Мере расширения. Такая модель «горячей» Вселенной впоследствии

была названа стандартной. Начальная температура внутри сингулярно-

сти превышала 1013 градусов по абсолютной шкале Кельвина, в которой

начало шкалы соответствует 273 градусам шкалы Цельсия. Плотность ма-

терии равнялась бы приблизительно 1093 г/см3. Такую величину трудно

вообразить. В подобном состоянии неизбежно должен был произойти

«большой взрыв», с которым связывают начало эволюции в стандартной

модели Вселенной, называемой также моделью «большого взрыва». Из

этой модели следуют два вывода: 1) химический состав наблюдаемой час-

ти Вселенной в среднем одинаков. Вещество в ней на 77 % состоит из во-

дорода и на 22 % — из гелия (такое значительное количество гелия невоз-

можно объяснить термоядерными реакциями в звездах); 2) в сегодняшней

Вселенной должно наблюдаться слабое электромагнитное излучение, со-

хранившее память о начальном этапе развития Вселенной и поэтому на-

званное реликтовым.

В 1964 году американские астрофизики А. Пензиас и Р. Вильсон экс-

периментально обнаружили фоновое электромагнитное излучение (релик-

товое), одинаковое по всем направлениям и не зависящее от времени су-

ток. Это излучение эквивалентно излучению абсолютно черного тела с

температурой около 3 К. Оно наблюдается на волнах длиной от несколь-

ких миллиметров до десятков сантиметров. Происхождение реликтового

излучения связывают с эволюцией Вселенной, которая в прошлом имела

очень высокую температуру и плотность.

Модель горячей Вселенной получила признание в качестве стандарт-

ной модели. Однако почему произошел Большой взрыв, эта модель не

объясняет. Остаются без ответа вопросы об асимметрии вещества и анти-

вещества во Вселенной, о причинах образования галактик.

Важный шаг на пути понимания самого раннего этапа эволюции Все-

ленной был сделан в 2000 г. в лаборатории Центра европейских ядерных

исследований (Женева). Было получено новое состояние материи —

кварк-глюоновая плазма. Предположили, что в таком состоянии Вселен-

ная находилась первые 10 мкс после большого взрыва. До сих пор удава-

лось охарактеризовать эволюцию материи на стадии не ранее трех минут

после взрыва, когда уже сформировались ядра атомов.

Структура Вселенной

Вселенная — это весь существующий материальный мир, безгранич-

ный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам,

которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной,

доступная исследованию современными астрономическими средствами,

называется Метагалактикой.

В 1963 г. на границе наблюдаемой Вселенной, удаленной от нас на

миллиарды световых лет, были обнаружены интересные объекты, полу-

чившие название квазаров. Квазары выделяют огромную энергию, при-

мерно в 100 раз превосходящую энергию излучения самых гигантских га-

лактик. Какие физические процессы могут приводить к выделению столь

колоссального количества энергии, пока неясно.

Центральными объектами структуры Вселенной являются галактики,

слово «галактика» (от греч. galaktikos — млечный) появилось для обозна-

чения звездной системы, к которой принадлежит Солнце. В современном

понимании галактика — скопление звезд и звездных систем, которое имеет

свой центр притяжения (ядро). Пространство галактики пронизано магнит-

ными полями, космическими лучами, потоками нейтрино. Одна галактика

включает до 1013 звезд. Метагалактика содержит несколько миллиардов га-

лактик, которые образуют группы (несколько галактик), скопления (сотни

галактик) и сверхскопления (тысячи галактик). Одиночные галактики

встречаются редко. В пространстве Вселенной галактики распределены по

всем направлениям равномерно. Среднее расстояние между группами и

скоплениями галактик в 10—20 раз больше размеров самих галактик.

В структурном отношении выделяют разные формы галактик: сфериче-

ские, спиралевидные, эллиптические, сплюснутые, неправильные. Наи-

большее распространение во Вселенной получили спиральные галактики.

Они имеют ядро, в котором сконцентрировано до 10 % массы всей галакти-

ки. Ядро галактики — главный источник энергии. Спиралевидные галактики

считаются самыми молодыми и энергетически мощными. В таких галакти-

ках вокруг ядра группируются старые звезды и массивные облака межзвезд-

ного газа. Средние по возрасту и молодые звезды располагаются в диске и

спиральных рукавах. Звезды и звездные системы в галактиках движутся по

орбитам. В них сосредоточено от 97 до 99,9 % вещества галактики.

Звезды — это газовые шары, которые светят собственным светом (в

отличие от планет). Отдельные группы звезд — созвездия — выделяли

еще в древности, в их названиях отражены образ мыслей, предания, ле-

генды и жизнь разных народов. Сейчас на звездном небе выделено 88 со-

звездий с четко обозначенными границами. Созвездия служат фоном, на

котором изучаются и описываются положения перемещающихся по небу

тел. Созвездия, по которым проходит годовой путь Солнца, относят к

поясу Зодиака. В древности в него входили 12 созвездий, отсюда деление

года на 12 месяцев, так как Солнце проходит участок каждого из них за

месяц, т.е. по 30 градусов дуги. Сейчас путь Солнца проходит через 13 со-

звездий (стало «заходить» в созвездие Змееносца).

В оценке размеров звезд исходят из массы Солнца. Сверхгиганты

имеют массу равную 60 массам Солнца, а размеры превышают размеры

Солнца в десятки и сотни раз. Звезды-карлики значительно уступают по

своим размерам Солнцу. Некоторые из них меньше Земли и ее спутника

Луны. Вещество их отличается чрезвычайно высокой плотностью. Еще

большей плотностью обладают нейтронные звезды. Их диаметр всего

20—30 км, а средняя плотность вещества более 100 млн т/см3. Нейтрон-

ные звезды, быстро вращаясь, излучают импульсы, поэтому и называются

пульсарами. Если масса ядра звезды превышает две массы Солнца, то его

сжатие силами гравитации происходит неудержимо. В результате возни-

кает черная дыра — массивный объект, из которого не могут вылетать

частицы или фотоны. О его существовании можно судить лишь по силь-

ному гравитационному притяжению.

Звездные спектры содержат большое число линий поглощения, что го-

ворит о наличии в звездах различных химических элементов. Как показы-

вает спектральный анализ, в наружных слоях звезд преобладает водород,

на втором месте — гелий. Так, на каждые 10 тысяч атомов водорода при-

ходится тысяча атомов гелия, примерно 10 атомов кислорода, немного

меньше углерода и азота и всего один атом железа.