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
Download