Форум В шутку и всерьёз

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Форум В шутку и всерьёз » Гранит науки » Новости астрономии


Новости астрономии

Сообщений 121 страница 136 из 136

121

Астроном: «Когда угаснет Солнце, люди, возможно, уже покинут эту планету»
12/07/2017 Алексей ЗАЯКИН

Уже много десятилетний человечество спорит, одни мы во Вселенной или нет, возможно ли перевезти в отдалённой перспективе людей на другую планету или это несбыточные фантазии.
Американцы уже пообещали высадить своего астронавта на Марсе. Своё мнение об освоении космоса высказал инженер учебной обсерватории Уральского федерального университета Владилен Санакоев.

Машина времени

Алексей Заякин:  Владилен, известный факт, что наша планета лишь мелкая частица в Солнечной системе. Насколько современная наука продвинулась в изучении Вселенной и процессов, происходящих далеко от Земли?

Владилен Санакоев: На сегодняшний день учёные уже изучили всё видимое от одного наблюдаемого горизонта Вселенной до другого. Мы получили возможность наблюдать за галактиками, которые начали образовываться лишь 500 миллионов лет с момента Большого взрыва. Мы словно сели в машину времени, получили возможность отмотать плёнку назад. Поняли, что много лет назад многие галактики были активны, происходило укрупнение ядра. В тот активный период жизнь сравнимая с нашей, где-либо, наверное, не могла зародиться. Появлялись новые звёзды, за несколько миллионов лет они выгорали, активно образовывались чёрные дыры, нейтронные звёзды. Сейчас эти процессы уже успокоились. Нет святящегося мощного ядра, которое бы излучало все виды энергии. Наступил период относительного равновесия, что и привело к возможности зарождения жизни на Земле.

- Солнце, как утверждают некоторые учёные, сейчас на среднем этапе своего развития. Уже высказываются мысли, что рано или поздно оно начнёт угасать и тогда человечеству придётся спасаться на другой планете.

- Да, это так, но мы не можем знать, будут ли к тому моменту, когда Солнце угаснет, существовать люди. Возможно, к тому времени они трансформируются, возможно уже покинут эту планету. На ближайшие несколько миллионов лет каких-то изменений не предвидится. Солнце - уникальная звезда, оно заметно спокойнее красных карликов и живёт намного дольше голубых гигантов. И оно довольно удачно расположено на орбите нашей галактики, так что серьёзные катаклизмы нам в ближайшие миллионы лет не грозят.

- Однако уже предпринимаются попытки через какое-то время организовать экспедицию на Марс, где, как считается, возможна жизнь. Красная планета действительно шанс для человечества?

- Я бы сравнил Марс с северными районами нашей страны. На Красной планете примерно в три раза меньше света, чем на экваторе Земли. Я слышал, что около 8 тысяч жителей нашей планеты уже записались для полёта на Марс в одну сторону, если вдруг такая возможность появится. Я бы посоветовал этим людям пожить пару лет, например, в Норильске. Прочувствовать местный климат.

Примерно то же самое их ждёт на Марсе, только вот возможности съездить в жаркую страну не будет. Взгляните на Антарктиду. Людям, которые туда отправляются, требуются витамины, продукты. На Марсе что-то вырастить на открытом грунте не удастся, а запасы, прихваченные с собой, наверняка будут не безграничны. Думаю, что будущее всё-таки за созданием некой искусственной планеты со своим источником энергии. Тогда и Солнце будет уже не нужно. Технологии сейчас развиваются именно в этом направлении.

Жизнь на Земле не умрёт

- Сейчас учёные и астрономы активно изучают другие планеты и пытаются выяснить, есть ли где-то ещё жизнь. Как вы считаете, инопланетяне существуют?

- Наверняка жизнь где-то есть. Но мне кажется, у нас с представителями других цивилизаций совершенно разные интересы и особой нужды общаться с нами у них нет. Конечно, для нас в плане науки общение с другим видом было бы огромным шагом вперёд. Скажу, что астрономам в кадр телескопов пока не попадалось ничего, что бы свидетельствовало о какой-то жизни вне Земли.

- Несколько лет назад в соседний с Екатеринбургом Челябинск прилетел довольно крупный метеорит. Возможны ли в ближайшее время падения небесных тел на Землю и чем это может грозить человечеству?

- В среднем подобные небесные тела падают на Землю раз в сорок лет, поэтому исключать ничего нельзя. Может, астероид прилетит к нам завтра, а может, через сто лет. С начала этого года астрономы вблизи Земли обнаружили около семисот подобных объектов на небе. Некоторые тела довольно большие, гораздо крупнее тела, которое вошло в атмосферу нашей планеты под Челябинском. За миллиарды лет планеты почти полностью расчистили свои орбиты от присутствия других тел, но тем не менее опасность падения некоторых из них сохраняется в том числе и на Землю.

- Какие астероиды угрожают нашей планете в ближайшие годы?

- Самые опасные крупные астероиды, пролетающие в относительной близости от Земли, известны. Угрозу могут представлять разве что те, о которых мы пока не знаем. Сейчас задача астрономов как раз и заключается в том, чтобы обнаружить и вычислить их траекторию. Есть несколько небесных тел диаметром примерно в 200 метров, о которых мы ещё не знаем и открытие которых нам ещё предстоит. Конечно, если такой астероид прилетит на нашу планету, то мало никому не покажется. Но жизнь на Земле точно не умрёт. Произойдёт взрыв сродни извержению мощного вулкана. На нескольких сотнях километров погибнет всё живое, возможно произойдёт изменение климата. Идут споры о том, следует ли взрывать такие объекты, чтобы они причиняли меньший вред, или всё-таки дать им возможность упасть на нашу планету. Ещё один вариант - пустить в космос аппарат, который сможет увести астероид с опасной орбиты. Для решения данного вопроса наверняка потребуется помощь математиков.

- Какие природные явления следует ожидать в ближайшее время?

- С 23 по 25 июля в южной части неба можно будет увидеть весьма эффектный пролёт МКС с запада на восток. Кстати, многие из тех, кто уверяют, что видел НЛО, на самом деле наблюдали как раз пролёт МКС, поэтому спешу их расстроить. Кроме того, после долгого перерыва, 7 августа, произойдёт лунное затмение. Четверть южного диска Луны будет скрыта. В ночь с 12 на 13 августа мы ожидаем мощный метеорный поток Персеиды. В час можно будет видеть порядка 150 метеоров.

0

122

Неожиданные вещи, которые учёные обнаружили в космосе

Не смотря на активное изучение о освоение, космос всё ещё полон загадок для человечества. Только совсем недавно гравитационные волны считались лишь теорией, а сегодня их существование уже доказано научно. Кто знает, какие тайны таят в себе эти мрачные тёмные глубины Вселенной. Тем не менее, даже среди того, что уже открыто учёными полно вещей крайне удивительных, в существование которых сложно поверить.

Алкоголь.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/1_01.jpg
Это открытие не так давно совершила международная группа учёных, работающая на 30-метровом телескопе в горах Сьерра-Невада на юге Пиренейского полуострова. Они установили, что в составе кометы Лавджоя с кодовым именем C/2011 W3, находятся целых 20 типов различных органических молекул, в том числе молекулы сахара и спирта.

Эта периодическая комета была открыта в ноябре 2011 года. По всем признакам её диаметр должен составлять не менее 500 метров. Кроме того, она является одной из самых ярких из всех известных науке комет. Пока до конца не ясно откуда в газопылевом хвосте кометы Лавджоя взялась вся эта органика. Вполне возможно, что они были «подобраны» где-то в процессе путешествия кометы по космосу. Другая версия гласит, что эти соединения могли возникнуть из огромного межзвездного молекулярного облака, сформировавшего Солнечную систему.

Планета из алмазов.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/02.jpg
Экзопланету со сложным именем PSR J1719–1438 b обнаружили в 2009 году. Она находится в созвездии Змеи на расстоянии 3900 световых лет от нашей Солнечной системы. Но примечательно в этой планете то, что по всем расчётам, она практически полностью состоит из кристаллического углерода.

PSR J1719−1438 b была одной из первых в своём роде, но далеко не единственной. На сегодняшний день учёным известно о как минимум пяти подобных углеродных планетах. Предполагается, что они также имеют железосодержащее ядро, но основу их поверхности составляют преимущественно карбиды кремния и титана, а также чистый углерод. По словам учёных, на таких планетах могут присутствовать области, сплошь покрытые километрами алмазов.

Огромное дождевое облако.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/04.jpg
А вот тут уже без всяких метафор — это действительно гигантское скопление влаги, которое условно вполне можно назвать облаком. Это облако находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет от нас и предполагается, что оно окутывает собой сверхмассивную чёрную дыру. Причём когда к чему-либо в космосе применяют термин «огромный» или «гигантский», то это следует понимать совсем в других масштабах. Нет, это облако не является размером с континент Евразию, например. Оно огромно настолько, что примерно в 100 000 раз превышает размеры Солнца.

Холодные звёзды.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/1_03.jpg
раскалённый шар, который с помощью термоядерной реакции вырабатывает огромное количество энергии, света и тепла. Во всяком случае, именно такой звездой является наше родное Солнце. Но правда в том, что некоторые звёзды могут иметь совсем уж необычные для них условия.

Такими звёздами, например, являются коричневые карлики. Это, если можно так сказать, умирающие звёзды, у которых практически полностью израсходованы запасы ядер. Термоядерные реакции в них всё ещё идут, но уже не с такой активностью и не с таким сильным выделением тепла. К примеру звезда WISE 1828+2650. Она является самым холодным из всех известных коричневых карликов. Температура её поверхности всего 25 градусов Цельсия. Вполне комфортная, чтобы прогуливаться по звезде в шортах и майке.

Возможный океан жизни.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/1_06.jpg
Титан — крупнейший спутник Сатурна, является самым вероятным кандидатом на обнаружение целого океана внеземной жизни. По крайней мере так полагают учёные из NASA. Условия на поверхности и в атмосфере этого спутника крайне суровые. Средняя температура — минус 170–180 градусов Цельсия. Кое-где текут метан-этановые реки и даже образуются озёра. А большая часть поверхности состоит из водяного льда.

Тем не менее, в выводах исследователей Титан очень часто сопоставляется с нашей родной Землёй на ранних стадиях её развития. Не исключается, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни, в частности, в подземных водоёмах, где условия могут быть гораздо комфортнее, чем на поверхности.

Молнии.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/05.jpg
Современной науке уже хорошо известно, что молнии — это не только земное явление. Электрические разряды зарегистрированы в атмосферах Венеры, Юпитера, Сатурна, Урана и других планет. Но мало кто знает, что самые сильные молнии случаются не на планетах, а вокруг чёрных дыр.

Те самые релятивистские струи или джеты, которые вырываются из центров квазаров, чёрных дыр и радиогалактик, по сути тоже можно считать молниями. Крайне мощными, огромными. Их природа пока ещё очень мало изучена. Учёные полагают, что такие разряды образуются вследствие взаимодействия магнитных полей с аккреционным диском вокруг чёрной дыры или нейтронной звезды.

Настоящий ад.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/07.jpg
Если где-то и существует настоящий ад, то это определённо должна быть планета CoRoT-7 b. Она вращается вокруг звезды COROT-7 в созвездии Единорога, что примерно в 489 световых годах от нас. Проблема планеты в том, что она слишком близко расположена к своей звезде и всегда повёрнута к ней только одной стороной.

Из-за таких условий, на освещённой стороне планеты образовался огромный океан из раскалённой лавы. Его температура составляет +2500—2600 градусов Цельсия, что выше температуры плавления большинства известных минералов. Поэтому на «тёплой» стороне планеты расплавилось практически всё. Более того, вся атмосфера CoRoT-7 b главным образом состоит именно из этой испарившейся породы, которая выпадает потом на более холодные участки в виде каменных осадков. Предполагается, что когда-то эта планета была газовым гигантом размером с Сатурн, но звезда буквально «выпарила» её до ядра. Сейчас она всего лишь в полтора раза больше Земли.

Магнетары.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/08.jpg
Наше Солнце делает оборот вокруг своей оси примерно за 25 дней, постепенно искажая магнитное поле вокруг себя. А теперь представьте себе умирающую звезду, которая в своей предсмертной агонии коллапсирует и сжимается в крошечный комок материи. Огромная, гигантская звезда, размерами порой больше Солнца, превращается в шарик диаметром всего несколько десятков километров. Всё это время она вращается всё быстрее и быстрее. Как кружащаяся балерина, которая прижимает и раскидывает руки, эта звезда раскручивается точно также вместе со своим магнитным полем.

По расчётам учёных, иногда магнитное поле магнетара может быть в миллион раз сильнее, чем земное. Для сравнения: магнитное поле такой силы могло бы вывести из строя ваш телефон на расстоянии сотен тысяч километров. Казалось бы, что тут такого страшного, достаточно просто держать подальше от магнетаров ваши электронные приборы. Но это магнитное поле настолько сильное, что может влиять на саму материю, скручивая атомы в тонкие цилиндры.

Планеты-сироты.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/2_10.jpg
Ещё со школьной скамьи всем известно, что есть звёзды, вокруг которых вращаются планеты, вокруг которых, в свою очередь, могут вращаться их спутники. Однако, из всех правил есть исключения. Представьте, что в огромном холодном космосе есть планеты, которые не привязаны гравитацией ни к звёздам, ни к другим планетам. Они обычно называются планетами-сиротами или планетами-странниками.

Интересно, что если планета-сирота находится в галактике, то она, даже не будучи привязанной к звёздам, всё равно вращается вокруг галактического ядра. Конечно, период обращения в таких случаях очень велик. Но может быть и так, что планета находится в абсолютно пустом межгалактическом пространстве и тогда она вообще не обращается вокруг чего-либо.

Машина времени.

Вообще весь космос и вся Вселенная представляют себе одну большую машину времени, в которой даже расстояние для наглядности меряется в годах, световых, конечно же. Тем не менее, учитывая, что размеры нашей галактики около 100 000 световых лет, то любое событие, которые случится на одном её крае, будет заметно на другом лишь спустя 100 000 лет.

Но это не значит, что скорость распространения информации во Вселенной ограничена лишь скоростью света. Если смотреть на космос в инфракрасном диапазоне, то можно увидеть то, что для нас ещё не произошло. Простой пример: знаменитые «Столпы творения» — регион в Туманности Орла. По данным инфракрасного телескопа Spitzer, «Столпы Творения» были уничтожены взрывом сверхновой примерно 6 000 лет назад. Но так как сама туманность расположена на расстоянии 7 000 световых лет от Земли, мы будем видеть их ещё около тысячи лет, хотя их самих уже давно нет.
http://cdn.fishki.net/upload/post/201602/17/1852448/tn/09.jpg

0

123

Новые Горизонты
2015-07-15

Если вы интересуетесь, чем занимается наука прямо сегодня, прямо сейчас - наука последнюю неделю стоит на ушах.
Космический зонд Новые Горизонты сегодня пролетел мимо двойной карликовой планеты Плутон-Харон и передал первые предварительные снимки как Плутона, так и Харона.

До сих пор, все что мы (человечество, люди, все живущие на Земле) знали о Плутоне это были домыслы, догадки и это фото:

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/361037/361037_original.jpg
Настоящее фото Плутона до 15 июля 2015 года

Теперь мы увидели и Плутон:
https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/361516/361516_original.png
Фотография Плутона от 15 июля 2015

и детали на его поверхности:
https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/361273/361273_original.jpg

а так же его спутник Харон:
https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/361843/361843_original.jpg
Фото луны или спутника Плутона от 15 июля 2015

или оба коспутника рядом:
https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/362122/362122_original.jpg
Двойная система Плутона и Харона (коллаж без масштабов)

Повторяю, еще вчера, никто из живущих понятия не имел, что из себя представляет космический объект, который какое-то время считался девятой планетой нашей Солнечной Системы. А сегодня все новостные агентства так или иначе связанные с наукой только и делают, что тиражируют эти фотографии.

Причем самые детальные снимки с зонда Новые Горизонты еще не пришли. Он был запущен десять лет назад (когда Плутон еще считался планетой), и аппаратура на нем явно уступает по мощности сегодняшнему последнему андроиду от Самсунга или шестому айфону. Множество открытий еще впереди.

А вообще в принципе, зачем нам, человекам, все эти фотографии Плутона? Что мы, счастливее станем от их присутствия?

Последние пару недель я посвятил ответам на подобные вопросы на сайте d3.ru, вот выдержки оттуда:

- Кстати, а зачем исследовать Плутон?

- Кстати говоря, совершенно легитимный вопрос. Его нужно задавать, и на него нужно давать ответ, это вполне научный вопрос. Зачем на него так накинулись?

Плутон — первый транснептуновый объект Солнечной Системы. Т.е. близко к Солнцу все больше каменные шарики планеты, потом пояс астероидов, а дальше все больше газовые гиганты.

По современным понятиям и классификациям, на планете Нептун Солнечная Система "как бы заканчивается", точнее происходит крутой фазовый переход, и дальше снова идут каменные/ледяные шарики вместо планет. Почему так происходит? Кое–какие идеи есть, но идеи идеями, а конкретные данные и результаты наблюдений смогут многое рассказать об истории формирования нашей системы. И Плутон тут даст больше всего информации, ибо ближайший и один из самых крупных известных объектов за Нептуном.

Можно так же спросить— а нафига нам нужно знать историю формирования нашей системы? Тут непонятно чей же все–таки Крым, и кто более прав, Америка или ИГИЛ, а ученые какой–то фигней ненужной занимаются!

Формирование солнечных систем — очень важная тема. Она позволяет понять, где искать зоны обитаемости вокруг других звезд, в том числе и для того, чтобы понять, где искать планеты, пригодные для жизни, в какие стороны направлять рейсы кораблей будущего и телескопы настоящего.

А нафига, вы спросите, искать эти планеты пригодные для жизни, когда здесь на Земле гречка подорожала, и цены на коммунальные услуги опять поднялись? Вот теперь да, теперь точно— в храм, в храм, в храм!

или

- Пока это все лишь были теории. Мы по крупицам собираем данные, и вроде бы покуда все совпадает с теоретическими выкладками. Совпадает и уточняет. Но могут и сюрпризы начаться. Никто еще до сих пор не исследовал транснептуниевые объекты. Вояджеры с Пионерами пролетели мимо, даже фоток нормальных не сделали. Открытий еще будет масса, возможно кое–что придется переосмыслить, а что–то и переписать заново. Ибо теории теориями, а наука оперирует данными экспериментов и наблюдений.

И Новые Горизонты это первый человеческий инструмент, который доставит эти данные с окраин Солнечной Системы. Это реально ценный исследовательский аппарат. Фоточки Плутона с сердечками на боку это так, дабы хайп поднять по социальным сетям. Ученые ждут дату. В смысле data.

И тому подобное. А зонд Новые Горизонты меж тем пролетел мимо Плутона (и его спутника Харона) и полетел дальше, исследовать другие транснептуновые объекты на внешних границах Солнечной Системы.

0

124

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/375978/375978_1000.jpg
Первое в истории HD изображение Харона, самой большой из пяти лун Плутона, было получено с зонда Новые Горизонты 21 сентября 2015 года. Харон в 10 раз меньше Земли, но всего лишь в половину диаметра от самого Плутона, от чего (и не только) карликовую планету Плутон иногда называют двойной планетарной системой.

0

125

Черная дыра пожирает звезду

Красивая анимация от NASA, черная дыра разрывает на куски и пожирает звезду. Сразу предупрежу, анимация весьма вольная, там куча ошибок или условностей, в основном с масштабом проблемы, но все-так видео довольно красивое и некоторые моменты и этапы верно отражены и точно подмечены.

0

126

Восход Солнца на бис

Меркурий самая маленькая и самая близкая к Солнцу планета нашей системы. Планета находится в интересной гравитационной связи со звездой, называемой "приливной захват". Так происходит, когда период обращения спутника по орбите, и период его собственного вращения вокруг оси совпадают. Например в приливном захвате находятся Земля и Луна, от чего мы можем видеть всегда только одну ее сторону. Но приливной захват у Солнца с Меркурием хитрее и сложнее. Период обращения планеты вокруг своей оси (здесь на Земле мы называем его "сутки"), которое составляет около 58 земных суток, соотносится к периоду обращения планеты вокруг Солнца (по нашему это "год") как 2 к 3. То есть меркурианские сутки оставляют 2/3 меркурианского года. Это уже не совсем приливной захват, ибо планета таки вращается, и периодически подставляет все свои бока Солнцу. Но данная пропорция вкупе с большой втянутостью орбиты приводит к забавному эффекту. В то время, когда угловая скорость движения Меркурия по орбите превышает скорость его вращения, Солнце (если смотреть с поверхности планеты) останавливается в небе и какое-то время движется назад, чтобы потом снова продолжить свой путь в нужную сторону. Причем, в зависимости от широты, на которой находится наблюдатель, такое может происходить как над головой, так и вблизи горизонта. Получается, что в определенных точках Меркурия можно наблюдать двойной восход (и двойной закат, соответственно). Солнце сначала поднимается немного над горизонтом, затем опускается, погружая все в темноту, чтобы потом уже точно подняться, убедившись, что утро действительно наступило.

Фотографий (и тем более видео) этого чудного явления у нас, к сожалению, нет. До сегодняшнего дня лишь 2 космических аппарата исследовали планету: Маринер-10 в 70х и Мессенджер в 2010х. Ни один из них не призем... примеркуривался, лишь несколько раз пролетали мимо. Последний упал на Меркурий 30 апреля 2015го года.

Приведу лишь художественную стилизацию, как может выглядеть восход на Меркурии. Солнце там в 2-3 раза больше, чем у нас, в зависимости от положения на орбите, и соответственно в 4-9 раз ярче, а атмосферы нет, от чего звезды видны и днем и ночью.
https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/390132/390132_1000.jpg

0

127

Об истинных размерах черных дыр на пальцах™

Эпиграф:
Как известно, снаружи институт выглядел двухэтажным. На самом деле в нём было не менее двенадцати этажей. Выше двенадцатого я просто никогда не поднимался, потому что лифт постоянно чинили, а летать я ещё не умел. Фасад с десятью окнами, как и большинство фасадов, тоже был обманом зрения. Вправо и влево от вестибюля институт простирался по крайней мере на километр, и тем не менее решительно все окна выходили на ту же кривоватую улицу и на тот же самый лабаз. Это поражало меня необычайно. Первое время я приставал к Ойре–Ойре, чтобы он мне объяснил,как это совмещается с классическими или хотя бы с релятивистскими представлениями о свойствах пространства. Из объяснений я ничего не понял, но постепенно привык и перестал удивляться. Я совершенно убеждён, что через десять–пятнадцать лет любой школьник будет лучше разбираться в общей теории относительности, чем современный специалист. Для этого вовсе не нужно понимать,как происходит искривление пространства–времени, нужно только, чтобы такое представление с детства вошло в быт и стало привычным.
"Понедельник начинается в субботу" А. и Б. Стругацкие

Интересный и совершенно неинтуитивный факт о черных дырах. Несмотря на то, что при взгляде снаружи черная дыра имеет вполне себе конечный объем, если мы думаем о черной дыре как о некой черной сфере, ограниченной Горизонтом Событий, у которого есть определенный радиус, а, значит, и конечный объем, находящийся под этим Горизонтом Событий, то при взгляде изнутри — черная дыра бесконечна, то есть объем пространства, находящегося под Горизонтом Событий бесконечен, или как минимум очень велик, гораздо больше, чем объем нашей Вселенной.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/403591/403591_original.gif

Сегодня мы не знаем наверняка, что происходит под поверхностью (в смысле, за Горизонтом Событий) черной дыры. Мы можем лишь догадываться и более–менее обоснованно предполагать. Так как непосредственное наблюдение внутренностей черной дыры нам сегодня недоступно (а может так статься, что не будет доступно никогда), самое верное, что остается, это взять лучшую существующую на сегодняшний день теорию, и попытаться предсказать, что внутри черной дыры в принципе может происходить.

Лучшая теория, в которой мы более–менее уверены (потому что она подтверждена непосредственными наблюдениями) на космических масштабах - это Теория Относительности Эйнштейна. Как говорится, это не самое лучшее, что лучшее, но покуда это лучшее из того, что у нас есть.

Сами черные дыры, как экстремальные артефакты пространства–времени, как раз и были вначале теоретически предсказаны в Теории Относительности, и лишь многие десятилетия спустя мы начали наблюдать их в реальности.

Потому, для исследования (а на самом деле — аргументированного теоретизирования) внутренностей черных дыр сам Эйнштейн велел пользоваться математикой Теории Относительности, покуда это лучшее, что мы можем натеоретизировать, полагая, что раз остальные выводы у этой теории подтверждаются наблюдениями, то и на пока неподтвержденные тоже можно кое–как положиться.

Согласно Теории Относительности космос представляет из себя гладкое пространство–время, в некоторых местах искривленное туда–сюда наличием в космосе вещества. Черные дыры делают с пространством–временем особо извращенную пертурбацию, они не просто гнут, а прямо–таки рвут пространство–время в клочья, от чего для описания пространства–времени вблизи черной дыры удобнее пользоваться не привычными нам декартовыми координатами, которые все изучали в пятом классе, а т.н. координатами (или диаграммой) Крускала.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/403926/403926_original.png
Диаграмма Крускала

Диаграмма Крускала не такой уж и сложный, но все–таки приличный матан, это хорошо видно в английской версии википедии, от чего сразу предлагаю перейти к ее упрощенному варианту, т.н. диаграмме Пенроуза, что по сути одно и тоже (даже визуально сходство заметно), только лишних линий меньше и формул нет совсем.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/404123/404123_original.png
Диаграмма Пенроуза

Для того, чтобы не взрывать с разбегу неподготовленный мозг, широкой публике обычно демонстрируется только правая половина этой диаграммы, потому как народ начинает возбуждаться и неадекватно реагировать на слова "Параллельная Вселенная", "Антигоризонт", "Белая Дыра" и так далее.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/404368/404368_original.png
Диаграмма Пенроуза "для бедных"

Упрощенная диаграмма Пенроуза говорит о том, что пространство–время во Вселенной можно и нужно разделить на две части, одна, где находимся мы, наша Вселенная, и другая, которая находится внутри Черной Дыры. Там уже не совсем наша Вселенная, точнее говоря, там тоже часть нашей Вселенной, но в которой пространство–время ведет себя не так, как мы привыкли. Эти две части разделены границей Горизонта Событий, и на рисунке видно, что граница эта односторонняя, внутрь пройти можно (там стрелочка нарисована), а назад уже нет.

Почему так происходит? Потому, что, строго говоря, граница Горизонта Событий не делит одно пространство–время на две части — внутри и снаружи. Она является местом соединения (ученые говорят "местом склейки") двух совершенно разных метрик, двух разных пространств–времен.

Принципиально разных.

Если мы возьмем формулы Теории Относительности, и начнем их решать в пространстве–времени, которое находится в нашей Вселенной (снаружи Горизонта Событий, то есть в квадранте I, там где ромбик с надписью "Вселенная"), то получим знакомые нам три координаты пространства и одну координату времени. Которые как–то там изменяются в процессе, искривляются и закручиваются в зависимости от присутствия массы, но все более–менее в привычных рамочках.

А если мы начнем решать те же самые формулы, но находиться при этом будем внутри черной дыры (внутри Горизонта Событий, в квадранте II, в треугольничке, у которого одна сторона - пила не закусывая), то все решения будут явно говорить нам — чуваки, у вас пространство и время поменялись местами!

Выходит, что там, где мы ожидаем встретить наши знакомые пространственные координаты x, y и z вдруг начинает вылезать временная координата t и наоборот, в части формулы, где мы ждем изменения по оси времени, вдруг появляются x, y и z, точнее, их производные, хотя по большому счету, в нашем случае это одно и то же. То есть можно набраться храбрости и заявить во всеуслышание: "В черной дыре пространство стало временем, а время — пространством!"

NB! Внимание, автор категорически не рекомендует заявлять такого вслух! Это не совсем верно, точнее совсем не верно. Время в черной дыре не становится пространством на самом деле, просто формулы начинают указывать на то, что будто бы происходит что–то подобное.

Получается, что пространство приобретает свойства, которые мы раньше логически связывали со временем, а время в какой–то мере, наделяется свойствами пространства.

Например, всем известно, что три координаты пространства у нас вроде "свободные", мы можем двигаться по ним в любую сторону, а вот координата времени четко указывает вперед, и хочешь не хочешь, а двигаться по ней можно только туда, куда указывает стрелка, то есть из прошлого в будущее.

Внутри черной дыры пространство–время устроено так, что нельзя двигаться куда хочешь. Можно двигаться только в центр, туда, где расположено сердце черной дыры, сингулярность. Которая в данном представлении рисуется не привычной нам точкой, а линией, да еще и специально изображается кровожадно–зубчатой линией, чтобы показать неосторожному путешественнику, собравшемуся вместо Турции на отдых в черную дыру — "там конец, там съедят". Сингулярность черной дыры неизбежна (в данном случае, это, кстати, совсем не каламбур), как для нас неизбежно будущее, потому что она находится вроде как в пространственном будущем. Получается, что единственная судьба любого предмета, упавшего в черную дыру — оказаться в сингулярности. Куда бы ты ни двигался, в какую сторону ни пытался бы лететь, разницы никакой, внутри черной дыры физически нет путей, ведущих куда–либо "в другую сторону", все равно пространство тебя вынесет аккурат к сингулярности и разорвет там перед смертью на атомы.

Вот почему из черной дыры невозможно выбраться. Не потому, что она "так сильно притягивает", хотя и это, конечно, тоже. А потому, что как в нашей привычной жизни, что бы ты ни делал, куда бы ни двигался, все равно в прошлое не попадешь, а будущего не избежать, так и в черной дыре — все дороги ведут только к сингулярности, назад в прошлое, в обычную Вселенную, пути уже нет.

В то же время, получается обратная штука, которую я вынес в начало, собственно. Теоретически у времени нет предела, будущее простирается в бесконечность. А, значит, внутри черной дыры у пространства нет предела, объем черной дыры изнутри — бесконечно огромен. Ну, то есть да, время жизни конкретно нашей Вселенной, скорее всего не бесконечно, ее ждет Тепловая Смерть (или даже Большой Разрыв), но если абстрагироваться, в будущее можно двигаться бесконечно долго, даже при Тепловой Смерти Вселенной время не остановится, просто в космосе перестанут происходить видимые процессы, отчего один момент времени станет неотличим от другого, но это уже начинается софистика, в любом случае ждать этого еще очень–очень–очень–очень долго.

Черная дыра тоже не вечна, из–за излучения Хокинга она должна, вроде бы, потихоньку испаряться. Но это очень–очень небыстрый процесс, черная дыра массой в Солнце будет испаряться ~1066 лет (не забываем, что возраст Вселенной всего только ~1010 лет!), отчего можно с некой долей фантазии и упрощения, заявить, что размеры черной дыры звездной величины изнутри составляют как минимум 1066 световых лет, что внутри она если не бесконечно большая, то как минимум в 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз больше Обозримой Вселенной.

Ну, и еще раз. Естественно, все это пока лишь досужие рассуждения и теоретизирование. Что действительно происходит внутри черной дыры мы не знаем. Скажу больше, мы наверняка знаем, что там скорее всего не совсем то, что мы можем сегодня натеоретизировать. Нам известно, что Теория Относительности не полна, чтобы точно и четко работать в черных дырах, ее обязательно нужно поженить с квантовой механикой, а этого, вот уже почти целый век, не удается сделать никому. И реальность, вероятно, окажется еще более сложной и замороченной штукой, чем мы тут себе думаем и рассуждаем.

0

128

Сто миллиардов галактик

Ученые говорят, что в Обозримой Вселенной находится как минимум сто миллиардов галактик. Или около того, это, конечно же, весьма примерная и оценочная цифра, в смысле число. Откуда столько берется, это же очень–очень–очень много!

Может быть ученые нет–нет, да привирают чуток? Ну, миллион галактик, ну, 10 миллионов, еще куда ни шло, но ведь не 100 миллиардов же! Ведь мы о целых галактиках говорим, каждая из них состоит из сотен миллиардов, а некоторые — из триллионов звезд! Сто лет назад, когда Эйнштейн сочинял свою Теорию Относительности, а Шварцшильд еще не открыл в ней Черных Дыр, считалось, что Вселенная содержит исключительно звезды галактики Млечный Путь. То есть люди уже знали об искривлениях пространства–времени, но не знали, что в этом пространстве–времени такое необозримое количество всего. Телескопов того времени не хватало заглянуть за границы нашей собственной галактики (Андромеду не считаем, ее и без телескопа видно невооруженным глазом, но тогда еще не знали, что Андромеда тоже галактика). Откуда в нашем веке на небе появилось столько "новых" галактик?

Одна из самых известных в астрономии фотографий, наряду с Pale Blue Dot (Бледно–синяя точка), The Blue Marble (Синий шарик) и Earthrise (Восход Земли), это конечно же Hubble Deep Field (Глубокий космос Хаббла). В 1995 году астрофизики направили телескоп Хаббл в абсолютно пустой и черный квадрат неба, и оставили его смотреть туда в течении десяти дней. Постепенно, фотончик за фотончиком, начала проявляться картинка самых далеких видимых человечеством галактик. В 2003 году эксперимент повторили, но в этот раз Хаббл смотрел в казалось бы абсолютно пустой участок неба уже 4 месяца, правда не непрерывно, а прерываясь на другие задания, от чего общая выдержка составила лишь миллион секунд (около 11 суток), а потом изображения склеили на компьютере, и назвали фото Hubble Ultra Deep Field (Очень глубокий космос Хаббла). Вот, что он увидел:

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/404898/404898_original.jpg

На фото находится примерно 10 000 галактик, можете сами посчитать, каждая мельчайшая светящаяся точка изображения — отдельная галактика, потому что, повторюсь — в оптике, видимой глазом, фотографировали, казалось бы, абсолютно пустой участок неба, никаких различимых глазом звезд там нет (UPD: Как выяснилось, парочка звезд на фото все-таки присутствует). Это один из самых известных снимков космоса, и у меня в блоге он тоже, конечно, публиковался. Сегодня я лишь хотел показать, какой именно участок неба наблюдал Хаббл в течении 10 дней. Вот какой:

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/405044/405044_original.gif

Так, мала помалу и набирается предполагаемые 100 000 000 000 галактик обозримой части Вселенной, простым перемножением количества звезд в одном квадратике, на количество квадратиков всего небесного купола.

0

129

Atos написал(а):

Об истинных размерах черных дыр на пальцах™

"Все мозги разбил на части, все извилины заплел,"... Ниасилил... :huh:

0

130

schuka написал(а):

"Все мозги разбил на части, все извилины заплел,"... Ниасилил...

Меня в последнее время астрономия привлекает/развлекает. А там черные дыры с горизонтом событий рулят.))
Ученые, я так вижу, сами далеко не все понимают, но излагают как красиво!...))

0

131

День рождения крабовидной туманности

https://imgprx.livejournal.net/48512b67a5ca891c467ebb8628d00778cb8b2973/dKSWRK-jF4RBBzSCrracHW2gHlG6q-Z6_awfIpe96Urqgg8-rEg9pCG9_ABmKsS4ZVDY5tqhQWHW7KZQU9glyf5aL4vpIGRslss7rhQqxldwsAmu-tuFbPLu7VD5jR9ANpuzZk4YwNctvLZnPrnLhw
Крабовидная туманность

4 июля 1054 года (ровно 962 года назад) люди увидели на небе новую звезду. Еще вчера ее не было, и тут — хлоп, блестящая звезда сияет на небосклоне, да так ярко, что ее даже днем видно. Звезду видели все, но весть об этом событии записали в манускрипты только китайцы. Как минимум в те манускрипты, что дошли до нас.

Спустя 677 лет в этом участке неба английский астроном Джон Бевис обнаружил газообразную туманность, и через какое–то время ее связали с вспышкой 1054 года года. Ученые поняли, что вспышка была взрывом сверхновой, от которой остался нейтронная звезда пульсар (шарик радиусом в 15 километров, являющийся при этом одним из самых ярких источников рентгеновского и гамма–излучения, наблюдаемых с Земли), и, вот уже почти 1000 лет, разлетающееся во все стороны облако подсвеченного газа, диаметром в 11 световых лет.

Так как сверхновая расположена в 6500 световых лет от нашей планеты, на самом деле взрыв произошел более 7000 лет назад (т.е. до сотворения Богом Земли и Вселенной), хотя, если следовать заветам Теории Относительности, то, что мы видим сегодня, то и есть на самом деле, а когда оно там произошло по местному времени в своей системе отсчета — малозначащий для нас фактор.

Пульсар (трупик), оставшийся после взрыва, вращается с такой невообразимой скоростью (30 раз в секунду, хоть это и не рекорд вращения среди пульсаров), а главное с прецизионной точностью, в смысле — постоянством, что используется для калибровки временных интервалов рентгеновских телескопов. Однако, ничто не вечно ни над ни под Луной, период вращения пульсара замедляется на 38 наносекунд в день из–за большого количества энергии, уносимой потоками излучения.

Наблюдать Крабовидную туманность можно в простейший любительский телескоп или даже бинокль в созвездии Тельца.

0

132

Плазмопад


Запись вспышки на Солнце, произошедшей 19 июля 2012 года. Видео собрано из кадров, снятых космическими обсерваториями, наблюдающими за нашей звездой - SDO, STEREO и SOHO. 1 секунда клипа соответствует 6 минутам реального времени и показывает в динамике падение выброшенной вспышкой плазмы, следуя траекториям магнитных силовых линий.

В некоторых кадрах присутствует планета Земля, исключительно для сопоставления масштабов происходящего.

0

133

Как делают планеты

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/433773/433773_original.jpg

Если вы смотрели фильм "Автостопом по галактике" (а еще лучше читали книгу), возможно, думаете, что планеты делают как изображено на приведенной картинке. Однако сегодня мы знаем, как на самом деле делают планеты, потому что мы имеем возможность наблюдать за этим процессом практически вживую. Правда обычным телескопом, и даже космическим телескопом Хаббл, тут не обойтись. Потребуется очень большой телескоп, с диаметром тарелки или зеркала километров пятнадцать. Как хорошо, что такой есть у человечества, у нас с вами.

Это ALMA - Atacama Large Millimeter Array, комплекс из 66 небольших радиотелескопов, объединенных в сеть, расположенный в чилийской пустыне Атакама.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/The_future_ALMA_array_on_Chajnantor.jpg

Гениальное инженерное решение позволяет использовать разрозненные тарелки-антенны как единый радиоинтерферометр, причем тарелки можно двигать в разные позиции, как в конструкторе, выбирая подходящую конфигурацию для каждого конкретного наблюдения.

Именно с помощью телескопа ALMA была получена серия фотографий, раскрывающая процессы образования планетарного диска и формирования в нем планет вокруг новорожденной звезды (всего 100 000 лет, по космическим меркам вообще грудничок) HL Тельца. Естественно целиком данные процессы занимают миллионы лет, по этому никакой особой "динамики" разглядеть не удается, однако полученных данных вполне достаточно для обоснованных предсказаний и моделирования.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/HL_Tau_protoplanetary_disk.jpg/768px-HL_Tau_protoplanetary_disk.jpg?uselang=ru

Хорошее видео об этом открытии предоставлено собственно автором - европейской исследовательской организацией ESO на международном языке науки, есть и русский перевод видео от канала Alfa Centauri.

Вообще, для строительства подобного комплекса потребовалось решать множество неординарных технических задач. Начиная с того, что телескоп ALMA находится в ледяной пустыне Атакама (это такая пустыня из песка, только там не жара, а постоянный мороз) на высоте 5 километров над уровнем моря. Кислорода там уже конкретно не хватает и начинается горная болезнь, от чего все ученые и обслуживающий персонал постоянно находятся "навеселе", как будто после пары бутылок пива. Да, да, это основная причина, почему ученые-астрофизики занимаются исследованиями в подобных труднодоступных местах, ну, не на звезды же им сутками смотреть!

Как устроена обсерватория ALMA изнутри можно поглядеть на youtube, например вот неплохой ролик на английском языке, есть субтитры.

0

134

Темная материя на пальцах™
эпиграф
Вихри враждебные веют над нами,
Темные силы нас злобно гнетут.
Варшавянка

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/442415/442415_1000.jpg

Что такое темная материя? Ответ под катом.

Сразу начну со спойлера — сегодня, на конец 2016 года, темная материя это не что иное, как ошибка в уравнениях Эйнштейна. Мы, человечество, не знаем наверняка, что такое темная материя и существует ли она вообще, мы можем только сказать, что предсказания формул Эйнштейна и наблюдаемая действительность расходятся.

Теперь подробнее. 400 лет назад Ньютон придумал теорию гравитации, где на тела, обладающие массой, действовала сила, которая заставляла тела притягиваться пропорционально их массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Что это за сила, откуда берется и как действует, великий ученый так и не объяснил (в чем сила, Исаак?) Просто действует, и просто притягиваются, все. Если что, вот формула, как это происходит. А почему? Да, кто ж его знает, почему...

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/442735/442735_original.png
Гравитация по Ньютону

Через 300 лет Эйнштейн сказал, что нет никакой силы вовсе. Масса гнет пространство–время вокруг себя, и предметы начинают притягиваться и вообще двигаться криво, потому что само пространство–время получилось такое кривое, и телам некуда деваться. В какую сторону пространство кривое, туда предмет и движется. А почему он, кстати, вообще движется, а не успокоится на месте в этом кривом пространстве? Так потому, что не просто пространство, а пространство–же–время! Время никогда не останавливается, время всегда идет вперед, отчего в пространстве–времени невозможно стоять на месте, приходится двигаться с ним в ногу, как минимум со скоростью одна минута в минуту, а если повезет и тебя кто–то толкнул (а как иначе в невесомости?), то можно и по пространству начать перемещаться, забрав чуточку движения у скорости времени. Как и почему движение в пространстве всегда происходит как бы у скорости времени взаймы, читайте статью "Специальная Теория Относительности на пальцах™".

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/442958/442958_original.jpg
Гравитация по Эйнштейну

Теория Эйнштейна лучше, чем у Ньютона не только потому, что она более новая и дает объяснение, что такое гравитационная сила, точнее объясняет, почему сила больше не нужна. Самое главное, что хотя в целом они весьма схожи и в 99% выдают одинаковые предсказания, которые можно проверить экспериментом, существует все–таки 1% расхождений (процентная разбивка весьма условна и субъективна), где теория Ньютона лажает и предсказывает то, чего мы не наблюдаем в окружающей Вселенной. Или не предсказывает того, что наблюдаем. То есть теория Эйнштейна лучше потому, что она более точно описывает поведение природы, особенно если брать всяческие экстремальные ее проявления, вроде взрывов сверхновых и поведения черных дыр, когда скорости движения тел приближаются к световым, а массы к звездным.

Можно сказать, что теория Ньютона хорошо применима для объяснения поведения яблок, падающих на землю, и ракет, вращающихся вокруг планеты, но если переходить на большие масштабы, если пытаться объяснить, как себя ведут звезды и звездные системы — тут без поправок Эйнштейна никак. Однако, если не тормозить и забраться еще выше по шкале масштаба, наблюдая за поведением звезд в галактике или самих галактик в галактических скоплениях, начинает давать маху уже теория Эйнштейна.

И это не вчера стало известно. Экспериментальные подтверждения теории гравитации Эйнштейна (а ее название, собственно, Теория Относительности) начали появляться в начале XX века, хотя некоторые аспекты продолжают находить подтверждение в начале века XXI, например см. статью "Гравитационные волны на пальцах™". Но и нестыковки стали вылезать почти сразу, еще в 30х годах прошлого столетия.

Началось с того, что ученые измерили скорость вращения звезд в галактике. В любой галактике звезды вращаются вокруг ее центра примерно так же, как планеты вращаются вокруг Солнца. Есть небольшие нюансы, но идея в целом та же самая. Мы знаем, что чем дальше планета от Солнца, тем дольше период ее вращения, тем больше времени занимает у планеты завершить круг (точнее эллипс) по орбите, тем длиннее планетарный год. Меркурий тратит на один оборот вокруг Солнца 88 земных суток, Венера — 224, на Земле год длится ровно год (что логично) или примерно 365 суток, у Марса 687 суток, год на Юпитере тянется 12 земных лет, на Сатурне почти 30 лет и так далее. Зависимость не линейная, там на самом деле корень из радиуса орбиты, но вполне четкая.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/443328/443328_original.gif
Так или примерно так вращаются планеты в Солнечной Системе

В галактиках все не так. Звезды вокруг самого центра любой галактики, включая нашу, вращаются быстро–быстро, но с определенного расстояния от центра скорость вращения становится постоянной, и больше не падает, то есть галактика вращается практически как единое целое, вся сразу.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/443627/443627_original.gif
А так звезды в галактике

Причем такое происходит не только в масштабе галактики, но и сами галактики вращаются друг вокруг друга, да и вообще кучкуются в скопления и сверхскопления не так, как им предписывает Эйнштейн.

И тут у науки возникают два пути. Либо признать, что формулы Эйнштейна не верны, точнее не полны, они хорошо работают на масштабах звездных систем, но ошибаются и нуждаются в дополнительных уточнениях на масштабе галактик и скоплений галактик (как формулы Ньютона хорошо работают на планете Земля, но уже в границах Солнечной Системы требуют уточнения Эйнштейна), либо заявить, что формулы у Эйнштейна правильные, но мы не учитываем всех факторов. Что кроме видимой материи, которая участвует в расчетах (ее называют обычной, или по–научному барионной материей), в природе якобы существует еще и невидимая (ага, темная, вот она!) материя, из–за влияния которой и происходят расхождения между формулой и наблюдением. Причем "темная" это просто слово. Она не только темная, потому что сама не излучает света и ее не видно в темноте космоса, она абсолютно и полностью невидимая и прозрачная. Темная материя совершенно не взаимодействует со светом, да и вообще с любыми электромагнитными волнами, и если посветить на нее фонариком, то луч не отразится и пройдет насквозь, а материя останется полностью невидимой. Мало того, эту материю еще и поймать нельзя, она пройдет сквозь руку или рука сквозь нее (что равнозначно), ее невозможно схватить и потрогать.

На Земле такой материи до сих пор не обнаружено, мы никогда ее не видели и не щупали, ибо нельзя. А в космосе — навалом. Чтобы формулы работали, темной материи в космосе должно быть в пять раз(!) больше, чем обычной, барионной, из которой состоят все звезды, туманности, планеты и облака межзвездного газа.

Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, не так ли? Ну, явно же, ученые опять облажались со своими расчетами, и айда выдумывать всякие несуществующие, невидимые и неосязаемые материи, вместо того, чтобы честно признать — мы тупые и формулы наши фуфло.

Но давайте по порядку. С тридцатых годов прошлого столетия, когда появились первые признаки расхождения результатов теории и непосредственных наблюдений, работа ученых пошла по двум указанным направлениям. Либо найти ошибку в расчетах Эйнштейна, уточнить его Теорию Относительности, например добавив в формулы новых параметров и констант, или даже полностью выкинуть на мороз и придумать новую с нуля, либо признать, что темная материя действительно существует и попытаться ее обнаружить какими–то хитрыми косвенными способами, хотя бы предсказать из чего она может состоять и какими параметрами обладать.

Для начала посмотрим, что удалось сделать в направлении улучшения, обновления, или полного искоренения Теории Относительности. Честно говоря, удалось не много. Например потому, что абсолютно все научные эксперименты, которые проводились в течение целого столетия в пределах Солнечной Системы, подтверждают математические выкладки Теории Относительности. Скажу то же самое, только наоборот — за целый век не было проведено ни одного научного эксперимента, который бы указывал на нарушение законов Теории Относительности в нашей Солнечной Системе. То есть где–то там, в скоплениях далеких галактик или на горизонтах событий черных дыр (а особенно в их сингулярностях) Теория Относительности скорее всего нарушается или каким–то образом получает новые уточняющие коэффициенты, но все, что мы можем протестировать вот прям здесь и сейчас — абсолютно все указывает, что в границах применимости Теория Относительности работает как часы. И искривления лучей света (гравитационное линзирование) измеряли, и спутники с прецизионными гироскопами для изучения увлечения инерциальных систем отсчета запускали, и прецессии планетарных орбит наблюдали, и система навигации GPS у нас работает с учетом поправок Теории Относительности, это довольно широкоизвестный даже среди неспециалистов факт. Ну, и недавно обнаруженные гравитационные волны же! Короче, можно самому в википедии глянуть на предсказания общей теории относительности и проведенные по этому поводу эксперименты.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/443662/443662_original.jpg
Схема эксперимента Gravity Probe B

То есть полностью опровергнуть Теорию Относительности вряд ли получится, слишком много данных по всем фронтам набрано за сто лет наблюдений. От них не отмахнуться, отчего сегодня тех, кто приносит на рассмотрение труды, доказывающие, что Теория Относительности не верна, даже на порог научного института не пускают. Как в позапрошлом веке перестали принимать патенты на построение вечного двигателя. Ни один серьезный ученый просто не станет читать текст, который начинается как–то иначе чем: "Теория Относительности, естественно, в целом верна, но в некоторых особых случаях, на границах применимости, автором предлагается внести следующие уточняющие детали..."

Я, конечно же, утрирую. Никто так не пишет, это подразумевается само собой. В здравом уме сегодня никто не пытается опровергнуть Теорию Относительности, ее пытаются разными способами дополнить или улучшить. Хотя можно, конечно, попытаться создать что–то совсем новое, какую–то совершенно не геометрическую теорию тяготения, но все равно придется включить в себя ТО как частный случай в определенных границах. В основном ратуют, что на огромных расстояниях в формулах Теории Относительности появятся новые коэффициенты, которые неощутимы в масштабах локальной звездной системы и вступают в игру только на галактических просторах.

Этих альтернативных и улучшенных Теорий Относительности напридумывали великое множество. Всех даже перечислять не стану, тут на целый альтернативный пост на пальцах™ потянет, упомяну вскользь несколько штук. Например теория MOND (Модифицированная ньютоновская динамика), хотя уже по названию понятно, что это даже не улучшение Теории Относительности Эйнштейна, а вообще попытка исправить теорию гравитации Ньютона, мол на малых расстояниях гравитация падает согласно квадрату расстояния (как у Ньютона), но чем дальше, тем больше она начинает уменьшаться уже пропорционально просто расстоянию, а не квадрату. Если на эту формулу накрутить всяких релятивистских эффектов, получается "релятивистская MOND", чтобы как у Эйнштейна скорость света тоже в формулах участвовала.

Или например торсионная теория гравитации. Возможно вы слышали уже где–то слово "торсионный", скорее всего в связке "торсионные поля", сейчас коротенько объясню, что это такое. Сегодня фраза "торсионные поля" полностью опошлена и втоптана в грязь любителями астрально путешествовать в пирамидах или заряжать воду и крэмы перед экраном телевизора. Потому что без помощи торсионных полей и тарелки не летают и вода начинает терять память. Хотя изначально это была вполне строгая математическая теория, придуманная серьезным французским ученым Эли Картаном еще в 1922 году, как дополнение к Теории Относительности. Напомню, вся Теория Относительности Эйнштейна, все эти искривления пространства–времени строятся на тензорах, в смысле описываются ими.

Тензор — это многомерный вектор. Что такое вектор разъяснять не надо? Это такая стрелочка, которая имеет силу (длина стрелочки) и направление (направление, куда стрелочка указывает).

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/444100/444100_original.jpg
Это вектор

А тензор — это когда много–много стрелочек–векторов, и все торчат в разные стороны, плюс все это еще и в 3D.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/444215/444215_original.png
А это тензор

Причем они торчат из одной (в смысле из каждой) точки и имеют при этом разную длину и направление. Это значит, что в этом месте на точку действует много сил из разных сторон, и ее одновременно тянет вверх с силой 5, направо с силой 12, вперед с силой 3, а результирующая будет как–то под углом ко всем трем. И в каждой точке своя результирующая. Все это наглядно можно представить, если взять деревянный брусок и начать над ним издеваться — сжимать, крутить и растягивать, тогда в нем тензоры напряжений начнутся в полный рост, когда каждую молекулу бруска станет колбасить в разные стороны одновременно. В принципе, с пространством–временем в Теории Относительности как раз это самое и происходит, отчего теория на тензорах и построена. А Эли Картан предположил, что каждая точка бруска (или пространства–времени) не только разными силами в разные направления сжимаема, а может иметь еще одну степень свободы — способна крутиться вокруг своей оси в определенном направлении и с определенной скоростью. В данном случае у нас получаются чуть более сложные, чем у Эйнштейна, формулы, описываемые чуть более сложными, продвинутыми торсионными тензорами. Потому что "торсио" — это кручение по–латыни.

Вот и все. Получается чуть более сложная Теория Относительности, теперь и с кручением! Повторюсь, это вполне строгая и логичная математическая теория, со своими километрами формул, еще более замороченных, чем у Эйнштейна, потому что степеней свободы больше. Другое дело, что она оказалась не верна, но не в том смысле, что в ней какие–то ошибки, а в том, что она не описывает наблюдаемые в природе вещи. Ни в одном поставленном эксперименте никаких кручений учеными обнаружено не было, и кручения из тензоров убрали. Это потом уже, когда ученые наигрались и бросили, как неподтвержденную наблюдениями, ее подняли с пола эзотерики, оттерли, перекрасили и давай совать во все щели! Теперь "торсионными полями" объясняют все, что нельзя объяснить как–то иначе: телепатию, летающие тарелки, инновационные нанофильтры и прочее псевдонаучное фричество, да и вполне реальное мошенничество.

Существуют и совсем уже экзотические теории гравитации, пытающиеся трактовать наличие темной материи без участия темной материи как таковой. Например, что Вселенная у нас, в принципе, анизотропная. То есть законы физики в ней действуют неравномерно, здесь в Солнечной Системе у нас одни законы и формулы, а в Туманности Андромеды — другие, ибо само пространство–время, сам вакуум космоса неоднородный, от места к месту он разный, с блекджеком и градиентами.

Как я уже говорил, разных теорий гравитации великое множество, и каждая из них гордится тем, что с помощью своих формул может объяснить то или иное проявление природы, тот или иной экспериментальный факт, а уж безжалостных экспериментов над бедной Вселенной злобные ученые поставили просто безумное количество.

Однако теории, которая бы включила в себя и объяснила сразу ВСЕ существующие наблюдения, у нас так и нет, Теория Относительности продолжает быть лучшей на этом поприще. Как говорится, не лучшее, что самое лучшее, но самое лучшее, что у нас есть. Отчего, возможно, она и с темной материей не ошибается, и та действительно существует во Вселенной, тем более, что кроме неправильного вращения галактик, эта материя косвенно проявляется во многих других наблюдениях.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/444464/444464_original.jpg
Hubble extreme deep field

Например, без участия темной материи мы не можем объяснить не только вращение галактик, но и сам факт их наличия. Почему существуют звездные системы, такие как наша Солнечная? Потому что в центре каждой из них находится звезда, которая своим притяжением удерживает планеты на орбитах. А почему существуют галактики? В начале времен, после Большого Взрыва, во Вселенной были только облака водорода и гелия, потом под действием гравитации они стали уплотнятся и превращаться в звезды. Но ничего не заставляет звезды кучковаться в галактики, их взаимного притяжения не достаточно. Не будь темной материи, вся Вселенная была бы просто беспорядочной мешаниной звезд, а не как сейчас — островки–галактики, в которых звезд много, и огромные пустоты между ними, где звезд почти нет вообще. Звезды начали формироваться там, где в молодой Вселенной оказалось много обычной материи (облаков водорода), а галактики образовались там, где было много темной материи. Это, конечно, все еще не факт доказательства ее существования, просто во всех компьютерных симуляциях без темной материи у нас получаются вселенные полные звезд, но без галактик.

Или данные гравитационного линзирования, что мы имеем. По теории Эйнштейна наличие в космосе массы должно искривлять пространство–время, а вместе с ним и лучи света, которые по этому космосу путешествуют. И ученые действительно наблюдают данный феномен в телескопы, тут все четко. Но если провести расчеты, опять выходит, что не хватает массы для такого сильного искривления. Если бы пространство–время гнули только видимые звезды и галактики, лучи света искривлялись бы в пять раз меньше того, что мы регистрируем. Естественно это я так, для простоты написал, что "в пять раз меньше", там хитрые вычисления и формулы, но по расчетам массы во Вселенной должно быть в пять раз больше, чем то, что мы наблюдаем для подобных искривлений. И тут дело даже не в количестве необходимой темной материи, а в ее геометрическом распределении.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/444866/444866_original.jpg
Гравитационное линзирование как оно есть

Если предположить наличие вещества, которое не взаимодействует электромагнитно, а проявляет себя лишь гравитацией, получается, что это вещество не будет слипаться в кучи, как обычная материя, которая удерживается на месте электромагнитными силами между атомами и молекулами. Все мы — люди, деревья, горы и планеты — суть куча молекул, сцепленных друг с другом электромагнитными полями. Стоит убрать это притяжение, и молекулы тут же разлетятся в стороны. Далеко они не улетят, так как взаимная гравитация все–таки притягивает, но цепляться друг за друга они не смогут и не захотят. Останутся шарообразным облачком беспорядочных молекул в пустоте вакуума. В принципе, электромагнитные силы несложно победить. Можно нагреть человека (ну, ладно, ладно, пусть лучше дерево) на несколько тысяч градусов, электромагнитные силы спасуют перед такой энергией, и дерево тут же превратится в облачко дыма и улетит в трубу. Если труба эта не на Земле, а в космосе, шарообразное облачко молекул бывшего дерева так и будет летать в невесомости, пока не остынет, не начнет падать друг на друга, и не слипнется электромагнитными силами опять в дере... ну... в какую–то бесформенную хрень из углерода, азота и воды, то есть льда.

Темная материя, если она существует, должна образовывать такое вот облако из частиц этой материи (если она вообще состоит из частиц, но об этом ниже), кружащее вокруг любого массивного предмета из обычного вещества. Галактики (и все мы с вами) окружены облаком темной материи (по научному это называется "гало"), которое распространяется далеко за пределы самого предмета. Тут, кстати, можно выдвинуть предположение, что аура человека как раз и состоит из темной материи вокруг него, но так далеко в гипотезы забираться не советую.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/444987/444987_original.jpg
Обычная материя в центре, темная — облако частиц вокруг

Гало темной материи вокруг галактики как раз держит ее на месте и заставляет вращаться почти как единое целое. Но и лучи света, пролетающие мимо и искривляемые галактикой, в этом случае начинают искривляться уже массой всего облака, а это не просто больше вещества, но и по–другому сконфигурированное распределение массы в пространстве, отчего свет искривляется немного не так, как должен это делать без темной материи. Астрофизики провели наблюдение всех искривлений света в окружающем космосе и у них получилась карта распределения темной материи во Вселенной.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/445222/445222_1000.jpg
Срез пространства с рассчитанными зонами скоплений темной материи

Все галактики окружены шарами темной материи, а так как галактики притягиваются друг к другу, образуя скопления галактик, темная материя тоже гравитационно взаимодействует и с галактиками и с собой, получается такая вот размазанная по вакууму структура.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/445654/445654_original.jpg

А если растянуть эту картинку на всю Вселенную, то мы получим известное многим изображение с названием Космическая Паутина (Cosmic Web), где яркие точки в узлах паутины это наше обычное вещество — скопления галактик, а полупрозрачные ореолы вокруг — гало темной материи. Так, современная наука считает, выглядит Вселенная на больших масштабах.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/445727/445727_1000.jpg
Космическая паутина

Ну и конечно же в статье про темную материю нельзя не упомянуть скопление Пули (Bullet Cluster). Сегодня это считается главным (не единственным, но наиболее наглядным) доказательством существования темной материи.

На фотографии, скомпилированной по данным с телескопов Хаббл и Чандра в разных диапазонах, изображено столкновение двух галактических скоплений, происходящее в 3.7 миллиардах световых лет от Земли. Одно скопление, расположенное справа (именно оно, собственно, и называется скопление Пули, потому что похоже на пулю), прорывается, точнее уже почти прорвалось, сквозь другое, гораздо большее по размерам скопление (не нашел его названия, пусть будет называться "скопление Мишени"). Идея в том, что оба скопления состоят из обычного барионного вещества: это звезды, планеты и прочий мусор, а также облака межзвездного газа (в основном водорода), подкрашенного на фото красным цветом, а вокруг всего этого в каждом скоплении находится гало из темной материи, подкрашенного синим. Его конечно же не видно в телескопы, но можно рассчитать по гравитационному линзированию.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/445995/445995_original.jpg
Скопление Пули (фото)

Когда одно скопление проходит сквозь другое, обычная материя сталкивается друг с другом и нагревается в процессе. Прямых столкновений не много, ведь это, по большому счету, два облака газа проходят друг сквозь друга, но все же удары частиц присутствуют, а любой удар — это проявление электромагнитного отталкивания, отчего выделяется тепло (облака нагреваются) и теряют при этом кинетическую энергию движения (попросту говоря, взаимно тормозятся друг об друга). А темная материя, составляющая оба гало, меж тем пролетела насквозь без тормозов и опередила в полете обычную, поэтому синие облака находятся на краях фото, а красные отстают в центре.

https://ic.pics.livejournal.com/sly2m/9519071/446629/446629_original.gif
Скопление Пули (видео)

Были попытки объяснения данного процесса без привлечения темной материи, но во всех из них не получается подобной конфигурации распределения вещества, и астрономы козыряют этим изображением как главным, хотя все еще весьма косвенным, доказательством существования темной материи.

А что же нужно для прямого и непосредственного доказательства, для того, чтобы официально объявить открытие темной материи во Вселенной, чтобы ее существование считалось научным фактом, и за него можно было выдать Нобелевскую Премию? Для этого требуется напрямую поймать некую частицу, из которой темная материя могла бы состоять.

Как я уже упоминал, мы до сих пор не знаем, из чего состоит темная материя. Мы даже не знаем точно, есть ли она вообще, я ведь говорил, что все доказательства пока весьма косвенные. Слова "темная" и "материя" используются как плейсхолдеры, как заменители, пока мы не знаем, что это такое. Вполне может оказаться, что это не материя вовсе, в смысле не вещество, а, например какое–то непрерывное энергетическое поле. Или что–то вроде жидкости, разлитой по вакууму, но тут возникают неприятные ассоциации с отмененным в 19 веке теплородом, так что ученые все–таки предпочитают считать темную материю именно материей, состоящей из неизвестных пока науке частиц, и во всех опытах по обнаружению темной материи ищут именно частицы, потенциально подходящие на эту роль.

Есть несколько предположений, что это могут быть за частицы. Например на роль частиц темной материи претендуют особые стерильные (и пока гипотетические) виды нейтрино, не вступающие в электромагнитные взаимодействия (нейтралино). Или не менее гипотетические частицы–вимпы (WIMP), поисками которых ученые заняты прямо сейчас, в экспериментах вроде LUX или CDMS, но все пока без результатов. В конце концов, это может действительно оказаться не материя в привычном понимании, а, скажем, особая конфигурация самого вакуума в разных энергетических состояниях (про разные состояния вакуума читайте статью "Ложный вакуум на пальцах™").

Что из себя представляет темная материя на текущий момент остается открытой научной загадкой. Вот почему я начал текст со спойлера — пока нет точных официальных данных, приходится считать темную материю потенциальной ошибкой в формулах Эйнштейна, то есть несовпадением расчетов и наблюдений. И примерно раз в полтора года Интернет снова и снова взрывается очередным сенсационным сообщением, проходящим по всем новостным сайтам — "Ученые отменили темную материю!". Однако во всех случаях, если перейти по ссылке, продраться сквозь журналистский бред и найти оригинальный источник новости, каждый раз оказывается, что еще один ученый опубликовал очередную статью с новой попыткой модификации Теории Относительности. Все работы как всегда теоретические, никаких экспериментальных доказательств нет, но журналисту не нужны доказательства, журналисту нужна сенсация, главное первым прокричать "Волки!" или наоборот "Волков не существует!" Я лично скорее поверю новостям о прямом или косвенном наблюдении частиц темной материи на детекторах, но тут не угадаешь, научная проблема до сих пор открытая, как оно окажется на самом деле сегодня не знает никто.

Но это еще что, ведь есть во Вселенной еще и Темная Энергия! Хотя, это уже другая история, а значит — совершенно другой пост на пальцах™.

sly2m(c)

0

135

Появились кадры падения метеора в Аризоне
16.11.2017

В Финиксе видеокамеры зафиксировали метеор, который при падении осветил ночное неба американского города.

Соответствующее видео опубликовано на ютуб-канале канадского телеканала Weather Network.

На кадрах видно, как метеор освещает ночное небо города на несколько секунд, после чего яркий свет угасает.

0

136

Зафиксирован мощнейший в истории взрыв звезды

Международная группа астрономов зафиксировала самую мощную в истории наблюдений космическую вспышку. Она произошла в центре галактики, удаленной на 2,6 миллиарда световых лет от Земли. Согласно выводам исследователей, ее породил взрыв крупной звезды. Об этом сообщает издание Science Alert со ссылкой на статью в журнале Nature Astronomy.

Транзиент (меняющий яркость объект) PS1-10adi был обнаружен в 2010 году с помощью телескопа Pan-STARRS в обсерватории Халеакала, расположенной на вершине вулкана острова Мауи (Гавайский архипелаг). По оценкам астрономов, энергия вспышки составляла 2.3 × 1052 эрг, что на один-два порядка превышает светимость обычных сверхновых. PS1-10adi угасал в течение более трех лет, все это время оставаясь более ярким, чем родительская галактика.

Подобные процессы обнаруживается, как правило, в сейфертовских галактиках — разновидности звездных скоплений с активными ядрами (AGN). Однако изменения в яркости PS1-10adi не были характерны для известных классов AGN, поэтому исследователи предложили новые механизмы, объясняющие возникновение PS1-10adi.

Спектр транзиента напоминал таковой у сверхновых типа IIn — взрывов крупных звезд, возникающих из-за коллапса массивного ядра. В последнем случае PS1-10adi должна была быть гипергигантом массой более чем в сто раз превышающей массу Солнца. Причиной беспрецедентной яркости могло стать взаимодействие вещества из внешней оболочки звезды, выброшенной во время взрыва, с очень плотной межзвездной средой.

Согласно другой версии, вспышка могла возникнуть, если объект меньшей массы слишком близко подошел к супермассивной черной дыре в центре галактики и был разорван приливными силами. Однако эволюция светимости PS1-10adi не соответствует картине, которая наблюдается в случае черной дыры. Вспышка угасала слишком медленно, а при разрушении приливными силами светимость транзиента должна была падать относительно быстро.

В редких случаях картина разрушения звезды черной дырой все же может напоминать сверхновую II типа, когда лишь очень малая доля (меньше одного процента) вещества звезды образует аккреционный диск. Остальная материя выбрасывается прочь и также взаимодействует с плотной средой.

0


Вы здесь » Форум В шутку и всерьёз » Гранит науки » Новости астрономии