Как устроена Вселенная

Наблюдательная астрофизика делится еще на несколько отраслей: радиоастрономия занимается изучением волн, которые издают пылевые облака, также реликтовым излучением, которое является отголосками большого взрыва, пульсарами, квазарами и радиогалактиками. Инфракрасная астрономия проводит наблюдения за планетами, астероидами и космической пылью – то есть объектами, которые не имеют собственного свечения и только отображают свет. Оптическая астрономия – классическая. Рентгеновская, ультрафиолетовая и гамма-астрономия – области, которые наблюдают за образованием высокоэнергетических частиц.

Теоретическая астрофизика использует аналитические методы для разработки новых теорий и для подтверждения уже существующих. Астрофизики-теоретики исследуют не только процессы и объекты Вселенной, но и многие популярные теории. В сферу их работы входит физика черных дыр, эволюция и строение звезд, звездная динамика, эволюция галактик, строение Вселенной и космология.

Один из наиболее важных элементов в современной астрономии – теория относительности Альберта Эйнштейна. Собственно, на ней построены фундаментальные труды всех точных наук: физика, астрономия, высшая математика ссылаются на работы выдающегося ученого. Теория относительности – основа наших знаний о гравитационных волнах и расширении космоса.

Отдельно хочется сказать о космологии, разделе астрофизики, изучающем свойства Вселенной. Она началась с физики элементарных частиц и той же теории относительности. Альберт Эйнштейн предполагал, что Вселенная изотопна, однородна и стационарна. Из этого следовало, что Вселенная конечна, замкнута и искривлена в пространстве. Однако второй великий ученый того времени – Эдвин Хаббл с помощью своих исследований микроволновых излучений, а также благодаря теории нестационарной Вселенной русского ученого Александра Фридмана смог доказать, что Эйнштейн ошибался и Вселенная не статична, она постоянно увеличивается в размерах. Из этих работ возникла общепринятая в наше время Теория Большого Взрыва, доказательств которой становится всё больше.

Большой взрыв – это стандартная космологическая модель, которая объясняет появление Вселенной и ее жизнь на ранних стадиях. Эта теория считает, что вначале был взрыв микрочастиц, который породил Вселенную. Так, существует космический аппарат для изучения реликтового излучения, которое образовалось при Большом взрыве, а отголоски его до сих пор доходят до Земли. Он называется WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) (читается Ви-мап) и был разработан НАСА. Он помог ученым построить самую точную и детальную карту микроволнового излучения, которая показала, что 70 процентов космической материи еще не изучено.

3.2. Наиболее популярные космические теории

Из всех предсказываемых научными теориями объектов нашей Вселенной черные дыры пользуются наибольшей популярностью и производят самое сильное впечатление. Предположения и теории о существовании понятия «Черная дыра» высказывались задолго до публикации Эйнштейном его «Теории относительности», однако же убедительные данные о реальности этого явления получены совсем недавно. Долгое время считалось, что присутствие черных дыр общей теорией относительности допускается, хотя нет, уместнее будет сказать, предсказывается, в настоящем мире такие объекты просто не могли бы образоваться.

Закон всемирного тяготения Ньютона говорит нам, что между двумя любыми телами с достаточно большой массой во Вселенной работает сила взаимного притяжения. Из-за этого тело вроде Земли обращается вокруг своей звезды – Солнца. Общая же теория относительности предлагает нам взглянуть на привычную систему Солнце – Земля под другим углом. Согласно данной теории, в присутствии столь массивного небесного тела, как Солнце, привычное пространство-время (которые в современной физике считаются одним атомарным целым), грубо говоря, как бы проминается под его массой и целостность его материи нарушается.

Получается, что Земля как бы просто "катается" вокруг появившейся воронки. Также то, что мы привыкли воспринимать в обыденной жизни как гравитацию, является скорее изменением геометрии пространства. Получается, что здесь законы Ньютона совершенно бессильны, в то время как Эйнштейн снова оказывается прав.

Объект, который накопил высокую массу и плотность материи, как бы загоняет себя в ловушку: ткань пространства-времени смыкается, а космическое тело теряет связь с остальной Вселенной, становясь невидимым для нее. Так и возникает черная дыра.