Budowa Wszechświata

Rok świetlny

Jest to odległość jaką światło przebędzie w czasie 1 roku.

1 rok świetlny = 300 000 000 m/s * 365,25 * 24 * 3600 s

1 rok świetlny (ly) = 9460730472580800 m =  9,46·10¹⁵ m = 63241,077 au = 0,306601 pc

Najbliższa gwiazda od Słońca znajduje się w odległości 4,39ly, największa gwiazda na niebie Syriusz około 26ly, środek galaktyki 30 000 ly, najbliższa duża galaktyka Andromeda 2,52 miliona ly, promień Wszechświata ocenia się na ok. 14 mld ly.

Gwiazdy

Gwiazdy składają głównie z wodoru i w mniejszym stopniu z helu. Głównym ich źródłem energii jest synteza wodoru w hel. W cięższych gwiazdach hel zamienia się w cięższe pierwiastki. Tempo reakcji jądrowych w różnych gwiazdach nie jest jednakowa dlatego różnią się one od siebie. Istnieje jednak prosty związek między masą gwiazdy, jej wiekiem oraz jasnością.

Rodzaje gwiazd we Wszechświecie

Obiekty widziane na niebie przez teleskop to nie tylko gwiazdy, ale również galaktyki, gromady gwiazd, gromady galaktyk, kwazary i wiele innych.

Gwiazdy różnią się rozmiarami, ilością wytwarzanego promieniowania, co wpływa na jasność oraz kolor.

Typy widmowe gwiazd ciągu głównego

Gwiazdy różnią się znacznie wielkością i co za tym idzie kolorem i jasnością. Wyróżniamy 7 głównych grup widmowych gwiazd.

Charakterystyki typów widmowych gwiazd ciągu głównego

Porównanie wielkości gwiazd i planet

Ewolucja gwiazd

Tworząc wykres jasności absolutnej gwiazd (związanej z mocą promieniowania) od klasy widmowej (kolor maksimum promieniowania) uzyskujemy dobry sposób na ocenianie z jakiego rodzaju gwiazdą mamy do czynienia. Wyróżniamy kilka charakterystycznych linii. Ciąg główny, karły i różnych rozmiarów olbrzymy.

Wykres ten nazywa się: diagramem Hertzsprunga-Russella

Ewolucja gwiazd

Gwiazdy większość swojego życia spędzają w ciągu głównym w określonej pozycji zależnej od ich rozmiarów. Jest to spokojny okres dla gwiazd, w którym spalają swój wodór, a w cięższych również hel. Gdy ilość podstawowego paliwa jest niewystarczająca, na krótko kurczą się i rozgrzewają dzięki grawitacji by po chwili znowu zwiększyć promieniowanie spowodowane rozpoczęciem reakcji syntezy cięższych pierwiastków. Stają się wtedy olbrzymami. Mniejsze gwiazdy po krótkotrwałym "spuchnięciu" odrzucają otoczki i zamieniają się w karły, których kolor zależy od początkowego rozmiaru gwiazdy i czasu. Duże gwiazdy zamieniają się najpierw w Nadolbrzymy, a niektóre z nich wybuchają, te największe najgwałtowniej i zamieniają się w gwiazdy neutronowe lub czarne dziury. Powstająca gwiazda to protogwiazda, czyli olbrzymia chmura rozgrzanego gazu z której formuje się nowa gwiazda.

Obiekty dalekiego kosmosu

Gwiazda neutronowa to pozostałość po wybuchu wielkiej gwiazdy. Składa się ona z samych neutronów, które powstały gdy olbrzymia grawitacja wcisnęła elektrony do protonów w atomach. Tworzy ona najczęściej pulsary wysyłające regularne sygnały radiowe, które pierwotnie podejrzewano o sztuczne pochodzenie.

Mgławice. Istnieją ich różne rodzaje. Cześć jest pozostałością wybuchu supernowej (mgławica w Krabie odkryta w XIV w. przez Chińczyków). Inne to formujące się protogwiazdy lub oświetlone chmury gazu. Istnieją też ciemne mgławice.

Obiekty dalekiego kosmosu - c.d.

Kwazar - jądro galaktyki promieniujące w dwóch kierunkach pod wpływem oddziaływania supermasywnej czarnej dziury. (pola magnetycznego)

Czarna dziura - to olbrzymia gwiazda neutronowa, której grawitacja jest tak duża, że nie pozwala na jej opuszczenie nawet promieniowania, dlatego jest ona czarna.

Klasyfikacja galaktyk według kształtu

Najmłodsze galaktyki to galaktyki spiralne i spieralne z poprzeczką. Z czasem zamieniają się w galaktyki eliptyczne i nieregularne.

Galaktyka

Galaktyka to olbrzymi zbiór gwiazd krążących wokół wspólnego środka. Typowa galaktyka składa ma od 10⁷ do 10¹² gwiazd. Galaktyki mogą zawierać oprócz pojedynczych gwiazd również układy gwiazd oraz mgławice (gazowo-pyłowe).

Schemat pokazuje w jaki sposób eliptyczne orbity ruchu gwiazd dają galaktyki spiralne

Droga mleczna

Średnica naszej galaktyki to około 100 000 lat świetlnych. Wyróżniamy kilka ramion, które zostały nazwane.

Grupa lokalna Drogi Mlecznej

W pobliżu naszej Galaktyki znajduje się druga podobna galaktyka nazywana Andromedą. Poza tym mamy wiele małych karłowatych oraz nieregularnych galaktyk i grup gwiazd. Gołym okiem można zobaczyć Obłoki Magellana, które są nieregularnymi galaktykami.

Gromady galaktyk

Klasyfikacja gromad galaktyk - galaktyki grupują się w zbiory galaktyk, a te w gromady gromad itd.

Supergromada lokalna

Gromady tworzą supergromady, a te z kolei supergromady gromad. Wszystko to dzieje się za sprawą grawitacji, która powoduje, że obracają się one wokół wspólnego środka masy.

Układ materii w całym Wszechświecie

Takie skupiska możemy obserwować na każdym poziomie. Cała materia ma skłonność do grupowania, chociaż układ jest dość losowy i wygląda jak rozsypana na podłodze sól.

Struktura Wszechświata

Obecnie astrofizycy są skłonni uważać, że materia widoczna w postaci gwiazd, pyłu kosmicznego, planet i innych ciał niebieskich to tylko niewielka część całego Wszechświata. Znacznie większą ilość stanowi tzw. ciemna materia i ciemna energia. Ciemna materia i ciemna energia to hipotetyczne formy materii i energii trudne do badania ze względu na słabe oddziaływanie ze zwykłą materią.