Состав Вселенной

Вселенная - это огромное и увлекательное место. Когда астрономы рассматривают, из чего он сделан, они могут наиболее точно указать на миллиарды галактик, которые он содержит. У каждого из них есть миллионы, миллиарды или даже триллионы звезд. У многих из этих звезд есть планеты. Есть также облака газа и пыли.

Между галактиками, где, как кажется, будет очень мало «материала», в некоторых местах существуют облака горячих газов, в то время как другие области представляют собой почти пустые пустоты. Все это материал, который можно обнаружить. Итак, насколько трудно может быть взгляд в космос и с достаточной точностью оценить количество светящейся массы (материала, который мы видим) в Вселенная, с помощью радио, инфракрасный и Рентгеновский астрономия?

Теперь, когда астрономы имеют высокочувствительные детекторы, они делают большие успехи в определении массы Вселенной и того, что составляет эту массу. Но это не проблема. Ответы, которые они получают, не имеют смысла. Является ли их метод сложения массы неправильным (маловероятным) или есть что-то еще; что-то еще, что они не могут

Одним из величайших доказательств массы Вселенной является то, что называется космическим микроволновым фоном (CMB). Это не физический «барьер» или что-то в этом роде. Это состояние ранней вселенной, которое можно измерить с помощью микроволновых детекторов. CMB восходит к вскоре после Большого взрыва и фактически является фоновой температурой Вселенной. Думайте об этом как о тепле, которое можно обнаружить по всему космосу одинаково со всех сторон. Это не совсем то же самое, что тепло, исходящее от Солнца или излучаемое с планеты. Это очень низкая температура, измеренная при 2,7 градуса К. Когда астрономы начинают измерять эту температуру, они видят небольшие, но важные колебания, распространяющиеся по всему фону «жара». Однако тот факт, что он существует, означает, что вселенная по существу «плоская». Это означает, что он будет расширяться вечно.

Итак, что означает эта плоскость для определения массы вселенной? По сути, учитывая измеренный размер вселенной, это означает, что в ней должно быть достаточно массы и энергии, чтобы сделать ее «плоской». Проблема? Хорошо, когда астрономы складывают все "нормальное" вещество (например, звезды и галактики, а также газ во вселенной, это всего лишь около 5% критической плотности, в которой плоская вселенная должна оставаться плоской.

Это означает, что 95 процентов вселенной еще не обнаружено. Это там, но что это? Где это? Ученые говорят, что он существует как темная материя и темная энергия.

Масса, которую мы видим, называется «барионной» материей. Это планеты, галактики, газовые облака и скопления. Масса, которую нельзя увидеть, называется темной материей. Есть и энергия (светлый) что можно измерить; Интересно, что есть так называемая «темная энергия». и никто не знает, что это такое.

Итак, что составляет вселенную и в каких процентах? Вот разбивка текущих пропорций массы во вселенной.

Во-первых, это тяжелые элементы. Они составляют около 0,03% Вселенной. В течение почти полумиллиарда лет после рождения Вселенной единственными существовавшими элементами были водород и гелий. Они не тяжелые.

Однако после того, как звезды родились, жили и умерли, вселенная начала заполняться элементами, более тяжелыми, чем водород и гелий, которые были «приготовлены» внутри звезд. Это происходит, когда звезды соединяют водород (или другие элементы) в своих ядрах. Stardeath распространяет все эти элементы в космос через планетарные туманности или взрывы сверхновых. Однажды они разбросаны по космосу. они являются основным материалом для строительства следующих поколений звезд и планет.

Однако это медленный процесс. Даже спустя почти 14 миллиардов лет после его создания, только небольшая часть массы вселенной состоит из элементов, более тяжелых, чем гелий.

Нейтрино также являются частью вселенной, хотя только около 0,3 процента от нее. Они создаются в процессе ядерного синтеза в ядрах звезд, нейтрино - это почти безмассовые частицы, которые движутся почти со скоростью света. В сочетании с отсутствием заряда их крошечные массы означают, что они не могут легко взаимодействовать с массой, за исключением прямого воздействия на ядро. Измерение нейтрино не легкая задача. Но это позволило ученым получить хорошие оценки скорости ядерного синтеза нашего Солнца и других звезд, а также оценку общей популяции нейтрино во Вселенной.

Когда звёзды смотрят в ночное небо, большая часть зрелищ - звезды. Они составляют около 0,4 процента Вселенной. Тем не менее, когда люди смотрят на видимый свет, исходящий даже от других галактик, большинство из того, что они видят, это звезды. Кажется странным, что они составляют лишь небольшую часть вселенной.

Так что же более распространено, чем звезды и нейтрино? Оказывается, что на четыре процента газы составляют гораздо большую часть космоса. Они обычно занимают пространство между звезды, и в этом отношении, пространство между целыми галактиками. Межзвездный газ, который в основном представляет собой просто элементарный водород и гелий, составляет большую часть массы во Вселенной, которую можно измерить напрямую. Эти газы обнаруживаются с помощью приборов, чувствительных к радио, инфракрасным и рентгеновским длинам волн.

Темная материя

Второе по распространенности «вещество» вселенной - это то, что никто не видел иначе. Тем не менее, он составляет около 22 процентов вселенной. Ученые анализируют движение (вращение) галактик, а также взаимодействие галактик в скоплениях галактик, обнаружили, что всего присутствующего газа и пыли недостаточно для объяснения появления и движения галактик. Оказывается, 80 процентов массы в этих галактиках должны быть «темными». То есть он не обнаруживается в Любые длина волны света, радио через гамма-луч. Вот почему этот «материал» называется «темная материя».

Личность этой загадочной массы? Неизвестный. Лучший кандидат холодная темная материяТеоретически это частица, похожая на нейтрино, но с гораздо большей массой. Считается, что эти частицы, часто известные как слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP) возникли из-за тепловых взаимодействий в начале галактика образования. Однако до сих пор мы не смогли обнаружить темную материю, прямо или косвенно, или создать ее в лаборатории.

Самая многочисленная масса вселенной - это не темная материя, не звезды, не галактики, не облака газа и пыли. Это то, что называется "темная энергия", и она составляет 73 процента вселенной. На самом деле, темная энергия вовсе не является (скорее всего) даже массивной. Что делает его категоризацию "массы" несколько запутанной. Итак, что это? Возможно, это очень странное свойство самого пространства-времени или даже какое-то необъяснимое (пока что) энергетическое поле, которое пронизывает всю вселенную. Или это ни одна из тех вещей. Никто не знает. Только время, много и много больше данных покажет.

Отредактировано и обновлено Кэролин Коллинз Петерсен.