Непознатата Вселена – няколко потресаващи научни факта

Вселената е едно наистина странно място, в което често ни се случва да се вглеждаме и също толкова често да не намираме никаква логика. Едва ли сте срещали по-безумно и объркващо място. В нея изобилства от взривяващи се звезди, странна материя и дори… безсмъртни медузи, на които учените и до днес се удивляват.

Светът на научните факти е обширен и за неспециалистите в дадената област те често могат да се сторят не само удивителни и странни, а направо потресаващи и изненадващи.
Следващите няколко факта за Вселената не са нещо съвсем ново, но вероятно сред тях ще откриете такива, за които не сте подозирали. И ще почувствате колко малки сме ние, хората - особено когато осъзнаем по-голямата „картина“.

 

Разстоянията нямат значение

За начало малко биология. Ако по някакъв начин успеете да разгърнете и разтегнете нишките на всички молекули ДНК, които има в тялото само на един-единствен човек, ще се получи нишка с обща дължина от… 54,7 милиарда километра! Това е разстоянието от Земята до Плутон (5,7 милиарда километра), само че… умножено 9,5 пъти!

Човешкият геном съдържа цялата информация, за организма, а в един набор хромозоми се намират около 3 милиарда базови двойки ДНК. Броят на хромозомите в една клетка е 46 (22 двойки автозоми, плюс две полови хромозоми). Така че, ако умножим дължината на една основна базова двойка по числото на клетките в човешкия организъм, ще се получи следното уравнение: (0.34 х 10^-9 м)(6 х 10⁹)(10¹³), което прави 2.0 х 10¹³ метра или… това е разстоянието, което ще изминете, ако пътувате цели 70 пъти от Земята до Слънцето и обратно!

 

Празната Вселена

Обичайната материя на Вселената е почти напълно (99.9999999999996%)… празно пространство! След малко ще разберете защо. Ако обаче по някакъв начин можете да уплътните това празно пространство, да го премахнете и напъхате частиците, слепени една до друга, то цялото население на Земята (около 7 милиарда човека) ще може с лекота да се побере в… една бучка захар!

Водородният атом се състои от единичен протон, около който кръжи един електрон. Но колко е голям водородният атом? Днес е прието да говорим за т.нар. Радиус на Бор, който е приблизително 0.529 х 10^-10 метра. От своя страна големината на протона в центъра на атома е с радиус около 0.84 х 10^-15 метра. И ако приложим малко елементарна математика в случая, ще излезе, че от целия обем на водородния атом той е пълен едва на 0.0000000000004%! Следователно празното му пространство е цели 99.9999999999996%!

 

Сравнено по друг начин, това изглежда така: ако водородният атом бе с големината на Земята, то протонът в центъра му ще е голям едва около 200 метра! В сравнение с размера на планетата той е невероятно малък.

 

Хората са изградени от звезден прах

Много атоми, от които е изградено вашето тяло, като започнем от калция в костите ви до желязото в кръвта, са създадени още преди милиарди години в сърцето на някоя взривяваща се звезда. Така че самите хора, погледнати чисто физически, са доста древни. Вашето тяло съдържа реликвена материя още от самото сътворение на Вселената. Почти всичкият водород от вашето тяло е сформиран в момента на Големия взрив – преди около 13.7 милиарда години. Неслучайно големият американски астроном Карл Сейгън казва, че всички ние сме изградени от звезден прах. Това е самата истина.

 

Шумът на Вселената е вечен

Когато настройвате сигнала за получаване на ефирната аналогова тв програма, малък процент от статистическия шум, който виждате като снежинки на екрана, са остатъци от фоновото лъчение на Вселената – остатъци от времето на Големия взрив.

 

Реликтовото излъчване е лъчение с електромагнитен характер, идващо от всички посоки на небесната сфера със спектър на абсолютно черно тяло с температура ~2725 К. Това лъчение ни дава информация за състоянието на младата Вселена, а самото му съществуване се счита за доказателство на теорията за Големия взрив. За пръв път е предсказано от космолога Георги (Джордж) Гамов през 1948 г.

 

Светлината е най-бързото нещо във Вселената, но и на нея е нужно време

Светлината от някои звезди толкова дълго време лети, за да дойде до вашите очи, че когато погледнете днес обсипаното със звезди небе, то вие всъщност гледате далече назад в миналото. Телескопът Хъбъл заснема обекти, които се намират на 13 милиарда светлинни години от нас – следователно той може да „вижда“ 13 милиарда години назад в миналото.

Светлината от най-близките до Земята звезди достига дотук за няколко години, а от по-далечните – за цели векове. Когато техните фотони ни достигнат, е възможно те вече да не съществуват и всъщност ние виждаме само тяхното минало. Например светлината на една от известните звездите от Орион пътува цели 900 години, за да стигне до нас. Виждаме я, както е изглеждала тогава, а ако се взриви днес, ще узнаем за това чак през XXX век.

 

И още един пример – сондата „Вояджър 1“ е изстреляна през 1977 г., като се движи със скорост повече от 60 000 км/ч. Въпреки това ще са и нужни цели 80 000 години, за да достигне най близката нам звезда – Проксима от съзвездие Центавър.

И още един интересен факт. Земята се върти с около 1600 км/ч около оста си, а в същото време обикаля Слънцето с над 108 000 км/ч. От своя страна нашата звезда се върти около галактичния център на Млечния път с около 700 000 км/ч. И въпреки това са необходими цели 220 милиона години, за да направим само една обиколка на галактиката.

 

Космосът е едно спокойно място

Преди 47 години човечеството прави първите си стъпки по лунната повърхност. Следите, оставени от обувките на астронавтите по прашната повърхност на спътника, ще стоят непокътнати поне един милион години! Това е така, защото Луната няма атмосфера, а това ще рече, че няма вятър, вода и климатични промени, които могат да унищожат следите.

На всичко отгоре в открития Космос е тихо. Абсолютно тихо. И това е, защото, за да има звукови вълни, е нужно да съществува и определена среда – материална, в която те да се разпространяват. Докато в Космоса царува почти пълен вакуум – липса на материя. Тъмен и тих вакуум. Ако в условията на космическия вакуум притиснете две парчета от еднакъв метал едно към друго, те ще се слепят и ще стоят така цяла вечност. Освен ако по някаква причина не се ударят и разчупят.

 

Венера – странната планета

Една година на планетата Венера трае около 224 земни дни. А един ден на Венера са около 243 земни дни. Така излиза, че денят на Венера е по-дълъг от годината. Странно, нали? На всичко отгоре тази планета се върти в посока, обратна на всички останали планети от Слънчевата система. Възможната причина за това нещо може да е сблъсък с астероид или друг обект, което да я е накарало да промени посока си на въртене. Венера се различава от повечето планети в нашата слънчева система и с това, че няма естествени спътници.

 

Атмосферното налягане на Венера е 92 пъти по-голямо, отколкото това на Земята. Макар размерите и теглото й да са близки до земните, дори по-големи астероиди са унищожавани, когато навлизат в нейната атмосфера. Това означава, че на повърхността й трудно ще намерите малки кратери. Налягането пък, което човек ще усети, ако ходи на повърхността й, се равнява на това, което човек усеща на Земята, намирайки се в най-дълбоките точки на океана.

Венера е най-горещата планета с атмосфера в нашата слънчева система. Средната температура на повърхността й е 462 °C.

 

Макар и малка звезда, Слънцето е внушително

Слънцето притежава около 99,86% от общата маса на цялата Слънчева система. То е толкова голямо, че в него спокойно могат да се поместят… 1,3 милиона планети, идентични на Земята!

Слънцето притежава почти идеално сферична форма със сплеснатост, оценявана на около 9 милиона, което означава, че полярният му диаметър се различава от екваториалния само с 10 километра! Тъй като се състои от плазма и не е твърдо, то се върти по-бързо на екватора, отколкото на полюсите си. Това явление се нарича диференциално въртене и се дължи на конвекцията в Слънцето и на движението на маса, вследствие на големите температурни градиенти от ядрото към външността.

 

Слънцето е звезда от I популация, богата на тежки елементи (различни от водород и хелий). Образуването му по всяка вероятност е предизвикано от ударни вълни от една или повече близки свръхнови! За това се съди по голямото количество тежки елементи, които съдържа – като злато и уран, спрямо звездните системи от II популация, съдържащи по-леки елементи.

 

Броят на слънцата във Вселената е невероятен

Във Вселената е изчислено, че съществуват около 3 сикстилиона звезди. Това чисто представлява цифрата три, последвана от 23 нули - 300 000 000 000 000 000 000 000. И ако това не ви звучи много, то това число е по-голямо от броя на всички песъчинки по цялата планета Земя. Представяте ли си? Всяка една песъчинка на плажа, на който лежите, е равна на едно цяло Слънце. Толкова много са звездите във Вселената.

Оказва се, че всички звезди във Вселената са разпределени неравномерно. Те се събират на големи групи и така се създават галактиките. В нашия Млечен път има между 100 и 400 милиарда звезди, но това не е толкова впечатляващо, като се има предвид, че той се числи към групата на средните галактики.

Най-голямата галактика, която е известна днес, се нарича IC 1101 и в нея има около… 100 трилиона звезди! Галактиките джуджета, като например Голям Магеланов облак, имат „само“ около 10 милиарда звезди.
Когато погледнете в нощното небе обаче, броят звезди, които можете да видите, е най-много 2500. Този брой, разбира се, не е фиксиран, защото Млечният път постоянно губи звезди, които се превръщат в супернови или пък се раждат нови такива.

 

Тежките джуджета

Когато се взривява някоя масивна звезда, нейното ядро се превръща в т.нар. неутронна звезда. А неутронните звезди имат невероятно огромна плътност на материята. Веществото им е толкова „натъпкано“, че ако можете да вземете само една чаена лъжичка от него, то тя ще тежи повече от целия връх Еверест. Масата на 1 куб.см неутронно вещество е 10⁹ тона. Диаметърът на неутронните звезди е смешните 10–15 километра.

 

На всичко отгоре взривът на звездата може да накара неутронната звезда да се завърти до умопомрачителна скорост – до 1000 оборота (завъртания) за секунда! При всяко свое завъртане неутронната звезда излъчва поток светлина. Магнитното поле, образувано от тях, е изключително силно – индукцията му на повърхността на звездата достига до 108 T. И още един пример - обект, който е попаднал в обхвата на гравитационното поле на звездата, ще бъде привлечен и ще се сблъска със звездата със скорост от 150 000 км/с.

Неутронните звезди излъчват в направление на магнитната си ос мощно електромагнитно лъчение, предимно в радиодиапазона. Поради въртенето им, наподобяващо морски фар, се наричат още пулсари.

 

Тъмна материя и енергия

Обичайната, видима за нас материя (от която са изградени звездите и планетите), съставя по-малко от 5% от цялата Вселена. Останалите 95% от Вселената са съставени от т.нар. тъмна материя (около 27%) и тъмна енергия (около 68%). Това означава, че днес науката не знае абсолютно нищо за цели 95% от Вселената.

Първият учен, който се досеща за съществуването „тъмна материя“, е швейцарският астрофизик Фриц Цвики през 1933 г. Той прилага законите на небесната механика към струпването от галактики и доказва, че съществува невидима маса. Цвики оценява маса на звездния куп Кома, знаейки скоростите на галактиките по периферията му. Сравнява резултата с резултати, базирани на общия брой галактики и общата светимост на купа. И така разбира, че там има 400 пъти повече маса от очакваното. Гравитацията на видимите галактики от купа би била твърде малка, за да ги удържи заедно. Така се появил „проблемът за липсващата маса“.

 

Важен инструмент за бъдещи изследвания върху тъмната материя са гравитационните лещи. Те са предсказани от Общата теория на относителността и дават нов, напълно независим метод за определяне масите на обектите (и тъмната материя). Силните гравитационни лещи – изкривяването на образите на задните за лещата галактики в дъги са наблюдавани около няколко галактически купа. Чрез измерване степента на изкривяването може да се оцени масата на обекта (купа), причиняващ ефекта на лещата.

Още по-убедителна техника за наблюдение се появи в последните 10 години – метод на слабите гравитационни лещи. При него се търсят слаби микроизкривявания и се използват статистически методи върху много на брой галактики и купове. Получените резултати за разпределението на тъмната материя в пространството и за отношенията маса-светимост отново се съгласуват с другите методи. Резултатите от наблюденията на силни, слаби гравитационни лещи и всички останали техники успя да убеди почти всички астрофизици днес, че тъмна материя съществува.

 

Може би все пак сме извънземни - откриха органични молекули на кометата 67Р