Общий взгляд на устройство вселенной

Вселенная — это всё, что существует: вещество, энергия, пространство и время. Она представляет собой сложную иерархическую структуру, которая постоянно эволюционирует. Современные представления о её устройстве основаны на данных космологии — науки, изучающей Вселенную как целое.

Происхождение и возраст

Согласно доминирующей теории, Вселенная возникла около 13,8 млрд лет назад в результате Большого взрыва. Это не был взрыв в привычном смысле, а стремительное расширение пространства, которое до этого было сверхгорячим и сверхплотным. Предполагается, что Большому взрыву предшествовала космологическая сингулярность — начальное состояние Вселенной с бесконечно большой плотностью и температурой.

С момента Большого взрыва происходит почти однородное и изотропное расширение Вселенной.

Состав

По современным представлениям, Вселенная состоит из трёх основных компонентов:

• Тёмная энергия — около 68% от общего содержимого Вселенной. Это загадочная сила, которая, как считается, заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Её природа до сих пор неизвестна.
• Тёмная материя — около 27%. Это невидимая субстанция, которая проявляется только через гравитационное влияние. Она как невидимая паутина, удерживающая галактики вместе.
• Обычное вещество — около 5%. Это всё, из чего состоят звёзды, планеты, люди, воздух, вода, атомы.

Структура

На крупных масштабах Вселенная имеет ячеистую структуру. Внутри ячеек — пустоты (войды), а стенки образованы из сверхскоплений галактик. Иерархия структуры выглядит так:

1. Сверхскопления — верхний уровень иерархии.
2. Скопления галактик.
3. Локальные группы галактик.
4. Галактики — самый нижний уровень. Они бывают разных типов: спиральные, эллиптические, неправильные, с полярными кольцами, с активными ядрами и т. д..

Галактическая паутина — крупномасштабная структура Вселенной, состоящая из нитей галактик и их скоплений, разделённых огромными пустотами.

Наша галактика — Млечный Путь. В ней более 100 млрд звёзд. Солнечная система — маленькая часть этой галактики.

Расширение

Вселенная продолжает расширяться, и, по современным данным, это расширение ускоряется. Учёные считают, что за этим стоит тёмная энергия.

Впервые о расширении Вселенной заговорили в 1929 году после статьи Эдвина Хаббла. Он обнаружил, что практически все галактики от нас удаляются, причём тем быстрее, чем дальше они находятся от Земли. Это явление объясняется законом Хаббла: скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до неё.

Однако есть исследования, которые ставят под сомнение ускоряющееся расширение. Например, группа учёных из Южной Кореи проанализировала 300 галактик с сверхновыми типа Ia и обнаружила, что их яркость зависит от возраста родительской галактики. С учётом этого фактора ускорение расширения может быть иллюзией.

Наблюдаемая Вселенная

Часть Вселенной, доступную для наблюдения с Земли, называют наблюдаемой Вселенной или Метагалактикой. Её диаметр составляет около 93 млрд световых лет. Границей наблюдаемой Вселенной является космологический горизонт — объекты на нём имеют бесконечное красное смещение.

Мы можем наблюдать только ту часть Вселенной, откуда излучение успело достичь Земли за время её существования. Всё, что дальше, пока физически недоступно для наших телескопов — свет оттуда ещё не успел до нас дойти.

Некоторые загадки

• Природа тёмной материи и тёмной энергии. Их свойства и состав почти полностью неизвестны.
• Границы Вселенной. Неизвестно, конечна ли Вселенная или бесконечна.
• Будущее Вселенной. Существует несколько сценариев, включая «Тепловую смерть» (вселенная продолжит расширяться и остывать), «Большой разрыв» (разрыв галактик, звёздных скоплений и атомов из-за доминирования тёмной энергии) и другие.

Космология продолжает развиваться, и новые наблюдения и теории могут изменить наше понимание устройства Вселенной.