путь Млечный путь Начало Начало XVIIIXVIII века века Космо-Космо- центрическаяцентрическая Ближайшая галактика (ТА) – Ближайшая галактика (ТА) – далеко за пределами нашей далеко за пределами нашей Г.Г. Открыто множество Открыто множество галактик.галактик. УдаляютсяУдаляются ~~ расстоянию от расстоянию от нас.нас. В. расширяется с В. расширяется с ускорениемускорением Начало Начало XXXX века века 1924г. Эдвин 1924г. Эдвин ХабблХаббл

всего два взгляда на было всего два взгляда на происхождение нашей происхождение нашей Вселенной:Вселенной: 1.1. Ученые - вечна и неизменнаУченые - вечна и неизменна 2.2. Богословы - Мир сотворен и Богословы - Мир сотворен и у него будет конец.у него будет конец.  Последние научные Последние научные данные :данные :  Наша Вселенная родилась Наша Вселенная родилась около 14 млр.лет назад в около 14 млр.лет назад в результате чудовищного результате чудовищного катаклизма Большого катаклизма Большого взрыва.взрыва.

время этот в последнее время этот термин практически вышел термин практически вышел из употребления)из употребления)  часть материального мира, часть материального мира, доступная изучению доступная изучению естественнонаучными естественнонаучными методамиметодами  (т.е. доступное (т.е. доступное наблюдениям в настоящее наблюдениям в настоящее время или в обозримом время или в обозримом будущем) будущем)  Расчётная структура Вселенной по Расчётная структура Вселенной по данным Millennium simulation. данным Millennium simulation. Отмеченное белой линией Отмеченное белой линией расстояние составляет примерно расстояние составляет примерно 141 млн световых лет. Жёлтым 141 млн световых лет. Жёлтым обозначена материя, фиолетовым — обозначена материя, фиолетовым — тёмная материя (наблюдаемая лишь тёмная материя (наблюдаемая лишь косвенно). Каждая жёлтая точка косвенно). Каждая жёлтая точка представляет собой одну галактику. представляет собой одну галактику.

раздел астрономииастрономии , изучающий , изучающий свойства и эволюцию свойства и эволюцию ВселеннойВселенной в целомв целом  Космогония Космогония (греч. kosmogonía, от kósmos (греч. kosmogonía, от kósmos — — мир, Вселеннаямир, Вселенная и gone, и gone, goneia — goneia — рождениерождение ) - ) - область науки, в которой область науки, в которой изучается изучается происхождение происхождение и развитие космических и развитие космических тел и их системтел и их систем ::  звёзд и звёздных скоплений,звёзд и звёздных скоплений,  галактик, галактик,  туманностей, туманностей,  Солнечной системы и всех Солнечной системы и всех входящих в неё тел входящих в неё тел  Расчётная структура Вселенной по данным Millennium simulation. Расчётная структура Вселенной по данным Millennium simulation. Отмеченное белой линией расстояние составляет примерно 141 млн Отмеченное белой линией расстояние составляет примерно 141 млн световых лет. Жёлтым обозначена материя, фиолетовым — тёмная световых лет. Жёлтым обозначена материя, фиолетовым — тёмная материя (наблюдаемая лишь косвенно). Каждая жёлтая точка материя (наблюдаемая лишь косвенно). Каждая жёлтая точка представляет собой одну галактику. представляет собой одну галактику. Расчётная структура ВселеннойРасчётная структура Вселенной по данным Millennium simulation.по данным Millennium simulation.

Теория Большого ВзрываВзрыва Описывает химический Описывает химический состав Вселеннойсостав Вселенной 2)2) Модель расширения Модель расширения ФридманаФридмана Описывает расширениеОписывает расширение  Теория, признанная Теория, признанная многими: многими: 3)3) Теория стадии инфляцииТеория стадии инфляции Объясняет причину Объясняет причину расширениярасширения Любая модель Вселенной должна удовлетворять « космологическому принципу »: в больших масштабах нет выделенных областей и направлений

Теория Большого ВзрываВзрыва Описывает химический Описывает химический состав Вселеннойсостав Вселенной 2)2) Модель расширения Модель расширения ФридманаФридмана Описывает расширениеОписывает расширение  Теория, признанная Теория, признанная многими: многими: 3)3) Теория стадии инфляцииТеория стадии инфляции Объясняет причину Объясняет причину расширениярасширения Любая модель Вселенной должна удовлетворять « космологическому принципу » → однородность и изотропность материи во Вселенной на больших масштабах > 100 Мпк

раннее , описывающая раннее развитие Вселенной - развитие Вселенной - начало начало расширения Вселеннойрасширения Вселенной  Перед этим Перед этим ВселеннаяВселенная находилась в находилась в сингулярном состояниисингулярном состоянии  Сейчас автоматически Сейчас автоматически сочетают теорию сочетают теорию Большого взрыва и Большого взрыва и модель горячей Вселеннмодель горячей Вселенн оо йй Согласно теории БВ , Вселенная в момент образования былав чрезвычайно плотном и горячем состоянии, н азываемом космологической сингулярностью

взрывного процесса- процесса- Большой взрывБольшой взрыв - - ~~ 14 млрд лет назад 14 млрд лет назад  В момент Большого взрыва В момент Большого взрыва Вселенная занимала Вселенная занимала микроскопические, микроскопические, квантовые размеры.квантовые размеры.  В соответствии с В соответствии с инфляционной модельюинфляционной моделью , в , в начальной стадии своей начальной стадии своей эволюции Вселенная эволюции Вселенная пережила период пережила период ускоренного расширения ускоренного расширения (инфляции).(инфляции).

только высокоэнергетическое высокоэнергетическое скалярное поле. скалярное поле.  Затем Вселенная Затем Вселенная заполнилась горячим заполнилась горячим веществом, веществом, продолжавшим продолжавшим расширяться.расширяться.  Переход энергии в Переход энергии в массумассу не противоречит не противоречит физическим законам.физическим законам.  НапримерНапример , рождение пары , рождение пары частица-частица- античастицаантичастица из из вакуума можно наблюдать и вакуума можно наблюдать и сейчас в некоторых научных сейчас в некоторых научных экспериментахэкспериментахE = mc 2

согласуется с наблюдаемыми фактами: наблюдаемыми фактами: – расширением Вселеннойрасширением Вселенной – преобладанием преобладанием водородаводорода  Позволила сделать Позволила сделать верные предсказания о верные предсказания о существовании и существовании и параметрах параметрах реликтового реликтового излученияизлучения  Карта ( панорама) анизотропииКарта ( панорама) анизотропии реликтового излучения. реликтового излучения. ГГ оризонтальная полоса — засветка от галактики Млечный Путь. Красные цвета означают более Красные цвета означают более горячиегорячие области, а синие цвета — области, а синие цвета — более более холодныехолодные области. области.

фонРеликтовый фон образован образован фотонамифотонами , , испущенными в эпоху, испущенными в эпоху, когда свет горячего когда свет горячего Большого взрываБольшого взрыва практически перестал практически перестал взаимодействовать с взаимодействовать с материей, отделился от материей, отделился от неё.неё.  Сейчас из-за расширения Сейчас из-за расширения Вселенной из видимого Вселенной из видимого диапазона большинство диапазона большинство этих фотонов перешли в этих фотонов перешли в микроволновой радиодиамикроволновой радиодиа пазонпазон . .

фоновое излучениеизлучение (( cosmic cosmic microwave background microwave background radiation)radiation)    – космическое эл.магн. космическое эл.магн. излучение с высокой излучение с высокой степенью изотропности степенью изотропности и со спектром, и со спектром, характерным для характерным для абсолютно чёрного тела абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 К.с температурой 2,725 К. – излучение, излучение, высвободившееся в высвободившееся в момент образовании момент образовании атомов водородаатомов водорода  Карта ( панорама) анизотропииКарта ( панорама) анизотропии реликтового излучения. реликтового излучения. ГГ оризонтальная полоса — засветка от галактики Млечный Путь. Красные цвета означают более Красные цвета означают более горячиегорячие области, а синие цвета — области, а синие цвета — более более холодныехолодные области. области. До этого излучение было До этого излучение было заперто в веществе, в том, что заперто в веществе, в том, что тогда оно из себя тогда оно из себя представлялопредставляло — — плотной плотной горячей плазмегорячей плазме

плазмаГорячая плазма состава: состава: – фотоны,фотоны, – электроны электроны ee -- – барионыбарионы  Фотоны постоянно Фотоны постоянно взаимодействовали с взаимодействовали с остальными частицами остальными частицами плазмы:плазмы: - упругие столкновения - упругие столкновения - обмен энергией- обмен энергией  Излучение находилось в Излучение находилось в состоянии теплового состоянии теплового равновесия с веществомравновесия с веществом  Спектр излучения Спектр излучения соответствовал спектру соответствовал спектру абсолютно чёрного телаабсолютно чёрного тела

мере По мере расширения Вселеннойрасширения Вселенной плазма остывала плазма остывала → →  при температуре плазмы при температуре плазмы около около 3000 К3000 К и и возрасте возрасте Вселенной Вселенной ~ ~ 400 000400 000 лет лет  → → Рекомбинация атомов Рекомбинация атомов ee -- + p + p ++ →→ 11 HH 2e2e -- + + 22 44 HeHe 2+2+ →→ 22 HeHe

перестали Фотоны перестали рассеиватьсярассеиваться уже уже нейтральными атомами и нейтральными атомами и смогли свободно перемещаться смогли свободно перемещаться в пространстве в пространстве →→ Разделение вещества и Разделение вещества и энергииэнергии  Наблюдаемая сфера, Наблюдаемая сфера, соответствующая данному соответствующая данному моменту, называется моменту, называется поверхностью последнего рассповерхностью последнего расс еянияеяния . .  Это — самый удалённый Это — самый удалённый объект, который можно объект, который можно наблюдать в электромагнитном наблюдать в электромагнитном спектре.спектре.

Причина флуктуации — квантовыеквантовые колебания. колебания. В результате В результате вакуум вышел из состояния вакуум вышел из состояния равновесияравновесия и перешёл в новое и перешёл в новое состояние с меньшим энергетическим состояние с меньшим энергетическим уровнем.уровнем. Это привело к Это привело к выделению энергии.выделению энергии. 22 Столкновение Столкновение бранбран в в многомерном промногомерном про странствестранстве гипотеза, оперирующая в терминах гипотеза, оперирующая в терминах теории струнтеории струн , предполагает некое , предполагает некое внешнее по отношению к нашей внешнее по отношению к нашей Вселенной событиеВселенной событие 33 Антропный принципАнтропный принцип Тот факт, что наша Вселенная Тот факт, что наша Вселенная приспособлена для образования жизни приспособлена для образования жизни может объясняться случайностью — в может объясняться случайностью — в «менее приспособленных» вселенных «менее приспособленных» вселенных просто некому это анализироватьпросто некому это анализировать 44 Концепцию «кипящей Концепцию «кипящей МультивселеннойМультивселенной »» непрерывно рождаются новые вселенные непрерывно рождаются новые вселенные и у этого процесса нет начала и концаи у этого процесса нет начала и конца

брантеории бран ( ( М-теорииМ-теории ))  Всё начинается с холодного, Всё начинается с холодного, статичного пятимерного статичного пятимерного пространства-временипространства-времени  Четыре пространственных Четыре пространственных измерения ограничены измерения ограничены трёхмерными стенами или трёхмерными стенами или три-бранамитри-бранами : : – одна из этих стен и одна из этих стен и является пространством, является пространством, в котором мы живём,в котором мы живём, – вторая брана скрыта от вторая брана скрыта от восприятия. восприятия.  Ещё одна три-брана Ещё одна три-брана «потерянна» где-то между «потерянна» где-то между двумя граничными бранами двумя граничными бранами в четырёхмерном в четырёхмерном пространстве. пространстве.  При При столкновении этой столкновении этой браны с нашей браны с нашей высвобождается большое высвобождается большое количество энергии количество энергии → → образуются условия для образуются условия для БВБВ

ВзрываВзрыва Описывает химический Описывает химический состав Вселеннойсостав Вселенной 2)2) Модель расширения Модель расширения ФридманаФридмана Описывает расширениеОписывает расширение  Теория, признанная Теория, признанная многими: многими: 3)3) Теория стадии Теория стадии инфляцииинфляции Объясняет причину Объясняет причину расширениярасширения

основе большинства моделей В основе большинства моделей расширяющейся Вселенной расширяющейся Вселенной лежит ОТО и её геометрический лежит ОТО и её геометрический взгляд на природу гравитациивзгляд на природу гравитации  Уравнение гравитационного Уравнение гравитационного поля, которые называются поля, которые называются уравнение Эйнштейнауравнение Эйнштейна ::  В 1921 годуВ 1921 году Общая теория относительности - Общая теория относительности - теория гравитации теория гравитации (1907-1915)(1907-1915)

рождения: Место рождения: Санкт-ПетербургСанкт-Петербург , , Российская империяРоссийская империя  Дата смерти:Дата смерти: 1925 (37 лет) 1925 (37 лет)  Место смерти: Место смерти: ЛенинградЛенинград , , СССРСССР  Страна:Страна:    Российская империяРоссийская империя  → →    СССРСССР  Научная сфера:Научная сфера: теоретическая физикатеоретическая физика , , геофизикагеофизика , , космологиякосмология  Нашел решения уравнений ОТО для всей Вселенной в целом  Обнаружил, что если наш Мир заполнить тяготеющим веществом, он будет либо расширяться, либо сжиматься

штат МиссуриМиссури , , МаршфилдеМаршфилде  Дата смерти:Дата смерти: 19531953 (63 года) (63 года)  Место смерти:Место смерти: КалифорнияКалифорния , , Сан-МариноСан-Марино  Страна:Страна:    СШАСША  Научная сфера:Научная сфера:  АстрономияАстрономия  Место работы:Место работы:  Йеркская обсерваторияЙеркская обсерватория , , Маунт-Вилсоновская обсерватМаунт-Вилсоновская обсерват орияория  Известен как: Известен как: Закон ХабблаЗакон Хаббла  Edwin HubbleEdwin Hubble  В наблюдениях Э.Хаббла соответствующие решения уравнения ОТО получили практическое подтверждение

зависимость между красным смещениемкрасным смещением галактик и расстоянием галактик и расстоянием до нихдо них  Закон ХабблаЗакон Хаббла Чем дальше галактика, Чем дальше галактика, тем больше ее скоростьтем больше ее скорость VV : : V=V= НН 00 ●● DD ,, гдегде D D – расстояние – расстояние HH 00 - коэффициент - коэффициент пропорциональности пропорциональности (( постоянная Хабблапостоянная Хаббла )) График из оригинальной работы Хаббла 1929 года

частот электромагнитного электромагнитного излученияизлучения В видимой части В видимой части спектра линии спектра линии смещаются к его смещаются к его красному концукрасному концу Эффект Доплера - при удалении от нас источника колебаний, воспринимаемая нами частота колебаний уменьшается, а длина волны соответственно увеличивается

линийспектральных линий химических элементовхимических элементов в в красную (длинноволновую) красную (длинноволновую) сторонусторону Красное смещениеКрасное смещение подтверждает подтверждает теоретический вывод о теоретический вывод о нестационарности области нестационарности области нашей Вселеннойнашей Вселенной Спектр излучения водорода

также , также известен как известен как Джордж ГамовДжордж Гамов  Дата Дата рождения:рождения: 20 февраля (20 февраля ( 4 марта4 марта ) ) 19041904 (1904-03-04)(1904-03-04)  Место рождения:Место рождения: ОдессаОдесса , , Российская империяРоссийская империя  Дата смерти:Дата смерти: 19 августа19 августа 19681968 (1968-08-19) (64 года)(1968-08-19) (64 года)  Место смерти:Место смерти: БоулдерБоулдер , , КолорадоКолорадо , , СШАСША  Страна:Страна:    СССРСССР    СШАСША  Научная сфера:Научная сфера:  Теоретическая физикаТеоретическая физика АстрофизикаАстрофизика

также , также известен как известен как Джордж ГамовДжордж Гамов  Место работы:Место работы:  Ленинградский Физико-тЛенинградский Физико-т ехнический институтехнический институт  Университет Джорджа ВУниверситет Джорджа В ашингтонаашингтона  Университет штата КолорУниверситет штата Колор адо в Боулдереадо в Боулдере  Альма-матер: Альма-матер: Ленинградский универЛенинградский универ ситетситет  Научный Научный руководитель:руководитель:  А. А. ФридманА. А. Фридман Ю. А. КрутковЮ. А. Крутков  Известен как:Известен как: автор концепции автор концепции реликтового излученияреликтового излучения , , автор идеи триплетного автор идеи триплетного генетического кодагенетического кода

бесконечно высокой температурывысокой температуры T T и плотности и плотности в в сингулярностисингулярности Большого взрыва Большого взрыва 2.2. По мере расширения Вселенная Т и По мере расширения Вселенная Т и интенсивность излучения интенсивность излучения ↓.↓. 3.3. 0,01 сек0,01 сек после БВ - Т после БВ - Т ~~ 100 млрд 100 млрд градград . Вселенная наполнена в . Вселенная наполнена в основном фотонами, электронами, основном фотонами, электронами, нейтрино, а также некоторым нейтрино, а также некоторым количеством протонов количеством протонов pp ++ и и нейтронов нейтронов nn 00 .. 4.4. 3 мин3 мин - Т - Т ~~ 1 млрд град1 млрд град .. pp ++ протоны и протоны и nn 00 стали стали образовывать гелий, изотопы образовывать гелий, изотопы водорода и другие легкие элементыводорода и другие легкие элементы 5.5. Сотни тысяч летСотни тысяч лет спустя спустя - - Т Т неск.тыс. неск.тыс. град.град. Электроны замедлились Электроны замедлились до такой степени, что легкие ядра до такой степени, что легкие ядра смогли захватывать их, образуя смогли захватывать их, образуя атомы.атомы. 6.6. Более тяжелые элементы, из Более тяжелые элементы, из которых мы состоим, образовались которых мы состоим, образовались лишь лишь миллиарды лет спустямиллиарды лет спустя в в результате горения гелия в ядрах результате горения гелия в ядрах звездзвезд

бесконечно высокой температурывысокой температуры T T и плотности и плотности в в сингулярностисингулярности Большого взрыва Большого взрыва 2.2. По мере расширения Вселенная Т и По мере расширения Вселенная Т и интенсивность излучения интенсивность излучения ↓.↓. 3.3. 0,01 сек0,01 сек после БВ - Т после БВ - Т ~~ 100 млрд град100 млрд град . . Вселенная наполнена в основном Вселенная наполнена в основном фотонами, электронами, нейтрино, а фотонами, электронами, нейтрино, а также некоторым количеством также некоторым количеством протонов протонов pp ++ и нейтронов и нейтронов nn 00 .. 4.4. 3 мин3 мин - Т - Т ~~ 1 млрд град1 млрд град .. pp ++ протоны протоны и и nn 00 стали образовывать гелий, стали образовывать гелий, изотопы водорода и другие легкие изотопы водорода и другие легкие элементыэлементы 5.5. Сотни тысяч летСотни тысяч лет спустя спустя - - Т Т неск.тыс. неск.тыс. град.град. Электроны замедлились Электроны замедлились до такой степени, что легкие ядра до такой степени, что легкие ядра смогли захватывать их, образуя смогли захватывать их, образуя атомы.атомы. 6.6. Более тяжелые элементы, из которых Более тяжелые элементы, из которых мы состоим, образовались лишь мы состоим, образовались лишь миллиарды лет спустямиллиарды лет спустя в результате в результате горения гелия в ядрах звездгорения гелия в ядрах звезд  Эту картину Вселенной Эту картину Вселенной впервые описал впервые описал физик физик Георгий ГамовГеоргий Гамов в в 1948г1948г . в статье, . в статье, написанной совместно написанной совместно с с Ральфом АльфредомРальфом Альфредом  Было сделано Было сделано предсказание, что предсказание, что излучение той очень излучение той очень горячей эпохи и горячей эпохи и сегодня все еще вокруг сегодня все еще вокруг наснас  Предсказание Предсказание ученых подтвердились ученых подтвердились в в 1965 г1965 г ., когда физики ., когда физики Арно Пензиас и Роберт Арно Пензиас и Роберт ВильсонВильсон зарегистрировали зарегистрировали космическое фоновое космическое фоновое микроволновое микроволновое излучениеизлучение

физикинеизвестные законы физики 22 1010 -43-43 сс Эпоха Теории великого Эпоха Теории великого объединения (ТВО)объединения (ТВО) Баланс вещества и антив-ва Баланс вещества и антив-ва склоняется в пользу в-васклоняется в пользу в-ва 33 1010 -35-35 сс Эпоха электрослабогоЭпоха электрослабого взаимодействиявзаимодействия Населена кварками и Населена кварками и антикваркамиантикварками 44 1010 -10-10 с с Эпоха адронов и лептоновЭпоха адронов и лептонов Кварки связываются в протоны, Кварки связываются в протоны, нейтронынейтроны , мезоны и др.б., мезоны и др.б. 55 1 с1 с Электроны и позитроны Электроны и позитроны аннигилируют друг с другоманнигилируют друг с другом Нейтрино отделяется от Нейтрино отделяется от веществавещества 66 3 мин3 мин Вещество и излучение связаныВещество и излучение связаны Протоны и нейтроны Протоны и нейтроны объединяются в ядра объединяются в ядра дейтерия, гелия и литиядейтерия, гелия и лития 77 300 300 000 000 летлет Разделение вещества и энергииРазделение вещества и энергии В. становится прозрачной для В. становится прозрачной для фонового космического фонового космического излученияизлучения 88 1 млрд 1 млрд летлет Скопления вещества Скопления вещества формируют квазары, формируют квазары, звезды и протогалактикизвезды и протогалактики Звезды начинают Звезды начинают синтезировать синтезировать более более тяжелые ядратяжелые ядра 99 ›› 5 5 млрд млрд летлет Образуются новые галактики и Образуются новые галактики и планетные системы вокруг планетные системы вокруг звездзвезд Атомы связываются в Атомы связываются в сложные белковые молекулысложные белковые молекулы

БВ момент БВ действовало действовало единое взаимодействиеединое взаимодействие  Разделилось на четыре в Разделилось на четыре в первые мгновения первые мгновения существования нашего существования нашего МираМира 1)1) сильноесильное 2)2) электромагнитноеэлектромагнитное 3)3) слабоеслабое 4)4) гравитационноегравитационное

Большого взрыва, летвзрыва, лет СобытиеСобытие Время от Время от сегодняшнего сегодняшнего момента, летмомента, лет 400 тыс. 400 тыс. Космическое микроволновое Космическое микроволновое реликтовое излучениереликтовое излучение ~~ 13,7 млрд.13,7 млрд. 380 тыс.-150 380 тыс.-150 млн.млн. Темные векаТемные века ( Вселенная непрозрачна для света ) 13,55 млрд.13,55 млрд. 400 млн.400 млн. Первые звездыПервые звезды 12,7 млрд.12,7 млрд. 1 млрд.1 млрд. Первые галактикиПервые галактики 8,7 млрд.8,7 млрд. Формирование Солнечной Формирование Солнечной системысистемы 4,6 млрд.4,6 млрд.

во Вселенной  21.10.201021.10.2010 , , 14:06:27 14:06:27  Галактика Галактика UDFy-38135539UDFy-38135539 видна в желтом видна в желтом квадрате. квадрате. Изображение Изображение NASA/ESA NASA/ESA  Образовалась Образовалась спустя всего спустя всего 600 млн. лет600 млн. лет после после Большого Большого взрыва взрыва

Вселенной наблюдаемой Вселенной доходит до самой доходит до самой космологической сингулярноскосмологической сингулярнос тити ..  На практике границей На практике границей наблюдений является наблюдений является реликтовое излучениереликтовое излучение - - наиболее удалённый объект наиболее удалённый объект Вселенной. Вселенной.  Хотя и грубо, но Хотя и грубо, но наблюдаемую Вселенную наблюдаемую Вселенную можно представлять как можно представлять как шаршар с наблюдателем в центре.с наблюдателем в центре.  Расстояние до края Расстояние до края наблюдаемой Вселенной наблюдаемой Вселенной оценивается более чем в оценивается более чем в 46,5 46,5 млрд.млрд. световых летсветовых лет (около 14 (около 14 гигапарсекгигапарсек ) во всех ) во всех направлениях. направлениях. Крупномасштабная структура Вселенной . Так она выглядит в инфракрасных лучах . Extended Source Catalog

понятия классической Однако понятия классической механики, (масса, размер) для механики, (масса, размер) для неё не имеют смысла: неё не имеют смысла: Вселенная ни с чем не Вселенная ни с чем не взаимодействует. взаимодействует.  Вселенную описывают как Вселенную описывают как термодинамическую систему, термодинамическую систему, употребляя такие понятия как употребляя такие понятия как – плотностьплотность ,, – давлениедавление ,, – температуратемпература ,, – химический составхимический состав . .  Именно они и определят облик Именно они и определят облик Вселенной как единого целого. Вселенной как единого целого.  Расчётная структура Вселенной по данным Millennium simulation. Отмеченное белой линией расстояние составляет Расчётная структура Вселенной по данным Millennium simulation. Отмеченное белой линией расстояние составляет примерно 141 млн световых лет. Жёлтым обозначена материя, фиолетовым — тёмная материя (наблюдаемая лишь примерно 141 млн световых лет. Жёлтым обозначена материя, фиолетовым — тёмная материя (наблюдаемая лишь косвенно). Каждая жёлтая точка представляет собой одну галактику. косвенно). Каждая жёлтая точка представляет собой одну галактику. Расчётная структура ВселеннойРасчётная структура Вселенной по данным Millennium simulation.по данным Millennium simulation.

23 % — 23 %  — 1 % — 1 %  — 0,5 %  — 0,5 % 2,725 К2,725 К 1010 −29−29 г/смг/см 33 . . Из них:Из них: — 74 % — 74 % — — 22 %22 % — 4 %— 4 % Облик Вселенной формируется множеством процессов, действующих на разном уровне иерархии и имеющие различную природу. Самый крупный из них — это расширение Вселенной .

23 %He — 23 % O — 1 %O — 1 % C — 0,5 % C — 0,5 % 2,725 К2,725 К 1010 −29−29 г/смг/см 33 . . Из них:Из них: Темная энергия — 74 %Темная энергия — 74 % Темная материя — 22 %Темная материя — 22 % Барионное вещество — Барионное вещество — 4 %4 % Облик Вселенной формируется множеством процессов, действующих на разном уровне иерархии и имеющие различную природу. Самый крупный из них — это расширение Вселенной .

свойств Вселенной — она она расширяетсрасширяетс я, я, причём причём ускоренноускоренно ..  Чем Чем дальшедальше расположен объект от расположен объект от нашей галактикинашей галактики , тем , тем быстрее он от нас быстрее он от нас удаляется удаляется

location in the Local Supercluster in a series of A diagram of our location in the Local Supercluster in a series of five star maps that show from left to right our location in the Solar five star maps that show from left to right our location in the Solar System, in the Sun's neighborhood of stars, in the local area of the System, in the Sun's neighborhood of stars, in the local area of the Milky Way galaxy, in the Local Group of galaxies, and in the Milky Way galaxy, in the Local Group of galaxies, and in the Supercluster of galaxies.Supercluster of galaxies. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Universe_Reference_Map_ru.jpg?uselang=ru

галактикгалактик c.c. СС верхскопленияверхскопления галактик галактик d.d. Сверхскопления сосредоточены Сверхскопления сосредоточены в основном внутри в основном внутри плоских плоских слоёвслоёв Между слоями находится Между слоями находится пространство, практически пространство, практически свободное от галактик. свободное от галактик.  В очень больших масштабах В очень больших масштабах Вселенная имеет ячеистую Вселенная имеет ячеистую структуруструктуру , напоминающую , напоминающую «ноздреватую» структуру «ноздреватую» структуру хлеба.хлеба.  Однако на ещё бо́ льших Однако на ещё бо́ льших расстояниях (свыше 1 млрд расстояниях (свыше 1 млрд световых лет) вещество во световых лет) вещество во Вселенной распределено Вселенной распределено однороднооднородно  Распределение Распределение галактикгалактик во во Вселенной, полученное в Вселенной, полученное в результате результате расчёта на суперкомпьютерерасчёта на суперкомпьютере по по модели с холодной модели с холодной тёмной материейтёмной материей

проявляющаяся через проявляющаяся через гравитационное гравитационное воздействие. воздействие. Тёмная материя Тёмная материя сосредоточена в сосредоточена в галактикахгалактиках . . b)b) Гипотетическая Гипотетическая тёмная энергиятёмная энергия , , которая является которая является причиной ускоренного причиной ускоренного расширения расширения Вселенной. Вселенной.  Согласно расчётам:Согласно расчётам:  > > 70 % массы во Вселенной 70 % массы во Вселенной приходится на тёмную энергию приходится на тёмную энергию (( если перевести энергию в массуесли перевести энергию в массу по по формуле Эйнштейна),формуле Эйнштейна),  > > свыше 20 % — на тёмную свыше 20 % — на тёмную материюматерию  и лишь и лишь ~~ 5 % — на обычное 5 % — на обычное веществовещество ..

общее происхождение и движущаяся в , имеющая общее происхождение и движущаяся в гравитационном поле гравитационном поле галактикигалактики как единое целое как единое целое  ЗвездаЗвезда - небесное тело, в котором идут термоядерные реакции - небесное тело, в котором идут термоядерные реакции  Некоторые Некоторые звёздные скоплениязвёздные скопления также содержат, кроме звёзд, облака также содержат, кроме звёзд, облака газагаза и/или и/или пылипыли  Два типа: Два типа:  1)1) шаровыешаровые 2)2) рассеянныерассеянные  ПлеядыПлеяды , , рассеянное скоплениерассеянное скопление

небесной Участок небесной сферысферы , на которой , на которой расположена группа расположена группа звезд со всеми звезд со всеми находящимися там находящимися там объектамиобъектами  В В 19221922 году в Риме году в Риме решением I Генеральной решением I Генеральной ассамблеи ассамблеи Международного астрономМеждународного астроном ического союзаического союза был окончательно был окончательно утверждён списокутверждён список из 88 из 88 созвездий созвездий

1 - звёздзвёзд , , 2 - 2 - межзвёздного газамежзвёздного газа ,, 3 - 3 - пылипыли и и 4 - 4 - тёмной материитёмной материи  Все объекты в составе галактик Все объекты в составе галактик участвуют в движении участвуют в движении относительно общего относительно общего центра массцентра масс  Предполагается, что в Предполагается, что в наблюдаемой части Вселеннойнаблюдаемой части Вселенной их их порядка 10порядка 10 1111  Эллиптическая галактикаЭллиптическая галактика ESO 325-G004 ESO 325-G004

ВероникиВолосы Вероники диаметром около 56 000 диаметром около 56 000 световых летсветовых лет , , находящаяся на расстоянии примерно в 60 млн световых находящаяся на расстоянии примерно в 60 млн световых лет от Землилет от Земли

предложенная в , предложенная в 19361936 Эдвином ХаббломЭдвином Хабблом . .  Тип галактики:Тип галактики:  Спиральные (S и SBСпиральные (S и SB ) (SBa, SBb, SBc, SBd — спиральные ) (SBa, SBb, SBc, SBd — спиральные галактики с галактики с перемычкой)перемычкой)  Эллиптические (E), Иррегулярные (Irr)Эллиптические (E), Иррегулярные (Irr)

газовая среда, заполняющая всё заполняющая всё пространство между пространство между звёздамизвёздами  Химический составХимический состав примерно такой же, как и у примерно такой же, как и у большинства звёзд: большинства звёзд:  водород и гелий водород и гелий  (90 ат.% и 10ат. %) с (90 ат.% и 10ат. %) с небольшой примесью более небольшой примесью более тяжёлых элементов.тяжёлых элементов.  В зависимости отВ зависимости от температуры и плотноститемпературы и плотности межзвёздный газ пребывает межзвёздный газ пребывает в:в: 1.1. молекулярноммолекулярном 2.2. атомарном или атомарном или 3.3. ионизованном состояниях ионизованном состояниях Hubble Space TelescopeHubble Space Telescope

частиц в микроскопических частиц в межзвёздном газемежзвёздном газе  Полная масса межзвёздной Полная масса межзвёздной пыли составляет около 1 % пыли составляет около 1 % от массы газаот массы газа  Вероятно, пылинки имеют Вероятно, пылинки имеют тугоплавкое ядро (тугоплавкое ядро ( графитовоеграфитовое , , силикатноесиликатное или или металлическоеметаллическое ),),  окруженное окруженное органическим веществоморганическим веществом илиили  ледянойледяной оболочкой. оболочкой. Hubble Space TelescopeHubble Space Telescope

, газагаза и и плазмыплазмы , , выделяющееся выделяющееся своим излучением своим излучением или поглощением по или поглощением по сравнению с сравнению с окружающей его окружающей его межзвёздной средоймежзвёздной средой Туманность Конская Голова , тёмная туманность в созвездии Ориона снимок телескопа Хаббл

. Наблюдаются Наблюдаются благодаря благодаря поглощению поглощению излучения излучения расположенных за расположенных за ними источниковними источников 2)2) Светлые -Светлые - излучениеизлучение (рассеивание) ими (рассеивание) ими светасвета  Большая туманность ОрионаБольшая туманность Ориона находится ниже находится ниже Пояса ОрионаПояса Ориона     является светящейсяявляется светящейся

системазвёздная система  Является Является спиральной галактикой с спиральной галактикой с перемычкойперемычкой  Вместе с Вместе с галактикой Андромедыгалактикой Андромеды и и галактикой Треугольникагалактикой Треугольника , , а также несколькими а также несколькими меньшими галактиками-меньшими галактиками- спутниками образуетспутниками образует  Местную группуМестную группу , которая, , которая, в свою очередь, входит в в свою очередь, входит в  Сверхскопление ДевыСверхскопление Девы ..  Млечный путь (компьютерная Млечный путь (компьютерная модель). Спиральная галактика с модель). Спиральная галактика с перемычкой. перемычкой.

SBbc ( спиральная галактика с спиральная галактика с перемычкойперемычкой ))  Диаметр Диаметр 100 000100 000 св. летсв. лет  Толщина 3 000 (Толщина 3 000 ( балджбалдж )—)— 1 000 (диск) св. лет1 000 (диск) св. лет  Число звёзд 2-4×10Число звёзд 2-4×10 1111     Возраст Возраст старейшейстарейшей из из известных звёзд известных звёзд 13,2 млрд лет13,2 млрд лет  Расстояние от Расстояние от СолнцаСолнца до до галактического центрагалактического центра 26 00026 000  ± 1 400 св. лет ± 1 400 св. лет  Галактический период Галактический период обращения Солнца обращения Солнца 225−250 млн лет225−250 млн лет  Млечный путь (компьютерная Млечный путь (компьютерная модель). Спиральная галактика модель). Спиральная галактика с перемычкойс перемычкой . .

АндромедыТуманность Андромеды  Галактика АндромедыГалактика Андромеды или или Туманность АндромедыТуманность Андромеды  —  — спиральная галактикаспиральная галактика типа типа SbSb . .  Расположена в созвездии Расположена в созвездии АндромедыАндромеды и удалена от нас на и удалена от нас на расстояние 2,52 млн расстояние 2,52 млн световых летсветовых лет . .

, одни из самых больших структур во самых больших структур во вселеннойвселенной . .  Размеры скоплений галактик Размеры скоплений галактик могут достигать 10могут достигать 10 8 8 световых летсветовых лет . .  1 - Регулярные1 - Регулярные  — скопления  — скопления правильной сферической формы.правильной сферической формы. Пример:Пример: скопление Волос Вероникископление Волос Вероники  2 - Иррегулярные2 - Иррегулярные    — скопления — скопления без определённой формы.без определённой формы.  Спиральная галактика NGC Спиральная галактика NGC 4911, расположенную в 4911, расположенную в скоплении Волос Вероники. скоплении Волос Вероники.

световых лет миллионов световых лет  Сверхскопления Сверхскопления настолько большие, что настолько большие, что не являютсяне являются гравитационно-гравитационно- связанными и, поэтому, связанными и, поэтому, принимают участие в принимают участие в расширении Хаббларасширении Хаббла  В пределах 1 млрд св. В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 лет находится около 100 сверхскоплений сверхскоплений  Вселенная в пределах 1 млрд Вселенная в пределах 1 млрд световых лет (307 Мпарсек), световых лет (307 Мпарсек), показывающая ближайшие показывающая ближайшие сверхскоплениясверхскопления

Все, не вошедшие в центральную в центральную область - область - процессы, процессы, масштабы которых масштабы которых сравнимы или сравнимы или больше размера больше размера галактики галактики  Эти процессы Эти процессы меняют меняют морфологическую морфологическую структуру, темп структуру, темп звездообразованизвездообразовани яя – скорость скорость химической химической эволюцииэволюции – спектр спектр галактики галактики и т. д. и т. д. В центре - этапы В центре - этапы эволюции одной звездыэволюции одной звезды , от её формирования до смерти ., от её формирования до смерти . Их ход малозависим от того, что творится со всей галактикой в целом.Их ход малозависим от того, что творится со всей галактикой в целом.

зависит во Этот процесс зависит во многом от средней многом от средней плотности Вселенной -плотности Вселенной - так  называемой так  называемой критической плотностикритической плотности

- если плотность - если плотность равна критической, то равна критической, то расширение идет с расширение идет с одинаковой скоростьюодинаковой скоростью 2)2) Замкнутая Замкнутая ВселеннаяВселенная - если - если больше, то Вселенная больше, то Вселенная в конце концов в конце концов схлопнетсясхлопнется 3)3) Открытая Вселенная Открытая Вселенная - если меньше, то - если меньше, то будет расширяться со будет расширяться со всё большим всё большим ускорением, что в ускорением, что в итоге приведет к итоге приведет к Большому РазрывуБольшому Разрыву

ОпределениеОпределение ЗначениеЗначение Область Область примененияприменения Световой годСветовой год внесистемная внесистемная единица длиныединица длины = расстоянию, = расстоянию, проходимому проходимому светомсветом за за годгод 95 95 миллиардов миллиардов триллионов триллионов кмкм Качеств.предст-Качеств.предст- ие масштабов ие масштабов расст-ия в расст-ия в астрономии: астрономии: от сек. до млрд от сек. до млрд св.летсв.лет АстрономическАстрономическ ая единицаая единица = среднему = среднему расстоянию между расстоянию между центрами массцентрами масс ЗемлиЗемли и и СолнцаСолнца 1а.е. = длине 1а.е. = длине большой полуосибольшой полуоси орбиты Земли.орбиты Земли. ~~ 150 млн.км150 млн.км Внутри Внутри Солнечной Солнечной системысистемы 1 парсек1 парсек Расстояние в 1 Расстояние в 1 парсек парсек соответствует соответствует смещению звезды на смещению звезды на фоне далеких фоне далеких объектов на 1'' при объектов на 1'' при перемещении перемещении наблюдателя на 1 наблюдателя на 1 радиус земной радиус земной орбитыорбиты 3,26 3,26 светового светового годагода Расстояние до Расстояние до не слишком не слишком далеких звезд далеких звезд (десятки (десятки световых лет)световых лет)

→ выделение энергии → инфляционный скачок → выделение энергии → инфляционный скачок пространства пространства  Излучение Излучение →вещество →звезды →скопление →вещество →звезды →скопление звезд →галактики звезд →галактики

момента, лет 0 Сингулярность Большой взрыв 13,7 млрд. 10 −43 с Планковская эпоха Рождение частиц 13,7 млрд. 10 −43 — 10 −35 с Эпоха Великого объединения Отделение гравитации от объединённого электрослабого и сильного взаимодействия. Разрушение Великого объединения. 13,7 млрд. 10 −35 — 10 −31 с Инфляционная эпоха Из вакуума быстро рождаются частицы (кварки и глюоны, лептоны, фотоны), Вселенная экспоненциально увеличивает свой радиус на много порядков. 13,7 млрд. 10 −31 — 10 −12 с Электрослабая эпоха Вселенная заполнена кварк-глюонной плазмой, лептонами, фотонами, W- и Z-бозонами, бозонами Хиггса. Нарушение суперсимметрии (гипотетическая симметрия, связывающая бозоны и фермионы) 13,7 млрд. 10 −12 — 10 −6 с Кварковая эпоха Электрослабая симметрия нарушена, все четыре фундаментальных взаимодействия существуют раздельно. Вселенная заполнена кварк- глюонной плазмой, лептонами и фотонами. 13,7 млрд. 10 −6 — 1 с Адронная эпоха Адронизация (формирование адронов из кварков и глюонов). Аннигиляция барион-антибарионных пар. Малый избыток барионов над антибарионами (около 1:10 9 ). 13,7 млрд. 1 с — 3 ми н Лептонная эпоха Аннигиляция лептон-антилептонных пар. Распад части нейтронов . Вещество становится прозрачным для нейтрино . 13,7 млрд.

момента, лет 3 минуты — 380 000 лет Протонная эпоха Нуклеосинтез гелия, дейтерия, следов лития-7 (20 минут). Вещество начинает доминировать над излучением (70 000 лет), что приводит к изменению режима расширения Вселенной. В конце эпохи (380 000 лет) происходит рекомбинация водорода (слияние p + +e - ) и Вселенная становится прозрачной для фотонов теплового излучения 13,7 млрд. 380 000 — 150 млн лет Тёмные Века Вселенная заполнена водородом и гелием, реликтовым излучением, излучением атомарного водорода на волне 21 см. Водород поглощает свет звезд. Вселенная непрозрачна для света. Звёзды, квазары и другие яркие источники отсутствуют. 13,55 млрд. 150 млн — 1 млрд лет Реионизация Образуются первые звёзды , квазары , галактики , скопления и сверхскопления галактик. Реионизация водорода (расщепление на протоны и электроны) светом звёзд и квазаров. 12,7 млрд. 1 млрд лет — 8,9 млрд лет Эра вещества Образование межзвёздного облака , давшего начало Солнечной системе 4,8 млрд. 8,9 млрд лет — 9,1 млрд лет Эра вещества Образование Земли и других планет нашей Солнечной системы, затвердение пород 4,6 млрд.

расширения Вселеннойрасширения Вселенной  Ход расширения в общем Ход расширения в общем случае зависитслучае зависит – от значений от значений космологической космологической постоянной Λ, постоянной Λ, – кривизны пространства кривизны пространства kk – уравнения состояния уравнения состояния P(ρ) P(ρ)