СТРУКТУРА ВСЕСВІТУ

Погляньте на небо, ви вже легко віднайдете яскраві зорі, назвете сузір’я. Зможете навіть розрізнити їх за кольором і тим самим порівняти температури зір. Можливо, вам вдасться відкрити спалах Наднової. А чи замислювалися ви над тим, чи є щось у просторі між зорями? Чи все, що є в просторі, є видимим? Як групуються зорі в галактики, і як розлітаються галактики? І що врешті-решт чекає на наш Всесвіт?

ВИ НАВЧИТЕСЯ

Називати склад міжзоряного середовища, складники Галактики, найближчі до Землі галактики.

Знати й розуміти поняття туманність, зоряне скупчення, галактика; суть закону Габбла, антропного принципу у Всесвіті.

Характеризувати міжзоряне середовище з погляду зоряної еволюції, природу галактик і квазарів; загальноприйняті моделі (сценарії) походження й розвитку Всесвіту.

Пояснювати ознаки та властивості міжзоряного середовища; значення закону Габбла в астрономії; суть проблеми вивчення темної матерії та темної енергії. Уміти класифікувати туманності й галактики, розрізняти на зоряному небі Молочний Шлях.

Обґрунтовувати можливість існування позаземного життя у Всесвіті.

Оцінювати місце Сонячної системи в Галактиці, світоглядне значення сучасних уявлень по будову Всесвіту та його еволюцію; унікальність Землі та Всесвіту.

НЕ ЛИШЕ ЗОРІ

Під час спостережень зоряного неба нам здається, що між зорями немає нічого. Те, що ці відчуття оманливі, астрономи зрозуміли давно. По-перше, якщо в нашій Сонячній системі є планети, астероїди, комети, то такі об’єкти мають бути й навколо інших зір. По-друге, те, що простір між зорями насправді не порожній і не зовсім прозорий, доводило те, що відбувається поглинання (ослаблення) світла зір на шляху до земного спостерігача.

У першій половині ХХ ст. було з’ясовано, що космічний простір заповнює міжзоряна речовина у вигляді надзвичайно розрідженого газу й пилу. Потужні хмари міжзоряної пилової матерії не дають нам змоги побачити простим оком ядро нашої Галактики — найяскравішу частину, яка містить майже 100 мільярдів зір, і яке було б ще одним яскравим «світилом» земного неба.

Науковці вважають, що пил утворюється у верхніх холодних шарах червоних гігантів, які під час вибуху відкидають свої верхні шари в міжзоряний простір, унаслідок цього утворюються пилові туманності. Основними складниками міжзоряного пилу є графіт і різні види силікатів. Міжзоряний газ на понад 67 % складається з атомів і йонів Гідрогену, молекул водню, на 28 % — з атомів Гелію й менш ніж 5 % — з інших елементів, поміж яких — Оксиген, Карбон і Нітроген. У міжзоряному просторі ще є вода, оксиди Карбону, Нітрогену, Сульфуру та Силіцію, гідроген хлорид, амоніак, ацетилен, етанол, бензен, нафтален (C₁₀H₈), а також найпростіші органічні сполуки — метанова та етанова кислоти. Виявлено 2-аміноетанову кислоту (гліцин) — одну з амінокислот, з яких складаються білки, а також толіни (від давн.-гр. θολος — мутний, неясний) — великі молекули органічних речовин складної будови, які утворюються з молекул органічних речовин простої будови внаслідок дії ультрафіолетового світла. Толіни вважають хімічними попередниками життя. Загалом кількість різновидів толінів, відкритих останнім часом, добігає 130.

Установіть відповідність між назвами сполук, що наведені в цьому абзаці, та хімічними формулами, наведеними далі: H₂O, C₆H₆, CO, C₂H₅OH, SiO₂, CO₂, HCl, NH₃, SO₂, NO, NO₂, HCOOH, C₂H₂, H₂NCH₂COOH, CH₃COOH, C₁₀H₈. Які з цих речовин реагують між собою? Складіть рівняння цих реакцій, запишіть назви їхніх продуктів.

До початку XX ст. астрономи називали туманністю будь-який об’єкт незоряної природи, що мав вигляд розмитої світлої плями. Згодом, завдяки використанню потужніших телескопів, було з’ясовано, що багато з таких туманностей насправді є зоряними системами або галактиками. Наприклад, галактику Туманність Андромеди, спочатку вважали туманністю, тому залишили для неї таку назву.

Туманності поділяють, відповідно до їхнього зовнішнього вигляду, на планетарні (так їх назвав Фрідріх Вільям Гершель, бо їхній вигляд нагадував йому планетні диски Урана й Нептуна) і дифузні (розмиті), а відповідно до фізичної природи — на газові, пилові та газопилові. Усі планетарні туманності й частина дифузних є газовими. Пилові туманності бувають і світлими, і темними. Водночас світлі туманності поділяють на відбивальні й самосвітні.

Дифузні (відбивальні й самосвітні) туманності пов’язанні з народженням зір — у них формуються зорі, а планетарні — із загибеллю зір — це залишки після їхніх вибухів.

Одним з найзнаменитіших об’єктів зоряного неба є Крабоподібна туманність у сузір’ї Тельця (мал. 9.1).

Мал. 9.1. Крабоподібна туманність

Коли астроном Шарль Мессьє (1730—1817, Франція) у 1758 р. шукав у цьому районі неба одну з комет, він мало не сплутав з нею не відому до того часу Крабоподібну туманність. Саме це прикре непорозуміння й спонукало його скласти свій знаменитий каталог туманностей, у якому Крабоподібній туманності присвоєно перший номер (М1). На фотографіях вона насправді нагадує краба — волокна туманності схожі на клешні. Крабоподібна туманність утворилася в результаті вибуху наднової в 1054 р. За цією подією уважно стежили китайські астрономи, що відображено в літописах. Тепер у місці цього жахливого вибуху видно слабку зорю 16-ї зоряної величини (пульсар). Від неї зі швидкістю близько 1000 кілометрів за секунду розлітаються гази, що утворюють туманність. Розширення Крабоподібної туманності настільки стрімке, що його можна помітити навіть на фотографіях, знятих з інтервалом у 20—30 років. Більше інформації про туманності ви знайдете на малюнку 9.2.

Мал. 9.2. а — туманність Кінська Голова розташована на відстані близько 1500 світлових років у сузір’ї Оріона. Видно Кінську Голову тому, що позаду неї є яскрава туманність IC 434, яка випромінює червоне світло; б — ще одна туманність Голова відьми (офіційна назва туманності IC 2118) теж розташована в сузір’ї Оріона. Вона світить в основному за рахунок відбивання випромінювання зорі Ригель

Окрім газу й пилу в міжзоряному середовищі є ще космічні промені (потоки протонів і α-частинок, нейтрино), гравітаційні й електромагнітні поля та хвилі. Понад 90 % міжзоряної речовини припадає на міжзоряний газ (у молекулярній, атомній або йонізованій формі). Близько 1 % — частка міжзоряного пилу.

Якби міжзоряне середовище рівномірно розпорошити по всьому об’єму Всесвіту, то на простір площею 1 м³ припадав би 1 атом речовини. Порівняйте ці показники із земними умовами: атмосферне повітря об’ємом 1 см³ на рівні океану містить 2,6 · 10¹⁹, а вода такого самого об’єму — 3 · 10²² молекул. Наведені дані дають змогу відчути всю глибину космічної порожнечі. У той самий час міжзоряне середовище впливає на розвиток об’єктів Усесвіту: від густини й об’єму міжзоряного газу й пилу залежить можливість зародження зір, а зорі так само змінюють властивості навколишнього міжзоряного середовища — нагрівають його, підтримують невпинний рух газу, поповнюють середовище своєю речовиною, змінюють його хімічний склад.

Кожна зірка — сонце для земель незнаних,

А на землях — ріки, люди і сади.

Скільки там хороших, скільки там коханих,

Світ зірок доносить їх любов сюди.

Іван Коваленко. Зорі і Стендаль