Чи знали ви, що космологія вивчає походження та еволюцію всесвіту. Відкрийти для себе дивовижну науку, яка є підрозділом астрономії.
Що таке космологія
Космологія – це розділ астрономії, який вивчає походження та еволюцію Всесвіту, починаючи з Великого вибуху і закінчуючи сьогоденням та майбутнім. Згідно з визначенням NASA, космологія – це “наукове вивчення великомасштабних властивостей Всесвіту в цілому”.
Так як космологія вивчає походження всього довкола, космологи ламають голову над такими екзотичними поняттями, як теорія струн, темна матерія і темна енергія, а також над тим, чи існує один всесвіт або багато (іноді їх називають мультивсесвітами). У той час як інші аспекти астрономії мають справу з окремими об’єктами і явищами або сукупностями об’єктів, космологія охоплює весь всесвіт від народження до смерті, з безліччю таємниць на кожному етапі.
Що таке космічний фон чи космічний мікрохвильовий фон?
Історія космології та астрономії
Розуміння людством Всесвіту з плином часу суттєво змінилося. На початку історії астрономії Земля вважалася центром усіх речей, а планети і зірки оберталися навколо неї. У 16 столітті польський вчений Миколай Коперник припустив, що Земля та інші планети Сонячної системи насправді обертаються навколо Сонця, створивши глибокий зсув у розумінні космосу. Наприкінці 17 століття Ісаак Ньютон розрахував, як взаємодіють сили між планетами, зокрема, гравітаційні сили.
Світанок 20-го століття приніс подальші відкриття в розумінні величезного Всесвіту. Альберт Ейнштейн запропонував об’єднання простору і часу у своїй Загальній теорії відносності. На початку 1900-х років вчені сперечалися про те, чи містить Чумацький Шлях увесь всесвіт у своєму просторі, чи це просто одне з багатьох скупчень зірок.
Едвін Хаббл розрахував відстань до нечіткого туманного об’єкта в небі і визначив, що він знаходиться за межами Чумацького Шляху, довівши, що наша галактика є маленькою краплею у величезному Всесвіті. Використовуючи загальну теорію відносності як основу, Хаббл виміряв інші галактики і визначив, що вони віддаляються від нас, що дозволило йому зробити висновок, що Всесвіт не статичний, а розширюється.
В останні десятиліття космолог Стівен Гокінг визначив, що сам Всесвіт не є нескінченним, а має певний розмір. Однак йому бракує певної межі. Це схоже на Землю: хоча планета скінченна, людина, яка подорожує нею, ніколи не знайде “кінця”, а натомість постійно кружлятиме навколо земної кулі. Гокінг також припустив, що всесвіт не буде існувати вічно, а врешті-решт закінчиться.
Що таке Теорія великого вибуху: детальне пояснення
Космологічні місії та інструменти
Запущений у листопаді 1989 року космічний зонд НАСА Cosmic Background Explorer (COBE) проводив точні вимірювання випромінювання в небі. Місія працювала до 1993 року.
Хоча космічний телескоп НАСА “Габбл”, мабуть, найбільш відомий своїми вражаючими зображеннями, його основна місія була космологічною. Точніше вимірюючи відстані до змінних цефеїд, зірок з чітко визначеним співвідношенням між їхньою яскравістю та пульсаціями, “Хаббл” допоміг уточнити виміри щодо того, як розширюється Всесвіт. З моменту запуску астрономи продовжують використовувати “Габбл” для проведення космологічних вимірювань.
Завдяки “Хабблу” “Якщо скласти в коробку всі способи, якими темна енергія може відрізнятися від космологічної сталої, ця коробка буде втричі меншою”, – сказав у своїй заяві космолог Адам Рісс з Наукового інституту космічних телескопів. “Це прогрес, але нам ще належить пройти довгий шлях, щоб точно визначити природу темної енергії”.
Вілкінсонський зонд мікрохвильової анізотропії НАСА (WMAP) був космічним апаратом, який працював з 2001 по 2010 рік. WMAP картографував крихітні флуктуації космічного мікрохвильового фону (CMB), стародавнього світла раннього Всесвіту, і визначив, що звичайні атоми складають лише 4,6 відсотка Всесвіту, в той час як темна матерія – 24 відсотки.
Космологія вивчає й темну енергію. Тривалі сумніви щодо існування темної енергії та складу Всесвіту розвіялися, коли супутник WMAP зробив найдетальніший знімок космічного мікрохвильового фону.
Космічна місія Planck Європейського космічного агентства тривала з 2009 по 2013 рік і продовжила дослідження космічного мікрохвильового фону.
Наразі ЄКА розробляє місію Euclid, яка має стартувати у 2023 році, згідно з інформаційним бюлетенем ЄКА. Euclid вивчатиме темну матерію і темну енергію з більшою точністю, простежуючи їх розподіл і еволюцію у Всесвіті.
Коли стався великий вибух – звідки ми це знаємо?
Космологія вивчає все: від великого вибуху до кінця Всесвіту
Через замкнуту і скінченну природу Всесвіту ми не можемо зазирнути “за межі” нашого власного всесвіту. Простір і час почалися з Великого вибуху. Хоча існує ряд припущень про існування інших всесвітів, немає практичного способу спостерігати їх, а отже, ніколи не буде жодних доказів на користь (або проти!) їхнього існування.
Де стався Великий вибух?
Великий вибух не стався в одній точці, а натомість був появою простору і часу у всьому Всесвіті одночасно.
Розширення Всесвіту
Розширення Всесвіту поступово сповільнювалося, оскільки матерія у Всесвіті притягувалася до себе під дією гравітації. Якщо інші галактики, здається, віддаляються від нас, чи не означає це, що ми знаходимося в центрі Всесвіту?
Ні, тому що, якщо ми помандруємо до далекої галактики, нам здаватиметься, що всі навколишні галактики так само віддаляються від нас. Уявіть собі всесвіт як гігантську повітряну кулю. Якщо ви позначите на кулі кілька точок, а потім надуєте її, то помітите, що кожна точка віддаляється від усіх інших, хоча жодна з них не знаходиться в центрі. Розширення Всесвіту відбувається приблизно так само.
Скільки років Всесвіту?
Згідно з даними, опублікованими командою Планка в 2013 році, вік Всесвіту становить 13,8 мільярдів років, плюс-мінус сто мільйонів років, згідно з Норвезьким університетом наук про життя. Планк визначив вік після картування крихітних температурних флуктуацій в CMB.
“Візерунки на величезних ділянках неба розповідають нам про те, що відбувалося на найдрібніших масштабах в моменти відразу після народження нашого Всесвіту”, – сказав Чарльз Лоуренс, американський науковий співробітник проекту “Планка”, у своїй заяві.
Чи буде кінець Всесвіту? Якщо так, то як?
Кінець Всесвіту залежить від його щільності, тобто від того, наскільки розпорошеною може бути матерія в ньому. Вчені вирахували “критичну густину” для Всесвіту. Якщо його справжня густина більша за їхні розрахунки, з часом розширення Всесвіту сповільниться, а потім, врешті-решт, повернеться назад, аж до його колапсу. Однак, якщо густина буде меншою за критичну, Всесвіт продовжуватиме розширюватися вічно.
Що виникло раніше: галактика чи зірки?
За даними НАСА, Всесвіт після Великого вибуху складався переважно з водню, з невеликою кількістю гелію, доданого для повноти картини. Гравітація змусила водень стискатися всередину, утворюючи структури. Перші зірки, ймовірно, утворилися ще до перших галактик, коли Всесвіту було близько 100 мільйонів років.
Джерело: https://www.space.com
