Әлемнің қозғалысын көрсететін галактика спектріндегі қызыл ығысу
Кіріспе
Әлем (яғни ғалам) — алуан түрлі нысандарда болатын әрі ұдайы өзгеріп отыратын, кеңістік пен уақыт бойынша шеті де, шегі де жоқ материалдық болмыс. Ғаламды тікелей зерттейтін ғылым — астрономия, ал барлық ғылыми білімге сүйенген ғалам туралы пайымдаулар космология мәселелеріне жатады.
Ғаламның шексіздігі туралы алғашқы пікірлер б.з.б. V ғасырда өмір сүрген грек ойшылы Гераклит еңбектерінде ұшырасады. Оның көзқарастарын Демокрит, Эпикур және Лукреций дамытты. Кейінгі кезеңдерде Жердің шар тәрізді екені мен аспан шырақтарының өзара алшақтығын анықтауға бағытталған зерттеулер жүргізілді (Пифагор, Аристотель, Эратосфен). Алайда дін мен шіркеудің үстемдігі күшейген дәуірде мұндай озық идеялар кең қолдау таппады. Тек Қайта өркендеу кезеңінде Николай Коперниктің «Аспан сферасының айналысы туралы» еңбегі космогониядағы ғылыми зерттеулерге жаңа жол ашты.
Күн жүйесі
Жер, басқа планеталар, құйрықты жұлдыздар және метеорлық денелер — барлығы Күн жүйесінің құрамына кіреді.
Күн жүйесінің диаметрі шамамен 10 млрд км.
Біздің Галактика
Галактиканың диаметрі шамамен 30 мың пк (яғни ~100 мың жарық жылы).
Біздің Галактиканың өз осі төңірегіндегі бір айналымына шамамен 200 млн жыл кетеді.
Метагалактика
Ғалам кеңістігінде біздің Галактика тәрізді миллиондаған галактикалардың бар екені анықталды. Қазіргі құралдармен бақыланатын әлем бөлігі Метагалактика деп аталады.
XX ғасырдағы маңызды тұжырымдар
- Галактикалар Метагалактикада бірқалыпты таралмайды: олардың басым бөлігі шоғырлар мен топтарға бірігеді.
- Галактикалар бір-бірінен арақашықтыққа пропорционал түрде алыстайды (мысалы, 10 млн пк қашықтықта — шамамен 600 км/с).
- Біз орналасқан бөлік миллиметрлік радиотолқын диапазонында біркелкі сәулемен толтырылған. Бұл реликт сәуле деп аталады.
Заттың негізгі күйі: плазма
Жұлдыздар мен жұлдызаралық орта көбіне иондалған газдан тұрады. Осыдан ғаламдағы заттың негізгі физикалық пішіні қатты дене де, сұйық та, бейтарап газ да емес, иондар мен электрондардан тұратын плазма екені туралы қорытынды жасауға болады.
Жұлдыздар саны және өмір ықтималдығы
Алып галактикаларда 100 млрд-тан астам жұлдыз болуы мүмкін. Ғаламдағы жұлдыздардың жалпы саны 1019-дан асады деп бағаланады. Сондықтан кейбір жұлдыздар жүйесінде органикалық өмірдің және Жерден тыс өркениеттің болуы толық теріске шығарылмайды.
Негізгі бөлім
Әлемнің моделі және бақыланатын бөлігі
Әлем — уақыт пен кеңістік бойынша шексіз әрі даму барысында материя қабылдайтын нысандары тұрғысынан сан алуан материалдық дүние. Қазіргі түсінік бойынша, Әлемнің жасы шамамен 15 млрд жыл деп қарастырылады.
Мыңдаған жылдар бойы адамзат Күнді, Айды, планеталарды және жекелеген жұлдыздарды бақылаумен шектелді; көптеген аспан денелері өзгермейтіндей көрінді. Дегенмен, ерте замандардың өзінде дүниеде бәрі де дамиды дейтін философиялық көзқарастар болды. XVIII ғасырда алғашқы космогониялық болжамдар ұсынылып, ғарыштық материяның даму барысында Күн жүйесінің қалай қалыптасуы мүмкін екені түсіндірілмек болды. XX ғасырда эволюция идеясы бүкіл әлемге таратылды.
Фридман моделі (Метагалактиканы сипаттау)
- Метагалактиканың эволюциясы гравитациялық күштермен анықталады.
- Метагалактика кеңістігі изотропты (ерекше белгіленген бағыты жоқ).
- Метагалактика кеңістігі біртекті.
Жалпы салыстырмалылық теориясының теңдеулерінен А. Фридман Метагалактиканың тұрақсыз болатынын көрсетті; бұл тұжырым кейін бақылаулармен сәйкес келіп, расталды. Ғылымға белгілі Метагалактика тарихы галактикалар мен жұлдыздар әлі пайда болмай тұрған, зат аса тығыз әрі аса ыстық күйде болған кезеңнен — шамамен 15 млрд жыл бұрын басталады.
Үлкен жарылыс және Әлем эволюциясының негізгі кезеңдері
Шар тәрізді жұлдыз шоғырларындағы ең кәрі жұлдыздардың химиялық құрамы Әлемнің жасы 13–15 млрд жыл аралығында екенін меңзейді. Аспан денелері мен олардың жүйелерінің (мысалы, галактикалардың) эволюциялық өзгерістерінде тұрақсыз құбылыстар мен жарылыс процестері (жұлдыз тұтануы, асқын жаңа жұлдыздардың жарылысы және т.б.) маңызды рөл атқарады.
Шамамен 15 млрд жыл бұрын болған алапат оқиға біздің Әлемнің бастауына айналды. «Үлкен жарылыс» ұғымы кеңістік пен уақыттың, материя мен энергияның бастапқы күйден эволюцияға өтуін сипаттайды. Алғашқы сәттерде Әлем ерекше жылдам кеңею кезеңін бастан кешіріп, кеңейген сайын салқындай түсті.
Алғашқы құрам және жылулық тепе-теңдік
Бастапқы кезеңде зат өте жоғары температурада болып, кеңеюдің алғашқы секундында сәуле шығарумен жылулық тепе-теңдікте болды. Кеңею барысында заттың тығыздығы мен температурасы төмендеді.
Бөлшектерден атомдарға дейін
Әлем салқындаған сайын элементар бөлшектер протондар мен нейтрондарға бірікті, кейін олар электрондарды қармап алып атомдардың қалыптасуына жол ашты. Атомдар әрі қарай бірігіп, химиялық элементтердің «кірпіштеріне» айналды.
Реликт сәуле және кеңеюдің айғақтары
Үлкен жарылыстың іздерін растайтын негізгі деректер ретінде мыналар аталады:
- Әлемнің ерте кезеңінен қалған қалдық сәуле — реликт сәуле.
- Галактика спектрлеріндегі қызыл ығысу (кеңею қозғалысының белгісі).
- Ғарыш кеңістігіндегі гелий мөлшерінің жоғары болуы: теория бойынша шамамен әр 12 сутегі атомына 1 гелий атомы сәйкес келеді; мұндай үлесті тек жұлдыз ішіндегі қайта өңдеумен толық түсіндіру қиын.
Ғарыш құрылымының қалыптасуы
Миллиондаған және жүздеген миллион жылдар бойы гравитация материяны біртіндеп жинақтап, ірі құрылымдардың негізін қалады. Ақырында сутегінің орасан зор бұлттары шоғырланып, біз бүгін бақылап отырған галактикалар пайда бола бастады.
Қорытынды
Ғаламды түсіндіру жолы — бақылауларды, физикалық заңдарды және модельдерді біріктіретін үздіксіз дамып келе жатқан ғылыми үдеріс. Метагалактиканың кеңеюі, реликт сәуле және химиялық құрам туралы деректер Әлемнің эволюциялық тарихын қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Ал жұлдыздар санының орасан көп болуы тіршіліктің кеңістікте таралуы туралы сұрақты ашық қалдырып, жаңа зерттеулерге ынталандырады.