Fyzika - skripta

Je-li , pak smršťování nelze zastavit a dochází ke gravitačnímu kolapsu hvězdy – poloměr se zmenšuje a zároveň roste intenzita gravitačního pole na povrchu. Po překročení určité meze je gravitační pole tak silné, že žádné těleso ani záření nemůže hvězdu opustit, okolní tělesa do ní padají – černá díra. Dozvídáme se o nich jsou-li např. složkou dvojhvězdy.

Je-li - při vzniku se smršťováním zahřívá, ale než dosáhne vysoké teploty, vznikne uvnitř pevná látka a smršťování se zastaví, hvězda chladne a tuhne – hnědý trpaslík.

1. galaxie

Je tvořena oblakem hvězd, které musejí obíhat kolem společného těžiště, aby se nezhroutily do středu. Naše galaxie obsahuje asi 100 miliard hvězd, mezihvězdnou látku a kosmické záření. Má tvar plochého disku o průměru 30 kpc, z centrálního jádra vychází spirální ramena. Vznikla asi před 15 miliardami let smrštěním obrovského mračna prachu a plynů.

Naše galaxie – , tloušťka je 2 kpc a počet hvězd 1011.

Místní skupina galaxií – asi 30 galaxií (Velké a Malé Magellanovo mračno, M31, …), průměr skupiny je asi 1,3 Mpc.

Nadkupa galaxií – propojení kup galaxií do plošného útvaru – zabírají asi 10% vesmíru (z hlediska rozměrů řádově 1 000 Mpc je vesmír homogenní).

1. Struktura vesmíru

Průměrná vzdálenost 2 hvězd v galaxii jsou 2 pc, průměr galaxie je asi 30 kpc, vzájemná vzdálenost 2 galaxií je asi 700 kpc, průměr kupy galaxií asi 3 Mpc a nadkupa má průměr 20 Mpc.

Hmotnost hmoty, kterou vidíme (spočítáno ze zářivého výkonu), je asi 10krát menší než hmoty, kterou nevidíme (spočítáno z gravitačních sil) – tzv. skrytá hmota: neutronové hvězdy, černé díry, černí trpaslíci, …

Vesmír se rozpíná, což plyne ze tří na sobě nezávislých objevů:

Edwin Powel Hubble – galaxie se od nás vzdalují rychlostí, která je přímo úměrná jejich vzdálenosti: , kde H je Hubblova konstanta (galaxie vzdálená 1 Mpc se vzdaluje rychlostí 50–100 kms–1).

Ze všech stran dopadá na Zemi záření, které odpovídá záření černého tělesa o teplotě 2,7 K – tzv. reliktní (zbytkové) záření – pozůstatek z dob, kdy byl vesmír teplejší a hustší.

Einsteinova obecná teorie relativity, která se zabývá gravitačním působením hmoty (Newtonův zákon platí pro Sluneční soustavu, ale ne pro silná gravitační pole kolem neutronových hvězd, …). Řešení těchto rovnic nalezl Alexander Fridman – látka ve vesmíru nemůže být v klidu, musí se rozpínat nebo smršťovat.

Velký třesk: protože se od sebe galaxie vzdalují, musely být mnohem blíže u sebe. Existoval tedy okamžik, kdy byla všechna hmota namačkána těsně na sobě. Před 10–20 miliardami let začalo rozpínání – Velký třesk – vznik vesmíru.

V prvním okamžiku byl vesmír plazma (vteřinu po třesku asi 1010 K). Při srážkách protonů s neutrony vznikala jádra deuteria a jejich srážkami jádra Helia. Asi za 0,5 milionu roků poklesla teplota natolik, že z iontů a elektronů vznikaly atomy. Z látky vesmíru začaly vznikat hvězdy 1. generace (pouze z H a He), v jejich nitrech vznikaly těžší prvky, které se při výbuchu supernovy dostaly do okolního prostoru, a hvězdy dalších generací vznikaly z látky, v níž jsou obsaženy i atomy těžších prvků.