15 фактов о размерах вселенной, которые пополнят ваш багаж знаний

Планеты земной группы

Планеты, которые входят в земную группу

Они находятся во внутренней части Солнечной системы. Планеты от светила находятся в четкой последовательности:

• Меркурий;
• Венера;
• Земля;
• Марс.

Далее идут гиганты Уран, Сатурн, Юпитер, Нептун. Эти планеты находятся во внешней области Солнечной системы.

У всех соседей Земли выделяют схожие признаки:

• расположение относительно Солнца;
• плотное ядро (с основой из никеля и железа);
• мантия, основу которой составляют силикаты;
• отсутствие образований из льда и пыли (колец);
• кора из силикатных горных пород.

Меркурий

Самая маленькая планета – меркурий

Планета располагается ближе всего к светилу. У Меркурия отсутствуют крупные спутники. От земной массы вес составляет 5,5%.

Отличительные особенности:

• разряженная атмосфера;
• каменистая поверхность;
• большое ядро в сравнении с мантией и размерами коры;
• существенное число кратеров от падения метеоров, комет, астероидов.

Венера

Планета Венера

Планета составляет около 80% от параметров Земли. Есть плотная атмосфера с углекислым газом (по плотности превышает Землю в 90 раз). Показатели температур (из-за существенного «парникового эффекта») достигают +400°C. На Венере отсутствует магнитное поле. В ядре обнаружены соединения железа, которые окружены плотной силикатной оболочкой.

Земля

Планета Земля

Является самой плотной и большой среди планет земной группы. Отличительной особенностью «голубого» небесного тела является свободный кислород в атмосфере и водная оболочка (гидросфера), биосфера (разумная жизнь).

• 8 самых больших объектов во вселенной

Древние пирамиды, самый высокий в мире небоскреб в Дубае почти в полкилометра высотой, грандиозный Эверест – при одном взгляде на эти огромные объекты захватывает дух. И одновременно по сравнению с некоторыми объектами во вселенной они отличаются микроскопическими размерами.

Самый большой астероид

На сегодняшний день самым большим астероидом во вселенной считается Церера: его масса составляет почти треть всей массы пояса астероидов, а диаметр – свыше 1000 километров. Астероид настолько большой, что иногда его называют «карликовой планетой».

Самая большая планета

На фото: слева — Юпитер, самая большая планета Солнечной системы, справа — TRES4

В созвездии Геркулес находится планета TRES4, размеры которой – на 70% больше размеров Юпитера, самой большой планеты в Солнечной системе. А вот масса TRES4 уступает массе Юпитера. Связано это с тем, что планета находится очень близко к Солнцу и образована постоянно подогреваемыми Солнцем газами – в результате по плотности это небесное тело напоминает своеобразный зефир.

Самая большая звезда

В 2013 году астрономы обнаружили KY Лебедя – самую большую на сегодняшний день звезду во вселенной; радиус этого красного супергиганта в 1650 раз больше радиуса Солнца.

Самая большая черная дыра

С точки зрения площади черные дыры не такие уж большие. Однако, если учитывать их массу, эти объекты – самые большие во вселенной. А самая большая черная дыра в космосе – квазар, масса которого в 17 миллиардов раз (!) больше массы Солнца. Это огромная черная дыра в самом центре галактики NGC 1277, объект, который больше, чем вся Солнечная система – его масса составляет 14% от совокупной массы целой галактики.

Самая большая галактика

Так называемые «супер галактики» — это несколько галактик, слитых воедино и расположенных в галактических «кластерах», скоплениях галактик. Самая большая из таких «супер галактик» — IC1101, которая в 60 раз больше галактики, где находится наша Солнечная система. Протяженность IC1101 – 6 миллионов световых лет. Для сравнения, протяженность Млечного пути – всего лишь 100 тысяч световых лет.

Сверхскопление Шепли

Сверхскопление Шепли – это коллекция галактик протяженностью свыше 400 миллионов световых лет. Млечный путь приблизительно в 4 000 раз меньше этой супер галактики. Сверхскопление Шепли настолько больше, что самым быстрым космическим кораблям Земли потребовались бы триллионы лет, чтобы его пересечь.

Группа квазаров Huge-LQG

Громадная группа квазаров была обнаружена в январе 2013 года и на сегодняшний день считается самой большой структурой в целой вселенной. Huge-LQG – это коллекция из 73 квазаров, настолько большая, что потребовалось бы свыше 4 миллиардов лет, чтобы пересечь ее от одного конца до другого со скоростью света. Масса этого грандиозного космического объекта приблизительно в 3 миллиона раз больше массы Млечного пути. Группа квазаров Huge-LQG настолько грандиозна, что ее существование опровергает основной космологический принцип Эйнштейна. Согласно этому космологическому положению, вселенная всегда выглядит одинаково, вне зависимости от того, где находится наблюдатель.

Космическая сеть

Не так давно астрономам удалось обнаружить нечто совершенно потрясающее – космическую сеть, образованную скоплениями галактик, окруженных темной материей, и напоминающую гигантскую трехмерную паучью сеть. Насколько эта межзвездная сеть велика? Если бы галактика Млечный путь была обычным семечком, то эта космическая сеть по размеру была бы как огромный стадион.

Нравится? Жми:

Масштабы Вселенной

Чтобы хотя бы приблизительно вообразить размеры мироздания, стоит оценить масштабы некоторых ее элементов. Для примера возьмем человека как самый маленький объект. Это, конечно же, неправда, но так нам будет проще представить. Для него кругосветное путешествие вокруг Земли – это огромное расстояние, которое даже на самолете преодолевается за часы, а пешком даже по прямой дороге его можно было бы пройти только за долгие годы. Однако в масштабах нашей Солнечной системы Земля – лишь крупица. В сравнении с Сатурном или Юпитером наша планета выглядит как теннисный мяч на фоне баскетбольного. А рядом с Солнцем она и вовсе просто семечка.

При этом в масштабах Вселенной вся Солнечная система – это даже не семечка и не песчинка, а какая-то крайне малая доля песчинки, которой и вовсе можно пренебречь как незначительной погрешностью. Размеры нашей системы – порядка 120 а.е. При этом одна астрономическая единица – это примерно 150 миллиардов километров. А диаметр всей нашей галактики и вовсе составляет один квинтиллион километров (единица и 18 нулей). И вот галактику уже можно сравнить с полноценной песчинкой на огромном пляже даже обозримой Вселенной, не говоря уже о том, какова ее протяженность может быть на самом деле.

Сравнение размеров небесных тел

Каждую ночь на небе мы можем наблюдать множество звезд и созвездий, которые находятся от нас на расстоянии многих миллионов световых лет. Некоторые из них так далеко, что конкретная звезда, возможно, уже даже погасла, а свет от нее идет к нам до сих пор. Просто напоминаю: скорость света считается самой высокой среди всех во Вселенной. И даже если самое быстрое явление идет к нам так долго, представьте, каково будет преодолевать такие расстояния всему остальному.

Каждое звездное скопление объединяется с другими группы. К примеру, Млечный путь входит в Местную группу, диаметр которой составляет порядка одного мегапарсека. Даже свет пройдет такое расстояние более чем за три миллиона лет.

Но даже группы – это еще не самые большие части мироздания. Подробнее обо всех известных объединениях можете прочитать в нашей статье о строении Вселенной. Например, так называемые сверхскопления (суперкластеры) могут насчитывать в себе несколько сотен галактических групп, и даже они входят в состав еще больших формирований.

Наша галактика является частью сверхскопления Ланиакея, в котором находится центр тяжести, притягивающий все галактики суперкластера к себе. Его также называют центром обозримой Вселенной. Размеры даже этого сверхскопления порядка полумиллиарда световых лет, а оно во Вселенной, естественно, не одно. Пожалуй, суперкластеры считаются самыми большими объектами, потому что мы просто не можем ни увидеть, ни представить еще более громадные части пространства.

Галактика Млечный путь

Тройная черная дыра

Считается, что все галактики имеют в центре сверхмассивные черные дыры. Например, в нашей галактике, их как минимум две. И ещё тысячи небольших черных дыр вращаются вокруг центра Млечного Пути. Астрономы нашли галактику с тремя сверхмассивными черными дырами. Сразу возникли споры в научных кругах. Некоторые ученые-астрологи предположили, что три черные дыры лишь иллюзия, но их предположения не подтвердились. Сейчас это явление тщательно изучается.

А что именно наблюдали ученые, и как они разглядели черные дыры? На самом деле они наблюдали в относительной близости три удивительных космических объекта — это были квазары. Эти невероятно яркие объекты светятся за счет газа, попадающего в огромные черные дыры, расположенные в центрах галактик. Хотя квазар меньше нашей Солнечной системы, своим светом он один может затмить целую галактику из ста миллиардов звезд.

В последние годы наблюдалось около 100 000 квазаров, некоторые из которых были двойными. Но впервые были обнаружены три квазара, находящихся так близко друг к другу. Три квазара разделены расстоянием от 100 000 до 150 тыс. световых лет, что соответствует ширине нашего Млечного Пути, т.е. они находятся в пределах одной галактики.

«Квазары являются чрезвычайно редкими объектами. Найти два из них так близко друг к другу очень маловероятно, если бы они были случайно распределены в пространстве», — сказал руководитель исследования Джордж Джорговски, астроном из Калифорнийского технологического института, — «найти три беспрецедентно».

Один из квазаров в триплете, названный LBQS 1429-008, был обнаружен в 1989 году группой астрономов во главе с Полом Хьюиттом из Института астрономии в Кембридже.

Позднее команда Хьюитта заметила то, что казалось слабым спутником их квазара, но они отклонили его как визуальную иллюзию, созданную гравитационным линзированием, когда свет, движущийся к Земле из далеких галактик, изгибается под действием силы тяжести массивных объектов, таких как звездные скопления сгустки темной материи или другие галактики, встречающиеся на их пути. Иногда это может создать зеркальные изображения галактики в одном или нескольких разных местах на небе.

Но новые наблюдения выявили третьего, еще более слабого спутника квазар-дуэта Хьюитта и, что не менее важно, отсутствие какой-либо галактики, которая могла бы оказывать эффект линзирования. Команда также наблюдала небольшие различия в свойствах трех квазаров, которые лучше всего объясняются, если квазары являются физически разными объектами

Считается, что двойные квазары образуются, когда две галактики, каждая из которых содержит свои сверхмассивные черные дыры, сливаются воедино. Хотя объединение двух черных дыр, как считается, просто создает большую черную дыру, ожидается, что слияние трех черных дыр будет более захватывающим и интересным.

«Три намного лучше, чем два, потому что динамика трех гравитационно-взаимодействующих тел хаотична, в отличие от гораздо более регулярного движения двух тел, просто вращающихся вокруг друг друга», — сказал Фредерик Расио из Северо-западного университета в Иллинойсе.

Разио не участвовал в наблюдениях тройного квазара, но его команда недавно выполнила теоретическую работу, показав, что взаимодействия между тремя сверхмассивными черными дырами могут происходить с частотой несколько раз в год в наблюдаемой вселенной.

Работа Расио также предсказывает, что тройные столкновения между квазарами могут выбросить один или два квазара с огромной скоростью за пределы галактики.

Открытие тройного квазара дает астрономам редкое представление о раннем и гораздо более хаотичном периоде Вселенной. Квазарное трио находится на расстоянии около 10,5 млрд световых лет в созвездии Девы. Это означает, что свет от тех квазаров, которые теперь видят астрономы, испускался, когда Вселенной было немногим более 3 миллиардов лет. В ту раннюю эпоху Вселенная имела гораздо меньшие размеры; галактики также были меньше и сталкивались намного чаще.

11

Голографическая Вселенная

Согласно теории, которую выдвинули в 1993 году, Вселенная на самом деле — огромная голография. Концепция напоминает платоновскую аллегорию пещеры. Согласно голографическому принципу, вся материя, содержащаяся в некой области пространства, может быть представлена как «голограмма» — информация, которая находится на границе этой области. Впервые принцип предложил нидерландский физик-теоретик Джерард’т Хофт, а американский профессор физики из Стэнфорда Леонард Сасскинд объединил свои идеи с предыдущими идеями Хофта и профессора физики в Университете Флориды Чарльза Торна, предложив теорию струн.

Сам голографический принцип Вселенной родился из обсуждения термодинамики черных дыр — Леонард Сасскинд подробно писал об этом в книге «Война при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики». Идея состоит в том, что вся информация, которая когда-то попала в черную дыру (а ее там должно быть много и, согласно закону сохранения энергии, просто исчезнуть она не может) дублируется на горизонте событий. Когда что-то попадает в черную дыру, оно остается там навсегда и искажается до неузнаваемости. В итоге, вся информация сохраняется в нечитаемом виде.

Это утверждение основано на фундаментальном физическом принципе. Именно благодаря Сасскинду голографический принцип разрешает информационный парадокс черной дыры (во всяком случае в рамках теории струн).

Так появилась идея голографической черной дыры, которая хранит информацию о падающих в нее трехмерных объектах на двухмерный горизонт событий. Потом ученые пошли дальше — они предположили, что вообще любая информация в любом объеме может быть записана на поверхности, ограничивающей этот объем. Если мы говорим об информации из черного ящика, то она записана на стенках черного ящика, если информация о Солнечной системе, то записать ее можно на воображаемой сфере вокруг нее, а данные обо всем, что происходит во Вселенной, записано на ее границе.

Для этого не нужны какие-то определенные границы, ведь это теоретический принцип. Если подытожить, то он гласит, что, вся информация и процессы, которые происходят на участке пространства равна какой-то записи на границе этого объема. Теория голографической Вселенной предполагает, что все, что человек видит, слышит. ощущает и наблюдает, может быть как реальностью, так и «голографической» 3D-проекцией 2D-записей на «стене, которая окружает Вселенную». Здесь очень важны кавычки — голография не похожа на ту, к которой мы привыкли, это лишь схожий принцип. И, конечно, мир не окружен настоящей стеной, она воображаемая, как экватор на глобусе.

Несмотря на то, что эта идея звучит безумно, это научно проверяемая теория. Ученые, которые провели исследование в 2017 году. Международная группа космологов из Канады, Великобритании и Италии получила данные, свидетельствующие в пользу теории голографической Вселенной.

Космологи использовали двумерную модель Вселенной, которая на основе наблюдаемых ранее параметров, смогла в точности воспроизвести картину микроволнового фона — теплового излучения, равномерно заполняющего космическое пространство. Полученные результаты свидетельствуют в пользу применимости голографического принципа, хотя пока и не опровергают стандартные космологические модели.

Сверхскопление Laniakea

Галактики, как правило, объединены в группы. Эти группы называются скоплениями. Регионы космоса, где эти скопления более плотно расположены между собой, носят название сверхскоплений. Ранее астрономы проводили картографирование этих объектов путем определения их физического нахождения во Вселенной, однако недавно был придуман новый способ картографирования локального пространства, проливший свет на ранее неизвестные астрономии данные.

Новый принцип картографирования локального пространства и находящихся в нем галактик основан не столько на вычислении физического расположения объекта, сколько на измерении оказываемого им гравитационного воздействия. Благодаря новому методу определяется расположение галактик и на основе это составляется карта распределения гравитации во Вселенной. По сравнению со старыми, новый метод является более продвинутым, потому что он позволяет астрономам не только отмечать новые объекты в видимой нами Вселенной, но и находить новые объекты в тех местах, куда раньше не было возможность заглянуть. Так как метод основан на измерении уровня воздействия тех или иных галактик, а не на наблюдении за этими галактиками, то благодаря ему мы можем находить даже те объекты, которые мы не можем напрямую увидеть.

Первые результаты исследования наших местных галактик с использованием нового метода исследования уже получены. Ученые, на основе границ гравитационного потока, отмечают новое сверхскопление

Важность этого исследования заключается в том, что оно позволит нам лучше понять, где же наше место во Вселенной. Ранее считалось, что Млечный Путь находится внутри сверхскопления Девы, однако новый метод исследования показывает, что этот регион является лишь рукавом еще более крупного сверхскопления Laniakea — одного из самых больших объектов во Вселенной

Он простирается на 520 миллионов световых лет, и где-то внутри него находимся мы.

Самый большой блоб: пузырь Лиман-Альфа 1 («Зеленая медуза»)

Начало 2000 годов богато открытиями новых объектов в доступной изучению Вселенной. Японскими учеными был выявлен необычный объект гигантских размеров, представляющий особенно плотное скопление пылегазовых образований и галактик. На языке астрономов такой объект называют «блоб» или «пузырь».

Использование специальной аппаратуры позволило ученым увидеть формирование зеленого оттенка в виде медузы (или кляксы), имеющей 3 основных отростка, расположение галактик в которых, превосходит среднюю плотность во Вселенной в 4 раза. Эта концентрация галактических и газовых образований получила официальное наименование «пузыря Лиман Альфа 1».

Экзопланета COROT-7b

Тип объекта: экзопланета

Экзопланета COROT-7b — одна из наименьших известных нам внесолнечных планет. По оценкам ученых, радиус ее примерно в 1,5 раза превышает радиус Земли. Однако, она не является кандидатом на «вторую Землю». Эта планета вращается очень близко к своей родительской звезде COROT-7, которая расположена на расстоянии 489 световых лет от Земли. Что особенного в этой планете? Чем интересен этот космический объект? Ну, если Ад существует, тогда COROT-7b выглядит как его идеальное отражение. Орбита этой планеты настолько близка к звезде, что год на COROT-7b длится всего… 20 часов. Температура поверхности этой экзопланеты настолько высока, что ее моря и океаны могли бы быть заполнены расплавленным железом. Безусловно, это слишком жарко для наличия воды или любой формы жизни, о которых мы знаем. Даже самая горячая планета в нашей системе — Венера, значительно уступает COROT-7b по этому параметру. Но этот космический объект выглядит очень привлекательно для науки и, возможно, даст нам ответы на вопрос о поверхности нашего Солнца.

Космическая паутина

Ученые считают, что расширение Вселенной происходит не случайным образом. Есть теории, согласно которым все галактики космоса организованы в одну невероятных размеров структуру, напоминающую нитевидные соединения, объединяющие между собой плотные области. Эти нити рассеяны между менее плотными войдами. Эту структуру ученые называют Космической паутиной.

По мнению ученых, паутина сформировалась на очень ранних этапах истории Вселенной. Ранний этап формирования паутины происходил нестабильно и неоднородно, что впоследствии помогло образованию всего того, что сейчас имеется во Вселенной. Считается, что «нити» этой паутины сыграли большую роль в эволюции Вселенной, благодаря которым эта эволюция ускорилась. Галактики, находящиеся внутри этих нитей, имеют существенно более высокий показатель звездообразования. Кроме того, эти нити являются своего рода мостиком для гравитационного взаимодействия между галактиками. После своего формирования в этих нитях, галактики направляются к галактическим скоплениям, где в итоге со временем умирают.

Только недавно ученые начали понимать, чем же на самом деле является эта Космическая паутина. Более того, они даже обнаружили ее присутствие в излучении исследуемого ими далекого квазара. Квазары, как известно, являются самыми яркими объектами Вселенной. Свет одного из них направился прямиком к одной из нитей, что разогрело находящиеся в ней газы и заставило их светиться. На основе этих наблюдений ученые провели нити между другими галактиками, составив тем самым картинку «скелета космоса».

Мы можем разглядеть лишь 0,000002% всех звезд Млечного Пути

фото: Skeeze/pixabay.com

В особенно ясную ночь в месте с очень низким световым загрязнением может показаться, что небо заполнено десятками, а может, и сотнями тысяч звезд. Возможно, в лучшем случае наблюдатель сможет насчитать до 3 000 светил и других объектов из далекого космоса с одного ракурса наблюдения в идеальных условиях.

Учитывая то влияние, которое ночное небо оказало на человеческую культуру, может быть разочарованием, что невооруженный глаз может увидеть с Земли менее 10 000 звезд, и то если побывать на всех частях света Земли.

По консервативным оценкам, в галактике Млечный Путь в целом около 100 миллиардов звезд, а может быть, и целых 400 миллиардов . Это порядка 399 999 980 000 звезд, которые нельзя увидеть с Земли.

Как предотвратить столкновение астероида с Землей: распыление опасных объектов и эффект Ярковского

Первое, что нужно сделать человечеству — строить телескопы и обсерватории. Большой телескоп может увидеть космический объект задолго до его приближения к орбите Земли. Наземный телескоп должен быть оснащен очень большим сегментом зеркал диаметром в 39,3 м.

Существует несколько способов отражения астероидной атаки, но одним астрономам с ней не справиться — нужно мобилизовать силы для создания мощного технологического изобретения: например, лазерной пушкой, либо ракетной пушкой, которая была бы заряжена ядерными бомбами, превращающими космический объект в пыль.

Пока что расчеты показывают, что актуальный боевой арсенал землян не способен предотвратить столкновение крупного астероида с планетой. Космические объекты диаметром менее километра (500–900 м) можно было бы распылить. До 5 км — разбить на отдельные части, однако даже эти кусочки упадут и нанесут немалый ущерб. В любом случае, разрушать астероиды ученые не собираются, их хотят мягко «отворачивать» от Земли с помощью ракеты для атаки на астероиды (вроде SpaceX Starship) или отражателей солнечного света (Solar Sails) — это может поменять траекторию движения космических объектов. Для этого нужно заранее предвидеть, когда они подлетят близко к Земле.

К сожалению, наблюдая за космическим пространством в телескоп, нельзя точно определить, где находится цель: сквозь толстый слой воздуха она выглядит размытым сияющим пятном. Один из вариантов предотвратить столкновение астероида с Землей — отметить космический объект маркером (например, радиомаячком), который позволит заметить его и отслеживать движение. Радиоастрономы намного точнее наводят свои телескопы, чем оптические астрономы.

Радиоастрономия исследует электромагнитное излучение космических объектов.

Оптическая астрономия наблюдает за космическими объектами с помощью телескопов, способных принимать видимый свет.

Известно несколько тысяч астероидов — значит, надо запустить несколько тысяч ракет, которые подлетят к ним, закрепив радиомаячки. Несколько лет назад так уже сделали. Японское космическое агентство в 2014 году запустило к орбите астероида Ryugu космический аппарат Hayabusa-2, а через два года США запустили к орбите Bennu (1999 RQ36) автоматическую межпланетную станцию OSIRIS-Rex, которая села на астероид в 2019 году.

Bennu потенциально является одним из самых опасных космических объектов. Его диаметр — 560 м. Для сравнения высота Empire State Building — 443 м, а Эйфелевой башни — 324 м. Предположительно, Bennu приблизится к Земле в 2175–2199 годах, но его траекторию еще можно изменить с помощью ядерных зарядов. Вероятность столкновения астероида с Землей раньше, в 2023 году, составляет 0,04%.

Солнечные лучи — один из вариантов воздействия на астероид. Конечно, они оказывают слабое влияние на космические объекты, но даже такая сила в течение многих лет может постепенно увести астероид с опасной траектории. Самый сильный эффект солнечных лучей был открыт в 1900 году московским инженером и естествоиспытателем Иваном Яровским. Он выяснил, что тепловое излучение придает астроиду дополнительную силу ускорения. Представьте: солнечный свет нагревает дневную поверхность Земли, но в самом теплом состоянии поверхность Земли оказывается вечером. Остывая, планета отдает в космос инфракрасное излучение, которое работает как реактивный двигатель (в фантастических романах его называют фотонной ракетой). Эффект Ярковского влияет на тела диаметром до десяти метров. Получается, что если астероид темного цвета посыпать мелом, который отразит лучи и не позволит его поверхности нагреться, можно усилить впитываемость солнечного света и ослабить эффект Ярковского. Если посыпать угольной пылью, астероид впитает солнечный свет — давление уменьшится, но усилится эффект Ярковского.