Загадки Вселенной

Слайд 1

Слайд 2

На протяжении двадцати веков вселенная хранит загадки, которые мы открываем и которые ещё предстоит открыть.

Слайд 3

Цель: Выяснить, какие объекты, поля, виды излучений и виды материй сегодня обнаружены во Вселенной. Задачи: 1) Выяснить общее строение Вселенной 2) Рассмотреть виды галактик 3) Изучить материи и объекты, содержащиеся во Вселенной 4) Понять, для чего предназначен адронный коллайдер и какую опасность он представляет.

Слайд 4

ВСЕЛЕННАЯ МЕТАГАЛАКТИКА СКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК ГАЛАКТИКИ (СПИРАЛЬНЫЕ, ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ, ИРРЕГУЛЯРНЫЕ) МЕЖЗВЁЗДНЫЕ ГАЗ, ПЫЛЬ, ТУМАННОСТИ, ТЁМНОЕ В-ВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ПОТОКИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ – ЗВЁЗДНЫЙ ВЕТЕР, КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ ЧЁРНЫЕ, БЕЛЫЕ ДЫРЫ

Слайд 5

Вселенная состоит из множества сверхскоплений галактик, меж которыми находятся пустые пространства гигантских размеров. Сверхскопления, в свою очередь, состоят из скоплений галактик. В одном из скоплений, содержащем около 30 галактик и называемом местной группой, находится Млечный Путь, спиралевидная галактика из 200 млрд звезд, и одной из звезд является наше Солнце.

Слайд 6

Метагалактика – это вся видимая часть Вселенной. Даже свет с ее окраин доходит до центра, в котором находимся мы, за много миллиардов световых лет. Структура Метагалактики видна на схемах. Здесь яркие пятна и тяжи – это не звезды, а скопления галактик. Модель показывает, насколько неравномерно распределены галактики в Метагалактике.

Слайд 7

Далекие звездные системы - галактики, а так же их скопления являются наибольшими структурными единицами Вселенной, размеры этих скоплений и количество содержащихся в них галактик различны. Большие скопления содержат до тысячи галактик и имеют громадные пространственные размеры. Среднее же расстояние между ними примерно в десять раз больше, чем размеры самих этих галактических скоплений.

Слайд 8

Эллиптические галактики имеют вид эллипсов разной степени сжатия, начиная с шаровидных. Они совершают медленное вращение. Более заметное вращение появляется только у галактик со значительным сжатием.

Слайд 9

Спиральные галактики имеют центральное сгущение, от которого отходят спиральные ветви или рукава. Если у обычных спиральных галактик ветви выходят непосредственно из центрального сгущения, то у пересеченных спиральных галактик они отходят от перемычки, пересекающей это центральное сгущение.

Слайд 10

Линзообразные галактики имеют сильносжатое центральное сгущение, похожее на линзу. Иррегулярные галактики характеризуются колочковатой структурой и не имеют правильной формы.

Слайд 11

ТЁМНОЕ ВЕЩЕСТВО Реальная масса скоплений галактик гораздо больше, чем масса всего того, что можно было наблюдать в них непосредственно в телескопы. Все указывает на то, что в космосе кроме привычного для нас вещества есть еще нечто, обладающее массой, но нами невидимое. Эту загадочную субстанцию принято называть «темным веществом».

Слайд 12

Вещество-невидимка составляет примерно 25% всей материи Вселенной. Проблема в том, что частицы темного вещества очень слабо взаимодействуют друг с другом и с обычным веществом. Настолько слабо, что это взаимодействие до сих пор никак не удавалось зафиксировать, — мы видим только результат гравитационного влияния этих частиц.

Слайд 13

MAGIC-2 ( Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cerenkov II) — гамма-телескоп, построенный на Канарских островах в 2009 году. Состоит из двух 17-метровых зеркал и весит более 600 тонн. AMS — этот магнитный спектрометр разработан в ЦЕРНе и совсем недавно установлен на Международной космической станции. С его помощью исследуют потоки античастиц.

Слайд 14

Радиотелескоп Международного научно-исследовательского центра «Тёмная Вселенная» H.E.S.S. ( High Energy Stereoscopic System ) — международный проект, комплекс из четырех 12-метровых телескопов, начавший работу в 2004 году в Намибии. Инструмент предназначен для поиска источников частиц с энергией более 100 гигаэлектрон-вольт . Предполагается, что именно в этом диапазоне энергий удастся обнаружить свидетельства существования темного вещества.

Слайд 15

ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ Термин «черная дыра» был введен в 1968 г. американским физиком Джоном Уилером. К образованию черной дыры, или сверхплотного тела, приводит гравитационное сжатие. Черная дыра – область пространства, в которой сосредоточены огромные массы вещества, вызывающие сильное поле тяготения.

Слайд 16

LIGO (США) и Virgo (Италия) — самые крупные детекторы гравитационных волн. Они рассчитаны на регистрацию сигнала, идущего из места слияния черных дыр или нейтронных звезд. Каждая из установок снабжена двумя трубами по 4 км длиной каждая, которые образуют гигантскую букву L. Внутри каждой трубы включается лазер. В углу буквы L оба лазерных луча сталкиваются, и происходит интерференция их волн.

Слайд 17

Обычно в отсутствие каких-либо возмущений две волны синхронизируются и взаимоуничтожаются. Но если в устройство попадает даже малейшая гравиволна, образовавшаяся при столкновении черных дыр или нейтронных звезд, то одно плечо уменьшается или увеличивается иным образом, нежели второе.

Слайд 18

IXO (International X-ray Observatory) — это рентгеновский телескоп. Запуск планируется в 2021 году. Рентгеновские снимки позволяют открыть горячие места во Вселенной — места, где частицы были наэлектризованы или нагреты до очень высоких температур сильными магнитными полями, мощными взрывами и интенсивными гравитационными силами. Источники рентгеновского излучения в небе также связаны с различными фазами эволюции звёзд.

Слайд 19

Белые дыры – это временная противоположность черных дыр. Исследователи космоса считают, что в область этих физических объектов ничто абсолютно не может войти. Одна из гипотез утверждает, что белые дыры образовываются в том месте, где выходит вещество находящейся в другом времени черной дыры.

Слайд 20

Американский космолог Блэйк Темпл считает, что белых дыр существует в космосе столько же, сколько существует черных. Ученый предполагает, что в точке разрыва между дырами имеется своеобразный туннель, который соединяет черную дыру, находящуюся со стороны нашей вселенной и белую дыру, которая находится со стороны другой вселенной.

Слайд 21

Звёздный ветер — процесс истечения вещества из звёзд в межзвёздное пространство.

Слайд 22

Звёздный ветер является способом переноса вещества на значительные расстояния в космосе. Помимо того, что он сам по себе состоит из вещества, истекающего из звёзд, он может воздействовать на окружающее межзвёздное вещество, передавая ему часть своей кинетической энергии. Так, форма эмиссионной туманности NGC 7635 «Пузырь» образовалась в результате такого воздействия.

Слайд 23

Межзвёздный газ — это разрежённая газовая среда, заполняющая всё пространство между звёздами. Межзвёздный газ прозрачен. Полная масса межзвёздного газа в Галактике превышает 10 миллиардов масс Солнца или несколько процентов суммарной массы всех звёзд нашей Галактики.

Слайд 24

Большой адронный коллайдер (БАК) – это последний, самый мощный в мире ускоритель частиц, построенный под землей на границе Франции и Швейцарии, недалеко от Женевы, управляемый Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН). Это самое дорогостоящее экспериментальное устройство на планете, стоимостью более 10 млрд. долларов.

Слайд 25

Предназначен для ускорения протонов и тяжёлых ионов почти до скорости света в противоположных направлениях и затем сталкивания их во встречных пучках с энергией в миллионы раз большей, чем получают частицы при взрывах водородных бомб, с частотой столкновений частиц в коллайдере сотнями миллиардов раз в секунду.

Слайд 26

ОПАСНОСТЬ БАКа По всем теориям, гипотезам, в том числе и о Большом взрыве, создавшем Вселенную, вещество исходно возникает из небытия (вакуума, пустоты и т.д., в конечном итоге, как известно, – из энергии). Значит, должен быть в природе и обратный механизм: выхода вещества из бытия, возврат его к исходной энергии.

Слайд 27

Электрон и позитрон стремятся к слиянию. Этому препятствует прочная оболочка «льда» и «шуба» протона. Но если в ходе бытия материи в ней возникает суперэнергия и сверхтемпература (что уже способен создать Большой адронный коллайдер), то оболочка протона может быть разрушена. Возможно, что «ледяной» протон в конце концов «растает» в экспериментах с невероятно высокой температурой.

Слайд 28

Известно, что в каждом грамме вещества запасено огромное количество энергии. Расщепляя молекулы тринитротолуола, динамита и даже обычной воды, можно получить мощный взрыв. Соединяя куски урана-235 или плутония-239, получим взрыв ядерный. Но при ядерных взрывах, когда разрушаются лишь атомные ядра, масса компонентов уменьшается только на доли процента.

Слайд 29

При разрушении протона аннигиляция электрона с позитроном (ядром протона) высвободит полную энергию частиц с выходом 100% энергии. Это микропроцесс, но его энергии в какой-то ситуации может оказаться достаточно, чтобы инициировать в коллайдере неизвестное Земле явление: цепную реакцию распада протонно-электронных пар, в сотни раз более мощную, чем реакция ядерного взрыва.

Слайд 30

В итоге проделанной работы становится ясно, что полёты в космос, запуск новых космических телескопов, новые разработки в сфере космических технологий позволяют нам по-новому взглянуть на Вселенную, чётко увидеть тусклые объекты и открыть для себя новые чудеса космоса во всём диапазоне длин волн.

Слайд 31

В 2018 году планируется замена космического телескопа Хаббл на телескоп Джеймса Уэбба. К 2020 году запланировано запустить тридцатиметровый телескоп и по международному проекту соорудить Квадратную километровую решётку – один из наиболее чувствительных радиотелескопов. И кто знает, свидетелями каких открытий во Вселенной мы станем благодаря этим инструментам?..