Солнечная система и материя Вселенной

Путешествие атомов в Солнечной системе
Автор
Сообщение
yakto
#47586 2022-05-05 16:18 GMT

Сегодня, наверное, даже школьникам известна общепринятая гипотеза возникновения Вселенной, которая называется Большим Взрывом. Начало Вселенной лежит в сингулярности с бесконечной температурой и плотностью, затем Вселенная начинает расширяется и охлаждаться. Первую миллиардную секунды жизни нашей Вселенной, не существует материи в привычном нам понимании, только суп из фундаментальных частиц. Предположительно, к концу первой секунды формируются адроны и лептоны, будущие представители привычной нам материи, доминирующей в нашей Солнечной системе.  Где-то с 10-ой секунды начинается первичный нуклеосинтез, в ходе которого образуются первые атомы вещества, в основном Водорода.

Разные источники по разному преподносят эпохи развития Вселенной после Большого Взрыва. Но примерно до полумилларда лет во Вселенной присутствовали атомы только 2 элементов — Водорода и Гелия. Затем начинают формироваться первые Галактики  и звезды, запускаются термоядерные реакции, в ходе которых образуются атомы новых химических элементов. Последовательные циклы горения Гелия, Углерода, Неона, Кислорода, Кремния на выходе дают химические элементы до Железа. Синтез атомов тяжелее Железа, как утверждает наука, возможен только при взрыве сверхновых (взрывной нуклеосинтез).

Можно было бы предположить, что в основе нашей галактики лежит скопление материи от первичного нуклеосинтеза. Однако в формировании галактик фигурирует некая темная материя, состав и происхождение которой нам неизвестны. Известная нам материя простирается только в плоскости диска Галактики. 

Возраст нашей галактики Млечный путь оценивается в 10 миллиардов лет, все это время не прекращается звездообразование. Гаснут старые звезды и зажигаются новые. Одна из сформировавшихся в рукаве Ориона звезд по имени Солнце дала начало Солнечной системе.

Возраст Солнечной системы чуть больше 4,5 миллиардов лет.

Логично предположить, что атомы вещества на планетах Солнечной системы (включая нашу родину, Землю) имеют разный возраст.

Какие есть предложения по оценке возраста различных химических элементов и месту их образования? Буду признателен ссылкам на источники информации.

yakto
#47692 2022-05-13 11:49 GMT

Ладно, пойдем дальше, как я вижу.
 После первичного нуклеосинтеза вся Вселенная представляла собой огромное (но во много раз меньшее современных масштабов) молекулярное облако из Водорода и Гелия. Температура и плотность ранней Вселенной способствовала формированию массивных и сверхмассивных звезд в сотни солнечных масс, в которых были запущены термоядерные реакции синтеза химических элементов вплоть до Железа и Никеля. Сгущение и конденсация масс вокруг будущих звезд привело к образованию пустот и разреженных областей пространства (предпосылки будущей анизотропии Вселенной). Жизнь массивных звезд проходит очень быстро по космическим масштабам (тысячи и миллионы лет), характеризуется активным выделением вещества в окружающее пространство и завершается эффектно (вспышки сверхновых, гиперновых). И только на заключительном этапе жизни звезды, когда она превращается в сверхновую, ее энергии достаточно для синтеза элементов с ядрами тяжелее 58 атомных масс (порядковый номер выше 26 по таблице Менделеева).
Возможно, именно первые звезды стали центрами будущих Галактик, что косвенно подтверждается наблюдениями концентрации тяжелых металлов ближе к внутренним областям Галактик. Тот факт, что ядра сверхновых формируют массивные черные дыры, и они же расположены в центре спиральных Галактик, тоже свидетельствует в пользу такого предположения. Вероятно, плотность звездных скоплений в ранней Вселенной была выше, чем сейчас. Поэтому звездные коалиции и их выходные продукты (черные дыры), могли объединяться, конденсировать материю и раскручивать вокруг себя.
Скорее всего, прежде чем сформировалась Наша Галактика, сменилось не одно поколение звезд. Есть предположения, что предшественница нашей галактики Млечный Путь (протогалактика) поглотила на своем жизненном пути немало других небольших Галактик (вроде Магеллановых облаков), наращивая объемы и массу. Сегодня мы движемся в сторону слияния с галактикой Андромеда, то есть процесс перемешивания материи во Вселенной не завершен и вряд ли завершится.
Тоже самое касается звездообразования. Однако, мы наблюдаем во Вселенной доминирующее количество красных карликов (порядка 0,07-0,5 солнечных масс), а массивные звезды можно перечесть по пальцам. К тому же большинство красных карликов уже содержит в своем составе тяжелые металлы, что свидетельствует об их позднем образовании. Вероятно, скоро большие звезды исчезнут совсем, потому что Вселенная продолжает расширяться, а большие скопления вещества образуются только в зонах слияний галактик и звездных ассоциаций. Долгоживущих (триллионы лет) Красных карликов и Черных дыр становится больше, а звезд меньше.
Но вернемся к Солнечной системе. Судя по возрасту (4,5 млрд. лет) и местоположению (между двумя основными рукавами галактики Персея и Стрельца, на удалении от центра Галактики), эволюция нашей звездной системы проходила сравнительно поздно, из вещества более ранних звезд. Значит все многообразие химических элементов на Земле и в Солнечной системе сформировано всего из нескольких составляющих:
  — материи очень древней массивной звезды (или звезд), давшим начало нашей галактике, а конкретно — рукавам Персея и Стрельца (около 10 млрд. лет назад);
  — материи молодых звезд из нашего окружения в близлежащих рукавах Галактики (в интервале 10-4,5 млрд. лет назад);
  — выбросов вещества из ближайших Галактик (Малая Медведица, Волопас, Волосы Вероники и т.д.)
  — материи первичной Вселенной, не задействованной в формировании Звезд и звездных систем.
Не исключено, я упустил какие-то процессы или что-то понимаю неправильно. Буду рад комментариям.

Anderis
#47694 2022-05-13 14:59 GMT
#47586 yakto :

 Начало Вселенной лежит в сингулярности с бесконечной температурой и плотностью,

Посмотрим в справочнике.  

Сингулярность этоматематическое понятие, означающее особую точку в пространстве, где нарушается «обычное» поведение функции. В переводе с латыни слово singularis означает «уединенный, обособленный». Самый простой пример сингулярности — поведение функции тангенса в точке, равной π/2.    

Начитаются глупых книжек и становятся идиотами.

 

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

marsdmitri
#47696 2022-05-14 00:10 GMT

Не обязательно. Сингулярностью называют также точку координат в которой функция имеет несколько значений. Например два разных эначения.

Это видно иногда в падающей волне о берег. Для одной координаты имеем два разных значения функции.

Меня позавчера напугал заяц. Как выскочит из куста перед носом, начал убегать, скачет как ляшушка. Глаза огромные. Весь мохнатый. Страшно. Весь мускулистый, тощий. Через секунду исчез.

Одна координата на траве и две лапы. Функция его лап тоже сингулярная функция, мне кажется. Если смотреть снизу с травы,

то увидим две ноги в воздухе. Одна над другой.

--По теме.

Считается что в окрестностях Coлнца (на расстоянии около 30 световых лет) было как минимум две звезды в течении прошедших 13 миллардов лет. Первая, такая примерно как звезда Вега, взорвалась,  как сверхновая примерно 8-9 миллардов лет назад. Образовалось облако пыли и газа, из которого образовалась вторая звезда, а затем после ее взрыва, как сверхновой, 4,5 миллиарда лет назад, появилась наша солнечная система, планеты, Солнце. Поэтому чем дальше от Солнца, тем древнее породы должны быть.

Но это предположение некоторых астрономов.

Интересно, что на расстоянии 190 световых лет от Солнца обнаружили звездувозраст которой около 12 миллиардов лет.

отредактировал(а) marsdmitri: 2022-05-19 08:49 GMT
Anderis
#47698 2022-05-14 07:39 GMT
#47696 marsdmitri :

Не обязательно. Сингулярностью называют также точку координат

Координаты тоже вымышленные и точка их начала — тоже.  

Ты в вымышленном мире живешь.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

Я умею читать мысли других, но только тогда, когда они у них есть

 

yakto
#47735 2022-05-16 14:45 GMT
#47696 marsdmitri :

--По теме.

Считается что на месте солнца (точнее в окрестностях) было как минимум две звезды. Первая взорвалась  как сверхновая. Образовалось облако пыли и газа, из которого образовалась вторая звезда, а затем после ее взрыва 4,5 миллиарда лет как сверхновой, появилась наша солнечная система, планеты, Солнце. Поэтому чем дальше от Солнца, тем древнее породы должны быть.

Эволюция массивных звезд, проходящих через стадию сверхновых, завершается образованием нейтронных звезд и черных дыр. Крупнейший объект в пределах 10к парсек, напоминающий подобное образование,  Стрелец A* — находится в центре Нашей Галактики.

Список ближайших к нам гипотетически черных дыр на расстоянии менее 10кпк

О существовании черных дыр нам известно только в теории. Наблюдать их практически очень затруднительно, единственный способ сегодня — по их воздействию на окружающие объекты. То же касается нейтронных звезд, для наблюдательной астрономии они невидимы. Поэтому следы былого звездного прошлого наблюдать очень трудно.

Фактически наблюдаемое падение металличности межзвездного газа при удалении от галактического центра, косвенно подтверждает предположение о том, что сверхновые стояли у истоков Нашей Галактики. Дальнейший нуклеосинтез продолжался в следующих поколениях звезд, следы которых для нас нвидимы (смотри выше).

А вот корреляции по древности материи с расстоянием от Солнца нечем обосновать. Солнце — это не центр Вселенной. Корреляция должна прослеживаться по пути в прошлое: материя Солнечной системы --> материя звездных систем-предшественниц --> материя Нашей Галактики --> материя первичной Вселенной.

Наука не дает ответа на вопрос — на каком из этапов произошел синтез тяжелых металлов, наблюдаемых в солнечной системе. Вот, что интересно.

Думаю, что это произошло уже в пределах Галактики. Но чтобы понять дальнейшее развитие событий, необходимо проследить путь эволюции Млечного пути до появления Солнечной системы.  Однако, неясно даже элементарное, как сформировались рукава и в чем причина их закрученности, как шло в них звездообразование. Были это массивные звезды или непримечательные красные карлики? Наша Солнечная система расположена, даже не в рукаве Галактики, а между рукавами Персея и Стрельца. Как так получилось?