Презентація "Спостережні основи космології"

11 КЛАС · АСТРОНОМІЯСпостережні основи космологіїБудова, походження та еволюція Всесвіту

Що таке космологія? Космологія — розділ астрономії, що вивчає Всесвіт як ціле: його будову, походження, еволюцію та масштабну структуру. Космологія спирається на спостережні дані та теоретичні моделі, щоб дати відповіді на фундаментальні питання: як виник Всесвіт, як він розвивається і яке його майбутнє.

ЕВОЛЮЦІЯ ПОГЛЯДІВУявлення про Всесвіт крізь віки Геоцентрична система. Птолемей — Земля нерухомо стоїть у центрі Всесвіту. Всі небесні тіла обертаються навколо неї. Геліоцентрична система. Коперник — Сонце розміщене в центрі. Земля та інші планети обертаються навколо Сонця. Стаціонарний Всесвіт. Ейнштейн (рання модель) — Всесвіт нескінченний, однорідний і не змінюється з часом. Всесвіт, що розширюється. Фрідман, Габбл — сучасна модель. Всесвіт динамічно розширюється від початкового стану.

КОСМОЛОГІЧНІ ПОСТУЛАТИФундаментальні припущення. Сучасна космологія ґрунтується на двох ключових принципах, підтверджених спостереженнями у великих масштабах. Однорідність. У великих масштабах Всесвіт виглядає однаково в будь-якій точці простору. Жодне місце не є особливим. Ізотропність. У великих масштабах Всесвіт виглядає однаково в будь-якому напрямку. Немає виділених напрямків у просторі. Велика структура. Галактики об'єднуються у скупчення та надскупчення, утворюючи грандіозну мережу — велику структуру Всесвіту. Ці постулати є основою космологічного принципу, без якого побудова математичних моделей Всесвіту була б неможливою.

ЗАКОН ХАББЛАРозширення Всесвіту. У 1929 році Едвін Хаббл встановив, що галактики віддаляються від нас, і швидкість їхнього руху прямо пропорційна відстані до них. 1v — швидкість віддалення галактики2r — відстань до галактики3 H₀ — стала Хаббла (~70 км/с/Мпк)Червоне зміщення. Галактики демонструють червоне зміщення спектра — довжина хвилі світла збільшується, що свідчить про їх віддалення. Закон Хаббла — перший прямий спостережний доказ того, що Всесвіт динамічно розширюється, а не є статичним.

ТЕОРІЯ ВЕЛИКОГО ВИБУХУНародження Всесвіту. Сингулярність~13,8 млрд років тому — нескінченно гаряча та щільна точка. Початок простору, часу та матерії. Розширення і охолодження. Всесвіт стрімко розширюється. Температура падає, формуються перші частинки та атоми. Утворення структур. Гравітація збирає речовину — виникають зорі, галактики, скупчення галактик.

РЕЛІКТОВЕ ВИПРОМІНЮВАННЯГоловний доказ Великого вибуху Карта реліктового випромінювання, отримана супутником Planck. Незначні коливання температури відображають зародки майбутніх галактик. Що це таке?Електромагнітне фонове випромінювання, що рівномірно заповнює весь простір Всесвіту. Відкриття. Виявлено у 1965 році Пензіасом і Вілсоном (Нобелівська премія з фізики 1978 р.). Температура. Сучасна температура реліктового випромінювання становить ~2,7 К (−270 °C). Значення«Відлуння» Великого вибуху — найпереконливіший спостережний доказ гарячої початкової стадії Всесвіту.

МАЙБУТНЄ ВСЕСВІТУСклад та моделі еволюції Звичайна матерія. Зорі, планети, газ, пил — усе, що ми бачимо. Складає лише ~5% від загального вмісту Всесвіту. Темна матерія. Не випромінює світла, але впливає гравітаційно. Становить ~27% вмісту Всесвіту. Темна енергія. Спричиняє прискорене розширення Всесвіту. Домінуючий компонент — ~68% від загального вмісту.5% Звичайна матерія. Барионна речовина — зорі, планети, газ27% Темна матерія. Гравітаційний вплив без видимого випромінювання68% Темна енергія. Рушійна сила прискореного розширення