Как появилась Вселенная, звезды и планеты?

От Большого взрыва до звездной пыли

Наверно, начать нужно с того, как из очень плотного и горячего состояния возникла Вселенная. Для этого стоит обратиться к теории Большого взрыва. Согласно современным представлениям, около 13,8 миллиарда лет назад вся наблюдаемая Вселенная находилась в чрезвычайно плотном и горячем состоянии, после чего начала расширяться.

После Большого взрыва Вселенная была настолько горячей, что в ней возникали различные элементарные частицы: протоны, нейтроны, электроны и другие.

Когда Вселенная немного остыла, протоны и нейтроны начали объединяться, образуя ядра водорода и гелия. Спустя примерно 380 тысяч лет электроны присоединились к этим ядрам, и появились первые атомы.

Атомы - это как кирпичики, из которых состоит всё вокруг. Соединяясь друг с другом с помощью химических связей, атомы образуют молекулы. Например, молекула воды H₂O состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

А если копнуть глубже, то современная физика считает, что частицы вещества возникли из энергии чрезвычайно горячей ранней Вселенной. Что было до этого, наука пока точно не знает.

Водород и гелий начали собираться в огромные медленно вращающиеся газовые облака. Под действием гравитации эти облака сжимались, их вращение ускорялось, а в их центре рождались первые звезды.

Огромные облака водорода и гелия постепенно вращались и сжимались под действием собственной гравитации. Чем больше вещества собиралось в одном месте, тем сильнее становилось притяжение между его частицами. Когда масса такого скопления становилась достаточно большой, давление и температура в его центре возрастали настолько, что запускались термоядерные реакции. Так рождались первые звезды.

Не всё вещество попадало в звезду. Часть газа и космической пыли продолжала вращаться вокруг неё, образуя огромный диск. Со временем частицы в этом диске сталкивались и слипались, постепенно формируя планеты, астероиды и кометы.

Для примера, Солнце содержит около 99,86% всей массы Солнечной системы. На долю всех планет приходится лишь около 0,14% массы солнечной системы.

Удивительно, но один килограмм человеческого тела выделяет в тысячи раз больше тепла, чем один килограмм вещества Солнца. Тогда возникает логичный вопрос: почему температура поверхности Солнца превышает 5000 °C, а температура человеческого тела составляет всего около 36 °C?

Дело в том, что температура и количество выделяемой энергии — это разные вещи. Внутри Солнца термоядерные реакции вырабатывают относительно мало энергии на каждый килограмм вещества. Однако масса Солнца огромна — примерно в 330 000 раз больше массы Земли. Поэтому даже небольшое выделение энергии каждым килограммом в сумме даёт колоссальную мощность. Именно благодаря этому поверхность Солнца разогрета примерно до 5500 °C, а его центр — до 15 миллионов °C.

Если бы Юпитер был примерно в 75–80 раз массивнее, давление и температура в его центре стали бы настолько высокими, что там начались бы термоядерные реакции превращения водорода в гелий. В этом случае Юпитер превратился бы во вторую звезду, похожую на небольшое Солнце.

Количество вещества в наблюдаемой Вселенной считается конечным. По мере расширения Вселенной то же самое количество вещества оказывается распределено во всё большем объёме пространства. Поэтому средняя плотность вещества постепенно уменьшается, а расстояния между галактиками растут.

Представьте пирог с изюмом. Когда пирог поднимается, новых изюминок не появляется, но расстояние между ними увеличивается. Примерно так же расширяется и Вселенная: вещества больше не становится, но оно распределяется во всё большем объёме пространства.

Внутри звёзд благодаря термоядерным реакциям образовывались более тяжёлые элементы. Когда массивные звезды завершали свою жизнь, они взрывались как сверхновые и выбрасывали эти элементы в космос. Из этого вещества позже формировались новые звезды, планеты и другие космические объекты.

Именно поэтому почти все тяжёлые элементы на Земле: кислород, углерод, кремний, кальций, железо, золото и многие другие, когда-то были созданы в звёздах и во время их взрывов. Можно сказать, что Земля и всё живое на ней состоят из звёздной пыли.

Вселенная возникла около 13,8 миллиарда лет назад, а наша Солнечная система сформировалась примерно 4,6 миллиарда лет назад. За миллиарды лет до появления Солнца многие звезды первого поколения успели прожить свою жизнь и взорваться как сверхновые. Во время этих взрывов в космос были выброшены огромные количества газа и звёздной пыли, содержащей тяжёлые химические элементы. Позже из одного такого газо-пылевого облака сформировались Солнце, Земля и остальные планеты Солнечной системы.

Мы буквально состоим из вещества давно погибших звезд.

Поэтому железо в нашей крови, кальций в костях, кислород, которым мы дышим, и золото в ювелирных изделиях когда-то были созданы внутри давно погибших звёзд или во время их взрывов. Мы буквально состоим из звёздной пыли.