Странные объекты во Вселенной

Падающие звезды

Думаю, все знают, что звезды не падают — это всего лишь метеоры сгорают при входе в атмосферу. Но вот чего многие не знают, так это того, что реально падающие звезды тоже существуют, и называются они движущимися. Это большие шары раскаленного газа, мчащиеся через пространство на скорости в миллионы километров в час.
Когда бинарную систему звезд поглощает сверхмассивная черная дыра в центре галактики, один из двух партнеров проглатывается, а другой отбрасывается с высокой скоростью. Представьте себе, как огромный шар газа, в четыре раза превышающий размерами наше Солнце, мчится с огромной скоростью!

Адская планета

Gliese 581 — просто «адский ад». Серьезно. Планета всем своим естеством стремится вас убить. Но несмотря на это, ученые установили, что этот ад может быть наиболее вероятным кандидатом для будущей колонизации. Планета обращается вокруг красного карлика, во много раз меньшего нашего Солнца, светимость которого составляет лишь 1,3% от нашего светила. Планета находится гораздо ближе к своей звезде, чем мы — к своей. Из-за этого она находится в состоянии заблокированного прилива: одна сторона планеты всегда обращена к звезде, а другая смотрит в космос. Как наша Луна.
Приливная блокировка привела к интересным особенностям. Если вы выйдете на стороне планеты, обращенной к Солнцу, вы наверняка растаете, как снеговик. На другой стороне планеты вы, однозначно, моментально замерзнете. Однако в «зоне сумерек» между двумя крайностями теоретически можно жить.
У жизни на Gliese 581, если таковая там имеется, свои трудности. Планета обращается вокруг красного карлика, что означает наличие красного неба над планетой, благодаря нижним частотам видимого спектра. Сущий ад. Фотосинтезирующим элементам придется привыкать к постоянной бомбардировке инфракрасного излучения, которое окрасит их в глубокий черный цвет. Никакой салат не будет выглядеть аппетитно на такой планете.

Система Кастора

Если одного или даже двух солнц вам мало, посмотрите на систему Кастора. Будучи одной из двух ярких точек созвездия Близнецов в нашем ночном небе, эта система все же ярче своего напарника. Дело в том, что система Кастора — это не одна, не две, а все шесть звезд, обращающихся вокруг общего центра массы. Три бинарных системы звезд вращаются одна вокруг другой — две горячих и ярких звезды типа A и четыре красных карлика M-типа. Все вместе, эти шесть звезд выдают в 52,4 раза большую светимость, чем наше Солнце.

Космическая малина и космический ром

Несколько последних лет ученые изучали облако пыли в центре нашего Млечного Пути. Это пылевое облако под названием Стрелец B2 пахнет ромом, а на вкус как малина! Облако газа состоит по большей части из этилформиата, который дает малине ее вкус, а рому его отличительный запах. Гигантское облако содержит миллиарды, миллиарды и еще раз миллиарды этого вещества (и это было бы чудесно, если бы оно не было пропитано частичками пропилцианида). Создание и распространение этих сложных молекул остается загадкой для ученых, поэтому межгалактический ресторан пока останется закрытым.

Планета обжигающего льда

Помните Gliese? Этот «адище», который мы посетили ранее? Вернемся к той же солнечной системе. Как-будто одной убийственной планеты было мало. Gliese поддерживает планету, сделанную почти целиком изо льда — с температурой в 439 градусов по Цельсию. Единственная причина, по которой этот лед остается твердым — гигантское количество воды, присутствующее на планете. Гравитация стягивает все это в направлении ядра, настолько плотно сжимая молекулы воды, что они не могут испариться.

Алмазная планета

Эта планета украсит шею любой девушки, а, может, даже и какого-нибудь Билла Гейтса. 55 Cancri E — сделанная целиком из кристаллического алмаза — стоила бы 26,9 нониллиона долларов. Наверное, даже султан Брунея мечтает о такой по ночам.

Гигантская алмазная планета когда-то была частью бинарной системы звезд, пока ее партнер не начал ее пожирать. Однако звезда не смогла унести свое углеродное ядро с собой, и углерод просто превратился в алмаз под действием высокой температуры и гигантского давления — с температурой поверхности 1648 градусов по Цельсию условия были почти идеальными.

Треть массы планеты — чистый алмаз. В то время как Земля покрыта водой и изобилует кислородом, эта планета состоит из графита, алмаза и нескольких силикатов. Огромный драгоценный камень в два раза больше Земли и в восемь раз тяжелее, что причисляет его к «суперземлям».

Облако Химико

Если где-то и есть объект, который может показать нам истоки первозданной галактики, то это он. Облако Химико — наиболее массивный объект из всех, обнаруженных в ранней Вселенной, и датируется он всего 800 миллионами лет после Большого Взрыва. Облако Химико поражает ученых своими гигантскими размерами (всего лишь в два раза меньше Млечного Пути).

Химико относится к так называемой эпохе реионизации, или периоду от 200 миллионов до одного миллиарда лет после Большого Взрыва — и это первый проблеск раннего формирования галактик, который ученым удалось наблюдать. Ранее предполагалось, что облако Химико может быть одной большой галактикой с массой около 40 миллиардов от солнечной, однако, по последним данным, в облаке Химико может находиться сразу три галактики, причем относительно молодых.

Крупнейший водный резервуар во Вселенной

В двенадцати миллиардах световых лет от нас, в сердце квазара, находится крупнейший водный резервуар во Вселенной. В нем содержится примерно в 140 триллионов раз больше воды, чем в земных океанах. Вода, к сожалению, принимает форму массивного облака газа в несколько сотен световых лет в диаметре. Находится она рядом с колоссальной черной дырой в сердце квазара, а дыра, в свою очередь, в двести миллиардов раз больше нашего Солнца и при этом постоянно извергает энергию, эквивалентную той, что произвели бы 1000 триллионов Cолнц! Это чтобы вы примерно представляли масштабы локального варева.

Сильнейший электрический ток во Вселенной

Всего пару лет назад ученые наткнулись на электрический ток космических масштабов: 10^18 ампер, или примерно один триллион молний. Молнии, как полагают, рождаются в огромной черной дыре в центре галактики, в ядре которой, предположительно, находится «мощный космический джет». Судя по всему, мощное магнитное поле черной дыры позволяет ей запускать эти молнии сквозь пыль и газ на расстояние более 150 тысяч световых лет. И если вы думаете, что наша галактика велика — одна такая молния в полтора раза большее ее по размерам.

Тёмная материя

Тёмная материя, являющаяся одной из самых великих тайн в современной астрофизике, представляет собой гипотетическую материю, которую невозможно увидеть с помощью телескопов. Тем не менее, считается, что приблизительно 85 процентов материи во Вселенной является тёмной материей.

Планеты-сироты

Планеты-сироты, также известные как планеты-странники, межзвёздные планеты, свободно плавающие планеты или квазипланеты, представляют собой объекты, обладающие массой, сопоставимой с планетарной, которые сошли со своих орбит, и бесцельно путешествуют по космосу. Самая близко расположенная к Земле планета-сирота, обнаруженная на сегодняшний день, находится на расстоянии 7 световых лет.

Гиперскоростные звезды

В то время как обычные звезды в галактике передвигаются со скоростями, достигающими 100 километров в секунду, сверхзвуковые звёзды (особенно вблизи центра галактики, где, по данным учёных, появляется большинство из них), развиваются скорости, достигающие 1000 километров в секунду. Проносясь по космосу на таких скоростях, эти звезды превышают космическую скорость галактики.

Облако спирта

Гигантское облако спирта расположено приблизительно в 6500 световых годах от Земли. Оно состоит из этанола, которого хватит для того, чтобы изготовить, к примеру, около 380,002,353,930,000 бутылок пива!

Астрономы о формировании черных дыр и галактик

Очевидно, что на формирование звезд в галактике должен влиять размер сверхмассивной черной дыры лежащей в ее центре. Но механизм этого влияния ученым до сих пор был неизвестен.
Исследователи во главе с Шелли Райтом (Shelley Wright), профессором физики Калифорнийского университета в Сан-Диего, США, попытались выяснить, каким образом размеры центральной черной дыры галактики влияют на формирование в ней новых звезд.
В этом исследовании Райт и его коллеги изучили энергетику мощных ветров, генерируемых яркой, активной сверхмассивной черной дырой (известной как «квазар»), лежащей в центре родительской галактики 3C 298, расположенной на расстоянии примерно 9,3 миллиарда световых лет от нас.
Команда выяснила, что эти ветра дуют сквозь всю галактику и оказывают влияние на формирование звезд.
"Удивительно, что сверхмассивная черная дыра влияет на звездообразование на таком большом расстоянии", - сказал Райт.

Сегодня близлежащие галактики демонстрируют, что масса галактики тесно связана с массой центральной сверхмассивной черной дыры.
Однако исследование Райта и его коллег указывает на то, что для 3C 298 это соотношение не выполняется: галактика 3C 298 имеет массу примерно в 100 раз меньше, чем вытекает из этого соотношения при заданной массе ее гигантской центральной сверхмассивной черной дыры.
Это означает, что сверхмассивная черная дыра галактики 3C 298 сформировалась задолго до образования галактики, и что, возможно, энергетические потоки, идущие со стороны квазара, контролируют рост этой галактики, считают авторы.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal

СВЕРХПУСТОТА ЭРИДАНА (Реликтовое холодное пятно)

Карта космического радиоактивного фона наглядно показывает, что вся наша Вселенная подвержена тонким температурным изменениям. Тем не менее, холодное пятно, или Сверхпустота Эридана, до недавнего времени оставалось большой загадкой для ученых, которые не могли объяснить, почему это пространство в космосе холоднее, чем окружающие его галактики.

Реликтовое холодное пятно, которое также называют Сверхпустотой Эридана — это область в созвездии Эридан с необычно низким микроволновым излучением, которая появилась во Вселенной в момент Большого взрыва.
уступает ей по размерам.

NASA придумало способ сделать атмосферу Марса пригодной для жизни

НАСА нашло способ накачать кислородом атмосферу Марса — эксперимент будет проведен, когда следующий робот прибудет на красную планету в 2020 году.

Ученые отправят туда микроорганизмы — возможно, водоросли или бактерии — в ходе миссии «Ровер 2020» в попытке создать воздух, пригодный для потребления человеком, передает Independent.
По задумке микроорганизмы найдет питательные вещества в марсианской почве, а кислород будут выделять в качестве побочного продукта.
Если эксперимент будет удачным, таким образом на Марсе смогут получать кислород для людей и в качестве ракетного топлива для вылета на Землю. Это станет важным шагом на пути к превращению Марса в пригодную для обитания человеческих колоний планету.
Атмосфера Марса содержит только 0,13% кислорода по сравнению с 21% на Земле.
У американских ученых также есть планы построить магнитный щит вокруг Марса и установить на планете ядерный реактор.
Кроме того, они надеются запустить космическую станцию вблизи Луны, которая могла бы послужить отправной точкой для миссий в другие концы солнечной системы.
Ранее свои грандиозные планы по колонизации Марса озвучивал основатель и глава корпорации SpaceX Илон Маск.

Источник: Feeling_Moment

Придумали:

7 августа к Земле приблизится комета "Невероятный Халк"

фото NASA

Ее газопылевое окружение может вызвать сложные электромагнитные процессы в околоземном пространстве.
Гигантская комета, получившая из-за своих размеров название «Невероятный Халк», 7 августа сблизится с Землей на минимальное расстояние, рассказал российский исследователь кометных метеоритов Евгений Дмитриев.

Эксперт напомнил, что размеры газопылевого облака кометы вдвое превышают размеры Юпитера - самой большой планеты Солнечной системы. Ее диаметр - около 260 тысяч км. При этом у небесного тела отсутствует привычный для комет «хвост». «Невероятный Халк» прибыл в околосолнечные области из облака Оорта, которое окружает нашу планетарную систему. Впервые комету заметили 23 сентября 2017-го.

По оценке Дмитриева, земная цивилизация может столкнуться со смертельной опасностью не только при прямом столкновении планеты с ядром активной кометы, но и при прохождении Земли через ее газопылевое окружение.

«При прохождении Земли через газопылевое окружение яркой кометы - а такое в истории нашей планеты происходило неоднократно - не исключено возникновение гигантской молнии, порождающей мощнейший кометный электромагнитный импульс (КЭМИ), который может стать губительным для цивилизации. Появление такой молнии связано с электризацией солнечным ветром комы (облако из пыли и газа вокруг ядра кометы) активной кометы, что вызовет электрический разряд при ее сближении с Землей», - считает он.

Дмитриев сравнивает такие КЭМИ с искусственными электромагнитными импульсами (ЭМИ), которые научились создавать в военных целях. «Искусственные ЭМИ получаются при ядерных взрывах и от взрыва электромагнитной бомбы, мощность которой можно довести до такого уровня, что ее уже сейчас начинают называть убийцей цивилизации», - сказал он.

«Для наглядности представим гипотетический сценарий неожиданного возникновения такого КЭМИ. Полностью выйдет из строя все электронное оборудование, прекратят работу предприятия и объекты жизнеобеспечения, включая электростанции, остановится транспорт, упадут самолеты», - говорит Дмитриев. «Не обязательно, что 7 августа события будут развиваться по катастрофическому сценарию, но что-то похожее в большей или меньшей степени возможно», - признает ученый.

Дмитриев отметил достаточно высокую вероятность подобного явления. «Ориентировочные расчеты показывают, что вероятность получить удар молнии от активной кометы среднего размера на 4-5 порядков выше, чем непосредственное столкновение планет земной группы с ее ядром», - сказал он

Чтобы избежать такого сценария, «необходимо срочно принимать меры по защите Земли от опасных комет, или, в крайнем случае, попытаться уменьшить ущерб от катастрофы, если она все же произойдет», уверен эксперт. Первоочередной задачей космонавтики на ближайшие несколько десятков лет он считает разработку и создание средств противодействия астероидной и кометной опасности, сообщает «Интерфакс».

Комета «Невероятный Халк» распалась еще в середине июля

Комета «Невероятный Халк», которая, как пишет пресса, потенциально угрожает существованию нашей цивилизации, не только не представляет собой угрозы для Земли, но и перестала существовать примерно две недели назад, сообщил N + 1 астроном Станислав Короткий.
Ранее российский исследователь кометных метеоритов Евгений Дмитриев в интервью агентству «Интерфакс» рассказал о потенциальной катастрофе. Он не привел индекса кометы, но сообщил, что она была открыта 23 сентября 2017 года и 7 августа сблизится с Землей на минимальное расстояние. При этом Земля пройдет «через газопылевое окружение (ГПО) яркой кометы», из-за чего «не исключено возникновение гигантской молнии, порождающей мощнейший кометный электромагнитный импульс (КЭМИ), который может стать губительным для цивилизации», утверждает исследователь.

«Полностью выйдет из строя все электронное оборудование, прекратят работу предприятия и объекты жизнеобеспечения, включая электростанции, остановится транспорт, упадут самолеты», — предупредил Дмитриев. Впрочем, добавил он, необязательно, что «7 августа события будут развиваться по катастрофическому сценарию, но что-то похожее в большей или меньшей степени возможно».

Научный руководитель обсерватории «Ка-Дар» Станислав Короткий сказал N + 1, что под это описание подходит только один объект — комета C/2017 S3 (PANSTARRS), которая действительно была открыта в сентябре 2017 года. В западной прессе ее назвали «Халком» из-за зеленоватого оттенка газовой оболочки — комы. 7 августа комета должна была пройти на минимальном расстоянии от Земли. Впрочем, это «минимальное» расстояние составляет 0,76 астрономической единицы, то есть 113,4 миллиона километров, и это сближение не представляет для нашей планеты никакой, даже самой гипотетической угрозы.

«Однако самое забавное заключается в том, что „невероятного Халка“ на самом деле больше нет — комета распалась еще в июле», — рассказал астроном.

Комета C/2017 S3 на снимке, сделанном 2 июля (зеленоватое облачко в центре)
Michael Mattiazzo / S&T

Комета C/2017 S3 относилась к числу гиперболических комет — то есть ее орбита была разомкнута. Такой объект, единожды появившись во внутренних районах Солнечной системы, должен навсегда ее покинуть.
Но даже это единственное появление стало для кометы C/2017 S3 фатальным — не долетев до Солнца дистанции, примерно равной радиусу орбиты Земли, ядро кометы разрушилось, превратившись в рой обломков.
Такое нередко происходит с кометами, которые впервые проникают во внутренние области Солнечной системы. Как правило, они разрушаются при прохождении перигелия, ближайшей к Солнцу точки своей орбиты. Но в случае с «Халком» это случилось намного раньше — до перигелия эта комета должна была добраться примерно 15 августа.
«Развал ядра произошел 15 июля, когда до перигелия ей оставалось 0,93 астрономической единицы. В телескоп это выглядело как резкое увеличение яркости, после чего начался спад и обломки рассеялись в пространстве», — сказал астроном.

Сергей Кузнецов

красотааааа

Структура Вселенной: от сверхскоплений до темной материи

Олег Верходанов
доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Специальной астрофизической обсерватории РАН, Нижний Архыз

Что мы знаем о структуре Вселенной, чем темная материя отличается от темной энергии и какое будущее ждет Млечный Путь
Теории эфира
идея, согласно которой существует некое вещество или поле, заполняющее пространство и являющееся средой для передачи и распространения электромагнитных и гравитационных взаимодействий.

Мы живем в чудесное время: всего лишь за последние тридцать лет представления о космосе полностью перевернулись. Наши знания о Вселенной фундаментально изменились, и это связано с успехами научных групп и отдельных ученых, в том числе российских и советских, и технологиями, которые появились в последние десятилетия и позволили проводить высокоточные наблюдения.

Исторической точкой отсчета можно считать появление квантовой механики, теории относительности и рождение идеи о расширении Вселенной. В этот период человечество стало выходить за пределы обыденного сознания. Обычно мы живем и не замечаем, что мир устроен довольно просто; в нашем макромире работает очень понятная и очевидная логика. Люди научились предсказывать погодные явления и даже иногда природные катаклизмы, с легкостью вычислять положения планет. Мы смогли объяснить все, кроме нескольких облачков на небе классической физики, говоря словами физика Джозефа Джона Томсона. Но именно с них и началась революция. Наблюдения показывали, например, что Меркурий обращается вокруг Солнца как-то неправильно, а именно: его орбита противоречиво прецессирует. Также предпринимались и противоречивые попытки построения теории эфира. Все это удалось разрешить в рамках релятивистской теории (СТО и ОТО) Эйнштейна. С другой стороны, Планк исследовал проблему излучения абсолютно черного тела и, решая ее, сам того не желая, фактически создал квантовую механику. Кроме того, в конце 1920-х годов Хаббл открыл рост скорости разбегания галактик с увеличением их удаления от нас. С этого все и началось.

Как мы узнали о структуре Вселенной

С изучением таких странностей стало понятно, что наши представления о мире были слишком обывательскими и на самом деле все гораздо сложнее. Сейчас исследование космоса настолько интересно и захватывающе, что это можно сравнить с эффектом от наркотического вещества, даже когда мы только предполагаем, что понимаем, как все устроено. На самом деле, конечно, никто не понимает всего, но многие предполагают, что знают, как все устроено. Но все равно хочется знать больше.

Фундаментальная революция в естествознании была бы невозможна без наблюдательных исследований. Так, в 1990-е годы наблюдательные эксперименты противоречили друг другу: в одном направлении Вселенная расширяется с замедлением, причем с разными скоростями, в другом, наоборот, с ускорением. Открытие темной энергии позволило объяснить эти наблюдения.

Карта микроволнового излучения, построенная WMAP
Изображение: © Wikipedia.org

В XXI веке два спутника, WMAP и Planck, смогли измерить реликтовое излучение и уровень его неоднородностей. По ним удалось восстановить параметры, которые описывают нашу Вселенную. Благодаря этому мы теперь знаем ее историю с самого начала, кроме первых триллионных долей секунд сразу после Большого взрыва. Поэтому все, о чем обычно рассказывают космологи, — это наблюдательные данные. Космология стала очень точной наукой — точнее, чем физика звезд. Это удивительно. В прошлом веке считалось, что о звездах уже все известно и открывать там практически уже нечего, а сегодня, например, астрофизики активно исследуют роль магнитного поля в формировании звезд. Мы даже не знаем до конца, что происходит внутри Земли, откуда берется это тепло: она должна была остыть давным-давно, но ее тепло до сих пор удерживается. А в космологии можно говорить о точности до долей процентов, и именно это удивительно. Тридцать лет назад нельзя было и предположить, что получится измерить небо с такой точностью. В микроволновом фоне (миллиметровый диапазон длин волн) построена карта с высоким разрешением, и не одна. Все эти карты согласуются друг с другом, и по ним удалось восстановить, как развивалась Вселенная и как она будет эволюционировать в ближайшем будущем.

Самый первый момент существования Вселенной, первые десять в минус тридцать пятой степени секунды, когда из ничего появилось все, сегодня описывает теория инфляции. Ведутся наблюдения, результаты которых должны эту теорию либо опровергнуть, либо подтвердить. Большой вклад в эту идею внесли Алексей Старобинский, Андрей Линде, Алан Гут, Пол Стейнхардт и другие. Много групп сейчас работает и над альтернативными физическими моделями раннего развития Вселенной, например группа Валерия Рубакова.

Многие результаты, подтвержденные наблюдениями, сначала были предсказаны теоретически. Казалось бы, как Эйнштейн мог придумать теорию относительности? Она же совершенно неочевидна. Но ему не нравилось, что при переходе из одной системы координат в другую описание законов природы приходилось менять, и он фактически сделал это описание более красивым. При этом оказалось, что с помощью теории относительности можно объяснить почти все, за исключением новых облачков, связанных, например, с темной энергией, про которую тогда еще не знали. Потом у ОТО стало появляться все больше подтверждений. Точно так же существование реликтового излучения было сначала предсказано группой Георгия Гамова за двадцать лет до того, как его подтвердили экспериментально в наблюдениях лаборатории Bell Арно Пензиас и Роберт Уилсон. Можно отметить, что предсказания возможности и деталей наблюдения реликтового излучения делали Андрей Дорошкевич и Игорь Новиков за год до его открытия. В целом члены группы Якова Борисовича Зельдовича внесли практически доминирующий вклад в понимание формирования крупномасштабной структуры Вселенной, фактически создав современную релятивистскую астрофизику.

Инфляция
особая стадия ранней эволюции Вселенной, в ходе которой она чрезвычайно быстро
(за время ~ 10 –34 с) и сильно (в ~ 1043 раз) расширилась. По окончании инфляции Вселенная разогрелась до очень высокой температуры, после чего наступила эпоха горячего Большого взрыва.

Георгий Антонович Гамов (1904–1968), советский и американский физик-теоретик, астрофизик. Один из основоположников теории «горячей Вселенной», одним из первых начал применять ядерную физику к вопросу эволюции звезд, автор первой количественной теории альфа-распада. В 1933 году покинул СССР и позднее получил гражданство США.

Реликтовое излучение — главный источник информации о происхождении и свойствах структуры Вселенной. Хотя, конечно, только его одного не хватило бы для понимания устройства мира. Например, о том, что Вселенная расширяется с ускорением, мы знаем благодаря вспышкам сверхновых — «стандартных свечей». Нам известно, что, если Вселенная расширяется, свет претерпевает красное смещение. По красному смещению в зависимости от модели можно измерять расстояние — нужно только понять, какую модель выбрать. И если мы видим, что есть стандартная свеча, есть красное смещение, и это начинает работать на определенную модель. Эта модель — Lambda-CDM: Lambda — это темная энергия, а ХДД — холодной темной материи, холодная темная материя.

Есть и другие источники космологической информации: абсорбционные линии квазаров, измерения параметров радиоисточников с учетом их эволюции, стандартные линейки и тесты вроде парадокса Ольберса. Но когда мы знаем, что именно происходит, измерять параметры этого явления лучше всего именно с помощью реликтового излучения. И конечно, нужно сказать, что есть и прямые наблюдения распределения галактик в пространстве, а именно — крупномасштабной структуры, причем на классических телескопах в оптическом диапазоне, которые и показывают, что материя распределена во Вселенной в виде космической паутины на больших масштабах. И обычно получается, что все остальные эксперименты либо подтверждают информацию, которую мы получили с помощью реликтового излучения, либо минимально с ней не согласуются. Реликтовое излучение — главный источник информации, но если бы у нас было только оно одно, то не было бы подсказок, что именно исследовать. А так исследователи получают подсказки со стороны, проверяют их с помощью реликтового излучения и получают максимально точную информацию.

Инфляция - особая стадия ранней эволюции Вселенной, в ходе которой она чрезвычайно быстро (за время ~ 10 –34 с) и сильно (в ~ 1043 раз) расширилась. По окончании инфляции Вселенная разогрелась до очень высокой температуры, после чего наступила эпоха горячего Большого взрыва.

Георгий Антонович Гамов (1904–1968), советский и американский физик-теоретик, астрофизик. Один из основоположников теории «горячей Вселенной», одним из первых начал применять ядерную физику к вопросу эволюции звезд, автор первой количественной теории альфа-распада. В 1933 году покинул СССР и позднее получил гражданство США.

Сверхновая типа la, появляющаяся в результате взрыва белого карлика. Эта категория сверхновых обладает одинаковой максимальной светимостью и по этой причине используется в качестве стандартных измерителей — «стандартных свечей».

10 интересных фактов о черных дырах

Черные дыры — это, пожалуй, самые загадочные объекты Вселенной. Если, конечно, где-то в глубинах не скрываются вещи, о существовании которых мы не знаем и знать не можем, что вряд ли.
Черные дыры — это колоссальная масса и плотность, сжатая в одну точку небольшого радиуса. Физические свойства этих объектов настолько странные, что заставляют ломать голову самых искушенных физиков и астрофизиков. Сабина Хоссфендер, физик-теоретик, сделала подборку десяти фактов о черных дырах, которые должен знать каждый.

Определяющим свойством черной дыры является ее горизонт. Это граница, преодолев которую ничто, даже свет, не сможет вернуться обратно. Если отделенная область становится отделенной навсегда, мы говорим о «горизонте событий». Если же она только временно отделена, мы говорим о «видимом горизонте». Но это «временно» также может означать, что область будет отделенной гораздо дольше нынешнего возраста Вселенной. Если горизонт черной дыры является временным, но долгоживущим, разница между первым и вторым расплывается.

Насколько большие черные дыры?

Можно представить горизонт черной дыры как сферу, и ее диаметр будет прямо пропорциональным массе черной дыры. Поэтому чем больше массы падает в черную дыру, тем больше становится черная дыра. По сравнению со звездными объектами, впрочем, черные дыры крошечные, потому что масса сжимается в очень малые объемы под действием непреодолимого гравитационного давления. Радиус черной дыры массой с планету Земля, например, всего несколько миллиметров. Это в 10 000 000 000 раз меньше настоящего радиуса Земли.
Радиус черной дыры называется радиусом Шварцшильда в честь Карла Шварцшильда, который впервые вывел черные дыры как решение для общей теории относительности Эйнштейна.

Что происходит на горизонте?

Когда вы пересекаете горизонт, вокруг вас ничего особенного не происходит. Все из-за принципа эквивалентности Эйнштейна, из которого следует, что нельзя найти разницу между ускорением в плоском пространстве и гравитационным полем, создающим кривизну пространства. Тем не менее наблюдатель вдали от черной дыры, который наблюдает за тем, как кто-то другой падает в нее, заметит, что человек будет двигаться все медленнее и медленнее, подходя к горизонту. Будто бы время вблизи горизонта событий движется медленнее, чем вдали от горизонта. Однако пройдет некоторое время, и падающий в дыру наблюдатель пересечет горизонт событий и окажется внутри радиуса Шварцшильда.
То, что вы испытываете на горизонте, зависит от приливных сил гравитационного поля. Приливные силы на горизонте обратно пропорциональны квадрату массы черной дыры. Это означает, что чем больше и массивнее черная дыра, тем меньше силы. И если только черная дыра будет достаточно массивна, вы сможете преодолеть горизонт еще до того, как заметите, что что-то происходит. Эффект этих приливных сил растянет вас: технический термин, который для этого используют физики, называется «спагеттификация».
В первые дни общей теории относительности считалось, что на горизонте существует сингулярность, но это оказалось не так.

Что внутри черной дыры?

Никто не знает наверняка, но точно не книжная полка. Общая теория относительности прогнозирует, что в черной дыре сингулярность, место, в котором приливные силы становятся бесконечно большими, и как только вы преодолеваете горизонт событий, вы уже не можете попасть куда-либо еще, кроме как в сингулярность. Соответственно, ОТО лучше не использовать в этих местах — она попросту не работает. Чтобы сказать, что происходит внутри черной дыры, нам нужна теория квантовой гравитации. Общепризнанно, что эта теория заменит сингулярность чем-то другим.

Как образуются черные дыры?

В настоящее время мы знаем о четырех разных способах образования черных дыр. Лучше всего понимаем связанный со звездным коллапсом. Достаточно большая звезда образует черную дыру после того, как ее ядерный синтез прекращается, потому что все, что уже можно было синтезировать, было синтезировано. Когда давление, создаваемое синтезом, прекращается, вещество начинает проваливаться к собственному гравитационному центру, становясь все более плотным. В конце концов, оно настолько уплотняется, что ничто не может преодолеть гравитационное воздействие на поверхность звезды: так рождается черная дыра. Эти черные дыры называются «черными дырами солнечной массы» и наиболее распространены.
Следующим распространенным типом черных дыр являются «сверхмассивные черные дыры», которые можно найти в центрах многих галактик и которые имеют массы примерно в миллиард раз больше, чем черные дыры солнечной массы. Пока доподлинно неизвестно, как именно они формируются. Считается, что когда-то они начинались как черные дыры солнечной массы, которые в густонаселенных галактических центрах поглощали множество других звезд и росли. Тем не менее они, похоже, поглощают вещество быстрее, чем предполагает эта простая идея, и как именно они это делают — все еще остается предметом исследований.
Более спорной идеей стали первичные черные дыры, которые могли быть сформированы практически любой массой в крупных флуктуациях плотности в ранней Вселенной. Хотя это возможно, достаточно трудно найти модель, которая производит их, при этом не создавая чрезмерное их количество.
Наконец, есть очень умозрительная идея о том, что на Большом адронном коллайдере могут образовываться крошечные черные дыры с массами, близкими массе бозона Хиггса. Это работает только в том случае, если у нашей Вселенной имеются дополнительные измерения. Пока не было никаких подтверждений в пользу этой теории.

Откуда мы знаем, что черные дыры существуют?

У нас есть много наблюдательных доказательств существования компактных объектов с крупными массами, которые не излучают свет. Эти объекты выдают себя по гравитационному притяжению, например, за счет движения других звезд или газовых облаков вокруг них. Они также создают гравитационное линзирование. Мы знаем, что у этих объектов нет твердой поверхности. Это вытекает из наблюдений, потому что вещество, падая на объект с поверхностью, должно вызывать выброс большего числа частиц, чем вещество, падающее сквозь горизонт.

Почему в прошлом году Хокинг сказал, что черные дыры не существуют?

Он имел в виду, что черные дыры не имеют вечного горизонта событий, а только временный кажущийся горизонт (см. пункт первый). В строгом смысле только горизонт событий считается черной дырой.

Как черные дыры испускают излучение?

Черные дыры испускают излучение за счет квантовых эффектов. Важно отметить, что это квантовые эффекты вещества, а не квантовые эффекты гравитации. Динамическое пространство-время коллапсирующей черной дыры меняет само определение частицы. Подобно течению времени, которое искажается рядом с черной дырой, понятие частиц слишком зависимо от наблюдателя. В частности, когда наблюдатель, падающий в черную дыру, думает, что падает в вакуум, наблюдатель далеко от черной дыры думает, что это не вакуум, а полное частиц пространство. Именно растяжение пространства-времени вызывает этот эффект.

Впервые обнаруженное Стивеном Хокингом, испускаемое черной дырой излучение называется «излучением Хокинга». Это излучение имеет температуру, обратно пропорциональную массе черной дыры: чем меньше черная дыра, тем выше температура. У звездных и сверхмассивных черных дыр, которые мы знаем, температура значительно ниже температуры микроволнового фона и поэтому не наблюдается.

Что такое информационный парадокс?

Парадокс потери информации обусловлен излучением Хокинга. Это излучение сугубо термическое, то есть случайно и из определенных свойств имеет только температуру. Излучение само по себе не содержит никакой информации о том, как сформировалась черная дыра. Но когда черная дыра испускает излучение, она теряет массу и сокращается. Все это совершенно не зависит от вещества, которое стало частью черной дыры или из которого она образовалась. Выходит, зная только конечное состояние испарения нельзя сказать, из чего сформировалась черная дыра. Этот процесс «необратим» — и загвоздка в том, что в квантовой механике нет такого процесса.

Выходит, испарение черной дыры несовместимо с квантовой теории, известной нам, и с этим нужно что-то делать. Каким-то образом устранить несогласованность. Большинство физиков считают, что решение состоит в том, что излучение Хокинга должно каким-то образом содержать информацию.

Что предлагает Хокинг для решения информационного парадокса черной дыры?

Идея состоит в том, что у черных дыр должен быть способ хранить информацию, который до сих пор не приняли. Информация хранится на горизонте черной дыры и может вызывать крошечные смещения частиц в излучении Хокинга. В этих крошечных смещения может быть информация о попавшей внутрь материи. Точные детали этого процесса в настоящее время не определены. Ученые ждут более подробного технического документа от Стивена Хокинга, Малькома Перри и Эндрю Строминджера. Говорят, он появится в конце сентября.
На данный момент мы уверены, что черные дыры существуют, знаем, где они находятся, как образуются и чем станут в итоге. Но детали того, куда девается поступающая в них информация, до сих пор представляют одну из самых больших загадок Вселенной.

animalworld.com.ua