На первый взгляд космос кажется безжизненной пустотой. Но на самом деле он наполнен разнообразными формами материи и энергии — просто они не видны невооружённым глазом. Давайте разберём, чем «заполнена» космическая пустота?
Для начала возьмём межзвёздный газ составляет основу межзвёздной среды. Хотя его плотность крайне мала (всего 1 000 атомов в кубическом сантиметре), он есть повсюду.
По массе газ состоит из:
водорода — 70 %;
гелия — 28 %;
более тяжёлых элементов (кислород, углерод, железо и др.) — около 2 %.
Газ может быть ионизированным, атомарным или молекулярным — в зависимости от температуры и плотности.
Несмотря на то что пыль занимает всего около 1 % массы межзвёздной среды, её роль огромна:
Она экранирует ультрафиолетовое излучение, позволяя газу охлаждаться и конденсироваться в молекулярных облаках; служит строительным материалом для планет в протопланетных дисках; поглощает и рассеивает свет звёзд — из‑за этого далёкие звёзды кажутся более красными.
Средняя температура пыли в Галактике — всего около 20 K, а её тепловое излучение можно зафиксировать в инфракрасном диапазоне.
Также в космическом пространстве есть лучи высокоэнергетичных заряженных частиц. Среди них преобладают протоны, но встречаются и электроны, ядра гелия и более тяжёлые элементы. Источники лучей разные:
Солнце (частицы с энергией ниже чем два гигаэлектронвольта (2 ГэВ))
взрывы сверхновых (галактические лучи);
неизвестные источники (лучи ультравысоких энергий, выше десяти эксаэлектронвольт (10 ЭэВ)).
Магнитные поля пронизывают космос на разных масштабах:
крупномасштабные поля галактик (например, Млечного Пути) простираются на десятки тысяч световых лет и влияют на звездообразование и динамику газа;
межпланетное магнитное поле, созданное солнечным ветром, заполняет Солнечную систему. Измерить далёкие магнитные поля можно по поляризации света или анализу синхротронного излучения — оно возникает, когда электроны космических лучей движутся по спирали в магнитном поле.
Потоки фотонов и других частиц заполняют пространство электромагнитным излучением всех диапазонов:
оптическое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение исходит от звёзд;
рентгеновское и гамма‑излучение рождается в остатках сверхновых и активных галактических ядрах;
реликтовое микроволновое излучение — «эхо» Большого взрыва — заполняет всю Вселенную; звёздный ветер (поток заряженных частиц от звёзд) формирует такие структуры, как гелиосфера; нейтрино, почти не взаимодействующие с веществом, несут информацию о ядерных реакциях внутри звёзд.
Интересный факт:
в 2012 году «Вояджер‑1» вышел в межзвёздную среду и впервые зафиксировал изменения в потоках частиц и полей. Это дало прямые данные о том, чем на самом деле заполнена «пустота» за пределами Солнечной системы.
Таким образом, космос — это не пустота, а сложная, динамичная среда, где взаимодействуют газ, пыль, излучение, частицы и магнитные поля. Каждый компонент играет свою роль в эволюции звёзд, галактик и нашей с вами Вселенной.