Что такое современная астрономия

Современная астрономия

Вы будете перенаправлены на Автор24

Достижения современной астрономии

Невозможно переоценить вклад астрономии в формирование научной картины мира и становление научного мировоззрения людей во все времена, особенно на современном этапе развития.

Астрономия – это наука о Вселенной, которая занимается изучением основных физических характеристик, состава, строения, происхождения, эволюции космических объектов и систем, а также космических процессов и явлений.

Астрономические знания играли важную роль и имели основополагающее значение во всех моделях Вселенной, сложившихся исторически. Эти модели включали в себя в общем виде все основные теоретические идеи, относящиеся к определенному периоду развития науки – механические, электродинамические, квантово-полевые, квантово-релятивистские и современные квантово-космологические.

Основы мировоззрения широких масс населения в определенную эпоху времени определяются уровнем развития астрономии, которая формирует базовые научные идеи и специфику мировоззрения ученых.

Современная астрономия является экспериментальной и эволюционной наукой. Она является всекорпускулярной и всеволновой. Наблюдение за космическими объектами происходит во всех диапазонах их излучения, они изучаются на протяжении всего процесса эволюции и во взаимосвязи между собой. Те средства космонавтики, которые существуют на данном этапе развития науки, обеспечивают возможность проведения прямого изучения космических объектов, процессов и явлений.

Среди основных достижений современной астрономии можно отметить:

Готовые работы на аналогичную тему

Значение и перспективы современной астрономии

Продолжающаяся научно-техническая революция приводит к росту объема астрономических знаний и их роли. Появляются новые разделы астрономии. Новые методы и инструменты науки, разработанные на современном этапе развития астрономии, позволяют повысить точность и результативность наблюдений, расширить их.

Практическая значимость исследований в области астрономии также значительно возросла. Эти исследования способствуют развитию естественных наук, в частности химии и физики, а также энергетики и техники. Существующая связь между астрономией и другими науками, культурой и техникой является достаточно сложной, многообразной и неоднозначной.

Научно-производственная деятельность общества превратилась в силу планетарного масштаба, которая оказывает огромное влияние, на биосферу, атмосферу, геологические процессы и гидросферу планеты. А в связи с тем, что это влияние по большей части негативное, возникают глобальные проблемы человечества, невиданные ранее. Эти проблемы связаны с переходом на путь устойчивого развития, который был принят на конференции ООН по окружающей среде в 1992 году.

Учитывая возрастающую уязвимость современной человеческой цивилизации к воздействию космических факторов, для решения задач экологии необходимы астрономические наблюдения, причем наблюдения не только за нашей планетой, но и за ближайшим космосом.

Дальнейшее совершенствование знаний в области астрономии и космонавтики с целью привлечения ресурсов и использования возможностей космоса для выхода из назревающего экологического и энергетического кризиса станет одним из средств, которые помогут человечеству выжить в 21 веке. Ведутся разработки в области создания систем орбитальных солнечных электростанций и рефлекторов, добычи и доставки с Луны топлива для термоядерных установок, удалении с Земли высокоактивных отходов производства, добычи на астероидах, превращенных в спутники Земли, полезных ископаемых и т.д. Основываясь на астрономические исследования, происходит формирование принципов познания Вселенной и материи, формируются важнейшие философские обобщения. Влияние астрономии на развитие философских учений по-прежнему остается значительным.

Этим объясняется постоянный интерес широких масс населения, особенно подрастающего поколения, к астрономии и изучению космического пространства. Изучение астрономии является важным и нужным для каждого современного человека.

Разделы современной астрономии

В современной астрономии существует ряд отдельных разделов, связанных между собой. Однако, такое разделение в астрономии, так же, как и в любой другой науке, является достаточно условным.

Основными разделами астрономии являются следующие.

Астрометрия – изучает измерение времени и пространства. Она делится на:

Теоретическая астрономия разрабатывает методы для определения орбит небесных тел на основании их видимых положений, а также методы определения эфемерид небесных объектов по известным элементам их орбит.

Небесная механика занимается изучением законов движения небесных объектов под влиянием сил всемирного тяготения, а также определяет массу небесных объектов, их форму, устойчивость систем небесных тел.

Перечисленные три раздела относятся к классической астрономии.

Астрофизика занимается изучением строения, физических свойств и химического состава космических тел.

Звездная астрономия занимается изучением закономерности распределения звездных систем в пространстве, их движения с учетом физических особенностей.

В космогонии рассматриваются вопросы происхождения жизни и эволюции небесных тел, включая Землю.

Космология занимается изучением общих закономерностей строения Вселенной и ее развития.

Источник

Астрономия

Астрономия является одной из древнейших наук. Доисторические культуры оставили после себя такие астрономические артефакты как древнеегипетские монументы и Стоунхендж. А первые цивилизации вавилонян, греков, китайцев, индийцев и майя уже проводили методические наблюдения ночного небосвода. После изобретения телескопа развитие астрономии было значительно ускорено. Исторически астрономия включала в себя астрометрию, навигацию по звёздам, наблюдательную астрономию, создание календарей и даже астрологию. В наши дни профессиональная астрономия часто рассматривается как синоним астрофизики.

В XX веке астрономия разделилась на две главные ветви: наблюдательную и теоретическую. Наблюдательная астрономия — это получение наблюдательных данных о небесных телах, которые затем анализируются. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку компьютерных, математических или аналитических моделей для описания астрономических объектов и явлений. Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательная астрономия используется для подтверждения теоретических выводов и гипотез.

2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности астрономией и её понимания. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы всё ещё могут играть активную роль. Любительская астрономия привнесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.

Содержание

Этимология

Структура астрономии как научной дисциплины

Современная астрономия делится на ряд разделов, которые тесно связаны между собой, поэтому разделение астрономии в некоторой мере условно. Главнейшими разделами астрономии являются:

Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии (исследование движения небесных тел), и их часто называют классической астрономией.

Ряд разделов астрофизики выделяется по специфическим методам исследования.

В этих двух разделах в основном решаются вопросы второй задачи астрономии (строение небесных тел).

На основании всех полученных знаний о небесных телах последние два раздела астрономии решают её третью задачу (происхождение и эволюция небесных тел).

Курс общей астрономии содержит систематическое изложение сведений об основных методах и главнейших результатах, полученных различными разделами астрономии.

Одним из новых, сформировавшихся только во второй половине XX века, направлений является археоастрономия, которая изучает астрономические познания древних людей и помогает датировать древние сооружения, исходя из явления прецессии Земли.

Звёздная астрономия

Изучение звёзд и звёздной эволюции имеет фундаментальное значение для нашего понимания Вселенной. Астрономы изучают звёзды с помощью и наблюдений, и теоретических моделей, а сейчас и с помощью компьютерного численного моделирования.

Почти все элементы, более тяжелые чем водород и гелий, образуются в звёздах.

Предметы астрономии

Задачи астрономии

Основными задачами астрономии являются [1] :

Решение этих задач требует создания эффективных методов исследования — как теоретических, так и практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых ещё в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны, Солнца, планет, астероидов и т. д.

Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа и фотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы.

Третья задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё недостаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

Четвёртая задача является самой масштабной и самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общей физической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления. Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и России.

История астрономии

Ещё в глубокой древности люди заметили взаимосвязь движения небесных светил по небосводу и периодических изменений погоды. Астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время.

Астрономия — одна из старейших наук, которая возникла из практических потребностей человечества. По расположению звезд и созвездий первобытные земледельцы определяли наступления времен года. Кочевые племена ориентировались по Солнцу и звездам. Необходимость в летоисчислении привела к созданию календаря. Есть доказательства, что еще доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходом и заходом Солнца, Луны и некоторых звезд. Периодическая повторяемость затмений Солнца и Луны была известна уже очень давно. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания времени восхода и захода ярких небесных тел и методы отсчета времени и ведения календаря. Астрономия успешно развивалась в Древнем Вавилоне, Египте, Китае и Индии. В китайской летописи описывается затмение Солнца, которое состоялось в 3-м тысячелетии до н. е. Теории, которые на основе развитых арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры и вместе с простыми, но эффективными приборами, служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождения.

Особенно большого развития достигла астрономия в Древней Греции. Пифагор впервые пришел к выводу, что Земля имеет шарообразную форму, а Аристарх Самосский высказал предположение, что Земля вращается вокруг Солнца. Гиппарх во 2 в. до н. е. составил один из первых звездных каталогов. В произведении Птолемея «Альмагест», написанном в 2 ст. н. э., изложены т. н. геоцентрическую систему мира, которая была общепринятой на протяжении почти полутора тысяч лет. В средневековье астрономия достигла значительного развития в странах Востока. В 15 в. Улугбек построил вблизи Самарканда обсерваторию с точными в то время инструментами. Здесь был составлен первый после Гиппарха каталог звёзд. С 16 в. начинается развитие астрономии в Европе. Новые требования выдвигались в связи с развитием торговли и мореплавания и зарождением промышленности, способствовали освобождению науки от влияния религии и привели к ряду крупных открытий.

Рождение современной астрономии связывают с отказом от геоцентрической системы мира Птолемея (II век) и заменой ее гелиоцентрической системой Николая Коперника (середина XVI века), с началом исследований небесных тел с помощью телескопа (Галилей, начало XVII века) ​​и открытием закона всемирного притяжения (Исаак Ньютон, конец XVII века). XVIII—XIX века были для астрономии периодом накопления сведений и знаний о Солнечной системе, нашу Галактику и физическую природу звезд, Солнца, планет и других космических тел. Появление крупных телескопов и осуществления систематических наблюдений привели к открытию, что Солнце входит в состав огромной дискообразной системы, состоящей из многих миллиардов звезд — галактики. В начале XX века астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобных ей галактик. Открытие других галактик стало толчком для развития внегалактической астрономии. Исследование спектров галактик позволило Эдвину Хабблу в 1929 году выявить явление «разбегания галактик», которое впоследствии получило объяснения на основе общего расширения Вселенной.

В XX веке астрономия разделилась на две основные ветви: наблюдательный и теоретическую. Наблюдательная астрономия сосредоточена на наблюдениях небесных тел, которые затем анализируют с помощью основных законов физики. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку моделей (аналитических или компьютерных) для описания астрономических объектов и явлений. Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательный астрономию применяют для подтверждения теоретических выводов и гипотез.

Научно-техническая революция XX века имела чрезвычайно большое влияние на развитие астрономии в целом и особенно астрофизики. Создание оптических и радиотелескопов с высоким разрешением, применение ракет и искусственных спутников Земли для внеатмосферных астрономических наблюдений привели к открытию новых видов космических тел: радиогалактик, квазаров, пульсаров, источников рентгеновского излучения и т. д.. Были разработаны основы теории эволюции звезд и космогонии Солнечной системы. Достижением астрофизики XX века стала релятивистская космология — теория эволюции Вселенной в целом.

2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности и понимании астрономии. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы все еще ​​могут играть активную роль. Любительская астрономия внесла свой ​​вклад в ряд важных астрономических открытий.

Астрономические наблюдения

Оптическая астрономия

Инфракрасная астрономия

Ультрафиолетовая астрономия

Радиоастрономия

Рентгеновская астрономия

Рентгеновская астрономия изучает астрономические объекты в рентгеновском диапазоне. Обычно объекты излучают рентгеновское излучение благодаря:

Гамма-астрономия

Астрономия полей, которые не основываются на электромагнитном спектре

К Земле, исходя из очень больших расстояний, попадает не только электромагнитное излучение, но и другие типы элементарных частиц.

Планетарная астрономия использует также непосредственное изучение с помощью космических кораблей и исследовательских миссий типа «по образцам и обратно» (Sample Return). К ним относятся полеты миссий с использованием датчиков; спускных аппаратов, которые могут проводить эксперименты на поверхности объектов, а также позволяют осуществлять удаленное зондирование материалов или объектов и миссии доставки на Землю образцов для прямых лабораторных исследований.

Астрометрия и небесная механика

Внеатмосферная астрономия

Исследования с помощью космической техники занимают особое место среди методов изучения небесных тел и космической среды. Начало было положено запуском в СССР в 1957 году первого в мире искусственного спутника Земли. Космические аппараты позволили проводить исследования во всех диапазонах длин волн электромагнитного излучения. Поэтому современную астрономию часто называют всеволновой. Внеатмосферные наблюдения позволяют принимать в космосе излучения, которые поглощает или очень меняет земная атмосфера: радиоизлучения некоторых длин волн, не доходят до Земли, а также корпускулярные излучения Солнца и других тел. Исследование этих, ранее недоступных видов излучения звезд и туманностей, межпланетной и межзвездной среды очень обогатили наши знания о физических процессах Вселенной. В частности, было открыто неизвестные ранее источники рентгеновского излучения — рентгеновские пульсары. Много информации о природе отдаленных от нас тел и их систем также одержана благодаря исследованиям, выполненным с помощью установленных спектрографов на различных космических аппаратах.

Теоретическая астрономия

Теоретики в области астрономии стремятся создавать теоретические модели и выяснить в исследованиях последствия этих моделирований. Это позволяет наблюдателям искать данные, которые могут опровергнуть модель или помогает в выборе между несколькими альтернативными или противоречивыми моделями. Теоретики также экспериментируют в создании или видоизменению модели с учетом новых данных. В случае несоответствия общая тенденция состоит в попытке сделать минимальными изменения в модели и откорректировать результат. В некоторых случаях большое количество противоречивых данных со временем может привести к полному отказу от модели.

Любительская астрономия

Источник

Структура современной астрономии

Структура современной астрономии

Структура современной астрономии

Современная астрономия представляет собой совокупность ряда отдельных разделов, которые тесно связаны между собой. Это широко разветвлённая наука, использующая разнообразные средства и методы наблюдения Вселенной.

Главнейшими разделами астрономии являются:

1. Астрометрия – наука о методах и средствах измерений на небесной сфере. Это один из самых крупных разделов, который, в свою очередь, состоит из нескольких подразделов:

• сферическая астрономия, разрабатывающая математические методы определения видимых положений и движений небесных тел с помощью различных систем координат;

• фундаментальная астрометрия, задачами которой являются определение координат небесных тел из наблюдений, составление звёздных каталогов, определение значений астрономических постоянных;

• практическая астрономия, занимающаяся методами определения географических координат астрономическими способами, азимутов направлений, определением точного времени, созданием астрономических инструментов.

2. Теоретическая астрономия – даёт методы определения орбит небесных тел по их видимым положениям (вычисление эфемерид) и вычисление элементов орбит небесных тел (вычисление апсид).

3. Небесная механика – изучает законы движения небесных тел под действием сил тяготения, определяет массу, форму и размеры небесных тел.

4. Астрофизика – изучает строение, физические свойства и химический состав небесных тел и межзвёздной среды. Она делится на:

• практическую астрофизику, разрабатывающую практические методы астрофизических исследований и соответствующие инструменты и приборы;

• теоретическую астрофизику, объясняющую физические явления на основе физических теорий.

5. Звёздная астрономия – изучает распределение в пространстве звёзд и их систем, а также межзвёздной материи.

6. Космогония – изучает вопросы происхождения и эволюции небесных тел, в том числе и солнечной системы.

7. Космология – изучает общие закономерности строения и эволюции Вселенной.

1. Климишин И.А. Астрономия наших дней. 2-е изд. – М.: Наука, 1980.

2. Климишин И.А. Астрономия вчера и сегодня. – Киев: Наукова думка, 1977.

Источник

Современная астрономия

20 век был богат на различного рода открытия в области астрономии. Азы этой науки уже были оглашены такими великими учеными более раннего периода как Коперник и Галилей, и теперь, благодаря стремительному развитию технологий, человеческие взоры начали устремляться всё дальше в космос.

В самом начале века, в 1902 году, было обнаружено магнитное поле у самого первого внеземного объекта — солнца. 15 лет спустя была сформирована теория внутреннего строения звезд. Создателем стал Артур Эддингтон. В 1919 году был создан Международный астрономический союз. Также быстро начали увеличиваться знания о других планетах. В частности было доказано что на Венере присутствует углекислый газ, а в 1930 году был открыт Плутон.

В середине века было доказано, что наша Галактика имеет спиральную форму. Однако конечно самым главным событием 20-ого века стало начало развития космической эры. Спустя два года после отправки спутников в 1957 году человечество получило возможность увидеть фотографии обратной стороны Луны. В 1961 году в Космос, в первый раз в истории отправился человек. Также были составлены более детальные характеристики близлежащих к Земле планет. И вообще изучение других планет шло бурными темпами. В частности были получены первые фотографии Марса, Венеры, спутников Марса. Были открыты кольца Урана, обнаружены 10 спутников Урана. И, в конце концов человек впервые ступил на внеземное тело — луну. Участники той экспедиции на Аполлоне-11 навсегда вписали свои имена в историю человечества.

Что несет нам будущее? Вероятно еще более великие открытия, так как технологии развиваются, а человечество все внимательнее всматривается в чернеющее небо, в ту даль, где, возможно, кроются решения наших проблем — энергии, ресурсов, перенаселения и многое другое.

Будем надеяться, что наша страна сыграет в этой новой колонизации космоса не последнюю роль, что имена русских ученых так же будут сверкать в учебниках и залах самых знаменитых обсерваторий.

Знаменитости. Известные, интересные люди. Раньше мы могли их видеть лишь на экране. Теперь же есть редкая возможность практически разговаривать со знаменитыми людьми — это звездные блоги и та уникальная информация, что предоставляет нам возможность подглядывать за жизнью интересных нам личностей.

Источник

Что такое современная астрономия

Государственный технический университет, Санкт-Петербург

Современная астрономия всеволновая, она основывается на регистрации излучения во всех диапазонах спектра. Появились новые направления: радио-, рентгеновская и гамма-астрономия, астрономия фотонов сверхвысокой энергии, нейтринная и гравитационная астрономия. Астрономия открыла новые небесные объекты, свойства которых необычны с точки зрения традиционной лабораторной физики: это компактные звезды, нейтронные звезды, черные дыры, квазары.

Введение

Под астрономией понимают науку о небесных объектах. Однако часто используют и термин астрофизика.

Самый существенный вопрос для астрофизики, каким образом возможно получить информацию о небесных объектах. В настоящее время известны четыре канала получения информации.

Электромагнитное излучение: гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное и радио-излучения.

Космические лучи, которые достигают окрестности Земли и могут взаимодействовать с ее атмосферой. Первичный состав космических лучей включает высокоэнергичные электроны, протоны и тяжелые ядра, а также нестабильные нейтроны и мезоны. В первичный состав космических лучей входят также антипротоны и позитроны, то есть антиматерия. Но значительная часть из них образуется в результате взаимодействия протонов и ядер с межзвездным и межпланетным веществом, а также с атмосферами звезд и планет.

Гравитационные волны, которые возникают при взрывах массивных звезд и могут дать информацию о движениях массивных небесных тел. Хотя гравитационные волны и не были детектированы напрямую, существует много наблюдательных данных, которые подтверждают их существование.

Следует обратить внимание на разницу между скоплениями звезд, образующими галактики, и скоплениями галактик. Расстояние между членами звездного скопления огромны по сравнению с размерами звезд. Расстояния между членами скопления галактик всего лишь в несколько раз больше, чем размеры галактик.

Скопления галактик обнаруживают одну замечательную особенность: для многих из них масса, определенная по скоростям собственного движения галактик в скоплении, оказывается заметно больше массы, определенной по общей светимости галактик. Первый способ нахождения массы основан на предположении, что скопления представляют собой стационарные гравитационно-связанные системы. Полная механическая энергия каждой такой системы должна быть отрицательной, причем кинетическая энергия должна составлять (в среднем по времени) половину модуля гравитационной потенциальной энергии, то есть

Это соотношение представляет собой так называемую вириальную теорему классической механики. Она получается как прямое следствие уравнений движения при общей стационарности системы. Например, для частицы массы m, обращающейся по стационарной круговой орбите вокруг центральной массы , скорость движения определяется из условия равенства (по модулю) центробежной и гравитационной сил (см. рис. 1):

где — радиус орбиты.

Легко провести доказательство и для любой системы произвольного числа частиц.

Если размер скопления и дисперсия скоростей галактик известны, то из (2) следует оценка массы скопления:

Определенную таким способом массу называют вириальной.

Другой способ определения массы состоит в том, что полную наблюдаемую светимость скопления умножают на принимаемое за стандартное отношение масса/светимость, найденное независимо для отдельных галактик. Это последнее отношение различно для галактик различных типов, но если известно, что в данном скоплении преобладают галактики какого-то определенного типа, то суммарную массу этих галактик можно таким способом действительно оценить. И вот оказывается, что суммарная масса галактик почти всегда меньше вириальной массы скопления:

Это обстоятельство (его называют вириальным парадоксом) было установлено Цвикки еще в 30-е годы. Результаты новых детальных исследований, выполненных в последние годы, подтверждают этот парадокс.

С учетом скрытых масс эта величина возрастает примерно втрое.

Другим ее фундаментальным свойством является нестационарность. Наблюдения показывают, что галактики и скопления галактик, разделенные расстояниями, превосходящими размер ячейки неоднородности, удаляются друг от друга. Этот факт был установлен благодаря измерению лучевых скоростей галактик.

Первое успешное определение лучевой скорости галактики по наблюдению доплеровского смещения ее спектральных линий было выполнено в 1912 году Слайфером в обсерватории Ловелла. Он нашел, что одна из галактик в созвездии Андромеды приближается к Земле со скоростью порядка 200 км/с. Это удивительный результат, если вспомнить, что большинство звезд движется со скоростями не более 50 км/с. Изучая спектры других галактик, Слайфер нашел, что для большинства из них характерно красное смещение линий, то есть в отличие от галактики в Андромеде эти галактики удаляются, а не приближаются. Смещение спектральных линий снова давало большие скорости. К 1914 году Слайфер измерил спектры 13 галактик; все они, за исключением двух, удалялись со скоростями около 300 км/с.

Такие скорости намного превосходили самые большие скорости, когда-либо измеренные в астрономии. Однако самое удивительное было впереди. К 1917 году были зарегистрированы скорости в 600 км/с, но даже этот результат был вскоре превзойден.

Значение результатов Слайфера прояснилось в дальнейшем благодаря важному открытию Хаббла, который показал, что скорости удаления галактик отнюдь не случайны. Исходя из измеренных им расстояний до спиральных галактик, Хаббл в 1929 году установил, что вплоть до расстояний в 6 млн. световых лет скорости галактик пропорциональны расстояниям до них:

В настоящее время наиболее вероятным считается значение

Величина, обратная постоянной Хаббла, может рассматриваться как возраст нашей Метагалактики:

Величина не зависит от направления, а это означает, что Метагалактика не только однородна, но и изотропна.

Данные о распределении и движении галактик были до недавнего времени единственным источником сведений о Метагалактике. В 1965 году было открыто существование электромагнитного излучения, однородно заполняющего Метагалактику и приходящего равномерно со всех сторон. Измерения его интенсивности в диапазоне длин волн от 20 до 0,3 см показали, что это излучение равновесно, то есть имеет планковский спектр с температурой = 2,7 K. В этой области длин волн изотропия этого излучения установлена с точностью до десятой доли процента, что значительно превышает точность, с которой установлена изотропия постоянной Хаббла (

Подставляя в (10) выражение для массы

а вместо скорости , находим

Итак, критическое значение средней плотности в Метагалактике зависит от постоянной Хаббла . При значении постоянной = 75 (км/с)/Мпк получаем:

Природа невидимой (скрытой) массы (материи)

Аксион

В обычных звездах типа Солнца нейтрино рождаются в ядерных реакциях, обеспечивающих наблюдаемую светимость звезд. При взрывах сверхновых звезд и звездных гравитационных коллапсах температура в центре звезды поднимается настолько, что рождаются позитроны и даже -мезоны (пионы) и мюоны, которые образуют нейтрино в реакциях

Нейтронные звезды

Черная дыра

Гравитационный радиус чрезвычайно мал даже для больших масс (например, для Солнца, имеющего массу 2 г, = 3 км).

Поле тяготения черной дыры описывается теорией тяготения Эйнштейна. Согласно этой теории, вблизи черной дыры геометрические свойства пространства описываются неэвклидовой (римановой) геометрией, а время течет медленнее, чем вдали, вне сильного поля тяготения.

По современным представлениям, массивные звезды (с массой в несколько масс Солнца и больше), заканчивая свою эволюцию, могут в конце концов сжаться (сколлапсировать) и превратиться в черную дыру.

Основные методы поиска «скрытой массы»

Если «скрытая масса» состоит из компактных звездных объектов (MACHOS, см. табл. 1), то они могут быть обнаружены по эффекту гравитационной фокусировки, то есть будут действовать как гравитационные линзы, отклоняя и усиливая свет далеких звезд или галактик.

Таблица 1. Возможные обладатели «скрытой» массы

Гравитационная линза

Солнце, двигаясь относительно разреженного межзвездного газа, фокусирует своим тяготением поток газа, собирая его вдоль луча, направленного в сторону, противоположную движению Солнца (рис. 1). Уплотнение потока газа вдоль луча фокусировки непосредственно наблюдается по его излучению в линии гелия ( = 584 нм) с помощью приборов, установленных на космических аппаратах.

При прохождении света вблизи гравитирующего тела его траектория искривляется, свет притягивается к телу (рис. 2).

Рис. 2. Фокусировка массивным космическим телом C (Солнцем или звездой) набегающего потока частиц.

Для обычных тел угол отклонения мал () и выражается формулой

где — прицельный параметр, — масса тяготеющего тела. Как видно из рис. 3, лучи, вышедшие из светящейся точки И, огибают тело С и достигают наблюдателя Н. Если источник света протяженный, то наблюдатель увидит два сильно астигматичных изображения объекта. Тело С, которое своим тяготением искривляет поток лучей, получило название гравитационной линзы. Если гравитирующая масса линзы С не сосредоточена в центре объекта, а распределена по некоторому объему и лучи света могут свободно проходить через эту массу (такой случай реализуется для большей части объема галактик или скопления галактик), то траектории лучей будут более сложными. Как правило, наблюдатель сможет увидеть три изображения светящегося объекта (третий луч может проходить через центральную часть гравитационной линзы, почти не отклоняясь от своего пути).

Рис. 3. Схематическое изображение гравитационной линзы. Массивное тело C, расположенное между источником излучения И и наблюдателем Н, искривляет лучи, и наблюдатель видит два изображения А и В источника.

Гравитационная фокусировка света своеобразно проявляется при его распространении в пространстве, заполненном прозрачной тяготеющей материей.

Тяготение материи, находящейся в конусе лучей, искривляет их, как схематически показано на рис. 4.

Рис. 4. Эффект увеличения видимых угловых размеров a источника излучения И И с ростом космологического расстояния до наблюдателя Н.

Чем дальше объект, тем большая масса содержится в конусе лучей, тем сильнее отклонение. Это приводит к тому, что, начиная с некоторого расстояния во Вселенной, более далекий объект имеет уже не меньшие угловые размеры, а большие, чем такой же объект, расположенный ближе.

Программа EROS

Известно, что кривые вращения, наблюдаемые у спиральных галактик, показывают, что у таких галактик должно быть гало из темного вещества. Считается, что масса гало должна быть в десять раз больше, чем масса видимых частей галактик. Природа темного вещества доподлинно не известна. Это могут быть взаимодействующие элементарные частицы или темные астрономические объекты типа коричневых карликов и черных дыр. Идентификация природы гало оказала бы сильное влияние на космологию и на теорию образования галактик.

Пачинский предполагал, что темные астрономические объекты в нашем Гало могут быть обнаружены при наблюдениях блеска отдельных звезд в Большом Магеллановом облаке (БМО). Все дело в гравитационном отклонении света: если массивный объект гало пройдет рядом с лучом зрения, направленным на звезду БМО, количество света, получаемого наблюдателем от этой звезды, увеличится. Увеличение является функцией от параметра удара, то есть минимального расстояния между лучом зрения и массивным дефлектором, при котором отклонение еще не происходит. Выражая увеличение через нормальный параметр удара

Поскольку наблюдатель, звезда и дефлектор находятся в относительном движении, то длительность увеличения порядка , где — относительная поперечная скорость дефлектора. При линзировании звезд в БМО объектами нашего гало эта относительная скорость приблизительно равна 200 км/с и наиболее вероятное время линзирования примерно составляет

(когда говорится «время линзирования», имеется в виду то время, в течение которого увеличение составляет более чем 0,3 звездной величины). Так как пропорционально , то количество случаев микролинзирования, фиксируемых за время наблюдения, обратно пропорционально . И чтобы наблюдать один случай с характерным временем , произведение количества наблюдаемых звезд и времени наблюдения должно быть порядка 10 6 .

Источник