Я познаю мир. Естествознание
Шрифт:
Как умирают звезды
Рождение одной звезды мало отличается от рождения другой, но жизнь и смерть звезд могут быть очень разными. Время между рождением и смертью звезды, когда она светит в полную силу, называется главной последовательностью. В это время энергия образуется благодаря превращению водорода в гелий. Продолжительность жизни звезды зависит от ее массы, от того, на какое время запасов водорода хватит, чтобы обеспечить свечение. Главная последовательность занимает большую часть жизни звезды. Например, для Солнца и похожих звезд главная последовательность продолжается 10 миллиардов лет.
Звезды умирают, превращаясь в ужасающие черные дыры, звезды гибнут с невероятными взрывами или постепенно превращаются в белых
Черная дыра
Наиболее распространенной причиной гибели звезды служит истощение запасов ее водородного топлива, которое расходуется в ядерных реакциях. Когда это происходит, звезда небольших размеров, как, например, наше Солнце, начинает расти и превращаться в красный гигант, ядро которого продолжает вырабатывать энергию, перейдя на гелий вместо водорода. Постепенно это приводит к тому, что наружные слои красного гиганта сбрасываются и превращаются в туманность. Оставшаяся маленькая центральная часть продолжает светиться и становится белым карликом, обреченным на тихое остывание.
Мощные, крупные звезды после того, как запасы водорода подходят к концу, сжимаются и поглощают энергию до тех пор, пока звезду не разорвет взрыв колоссальной силы. Такой взрыв называется вспышкой сверхновой. Яркость этой вспышки превышает яркость всех звезд галактики. Энергия, которая выбрасывается за первые десять секунд после взрыва, больше, чем энергия, которую могли бы выработать 10 звезд размером с Солнце за миллиарды лет. Огромные синие гиганты – самые большие звезды во Вселенной. Они обычно прекращают свое существование, взрываясь.
Смерть крупной звезды может привести к тому, что ее ядро сожмется настолько, что внутренние силы сожмут даже атомы, и, в конце концов, звезда исчезнет в точке огромной плотности. Все, что находится вокруг этой точки, становится так называемой черной дырой. Притяжение черной дыры настолько велико, что ничто, даже свет, не может покинуть ее пределы и навсегда исчезает в ней. Неизвестно точно, что такое черная дыра, но ученым удается изучать черные дыры по их влиянию на соседние космические объекты. Если черной дырой становится одна из звезд, входивших в состав двойной, она может утянуть газ своей соседки.
Невидимые открытия
В космосе существует несколько типов излучения, и свет – лишь один из них. Когда ученые поняли это, они стали строить не только телескопы, с помощью которых можно увидеть далекие объекты, но и приборы, улавливающие другие волны.
Радиотелескоп – это большая и сложная антенна, большая «тарелка», похожая на ту, что используется для приема спутниковых каналов телевидения. Радиотелескоп может двигаться и следить за объектом, перемещающимся по ночному небу. Кроме того, радиотелескопу не нужно безоблачное небо – радиосигналы проходят и сквозь облака. К тому же радиоастрономам не нужно ждать наступления ночи – радиотелескопы работают круглые сутки. «Тарелка» самого большого радиотелескопа более 300 метров в диаметре. Такой телескоп позволяет находить и исследовать объекты, расположенные слишком далеко для того, чтобы их можно было увидеть. С помощью радиотелескопа изучают и тусклые объекты, света которых недостаточно, чтобы стать видимыми для нас. Радиосигналы поступают в компьютер, где преобразовываются в графическое изображение.
Некоторые космические явления были обнаружены именно по радиосигналам. Они оказались настолько упорядоченными, что сначала их приняли за послание инопланетного разума. Источник этих загадочных радиоволн был назван пульсаром.
Пульсар – особая звезда, передающая в космос радиосигналы большой силы и лучи света. Радиостанция на Земле воспринимает проходящие через нее сигналы как включение и выключение радиомаяка. Сигналы поступают обычно несколько раз в секунду, это зависит от скорости вращения
пульсара. Предполагается, что постепенно вращение пульсара замедляется из–за истощающейся энергии. Самые медленные из известных на сегодня пульсаров делают один оборот в пять секунд, а самый быстрый – более 600.
Пульсар
Вселенная – все, что есть
Космос и все, что находится в нем, называется Вселенной. Это огромное пространство, которое, судя по всему, расширяется. Размеры
Вселенной неизвестны, но самая далекая от Земли галактика находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет. Точно неясно, как образовалась Вселенная. Возможно, что это произошло в результате Большого взрыва. Впервые это словосочетание прозвучало в эфире английского радио.
Вселенная, время, пространство – эти понятия плохо укладываются в голове, но кое–что из сложных рассуждений на эту тему вполне доступно.
Большинство ученых склоняются к мнению, что все, что находится во Вселенной, появилось в крошечной точке, в которой произошел взрыв невероятной силы, в результате которого появилось время и пространство. При этом температура достигла 10.000 триллионов градусов. Вероятно, это произошло более 12 миллиардов лет назад.
Очень хочется узнать, что было до этого и что находится за пределами Вселенной, если они существуют. Но наука не знает ответа на этот вопрос. Потом появились физические силы. Прошло несколько тысяч лет, прежде чем образовались атомы. Все время, как и сегодня, Вселенная расширялась с гигантской скоростью. О том, что Вселенная расширяется и сегодня, мы можем судить по тому, что расстояние между галактиками увеличивается. Первые сто тысяч лет Вселенная была горячее, чем наше Солнце. В это время звезды не могли существовать и сразу испарялись, если и возникали.
Взрывающиеся галактики
В древности люди думали, что Земля, Солнце и все, что находится в небе, существует вечно, а некоторые религиозные учения утверждают, что в далекие времена не было никого, кроме Бога, который и сотворил все в этом мире.
Почему галактики не разлетаются?
Несмотря на то что Вселенная расширяется, галактики не разлетаются, так как удерживаются вместе благодаря силе притяжения. Однако этой силы оказывается недостаточно, чтобы остановить ее расширение. Одни ученые считают, что Вселенная будет расширяться вечно, другие думают, что этот процесс прекратится, и Вселенная начнет сжиматься.
Если это когда–нибудь и случится, Солнечная система к этому моменту давно прекратит свое существование. Сжатие Вселенной, вероятно, приведет к сближению галактик и появлению огромной черной дыры, из которой может образоваться новая Вселенная.
Темное вещество
Возможно, во Вселенной находится огромное количество вещества, о котором мы знаем очень мало. Это невидимое вещество называют темным. Возможно, это черные дыры, или, может быть, коричневые карлики. Так называются странные объекты, которые слишком велики, чтобы быть планетами, но слишком малы для звезды. Запасы топлива в этих звездах оскудели настолько, что ядерные реакции в их ядрах прекратились, и они перестали светиться, как нормальная звезда.
Кроме того, темное вещество может состоять из звезд, слишком тусклых для того, чтобы мы могли увидеть их, или холодного газа.
Мы можем обсуждать только то, что воспринимаем органами чувств. Мы видим далекие звезды, улавливаем радиосигналы или смотрим на экраны приборов, которые получают и обрабатывает данные из космоса. Телескопы и приборы позволяют нам изучать лишь крошечную часть Вселенной. Для исследования темного вещества приборы устанавливают на дне глубоких шахт, чтобы изолировать их от космических лучей и света.