Powstanie i budowa Wszechświata
advertisement
2016-03-28 Ważne pojęcia Powstanie i budowa Wszechświata • Wszechświat – całość materialnego świata, wszystko co fizycznie istnieje • Galaktyka - to układ gwiazd i materii międzygwiazdowej związanych grawitacyjnie • Gwiazda – kuliste ciało niebieskie złożone z gazów i plazmy świecące światłem własnym • Ciemna materia - hipotetyczna materia nieemitująca i nieodbijająca promieniowania elektromagnetycznego. Jej istnienie zdradzają jedynie wywierane przez nią efekty grawitacyjne (stanowi prawdopodobnie około 27% masy Wszechświata) Jednostki odległości wykorzystywane w astronomii • Rok świetlny – droga, jaką przebywa światło w próżni w ciągu roku zwrotnikowego (prędkość światła wynosi 300 tysięcy kilometrów na sekundę) - rok świetlny równy jest 9,4605×1012km • Parsek – jednostka odległości równa w przybliżeniu 3,26 lat świetlnych • Jednostka astronomiczna – miara długości używana w Układzie Słonecznym równa średniej odległości Ziemi od Słońca (niecałe 150 milionów kilometrów) – odległość ta odpowiada 8 min 20 s świetlnym Teoria geocentryczna • Teoria, której ostateczny kształt nadał Ptolemeusz (II wiek naszej ery) • Ziemia znajduje się w środku Wszechświata • Wokół Ziemi krążą Słońce i inne znane ciała Układu Słonecznego: kolejno: Księżyc, Merkury, Wenus, Słońce, Mars, Jowisz, Saturn • Pozostałe ciała niebieskie znajdują się na sferze niebieskiej – czaszy otaczającej Ziemię, planety i Słońce – stanowi ona granicę Wszechświata Teoria heliocentryczna • • • • Stworzona przez Kopernika (XVI wiek) W centrum Wszechświata znajduje się Słońce Wokół Słońca poruszają się planety, w tym Ziemia Układ Słoneczny otacza sfera, na której znajdują się pozostałe ciała niebieskie 1 2016-03-28 Teoria Wielkiego Wybuchu Teoria zakładająca, że kilkanaście mld lat temu całość materii i energii budująca Wszechświat zgromadzona była w jednym punkcie o "nieskończonej" gęstości i temperaturze (tzw. osobliwości). W pewnym momencie – około 13,7 mld lat temu – punkt ten zaczął się gwałtownie rozszerzać. Moment ten nazywany jest wielkim wybuchem (big bang). Teoria Wielkiego Wybuchu Teoria Wielkiego Wybuchu W pierwszych sekundach Wszechświat był dynamiczną plazmą, składającą się z fotonów (porcji energii), neutrin, elektronów i swobodnych kwarków (cząsteczek elementarnych). W chwilę później, gdy temperatura spadła do 3 x 1012 kelwinów, zaczęły one łączyć się w protony i neutrony. Wszechświat błyskawicznie się rozszerzał, powiększając swój rozmiar 1050 – 100100 razy w ułamku sekundy (inflacja kosmologiczna),później tempo rozszerzania znacznie spadło. Po około dwóch minutach zaczęły powstawać pierwsze złożone jądra atomowe deuteru oraz inne lekkie jądra atomowe: helu, berylu i litu. Około trzysta tysięcy lat później, gdy temperatura spadła do 3000 kelwinów, z połączenia elektronów, protonów i cząstek alfa powstały obojętne atomy wodoru i tlenu – Wszechświat stał się "przezroczysty" dla promieniowania. Teoria Wielkiego Wybuchu Ekspansja Wszechświata była i jest nierównomierna. Niektóre obszary rozszerzały się szybciej, a inne wolniej. Obszary rozszerzające się wolniej posiadały większą gęstość, co sprawiało, że siły grawitacyjne przyciągały tam materię. Tak powstały galaktyki, gromady i supergromady galaktyk. Współczesne badania wykazały, że tempo rozszerzania się Wszechświata rośnie. Ślady Wielkiego Wybuchu • Promieniowanie reliktowe tła (pozostałości po gorącym promieniowaniu we wczesnym wszechświecie) • Fale grawitacyjne 2 2016-03-28 Budowa wewnętrzna Wszechświata • Średnica obserwowalnego Wszechświata wynosi 92 miliardy lat świetlnych • Wszechświat zbudowany jest z materii widzialnej (stanowi ona około 5% całej masy Wszechświata) i z tzw. ciemnej materii (ponad 25% masy). • Pozostała część Wszechświata to energia • Gęstość materii we Wszechświecie wynosi średnio 9,9 *10-30 grama/cm3 • Materia jest rozmieszczona nierównomiernie – najważniejszymi skupiskami materii są galaktyki – jest ich około 100 mld • Galaktyki łączą się w gromady i supergromady – układają się one w przestrzeni w włókna podobnie jak w pajęczynie Galaktyka spiralna Galaktyka eliptyczna 3 2016-03-28 Czarna dziura Czarna dziura to ciało niebieskie charakteryzujące się olbrzymią gęstością materii, a przez to i olbrzymią grawitacją, która nie pozwala na emisję materii i promieniowania. Czarne dziury to etap końcowy rozwoju supermasywnych gwiazd. Po wypaleniu gwiazdy te podlegają kolapsowi grawitacyjnemu (zapadają się), w wyniku którego dochodzi do ekstremalnego ściśnięcia materii i powstania czarnej dziury. Czarne dziury można zauważyć tylko dzięki zjawiskom zachodzącym wokół nich – dyskowi akrecyjnemu i wyrzutom plazmy (jety) Galaktyka nieregularna Nasza Galaktyka – Droga Mleczna Czarna dziura z dyskiem akrecyjnym i jetami Nasza Galaktyka – Droga Mleczna Fragment Drogi Mlecznej na niebie • Jest to typowa galaktyka spiralna • Średnica galaktyki wynosi około 100 -120 tys. lat świetlnych • Grubość (w centrum) kilkanaście tysięcy lat świetlnych, poza centrum około 1000 lat świetlnych • Liczba gwiazd – około 200 miliardów • Położenie Układu Słonecznego – około 30 tysięcy lat świetlnych od centrum 4
