Серия «Космос и научпоп»

Дорогие друзья, простите за задержку выхода поста, обещал через две недели, но обстоятельства немного внесли коррективы.

Под моим предыдущим постом: Быстрее скорости света на расширяющейся Вселенной некоторые читатели Пикабу оставили свои вопросы, я выбрал некоторые из них и сейчас постараюсь на них ответить.

Первый вопрос от @Savra74:

Следуя логике мы тогда тоже увеличивается/расширяется? Млечный Путь расширяется, планеты удаляются от Солнца?

Давайте для начала посчитаем с какой скоростью расширяется пространство-время, на расстоянии в 1 световой год. Из прошлого поста мы знаем что скорость расширения Вселенной, примерно 70 километров в секунду на мегапарсек, для удобства вычисления километры переведём в метры. Отсюда получаем следующее: 70 000/3 261 600 = 0.02146 метра в секунду на световой год, или 2.146 сантиметра в секунду на световой год. На таких масштабах, расширение пространства-времени с лихвой компенсируется гравитацией. И даже для размеров всего Млечного Пути, силы гравитационного взаимодействия между звёздами, нашими галактиками-спутниками и Млечным путём хватает для того, чтобы расширения не происходило. Чего уж говорить о меньших масштабах Солнечной Системы. В одном из предыдущих постов, я упоминал, что электростатическое притяжение между протоном и электроном в атоме водорода сильнее их гравитационного взаимодействия в 2*10^39 раз, Сильное и Слабое взаимодействие так же превалируют над гравитацией на пару десятков порядков, и они справляются намного лучше с компенсацией расширения пространства-времени. По-этому нет, мы, наша планета, Солнечная Система, Млечный Путь не расширяются, пространство время, как сказал @Mraki, просто проходит «сквозь атомы».

Следующий ответ, специально для @Ptah227

Если Вселенная расширяется вместе с пространством, то никакой скорости нет. Наблюдатель не должен был бы ничего заметить.

Вселенная расширяется за счёт самого пространства-времени, и это расширение мы наблюдаем за счёт того, что свет, проходя через расширяющееся пространства время "растягивается", то есть увеличивается длина волны, и спектр света смещается в красную сторону.

Даже если бы наблюдатель сам увеличивался с такой же скоростью, как само пространство-время, как раз из-за красного смещения мы сможем увидеть фактическое расширение Вселенной.

Почту вниманием и @Jan.Itor

А что за пространство находится за пределами нашей Вселенной, куда эта самая Вселенная расширяется и есть ли у него предел?!
Я даже боюсь спрашивать про теорию мультивселенных, так как тогда получается, что в этом пространстве расширяется не только наша, но и много других Вселенных.

За пределами нашей Вселенной пространства, в нашем понимании нет, и как ранее ответил на этот вопрос @EarthGovernment, я повторю его слова, за границей Вселенной именно ничто, в нашем понимании, потому что там нет, ни пространства, ни времени, ни материи, потому что всё это появилось в нашей Вселенной во время Большого Взрыва. Дать точный ответ, что там, за границей Вселенной, при условии её не бесконечности, мы не можем, потому что нам затруднительно получить какую -либо информацию оттуда, да и современное понимание физики, пока, увы, неспособно дать нам ответы.

При условии существования Мультивселенной, это некое "сверхпространство", да простят меня физики и космологи за такое название, может быть действительно "заполнено" другими Вселенными, но будут ли они расширяться -- вопрос открытый, потому что мы знаем только одну: нашу Вселенную, а в других Вселенных могут быть совершенно иные физические константы и законы, в результате действия которых эти Вселенные могут как расширяться, так и сжиматься или быть статичными.

Мои предыдущие посты на тему космоса и не только:
Поговорим о Солнце
Что же ждёт нашу планету?
Немного про нуклеосинтез
Про время жизни химических элементов
Пару слов о Большом Взрыве

Поговорим об акте творения. Нет,  я не вкладываю никакого религиозного смысла в данные слова. Речь пойдёт о Большом Взрыве и времени до формирования реликтового излучения, то есть до того момента, как Вселенная стала прозрачной для фотонов, а вместе с ними для всего излучения.

Наша Вселенная начала своё существование 13,799±0,021 миллиарда лет назад.

Самый ранний момент времени о котором у нас есть информация это Планковская Эпоха, продолжалась она 10^-43 секунды после сингулярности, то есть планковское время, имела энергию среды равной планковской: ~1,22*10^19 гигаэлектронвольт (ГэВ), планковскую плотность (~5,1*10^96 кг/м³), плансковский радиус ( ~1,6*10^−35 м) и планковскую температуру (1,41*10^32 К (Кельвина). Из-за крайне малого размера Вселенной квантовые эффекты гравитации преобладали над физическими взаимодействиями, а сила гравитации была сопоставима с другими Взаимодействиями, для сравнения сейчас гравитация — самая слабая сила во Вселенной и сила гравитационного взаимодействия между протоном и электроном в атоме водорода слабее их электростатического притяжения в 2*10^39 раз. Впрочем сама гравитация ещё не отделилась от других взаимодействий, то есть все четыре взаимодействия: сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное были объединены в одно Первичное Взаимодействие. В эту же Эпоху произошёл фазовый переход некоторого количества энергии в материю, и образовались элементарные частицы.

Состояние Вселенной в Планковскую Эпоху из-за экстремальных показателей температуры и плотности было нестабильным, произошло нарушение барионной симметрии (на данный момент мы наблюдаем барионную асимметрию, то есть преобладание вещества над антивеществом) и отделение гравитации от остальных взаимодействий.

С отделения гравитации начинается вторая Эпоха жизни нашей Вселенной — Эпоха Великого Объединения (ЭВО) или Эпоха Суперсимметрии.
В этот период квантовые эффекты начинают слабеть, а более привычные нам законы общей теории относительности, наоборот набирают силу. Разделение первичного взаимодействия на гравитационное и электроядерное привело к нарушению однородности и плотности вещества ранней Вселенной. ЭВО длилась с 10^-43 до 10^-35 секунды и к концу Эпохи Вселенная остыла до 10^27 K, её плотность составляла 10^74 г/см³, а энергия 10^14 ГэВ.

В конце ЭВО от электроядерного взаимодействия отделяется сильное взаимодействие, что даёт начало Инфляционной Эпохе, характеризующейся ускорением расширения Вселенной, вторичным нагревом до температур выше 10^28 K, а так же формированием крупномасштабной структуры Вселенной. Инфляционная Эпоха закончилась 10^-32 секунды от момента Большого Взрыва.

Начинается стадия радиационного доминирования, которая закончится, в Протонную Эпоху.

Первая Эпоха стадии радиационного доминирования — Электрослабая Эпоха, длившаяся с 10^-32 секунды по 10^-12. Температура Вселенной ещё крайне высока для того, чтобы электрослабое взаимодействие распалось на электромагнитное и слабое. За счёт высокой температуры и энергии среды образуются W-, Z- бозоны — переносчики слабого взаимодействия и бозоны Хиггса.

Из-за дальнейшего расширения Вселенной её температура и энергия падали, что привело к разделению электрослабого взаимодействия на слабое и электромагнитное, началась Кварковая Эпоха  (10^-12 – 10^-6 секунды), именно в ней образовалась кварк-глюонная плазма, которая в следующую Адронную Эпоху (10^-6 – 100 секунд), охлаждаясь, образует адроны: барионы и мезоны. Большая часть адронов, после их образования, аннигилировала с антиадронами, вся материя которую мы видим сейчас из, состоит из тех частиц, которым не хватило пары для аннигиляции.  В эту же Адронную Эпоху, спустя 2 секунды после Большого Взрыва высвобождаются нейтрино. А спустя ещё одну секунду, из-за снижения температуры Вселенной перестают образовываться лептоны.

Из-за того что адрон-антиадронные пары проаннигилировали основной массой в ранней Вселенной остаются лептоны, которые тоже аннигилируют со своими античастицами во время Лептонной Эпохи или Эпохи Нуклеосинтеза.

Первичный нуклеосинтез длится всю эпоху в период с 100 секунды до 3-х минут после Большого взрыва, дальше температура Вселенной падает слишком низко для дальнейшего нуклеосинтеза. В результате первичного нуклеосинтеза образовались водород и его изотопы — около 75%, гелий так же с изотопами, около 25% и следовые количества лития, менее 10^-9 от общего количества.

В Протонную Эпоху вещество начинает доминировать над излучением, из-за чего изменяется режим расширения Вселенной и через 70000 лет после Большого взрыва заканчивается стадия радиационного доминирования, начинается стадия доминирования вещества. К концу Протонной эпохи 380000 лет после Большого Взрыва, происходит рекомбинация водорода, то есть замедлившиеся электроны соединяются с протонами в атомы, (до этого в период нуклеосинтеза образовались ядра атомов) и Вселенная становится прозрачной для излучения. То излучение мы и называем Реликтовым Фоном или Реликтовым излучением.

Сноски.
Первичное взаимодействие — взаимодействие объединяющее гравитационное, сильное, слабое и электромагнитное.
Электроядерное взаимодействие — взаимодействие объединяющее сильное, слабое и электромагнитное.
Электрослабое взаимодействие — взаимодействие объединяющее слабое и электромагнитное.


Текст написал я, тэг моё.

Под моим прошлым постом @caHeKaHoHuM оставил комментарий, привожу его часть, для понимания: «Например достигла галактика определенного возраста и определенных условий в ней зарождается жизнь проходит время появляются разумные существа и начинают синтезировать элементы не способные появиться естественным образом в ядрах звезд. При наработке определенной массы этих новых элементов запускается следующий этап эволюции галактики» @BeastOne, присоединяйся! 

Дело в том, что атомное ядро, может быть только определённого размера, для того, чтобы элемент был стабилен и не распадался, так как радиус сильного взаимодействия не бесконечен.

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, одинаково заряженные частицы отталкиваются, а сила обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Как только мы перешагиваем за определённый размер, сильное взаимодействие уже не может удерживать ядро целым, и оно распадается.

Начиная с Висмута (83 номера в ПСХЭ) стабильные элементы заканчиваются, то есть все изотопы подвержены радиоактивному распаду.

Последний встречающийся в природе элемент в достаточном количестве — Уран (92 номер), последний «следовой», то есть встречающийся в природе в крайне малых количествах — Плутоний, под номером 94, начиная с 95-го номера Америция, идут СИНТЕЗИРОВАННЫЕ химические элементы, то есть, полученные в лабораторных условиях и в природе не встречающиеся.

Последний элемент «живущий» около 1000 лет имеет номер 98 и называется Калифорний, следующий за ним Эйнштейний, живёт всего год с небольшим. Юбилейный сотый — Фермий, 100 дней (рекорд по нескольким изотопам) а так 20. 102-й элемент — Нобелий «доживает» МАКСИМУМ до одного часа. Последний «минутник» (2.4 минуты — самый стабильный) — 106 Сиборгий, «секундник» (0,75 - 1,1 секунды для самого стабильного изотопа) 109 Мейтнерий, дальше ещё меньше.

Последний синтезированный (не предполагаемый!) на сегодняшний день элемент — 118 Оганесон, живет 0,89 микросекунды по самому стабильному изотопу, это 0,00089 от секунды.

Такие элементы в природе не могут встречаться, потому что там нет условий для их образования, и их период полураспада слишком мал. Чтобы говорить об их нахождении в природе.

Из всей этой картины выбиваются два представителя ПСХЭ — Технеций и Прометий с номерами 43 и 61 соответственно.

Технеций в природе встречается но крайне редко, в количестве 5⋅10^−10 г на 1 кг урана, и является побочным продуктом распада урана, так же есть технециевые звёзды, в спектре которых есть линии поглощения этого элемента, но несмотря на это, количество этого элемента крайне мало, и более 99% используемого человеком являются синтезированными.

С Прометием почти такая же картина как с его братом по несчастью, он тоже может встречаться в природе как продукт распада урана. Но в отличии от Технеция, чьи самые стабильный изотопы доживают до 4,2 миллионов лет, у Прометия рекорд жизни около 18 лет. Да и Прометиевых звёзд не обнаружено.

Текст мой, тэг моё, картинка как всегда из интырнетов.

Разрешите немного критики в адрес поста от @noname.comix.

Моё внимание привлекла эта картинка

Давайте разберёмся что в ней не так.
Действительно, солнечный свет идёт до нас приблизительно 8 минут, если быть точнее, то 8 минут 11 секунд когда Земля в перигелии, и 8 минут 27 секунд, когда в афелии.

Возраст нашего светила приблизительно 4,57 миллиардов лет, то есть Солнце находится в середине главной последовательности своего жизненного цикла. 

Внутри Солнца проходят термоядерные реакции в результате которых водород превращается в гелий. Из-за выгорания водорода активная зона ядра Солнца уменьшается давление в ней нарастает, а следовательно и увеличивается скорость протекающих реакций. То есть по мере выгорания топлива, Солнце становится всё горячее и горячее приблизительно на 10% каждые 1 миллиард лет.

К возрасту примерно 8 миллиардов лет Солнце станет ярче на 40% и начнёт постепенно расширяться, жизнь на Земле к этому моменту станет невозможной, условия приблизятся к нынешним венерианским.

К возрасту 10 миллиардов лет Солнце станет ярче приблизительно в 2,3  раза, а его радиус увеличиться в полтора. Это произойдёт из-за того, что весь водород в центре ядра Солнца выгорит,гелий не будет способен поддерживать горение, ядро Солнца сожмётся, горение водорода будет продолжаться в тонком внешнем слое ядра. В течении следующего миллиарда лет Солнце расширится до 2,5 своих радиусов, сохраняя примерно стабильную светимость и станет красным субгигантом. В возрасте 12 миллиардов лет, ядро нашей звезды разогреется так сильно, что запустит горение водорода в окружающей ядро оболочке, в следствии чего, Солнце "скинет" свою оболочку и уйдёт с главной последовательности, оставив после себя планетарную туманность с белым карликом внутри.

По-этому Солнце, как и любая звезда на главной последовательности не может внезапно погаснуть

Текст написал я, тэг моё. Права на первую картинку принадлежат @noname.comix. Вторая свистнута с педивикии.
Всем спасибо за внимание.