После рождения вселенной плотность пространства, несмотря почти на изотропный характер расширения, оказывалась не во всех точках одинаковой, то есть была неоднородной. Поскольку такие неоднородности ведут к различной плотности вещества в этих неоднородностях, то должна быть неоднородной и температура.

Рис. 6.7-1. Большой взрыв. Расширение Вселенной с первичным синтезом водорода и гелия приводила к формированию ударных волн на пересечении которых (темное) формировались неоднородности в распределении плотности водорода и гелия. Так могли возникнуть ядра практически однородного и изотропного распределения разбегающихся галактик различных форм, состоящие из водорода и гелия.

Сегодня уже известно, что реликтовое фоновое космическое излучение отличается слабой анизотропией и поляризацией. Отклонение от среднего значения температуры Вселенной в 2,7 К составило 0,00003К ¹, что находится чуть выше предела чувствительности современной аппаратуры.

Поскольку была обнаружена анизотропия реликтового излучения, появилась возможность понять, как начали формироваться ядра галактик. А именно, чуть-чуть более высокие плотности вещества, состоящего из различных физических полей, частиц, водорода, гелия в раздувающейся вселенной просто обязаны были сжиматься и образовывать сгустки протогалактической материи. Именно с началом инфляционной фазы и последующего Большого взрыва возникла не только материя и пространство-время, но и движение, без которого не могло образоваться ничего.

Таким образом, галактическая стадия связана с первыми процессами формирования неоднородностей в расширяющейся вселенной. Эти неоднородности порождали первичную текстуру образований типа газовых облаков, состоящих из водорода и гелия. Вначале это были медленно вращающиеся газовые облака, размеры которых были огромными, превышающими современные газово-пылевые туманности. Под влиянием собственной гравитации облака сжимались. В процессе сжатия рождались первые гигантские звезды, унаследовавшие радиальное движение газа к центру галактик, поэтому их орбиты сильно вытянулись, и эксцентриситет их орбит сразу был велик.

Рис. 6.7-2. Появление неоднородностей в газовых облаках на стыке ударных волн в галактиках порождали первичные изотропные сгустки, впоследствии из которых формировались звезды населения –I (черные точки). Пустые пространства – войды.

В последующей стадии развитие газовой и звездных составляющих галактик привело к тому, что в звездной составляющей за счет увеличения кинетической энергии излучения прекратилось дальнейшее сжатие, поэтому подсистема звезд (старых по космическим меркам) сохранила свою почти сферическую форму, образовав гало галактик. Газ, теряя свою кинетическую энергию за счет столкновений в газовых облаках, продолжал сжиматься. Из-за сохранения углового момента скорость вращения галактик увеличивалась. Возросшие центробежные силы прекратили сжатие поперек оси вращения, сжатие же вдоль оси вращения продолжалось. Сформировавшийся таким образом тонкий газовый диск дан начало формирования звезд населения -II в этом диске.

Таблица 6.7

Космическая шкала времени

Догалактическая и дозвездная стадии определили примитивный набор элементарных частиц и легких ядер, который в дальнейшем послужил исходным строительным материалом для создания первых галактик и затем звезд. Вокруг последних формировались планеты. При этом многообразие существующих возможностей формирования планетных систем не ограничивается звёздами типа Солнца (жёлтый спектральный класс). Планетные системы, поля астероидов могут образовываться и вокруг экзотических объектов, таких, как нейтронные звёзды, белые и коричневые карлики. Однако мы до сих пор не можем ответить на самый главный вопрос: формирование жизни – закономерный процесс развития материи во вселенной или случайный? Ведь пока мы являемся свидетелями и участниками феномена биологической жизни на Земле.

Подводя итоги, можно сказать, что, по крайней мере, видимая часть вселенной размером около 10²⁸ см возникла благодаря стадии экспоненциального расширения из «пу­зырь­ка» порядка (или даже меньше) 10^-33 см.

Наша вселенная является лишь одной из возможных вселенных, каждая из которых может иметь различные свойства и размерность пространства. Насколько эти представления соответствуют действительности, покажет время.

Список «особенно важных и интересных проблем» физики, выделенные Нобелевским лауреатом академиком РАН В.Л. Гинзбургом в области астрофизики.

1. Экспериментальная проверка общей теории относительности.

2. Гравитационные волны, их детектирование.

3. Космологическая проблема. Инфляция. L-член. Связь между космологией и физикой высоких энергий.

4. Нейтронные звезды и пульсары. Сверхновые звезды.

5. Черные дыры. Космические струны(?).

6. Квазары и ядра галактик. Образование галактик.

7. Проблема темной материи (скрытой массы) и ее детектирования.

8. Происхождение космических лучей со сверхвысокой энергией.

9. Гамма-всплески. Гиперновые.

10. Нейтринная физика и астрономия. Нейтринные осцилляции.

Ссылки