Научные открытия XX века, их богословское осмысление

Черная дыра - космический  объект, который образуется при неограниченном гравитационном сжатии (гравитационном коллапсе) массивных космических  тел. Существование этих объектов предсказывает  общая теория относительности. Сам  термин "черная дыра" введен в  науку американским физиком Джоном Уилером в 1968 г. для обозначения сколлапсировавшей звезды.

Черные дыры образуются в  результате коллапса гигантских нейтронных звезд массой более 3 масс Солнца. При  сжатии их гравитационное поле уплотняется  все сильнее и сильнее. Наконец  звезда сжимается до такой степени, что свет уже не может преодолеть ее притяжения. Радиус, до которого должна сжаться звезда, чтобы превратиться в черную дыру, называется гравитационным радиусом. Для массивных звезд  он составляет несколько десятков километров.

Весьма вероятный  кандидат в чёрные дыры: рентгеновский  источник Лебедь1. Это тесная двойная  система, одна из компонент – чёрная дыра.

Поскольку черные дыры не светят, то единственный путь судить о них - это наблюдать воздействие их гравитационного поля на другие тела.

Имеются косвенные доказательства существования черных дыр более  чем в 10 тесных двойных рентгеновских  звездах. В пользу этого говорят, во-первых, отсутствие известных проявлений твердой поверхности, характерных  для рентгеновского пульсара или  рентгеновского барстера, и, во-вторых, большая масса невидимого компонента двойной системы (больше 3 масс Солнца). Один из наиболее вероятных кандидатов в черные дыры - это ярчайший источник рентгеновских лучей в созвездии Лебедя - Лебедь Х-1.

 

 

1.5.8. Наша Галактика  – Млечный Путь

Наша Галактика - звездная система, в которую погружена  Солнечная система, называется Млечный  Путь.

Млечный путь.

Млечный Путь - грандиозное  скопление звезд, видимое на небе как светлая туманная полоса. На древнегреческом языке слово "глактикос" означает "молочный", "млечный", поэтому Млечный Путь и похожие  на него звездные системы называют галактиками.

В нашей Галактике - Млечном  Пути - более 200 млрд. звезд самой  разной светимости и цвета.

Окрестности Солнца - это  объем Галактики, в котором доступными современной астрономии средствами можно наблюдать и изучать  звезды разных типов. Как показывает практика, это "шар", который содержит около 1,5 тысяч звезд. Радиус этого  шара - 20 парсек. В настоящее время  в окрестностях Солнца исследованы  все или почти все звезды за исключением совсем карликовых, излучающих очень мало света.

В непосредственных окрестностях Солнца - шаре радиусом около 5 парсек - исследованы абсолютно все звезды - их около 100.

Большинство среди них (почти  две трети) - это очень слабые красные  карлики с массой в 3-10 раз меньше, чем у Солнца. Звезды, похожие на Солнце, очень редки, их всего 6 %. Белых и желтоватых звезд массами от 1,5 до 2 солнечных вообще единицы. Более массивных звезд (астрономам известны звезды с массами примерно до 100 солнечных) в непосредственных окрестностях Солнца не найдено, что указывает на их большую редкость. Кроме живых звезд ученые обнаружили в этом объеме еще 7 белых карликов.

Слабый красный карлик Проксима (от лат. "ближайшая") - компонент  тройной системы alpha-Центавра - сейчас считается ближайшей от Солнца звездой.

Расстояние до Проксимы - 1,31 пк, свет от нее до нас идет 4, 2 года. Будущие исследования покажут, насколько Проксима достойна своего имени и нет ли звезд, конечно  более слабых, которые еще ближе  к Солнцу.

Наши предки объединили все  звезды в группы - созвездия.

Звёздное  небо Готторпского глобуса: северное полушарие.

Звёздное  небо Готторпского глобуса: южное полушарие.

Созвездия не являются физическими  группировками звезд, связанных  между собой общими свойствами.

Созвездия - это участки  звездного неба. Звезды в созвездиях объединены нашими предками для того, чтобы было легче ориентироваться  в звездном небе, т.е. на основании  случайного совпадения их положений  на небе.

Все небо разделено на 88 созвездий, которые носят имена мифических героев (например, Геркулес, Персей), животных (например, Лев, Жираф), предметов (например, Весы, Лира) и др.

Скопления звезд - это их группы с общими физическими свойствами. Этим скопления отличаются от созвездий, которые являются результатом случайного совпадения положений звезд на небе.

Наблюдения в XIX веке позволили  установить, что звездные скопления  разделяются на шаровые скопления  и рассеянные скопления. Во второй половине XX века к этим классам звездных группировок  добавился еще один - ассоциации звезд.

Часть из звездных группировок  принадлежит нашей Галактике.

Шаровые скопления звезд - старейшие объекты нашей Галактики: они образовались одновременно с  ней. Расстояния до этих скоплений очень  велики - тысячи парсек. Сейчас известно свыше 150 шаровых скоплений, всего  же их в Галактике может быть несколько  сот.

Рассеянное скопление  состоит из нескольких сот или  тысяч звезд. Масса рассеянных скоплений  невелика и их гравитационное поле не в состоянии долго противостоять  разрушению скоплений. Просуществовав около миллиарда лет, они растворяются в океане Галактики. Ассоциация - это  группировка молодых звезд, объединенных общим образованием. Они более  разреженные, чем скопления.

Многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их изучают на примере других галактик, сходных с нашей, например, туманности Андромеды (как это сделал в 40-е годы XX века немецкий астроном Вальтер Бааде).

В итоге в структуре  Галактики выделяют плоский линзообразный  диск, погруженный в более разреженный  звездное облако сферической формы - гало. В итоге Галактика имеет  форму двояковыпуклой линзы, похожа на чечевичное зерно.

Звезды галактического диска  называются населением I типа, звезды гало - населением II типа.

Схема строения нашей Галактики

Одной из самых интересных областей Галактики считается ее центр, или ядро, расположенное в  направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных  областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей  материи. В самом центре Галактики  предполагается существование массивного компактного объекта - черной дыры массой около миллиона масс Солнца.

Одним из наиболее заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или  рукава).

1.5.9. Многообразие  Галактик

Метагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим  методам исследований - содержит несколько  миллиардов галактик - звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации.

Морфологическая классификация Галактик по Хаблу

Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика - Млечный  Путь - также достаточно велика (в  ней более 200 млрд. звезд). Самые маленькие  галактики содержат звезд в миллион  раз меньше. Помимо обычных звезд  галактики включают в себя межзвездный  газ, пыль, а также различные экзотические объекты: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры.

Спиральная  структура нашей Галактики.

Ближайшими к нам и  самыми яркими на небе галактиками  являются Магеллановы облака. Они  относятся к самым крупным  видимым на небе астрономическим  объектам.

Внешний вид и структура  звездных систем весьма различны и  в соответствии с этим галактики  делятся на морфологические типы: эллиптические, спиральные, неправильные.

Наша Галактика принадлежит  к типу спиральных.

Спиральная структура  в нашей Галактике очень хорошо развита.

Галактики редко наблюдаются  одиночными. Более 90% ярких галактик входят либо в небольшие группы, содержащие лишь несколько крупных членов, либо в скопления галактик, в которых их насчитывается многие тысячи.

В окрестностях нашей Галактики, в пределах полутора мегапарсек от нее, расположены еще около 40 галактик, которые образуют местную группу.

Скопления галактик - это  самые крупные устойчивые системы  во Вселенной. Существуют и более  протяженные образования: цепочки  из скоплений или гигантские плоские  поля, усеянные галактиками и скоплениями ("стенки"), но гравитация не удерживает эти системы, и они вместе со всей Вселенной расширяются.

1.5.10. Скрытая масса

Для современной астрономической  картины мира принципиально важным оказалось то, что существуют космические  объекты, от которых невозможно принять  излучение. Их наличие удается установить только по их гравитационному воздействию  на соседей. Невидимое вещество, проявляющее  себя по взаимодействию с видимым  посредством сил тяготения, в  современной астрономии называют скрытой  массой.

Впервые о скрытой массе  заговорили в 30-х годах XX века, когда  швейцарский астроном Фриц Цвикки, измеряя по красному смещению скорости галактик из скопления в созвездии  Волосы Вероники, получил, что скорости галактик гораздо выше расчетных. Он выдвинул гипотезу, что в скоплении  присутствует невидимая, скрытая масса, которая и является причиной больших  скоростей галактик. Согласно расчетам эта невидимая масса во много  раз превышала массу видимую.

Сегодня астрономы уверенно заключают: Вселенная в основном заполнена невидимым веществом. Оно образует протяженные гало галактик и заполняет межгалактическое пространство, концентрируясь к скоплениям галактик.

Вопрос о природе скрытой  массы далек от разрешения. Возможно, эта масса создается не открытыми  пока элементарными частицами. Часть  скрытой массы может заключаться  в телах, состоящих из обычных  атомов.

 

1.5.11. История Солнечной Системы

В основе современной космогонии - гипотеза о происхождении Солнца и планет из единого холодного  газово-пылевого облака - гипотеза И.Канта  и П.Лапласа. Она получила развитие в трудах О.Ю.Шмидта, О.Хойла и  др и утвердилась в современной  космогонии.

Почти до конца 80-х годов  нашего века раннюю историю нашей  планетной системы приходилось "воссоздавать" лишь на основе данных о ней самой. И только к 90-м годам стали доступны для наблюдений невидимые ранее  объекты - газопылевые диски, вращающиеся  вокруг некоторых молодых звезд, сходных с Солнцем.

Газопылевую туманность, в  которой возникли планеты, их спутники, мелкие твердые тела, в космогонии называют протопланетным или допланетным  облаком. Это облако имело уплощенную, чечевицеобразную форму, поэтому его  называют еще диском.

Ученые полагают, что и  этот диск, и Солнце образовались из одной и той же вращающейся  массы межзвездного газа - протосолнечной туманности.

Наименее изучена в  космогонии самая ранняя стадия происхождения  Солнечной системы - выделение протосолнечной туманности из гигантского родительского  молекулярного облака, принадлежащего Галактике.

В 40-х годах академик О.Ю.Шмидт  выдвинул ставшую общепринятой гипотезу об образовании Земли и других планет из холодных твердых допланетных  тел - планетезималей.

Планетезималь (от англ. planet - планета и infinitesimal - бесконечно малый) - тело, представляющее собой промежуточную  ступень формирования планеты из протопланетного газово-пылевого облака. Допланетный рой представлял собой сложную систему большого числа тел-планетезималей.

Эволюция облака вела к  тому, что в немногих крупных телах  сосредоточивалась основная масса  всего планетного вещества.

Возраст Солнца насчитывает  чуть меньше 5 млрд. лет.

Возраст древнейших метеоритов почти такой же: 4,5-4,6 млрд. лет. Столь  же стары и рано затвердевшие части  Лунной коры. Поэтому принято считать, что Земля и другие планеты  сформировались 4,6 млрд. лет назад. Тогда  началась геологическая эволюция Земли.

1.5.11. Заключения  из теории строения Вселенной

Применив общую теорию относительности ко Вселенной в  целом, Эйнштейн обнаружил, что такого решения уравнений, которому бы соответствовала  не меняющаяся со временем Вселенная, не существует. Однако Эйнштейн представлял  себе Вселенную как стационарную. Поэтому он ввел в полученные уравнения  дополнительное слагаемое, обеспечивающее стационарность Вселенной.

В начале 20-х годов советский  математик А.А.Фридман впервые  решил уравнения общей теории относительности применительно  ко всей Вселенной, не накладывая условия  стационарности.

Он показал, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом, должна расширяться или сжиматься. Полученные Фридманом уравнения  лежат в основе современной космологии.