Que savons-nous de l’univers, à quoi ressemble l’espace ? L’Univers est un monde sans limites, difficile à comprendre par l’esprit humain, qui semble irréel et intangible. En fait, nous sommes entourés d’une matière illimitée dans l’espace et dans le temps, capable de prendre diverses formes. Pour essayer de comprendre la véritable échelle de l'espace, le fonctionnement de l'Univers, la structure de l'univers et les processus d'évolution, nous devrons franchir le seuil de notre propre vision du monde, regarder le monde qui nous entoure sous un angle différent, de l'Intérieur.
Éducation à l'Univers : premiers pas
L’espace que nous observons à travers les télescopes n’est qu’une partie de l’Univers stellaire, ce qu’on appelle la Mégagalaxie. Les paramètres de l'horizon cosmologique de Hubble sont colossaux : 15 à 20 milliards d'années-lumière. Ces données sont approximatives, car au cours du processus d'évolution, l'Univers est en constante expansion. L’expansion de l’Univers se produit par la propagation d’éléments chimiques et du rayonnement cosmique de fond micro-onde. La structure de l'Univers est en constante évolution. Des amas de galaxies, d'objets et de corps de l'Univers apparaissent dans l'espace - ce sont des milliards d'étoiles qui forment les éléments de l'espace proche - des systèmes stellaires avec des planètes et des satellites.
Où est le début ? Comment l’Univers est-il né ? On peut supposer que l'âge de l'Univers est de 20 milliards d'années. Peut-être que la source de matière cosmique était un promatériau chaud et dense, dont l'accumulation a explosé à un certain moment. Les plus petites particules formées à la suite de l'explosion se sont dispersées dans toutes les directions et continuent de s'éloigner de l'épicentre à notre époque. La théorie du Big Bang, qui domine désormais les cercles scientifiques, décrit avec la plus grande précision la formation de l'Univers. La substance qui a émergé à la suite du cataclysme cosmique était une masse hétérogène constituée de minuscules particules instables qui, entrant en collision et se dispersant, ont commencé à interagir les unes avec les autres.
Le Big Bang est une théorie sur l’origine de l’Univers qui explique sa formation. Selon cette théorie, il existait initialement une certaine quantité de matière qui, à la suite de certains processus, explosait avec une force colossale, dispersant la masse de la mère dans l'espace environnant.
Après un certain temps, selon les normes cosmiques - un instant, selon la chronologie terrestre - des millions d'années, l'étape de matérialisation de l'espace a commencé. De quoi est fait l'univers? La matière dispersée a commencé à se concentrer en amas, grands et petits, à la place desquels les premiers éléments de l'Univers, d'énormes masses de gaz – pépinières d'étoiles futures – ont ensuite commencé à émerger. Dans la plupart des cas, le processus de formation d'objets matériels dans l'Univers s'explique par les lois de la physique et de la thermodynamique, mais il existe un certain nombre de points qui ne peuvent pas encore être expliqués. Par exemple, pourquoi la matière en expansion est-elle plus concentrée dans une partie de l’espace, alors que dans une autre partie de l’univers, la matière est très raréfiée ? Les réponses à ces questions ne pourront être obtenues que lorsque le mécanisme de formation des objets spatiaux, grands et petits, deviendra clair.
Or le processus de formation de l’Univers s’explique par l’action des lois de l’Univers. L'instabilité gravitationnelle et l'énergie dans différentes zones ont déclenché la formation de protoétoiles qui, à leur tour, sous l'influence des forces centrifuges et de la gravité, ont formé des galaxies. En d’autres termes, alors que la matière continuait et continue de s’étendre, les processus de compression ont commencé sous l’influence des forces gravitationnelles. Les particules de nuages de gaz ont commencé à se concentrer autour d’un centre imaginaire, formant finalement un nouveau compactage. Les matériaux de construction de ce gigantesque projet de construction sont l’hydrogène moléculaire et l’hélium.
Les éléments chimiques de l’Univers sont le principal matériau de construction à partir duquel les objets de l’Univers ont ensuite été formés.
Ensuite, la loi de la thermodynamique commence à fonctionner et les processus de désintégration et d'ionisation sont activés. Les molécules d'hydrogène et d'hélium se désintègrent en atomes, à partir desquels se forme le noyau d'une protoétoile sous l'influence des forces gravitationnelles. Ces processus sont les lois de l’Univers et ont pris la forme d’une réaction en chaîne, se produisant dans tous les coins éloignés de l’Univers, remplissant l’univers de milliards, de centaines de milliards d’étoiles.
Evolution de l'Univers : faits saillants
Aujourd'hui, dans les milieux scientifiques, il existe une hypothèse sur la nature cyclique des états à partir desquels est tissée l'histoire de l'Univers. Apparues à la suite de l'explosion de promatériaux, les accumulations de gaz sont devenues des pépinières d'étoiles, qui ont à leur tour formé de nombreuses galaxies. Cependant, après avoir atteint une certaine phase, la matière dans l'Univers commence à tendre vers son état originel et concentré, c'est-à-dire l'explosion et l'expansion ultérieure de la matière dans l'espace sont suivies d'une compression et d'un retour à un état superdense, au point de départ. Par la suite, tout se répète, la naissance est suivie de la finale, et ainsi de suite pendant plusieurs milliards d'années, à l'infini.
Le début et la fin de l'univers conformément à l'évolution cyclique de l'Univers
Cependant, en omettant le thème de la formation de l’Univers, qui reste une question ouverte, il convient de passer à la structure de l’Univers. Dans les années 30 du 20e siècle, il est devenu clair que l'espace extra-atmosphérique est divisé en régions - des galaxies, qui sont d'immenses formations, chacune avec sa propre population stellaire. De plus, les galaxies ne sont pas des objets statiques. La vitesse des galaxies s'éloignant du centre imaginaire de l'Univers change constamment, comme en témoigne la convergence des unes et l'éloignement des autres les unes des autres.
Tous les processus ci-dessus, du point de vue de la durée de la vie terrestre, durent très lentement. Du point de vue de la science et de ces hypothèses, tous les processus évolutifs se produisent rapidement. Classiquement, l'évolution de l'Univers peut être divisée en quatre étapes - ères :
- ère hadronique ;
- ère lepton;
- l'ère des photons ;
- l'ère des étoiles.
Échelle de temps cosmique et évolution de l'Univers, selon laquelle l'apparition des objets cosmiques peut s'expliquer
Au premier stade, toute la matière était concentrée dans une grosse gouttelette nucléaire, constituée de particules et d'antiparticules, combinées en groupes - hadrons (protons et neutrons). Le rapport particules/antiparticules est d’environ 1:1,1. Vient ensuite le processus d’annihilation des particules et des antiparticules. Les protons et neutrons restants sont les éléments constitutifs à partir desquels l’Univers est formé. La durée de l'ère hadronique est négligeable, seulement 0,0001 seconde - la période de réaction explosive.
Puis, après 100 secondes, le processus de synthèse des éléments commence. À une température d’un milliard de degrés, le processus de fusion nucléaire produit des molécules d’hydrogène et d’hélium. Pendant tout ce temps, la substance continue de se dilater dans l’espace.
À partir de ce moment, commence une longue étape, de 300 000 à 700 000 ans, de recombinaison des noyaux et des électrons, formant des atomes d'hydrogène et d'hélium. Dans ce cas, on observe une diminution de la température de la substance et l'intensité du rayonnement diminue. L'univers devient transparent. L'hydrogène et l'hélium formés en quantités colossales sous l'influence des forces gravitationnelles transforment l'Univers primaire en un chantier de construction géant. Après des millions d'années, commence l'ère stellaire, qui est le processus de formation des protoétoiles et des premières protogalaxies.
Cette division de l'évolution en étapes s'inscrit dans le modèle de l'Univers chaud, qui explique de nombreux processus. Les véritables causes du Big Bang et le mécanisme d’expansion de la matière restent inexpliqués.
Structure et structure de l'Univers
L'ère stellaire de l'évolution de l'Univers commence avec la formation d'hydrogène gazeux. Sous l’influence de la gravité, l’hydrogène s’accumule en énormes amas et amas. La masse et la densité de ces amas sont colossales, des centaines de milliers de fois supérieures à la masse de la galaxie formée elle-même. La répartition inégale de l'hydrogène, observée au stade initial de la formation de l'univers, explique les différences de taille des galaxies résultantes. Des mégagalaxies se sont formées là où l’accumulation maximale d’hydrogène gazeux devrait exister. Là où la concentration d'hydrogène était insignifiante, des galaxies plus petites sont apparues, semblables à notre maison stellaire - la Voie Lactée.
La version selon laquelle l'Univers est un point de départ et d'arrivée autour duquel tournent les galaxies à différents stades de développement
A partir de ce moment, l'Univers reçoit ses premières formations avec des limites et des paramètres physiques clairs. Ce ne sont plus des nébuleuses, des accumulations de gaz stellaires et de poussières cosmiques (produits d'une explosion), des protoamas de matière stellaire. Ce sont des pays étoiles dont la superficie est immense du point de vue de l'esprit humain. L’univers regorge de phénomènes cosmiques intéressants.
Du point de vue de la justification scientifique et du modèle moderne de l’Univers, les galaxies se sont formées pour la première fois sous l’action des forces gravitationnelles. La matière se transforma en un gigantesque tourbillon universel. Les processus centripètes ont assuré la fragmentation ultérieure des nuages de gaz en amas, qui sont devenus le berceau des premières étoiles. Les protogalaxies avec des périodes de rotation rapides se sont transformées en galaxies spirales au fil du temps. Là où la rotation était lente et où le processus de compression de la matière était principalement observé, des galaxies irrégulières se formaient, le plus souvent elliptiques. Dans ce contexte, des processus plus grandioses ont eu lieu dans l'Univers - la formation de superamas de galaxies, dont les bords sont en contact étroit les uns avec les autres.
Les superamas sont de nombreux groupes de galaxies et amas de galaxies au sein de la structure à grande échelle de l'Univers. Dans un rayon d'un milliard de St. Il existe environ 100 superamas depuis des années
À partir de ce moment, il est devenu clair que l'Univers est une immense carte, où les continents sont des amas de galaxies et les pays sont des mégagalaxies et des galaxies formées il y a des milliards d'années. Chacune des formations est constituée d'un amas d'étoiles, de nébuleuses et d'accumulations de gaz et de poussières interstellaires. Or, l’ensemble de cette population ne constitue que 1% du volume total des formations universelles. La majeure partie de la masse et du volume des galaxies est occupée par de la matière noire, dont il n'est pas possible de déterminer la nature.
Diversité de l'Univers : classes de galaxies
Grâce aux efforts de l'astrophysicien américain Edwin Hubble, nous disposons désormais des limites de l'Univers et d'une classification claire des galaxies qui l'habitent. La classification est basée sur les caractéristiques structurelles de ces formations géantes. Pourquoi les galaxies ont-elles des formes différentes ? La réponse à cette question et à bien d'autres est donnée par la classification de Hubble, selon laquelle l'Univers est constitué de galaxies des classes suivantes :
- spirale;
- elliptique;
- galaxies irrégulières.
Les premiers comprennent les formations les plus courantes qui remplissent l'univers. Les traits caractéristiques des galaxies spirales sont la présence d'une spirale clairement définie qui tourne autour d'un noyau brillant ou tend vers une barre galactique. Les galaxies spirales avec un noyau sont désignées par S, tandis que les objets avec une barre centrale sont désignés par SB. Notre galaxie, la Voie lactée, appartient également à cette classe, au centre de laquelle le noyau est divisé par un pont lumineux.
Une galaxie spirale typique. Au centre, un noyau avec un pont aux extrémités duquel émanent des bras en spirale est clairement visible.
Des formations similaires sont dispersées dans tout l’Univers. La galaxie spirale la plus proche, Andromède, est une géante qui se rapproche rapidement de la Voie lactée. Le plus grand représentant de cette classe que nous connaissons est la galaxie géante NGC 6872. Le diamètre du disque galactique de ce monstre est d'environ 522 000 années-lumière. Cet objet est situé à 212 millions d'années-lumière de notre galaxie.
La prochaine classe commune de formations galactiques est celle des galaxies elliptiques. Leur désignation selon la classification Hubble est la lettre E (elliptique). Ces formations sont de forme ellipsoïdale. Malgré le fait qu'il existe de nombreux objets similaires dans l'Univers, les galaxies elliptiques ne sont pas particulièrement expressives. Ils sont principalement constitués d’ellipses lisses remplies d’amas d’étoiles. Contrairement aux spirales galactiques, les ellipses ne contiennent pas d'accumulations de gaz interstellaire et de poussière cosmique, qui constituent les principaux effets optiques de la visualisation de tels objets.
Un représentant typique de cette classe connue aujourd'hui est la nébuleuse à anneau elliptique de la constellation de la Lyre. Cet objet est situé à une distance de 2100 années-lumière de la Terre.
Vue de la galaxie elliptique Centaurus A à travers le télescope CFHT
La dernière classe d'objets galactiques qui peuplent l'Univers sont les galaxies irrégulières ou irrégulières. La désignation selon la classification Hubble est le symbole latin I. La principale caractéristique est une forme irrégulière. En d’autres termes, ces objets n’ont pas de formes symétriques claires ni de motifs caractéristiques. Par sa forme, une telle galaxie ressemble à une image du chaos universel, où les amas d'étoiles alternent avec des nuages de gaz et de poussière cosmique. À l’échelle de l’Univers, les galaxies irrégulières sont un phénomène courant.
À leur tour, les galaxies irrégulières sont divisées en deux sous-types :
- Les galaxies irrégulières du sous-type I ont une structure irrégulière complexe, une surface très dense et se distinguent par leur luminosité. Cette forme chaotique de galaxies irrégulières est souvent la conséquence de spirales effondrées. Un exemple typique d'une telle galaxie est le Grand et le Petit Nuage de Magellan ;
- Les galaxies irrégulières et irrégulières du sous-type II ont une surface faible, une forme chaotique et ne sont pas très brillantes. En raison de la diminution de la luminosité, de telles formations sont difficiles à détecter dans l'immensité de l'Univers.
Le Grand Nuage de Magellan est la galaxie irrégulière la plus proche de nous. Les deux formations, à leur tour, sont des satellites de la Voie Lactée et pourraient bientôt (dans 1 à 2 milliards d’années) être absorbées par un objet plus grand.
Galaxie irrégulière Grand Nuage de Magellan - un satellite de notre galaxie, la Voie Lactée
Malgré le fait qu'Edwin Hubble ait classé avec assez de précision les galaxies en classes, cette classification n'est pas idéale. Nous pourrions obtenir davantage de résultats si nous incluions la théorie de la relativité d’Einstein dans le processus de compréhension de l’Univers. L’Univers est représenté par une multitude de formes et de structures diverses, chacune ayant ses propres propriétés et caractéristiques. Récemment, les astronomes ont pu découvrir de nouvelles formations galactiques décrites comme des objets intermédiaires entre les galaxies spirales et elliptiques.
La Voie Lactée est la partie la plus célèbre de l'Univers
Deux bras spiraux, situés symétriquement autour du centre, constituent le corps principal de la galaxie. Les spirales, à leur tour, sont constituées de bras qui s'enchaînent doucement les uns dans les autres. À la jonction des bras du Sagittaire et du Cygne se trouve notre Soleil, situé à une distance de 2,62·10¹⁷km du centre de la Voie Lactée. Les spirales et les bras des galaxies spirales sont des amas d'étoiles dont la densité augmente à mesure qu'elles s'approchent du centre galactique. Le reste de la masse et du volume des spirales galactiques est constitué de matière noire, et seule une petite partie est constituée de gaz interstellaire et de poussière cosmique.
La position du Soleil dans les bras de la Voie Lactée, la place de notre galaxie dans l'Univers
L'épaisseur des spirales est d'environ 2 mille années-lumière. L'ensemble de ce gâteau en couches est en mouvement constant, tournant à une vitesse énorme de 200 à 300 km/s. Plus la galaxie est proche du centre, plus la vitesse de rotation est élevée. Il faudra au Soleil et à notre système solaire 250 millions d’années pour accomplir une révolution autour du centre de la Voie lactée.
Notre galaxie est composée d’un billion d’étoiles, grandes et petites, super lourdes et de taille moyenne. L'amas d'étoiles le plus dense de la Voie lactée est le bras du Sagittaire. C’est dans cette région que l’on observe la luminosité maximale de notre galaxie. La partie opposée du cercle galactique, au contraire, est moins brillante et difficile à distinguer par observation visuelle.
La partie centrale de la Voie Lactée est représentée par un noyau dont les dimensions sont estimées entre 1 000 et 2 000 parsecs. Dans cette région la plus brillante de la galaxie, est concentré le nombre maximum d'étoiles, qui ont différentes classes, leurs propres chemins de développement et d'évolution. Il s’agit pour la plupart d’anciennes étoiles super-lourdes dans les dernières étapes de la séquence principale. La confirmation de la présence d'un centre vieillissant de la Voie Lactée est la présence dans cette région d'un grand nombre d'étoiles à neutrons et de trous noirs. En effet, le centre du disque spiralé de toute galaxie spirale est un trou noir supermassif qui, tel un aspirateur géant, aspire les objets célestes et la matière réelle.
Un trou noir supermassif situé dans la partie centrale de la Voie Lactée est le lieu de mort de tous les objets galactiques
Quant aux amas d'étoiles, les scientifiques ont aujourd'hui réussi à classer deux types d'amas : sphériques et ouverts. En plus des amas d'étoiles, les spirales et les bras de la Voie Lactée, comme toute autre galaxie spirale, sont constitués de matière dispersée et d'énergie sombre. À la suite du Big Bang, la matière est dans un état très raréfié, représenté par de fines particules de gaz et de poussière interstellaires. La partie visible de la matière est constituée de nébuleuses, elles-mêmes divisées en deux types : les nébuleuses planétaires et diffuses. La partie visible du spectre des nébuleuses est due à la réfraction de la lumière des étoiles, qui émettent de la lumière à l'intérieur de la spirale dans toutes les directions.
Notre système solaire existe dans cette soupe cosmique. Non, nous ne sommes pas les seuls dans ce monde immense. Comme le Soleil, de nombreuses étoiles possèdent leur propre système planétaire. Toute la question est de savoir comment détecter des planètes lointaines, si les distances, même à l'intérieur de notre galaxie, dépassent la durée d'existence de toute civilisation intelligente. Le temps dans l'Univers est mesuré par d'autres critères. Les planètes et leurs satellites sont les plus petits objets de l'Univers. Le nombre de ces objets est incalculable. Chacune de ces étoiles situées dans le domaine visible peut avoir son propre système stellaire. Nous ne pouvons voir que les planètes existantes les plus proches de nous. Ce qui se passe dans le voisinage, quels mondes existent dans d'autres bras de la Voie lactée et quelles planètes existent dans d'autres galaxies restent un mystère.
Kepler-16 b est une exoplanète proche de l'étoile double Kepler-16 dans la constellation du Cygne.
Conclusion
N'ayant qu'une compréhension superficielle de la façon dont l'Univers est apparu et de la façon dont il évolue, l'homme n'a fait qu'un petit pas vers la compréhension et la compréhension de l'échelle de l'univers. La taille et l’étendue énormes auxquelles les scientifiques doivent faire face aujourd’hui suggèrent que la civilisation humaine n’est qu’un instant dans cet ensemble de matière, d’espace et de temps.
Modèle de l'Univers conforme au concept de présence de matière dans l'espace, prenant en compte le temps
L'étude de l'Univers s'étend de Copernic à nos jours. Au début, les scientifiques sont partis du modèle héliocentrique. En fait, il s'est avéré que l'espace n'a pas de centre réel et que toutes les rotations, mouvements et mouvements se produisent selon les lois de l'Univers. Malgré le fait qu'il existe une explication scientifique des processus en cours, les objets universels sont divisés en classes, types et types, aucun corps dans l'espace n'est semblable à un autre. Les tailles des corps célestes sont approximatives, tout comme leur masse. L'emplacement des galaxies, des étoiles et des planètes est arbitraire. Le fait est qu’il n’y a pas de système de coordonnées dans l’Univers. En observant l'espace, nous effectuons une projection sur tout l'horizon visible, en considérant notre Terre comme point de référence zéro. En fait, nous ne sommes qu’une particule microscopique, perdue dans les étendues infinies de l’Univers.
L'Univers est une substance dans laquelle tous les objets existent en relation étroite avec l'espace et le temps.
Semblable au lien avec la taille, le temps passé dans l’Univers doit être considéré comme la composante principale. L'origine et l'âge des objets spatiaux permettent de dresser un tableau de la naissance du monde et de mettre en évidence les étapes de l'évolution de l'univers. Le système auquel nous avons affaire est étroitement lié aux délais. Tous les processus se produisant dans l'espace ont des cycles - début, formation, transformation et fin, accompagnés de la mort d'un objet matériel et de la transition de la matière vers un autre état.
En regardant le ciel étoilé la nuit, vous vous demandez involontairement : combien y a-t-il d'étoiles dans le ciel ? Y a-t-il encore de la vie quelque part, comment tout cela est-il arrivé et y a-t-il une fin à tout cela ?
La plupart des astronomes sont convaincus que l'Univers est né à la suite d'une puissante explosion, il y a environ 15 milliards d'années. Cette énorme explosion, communément appelée « Big Bang » ou « Big Impact », s’est formée à partir d’une forte compression de matière, a dispersé des gaz chauds dans différentes directions et a donné naissance à des galaxies, des étoiles et des planètes. Même les appareils astronomiques les plus modernes et les plus récents ne sont pas capables de couvrir tout l’espace. Mais la technologie moderne peut capter la lumière d’étoiles situées à 15 milliards d’années-lumière de la Terre ! Peut-être que ces étoiles ont disparu depuis longtemps, qu'elles sont nées, ont vieilli et sont mortes, mais leur lumière a voyagé jusqu'à la Terre pendant 15 milliards d'années et le télescope la voit toujours.
Les scientifiques de nombreuses générations et pays tentent de deviner, de calculer la taille de notre Univers et de déterminer son centre. Auparavant, on croyait que le centre de l’Univers était notre planète Terre. Copernic a prouvé qu'il s'agissait bien du Soleil, mais avec le développement des connaissances et la découverte de notre galaxie, la Voie lactée, il est devenu clair que ni notre planète ni même le Soleil ne sont le centre de l'Univers. Pendant longtemps, ils ont pensé qu'il n'existait pas d'autres galaxies que la Voie lactée, mais cela a également été nié.
Un fait scientifique bien connu dit que l’Univers est en constante expansion et que le ciel étoilé que nous observons, la structure des planètes que nous voyons aujourd’hui, est complètement différente de celle d’il y a des millions d’années. Si l’Univers grandit, cela signifie qu’il y a des bords. Une autre théorie dit qu'au-delà des limites de notre espace, il existe d'autres univers et mondes.
Le premier à décider de prouver l’infinité de l’Univers fut Isaac Newton. Ayant découvert la loi de la gravitation universelle, il croyait que si l'espace était fini, tous ses corps s'attireraient tôt ou tard et fusionneraient en un seul tout. Et puisque cela n’arrive pas, cela signifie que l’Univers n’a pas de frontières.
Il semblerait que tout cela soit logique et évident, mais Albert Einstein a néanmoins réussi à briser ces stéréotypes. Il a créé son modèle de l'Univers basé sur sa théorie de la relativité, selon laquelle l'Univers est infini dans le temps, mais fini dans l'espace. Il l'a comparé à une sphère tridimensionnelle ou, en termes simples, à notre globe. Peu importe combien de voyages un voyageur traverse la Terre, il n’atteindra jamais ses limites. Toutefois, cela ne signifie pas que la Terre soit infinie. Le voyageur retournera simplement à l'endroit d'où il a commencé son voyage.
De la même manière, un voyageur spatial, partant de notre planète et traversant l'Univers à bord d'un vaisseau spatial, peut revenir sur Terre. Seulement cette fois, le vagabond ne se déplacera pas le long de la surface bidimensionnelle d'une sphère, mais le long de la surface tridimensionnelle d'une hypersphère. Cela signifie que l’Univers a un volume fini, et donc un nombre fini d’étoiles et de masse. Cependant, l’Univers n’a ni frontières ni centre. Einstein croyait que l’Univers est statique et que sa taille ne change jamais.
Cependant, les plus grands esprits ne sont pas au-dessus des illusions. En 1927, notre physicien soviétique Alexander Friedman a considérablement élargi ce modèle. D’après ses calculs, l’Univers n’est pas du tout statique. Il peut se dilater ou se contracter avec le temps. Einstein n'a pas immédiatement accepté cet amendement, mais avec la découverte du télescope Hubble, le fait de l'expansion de l'Univers a été prouvé, car galaxies dispersées, c'est-à-dire s'éloignaient les uns des autres.
Il est désormais prouvé que l’Univers connaît une expansion accélérée, qu’il est rempli de matière noire froide et que son âge est de 13,75 milliards d’années. Connaissant l’âge de l’Univers, nous pouvons déterminer la taille de sa région observable. Mais n’oubliez pas l’expansion constante.
Ainsi, la taille de l’Univers observable est divisée en deux types. La taille apparente, également appelée rayon de Hubble (13,75 milliards d'années-lumière), dont nous avons parlé plus haut. Et la taille réelle, appelée horizon des particules (45,7 milliards d'années-lumière). Maintenant, je vais vous expliquer : vous avez probablement entendu dire que lorsque nous regardons le ciel, nous voyons le passé d'autres étoiles et planètes, et non ce qui se passe actuellement. Par exemple, en regardant la Lune, nous voyons telle qu'elle était il y a un peu plus d'une seconde, le Soleil - il y a plus de huit minutes, les étoiles les plus proches - des années, des galaxies - il y a des millions d'années, etc. C'est-à-dire que depuis la naissance de l'Univers, aucun photon, c'est-à-dire la lumière n’aurait pas le temps de parcourir plus de 13,75 milliards d’années-lumière. Mais! Nous ne devons pas oublier le fait de l’expansion de l’Univers. Ainsi, au moment où il parviendra à l'observateur, l'objet de l'Univers naissant qui a émis cette lumière sera déjà à 45,7 milliards d'années-lumière de nous. années. Cette taille est l'horizon des particules, c'est la limite de l'Univers observable.
Cependant, ces deux horizons ne caractérisent pas du tout la taille réelle de l’Univers. Il est en expansion et si cette tendance se poursuit, alors tous les objets que nous pouvons désormais observer disparaîtront tôt ou tard de notre champ de vision.
Actuellement, la lumière la plus lointaine observée par les astronomes est le rayonnement de fond cosmique micro-onde. Ce sont d’anciennes ondes électromagnétiques apparues à la naissance de l’Univers. Ces ondes sont détectées grâce à des antennes très sensibles et directement dans l'espace. En scrutant le rayonnement cosmique de fond micro-ondes, les scientifiques voient l’Univers tel qu’il était 380 000 ans après le Big Bang. À ce moment-là, l’Univers s’est suffisamment refroidi pour pouvoir émettre des photons libres, qui sont aujourd’hui détectés à l’aide de radiotélescopes. À cette époque, il n’y avait ni étoiles ni galaxies dans l’Univers, mais seulement un nuage continu d’hydrogène, d’hélium et une quantité insignifiante d’autres éléments. A partir des irrégularités observées dans ce nuage, des amas de galaxies vont ensuite se former.
Les scientifiques se demandent encore s’il existe des limites réelles et inobservables de l’Univers. D'une manière ou d'une autre, tout le monde est d'accord sur l'infinité de l'Univers, mais interprète cet infini de manières complètement différentes. Certains considèrent l’Univers comme multidimensionnel, où notre Univers tridimensionnel « local » n’est qu’une de ses couches. D'autres disent que l'Univers est fractal, ce qui signifie que notre Univers local peut être une particule d'un autre. Il ne faut pas oublier les différents modèles du Multivers, c'est-à-dire l'existence d'un nombre infini d'autres univers au-delà du nôtre. Et il existe de très nombreuses versions différentes, dont le nombre n'est limité que par l'imagination humaine.
Saviez-vous que l’Univers que nous observons a des limites assez définies ? Nous avons l'habitude d'associer l'Univers à quelque chose d'infini et d'incompréhensible. Cependant, la science moderne, interrogée sur « l’infini » de l’Univers, offre une réponse complètement différente à une question aussi « évidente ».
Selon les concepts modernes, la taille de l'Univers observable est d'environ 45,7 milliards d'années-lumière (ou 14,6 gigaparsecs). Mais que signifient ces chiffres ?
La première question qui vient à l’esprit d’une personne ordinaire est de savoir comment l’Univers peut-il ne pas être infini ? Il semble incontestable que le contenant de tout ce qui existe autour de nous ne devrait avoir aucune frontière. Si ces frontières existent, quelles sont-elles exactement ?
Disons qu'un astronaute atteint les limites de l'Univers. Que verra-t-il devant lui ? Un mur solide ? Barrière coupe-feu ? Et qu'y a-t-il derrière tout cela : le vide ? Un autre univers ? Mais le vide ou un autre Univers peut-il signifier que nous sommes à la frontière de l’univers ? Après tout, cela ne veut pas dire qu’il n’y a « rien » là-bas. Le vide et un autre Univers sont aussi « quelque chose ». Mais l’Univers est quelque chose qui contient absolument tout « quelque chose ».
Nous arrivons à une contradiction absolue. Il s’avère que les limites de l’Univers doivent nous cacher quelque chose qui ne devrait pas exister. Ou bien la frontière de l'Univers devrait séparer « tout » de « quelque chose », mais ce « quelque chose » devrait aussi faire partie de « tout ». En général, absurdité totale. Alors, comment les scientifiques peuvent-ils déclarer la taille, la masse et même l’âge limites de notre Univers ? Ces valeurs, bien qu’incroyablement élevées, restent limitées. La science contredit-elle l’évidence ? Pour comprendre cela, retraçons d’abord comment les gens sont parvenus à notre compréhension moderne de l’Univers.
Repousser les limites
Depuis des temps immémoriaux, les gens s’intéressent au monde qui les entoure. Il n’est pas nécessaire de donner des exemples des trois piliers et des autres tentatives des anciens pour expliquer l’univers. En règle générale, tout se résumait finalement au fait que la base de toutes choses est la surface de la Terre. Même à l’époque de l’Antiquité et du Moyen Âge, lorsque les astronomes possédaient une connaissance approfondie des lois du mouvement planétaire le long de la sphère céleste « fixe », la Terre restait le centre de l’Univers.
Naturellement, même dans la Grèce antique, certains croyaient que la Terre tournait autour du Soleil. Il y avait ceux qui parlaient des nombreux mondes et de l’infinité de l’Univers. Mais des justifications constructives pour ces théories ne sont apparues qu’au tournant de la révolution scientifique.
Au XVIe siècle, l’astronome polonais Nicolas Copernic a réalisé la première avancée majeure dans la connaissance de l’Univers. Il a fermement prouvé que la Terre n'est qu'une des planètes tournant autour du Soleil. Un tel système a grandement simplifié l'explication d'un mouvement aussi complexe et complexe des planètes dans la sphère céleste. Dans le cas d’une Terre stationnaire, les astronomes ont dû élaborer toutes sortes de théories astucieuses pour expliquer ce comportement des planètes. D’un autre côté, si l’on considère que la Terre est en mouvement, alors une explication à des mouvements aussi complexes vient naturellement. Ainsi, un nouveau paradigme appelé « héliocentrisme » s’est imposé en astronomie.
Beaucoup de soleils
Cependant, même après cela, les astronomes ont continué à limiter l’Univers à la « sphère des étoiles fixes ». Jusqu’au 19ème siècle, ils étaient incapables d’estimer la distance aux étoiles. Depuis plusieurs siècles, les astronomes tentent en vain de détecter les écarts de position des étoiles par rapport au mouvement orbital de la Terre (parallaxes annuelles). Les instruments de cette époque ne permettaient pas des mesures aussi précises.
Enfin, en 1837, l'astronome russo-allemand Vasily Struve mesura la parallaxe. Cela a marqué une nouvelle étape dans la compréhension de l’échelle de l’espace. Les scientifiques pourraient désormais affirmer avec certitude que les étoiles présentent de lointaines similitudes avec le Soleil. Et notre luminaire n'est plus le centre de tout, mais un « résident » égal d'un amas d'étoiles sans fin.
Les astronomes se sont encore rapprochés de la compréhension de l'échelle de l'Univers, car les distances jusqu'aux étoiles se sont révélées vraiment monstrueuses. Même la taille des orbites des planètes semblait insignifiante en comparaison. Il a ensuite fallu comprendre comment les étoiles sont concentrées dans .
De nombreuses voies lactées
Le célèbre philosophe Emmanuel Kant a anticipé les fondements de la compréhension moderne de la structure à grande échelle de l’Univers dès 1755. Il a émis l’hypothèse que la Voie Lactée est un énorme amas d’étoiles en rotation. À leur tour, bon nombre des nébuleuses observées sont également des « voies lactées » plus éloignées – des galaxies. Malgré cela, jusqu’au XXe siècle, les astronomes affirmaient que toutes les nébuleuses étaient des sources de formation d’étoiles et faisaient partie de la Voie lactée.
La situation a changé lorsque les astronomes ont appris à mesurer les distances entre les galaxies à l'aide de . La luminosité absolue des étoiles de ce type dépend strictement de la période de leur variabilité. En comparant leur luminosité absolue avec celle visible, il est possible de déterminer leur distance avec une grande précision. Cette méthode a été développée au début du XXe siècle par Einar Hertzschrung et Harlow Scelpi. Grâce à lui, l'astronome soviétique Ernst Epic a déterminé en 1922 la distance jusqu'à Andromède, qui s'est avérée être d'un ordre de grandeur supérieur à la taille de la Voie lactée.
Edwin Hubble a poursuivi l'initiative d'Epic. En mesurant la luminosité des Céphéides d'autres galaxies, il a mesuré leur distance et l'a comparée au redshift de leur spectre. Ainsi, en 1929, il élabora sa célèbre loi. Son travail a définitivement réfuté l’idée établie selon laquelle la Voie lactée serait la limite de l’Univers. C’était désormais l’une des nombreuses galaxies autrefois considérées comme faisant partie de celle-ci. L'hypothèse de Kant s'est confirmée près de deux siècles après son élaboration.
Par la suite, le lien découvert par Hubble entre la distance d'une galaxie à un observateur par rapport à la vitesse de son éloignement de lui, a permis de dresser un tableau complet de la structure à grande échelle de l'Univers. Il s’est avéré que les galaxies n’en représentaient qu’une partie insignifiante. Ils se sont connectés en clusters, les clusters en superamas. À leur tour, les superamas forment les plus grandes structures connues de l’Univers : des fils et des murs. Ces structures, adjacentes à d'immenses supervides (), constituent la structure à grande échelle de l'Univers actuellement connu.
L'infini apparent
Il résulte de ce qui précède qu’en quelques siècles seulement, la science est progressivement passée du géocentrisme à une compréhension moderne de l’Univers. Cependant, cela ne répond pas à la raison pour laquelle nous limitons l’Univers aujourd’hui. Après tout, jusqu’à présent, nous parlions uniquement de l’échelle de l’espace, et non de sa nature même.
La première personne qui décida de prouver l’infinité de l’Univers fut Isaac Newton. Ayant découvert la loi de la gravitation universelle, il croyait que si l'espace était fini, tous ses corps fusionneraient tôt ou tard en un seul tout. Avant lui, si quelqu’un exprimait l’idée del’infinité de l’Univers, c’était exclusivement dans une veine philosophique. Sans aucune base scientifique. Giordano Bruno en est un exemple. À propos, comme Kant, il avait plusieurs siècles d'avance sur la science. Il fut le premier à déclarer que les étoiles sont des soleils lointains et que les planètes tournent également autour d'elles.
Il semblerait que le fait même de l'infini soit tout à fait justifié et évident, mais les tournants de la science du XXe siècle ont ébranlé cette « vérité ».
Univers stationnaire
La première étape importante vers le développement d'un modèle moderne de l'Univers a été franchie par Albert Einstein. Le célèbre physicien a présenté son modèle d’univers stationnaire en 1917. Ce modèle était basé sur la théorie générale de la relativité qu’il avait développée un an plus tôt. Selon son modèle, l’Univers est infini dans le temps et fini dans l’espace. Mais, comme indiqué précédemment, selon Newton, un Univers de taille finie doit s’effondrer. Pour ce faire, Einstein a introduit une constante cosmologique, qui compensait l’attraction gravitationnelle des objets distants.
Aussi paradoxal que cela puisse paraître, Einstein n’a pas limité la finitude même de l’Univers. Selon lui, l'Univers est une coquille fermée d'hypersphère. Une analogie est la surface d'une sphère tridimensionnelle ordinaire, par exemple un globe ou la Terre. Peu importe combien de voyages un voyageur traverse la Terre, il n’atteindra jamais ses limites. Toutefois, cela ne signifie pas que la Terre soit infinie. Le voyageur retournera simplement à l'endroit d'où il a commencé son voyage.
À la surface de l'hypersphère
De la même manière, un voyageur spatial traversant l’univers d’Einstein à bord d’un vaisseau spatial peut revenir sur Terre. Seulement cette fois, le vagabond ne se déplacera pas le long de la surface bidimensionnelle d'une sphère, mais le long de la surface tridimensionnelle d'une hypersphère. Cela signifie que l’Univers a un volume fini, et donc un nombre fini d’étoiles et de masse. Cependant, l’Univers n’a ni frontières ni centre.
Einstein est arrivé à ces conclusions en reliant l’espace, le temps et la gravité dans sa célèbre théorie. Avant lui, ces concepts étaient considérés comme distincts, c'est pourquoi l'espace de l'Univers était purement euclidien. Einstein a prouvé que la gravité elle-même est une courbure de l'espace-temps. Cela a radicalement changé les premières idées sur la nature de l’Univers, basées sur la mécanique newtonienne classique et la géométrie euclidienne.
Univers en expansion
Même le découvreur du « nouvel Univers » lui-même n’était pas étranger aux illusions. Bien qu’Einstein ait limité l’Univers dans l’espace, il a continué à le considérer comme statique. Selon son modèle, l’Univers était et reste éternel et sa taille reste toujours la même. En 1922, le physicien soviétique Alexander Friedman élargit considérablement ce modèle. D’après ses calculs, l’Univers n’est pas du tout statique. Il peut se dilater ou se contracter avec le temps. Il est à noter que Friedman est parvenu à un tel modèle basé sur la même théorie de la relativité. Il a réussi à appliquer cette théorie plus correctement, en contournant la constante cosmologique.
Albert Einstein n’a pas immédiatement accepté cet « amendement ». Ce nouveau modèle est venu en aide à la découverte de Hubble évoquée précédemment. Le retrait des galaxies a incontestablement prouvé le fait de l’expansion de l’Univers. Einstein a donc dû admettre son erreur. Or l’Univers avait un certain âge, qui dépend strictement de la constante de Hubble, qui caractérise la vitesse de son expansion.
Développement ultérieur de la cosmologie
Alors que les scientifiques tentaient de résoudre cette question, de nombreux autres composants importants de l’Univers ont été découverts et divers modèles de celui-ci ont été développés. Ainsi, en 1948, George Gamow introduisit l’hypothèse de « l’Univers chaud », qui deviendra plus tard la théorie du Big Bang. La découverte en 1965 confirma ses soupçons. Les astronomes pouvaient désormais observer la lumière provenant du moment où l’Univers est devenu transparent.
La matière noire, prédite en 1932 par Fritz Zwicky, a été confirmée en 1975. La matière noire explique en réalité l’existence même des galaxies, des amas de galaxies et de la structure universelle elle-même dans son ensemble. C’est ainsi que les scientifiques ont appris que la majeure partie de la masse de l’Univers est complètement invisible.
Finalement, en 1998, lors d'une étude de la distance, il a été découvert que l'Univers se dilatait à un rythme accéléré. Ce dernier tournant scientifique a donné naissance à notre compréhension moderne de la nature de l’univers. Le coefficient cosmologique, introduit par Einstein et réfuté par Friedman, retrouve sa place dans le modèle de l'Univers. La présence d'un coefficient cosmologique (constante cosmologique) explique son expansion accélérée. Pour expliquer la présence d'une constante cosmologique, le concept d'un champ hypothétique contenant la majeure partie de la masse de l'Univers a été introduit.
Compréhension moderne de la taille de l'Univers observable
Le modèle moderne de l’Univers est également appelé modèle ΛCDM. La lettre « Λ » signifie la présence d'une constante cosmologique, qui explique l'expansion accélérée de l'Univers. "CDM" signifie que l'Univers est rempli de matière noire froide. Des études récentes indiquent que la constante de Hubble est d'environ 71 (km/s)/Mpc, ce qui correspond à l'âge de l'Univers de 13,75 milliards d'années. Connaissant l’âge de l’Univers, nous pouvons estimer la taille de sa région observable.
Selon la théorie de la relativité, les informations sur tout objet ne peuvent pas atteindre un observateur à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière (299 792 458 m/s). Il s'avère que l'observateur ne voit pas seulement un objet, mais son passé. Plus un objet est éloigné de lui, plus le passé lui paraît lointain. Par exemple, en regardant la Lune, nous voyons telle qu'elle était il y a un peu plus d'une seconde, le Soleil - il y a plus de huit minutes, les étoiles les plus proches - des années, des galaxies - il y a des millions d'années, etc. Dans le modèle stationnaire d'Einstein, l'Univers n'a pas de limite d'âge, ce qui signifie que sa région observable n'est également limitée par rien. L’observateur, armé d’instruments astronomiques de plus en plus sophistiqués, observera des objets de plus en plus lointains et anciens.
Nous avons une image différente avec le modèle moderne de l’Univers. Selon elle, l'Univers a un âge, et donc une limite d'observation. Autrement dit, depuis la naissance de l’Univers, aucun photon n’aurait pu parcourir une distance supérieure à 13,75 milliards d’années-lumière. Il s'avère que nous pouvons dire que l'Univers observable est limité, depuis l'observateur, à une région sphérique d'un rayon de 13,75 milliards d'années-lumière. Cependant, ce n’est pas tout à fait vrai. Nous ne devons pas oublier l'expansion de l'espace de l'Univers. Au moment où le photon atteint l’observateur, l’objet qui l’a émis sera déjà à 45,7 milliards d’années-lumière de nous. années. Cette taille est l'horizon des particules, c'est la limite de l'Univers observable.
Au-dessus de l'horizon
Ainsi, la taille de l’Univers observable est divisée en deux types. Taille apparente, également appelée rayon de Hubble (13,75 milliards d'années-lumière). Et la taille réelle, appelée horizon des particules (45,7 milliards d'années-lumière). L’important est que ces deux horizons ne caractérisent en rien la taille réelle de l’Univers. Premièrement, ils dépendent de la position de l’observateur dans l’espace. Deuxièmement, ils évoluent avec le temps. Dans le cas du modèle ΛCDM, l’horizon des particules s’étend à une vitesse supérieure à l’horizon de Hubble. La science moderne ne répond pas à la question de savoir si cette tendance va changer à l’avenir. Mais si nous supposons que l'Univers continue de s'étendre avec une accélération, alors tous les objets que nous voyons maintenant disparaîtront tôt ou tard de notre « champ de vision ».
Actuellement, la lumière la plus lointaine observée par les astronomes est le rayonnement de fond cosmique micro-onde. En l’observant, les scientifiques voient l’Univers tel qu’il était 380 000 ans après le Big Bang. À ce moment-là, l’Univers s’est suffisamment refroidi pour pouvoir émettre des photons libres, qui sont aujourd’hui détectés à l’aide de radiotélescopes. À cette époque, il n’y avait ni étoiles ni galaxies dans l’Univers, mais seulement un nuage continu d’hydrogène, d’hélium et une quantité insignifiante d’autres éléments. A partir des irrégularités observées dans ce nuage, des amas de galaxies vont ensuite se former. Il s’avère que précisément les objets qui seront formés à partir des inhomogénéités du rayonnement de fond cosmique micro-ondes sont situés les plus proches de l’horizon des particules.
De vraies limites
La question de savoir si l’Univers a des limites réelles et inobservables reste une question de spéculation pseudo-scientifique. D'une manière ou d'une autre, tout le monde est d'accord sur l'infinité de l'Univers, mais interprète cet infini de manières complètement différentes. Certains considèrent l’Univers comme multidimensionnel, où notre Univers tridimensionnel « local » n’est qu’une de ses couches. D'autres disent que l'Univers est fractal, ce qui signifie que notre Univers local peut être une particule d'un autre. Nous ne devons pas oublier les différents modèles du Multivers avec ses Univers fermés, ouverts, parallèles et ses trous de ver. Et il existe de très nombreuses versions différentes, dont le nombre n'est limité que par l'imagination humaine.
Mais si nous nous tournons vers un réalisme froid ou si nous prenons simplement du recul par rapport à toutes ces hypothèses, nous pouvons alors supposer que notre Univers est un conteneur infini et homogène de toutes les étoiles et galaxies. De plus, à tout point très éloigné, que ce soit à des milliards de gigaparsecs de nous, toutes les conditions seront exactement les mêmes. À ce stade, l’horizon des particules et la sphère de Hubble seront exactement les mêmes, avec le même rayonnement relique à leur bord. Il y aura les mêmes étoiles et galaxies autour. Il est intéressant de noter que cela ne contredit pas l’expansion de l’Univers. Après tout, ce n’est pas seulement l’Univers qui est en expansion, mais son espace lui-même. Le fait qu'au moment du Big Bang l'Univers soit né d'un seul point signifie seulement que les dimensions infiniment petites (pratiquement nulles) qui étaient alors se sont transformées en dimensions inimaginables. À l’avenir, nous utiliserons précisément cette hypothèse afin de comprendre clairement l’échelle de l’Univers observable.
Représentation visuelle
Diverses sources fournissent toutes sortes de modèles visuels permettant aux gens de comprendre l’échelle de l’Univers. Cependant, il ne suffit pas de prendre conscience de la taille du cosmos. Il est important d’imaginer comment des concepts tels que l’horizon de Hubble et l’horizon de particules se manifestent réellement. Pour ce faire, imaginons notre modèle étape par étape.
Oublions que la science moderne ne connaît pas la région « étrangère » de l'Univers. Laissant de côté les versions de multivers, l’Univers fractal et ses autres « variétés », imaginons qu’il soit simplement infini. Comme indiqué précédemment, cela ne contredit pas l’expansion de son espace. Bien entendu, tenons compte du fait que sa sphère de Hubble et sa sphère de particules mesurent respectivement 13,75 et 45,7 milliards d'années-lumière.
Échelle de l'univers
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Essayons d’abord de comprendre quelle est la taille de l’échelle universelle. Si vous avez voyagé autour de notre planète, vous pouvez facilement imaginer à quel point la Terre est grande pour nous. Imaginez maintenant notre planète comme un grain de sarrasin se déplaçant en orbite autour d’un soleil pastèque de la taille d’un demi-terrain de football. Dans ce cas, l’orbite de Neptune correspondra à la taille d’une petite ville, la zone correspondra à la Lune et la zone de la limite d’influence du Soleil correspondra à Mars. Il s’avère que notre système solaire est autant plus grand que la Terre que Mars est plus grande que le sarrasin ! Mais ce n'est que le début.
Imaginons maintenant que ce sarrasin soit notre système, dont la taille est approximativement égale à un parsec. La Voie Lactée aura alors la taille de deux stades de football. Toutefois, cela ne nous suffira pas. La Voie lactée devra également être réduite à une taille centimétrique. Cela ressemblera un peu à de la mousse de café enveloppée dans un tourbillon au milieu d’un espace intergalactique noir café. À vingt centimètres de là se trouve la même « miette » en spirale - la nébuleuse d'Andromède. Autour d'eux, il y aura un essaim de petites galaxies de notre Amas Local. La taille apparente de notre Univers sera de 9,2 kilomètres. Nous sommes parvenus à comprendre les dimensions universelles.
À l'intérieur de la bulle universelle
Cependant, il ne suffit pas de comprendre l’échelle elle-même. Il est important de réaliser l’Univers en dynamique. Imaginons-nous comme des géants, pour qui la Voie Lactée a un diamètre d'un centimètre. Comme indiqué tout à l'heure, nous nous retrouverons à l'intérieur d'une boule d'un rayon de 4,57 et d'un diamètre de 9,24 kilomètres. Imaginons que nous soyons capables de flotter à l’intérieur de cette boule, de voyager et de parcourir des mégaparsecs entiers en une seconde. Que verrons-nous si notre Univers est infini ?
Bien entendu, d’innombrables galaxies de toutes sortes apparaîtront devant nous. Elliptique, spirale, irrégulière. Certaines zones en regorgeront, d’autres seront vides. La principale caractéristique sera que visuellement ils seront tous immobiles alors que nous le serons. Mais dès que nous ferons un pas, les galaxies elles-mêmes commenceront à bouger. Par exemple, si nous parvenons à discerner un système solaire microscopique dans la Voie Lactée, longue d’un centimètre, nous pourrons observer son développement. En nous éloignant de 600 mètres de notre galaxie, nous verrons la protoétoile Soleil et le disque protoplanétaire au moment de leur formation. En nous en approchant, nous verrons comment la Terre apparaît, comment la vie surgit et l'homme apparaît. De la même manière, nous verrons comment les galaxies changent et se déplacent à mesure que nous nous en éloignons ou nous en rapprochons.
Par conséquent, plus nous regardons les galaxies lointaines, plus elles seront pour nous anciennes. Ainsi, les galaxies les plus éloignées seront situées à plus de 1 300 mètres de nous, et au détour de 1 380 mètres nous verrons déjà un rayonnement relique. Certes, cette distance sera pour nous imaginaire. Cependant, à mesure que nous nous rapprochons du rayonnement de fond cosmique des micro-ondes, nous verrons une image intéressante. Naturellement, nous observerons comment les galaxies se formeront et se développeront à partir du nuage d’hydrogène initial. Lorsque nous atteindrons l’une de ces galaxies formées, nous comprendrons que nous avons parcouru non pas 1,375 kilomètres, mais 4,57 kilomètres.
Zoom arrière
En conséquence, nous augmenterons encore plus en taille. Nous pouvons désormais placer des vides et des murs entiers dans le poing. On se retrouvera donc dans une bulle assez petite dont il est impossible de sortir. Non seulement la distance aux objets situés au bord de la bulle augmentera à mesure qu’ils se rapprochent, mais le bord lui-même se déplacera indéfiniment. C’est tout l’enjeu de la taille de l’Univers observable.
Quelle que soit la taille de l’Univers, pour un observateur, il restera toujours une bulle limitée. L’observateur sera toujours au centre de cette bulle, il en est même le centre. En essayant d'atteindre n'importe quel objet au bord de la bulle, l'observateur déplacera son centre. Au fur et à mesure que vous vous approchez d'un objet, cet objet s'éloignera de plus en plus du bord de la bulle et en même temps changera. Par exemple, d'un nuage d'hydrogène informe, il se transformera en une galaxie à part entière ou, plus loin, en un amas galactique. De plus, le chemin vers cet objet augmentera à mesure que vous vous en approcherez, puisque l'espace environnant lui-même changera. Ayant atteint cet objet, nous le déplacerons uniquement du bord de la bulle vers son centre. Aux confins de l’Univers, les radiations reliques continueront de scintiller.
Si nous supposons que l'Univers continuera à s'étendre à un rythme accéléré, étant alors au centre de la bulle et avançant le temps de milliards, de milliards et même d'ordres d'années plus élevés, nous remarquerons une image encore plus intéressante. Bien que notre bulle augmente également en taille, ses composants changeants s'éloigneront encore plus rapidement de nous, laissant le bord de cette bulle, jusqu'à ce que chaque particule de l'Univers erre séparément dans sa bulle solitaire sans possibilité d'interagir avec d'autres particules.
Ainsi, la science moderne ne dispose pas d’informations sur la taille réelle de l’Univers ni sur ses limites. Mais nous savons avec certitude que l’Univers observable a une limite visible et réelle, appelées respectivement rayon de Hubble (13,75 milliards d’années-lumière) et rayon des particules (45,7 milliards d’années-lumière). Ces limites dépendent entièrement de la position de l'observateur dans l'espace et s'étendent avec le temps. Si le rayon de Hubble s'étend strictement à la vitesse de la lumière, alors l'expansion de l'horizon des particules est accélérée. La question de savoir si son accélération de l'horizon des particules se poursuivra davantage et si elle sera remplacée par une compression reste ouverte.
Le site portail est une ressource d'information où vous pouvez obtenir de nombreuses connaissances utiles et intéressantes liées à l'espace. Tout d'abord, nous parlerons de notre univers et des autres, des corps célestes, des trous noirs et des phénomènes dans les profondeurs de l'espace.
La totalité de tout ce qui existe, la matière, les particules individuelles et l'espace entre ces particules, s'appelle l'Univers. Selon les scientifiques et les astrologues, l’âge de l’Univers est d’environ 14 milliards d’années. La taille de la partie visible de l'Univers occupe environ 14 milliards d'années-lumière. Et certains prétendent que l’Univers s’étend sur 90 milliards d’années-lumière. Pour plus de commodité, il est d'usage d'utiliser la valeur parsec dans le calcul de ces distances. Un parsec est égal à 3,2616 années-lumière, c'est-à-dire qu'un parsec est la distance sur laquelle le rayon moyen de l'orbite terrestre est observé sous un angle d'une seconde d'arc.
Armé de ces indicateurs, vous pouvez calculer la distance cosmique d'un objet à un autre. Par exemple, la distance entre notre planète et la Lune est de 300 000 km, soit 1 seconde-lumière. Par conséquent, cette distance au Soleil augmente jusqu'à 8,31 minutes-lumière.
Tout au long de l’histoire, les gens ont tenté de résoudre des mystères liés à l’espace et à l’univers. Dans les articles du site portail, vous pourrez en apprendre davantage sur l'Univers, mais également sur les approches scientifiques modernes de son étude. Tout le matériel est basé sur les théories et les faits les plus avancés.
Il convient de noter que l'Univers comprend un grand nombre d'objets différents connus des hommes. Les plus connus d’entre eux sont les planètes, les étoiles, les satellites, les trous noirs, les astéroïdes et les comètes. À l'heure actuelle, on comprend surtout les planètes, puisque nous vivons sur l'une d'elles. Certaines planètes possèdent leurs propres satellites. Ainsi, la Terre a son propre satellite : la Lune. Outre notre planète, il y en a 8 autres qui tournent autour du Soleil.
Il existe de nombreuses étoiles dans l’espace, mais chacune d’elles est différente les unes des autres. Ils ont des températures, des tailles et des luminosités différentes. Puisque toutes les étoiles sont différentes, elles sont classées comme suit :
Naines blanches ;
Géants;
Supergéants ;
Étoiles à neutrons ;
Quasars ;
Pulsars.
La substance la plus dense que nous connaissons est le plomb. Sur certaines planètes, la densité de leur substance peut être des milliers de fois supérieure à celle du plomb, ce qui soulève de nombreuses questions pour les scientifiques.
Toutes les planètes tournent autour du Soleil, mais celui-ci ne reste pas immobile non plus. Les étoiles peuvent se rassembler en amas qui, à leur tour, tournent également autour d'un centre encore inconnu de nous. Ces amas sont appelés galaxies. Notre galaxie s'appelle la Voie Lactée. Toutes les études menées jusqu’à présent indiquent que la majeure partie de la matière créée par les galaxies est jusqu’à présent invisible pour les humains. C’est pour cette raison qu’on l’appelait matière noire.
Les centres des galaxies sont considérés comme les plus intéressants. Certains astronomes pensent que le centre possible de la galaxie est un trou noir. Il s’agit d’un phénomène unique résultant de l’évolution d’une étoile. Mais pour l’instant, ce ne sont que des théories. Réaliser des expériences ou étudier de tels phénomènes n’est pas encore possible.
En plus des galaxies, l'Univers contient des nébuleuses (nuages interstellaires constitués de gaz, de poussière et de plasma), un rayonnement de fond cosmique micro-ondes qui imprègne tout l'espace de l'Univers et de nombreux autres objets peu connus, voire complètement inconnus.
Circulation de l'éther de l'Univers
La symétrie et l'équilibre des phénomènes matériels constituent le principe principal de l'organisation structurelle et de l'interaction dans la nature. Et sous toutes les formes : plasma et matière stellaires, monde et éthers libérés. L’essence même de tels phénomènes réside dans leurs interactions et transformations, dont la plupart sont représentées par l’éther invisible. On l’appelle aussi rayonnement relique. Il s'agit d'un rayonnement de fond cosmique micro-ondes avec une température de 2,7 K. Il existe une opinion selon laquelle c'est cet éther vibrant qui constitue la base fondamentale de tout ce qui remplit l'Univers. L'anisotropie de la distribution de l'éther est associée aux directions et à l'intensité de son mouvement dans différentes zones de l'espace invisible et visible. Toute la difficulté de l'étude et de la recherche est tout à fait comparable aux difficultés de l'étude des processus turbulents dans les gaz, les plasmas et les liquides de la matière.
Pourquoi de nombreux scientifiques croient-ils que l’Univers est multidimensionnel ?
Après avoir mené des expériences en laboratoire et dans l'espace lui-même, des données ont été obtenues à partir desquelles on peut supposer que nous vivons dans un univers dans lequel l'emplacement de tout objet peut être caractérisé par le temps et trois coordonnées spatiales. Pour cette raison, on suppose que l’Univers est à quatre dimensions. Cependant, certains scientifiques, développant des théories sur les particules élémentaires et la gravité quantique, pourraient conclure que l'existence d'un grand nombre de dimensions est simplement nécessaire. Certains modèles de l’Univers n’excluent pas jusqu’à 11 dimensions.
Il faut tenir compte du fait que l'existence d'un Univers multidimensionnel est possible avec des phénomènes de haute énergie - trous noirs, big bang, sursauts. C'est du moins l'une des idées des plus grands cosmologistes.
Le modèle de l’Univers en expansion est basé sur la théorie de la relativité générale. Il a été proposé d'expliquer de manière adéquate la structure du redshift. L’expansion a commencé en même temps que le Big Bang. Son état est illustré par la surface d'une balle en caoutchouc gonflée, sur laquelle ont été appliqués des points - des objets extragalactiques. Lorsqu'un tel ballon est gonflé, toutes ses pointes s'éloignent les unes des autres, quelle que soit leur position. Selon cette théorie, l’Univers peut soit s’étendre indéfiniment, soit se contracter.
Asymétrie baryonique de l'Univers
L'augmentation significative du nombre de particules élémentaires sur l'ensemble du nombre d'antiparticules observée dans l'Univers est appelée asymétrie baryonique. Les baryons comprennent les neutrons, les protons et quelques autres particules élémentaires à courte durée de vie. Cette disproportion s’est produite à l’époque de l’anéantissement, soit trois secondes après le Big Bang. Jusqu'à présent, le nombre de baryons et d'antibaryons correspondait. Lors de l’annihilation massive des antiparticules et particules élémentaires, la plupart d’entre elles se sont combinées par paires et ont disparu, générant ainsi un rayonnement électromagnétique.
Age of the Universe sur le site portail
Les scientifiques modernes estiment que notre Univers a environ 16 milliards d’années. Selon les estimations, l'âge minimum pourrait être de 12 à 15 milliards d'années. Le minimum est repoussé par les étoiles les plus anciennes de notre Galaxie. Son âge réel ne peut être déterminé qu'à l'aide de la loi de Hubble, mais réel ne signifie pas exact.
Horizon de visibilité
Une sphère dont le rayon est égal à la distance parcourue par la lumière pendant toute l'existence de l'Univers est appelée son horizon de visibilité. L'existence d'un horizon est directement proportionnelle à l'expansion et à la contraction de l'Univers. Selon le modèle cosmologique de Friedman, l’Univers a commencé à s’étendre à une distance singulière il y a environ 15 à 20 milliards d’années. Pendant tout le temps, la lumière parcourt une distance résiduelle dans l’Univers en expansion, soit 109 années-lumière. Pour cette raison, chaque observateur à l'instant t0 après le début du processus d'expansion ne peut observer qu'une petite partie, limitée par une sphère, qui à ce moment a un rayon I. Les corps et objets qui se trouvent à ce moment au-delà de cette limite sont : en principe, non observable. La lumière réfléchie par eux n'a tout simplement pas le temps d'atteindre l'observateur. Cela n’est pas possible même si la lumière s’est éteinte au début du processus d’expansion.
En raison de l'absorption et de la diffusion dans l'Univers primitif, compte tenu de la densité élevée, les photons ne pouvaient pas se propager dans une direction libre. Par conséquent, l'observateur est capable de détecter uniquement le rayonnement apparu à l'ère de l'Univers transparent au rayonnement. Cette époque est déterminée par le temps t»300 000 ans, la densité de la substance r»10-20 g/cm3 et le moment de la recombinaison de l'hydrogène. De tout ce qui précède, il s'ensuit que plus la source est proche de la galaxie, plus sa valeur de redshift sera grande.
Big Bang
Le moment où l’Univers a commencé est appelé le Big Bang. Ce concept est basé sur le fait qu'il existait initialement un point (point de singularité) dans lequel toute l'énergie et toute la matière étaient présentes. La base de cette caractéristique est considérée comme la haute densité de la matière. Ce qui s'est passé avant cette singularité est inconnu.
Il n'y a pas d'informations exactes concernant les événements et les conditions qui se sont produits au moment de 5*10-44 secondes (le moment de la fin du 1er quantum temporel). En termes physiques, à cette époque, on peut seulement supposer que la température était alors d'environ 1,3 * 1032 degrés avec une densité de matière d'environ 1096 kg/m 3. Ces valeurs sont les limites de l'application des idées existantes. Elles apparaissent en raison de la relation entre la constante gravitationnelle, la vitesse de la lumière, les constantes de Boltzmann et de Planck et sont appelées « constantes de Planck ».
Les événements associés à 5*10-44 à 10-36 secondes reflètent le modèle de « l'univers inflationniste ». Le moment de 10 à 36 secondes est appelé le modèle « Univers chaud ».
Au cours de la période de 1 à 3 à 100 à 120 secondes, des noyaux d'hélium et un petit nombre de noyaux d'autres éléments chimiques légers se sont formés. A partir de ce moment, un ratio commence à s'établir dans le gaz : hydrogène 78 %, hélium 22 %. Avant un million d'années, la température dans l'Univers a commencé à baisser jusqu'à 3 000-45 000 K et l'ère de la recombinaison a commencé. Auparavant, les électrons libres commençaient à se combiner avec des protons légers et des noyaux atomiques. Des atomes d'hélium, d'hydrogène et un petit nombre d'atomes de lithium ont commencé à apparaître. La substance est devenue transparente et le rayonnement, encore observé aujourd'hui, en a été déconnecté.
Le prochain milliard d'années de l'existence de l'Univers a été marqué par une diminution de la température de 3 000-45 000 K à 300 K. Les scientifiques ont appelé cette période pour l'Univers « l'âge des ténèbres » en raison du fait qu'aucune source de rayonnement électromagnétique n'avait encore apparu. Au cours de la même période, l’hétérogénéité du mélange de gaz initial s’est densifiée sous l’influence des forces gravitationnelles. Après avoir simulé ces processus sur un ordinateur, les astronomes ont constaté que cela conduisait de manière irréversible à l'apparition d'étoiles géantes dépassant de millions de fois la masse du Soleil. En raison de leur masse, ces étoiles ont atteint des températures incroyablement élevées et ont évolué sur une période de dizaines de millions d’années, après quoi elles ont explosé sous forme de supernovae. Chauffées à des températures élevées, les surfaces de ces étoiles ont créé de puissants flux de rayonnement ultraviolet. Ainsi commença une période de réionisation. Le plasma formé à la suite de tels phénomènes a commencé à diffuser fortement le rayonnement électromagnétique dans ses plages spectrales d'ondes courtes. En un sens, l’Univers a commencé à plonger dans un épais brouillard.
Ces énormes étoiles sont devenues les premières sources dans l’Univers d’éléments chimiques beaucoup plus lourds que le lithium. Des objets spatiaux de 2e génération ont commencé à se former, contenant les noyaux de ces atomes. Ces étoiles ont commencé à être créées à partir de mélanges d’atomes lourds. Un type répété de recombinaison de la plupart des atomes des gaz intergalactiques et interstellaires s'est produit, ce qui a conduit à une nouvelle transparence de l'espace pour le rayonnement électromagnétique. L’Univers est devenu exactement ce que nous pouvons observer aujourd’hui.
Structure observable de l'Univers sur le portail du site
La partie observée est spatialement inhomogène. La plupart des amas de galaxies et des galaxies individuelles forment sa structure cellulaire ou en nid d'abeille. Ils construisent des parois cellulaires d’une épaisseur de quelques mégaparsecs. Ces cellules sont appelées « vides ». Ils se caractérisent par une grande taille, des dizaines de mégaparsecs, et en même temps ils ne contiennent pas de substance à rayonnement électromagnétique. Le vide représente environ 50 % du volume total de l'Univers.
Docteur en sciences pédagogiques E. LEVITAN, membre titulaire de l'Académie russe des sciences naturelles
Science et vie // Illustrations
L'un des meilleurs observatoires astrophysiques modernes est l'Observatoire européen austral (Chili). Sur la photo : un instrument unique de cet observatoire - le Télescope des Nouvelles Technologies (NTT).
Photo du revers du miroir principal de 3,6 mètres du Télescope des Nouvelles Technologies.
Galaxie spirale NGC 1232 dans la constellation de l'Éridan (à environ 100 millions d'années-lumière). Taille - 200 années-lumière.
Devant vous se trouve un énorme disque de gaz, peut-être chauffé à des centaines de millions de degrés Kelvin (son diamètre est d'environ 300 années-lumière).
Cela semblerait une question étrange. Bien sûr, nous voyons la Voie lactée et d’autres étoiles de l’Univers plus proches de nous. Mais la question posée dans le titre de l'article n'est en réalité pas si simple, et nous allons donc essayer de la comprendre.
Le soleil éclatant pendant la journée, la Lune et la dispersion des étoiles dans le ciel nocturne ont toujours attiré l'attention humaine. À en juger par les peintures rupestres, dans lesquelles les peintres les plus anciens représentaient les figures des constellations les plus remarquables, même alors les gens, du moins les plus curieux d'entre eux, scrutaient la beauté mystérieuse du ciel étoilé. Et bien sûr, ils s'intéressaient au lever et au coucher du Soleil, aux mystérieux changements d'apparence de la Lune... C'est probablement ainsi qu'est née l'astronomie « primitive-contemplative ». Cela s'est produit plusieurs milliers d'années avant l'apparition de l'écriture, dont les monuments sont déjà devenus pour nous des documents témoignant de l'origine et du développement de l'astronomie.
Au début, les corps célestes n'étaient peut-être qu'un objet de curiosité, puis - une déification et, enfin, ont commencé à aider les gens, agissant comme une boussole, un calendrier, une horloge. Une raison sérieuse de philosopher sur la structure possible de l’Univers pourrait être la découverte de « luminaires errants » (planètes). Les tentatives visant à démêler les boucles incompréhensibles qui décrivent les planètes sur fond d'étoiles prétendument fixes ont conduit à la construction des premières images ou modèles astronomiques du monde. Le système géocentrique du monde de Claude Ptolémée (IIe siècle après JC) est à juste titre considéré comme leur apothéose. Les astronomes de l’Antiquité ont tenté (la plupart du temps sans succès) de déterminer (mais pas encore de le prouver !) quelle place occupait la Terre par rapport aux sept planètes alors connues (celles-ci étaient considérées comme le Soleil, la Lune, Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne). Et seul Nicolas Copernic (1473-1543) y parvint finalement.
Ptolémée est appelé le créateur du système géocentrique et Copernic - le système héliocentrique du monde. Mais fondamentalement, ces systèmes ne différaient que par les idées qu'ils contenaient sur la localisation du Soleil et de la Terre par rapport aux vraies planètes (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne) et à la Lune.
Copernic a essentiellement découvert la Terre en tant que planète, la Lune a pris la place qui lui revient en tant que satellite de la Terre et le Soleil s'est avéré être le centre de révolution de toutes les planètes. Le soleil et six planètes en mouvement autour de lui (dont la Terre) : tel était le système solaire tel qu'on l'imaginait au XVIe siècle.
Le système, comme nous le savons désormais, est loin d’être complet. En effet, outre les six planètes connues de Copernic, elle comprend également Uranus, Neptune et Pluton. Cette dernière a été découverte en 1930 et s'est avérée être non seulement la planète la plus éloignée, mais aussi la plus petite. De plus, le Système Solaire comprend une centaine de satellites de planètes, deux ceintures d'astéroïdes (l'une entre les orbites de Mars et Jupiter, l'autre, récemment découverte, la ceinture de Kuiper, dans la région des orbites de Neptune et de Pluton) et de nombreux comètes avec des périodes orbitales différentes. L'hypothétique « Nuage de comètes » (quelque chose comme leur sphère d'habitation) se trouve, selon diverses estimations, à une distance d'environ 100 à 150 000 unités astronomiques du Soleil. Les limites du système solaire se sont donc multipliées.
Début 2002, des scientifiques américains ont « discuté » avec leur station interplanétaire automatique Pioneer 10, lancée il y a 30 ans et qui a réussi à s'éloigner du Soleil à une distance de 12 milliards de kilomètres. La réponse au signal radio envoyé depuis la Terre est arrivée au bout de 22 heures 06 minutes (à une vitesse de propagation des ondes radio d'environ 300 000 km/sec). Compte tenu de ce qui a été dit, Pioneer 10 devra voler longtemps jusqu'aux « frontières » du système solaire (bien sûr, de manière assez conditionnelle !). Et puis il volera vers l’étoile la plus proche sur son chemin, Aldébaran (l’étoile la plus brillante de la constellation du Taureau). "Pioneer 10" pourrait y arriver et délivrer les messages des Terriens qui y sont intégrés seulement dans 2 millions d'années...
Nous sommes séparés d'Aldébaran par au moins 70 années-lumière. Et la distance jusqu'à l'étoile la plus proche de nous (dans le système Centauri) n'est que de 4,75 années-lumière. Aujourd'hui, même les écoliers devraient savoir ce qu'est une « année lumière », un « parsec » ou un « mégaparsec ». Ce sont déjà des questions et des termes de l'astronomie stellaire, qui n'existaient tout simplement pas non seulement à l'époque de Copernic, mais aussi bien plus tard.
On supposait que les étoiles étaient des corps lointains, mais leur nature était inconnue. Certes, Giordano Bruno, développant les idées de Copernic, a brillamment suggéré que les étoiles sont des soleils lointains, et peut-être dotés de leurs propres systèmes planétaires. La justesse de la première partie de cette hypothèse n’est devenue complètement évidente qu’au XIXe siècle. Et les premières dizaines de planètes autour d’autres étoiles n’ont été découvertes que dans les toutes dernières années du 20e siècle qui vient de se terminer. Avant la naissance de l’astrophysique et avant l’application de l’analyse spectrale en astronomie, il était tout simplement impossible de se rapprocher d’une solution scientifique à la nature des étoiles. Il s’est donc avéré que les étoiles ne jouaient pratiquement aucun rôle dans les systèmes du monde précédents. Le ciel étoilé était une sorte de scène sur laquelle les planètes « jouaient », et elles ne pensaient pas beaucoup à la nature des étoiles elles-mêmes (parfois on les appelait... des « clous d'argent » plantés dans le firmament du ciel). . La « sphère des étoiles » était une sorte de frontière de l’Univers dans les systèmes géocentriques et héliocentriques du monde. L’Univers tout entier, naturellement, était considéré comme visible, et ce qui se trouvait au-delà était le « royaume des cieux »…
Aujourd’hui, nous savons que seule une infime partie des étoiles est visible à l’œil nu. La bande blanchâtre qui s'étend sur tout le ciel (Voie lactée) s'est avérée, comme l'ont deviné certains philosophes grecs anciens, être une multitude d'étoiles. Galilée (au début du XVIIe siècle) discernait les plus brillants d'entre eux même à l'aide de son télescope très imparfait. Au fur et à mesure que la taille des télescopes augmentait et s'améliorait, les astronomes ont pu pénétrer progressivement dans les profondeurs de l'Univers, comme s'ils le sondaient. Mais il n’est pas immédiatement apparu clairement que les étoiles observées dans différentes directions du ciel avaient un lien avec les étoiles de la Voie lactée. L'un des premiers à le prouver fut l'astronome et opticien anglais V. Herschel. C’est pourquoi la découverte de notre Galaxie (on l’appelle parfois la Voie Lactée) est associée à son nom. Cependant, il n’est apparemment pas possible pour un simple mortel de voir l’intégralité de notre Galaxie. Bien sûr, il suffit de consulter un manuel d'astronomie pour y trouver des schémas clairs : une vue de la Galaxie « d'en haut » (avec une structure en spirale distincte, avec des bras constitués d'étoiles et de matière gazeuse-poussière) et une vue « d'en haut ». le côté » (dans cette perspective, notre île stellaire ressemble à une lentille biconvexe, si l’on n’entre pas dans quelques détails de la structure de la partie centrale de cette lentille). Schémas, diagrammes... Où se trouve au moins une photographie de notre Galaxie ?
Gagarine fut le premier terrien à voir notre planète depuis l'espace. Maintenant, probablement, tout le monde a vu des photographies de la Terre depuis l'espace, transmises par des satellites artificiels de la Terre, par des stations interplanétaires automatiques. Quarante et un ans se sont écoulés depuis le vol de Gagarine et 45 ans depuis le lancement du premier satellite - le début de l'ère spatiale. Mais à ce jour, personne ne sait si l'on pourra un jour voir la Galaxie en dépassant ses frontières... Pour nous, c'est une question qui relève du domaine de la science-fiction. Alors revenons à la réalité. Mais en même temps, pensez au fait qu’il y a à peine cent ans, la réalité actuelle pouvait ressembler à un fantasme le plus incroyable.
Ainsi, le système solaire et notre galaxie ont été découverts, dans lesquels le Soleil est l'une des milliards d'étoiles (environ 6 000 étoiles sont visibles à l'œil nu dans toute la sphère céleste), et la Voie lactée est une projection d'une partie de la Galaxie sur la sphère céleste. Mais tout comme au 16ème siècle les Terriens ont réalisé que notre Soleil était l’étoile la plus ordinaire, nous savons maintenant que notre Galaxie est l’une des nombreuses autres galaxies découvertes aujourd’hui. Parmi elles, comme dans le monde des étoiles, on trouve des géantes et des naines, des galaxies « ordinaires » et « extraordinaires », relativement calmes et extrêmement actives. Ils sont situés à des distances énormes de nous. La lumière du plus proche d’entre eux se précipite vers nous pendant près de deux millions trois cent mille ans. Mais nous pouvons voir cette galaxie même à l’œil nu ; elle se trouve dans la constellation d’Andromède. Il s'agit d'une très grande galaxie spirale, semblable à la nôtre, et donc ses photographies « compensent » dans une certaine mesure le manque de photographies de notre Galaxie.
Presque toutes les galaxies découvertes ne peuvent être vues que sur des photographies prises à l’aide de télescopes géants modernes au sol ou de télescopes spatiaux. L'utilisation de radiotélescopes et de radiointerféromètres a contribué à compléter considérablement les données optiques. La radioastronomie et l'astronomie extra-atmosphérique aux rayons X ont levé le voile sur le mystère des processus qui se produisent dans les noyaux des galaxies et dans les quasars (les objets les plus éloignés actuellement connus de notre Univers, presque impossibles à distinguer des étoiles sur les photographies prises à l'aide de télescopes optiques. ).
Dans un mégamonde extrêmement immense et pratiquement caché (ou dans la Métagalaxie), il a été possible de découvrir ses schémas et propriétés importants : expansion, structure à grande échelle. Tout cela rappelle un peu un autre micromonde déjà découvert et largement élucidé. Là, ils étudient les éléments constitutifs très proches de nous, mais aussi invisibles de l'univers (atomes, hadrons, protons, neutrons, mésons, quarks). Ayant appris la structure des atomes et les modèles d’interaction de leurs couches électroniques, les scientifiques ont littéralement « revitalisé » le tableau périodique des éléments de D. I. Mendeleïev.
Le plus important est que l'homme s'est avéré capable de découvrir et de connaître des mondes à différentes échelles qui n'étaient pas directement perçus par lui (mégamonde et micromonde).
Dans ce contexte, l’astrophysique et la cosmologie ne semblent pas originales. Mais nous arrivons ici à la partie la plus intéressante.
Le « rideau » des constellations connues de longue date s’est ouvert, emportant avec lui les dernières tentatives de notre « centrisme » : géocentrisme, héliocentrisme, galaxiecentrisme. Nous-mêmes, comme notre Terre, comme le système solaire, comme la Galaxie, ne sommes que des « particules » de la structure de l'Univers, inimaginables à l'échelle ordinaire et dans la complexité, appelées la « Métagalaxie ». Il comprend de nombreux systèmes galactiques de complexité variable (des « binaires » aux amas et superamas). Convenez qu'en même temps, la conscience de l'ampleur de sa propre taille insignifiante dans le vaste méga-monde n'humilie pas une personne, mais, au contraire, élève la puissance de son Esprit, capable de découvrir tout cela et de comprendre ce qui était découvert plus tôt.
Il semblerait qu'il soit temps de se calmer, puisque l'image moderne de la structure et de l'évolution de la Métagalaxie a été créée en termes généraux. Cependant, d'une part, il cache beaucoup de choses fondamentalement nouvelles, jusqu'alors inconnues de nous, et d'autre part, il est possible qu'en plus de notre Métagalaxie, il existe d'autres mini-univers qui forment le Grand Univers encore hypothétique...
Peut-être devrions-nous nous arrêter là pour le moment. Parce que maintenant, comme on dit, nous aimerions comprendre notre Univers. Le fait est qu’à la fin du XXe siècle, elle a réservé une grande surprise à l’astronomie.
Ceux qui s'intéressent à l'histoire de la physique savent qu'au début du XXe siècle, certains grands physiciens pensaient que leur travail titanesque était terminé, car tout ce qui était important dans cette science avait déjà été découvert et exploré. Certes, quelques « nuages » étranges restaient à l'horizon, mais peu de gens imaginaient qu'ils se « transformeraient » bientôt en théorie de la relativité et de la mécanique quantique... Quelque chose comme ça attend-il vraiment l'astronomie ?
C'est fort probable, car notre Univers, observé à l'aide de toute la puissance des instruments astronomiques modernes et apparemment déjà étudié de manière assez approfondie, pourrait s'avérer n'être que la pointe de l'iceberg universel. Où est le reste ? Comment une hypothèse aussi audacieuse a-t-elle pu naître sur l’existence de quelque chose d’énorme, de matériel et de complètement inconnu jusqu’à présent ?
Revenons à l'histoire de l'astronomie. L'une de ses pages triomphales fut la découverte de la planète Neptune « au bout d'un stylo ». L'influence gravitationnelle d'une certaine masse sur le mouvement d'Uranus a incité les scientifiques à réfléchir à l'existence d'une planète encore inconnue, a permis à des mathématiciens talentueux de déterminer son emplacement dans le système solaire, puis de dire aux astronomes exactement où la chercher sur la sphère céleste. . Et à l'avenir, la gravité a rendu des services similaires aux astronomes : elle a permis de découvrir divers objets « étranges » - naines blanches, trous noirs. Alors maintenant, l'étude du mouvement des étoiles dans les galaxies et des galaxies dans leurs amas a conduit les scientifiques à la conclusion sur l'existence d'une mystérieuse matière invisible (« sombre ») (ou peut-être d'une forme de matière inconnue de nous), et le les réserves de cette « matière » devraient être colossales.
Selon les estimations les plus audacieuses, tout ce que nous observons et prenons en compte dans l'Univers (étoiles, complexes gaz-poussière, galaxies, etc.) ne représente que 5 % de la masse qui « aurait dû être » selon des calculs basés sur des lois. de la gravité. Ces 5 % incluent l’ensemble du mégamonde que nous connaissons, depuis les grains de poussière et les atomes d’hydrogène cosmiques jusqu’aux superamas de galaxies. Certains astrophysiciens incluent même ici les neutrinos omniprésents, estimant que, malgré leur petite masse au repos, les neutrinos, avec leur nombre incalculable, apportent une certaine contribution à ces mêmes 5 pour cent.
Mais peut-être que la « matière invisible » (ou du moins une partie de celle-ci, inégalement répartie dans l’espace) est la masse d’étoiles ou de galaxies éteintes, ou d’objets cosmiques invisibles tels que les trous noirs ? Dans une certaine mesure, une telle hypothèse n’est pas dénuée de sens, même si les 95 pour cent manquants (ou, selon d’autres estimations, 60 à 70 pour cent) ne seront pas rattrapés. Les astrophysiciens et les cosmologistes sont obligés d’envisager diverses autres possibilités, pour la plupart hypothétiques. Les idées les plus fondamentales se résument au fait qu'une partie importante de la « masse cachée » est constituée de « matière noire », constituée de particules élémentaires qui nous sont inconnues.
Des recherches plus approfondies dans le domaine de la physique montreront quelles particules élémentaires, autres que celles constituées de quarks (baryons, mésons, etc.) ou sans structure (par exemple les muons), peuvent exister dans la nature. Il sera probablement plus facile de résoudre ce mystère si nous combinons les forces des physiciens, des astronomes, des astrophysiciens et des cosmologistes. De grands espoirs sont placés dans les données qui pourront être obtenues dans les années à venir en cas de lancements réussis d'engins spatiaux spécialisés. Par exemple, il est prévu de lancer un télescope spatial (diamètre 8,4 mètres). Il sera capable d'enregistrer un très grand nombre de galaxies (jusqu'à la 28e magnitude ; rappelons que les luminaires jusqu'à la 6e magnitude sont visibles à l'œil nu), ce qui permettra de construire une carte de répartition des « planètes cachées ». masse » dans tout le ciel. Certaines informations peuvent également être extraites d'observations au sol, puisque la « matière cachée », ayant une gravité élevée, devrait courber les rayons de lumière venant de galaxies et de quasars lointains. En traitant les images de ces sources lumineuses sur des ordinateurs, il est possible d'enregistrer et d'estimer la masse gravitationnelle invisible. Des analyses similaires de zones individuelles du ciel ont déjà été réalisées. (Voir l'article de l'académicien N. Kardashev « Cosmologie et problèmes SETI », récemment publié dans la revue scientifique de vulgarisation du Présidium de l'Académie des sciences de Russie « Terre et univers », 2002, n° 4.)
En conclusion, revenons à la question formulée dans le titre de cet article. Il semble qu'après tout ce qui a été dit, il est peu probable que l'on puisse y répondre positivement avec assurance... La plus ancienne des plus anciennes sciences, l'astronomie n'en est qu'à ses débuts.
