Еволюція Всесвіту, починаючи з Великим вибухом, розглядається як сумісний розвиток мікро- і макроявищ, включаючи процеси диференціації і ускладнення в мікро- і макрогілках еволюції.

Наш Всесвіт бере участь в закономірному еволюційному процесі.

Але було б помилкою процес еволюції Вселеної, рівно, як і всякої іншої матеріальної системи, ототожнювати лише з однією прогресивною гілкою розвитку. Розвиток завжди складається з двох гілок або етапів – прогресивного і регресивного, які об'єднуються однією загальною характеристикою: безповоротністю змін, що відбуваються в них.

Стан речовини і хід фізичних процесів, самі поняття про час і простір в «ранній» період еволюції Вселеної, коли густина була грандіозна, ще недостатньо ясні і, ймовірно, істотно відрізняються від понять фізики сьогоднішнього дня.

Але якісні зміни у Всесвіті відбувалися не тільки у далекому минулому. Є теоретичні припущення, що за певних умов еволюція зірок приводить до утворення так званих «чорних дір». Поле тяжкості у поверхні цих дір таке велике, що сили гравітації «сковують» в цій частині простору всі види променистої енергії, у тому числі і світло. Тому ці масивні зірки стають невидимими, якщо тільки на них не падає речовина ззовні. З'ясування того, як при цьому все ж таки знайти «чорні діри», є однією з найцікавіших задач сучасної астрофізики.

Всесвіт – це матеріальний мир, що розглядається з боку його астрономічних аспектів. Існують різні моделі Всесвіту: «всесвіт Ейнштейна», «Вселена Фрідмана», «Вселена Леметра», «Вселена Наана», «Вселена Зельманова», відповідні різним уявленням про неї як в цілому.

Сучасна картина еволюціонуючого Всесвіту – не тільки що розширяється, але і буквально «вибухаючою», – мабуть, так само мало схожа на картину статичного Всесвіту, який малювала астрономія початку XX ст., як сучасні уявлення про взаємоперетворення атомів і елементарних частинок на неподільні атоми класичної фізики.

Наукова постановка питання про історію Вселеної – одне з найважливіших завоювань сучасної науки. Астрономія використовує нагляди за допомогою телескопів, досліджує спектри далеких небесних тіл, вивчає радіохвилі, що приходять з самих найвіддаленіших областей. Висновки з цих наглядів робляться з урахуванням законів природи, вивчених в земних лабораторіях. Ми використовуємо дані про спектри атомів, про закони випромінювання і розповсюдження радіохвиль. Ми застосовуємо до Всесвіту і до величезних скупчень зірок теорію всесвітнього тяжіння, перевірену в земних умовах і в Сонячній системі, зокрема по руху створених людиною космічних апаратів.

Великим досягненням нашого століття є встановлення факту еволюції, змінного Всесвіту. Зірки витрачають свій запас пального – водню. Горіння тут полягає в перетворенні водню в гелій шляхом ядерних реакцій. Віддаляються один від одного величезні скупчення зірок. Частиною такого скупчення є і наша Галактика з її 100 тис. млн. зірок. Потрібно тільки пам'ятати, що ні сама Земля, ні Сонячна система, ні Галактика не розширяються.

3. Космічні об'єкти

3.1 Типи космічних об'єктів

В 1963 р. на дуже великих відстанях від нашої Галактики, на межі спостережуваного Всесвіту, були знайдені дивні об'єкти, що одержали назву квазарів.

Які фізичні процеси можуть приводити до виділення такої грандіозної кількості енергії, все ще залишається неясним. Але все таки досягнуті деякі успіхи в рішенні іншого питання: яке місце займають квазари у ряді інших об'єктів Всесвіту? Астрономи звернули увагу на певну схожість між квазарами і ядрами деяких галактик, що проявляють особливо високу активність. Як вже наголошувалося, квазари – вельми видалені об'єкти. А чим далі від нас знаходиться той або інший космічний об'єкт, тим у віддаленішому минулому ми його спостерігаємо. Це пов'язано з кінцевою швидкістю розповсюдження світла. Хоча вона і складає близько 300 тис. км/с, навіть при такій величезній швидкості для подолання космічних відстаней необхідні десятки, сотні і навіть мільярди років. Отже, дивлячись на небо, ми бачимо об'єкти Всесвіту – Сонце, планети, зірки, галактики – у минулому. Причому різні об'єкти – в різному минулому. Наприклад, Полярну зірку – такий, який вона була близько шести століть назад. А галактику в сузір'ї Андромеди ми спостерігаємо із запізненням на 2 млн. років.

Питання про утворення космічних об'єктів в результаті нестаціонарних процесів і про самоорганізацію Всесвіту ще остаточно не вирішено. Крім того, одна з важливих проблем сучасного природознавства полягає в тому, щоб встановити, в якому фізичному стані знаходилася речовина до початку розширення Метагалактики. Мабуть, це був стан надзвичайно високої густини. Для опису явищ, що відбуваються при такій високій густині, сучасні фундаментальні фізичні теорії, на жаль не застосовні. За таких умов виявляються не тільки гравітаційні, але і квантові ефекти, характерні для процесів мікросвіту. А теорії, яка об'єднувала б їх, поки ні – її належить ще створити.

Одне з припущень, наступних з концепції самоорганізації, полягає в тому, що первинний згусток матерії виник з фізичного вакууму. Фізичний вакуум, як вже наголошувалося, – своєрідна форма матерії, здатна за певних умов «народжувати» речовинні частинки без порушення законів збереження матерії і руху.

Всесвіт в широкому значенні – це середовище нашого незаселеного. Тому важливе значення для практичної діяльності людини має ту обставину, що у Всесвіті панує необоротні фізичні процеси, що вона змінюється з часом, знаходиться в постійному розвитку. Людина приступила до освоєння космосу, наші звершення придбавають все більший розмах, глобальні і навіть космічні масштаби. І для того, щоб врахувати їх близькі і віддалені наслідки, ті зміни, які вони можуть внести в стан середовища нашого незаселеного, у тому числі і космічної, ми повинні вивчати не тільки земні явища і процеси, але і закономірності космічного масштабу.

3.2 Зірки: освіта, еволюція, характеристики. Класифікація. Поняття найновіших зірок, пульсарів, чорних дір

Існують дві основні концепції походження небесних тел. Перша ґрунтується на небулярної моделі утворення сонячної системи, висунутої ще французьким фізиком і математиком Пьером Лапласом і розвинений німецьким філософом Еммануїлом Кантом. Відповідно до неї зірки і планети утворилися з розсіяної дифузної речовини шляхом поступового стиснення первинної туманності.

Відкриття В. Амбарцумяном зоряних асоціацій дуже молодих зірок, прагнучих один від одного, зрозуміло як підтвердження гіпотези утворення зірок з первинної надщільної речовини.

Чим є «чорні діри»?

Всі небесні тіла можна розділити на випускаючі енергію – зірки, і не випускаючі – планети, комети, метеорити, космічний пил. Енергія зірок генерується в їх надрах ядерними процесами при температурах, що досягають десятки мільйонів градусів, що супроводжується виділенням особливих частинок величезної проникаючої здатності – нейтрино.

Зірки – це фабрики по виробництву хімічних елементів і джерела світла і життя. Тим самим розв'язуються відразу декілька задач. Зірки рухаються навкруги центру галактики по складних орбітах. Можуть бути зірки, у яких міняються блиск і спектр-змінні зірки (Кита) і нестаціонарні зірки, а також зоряні асоціації, вік яких не перевищує 10 млн. років. Можливо, з них утворюються найновіші зірки, при спалахах яких відбувається виділення величезної кількості енергії нетеплового походження і утворення туманностей.

Існують дуже крупні зірки – червоні гіганти і зверхгіганти, і нейтронні зірки, маса яких близька до маси Сонця, але радіус складає 1/50000 від сонячного. Вони називаються так тому, що складаються з величезного згустку нейтронів.

В 1967 р. були відкриті пульсари – космічні джерела радіо, оптичного, рентгенівського і гамма-випромінювання, що приходять на Землю у вигляді сплесків, що періодично повторюються. У радіопульсарів періоди імпульсів – 0,03-4 секунди, у рентгенівських пульсарів періоди складають декілька секунд.

До цікавих небесних тіл, яким часто приписувалося надприродне значення, відносяться комети. Під впливом сонячного випромінювання з ядра комети виділяються гази, створюючи обширну голову комети. Вплив сонячного випромінювання і сонячного вітру обумовлює утворення хвоста, що іноді досягає мільйонів кілометрів в довжину. Гази, що виділяються, йдуть в космічний простір, унаслідок чого при кожному наближенні до Сонця комета втрачає значну частину своєї маси. У зв'язку з цим комети живуть відносно недовго.

Небо тільки здається спокійним. В ньому постійно відбуваються катастрофи, народжуються нові і найновіші зірки, під час спалахів яких, світимість зірки зростає в сотні тисяч раз. Ці вибухи характеризують галактичний пульс.

В кінці еволюційного циклу, коли все водневе пальне витрачено, зірка стискається до нескінченної густини. Звичайна зірка перетворюється на «білого карлика» – зірку, що має відносно високу температуру поверхні і низьку світимість, у багато разів меншу світимості Сонця.

Передбачається, що однією із стадій еволюції нейтронних зірок є утворення нової і найновішої зірки, коли вона збільшується в об'ємі, скидає свою газову оболонку і протягом декількох діб виділяє енергію, світивши, як мільярди сонць. Потім, вичерпавши ресурси, зірка блякне, а на місці спалаху залишається газова туманність.

Якщо зірка мала надкрупні розміри, то в кінці її еволюції частинки і проміння, ледве покинувши поверхню, тут же падають назад через сили гравітації, тобто утворюється «чорна діра», перехідна потім в «білу діру».

3.3 Концепція «Великого вибуху»

Складовою частиною моделі Всесвіту, що розширяється, є уявлення про Великий Вибух, що відбувся приблизно 12–18 млрд. років тому. «спочатку був вибух. Не такий вибух, який знайомий нам на Землі і який починається з певного центру і потім розповсюджується, захоплюючи все більше і більше простору, а вибух, який відбувся одночасно скрізь, заповнивши із самого початку весь простір, причому кожна частинка матерії спрямувалася геть від будь-якої іншої частинки».

Початковий стан Всесвіту: нескінченна густина маси, нескінченна кривизна простору і вибухове, заповільнююче з часом розширення при високій температурі, при якій могла існувати тільки суміш елементарних частинок. Гарячість початкового стану підтверджена відкриттям в 1965 р. реліктового випромінювання фотонів і нейтрино, що утворилися на ранній стадії розширення Всесвіту.

Виникає цікаве питання: з чого ж утворився Всесвіт? Чим було те, з чого вона виникла. В Біблії затверджується, що Бог створив все з нічого. Знаючи, що в класичній науці сформульовані закони збереження матерії і енергії, релігійні філософи сперечалися про те, що значить біблійне «нічого», і деякі на догоду науці вважали, що під нічим мається на увазі первинний матеріальний хаос, впорядкований Богом.