Вселенная

Вселенная [universe] – в широком смысле весь существующий материальный мир, безграничный во времени и в пространстве и бесконечно разнообразный. В., изучаемая астрономией, – часть материального мира, которая доступна исследованию астрономич. средствами, соответствующими уровню развития науки (часто эту часть В. называют Метагалактикой). Ближайшие к Земле объекты – Солнце, планеты, др. мелкие тела и разреженный газ – образуют Солнечную систему. Часть в-ва во В. заключена в подобных Солнцу самосветящихся телах – звездах, в которых в результате термоядерных реакций происходит формирование химич. элементов, однако 75% массы в-ва В. составляет т. н. темная материя. Звезды во В. образуют иерархию систем разл. м-бов. Важнейшее ее звено – системы сотен млрд звезд, называемые галактиками, которые в целом подразделяются на эллиптические, спиральные, неправильные и некоторые др. Часть их масс приходится на разреженный газ и пыль, заполняющие пространство между звездами. Общ. число галактик в Метагалактике составляет сотни млрд, и наша Галактика является одной из них. Как и звезды, они образуют более обширные системы – скопления галактик, состоящие из сотен и тысяч членов. Скопления галактик располагаются вдоль границ огромных ячеек, подобных пчелиным сотам. В пределах галактик в-во распространено крайне неравномерно, расстояния между отдельными звездами, т. е. компактными объектами, в десятки млн раз превышают их размеры. В пределах скоплений галактик расстояния между отдельными членами соизмеримы с их размерами, в-во распределено более равномерно. Еще более равномерно распределено оно в м-бах Метагалактики. Звезды и галактики состоят из одних и тех же элементов, известных на Земле. Самым распространенным элементом во В. является водород, за ним следуют гелий, кислород, углерод и азот. Космологический постулат о равномерности распределения в-ва во В., ее изотропности в любом направлении и о всеобщности физич. законов наряду с результатами разл. астрономич. и астрофизич. наблюдений позволили создать релятивистскую модель «горячей» расширяющейся В., в-во которой в нач. состоянии имело сверхвысокие плотность (более 1094 г/см3) и температуру (свыше 1032 К). Это – точка сингулярности, где формальные значения плотности в-ва, сил гравитации и кривизны пространства-времени стремились к бесконечности. Т. о., она не имела радиуса и размера, известные физич. законы в ней не действовали. Предполагается, что расширение В. началось 13–14 млрд лет назад в результате т. н. «Большого Взрыва». Это расширение привело к постепенному охлаждению в-ва и излучения, которые эволюционировали сложно, с образованием атомов, а затем в результате гравитационной конденсации – протогалактик, галактик, звезд и др. космич. тел, а также тяжелых элементов в их недрах. Оценка продолжающегося расширения В. (включая «разбегание » галактик) основана на анализе изменений длины волн, излучаемых удаленными светящимися космич. объектами, т. н. «красного смещения». Идея о расширении В. впервые была высказана Э. Хабблом (1920). Теория «Большого Взрыва» подтверждается существованием обнаруженного в 1965 г. А. Пензиасом и Р. Уилсоном реликтового излучения, сохранившегося с ран. стадий развития В., когда плотность в-ва была очень велика и среда была сильно непрозрачной. Наблюдаемое реликтовое излучение с T ~ 3 К – это «остывшее» излучение. Одной из важнейших проблем космологии является проблема нач. сверхплотного состояния В. (т. н. сингулярности) и конечной фазы ее существования (возможности возвращения в состояние сингулярности).