Medzinárodný tím astronómov posunul hranice Hubbleovho teleskopu a prekonal rekord vzdialeností v kozmickom pozorovaní meraním vlastností najvzdialenejšej galaxie, ktorá bola predtým pozorovaná vo vesmíre. Túto nečakane jasnú rodiacu sa galaxiu s názvom GN-z11 vidíme tak, ako bola pred 13,4 miliardami rokov, len 400 miliónov rokov po Veľkom tresku. Galaxia GN-z11 sa nachádza v súhvezdí Veľkej medvedice.

"Urobili sme najväčší krok späť v čase, nad rámec toho, čo sme považovali za možné s Hubblovým teleskopom. Galaxiu GN-z11 vidíme v čase, keď vek vesmíru bol len tri percentá jeho súčasného veku.“ - vysvetlil hlavný riešiteľ Pascal Oesch z Yale University.

Astronómovia sa posunuli bližšie k prvým galaxiám, ktoré vznikli vo vesmíre. Nové pozorovania Hubbleovho teleskopu zavedú výskumníkov do oblasti, o ktorej sa predtým myslelo, že ju môže dosiahnuť iba vesmírny teleskop Jamesa Webba (spustenie je naplánované na rok 2018).

Merania poskytujú presvedčivé dôkazy, že niektoré nezvyčajné a neočakávane jasné galaxie, ktoré boli predtým zaznamenané na snímkach z Hubbleovho teleskopu, sa skutočne nachádzajú v extrémnych vzdialenostiach. Predtým tím vedcov odhadoval vzdialenosť k GN-z11 určením jeho farby pomocou Hubbleovho teleskopu a Spitzerovho vesmírneho teleskopu. Teraz, v prvej galaxii v takej extrémnej vzdialenosti, tím použil HST Wide-Field Camera 3. Na presné meranie vzdialenosti k GN-z11 sa svetlo spektroskopicky rozdelilo na jednotlivé farby.

Astronómovia merajú veľké vzdialenosti, aby určili „červený posun“ galaxie. Tento jav je výsledkom expanzie vesmíru. Zdá sa, že každý vzdialený objekt vo vesmíre sa od nás vzďaľuje, pretože jeho svetlo je natiahnuté do dlhších, červenších vlnových dĺžok svetla, keď prechádza rozširujúcim sa priestorom, aby sa dostalo k našim ďalekohľadom. Čím vyšší je červený posun, tým je galaxia ďalej.

„Naše spektroskopické pozorovania ukazujú, že galaxia je ďalej, než sme si pôvodne mysleli, presne na hranici vzdialenosti, na ktorú môže Hubble pozorovať,“ hovorí Gabriel Brammer, spoluautor štúdie z Space Telescope Institute.

Predtým, ako astronómovia zmerali vzdialenosť ku galaxii GN-z11, najväčšia vzdialenosť nameraná spektroskopicky bol červený posun 8,68 (13,2 miliradov v minulosti). Tím teraz potvrdil pre GN-z11 červený posun 11,1, približne o 200 miliónov rokov bližšie k Veľkému tresku. "Toto je pozoruhodný úspech pre Hubbleov teleskop. Podarilo sa mu prekonať všetky doterajšie rekordy vzdialeností, ktoré roky držali väčšie pozemné teleskopy,“ hovorí výskumník Peter van Dokkum z Yale University. "Tento nový rekord bude pravdepodobne trvať až do spustenia vesmírneho teleskopu Jamesa Webba."

Galaxia GN-z11 je 25-krát menšia ako Mliečna dráha a vo svojich hviezdach obsahuje iba jedno percento hmotnosti našej galaxie. Novorodenec GN-z11 však rýchlo rastie a nové hviezdy vytvára asi 20-krát rýchlejšie ako naša dnešná galaxia. Vďaka tomu je extrémne vzdialená galaxia dostatočne jasná na to, aby astronómovia mohli vykonávať podrobné štúdie pomocou Hubbleovho a Spitzerovho teleskopu.

Výsledky výskumu poskytujú prekvapivé vodítka k povahe raného vesmíru. „Je úžasné, že taká masívna galaxia existuje len 200 alebo 300 miliónov rokov po tom, ako sa začali formovať prvé hviezdy. To si vyžaduje veľmi rýchly rast, produkciu hviezd obrovskou rýchlosťou, aby sa tak rýchlo vytvorila galaxia s miliardou slnečných hmôt,“ vysvetľuje Garth Illingworth, výskumník z Kalifornskej univerzity.

Tieto objavy sú vzrušujúcou ukážkou výskumu, ktorý uskutoční vesmírny teleskop Jamesa Webba pri štarte do vesmíru v roku 2018. "Tento nový objav ukazuje, že Webbov teleskop pravdepodobne nájde mnohé z týchto mladých galaxií nahliadnutím do miesta, kde sa formujú prvé galaxie," hovorí Illingworth.

Výskumný tím zahŕňa vedcov z Yale University, Space Telescope Science Institute a Kalifornskej univerzity.

Toto video ukazuje polohu galaxie GN-z11 na viditeľnej oblohe.

Zvláštna modrá bublina obklopujúca hviezdu WR 31a je Wolf-Rayetova hmlovina, medzihviezdny oblak prachu, vodíka, hélia a iných plynov. Takéto hmloviny majú zvyčajne guľový alebo prstencový tvar. Vznikajú z interakcie rýchleho hviezdneho vetra s vonkajšími vrstvami vodíka vyvrhnutými Wolf-Rayetovými hviezdami. Táto bublina, ktorá vznikla približne pred 20 000 rokmi, sa rozširuje rýchlosťou asi 220 000 kilometrov za hodinu!

Bohužiaľ, životný cyklus Wolf-Rayetovej hviezdy trvá len niekoľko stoviek tisíc rokov – okamih v kozmickom meradle. Wolf-Rayetova hviezda, ktorá začína svoj život s hmotnosťou najmenej 20-krát väčšou ako Slnko, stratí polovicu svojej hmotnosti za menej ako 100 000 rokov.

A hviezda WR 31a v tomto prípade nie je výnimkou. Nakoniec skončí svoj život vo veľkolepej erupcii a hviezdny materiál vyvrhnutý z výbuchu sa stane základom pre ďalšiu generáciu hviezd a planét.

Napriek jednoduchej formulácii otázky „Prečo svieti slnko? odpoveď na ňu si vyžaduje určitý základ fyzikálnych znalostí a podať ju jednou vetou je náročná úloha. Pokúsime sa to vyriešiť ku koncu článku, ktorý začneme historickým pozadím.

Príbeh

Jedným z prvých, ktorí sa snažili vysvetliť podstatu Slnka z vedeckého hľadiska, bol starogrécky astronóm a matematik Anaxagoras, podľa ktorého je Slnko horúca kovová guľa. Za to bol filozof uväznený. Predtým, ako sa v 17. storočí začalo s inštrumentálnym štúdiom Slnka, bolo stále veľa špekulácií o povahe slnečného svetla, vrátane lesov, ktoré neustále horeli na povrchu.

Od 17. storočia vedci objavili taký jav ako slnečné škvrny a je možné vypočítať dobu rotácie Slnka. Ukazuje sa, že naša hviezda je akýmsi fyzickým telom so zložitou štruktúrou. V 19. storočí sa objavila spektroskopia, pomocou ktorej bolo možné rozložiť slnečný lúč na jednotlivé farby. Fraunhoferovi sa teda vďaka absorpčným čiaram darí odhaliť nový chemický prvok, ktorý je súčasťou hviezdy – hélium.

V polovici 19. storočia sa vedci už pokúšali opísať žiaru Slnka pomocou zložitejších vedeckých hypotéz. Robert Mayer teda naznačil, že hviezda sa zahrieva kvôli bombardovaniu meteoritmi. O niečo neskôr, v roku 1853, vznikla vierohodnejšia myšlienka, takzvaný „Kelvin-Helmholtzov mechanizmus“, podľa ktorého sa Slnko zahrievalo v dôsledku gravitačnej kompresie. V tomto prípade by však vek hviezdy bol oveľa menší, ako v skutočnosti je, čo je v rozpore s niektorými geologickými štúdiami.

Prečo svieti slnko

Ako prvý prišiel so správnou odpoveďou na túto otázku britský fyzik Ernest Rutherford, ktorý navrhol, že rádioaktívny rozpad prebieha na Slnku a práve to je zdrojom energie hviezdy. Neskôr, v roku 1920, anglický astrofyzik Arthur Eddington rozvinul Rutherfordovu myšlienku, keď tvrdil, že v jadre Slnka môže dôjsť k termonukleárnej fúznej reakcii pod vplyvom vnútorného tlaku vlastnej hmoty Slnka. Po 10 rokoch boli vypočítané hlavné fúzne reakcie generujúce pozorované množstvo energie.

V stručnosti, termonukleárnu reakciu, ktorá spôsobí, že Slnko svieti, možno opísať ako fúziu protónov (jadier vodíka) do jadra hélia-4. Keďže jadro hélia-4 má menšiu hmotnosť ako jadro vodíka, energetický rozdiel (voľná energia) je emitovaný vo forme fotónov - častíc, ktoré sú elektromagnetickým žiarením.

Termonukleárna reakcia

Reakcie protón-protónovej termonukleárnej fúzie prebiehajúce vo vnútri hviezd s hmotnosťou Slnka alebo menšou možno rozdeliť do troch reťazcov: ppI, ppII, ppIII. Z toho ppl tvorí viac ako 84 % energie Slnka. Protón-protónová reakcia pozostáva z troch cyklov, pričom prvým je interakcia dvoch protónov (dvoch vodíkových jadier). S dostatočnou energiou na prekonanie Coulombovej bariéry sa dva protóny spoja a vytvoria deuterón. Keďže jadro deuterónu pozostávajúce z dvoch protónov má menšiu hmotnosť ako dva jednotlivé protóny, vzniká voľná energia, vďaka ktorej vzniká pozitrón a elektrónové neutríno, ktoré sú emitované z oblasti, kde prebehla reakcia.

Ďalej v dôsledku interakcie deuterónu a iného protónu vzniká hélium-3 s uvoľňovaním energie vo forme elektromagnetického žiarenia. Ďalšie stupne reakcie je možné jasne vidieť na nižšie uvedenom diagrame.

Reakcie prebiehajúce vo vnútri slnka

Okrem protón-protónovej termonukleárnej fúznej reakcie malý príspevok k energii uvoľnenej Slnkom má aj reakcia typu protón-elektrón-protón (0,23 %).

Zhrnutím vyššie uvedeného teda Slnko vyžaruje elektromagnetické vlny rôznych frekvencií, a to aj v oblasti viditeľného svetla, ktoré sú tvorené časticami narodenými v dôsledku uvoľnenej energie počas termonukleárnej fúznej reakcie protón-protón (protón-elektrón-protón). .

Rastúci človek sa zaujíma doslova o všetko. Pýta sa na všetko, čo vidí. Prečo cez deň svieti slnko a v noci hviezdy? A tak ďalej a tak ďalej. Odpovedať na zdanlivo jednoduché otázky nie je vždy jednoduché. Niekedy chýbajú nejaké špeciálne znalosti. A ako môžeme niečo zložité vysvetliť jednoduchým spôsobom? Nie každý to dokáže.

čo je hviezda?

Bez tohto konceptu nie je možné jasne vysvetliť, prečo slnko svieti cez deň a hviezdy v noci. Deti si hviezdy často predstavujú ako malé bodky na oblohe, ktoré prirovnávajú k malým žiarovkám či lampášom. Ak nakreslíme analógiu, možno ich prirovnať k obrovským reflektorom. Pretože hviezdy sú nepredstaviteľne obrovské, neuveriteľne horúce a nachádzajú sa v takej vzdialenosti od nás, že vyzerajú ako omrvinky.

čo je to slnko?

Najprv nám musíte povedať, že Slnko je meno, ako meno. A hviezda najbližšie k našej planéte nesie toto meno. Ale prečo to nie je bod? A prečo cez deň svieti slnko a v noci hviezdy, ak sú rovnaké?

Slnko sa nezdá byť bodom, pretože je oveľa bližšie ako ostatné. Aj keď k tomu má tiež ďaleko. Ak zmeriate vzdialenosť v kilometroch, číslo sa bude rovnať 150 miliónom. Auto prejde túto vzdialenosť za 200 rokov, ak sa bude pohybovať bez zastavenia konštantnou rýchlosťou 80 km/h. Slnko sa vďaka svojej neuveriteľne veľkej vzdialenosti javí ako malé, hoci je také, že by sa doň ľahko zmestilo milión planét podobných Zemi.

Mimochodom, Slnko je ďaleko od najväčšej a nie veľmi jasnej hviezdy na našej oblohe. Jednoducho sa nachádza na rovnakom mieste ako naša planéta a zvyšok je roztrúsený ďaleko vo vesmíre.

Prečo je slnko viditeľné počas dňa?

Najprv si musíte pamätať: kedy začína deň? Odpoveď je jednoduchá: keď slnko začne svietiť nad obzorom. Bez jeho svetla je to nemožné. Preto pri odpovedi na otázku, prečo slnko svieti počas dňa, môžeme povedať, že deň sám nepríde, ak slnko nevyjde. Veď len čo prejde za horizont, príde večer a potom noc. Mimochodom, stojí za zmienku, že sa nehýbe hviezda, ale planéta. A zmena zo dňa na noc nastáva v dôsledku skutočnosti, že planéta Zem sa otáča bez zastavenia okolo svojej pevnej osi.

Prečo nie sú hviezdy viditeľné počas dňa, ak ako slnko stále svietia? Vysvetľuje to prítomnosť atmosféry na našej planéte. Vo vzduchu sa rozptýlia a prežiaria slabú žiaru hviezd. Po zapadnutí sa rozptyl zastaví a nič nebráni ich slabému svetlu.

Prečo mesiac?

Takže cez deň svieti slnko a v noci hviezdy. Dôvody sú vo vzduchovej vrstve obklopujúcej Zem. Ale prečo je mesiac niekedy viditeľný a niekedy nie? A keď tam je, môže mať rôzne podoby – od tenkého kosáka až po svetlý kruh. Od čoho to závisí?

Ukazuje sa, že samotný mesiac nežiari. Funguje ako zrkadlo, ktoré odráža slnečné lúče na zem. A pozorovatelia môžu vidieť len tú časť satelitu, ktorá je osvetlená. Ak vezmeme do úvahy celý cyklus, začína veľmi tenkým mesiacom, ktorý pripomína obrátené písmeno „C“ alebo oblúk z písmena „P“. Za týždeň narastie a stane sa ako polovica kruhu. Počas nasledujúceho týždňa sa neustále zvyšuje a každým dňom sa približuje k úplnému kruhu. Počas nasledujúcich dvoch týždňov sa vzor znižuje. A na konci mesiaca mesiac úplne zmizne z nočnej oblohy. Presnejšie povedané, jednoducho ho nie je vidieť, pretože je osvetlená len tá jeho časť, ktorá sa odvrátila od Zeme.

Čo ľudia vidia vo vesmíre?

Astronautov na obežnej dráhe nezaujíma otázka, prečo cez deň svieti slnko a v noci hviezdy. A to vďaka tomu, že sú tam viditeľné obe naraz. Tento fakt sa vysvetľuje absenciou vzduchu, ktorý bráni svetlu z hviezd prechádzať cez rozptýlené slnečné lúče. Môžete ich nazvať šťastnými, pretože okamžite vidia najbližšiu hviezdu aj tie, ktoré sú ďaleko.

Mimochodom, nočné svetlá sa líšia farbou. Navyše je to jasne viditeľné aj zo Zeme. Hlavná vec je pozorne sa pozerať. Tie najhorúcejšie svietia bielo-modro. Tie hviezdy, ktoré sú chladnejšie ako tie predchádzajúce, sú žlté. Medzi ne patrí aj naše Slnko. A tie najchladnejšie vyžarujú červené svetlo.

Pokračovanie rozhovoru o hviezdach

Ak sa medzi staršími deťmi objaví otázka, prečo cez deň svieti slnko a v noci hviezdy, potom môžete pokračovať v rozhovore spomienkou na súhvezdia. Spájajú skupiny hviezd, ktoré sa nachádzajú na jednom mieste na nebeskej sfére. To znamená, že sa zdá, že sa nachádzajú neďaleko nás. V skutočnosti môže byť medzi nimi obrovská vzdialenosť. Ak by sme mohli letieť ďaleko od slnečnej sústavy, nepoznali by sme hviezdnu oblohu. Pretože obrysy súhvezdí by sa veľmi zmenili.

V týchto skupinách hviezd bolo vidieť obrysy ľudských postáv, predmetov a zvierat. V tejto súvislosti sa objavili rôzne mená. Ursa Major a Ursa Minor, Orion, Cygnus, Južný kríž a mnohé ďalšie. Dnes je tu 88 súhvezdí. Mnohé z nich sú spojené s mýtmi a legendami.

Kvôli konštelácii menia svoju polohu na oblohe. A niektoré sú vo všeobecnosti viditeľné len v určitom ročnom období. Existujú súhvezdia, ktoré nie je možné vidieť na severnej alebo južnej pologuli.

Postupom času súhvezdia stratili menšie hviezdy a z ich vzorov bolo ťažké uhádnuť, ako názov vznikol. Najznámejšie súhvezdie na severnej pologuli, Veľká medvedica, sa teraz zmenilo na „vedro“. A moderné deti trápi otázka: „Kde je medveď?

Myslím, že pre nikoho nie je tajomstvom, že naše slnko a hviezdy, ktoré vidíme v noci na oblohe, sú rovnaké. Ale „nočné“ hviezdy sú od nás oveľa ďalej ako slnko.

hviezdy- Sú to obrovské guľovité zhluky horúceho plynu. Hviezdy sa spravidla skladajú z viac ako 99% z plynu tvoria zvyšné zlomky percent obrovské množstvo prvkov (napr. na našom slnku je ich asi 60). Povrchové teploty rôznych typov hviezd sa pohybujú od 2 000 do 60 000 stupňov Celzia.

Čo spôsobuje, že hviezdy vyžarujú svetlo? Starovekí myslitelia si mysleli, že povrch slnka neustále horí, a preto vyžaruje svetlo a teplo. Avšak nie je. Po prvé, dôvod vyžarovania tepla a svetla sa nachádza oveľa hlbšie ako povrch hviezdy, konkrétne v jadro. A po druhé, procesy prebiehajúce v hlbinách hviezd sa vôbec nepodobajú spaľovaniu.

Proces prebiehajúci vo vnútri hviezd sa nazýva tzv. Stručne povedané, termonukleárna fúzia je proces premeny hmoty na energiu a z minimálneho množstva hmoty sa uvoľňuje neskutočné množstvo energie.

Z vedeckého hľadiska ide o reakciu, pri ktorej sú ľahšie atómové jadrá - zvyčajne izotopy vodíka(deutérium a trícium) sa spájajú do ťažších jadier - hélium. Aby k tejto reakcii došlo, je potrebná neuveriteľne vysoká teplota - niekoľko miliónov stupňov.

K tejto reakcii dochádza na našom slnku: pri teplote jadra 12 000 000 stupňov sa 4 atómy vodíka spoja do 1 jadra hélia a uvoľní sa nepredstaviteľné množstvo energie: teplo, svetlo a elektromagnetizmus.

Ako si mohol hádať slnko navždy, časom sa „spáli“. Vedci sa domnievajú, že hmoty je v ňom stále dosť na približne 4-6 miliárd rokov, t.j. niekde, pokiaľ už existuje.

Je ťažké uveriť, ale tie hviezdy, ktoré v noci žiaria z oblohy a Slnko, ktoré nás osvetľuje počas dňa, sú jedno a to isté. Prečo Slnko svieti cez deň a nie v noci ako „normálne“ hviezdy? Poďme sa ponoriť do vedy.

Podrobnosti o Slnku

Slnko je hviezda najbližšie k našej planéte. Slnko je centrom našej planetárnej sústavy, ktorá dostala svoj názov podľa názvu hviezdy – Slnka.

Vzdialenosť od Zeme k Slnku je približne 150 000 000 kilometrov. Hmotnosť hviezdy nazývanej Slnko je 330 000-krát väčšia ako hmotnosť našej planéty. Navyše Slnko nie je pevné teleso ako Zem, ale je to sférická akumulácia horúcich plynov.

Ak niekto neverí v plynnú povahu Slnka, tak si to predstavte: teplota na jeho povrchu je približne 6000 stupňov Celzia. Jadro (centrálna časť) Slnka sa zahrieva na milióny teplôt. Ani jeden materiál, zliatina alebo prvok v súčasnosti známy vede nemôže zostať pevný pri takýchto teplotách.

Prečo slnko svieti: vedecké vysvetlenie

Predtým sa verilo, že Slnko svieti v dôsledku spaľovania prvkov, ktoré tvoria jeho zloženie. Ale podľa hrubých odhadov, ani hrubých, nemôže „vyhorieť“ za miliardy rokov, Slnko malo už dávno zhasnúť, stratilo svoju hmotnosť, čím narušilo gravitačnú rovnováhu v sústave planét a nechalo voľne plávajú cez rozlohy Galaxie. To sa ale nedeje, Slnko svieti už miliardy rokov a na vyschnutie nepomýšľa. Čo spôsobuje, že slnko svieti?

Vedci zistili a dokázali, že žiara Slnka je výsledkom uvoľnenia obrovského množstva energie získanej v dôsledku termonukleárnych procesov, ktoré sa v ňom vyskytujú.

Termonukleárne procesy sú pozoruhodné tým, že pri spotrebe hmoty sa uvoľňuje miliónkrát viac energie ako pri spaľovaní. Áno, preto je termonukleárna energia budúcnosť, jej nevýhodou je náročnosť naštartovania reakcie. Spustenie termonukleárnej reakcie si vyžaduje obrovské množstvo energie a zložitých spotrebných materiálov, ako je syntetický urán alebo plutónium.

Prečo slnko svieti cez deň a nie v noci?

Všetko je tu jednoduché. Samotný fenomén noci je otočenie časti planéty „chrbtom“ k Slnku. A keďže sa planéta otáča rovnomerne okolo svojej osi a revolúcia trvá približne 24 hodín, je ľahké vypočítať čas pridelený noci - 12 hodín. Ukazuje sa, že polovica Zeme je na 12 hodín otočená k Slnku a to ho osvetľuje a zvyšných 12 hodín je na druhej strane zemegule, neosvetlená Slnkom. Ukazuje sa, že keď Slnko svieti, máme deň, a keď Slnko neosvetľuje našu časť Zeme, máme noc. Javy ako ráno a večer sú vedľajšie účinky spôsobené nejednoznačnou povahou svetla a sprievodným efektom difrakcie.

Takže, keď už viete, prečo Slnko svieti, mali by ste tiež zistiť, koľko času nám zostáva, aby ste nás potešili. To je asi 5 miliárd rokov, po ktorých Slnko stratí asi percento svojej hmoty a stratí stabilitu a zhasne.