Строение Вселенной
Перед тем, как узнать о строении Вселенной, нужно определиться с тем, что именно вы понимаете под этим понятием. У слова Вселенная, как ни странно, есть два значения. Первое – философское, объединяющее под собой все сущее и состоящее из пространства и времени. Второе – материальное, это астрономическая Вселенная, которая описывает не абстрактное «все», а конкретные объекты, небесные тела, звездные скопления, астероиды, космический мусор, и даже нас с вами. Вот об этом мы сегодня и поговорим.
Если углубиться в точечную структуру астрономической Вселенной, то окажется, что по большей части она состоит из водорода – на 75%. На втором месте находится гелий, занимающий около 23%, а остальные 2 приходятся на все остальные элементы, включая кислород и углерод.
Вселенная очень разряжена, ее плотность составляет 10 -29 г/см 3 , и преобладающими веществами в ней являются темная энергия и темная материя. Говоря точнее, материя – это все, что есть во Вселенной. Просто она бывает осязаемой – вещество, и неосязаемой – энергия. Вещество в свою очередь тоже разделяется на две группы согласно тому, может оно взаимодействовать с электромагнитным излучением или не может. Если нет, значит оно темное. И если с темным веществом все более ли менее понятно, то вот что такое темная энергия, объяснить сложно. Если коротко – это неструктурированная материя с отрицательным давлением, не позволяющая структурированной материи растягиваться. То есть благодаря ей метр всегда состоит из 100 сантиметров, даже несмотря на расширение Вселенной.
Кроме плотности, структуры, температуры и некоторых других характеристик, мы мало что можем сказать о Вселенной. Например, мы не знаем ее точного размера или формы. Непонятно даже, есть ли они у нее. То же самое можно сказать и про массу, которая ко Вселенной вообще не применяется.
Из чего состоит Вселенная
Итак, со структурой разобрались, теперь можно поговорить о более детальном строении мироздания. Начнем с самых больших объектов и будем двигаться к самым маленьким.
Состав Вселенной
Самые громадные области Вселенной – это далеко не галактики, как может показаться на первый взгляд. (Галактики даже не входят в топ-3, но об этом позже). Самые большие зоны – это пустоты или войды. Да, большую часть Вселенной составляет пустота, вы все правильно поняли. Войды – это такие участки космоса, в которых нет вообще ничего, даже галактических скоплений. Эти участки могут быть громадными: около 30 парсек. Но есть еще и супервойды, которые простираются на 150 мегапарсек и, скорее всего, занимают около половины всей Вселенной. Говоря слово «пустота», мы подразумеваем, что там нет звезд, планет и прочих небесных тел. Но по-прежнему присутствует вакуум, который на самом деле не такой уж и пустой.
Следующими по размеру после войдов являются галактические нити. Как вы уже, наверное, догадались по названию, это структура представляет собой нить из галактик. Ее длина в среднем составляет около 70-80 мегапарсек. Нити простираются между войдами и могут образовывать собой что-то вроде стен, состоящих из сверхскоплений. Кстати о них.
Сверхскопления галактик – следующая по величине структура во Вселенной. Она включает в себя группы и скопления галактик, которые вытягиваются по длине примерно на 10-50 мегапарсек. В редких случаях длина может достигать 100 мегапарсек, а толщина – 1. В отличие от нитей, сверхскопления состоят из нескольких волокон, которые переплетаются между собой, образуя единую структуру. А между этими волокнами располагаются пустоты.
Сверхскопления галактик
Далее идут скопления галактик, которые представляют собой галактические системы общим размером около 100 световых лет и массой больше тысячи масс Солнца. Скопления галактик бывают правильными, неправильными и промежуточными. Первые также называют регулярными, они имеют округлую форму и увеличивают густоту галактик от краев к центру. Вторые – иррегулярные, их форма может быть произвольной, а концентрация галактик, наоборот, уменьшается к центру.
Помимо скоплений, есть еще и группы галактик. Формально это одно и то же, просто группами называют объединения до ста «участников», а скоплениями – больше ста. Но в плане строения разницы между ними нет.
Наконец-то мы подобрались к чему-то более знакомому – галактики. Это структуры, состоящие из групп звездных систем, космической пыли и межзвездного газа. Газ заполняет собой пространство между звездами и является крайне разряженным веществом с плотностью менее атома на кубический сантиметр. Ну а пыль – это просто пыль, частицы которой настолько маленькие, что вы их даже не увидите. Самые крупные из них составляют десятую долю миллиметра в диаметре. Все галактики удалены от нас на огромные расстояния, кроме той, в которой мы находимся, конечно же. Они бывают разными: эллиптическими, спиральными, карликовыми и так далее. Они все различаются по массе и размерам. Например, диаметр самой большой из всех известных нам галактик IC 1101 составляет 600 килопарсек.
Спиральная галактика NGC 4414
Все галактики состоят из звездных скоплений. Это группа звездных систем с общим происхождением, которые движутся в гравитационном поле галактики как одна цельная структура. Вы можете знать их как созвездия.
Звездные системы представляют собой одну звезду или целую группу вместе с их планетными системами, объединенных друг с другом гравитацией.
Планетная система – это все небесные тела, захваченные гравитацией звезды и вращающиеся вокруг нее. Наша Солнечная система тоже является такой структурой. Сюда входит сама материнская звезда, планеты, их спутники, астероиды, кометы и другие более мелкие объекты.
Звезда – небесное тело, достаточно большое для того, чтобы в его ядре начали протекать термоядерные реакции, выделяющие колоссальное количество энергии. Звезды разделяются на разные виды в зависимости от размера и температуры. Ближайшая к нам звезда – Солнце.
Звезды
Вокруг небесного светила в планетной системе вращаются планеты. Эти небесные тела имеют достаточную массу, чтобы обзавестись собственным гравитационным полем и очистить свою орбиту, но они все еще не настолько большие, чтобы запустить термоядерные реакции в ядре. В нашей системе насчитывается восемь планет, включая Землю.
Карликовые планеты также обладают своим гравитационным полем и могут принять форму шара, но они не способны очистить окрестности своей орбиты от различного мусора, так как слишком маленькие. Под данное определение подходит Плутон, который не так давно считался девятой планетой Солнечной системы.
Помимо всего прочего, в звездных системах еще есть спутники планет и более мелкие тела: астероиды, кометы, метеороиды и многое другое.
Источник
Звёздная система
Звёздная система — это система, состоящая из звёзд, движущихся по замкнутой орбите, гравитационно связанных, и, возможно, имеющих планетные системы, состоящих из меньших тел (таких как планеты или астероиды). В частности, Солнечная система — это звёздная система, образованная одиночной звездой — Солнцем — и другими телами (планетами и др.), обращающимися вокруг неё.
Кратность звёздной системы ограничена. Невозможно создать долгоживущую систему из трёх, четырёх и более равноправных звёзд. Устойчивыми оказываются только иерархические системы. К примеру, чтобы в тройной системе третий компонент не был выброшен из системы, необходимо чтобы он не приближался ближе чем на 8—10 радиусов к «внутренней» двойной системе. Сам же компонент может быть как одиночной, так и ещё одной двойной звездой. [1]
Содержание
Двойные звёздные системы
Звёздные системы из двух звёзд называются двойными звёздами, или двойными звёздными системами. При отсутствии приливных эффектов, возмущений от других сил и передачи массы от одной звезды к другой, такая система устойчива, и обе звезды будут неограниченно долго двигаться по эллиптической орбите вокруг центра масс системы (см. Задача двух тел).
Системы с более чем двумя звёздами
Системы с более чем двумя звёздами также возможны: например, звёздное скопление и галактика — виды звёздных систем. Из-за большого размера этих систем, их динамика значительно сложнее, чем у двойной звезды. Однако, также возможно существование звёздных систем с небольшим (но больше двух) количеством звёзд и простой орбитальной динамикой. Эти системы называются кратными звёздными системами, или физически кратными звёздами. Кратная звёздная система, состоящая из трёх звёзд, называется тройной.
Динамическая теория
Теоретически моделирование кратной звёздной системы сложнее, чем двойной, так как рассматриваемая динамическая система (Задача N тел) может проявлять хаотическое поведение. Многие конфигурации небольших групп звёзд оказываются нестабильными, и, в конце концов, одна из звёзд приближается к другой достаточно близко и разгоняется настолько, что покидает систему. [2] Нестабильности можно избежать в системе, которую Эванс называл иерархическими. [3] В иерархической системе звёзды могут быть разделены на две группы, каждая из которых обращается по большой орбите вокруг центра масс системы. Каждая из этих групп должна также быть иерархической. Это означает, что они тоже могут быть разделены на меньшие подгруппы, которые сами являются иерархическими, и т. д.
Тройные звёздные системы
Тройные звёздные системы — наиболее распространённый тип кратных систем. Например, в издании 1999 года каталога физически кратных звёзд Токовинина, [4] 551 из 728 систем описаны как тройные. В соответствии с иерархическим принципом тройные звёздные системы обычно состоят из пары близко расположенных звёзд с более удалённым спутником.
Более высокие кратности
Известно много систем с более чем тремя звёздами. ν Скорпиона (англ.) русск. состоит из по крайней мере семи звёзд [5] .
Примеры
Некоторые звёздные системы:
- Солнечная система, с Солнцем в центре (одна звезда);
- Сириус (две звезды);
- α Центавра (три звезды) (оспаривается — см. Проксима Центавра);
- 4 Центавра (4 звезды);
- Мицар (шесть звёзд);
- Кастор (шесть звёзд);
- ν Скорпиона (семь звёзд);
- Лебедь X-1 (одна звезда и одна чёрная дыра);
Примечания
- ↑ Сергей Попов. Звёздные пары.
- ↑ (англ.) Multiple Stellar Systems: Types and Stability, Peter J. T. Leonard, in Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics, P. Murdin, ed., онлайн-версии: Institute of Physics, оригинальное издание, опубликованное Nature Publishing Group, 2001.
- ↑ Stars of Higher Multiplicity, David S. Evans, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society9 (1968), 388—400.
- ↑ (англ.) MSC—a catalogue of physical multiple stars, A. A. Tokovinin, Astronomy and Astrophysics Supplement Series124 (1997), 75—84; онлайн-версии: VizieR и Multiple Star Catalog.
- ↑Multiple Star Catalog (MSC)
Звёздные системы 