Код:

Lilitochka-club

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Lilitochka-club » Наука и жизнь » Звёздное небо


Звёздное небо

Сообщений 841 страница 860 из 1000

841

Вот интересное видео. Но допускаю, что это Видео-шутка..., а может быть и нет.

Видео было загружено пользователем FilimonKuper 05.06.2011.
Диктор рассказывает о том, как американский астроном Дэвид Мартинес нашел на красной планете объект, который распознал как космическую станцию.

Но в любом случае интересно посмотреть.
Возможно, странное сооружение действительно существует.
(Координаты на Google Mars: 71°49'19.73"N , 29°33'06.53"W)

Оригинал видео: http://www.youtube.com/watch?v=sTJt0LJZ … _embedded, но видео уже убрали ... может быть Дэвид Мартинес его удалил. НАСА (да и наш РОСКОСМОС) ведь секретит всю подобную информацию

0

842

Взглянуть на Землю со спутника, онлайн, можно через камеру, установленную на самом большом спутнике Земли – Международной Космической Станции. К сожалению, она включена не постоянно. Подробную информацию о чем можно найти:
infokart.ru/zemlya-onlajn/

Кто хочет увидеть качественные снимки Планеты Земля со спутника вы можете перейти сюда

http://eol.jsc.nasa.gov/

и увидеть снимок того места, над которым сейчас пролетает МКС. Снимки берутся из базы НАСА, на основе местоположения МКС в настоящее время.
Под картинкой вы найдете еще ряд фотографий со спутника этой же местности, снятой с МКС в разные периоды.
Вот такие замечательные возможности приобщения к космосу нам предоставляет НАСА сегодня!

0

843

Видео о Сатурне

0

844

Monika написал(а):

Это созвездие Овен

Ну надо же скромненькое такое,а сколько амбиций :D

Monika написал(а):

Есть созвездие малого Льва и созвездие Льва

А человек рождается под созвездием большого?

0

845

Monika написал(а):

Вот интересное видео.

Ничего себе!
Может другая цивилизация?

Monika написал(а):

Взглянуть на Землю со спутника

Маленькая,а если высоту выше взять,то какие мы крошечные во вселенной,да еще и портим эту красоту сами же...

А видео о Сатурне позже посмотрю.У соседей ремонт,не слышно сопровождающего текста.

0

846

Темная энергия может уничтожить Вселенную.

Около 70% всей Вселенной составляет темная энергия, поэтому логично предположить, что именно она решает окончательную судьбу нашего мироздания. Группа китайских исследователей задалась вопросом: насколько от нее зависит продолжительность жизни Вселенной? Результат был обескураживающим.
Благодаря бурному развитию современной космологии в последние три десятилетия ученые получили возможные ответы на важные вопросы: откуда появилось все вокруг и куда оно уйдет. Стандартная модель поясняет: Вселенная образовалась в результате мощного расширения и Большого взрыва. Однако для предсказания дальнейшей судьбы Вселенной необходимо тщательно проанализировать роль темной энергии в существовании мироздания.
Пока точно никто не знает, что собой представляет темная энергия, поэтому теоретики могут опираться лишь на косвенные наблюдения и на расчет отношения давления к плотности темной энергии (W). Поскольку именно свойства темной энергии решают дальнейшую судьбу Вселенной, то расчет параметров загадочной субстанции может многое рассказать о нашем будущем. В частности, если W меньше, чем -1, плотность темной энергии будет расти до бесконечности и ее гравитационное отталкивание разорвет все объекты во Вселенной. Это будет "судный день" для всего мироздания, которое закончит существование в привычном нам виде.
Один из наиболее интригующих вопросов: если конец света наступит, то когда? Используя метод анализа Монте-Карло с цепями Маркова, авторы подсчитали, что конец Вселенной наступит не позднее чем через 103,5 млрд лет, а с 95,4% вероятностью – через 16,7 млрд. Другими словами, в худшем случае Вселенная уже прожила около половины своей жизни, и через 16,7 млрд лет ее буквально разорвет в клочья.
Наблюдения показывают, что параметр W в будущем скорее всего будет меньше, чем -1, а, значит, конец неизбежен. Если это так, появляется еще один интересный вопрос: что случится с гравитационно связанными объектами, такими как галактики и звезды? К сожалению, судьба даже крупных объектов печальна: гравитационное отталкивание темной энергии будет постоянно увеличиваться и в итоге она преодолеет все силы, удерживающие звезды и планеты вместе. Ни один объект, будь то супергалактика или небольшой астероид не избежит апокалипсиса и будет уничтожен. Например, в худшем сценарии (через 16,7 млрд. лет) Млечный Путь разорвет за 32,9 млн. лет до нового Большого взрыва. Земля вырвется за пределы Солнечной системы за 2 месяца до конца света, Луна покинет наше небо за 5 дней, а за 16 минут до гибели Вселенной наша планета взорвется.

/astrogalaxy.ru/

0

847

Марсоход выполнил еще один маневр на пути к Марсу.

Аппарат MSL, на борту которого находится одноименный марсоход, совершил, вероятно, последний маневр перед посадкой на Красную планету. Об этом сообщается на официальном сайте проекта. Маневр был относительно небольшой - ускорители аппарата включились дважды в общей сложности на шесть секунд. В сообщении говорится, что это позволило передвинуть точку входа аппарата в марсианскую атмосферу на 21 километр. Поправка курса стала четвертой по счету с момента запуска космического аппарата.
Инженеры говорят, что в последние 48 часов полета, когда окончательно станут известны параметры входа корабля в атмосферу, у них будет еще две возможности подправить курс, если потребуется. Кроме того, такая же возможность будет уже непосредственно во время спуска. Марсоход MSL, известный также как "Любопытство" (Curiosity), стартовал к Красной планете 26 ноября 2011 года. Планируется, что на место аппарат прибудет 6 августа 2012 года. Обратный отсчет до посадки можно найти здесь.
Целью космического аппарата является кратер Гейла. Это образование диаметром свыше 160 километров, в центре которого расположена многокилометровая насыпь. Ученые считают, что эта насыпь - осадочные породы, принесенные в кратер еще тогда, когда на Марсе была вода.
MSL не только проверит эту гипотезу, но и займется поисками следов жизни и изучением геологической истории Марса в целом. Для этих нужд марсоход оборудован множеством приборов, среди которых четыре спектрометра, а также российский прибор DAN для изучения "нейтронного альбедо" марсианской поверхности. Он необходим для поиска залежей льда.

//lenta.ru/news/2012/07/30/msl

0

848

И еще красиво видео о бесконечной Вселенной

+1

849

О ЧЕМ ВОПИТ ЗЕМЛЯ?

Наша планета распространяет оглушительные сигналы, похожие на «чириканье» или «свист». Они имеют такую силу, что если бы в космосе были инопланетяне, то они бы их услышали.
На самом деле, признают ученые, эти истошные вопли ужасны. Уловить же их позволили новейшие технологии.
Радиоволны, о существовании которых исследователи знали еще с 70-х годов прошлого столетия, возникают на высоте нескольких тысяч километров над полярными зонами, где заряженные частицы "солнечного ветра" сталкиваются с магнитным полем Земли. Этот процесс имеет непосредственное отношение к явлению, вызывающему красочные всполохи - северное сияние.
К счастью, распространение возникающих при столкновении радиоволн в направлении планеты блокирует ионосфера, особый заряженный слой на границе атмосферы и космоса. Иначе планета просто "оглохла" бы от мощных децибел и все радиостанции смолкли бы - это излучение, как показывают замеры, в 10 тыс. раз сильнее самого сильного военного радиопередатчика.
Если раньше полагали, что создаваемые Землей радиоволны распространялись в виде луча, схожего с тем, который излучает карманный фонарь, то сейчас, благодаря данным, полученным Европейским космическим агентством (ЕКА) от четырех обращающихся на высоких орбитах искусственных спутников по программе Cluster, выявлено новое обстоятельство. Исходящие от Земли лучи распространяются не в виде конуса, полагают теоретики, а узкой полосы, называемой "сияющая километрическая радиация" (AKR), как если бы этот самый фонарик частично прикрыть непроницаемой крышкой с оставленной узкой щелью для выхода света.
Поэтому подобные сигналы легко бы могли засечь все желающие.
Полученные знания, по мнению астрономов, способны помочь при попытках обнаружить новые планеты вокруг других звезд, для чего, правда, еще потребуется построить новый и достаточно мощный радиотелескоп, а также при изучении Юпитера и Сатурна.
Вспышки радиоизлучения - а ученые исследовали более 12 тыс. подобных сигналов, - проистекают из районов, равным по размеру большому городу там, где появляется известное северное сияние, говорит исследователь Роберт Мьютел из университета штата Айова.
Кроме того, Земля издает низкочастотный звук, природа которого пока не выяснена. Ученые полагают, что его порождает гул мирового океана, либо движение огромных масс воздуха.

ufolog.ru/news/print.aspx?id=10049

0

850

Космический телескоп «Хаббл» открыл у Плутона два новых (четвертый и пятый) спутника

   С помощью космического телескопа «Хаббл» астрономы обнаружили четвертый и пятый спутник  у карликовой планеты Плутон.
В  июне 2011 года «Хаббл» открыл еще один (четвертый) спутник Плутона - Р4. По предварительным оценкам, его диаметр составляет от 13 до 34 километра.

   http://kosmos-x.net.ru/_nw/13/32632796.jpg
Плутон и его спутники.  NASA, ESA, and M. Showalter (SETI institute).

   Интересно, но открытие было случайным: в действительности ученые использовали «Хаббл» в рамках миссии по поиску колец Плутона. Новый спутник, который пока имеет обозначение  P4, оказался небольшим: его диаметр, по предварительным оценкам,  составляет  от 13 до 34 километров. Ученые были удивлены тем, как телескоп смог засечь столь мелкий объект с расстояния в 5 миллиардов километров.
   Напомним, что первый спутник Плутона Харон был открыт в 1978 году. Его диаметр составляет около 1200 километров, что лишь в два раза меньше диаметра Плутона. В 2005 году  «Хаббл»  открыл еще два спутника, Никту  и Гидру, чьи диаметры - около 45 и 60 километров соответственно (данные пока не точные).

http://kosmos-x.net.ru/_nw/13/71819042.jpg
Орбиты спутников Плутона. Иллюстрация NASA, ESA, and A. Feild (STScI).

   Теперь, когда ученые  знают о существовании P4, он безусловно станет одним из объектов изучения для аппарата New Horizons, который направляется к системе Плутона. Одной из первоочередных задач для астрономов является уточнение орбиты P4, чтобы точно знать, где он будет в 2015 году, когда New Horizons достигнет карликовой планеты.

Пятый спутник у карликовой планеты Плутон.

http://kosmos-x.net.ru/_nw/17/s94947305.jpg

Новый спутник Плутона, который пока имеет обозначение P5, возможно является самым маленьким среди спутников Плутона, его диаметр составляет от 15 до 24 километров. Спутник P5 был обнаружен в результате анализа девяти отдельных наборов изображений, которые были  получены космическим телескопом «Хаббл»  в период с 26 июня по 9 июля 2012 года.
Теперь эти спутники,  безусловно, станут объектами для пристального  изучения аппаратом «New Horizons», который направляется к системе Плутона и должен прибыть в 2015 году.

kosmos-x.net.ru/news/

0

851

Вокруг Плутона может существовать кольцо

На миссию космического аппарата New Horizons (Новые горизонты), который будет исследовать систему Плутона в 2015 году, может быть возложена  интригующая дополнительная задача: поиск потенциального кольца из пылевых частиц, которое может существовать вокруг Плутона.
Еще до 60-х годов прошлого столетия астрономы знали только одну планету, имеющую кольца  – Сатурн, чьи впечатляющие кольца увидел первым в 17-м веке Галилео Галилей. Развитие космической техники и запуски исследовательских зондов помогли ученым открыть кольца вокруг Юпитера, Урана и Нептуна. А теперь, по всей видимости,  на очереди Плутон.
Бразильские ученые из университета Сан-Паулу  описали в статье, принятой к публикации журналом Astronomy & Astrophysics, результаты компьютерного моделирования эволюции пыли гипотетического кольца вокруг Плутона .  Как считают авторы работы, источником материала для кольца являются спутники Плутона- Никта и Гидра (Не стоит забывать, что у Плутона есть еще спутник Харон и недавно открытый и пока безымянный спутник P4), поверхности которых постоянно подвергаются бомбардировке небольшими астероидами, которые в большом количестве присутствуют в поясе Койпера - регионом за орбитой Нептуна.
В своих моделях ученые учли воздействие на частицы гравитации соседних тел, солнечного ветра и других факторов, «выметающих» пыль из окрестностей Плутона. Расчеты показали, что вокруг Плутона может существовать кольцо радиусом около 16 тысяч километров , которое находится  внутри орбит Никты и Гидры. Солнечный ветер и гравитация ведут к тому, что около  половины частиц размером около 1 микрона покидают это кольцо за год. Однако, по расчетам астрономов, объем «новых поступлений» с поверхности спутников Плутона вполне достаточен, чтобы кольцо не разрушалось.  Конечно, плутонианское кольцо довольно тусклое, не в пример кольцам Сатурна, поэтому оно не видно даже космическому телескопу «Хаббл», который довольно много наблюдал за  Плутоном.
Как бы то не было, теперь ученым придется ждать 2015 года, когда аппарат New Horizons сможет подтвердить или опровергнуть представленную гипотезу.

kosmos-x.net.ru/news/

0

852

Плутон может оказаться крупнейшим объектом в поясе Койпера

   Новое исследование, проведённое командой астрономов, работающих с телескопами в чилийских Андах, показывает, что разжалованная карликовая планета Плутон может в действительности являться крупнейшим объектом в поясе Койпера. Напомним, что в 2006 году Плутон лишился ранга планеты, так как в поясе Койпера были обнаружены более крупные тела, такие как Эрида, Макемаке и Хаумеа, имеющие больший или близкий к Плутону размер.

http://kosmos-x.net.ru/_nw/9/87772395.jpg
Плутон и Харон. Иллюстрация NASA.

   Плутон был открыт Клайдом Томбо из США в 1930 году. Среднее расстояние от планеты до Солнца составляет 39,52 а. е. Плутон выглядит как точечный объект 15 звёздной величины, т. е. примерно в 4 тыс. раз слабее тех звёзд, которые находятся на пределе видимости невооружённым глазом. Плутон очень медленно, за 247,7 года, совершает оборот по орбите, которая имеет необычно большой наклон (17°) к плоскости эклиптики и вытянута настолько, что в перигелии Плутон подходит к Солнцу на более короткое расстояние, чем Нептун.
  В рамках нового исследования астрономы следили за карликовой планетой Эрида. Первооткрывателями этого объекта стали Майкл Браун из Калифорнийского технологического института, Чедвик Трухильо из обсерватории «Джемини» и Дэвид Рабиновиц из Йельского университета. Планета была впервые сфотографирована 21 октября 2003 года с помощью 122-сантиметрового телескопа Самуэля Ошина, расположенного в Паломарской обсерватории. Определить точные размеры карликовых планет астрономам чрезвычайно сложно, так как они слишком удалены от Земли (расстояние до орбиты Эриды составляет около 14 миллиардов километров), поэтому учёные используют для их изучения косвенные методы, в частности, наблюдали, как Эрида заслоняет свет от одной из звёзд, проходя перед ней. Фиксируя затмения этой звезды с разных точек, астрономы смогли более точно оценить размер образующейся тени, а затем, исходя из полученных данных, вычислить её диаметр.
   Полученные учёными результаты свидетельствуют о том, что размер диаметра Эриды, который  ранее оценивался от 2400 до 2600 километров, был преувеличен  и в действительности составляет 2340 километров. К сведению: диаметр Плутона оценивается в 2400 километров. Если последние вычисления окажутся верными, то Плутон вернёт себе статус самого крупного объекта в поясе Койпера. Однако при этом  Эрида всё равно останется самым массивным небесным телом в этой области космического пространства. На данный момент астрономы не могут объяснить, почему два столь близких по диаметру объекта могут так сильно отличаться по массе.

0

853

http://kosmos-x.net.ru/_nw/12/81442768.jpg

New Horizons («Новые горизонты») представляет собой автоматическую межпланетную станцию,  предназначенную для изучения Плутона и его естественного спутника Харона. Старт миссии был осуществлен 19 января 2006 года, а к карликовой планете аппарат должен прибыть в июле  2015 года. На борту New Horizons установлено множество научной аппаратуры, в частности, спектроскопов и приборов для получения изображений, «прощупывания» поверхности Плутона и его спутника с целью создания карт рельефа. Аппарат проведет спектрографическое исследование поверхности Плутона и Харона, что позволит ученым охарактеризовать их геологию и морфологию, нанести на карту детали рельефа и проанализировать атмосферу Плутона, а также произвести подробное фотографирование поверхности.

http://kosmos-x.net.ru/_nw/12/39566541.jpg
Схема полета аппарата. Иллюстрация NASA.

   Несмотря на то, что аппарат достиг орбиты Урана в марте 2011 года, саму планету ему изучить не удалось, так как Уран в это время находился на довольно большом удалении от той точки, в которой его орбиту пересекает New Horizons,  - около 3,8 миллионов километров.
Стоит отметить, что New Horizons стал пятым искусственным аппаратом, миновавшим Уран. До него это делали Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager-1 и Voyager-2.  Сейчас большая часть электроники космического посланника находится в режиме ожидания. Когда аппарат приблизится к цели, он будет проводить наблюдения в течение всего девяти дней в июле 2015 года, за которые наберет порядка 4,5 гигабайт информации, а затем постепенно отправит их на Землю.
   Следующий рубеж для New Horizons - пересечение орбиты Нептуна 25 августа 2014 года, ровно через 25 лет после того, как Voyager-2 сделал свое историческое исследование этой гигантской планеты.

0

854

Туманность Пламя в инфракрасном диапазоне

Ученые, работающие с данными полученными в ходе миссии инфракрасного телескопа WISE, опубликовали фотографию туманности Пламя (NGC 2024).

http://kosmos-x.net.ru/_nw/16/s92605209.jpg
Туманность Пламя в инфракрасном диапазоне. Фото NASA/JPL-Caltech/WISE Team
2 июля 2012 - иной взгляд на туманность Пламя
Туманность Пламя находится на восточном секторе созвездия Орион, которое хорошо видно в северном полушарии в зимние вечера.
Несмотря на то, что WISE уже отслужил свой срок, огромный массив полученной им информации обрабатывается до сих пор. На этот раз специалисты миссии опубликовали снимок в инфракрасном диапазоне туманности Пламя, которое было сделано по результатам обработки множества инфракрасных снимков в 4 рабочих инфракрасных диапазонах.
Туманность Пламя находиться на расстоянии около 3000 световых лет от Земли в созвездии Ориона. В туманности происходит активное образование молодых больших звезд, которые своим светом подсвечивают окружающий их газ и пыль, заставляя их светится необыкновенным "звездным пожаром".
Расстояние до туманности Пламя 1500 световых лет, до Sigma Ориона 1070 световых лет
Размер туманности Пламя около 9 световых лет.
В центральной области снимка видим три знакомые туманности:  туманность Пламя, туманность Конская Голова и NGC 2023. Пламя в изображении самая яркая и крупная туманность. В настоящее время освещена звездой внутри, которая в 20 раз превышает массу Солнца, и она просто ослепляла бы нам глаза, как и другие звезды в поясе Ориона, если бы не окружающая пыль, что делает его свет в 4 миллиард раз слабее, чем яркость на самом деле.

Яркий узел ниже Пламени является туманность NGC 2023.
Справа от NGC 2023 и вниз видна знаменитая туманность Конская Голова, как торчащие края облаков. Она принимает совсем другой вид в инфракрасном излучении по сравнению с видимым светом. В видимом свете, Конская голова представляет силуэты темных облаков перед светящимся газом. Но и здесь мы видим темное облако пыли в  светящемся инфракрасном свете.
На этом изображении видны и две звезды из трех пояса Ориона. Но, несмотря на свою яркость и видимость  для наших глаз, они оказались ничем не примечательны с точки зрения WISE. Альнитак, крайняя левая звезда в поясе Ориона расположены 736 световых лет от Земли. На этом изображении она находится чуть правее центральной части туманности Пламя. Альнилам, средняя звезда пояса Ориона, является переменный голубой сверхгигант, расположенный 1980 световых лет от Земли. Несмотря на то, что ее радиус в 24 раза больше, чем у Солнца, а яркость в 275000 раз больше, чем у Солнце, она появляется на снимке только в виде умеренно яркой звездой в верхнем правом углу изображения.
Другой примечательной особенностью этого изображения является ярко-красная дуга в нижнем правом углу. Эта дуга окружает звезду сигма Ориона, верхнюю звезду в мече Ориона, которая висит на поясе. Это голубой карлик кратной звездной системы, расположенной в 1070 световых лет от Земли. Она движется в пространстве с головокружительной скоростью 50 км/с (113 000 миль/ч). При этом скорость ветра от взрыва в звездной системе  газ и пыль, не входящей в систему, создается головной ударной волной, где материя перед ускорения системы Сигма Ориона накапливается. Энергии от головной ударной волны нагревает пыль в регионе и дает свечение в инфракрасном диапазоне.

wise.ssl.berkeley.edu/gallery_FlameNebula2.html

0

855

Monika написал(а):

Туманность Пламя в инфракрасном диапазоне

на жар птицу похоже http://i051.radikal.ru/1207/13/0384d25c4845.gif

0

856

И о «нашей», и о мультивселенной

http://mediasubs.ru/group//uploads/ch/chelovek-priroda-vselennaya/image2/hYjYyYTct.jpg

В свое время создатель квантовой электродинамики Дирак обратил вни­мание на странную близость двух ог­ромных чисел: отношения возраста Вселенной ко времени, за которое свет проходит диаметр атома, и отно­шения электрического притяжения протона и электрона к их гравитаци­онному притяжению - оба близки к чудовищно большому числу 10 в 40-й степени. Появление такого же рода огромных соотношений в других фор­мулах атомной физики, астрофизики и космологии удивляло и остальных ученых. Оно как будто бы указывало на неслучайность важнейших физиче­ских констант.
С другой стороны, были подмечены и противоположного рода страннос­ти, когда некоторые важнейшие для жизни физические константы были идеально подогнаны друг к другу. Классический в этом плане пример обнаружил в 1952 году астрофизик Хойл. Изучая термоядерные реакции в звездах, он обратил внимание на тот факт, что углерод, этот важнейший для жизни элемент, мог появиться в первичной Вселенной, состоявшей исключительно из водорода и гелия, только за счет слияния нескольких атомов гелия. Но эта реакция идет чу­довищно медленно, и потому наличие углерода в природе можно объяснить только тем, что его образование шло не напрямую, а через промежуточное превращение гелия в бериллий, что необычайно ускоряло дело. Однако последующее превращение бериллия в углерод требовало так называемого резонанса (грубо говоря - сходства) их энергетических уровней. И вот, анализируя энергетику этих ядер, Хойл нашел, что эти уровни действи­тельно отличаются на ничтожные со­тые доли, словно они были специаль­но подогнаны, чтобы обеспечить бу­дущую жизнь углеродным строитель­ным материалом. И более того - как обнаружил тот же Хойл, новорожден­ный углерод подстерегала не только опасность не появиться, но и опас­ность, появившись, немедленного выгореть из-за превращения в кисло­род в присутствии гелия, но эта реак­ция, хотя и была принципиально воз­можной, не произошла, потому что уровни кислорода и системы «угле­род-гелий» оказались «подогнаны» в противоположную сторону: отлича­лись настолько, что выгорание шло невероятно медленно.
По мере накопления в науке всех та­ких «жизнелюбивых» странностей природы, появлялись и различные ва­рианты объяснений этого феномена. Одни физики считают, что эти «под­гонки» - не что иное, как игра случая, и не имеют более глубокой причины. Второе объяснение утверждает, что численные значения мировых физи­ческих констант не случайны, а обус­ловлены какими-то общими, пока еще не открытыми законами физики, которые, однако, не имеют никакого отношения к появлению или непояв­лению жизни в нашей Вселенной; жизнь - случайное следствие этих не­известных законов. Самой распрост­раненной сегодня в науке является третья гипотеза, согласно которой на­ша Вселенная составляет лишь один из бесчисленных «отсеков» много­мерной мультивселенной, возникшей в результате Биг Бэнга, и тот факт, что мы возникли и можем наблюдать свой отсек, говорит лишь о том, что имен­но в этом отсеке физические констан­ты оказались подходящими для появ­ления жизни - в других отсеках набор этих констант может быть совершен­но иным (например, углерод там не будет возникать или, возникнув, мгновенно и нацело превратится в кислород).
Наконец, четвертая группа считает, что наша Вселенная единственна, а численные значения физических кон­стант в ней фиксированы таким един­ственным образом, что в этой Вселен­ной обязательно должна возникнуть жизнь и как ее венец - разумный на­блюдатель, созерцающий эту Вселен­ную. Это утверждение получило на­звание «сильного антропного прин­ципа» и в каком-то смысле напомина­ет основной тезис современного креа­ционизма, согласно которому в осно­ве жизни лежит некий «разумный ди­зайн». Не случайно защитники этого «антропного принципа» говорят, что «верующий ученый не может удив­ляться тому, что Господь не только сделал жизнь в нашей Вселенной воз­можной, но и оптимизировал эту Все­ленную для появления жизни».
http://mediasubs.ru/group//uploads/ch/chelovek-priroda-vselennaya/image2/M2QwYjQtZ.jpg

Канадский астрофизик Пейдж ре­шительно с ней не согласен. Он при­водит пример, развенчивающий, как он считает, эту гипотезу. В качестве такого примера Пейдж выбрал отно­шение так называемой «космологи­ческой постоянной», определяющей состояние Вселенной, к общеизвест­ной «постоянной Планка», которая определяет характер всех внутриатом­ных сил. Космологическая постоян­ная (когда-то введенная еще Эйн­штейном) характеризует поле «темной энергии», которое, как недавно выяс­нилось, ускоренно «распирает» нашу Вселенную, превозмогая силы грави­тационного притяжения всех ее тел. От численного значения этой посто­янной зависит время жизни нашей Вселенной и ее конечная судьба. Что же до постоянной Планка, то ее вели­чина определяет силы, ведущие к об­разованию атомов, из сгущения кото­рых в конечном счете только и могут возникнуть живые существа. Поэтому понятно, что отношение этих двух констант тоже должно косвенным об­разом влиять на вероятность возник­новения жизни во Вселенной (напри­мер, очень короткий срок ее жизни или очень слабое взаимодействие вну­триатомных частиц вполне могут эф­фективно воспрепятствовать появле­нию живых существ).
Космологическая постоянная, как показывают измерения, - величина положительная, чуть больше нуля. И это не удивительно - ведь если бы она была нулевой или отрицатель­ной, то в нашей Вселенной после ин­фляции (так называется расширение со сверхсветовой скоростью, которое новорожденная Вселенная претер­певает сразу же после Биг Бэнга) во­зобладали бы силы тяготения, кото­рые постепенно остановили бы про­должающееся по инерции расшире­ние, а потом стянули бы Вселенную снова в первичный комок.
При этом, согласно расчетам лауреа­та Нобелевского премии Стивена Вайнберга и его коллег, численная ве­личина космологической постоянной крайне сильно влияет на появление жизни во Вселенной по той причине, что от нее весьма зависит доля барио- нов (протонов и нейтронов, образую­щих атомные ядра), которые способны (под действием взаимной гравитации) собираться в структуры такой величи­ны, что достаточна для возникновения (в далеком будущем) живых наблюда­телей. Расчеты Вайнберга показали, что по мере роста космологической по­стоянной доля таких барионов во всей Вселенной резко уменьшается. И это понятно: ведь космологическая посто­янная, как мы уже сказали, характери­зует «распирающее» поле, которое про­тиводействует соединению барионов в атомы, атомов - в зародыши звезд, звезд в галактики и так далее. Чем боль­ше это противодействие, тем меньше вероятность образования нынешней структуры Вселенной, а в результате - и вероятность появления жизни.
Пейдж обобщает расчеты Вайнбер­га. Он показывает, что максимальная доля сгущающихся в атомы барионов (и соответственно максимальная ве­роятность появления жизни) получа­ется лишь при отрицательных - и очень небольших - значениях космо­логической постоянной. А это означа­ет, что во вселенной с любыми, как угодно малыми, но положительными значениями космологической посто­янной вообще не может быть «опти­мальной подгонки» физических кон­стант под появление жизни. В самом деле, наличие любой, даже самой ма­лой, но положительной космологиче­ской постоянной означает наличие распирающего поля. А такое поле при любой своей малости все равно про­тиводействует появлению жизни, а не способствует ему. И каковы бы ни бы­ли при этом значения всех других констант, пусть они даже «подогнаны под появление жизни» самым идеаль­ным образом, но достаточно наличия положительной космологической по­стоянной (а она именно такова в на­шей реальной Вселенной), чтобы с уверенностью сказать, что такая Все­ленная, вопреки антропному принци­пу, отнюдь не «оптимизирована» для появления жизни. Иными словами, если в ней и есть жизнь, то она воз­никла не потому, что все без исключе­ния физические константы этой Все­ленной идеально для того подогнаны, а потому, что жизнь может возникать и без такой идеальной подгонки.
Как это можно себе представить? Сам Пейдж говорит, что «для такого теиста, как я, этот вывод попросту оз­начает, что Господь, возможно, пред­почел создать не одну, а Мультивсе­ленную, как самый элегантный спо­соб решения задачи появления жизни и других Своих задач». В переводе на секулярный язык это означает, что произошедшая на сверхсветовой ско­рости инфляция так стремительно и гигантски «раздула» первичный ко­мок вещества, возникший из Биг Бэн- га, что между отдельными его частями не успело установиться равновесие - в частности, не успели выравняться все их физические константы.
http://mediasubs.ru/group//uploads/ch/chelovek-priroda-vselennaya/image2/Q1MS00MDB.jpg

В результате образовалась «многока­мерная», или Мультивселенная, в каж­дом «отсеке» которой, то есть в каждой отдельной вселенной, вроде нашей, миром управляет свой набор констант. Например, в какой-то Вселенной кос­мологическая постоянная оказалась отрицательной, и эта Вселенная «схлопнулась» вскоре после инфляции, так и не породив ни звезд, ни галактик, В другой Вселенной эта постоянная положительна, но слишком велика, и эта вселенная «мигом» расширилась до полной пустоты, не дав времени обра­зоваться даже атомам. В третьей - эта постоянная достаточно мала и допус­кает образование галактик и их скопле­ний, но энергетические уровни углеро­да, бериллия или кислорода таковы, что эта Вселенная остается безжизнен­ной. И так далее.
В такой гигантской Мультивселен­ной, говорит гипотеза Пейджа и его единомышленников, наверняка су­ществует некий «островок возможно­стей», внутри которого те или иные физические константы могут не­сколько отличаться от «идеально по­догнанных» и тем не менее оставляют жизни заметную вероятность появле­ния. Можно проиллюстрировать эту идею на примере нашей Земли. Изве­стно, что для появления нынешней жизни на Земле непременным усло­вием была близкая к круговой орбита, проходящая на определенном рассто­янии от Солнца (что обеспечивало от­носительное постоянство требуемых для жизни температур). И действи­тельно, орбита Земли удовлетворяет этим условиям. Но не потому, что кто-то ее «подгонял», а потому, что будь эти условия резко иными, Земля попросту была бы безжизненной. И действительно, как мы знаем, в по­следние годы в космосе обнаружены «почти землеподобные» планеты, на которых, однако, не может существо­вать земная жизнь, потому что эти планеты слишком близки или далеки от своих звезд.
Заметим, что при этом в Солнечной системе Земля - отнюдь не единст­венная «жизнеспособная» планета: такими могли бы быть и Венера, и Марс. Иными словами, существует не одна какая-то единственная «орбита жизни», а целый «пояс обитаемости». Точно также и в мультивселенной мо­жет существовать целое множество обитаемых Вселенных с несколько разными наборами физических кон­стант, но такими, что все они лежат внутри некоего «островка допустимых вариаций», потому что все они остав­ляют за жизнью реальную вероят­ность появления. Некоторые физики считают, что такой «островок» не ос­тается неизменным во времени, пото­му что, по их мнению, мировые кон­станты в каждой Вселенной меняются по мере ее развития. Но в любом слу­чае суть гипотезы остается той же: она утверждает, что жизнь может сущест­вовать при изменении мировых кон­стант в неких пределах. И эта мысль получила недавно сильное подкреп­ление расчетами, которые показали, что изменение сразу нескольких ми­ровых констант создает возможность многих новых, непредвиденных ком­бинаций, которые могут привести к появлению жизни, только иным пу­тем: например, вместо водорода топ­ливом первых звезд будет дейтерий, а роль наши сверхновых звезд в качест­ве «кухни» тяжелых элементов с успе­хом выполнят белые карлики.
Еще одна новость о нашей Вселен­ной пришла из Оксфордского универ­ситета, где Миран Варданьян и его коллеги проделали нелегкую, но очень важную работу - сравнили все имею­щиеся данные о размерах Вселенной, чтобы установить, каковы ее средние (по всем этим данным) размеры на данный момент. Казалось бы, такую работу может сделать любой школь­ник, - ан, нет: сложность в том, что данных много, и все они получены са­мыми разными методами и на основе самых разных предположений о свой­ствах Вселенной. Как их сравнить?
Авторы нового исследования пошли по пути «отсеивания» наиболее «вы­чурных», чрезмерно усложненных мо­делей Вселенной, лежавших в основе некоторых данных. Дело в том, что уче­ные определяют размеры Вселенной не просто с помощью прямого измере­ния расстояний до самых дальних га­лактик. Они должны учесть еще, что галактики эти удаляются в силу расши­рения Вселенной. Влияние этого фак­тора можно рассчитать, если известна скорость расширения, и тогда получа­ется, что галактики много дальше, чем кажется. Например, естественно счи­тать, что раз Вселенная существует около 14 миллиардов лет, то расстояние до самых дальних видимых галактик не может быть больше, чем 14 миллиардов световых лет. А вот с учетом расшире­ния оказывается, что это расстояние составляет 45 миллиардов световых лет, и, стало быть, размеры видимой галак­тики в обе стороны от нас - 90 милли­ардов световых лет.
Однако некоторые космологичес­кие модели исходят из того, что по­стоянная Хаббла не всегда была та­кой, как сейчас, потому что поле «темной энергии» непрерывно уско­ряет расширение Вселенной, а пото­му скорость ее расширения сегодня много больше, чем была в прошлом. Это значит, что Вселенная не так уж расширилась и во всяком случае должна быть меньше, чем 90 милли­ардов световых лет. Но это очень уп­рощенный подсчет. На самом деле Вселенная в начале своей жизни претерпела чудовищное взрывное расширение, «инфляцию», которая могла раскатать Вселенную до нево­образимо огромных размеров, какие там 90 миллиардов лет!
От чего зависят эти размеры? Точно сказать нельзя, но оценить можно. О наличии самой инфляции ученые до­гадались потому, что наблюдения пока­зали им интересное свойство нынеш­ней Вселенной: она родилась, что назы­вается, «из точки» (из «праатома»), а се­годня имеет геометрию, характерную для «плоского» (то есть евклидова) про­странства или близкую к ней. Что же за сила раскатала точечную Вселенную в почти плоский лист? Вот эта самая взрывная «инфляция». Причем если бы она действительно «раскатала» Вселен­ную в абсолютно плоский лист, то она должна была бы быть попросту беско­нечной. Если, однако, «инфляция» ос­тавила Вселенную всего лишь «близкой к плоской», то ее истинные размеры за­висят от того, насколько велико ее от­личие от плоской и в какую сторону - «замкнутости» (то есть сферичности пространства) или «открытости» (то есть гиперболичности пространства). Разные ответы на эти вопросы приво­дят к разным оценкам этих размеров.
Так вот, Варданьян и его коллеги обозрели все наличные модели Все­ленной (плоские, сферические и ги­перболические), оценили все имею­щиеся наблюдательные данные и пришли к выводу, что Вселенная, ско­рее всего, является «почти-почти- почти» плоской, причем настолько «почти», что ее нынешние размеры «всего» в 250 раз (!) превышают «хаб- бловы». Иными словами, «хабблов» шар диаметром в 90 миллиардов све­товых лет - скорее всего, крошка в сравнении со всей нашей Вселенной, потому что таких шаров в ней, по меньшей мере, 250. Но и это еще не все, ибо, как вы наверняка заметили, мы все время подчеркиваем, что все сказанное относится только к нашей Вселенной, а это значит, что есть еще какая-то Мегавселенная или Мульти­вселенная, которая куда больше «на­шей». Это напрямую следует из тео­рии все той же «инфляции». Дело в том, что это взрывное расширение, согласно теории, должно начаться в первые миги существования Вселен­ной, меньше, чем 10 в минус 35 степе­ни секунды. За это время разные точ­ки «праатома» не успевают вырав­няться по температуре, плотности и другим физическим параметрам. Не успевают, потому что для выравнива­ния нужно обменяться энергией, а энергия передается только со скоро­стью света, не больше, и времени до «инфляции» не хватает, чтобы разные точки успели этой энергией обме­няться. А потом, во время «инфля­ции», они и подавно не могут успеть, ибо она идет со скоростью много большей скорости света. Вот и полу­чается, что первичный комок материи после «инфляции» превратится в эта­кую «гроздь виноградин», каждая из которых будет иметь свои физические параметры, то есть будет отдельной Вселенной, не похожей на своих сосе­дей, - со своими физическими кон­стантами и (как следствие) своими физическими законами. А вся эта «гроздь Вселенных» как раз и образу­ет упомянутую Мультивселенную, размер которой даже оценить невоз­можно, поскольку нет таких моделей, которые могли бы указать, сколько вселенных может образоваться по та­кому сценарию (скорее всего, беско­нечное число).
Интересная это гипотеза - о Муль­тивселенной. Интересно думать, что мы живем в чем-то, напоминающем один из отсеков мыльного пузыря, многократно рассеченного внутри многочисленными стенками. И за каждой такой стенкой - своя вселен­ная. Некоторые из них, возможно, пу­сты, ибо в силу их свойств в них не возникли ни атомы, ни тем более га­лактики. А в других условия, возмож­но, таковы, что нам было бы не то, что не выжить, но и вообще не появиться. И так далее. Это порождает любопыт­ные и даже опасноватые возможнос­ти: вот недавно один из космологов выдвинул предположение, что разные отсеки Мультивселенной могут рас­ширяться, подобно нашей, но с ины­ми скоростями, и это делает возмож­ным «вторжение» одной Вселенной в другую - например, в нашу, (теперь вы уже понимаете, что значит «в на­шу»), Впрочем, добросовестность тре­бует отметить, что многие космологи с большим сомнением относятся к модели мультивселенной, поскольку они сомневаются в гипотезе «инфля­ции», из которой следует эта модель. Так что не удивительно, что эти скеп­тики то и дело предлагают другие мо­дели Вселенной (они публикуются в специальном ежемесячном «Бюллете­не альтернативной космологии»), и я хочу в заключение рассказать о самой недавней из таких «альтернатив».
Эта модель предложена космологом с Тайваня по имени Вун-И Шу и при­влекает внимание уже своим заголов­ком: «Космологическая модель без Биг Бэнга». Как видите, ее автор идет дальше многих своих единомышлен­ников, отказываясь не только от гипо­тезы об «инфляции» (вместе с ее Мультивселенной), но даже от самого Биг Бэнга. Он предлагает совершенно новую геометрию Вселенной и новое толкование происходящих в ней про­цессов. Главное предположение Шу является своеобразным развитием от­крытого Эйнштейном превращения энергии в массу (и наоборот). Шу предполагает, что во Вселенной име­ют место еще два фундаментальных превращения: времени в пространст­ва и пространства в массу. Связую­щим коэффициентом этих превраще­ний тоже является скорость света (а также гравитационная постоян­ная). Это, конечно, много труднее представить себе, чем даже эйнштей­ново превращение массы в энергию.
Так вот Шу рассчитал невозможное и показал, что такая Вселенная долж­на иметь весьма необычные свойства: скорость света и коэффициент грави­тации в ней не постоянны, а меняют­ся по мере эволюции Вселенной; вре­мя не имеет ни начала, ни конца, а стало быть, нет ни Биг Бэнга, ни Биг Кранча (Большого Хруста, как в шут­ку называют сжатие Вселенной до точки); пространство Вселенной представляет собой четырехмерную сферу, что исключает плоскую или «открытую» геометрию; такая Вселен­ная должна периодически проходить через фазы ускоренного расширения и сжатия. Последнее обстоятельство исключает необходимость в какой-то особой «темной энергии», с помощью которой сейчас объясняют установ­ленный факт ускоренного расшире­ния Вселенной; в модели Шу уско­ренное расширение является просто следствием постулированных им пре­вращений. Исчезает также необходи­мость в «инфляции», ибо нет ни Биг Бэнга, ни «плоской» геометрии, а это значит, что не возникает и Мультивсе­ленная. Есть только одна Вселенная - наша, и она не имеет ни начала, ни конца, ни края (ибо сфера края не имеет). Хорошая Вселенная. Жаль только, что теоретическая, и еще - что время от времени сжимается. По­тому что при сжатии все, что было ин­фракрасным, становится ультрафио­летовым, а ультрафиолет, как говорят врачи, опасен для жизни. А так - жи­ви себе в такой Вселенной хоть до бес­конечности.
Не то, что в нашей реальной.

Михаил Вартбург
Материал подготовлен специально для "Человек, Природа, Вселенная"

0

857

КАК ПРОВОДЯТСЯ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ?
Откуда астрономы это знают

Дмитрий Вибе,
доктор физико-математических наук,
ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН

Но есть такие люди — они прекрасно слышат,
Как звезда с звездою говорит.

Ю. Ким

Вид ночного неба, усыпанного звездами, с давних пор вселяет в душу человека благоговение и восторг. Потому даже при некотором снижении общего интереса к науке астрономические новости иногда просачиваются в средства массовой информации, чтобы встряхнуть воображение читателя (или слушателя) сообщением о таинственном квазаре на самой окраине Вселенной, о взорвавшейся звезде или о черной дыре, затаившейся в недрах далекой галактики. Вполне естественно, что рано или поздно у заинтересованного человека возникает законный вопрос: «Да полно, уж не водят ли они меня за нос?» Действительно, по астрономии написано множество книг, снимаются научно-популярные фильмы, проводятся конференции, постоянно растут тиражи и объемы профессиональных астрономических журналов, и всё это — продукт простого разглядывания неба?

http://www.scorcher.ru/art/theory/cosmologia/cosmologia2/white_dwarf_t_pyxidis_300.jpg
На этом снимке показана оболочка, сброшенная во время вспышки повторной новой Т Компаса (T Pyxidis). Яркая точка в центре оболочки — двойная звезда, состоящая из обычной звезды и звездного остатка (белого карлика). Вещество звезды перетекает на белый карлик, постепенно накапливаясь на его поверхности. Когда масса накопленного вещества превышает некий критический предел, в системе происходит взрыв. По каким-то причинам (возможно, в результате взаимодействия с остатками предыдущих взрывов) сброшенная оболочка распадается на тысячи крохотных светящихся узелков. Помимо спектроскопического исследования этих узелков, наблюдая за ними на протяжении нескольких лет можно непосредственно видеть, как они разлетаются прочь от системы. © Shara, Williams, Gilmozzi, and NASA. Изображение с сайта hubblesite.org

Возьмем, к примеру, физику, химию или биологию. Там всё понятно. Предмет исследования этих наук можно «потрогать» — если не непосредственно подержать в руках, то, по крайней мере, подвергнуть всестороннему исследованию в экспериментальных установках. Но как могут астрономы с такою же уверенностью утверждать, например: «В двойной системе, удаленной от нас на 6 тыс. световых лет, вещество срывается с красной звезды, закручивается в тонкий диск и накапливается на поверхности белого карлика», предъявляя в качестве доказательства снимок, на котором не видны ни красная звезда, ни карлик, ни тем более диск, а наличествует лишь яркая точка в окружении еще нескольких таких же, разве что не столь ярких? Эта уверенность — не следствие завышенной самооценки. Она проистекает из умения связать мириады разрозненных наблюдательных фактов в единую, взаимосвязанную, внутренне непротиворечивую картину Мироздания, при этом успешно предсказывая открытие новых явлений.
Основу основ наших познаний о Вселенной составляет убежденность в том, что вся она (или, по крайней мере, вся ее видимая часть) управляется теми же физическими законами, что открыты нами на Земле. Это представление возникло не на пустом месте. Нельзя даже сказать, что физические законы сначала открывались на Земле, а потом находили подтверждение в Космосе. Физики никогда не рассматривали нашу планету в отрыве от остальной Вселенной. Закон всемирного тяготения был выведен Ньютоном по наблюдениям Луны, а первым его «триумфом» стал расчет орбиты кометы Галлея. Гелий был обнаружен сначала на Солнце и лишь потом на Земле.

От радиоволн до гамма-лучей
Представление о единстве физических законов позволяет сделать очень важное допущение. Пусть мы не можем, например, проникнуть в недра звезды или в ядро галактики, чтобы непосредственно увидеть происходящие там процессы. Но мы можем логически вывести эти процессы, наблюдая производимый ими результат. Результатом этим в подавляющем большинстве случаев оказывается свет, точнее электромагнитное излучение в очень широком диапазоне частот, которое мы непосредственно и регистрируем. Всё остальное — помимо излучения — представляет собою продукт теоретической интерпретации наблюдений, суть которой заключена для астрономов в простой формуле «О – С», то есть «наблюдаемое» (observed) минус «вычисленное» (computed). Чтобы понять природу какого-либо объекта, нужно построить его модель, то есть физико-математическое описание происходящих в нём процессов, а затем с помощью этой модели вычислить, какое излучение должно рождаться в этом объекте. Дальше остается сравнить предсказания модели с результатами наблюдений и, если сравнение оказалось не вполне убедительным, то либо изменить параметры имеющейся модели, либо придумать новую, более удачную.

http://www.robgendlerastropics.com/M77MosaicNM4S.jpg
Авторы и права: Роберт Гендлер
Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: На этом прекрасном космическом пейзаже в созвездии Кита видны большие спиральные галактики NGC 1055 (вверху слева) и M77. По внешнему виду они сильно различаются: спиральная галактика NGC 1055 видна с ребра, по форме она похожа на сплюснутую линзу, пересеченную полосой пыли, в то время как в повернутой плашмя M77 хорошо видны яркое ядро и спиральные рукава. Эта пара доминирует в небольшой группе галактик, удаленной от нас примерно на 60 миллионов световых лет, размер обеих галактик - более 100 тысяч световых лет. Это расстояние делает M77 одним из самых далеких объектов из каталога Шарля Мессье, от соседней островной вселенной NGC 1055 ее отделяет по крайней мере 500 тысяч световых лет. Поле зрения этой картинки, составленной из нескольких отдельных изображений, примерно равно размеру полной Луны. На ней видны яркие, разноцветные близкие звезды Млечного Пути (с дифракционными лучами), а на заднем плане - гораздо более далекие галактики. Фото с сайта http://www.robgendlerastropics.com/M77MosaicNM.html

Сравнивать есть с чем, ибо свет несет в себе колоссальный объем информации. Даже беглого взгляда на звезды достаточно, чтобы заметить — они различаются по цвету. Это уже очень важная информация, так как цвет зависит от температуры. Иными словами, просто посмотрев на звёзды невооруженным взглядом и предположив, что на них действуют известные нам законы излучения (скажем, закон смещения Вина), мы уже можем сказать, что поверхности звезд имеют различную температуру — от двух-трех тысяч градусов (красные звезды) до десятков тысяч градусов (белые и голубые звезды).

Цвет и температура
Самым простым видом излучения является тепловое — то есть излучение, связанное с температурой тела. Тепловое излучение греет замерзшие ладони усталого путника, разведшего на обочине дороги небольшой костерок; тепловым излучением освещают наши жилища лампочки накаливания; именно тепловое излучение миллиарды лет несет на Землю солнечную энергию. Формально нагретое тело излучает во всём диапазоне длин волн (или частот), но есть определенная длина волны, на которую приходится максимум излучаемой энергии. Для источника излучения с максимально простыми свойствами, который в физике называется абсолютно черным телом, эта длина волны обратно пропорциональна температуре: λ = 0,29 / T, где длина волны выражена в сантиметрах, а температура — в Кельвинах. Это соотношение называют законом смещения Вина. Зрительно именно эта длина волны (разумеется, в сочетании с кривой спектральной чувствительности глаза) определяет видимый цвет нагретого тела. В спектрах звезд распределение энергии излучения по длинам волн несколько отличается от «чернотельного», однако связь между «цветом» и температурой сохраняется. Слово «цвет» здесь взято в кавычки, поскольку вместо субъективного описания (красный, желтый, голубой и пр.) в астрономии используются менее живописные, но куда более четкие численные характеристики — так называемые показатели цвета.

http://klub-lyubitelej-kosmosa

0

858

Конечно, в реальности всё сложнее, поскольку излучение тела не всегда связано с тем, что оно имеет определенную температуру. Иными словами, оно может иметь и нетепловую природу, как, например, синхротронное или мазерное. Однако это можно легко установить, определив не только «цвет», то есть частоту, на которую приходится максимум излучения, но и всю форму спектра, то есть распределение излучаемой энергии по частотам. Современная аппаратура позволяет регистрировать излучение в огромном частотном диапазоне — от гамма- до радиоволн.
Хотя общая форма спектра звезды или другого объекта уже говорит о многом (например, о природе излучения — тепловое оно или нет и если тепловое, то какой температуре соответствует), в спектре есть и значительно более емкий носитель информации — линии. При определенных условиях вещество излучает (если оно излучает само) или поглощает (если его освещает другой источник) свет лишь на определенных частотах. Конкретный набор частот зависит от индивидуального распределения энергетических уровней атомов, ионов или молекул вещества, а это означает, что по наличию той или иной спектральной линии можно сделать вывод, что в излучающем или поглощающем веществе присутствуют эти атомы и молекулы. По интенсивности линии, по ее форме, поляризации, а также по отношению интенсивностей разных линий одного и того же атома или молекулы можно определить содержание данного элемента в атмосфере звезды, степень ионизации, плотность вещества, его температуру, напряженность магнитного поля, ускорение силы тяжести... Если вещество движется, его спектр, в том числе линии, сдвигается как целое из-за эффекта Доплера: в синюю сторону спектра, если вещество приближается к нам, в красную — если вещество удаляется. Это означает, что по смещению линий относительно «лабораторного положения» мы можем делать выводы, например, о движении как звезды в целом, если смещается весь спектр, так и отдельных слоев ее атмосферы, если линии, образующиеся на различных глубинах, смещаются по-разному.

http://www.scorcher.ru/art/theory/cosmologia/cosmologia2/fraunhofer_lines_640.jpg
Первую карту солнечного спектра построил в начале XIX века знаменитый оптик Йозеф Фраунгофер. Наиболее заметным темным линиям в спектре Солнца он присвоил буквенные обозначения, некоторые из которых применяются астрономами до сих пор (верхний рисунок). Во второй половине XIX века выяснилось, что положение линий поглощения (темных) в спектре Солнца совпадает с положением линий излучения (светлых) в лабораторных спектрах различных химических элементов. Из сравнения приведенных здесь спектров видно, что фраунгоферовы линии h, G', F и C принадлежат водороду, а двойная линия D — натрию. Рис. с сайта optics.ifmo.ru

В спектре звезды, подобной Солнцу, количество спектральных линий (в данном случае, линий поглощения) измеряется многими тысячами, поэтому можно без преувеличения сказать, что о звездных атмосферах (где находится вещество, которое проявляет себя в виде линий) мы знаем почти всё. Почти — потому что сама теория образования спектров неидеальна, хотя и продолжает непрерывно совершенствоваться. В любом случае, излучение звезд несет в себе огромное количество информации, которую нужно только уметь расшифровать. Недаром в популярных текстах спектры любят сравнивать с отпечатками пальцев.

Гори, гори, моя звезда
Но атмосфера — лишь небольшая доля вещества звезды. Что мы можем сказать о ее недрах? Ведь заглянуть туда можно только теоретически — вооружившись физическими законами. (Впрочем, сейчас астрономы активно осваивают методы сейсмологии, по «дрожанию» спектральных линий изучая особенности распространения звуковых волн в недрах звезд и так восстанавливая их внутреннее строение.) Зная температуру и плотность на поверхности звезды (например, Солнца), а также предположив, что ее собственная гравитация уравновешивается тепловым и световым давлением (иначе бы звезда расширялась или сжималась), можно просчитать изменение температуры и плотности с глубиной, добравшись до самого центра светила, и заодно попытаться ответить на вопрос, что именно заставляет Солнце и другие звезды светиться.

http://www.scorcher.ru/art/theory/cosmologia/cosmologia2/sun_shock_waves_640.jpg
Конвективные движения в приповерхностных областях Солнца генерируют звуковые волны, которые уходят вглубь звезды, пронзают ее насквозь, отражаются от поверхности и снова погружаются в недра (см. рисунок слева). Этот процесс повторяется многократно, в результате чего каждый участок солнечной поверхности словно «дышит», или вибрирует. На рисунке справа показан один из режимов сейсмологических колебаний поверхности Солнца (синие участки поднимаются, красные — опускаются). По данным измерений с борта космической солнечной обсерватории SOHO частота колебаний в этом режиме примерно равна 3 миллигерцам. © GONG (Global Oscillation Network Group). Изображения с сайта gong.nso.edu

Изучение истории Земли показало, что энерговыделение Солнца на протяжении нескольких миллиардов лет оставалось почти неизменным. Это означает, что предполагаемый источник солнечной (звездной) энергии должен быть очень «долгоиграющим». В настоящее время известен только один подходящий вариант — это цепочка термоядерных реакций, начинающаяся реакцией превращения водорода в гелий. Предположив, что именно она составляет основу звездной энергетики, можно построить теоретические модели эволюции звезд различных масс — эволюционные треки, которые позволяют описать изменение внешних параметров звезды (ее светимости и поверхностной температуры) в зависимости от процессов, происходящих в ее недрах. Конечно, мы лишены возможности наблюдать за звездой на протяжении всей ее жизни. Зато в звездных скоплениях мы можем наблюдать, как выглядят звёзды различных масс, но примерно одного возраста.

Расстояния и возрасты
Определение расстояний в астрономии — это, как правило, многоступенчатая процедура, поэтому систему астрономических «эталонов длины» иногда образно называют «лестницей расстояний». В ее основе лежат определения расстояний в Солнечной системе, точность которых благодаря радиолокационным методам в ряде случаев достигла уже миллиметровых значений. Из этих измерений выводится величина главного астрономического эталона длины, который без особых изысков так и называется — «астрономическая единица». Одна астрономическая единица представляет собою среднее расстояние от Земли до Солнца и равна примерно 149,6 млн км.
Следующая ступенька «лестницы расстояний» — метод тригонометрических параллаксов. Орбитальное движение Земли приводит к тому, что в течение года мы оказываемся то по одну сторону Солнца, то по другую и в результате смотрим на звезды под немного разными углами. На земном небосводе это выглядит как колебания звезды вокруг некоторого среднего положения — так называемый годичный параллакс. Чем дальше звезда, тем меньше размах этих колебаний. Определив, насколько сильно меняется видимое положение звезды из-за годичного движения, можно определить расстояние до нее с помощью обычных геометрических формул. Иными словами, расстояние, определенное по параллаксу, не отягощено никакими дополнительными предположениями, а его точность ограничена только точностью измерения параллактического угла.
С методом параллаксов связана еще одна единица измерения астрономических расстояний: парсек. Один парсек — это расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну секунду. Беда в том, что даже для ближайших звезд параллактический угол очень мал. Например, для α Центавра он равен всего лишь трем четвертям угловой секунды. Поэтому с помощью даже самых современных угломерных инструментов удается определить расстояния до звезд, удаленных от нас не более чем на несколько сотен парсек. Для сравнения, расстояние до центра Галактики равно 8–10 тыс. парсек.
На следующей ступеньке лестницы находятся «фотометрические» расстояния, то есть расстояния, основанные на измерении количества света, поступающего от источника излучения. Чем дальше от нас он находится, тем тусклее становится. Поэтому, если нам каким-то образом удастся определить его истинную яркость, то мы, сравнив ее с видимой яркостью, оценим расстояние до объекта. На относительно небольших расстояниях вне конкуренции с начала XX века остаются цефеиды — особый род переменных звезд, у которых истинная яркость связана простым соотношением с их периодом. На более значительных расстояниях в качестве «стандартных свечей» применяются сверхновые типа Ia. Наблюдения свидетельствуют, что в максимуме блеска их истинная яркость всегда примерно одна и та же.
Наконец, на самых больших удалениях единственным указанием на расстояние до объекта служит пока закон Хаббла — обнаруженная американским астрономом прямая пропорциональность между расстоянием и смещением линий в красную область спектра.
Важно отметить, что вне Солнечной системы единственным прямым методом определения расстояний является метод параллаксов. Все остальные методы в той или иной степени опираются на различные предположения.
С возрастами ситуация гораздо менее определенная. Настолько менее, что не всегда бывает понятно даже, что именно называть возрастом. В пределах Солнечной системы помимо обычных геологических методов для оценки возраста поверхностей небесных тел используется, например, степень их покрытия метеоритными кратерами (при условии, что известна средняя частота падения метеоритов). Цвет поверхности астероидов постепенно меняется под воздействием космических лучей (это явление называется «космической эрозией»), поэтому ее возраст можно примерно оценить по цвету.
Возраст остывающих космических объектов, лишенных источников энергии, — коричневых и белых карликов — оценивают по их температуре. Оценки возрастов пульсаров опираются на скорости замедления их периодов. Примерно определить возраст разлетающейся оболочки сверхновой можно, если удается измерить ее размер и скорость расширения.
С возрастами звезд дело обстоит получше. Правда, большую часть времени жизни звезды она проводит на стадии центрального горения водорода, когда внешне с ней происходит очень мало изменений. Поэтому, глядя, например, на звезду, подобную Солнцу, трудно сказать, образовалась она 1 млрд лет назад или 5 млрд лет назад. Ситуация упрощается, если нам удается наблюдать группу звезд примерно одного возраста, но различных масс.
Такую возможность нам предоставляют звездные скопления. (Звезды в них, конечно, образуются не совсем одновременно, но в большинстве случаев разброс возрастов отдельных звезд меньше среднего возраста скопления.) Теория звездной эволюции предсказывает, что звезды различных масс эволюционируют по-разному — чем массивнее звезда, тем быстрее она заканчивает свой «звездный путь». Поэтому чем старше скопление, тем ниже опускается планка максимальной массы населяющих его звезд. Например, в очень молодом звездном скоплении Arches (Арки), расположенном вблизи центра Галактики, есть звезды с массой в десятки солнечных масс. Такие звезды живут не более нескольких миллионов лет, стало быть, именно таков максимальный возраст этого скопления. А вот в шаровых скоплениях наиболее тяжелые звезды имеют массу не более 2 масс Солнца. Это говорит о том, что возрасты шаровых скоплений измеряются миллиардами лет

http://klub-lyubitelej-kosmosa

0

859

Теоретические модели звездной эволюции предсказывают, что звезды разных масс выстраивают свою жизнь по-разному: массивные звезды быстро сжигают отведенные им большие запасы топлива, живя ярко, но недолго. Звезды малых масс, напротив, расходуют себя очень экономно, растягивая свое скромное количество водорода на миллиарды лет. Иными словами, теория предсказывает, что чем старше звездное скопление, тем меньше будет в нём массивных звезд. Именно такую картину дают нам наблюдения. В молодых звездных скоплениях (с возрастами порядка нескольких миллионов лет) попадаются иногда звезды с массами в несколько десятков масс Солнца; в скоплениях среднего возраста (десятки и сотни миллионов лет) верхняя граница масс звезд опускается до десятка масс Солнца; наконец, в самых старых скоплениях мы практически не видим звезд массивнее Солнца.
Конечно, на это можно возразить, что мы используем для подтверждения теории звездной эволюции возрасты звездных скоплений, определенные с помощью этой самой теории. Но правильность определения возрастов скоплений подтверждается и другими фактами. Например, скопления, которые с точки зрения теории звездной эволюции кажутся самыми молодыми, практически всегда окружены остатками молекулярного облака, из которого они образовались. Самые же старые скопления — шаровые — стары не только с точки зрения теории звездной эволюции, они еще и очень бедны тяжелыми элементами (по сравнению с тем же Солнцем), что вполне согласуется с их почтенным возрастом. В ту далекую эпоху, когда они родились, тяжелые элементы в Галактике еще не успели синтезироваться в больших количествах.

http://www.scorcher.ru/art/theory/cosmologia/cosmologia2/ngc-346_&_m15_640.jpg
Звездные скопления, населяющие галактический диск, астрономы называют рассеянными. Входящие в них звезды (как правило, не более нескольких сотен) довольно сильно разбросаны в пространстве, так что иногда бывает даже трудно отличить реальное скопление от случайного группирования звезд на небосводе. Эти скопления в большинстве своем очень молоды. Иногда в них еще можно наблюдать остатки вещества, из которого сформировались звезды скопления. На снимке слева показано одно из известнейших рассеянных скоплений — NGC 346 в спутнике нашей Галактики Малом Магеллановом облаке (удаленном от нас на 210 000 световых лет) в созвездии Тукана (Tucana). Снимок получен при помощи Космического телескопа им. Хаббла в июле 2004 года (© NASA, ESA, and A.Nota, STScI/ESA). Справа мы видим совсем иное звездное семейство — шаровое скопление M15 в созвездии Пегаса (Pegasus) в 40 000 световых лет от Земли (© NASA and STScI/AURA). Звезды шаровых скоплений очень стары (см. врезку «Расстояния и возрасты») и маломассивны, зато их очень много. Если типичное рассеянное скопление включает в себя сотни звезд, то в шаровом их счет может идти на миллионы — и это при сопоставимых размерах! Ареал обитания шаровых скоплений не ограничен диском — они образуют вокруг нашей Галактики своеобразное сферически-симметричное облако радиусом в десятки тысяч парсеков. (Изображения с сайта hubblesite.org)

Правда, синтез тяжелых элементов — это тоже предсказание теории звездной эволюции! Но и оно подтверждается независимыми наблюдениями: с помощью спектроскопии мы накопили множество данных о химическом составе звезд, и теория звездной эволюции прекрасно объясняет эти данные не только с позиции содержания конкретных элементов, но и с позиции их изотопного состава.
В общем и целом можно, наверное, закончить разговор о теории звездной эволюции так. В ней вряд ли можно найти какое-то одно конкретное предсказание, которое подтверждало бы какой-то один аспект теории. Скорее, мы имеем в своем распоряжении сложную теоретическую картину жизни звезд различных масс и химического состава, начиная от ранних эволюционных стадий, когда термоядерные реакции в звезде только загорелись, до последних этапов эволюции, когда массивные звезды взрываются как сверхновые, а маломассивные сбрасывают оболочки, оголяя компактные горячие ядра. Она позволила сделать неисчислимые теоретические предсказания, которые находятся в прекрасном согласии с весьма сложной наблюдательной картиной, заключающей в себе данные о температурах, массах, светимостях, химическом составе, пространственном распределении миллиардов звезд самых различных типов — от ярких голубых гигантов до белых карликов.

Рождение звезд и планет
Теория звездной эволюции достигла таких впечатляющих высот не без причины. Звезды ярки, компактны, многочисленны, поэтому их легко наблюдать. К сожалению, далеко не во всём Вселенная делится информацией столь же охотно. Картина Мироздания становится существенно более расплывчатой и фрагментарной, когда мы переходим, например, от звезд к межзвездной среде — газу и пыли, заполняющим большую часть пространства в дисковых галактиках, подобных Млечному Пути. Излучение межзвездного вещества очень слабо, потому что вещество это либо очень разрежено, либо очень холодно. Наблюдать его гораздо сложнее, чем излучение звезд, но, тем не менее, оно тоже очень информативно. Просто инструменты, позволяющие в деталях исследовать межзвездную среду, появились в распоряжении астрономов лишь недавно, буквально в последние 10-20 лет, поэтому неудивительно, что в этой области остается пока много «белых пятен».
Одно из самых значительных «пятен» связано, как ни странно, тоже со звездами — мы до сих пор толком не знаем, откуда они берутся. Точнее сказать, у нас есть общее представление о звездообразовании, но далеко не такое ясное, как о последующей эволюции звезд. Можно с уверенностью говорить о том, что звезды образуются в молекулярных облаках в результате сжатия газо-пылевых конденсаций. Из наблюдений мы знаем, что, во-первых, молодые звезды всегда находятся в молекулярном газе, а во-вторых, рядом с уже «готовыми» молодыми звездами в молекулярных облаках наблюдаются и так называемые дозвездные ядра — плотные газо-пылевые сгустки, спектры которых явно указывают на то, что эти сгустки сжимаются. Однако мы не можем пока сказать, как появляются эти сгустки и почему они начинают сжиматься. Точнее, есть две основные версии звездообразования. Согласно одной из них, молекулярные облака удерживаются от сжатия магнитным полем (магнитное поле в молекулярных облаках действительно имеется), а дозвездные ядра появляются там, где поддержка магнитного поля по каким-то причинам ослабевает. Согласно другой версии, движущей силой звездообразования является наблюдаемая в облаках турбулентность: дозвездные ядра образуются там, где случайно сталкиваются хаотические потоки вещества. Однако объем наблюдательных данных пока слишком мал, чтобы можно было с уверенностью отдать предпочтение одному из этих механизмов (или предложить третий, четвертый...).
Немногим лучше обстоят дела с теорией образования планет: по современным представлениям, они образуются в газо-пылевых дисках у молодых звезд. Опять же, напрямую образование планет в них никто не видел, но сами эти диски наблюдаются во множестве. Благодаря этому получены косвенные свидетельства того, что пылинки в молодых дисках на определенном эволюционном этапе начинают слипаться, постепенно увеличиваясь в размерах, — на этой стадии у дисков меняется форма спектра в инфракрасном диапазоне. В некоторых «протопланетных» дисках обнаружены аномальные структурные детали — изгибы и «дырки», — которые могут быть вызваны тяготением уже образовавшихся в них планет.

http://www.scorcher.ru/art/theory/cosmologia/cosmologia2/beta_pictoris_640.jpg
Этот снимок диска у молодой звезды β Живописца (β Pictoris) получен при помощи Космического телескопа им. Хаббла в 2003 году. На нём видно, что помимо основного диска в системе есть и вторичный, наклоненный относительно основного на 4–5°. Астрономы считают этот вторичный диск косвенным свидетельством в пользу того, что в системе β Живописца есть планета, тяготение которой нарушило нормальное течение вещества в основном диске и привело к его «раздвоению». © NASA, ESA, ACS Science Team, D.Golimowski (Johns Hopkins University), D.Ardila (IPAC), J.Krist (JPL), M.Clampin (GSFC), H.Ford (JHU), and G.Illingworth (UCO/Lick)

http://klub-lyubitelej-kosmosa

0

860

Иные миры и края

Одна из самых горячих астрономических тем сегодня — внесолнечные планеты, первая из которых была открыта в 1995 году. Основной метод их обнаружения — метод лучевых скоростей — основан на эффекте Доплера: планета своим тяготением заставляет звезду описывать небольшой эллипс вокруг центра масс системы. Если орбита планеты не строго перпендикулярна лучу зрения, половину ее периода звезда приближается к наблюдателю, половину периода — удаляется от него. В результате линии в спектре звезды немного «съезжают» то вправо, то влево от среднего положения. Строго говоря, такие колебания говорят о наличии спутника, но не позволяют уверенно утверждать, что это именно планета, а не коричневый карлик или очень маломассивная звезда (если бы это была «нормальная» звезда, ее просто было бы видно). Над подобными наблюдениями тяготеет «проклятие синуса i», где i — угол между плоскостью орбиты планеты и плоскостью небосвода. По размаху колебаний спектральных линий определяется не масса, а ее произведение на sin i. Смысл этого умножения прост: если орбита лежит точно в плоскости небосвода, никаких колебаний в спектре мы не увидим, даже если спутник звезды очень массивен. Поэтому в адрес метода лучевых скоростей до сих пор высказываются сомнения. Во-первых, обнаруженное с его помощью тело может и не быть планетой, во-вторых, колебания лучевых скоростей, вообще говоря, могут быть связаны и с движениями в атмосфере звезды...

http://www.scorcher.ru/art/theory/cosmologia/cosmologia2/extrasolar_planet_640.jpg
В подавляющем большинстве случаев доказательством существования планеты являются только регулярные колебания лучевой скорости «родительской» звезды. В нескольких случаях к ним добавляются регулярные и синхронизованные с колебаниями лучевой скорости падения яркости звезды — затмения. Лишь в паре неподтвержденных случаев планету удалось наблюдать в виде светящейся точки рядом со звездой. Поэтому имейте в виду — если в астрономической новости вам попалось красочное изображение планеты у другой звезды, это всегда фантазия художника... (На рис. изображен газовый гигант (большой голубой вверху картинки), вращающийся вокруг белого карлика и миллисекундного пульсара B1620-26 (две яркие точки внизу картинки) в шаровом скоплении M4. Астрономы предполагают, что это планета, поскольку ее масса слишком мала для звезды или коричневого карлика.) Graphic: NASA and G.Bacon (STScI)

Другое дело, если плоскость орбиты планеты почти перпендикулярна плоскости небосвода, то есть почти параллельна лучу зрения. В этом случае мы можем рассчитывать увидеть затмения звезды планетой. И, начиная с 1999 года, такие затмения действительно наблюдаются! Пока, правда, известно лишь несколько примеров внесолнечных планет, параметры которых удалось одновременно определить и по затмениям, и по методу лучевых скоростей. Затмения в этих системах происходят именно тогда, когда их предсказывает метод лучевых скоростей, вселяя надежду на то, что в большинстве случаев «планетные» колебания линий в спектрах звезд действительно связаны с планетами.
Кстати, поскольку в такой затменной системе угол i примерно равен 90°, а sin i, соответственно, близок к единице, то определенная по методу лучевых скоростей минимальная масса планеты близка к ее истинной массе. Поэтому в данном случае можно уверенно отличить планету от коричневого карлика.

Увидеть невидимое
Говоря о невидимом, нельзя, конечно, не сказать о наиболее интригующих астрономических объектах. Понятие о черных дырах — объектах с настолько мощной гравитацией, что оторваться от них не может даже свет, — появилось в науке еще в XVIII веке благодаря англичанину Джону Мичеллу и французу Пьеру Лапласу. В начале XX века немецкий ученый Карл Шварцшильд придал этой идее математическую обоснованность, выведя черные дыры как следствие из общей теории относительности. Иными словами, черные дыры были предсказаны теоретически задолго до того, как можно было помыслить о том, чтобы найти свидетельства их реального существования в природе. Да и как можно говорить об открытии объектов, увидеть которые невозможно не просто из-за временного несовершенства аппаратуры, а по определению? Вполне естественно, что основным аргументом в пользу того, чтобы назвать некий массивный объект черной дырой, стала его невидимость. Первым кандидатом в черные дыры в начале 1970-х годов оказался невидимый компаньон двойной системы Лебедь X-1. Он имеет массу более 5 масс Солнца, но все попытки обнаружить его собственное излучение успехом не увенчались. О его наличии говорит лишь гравитационное воздействие, которое он оказывает на вещество видимого компонента. Как выясняется, очень сложно придумать другую физическую сущность, которая обладала бы столь большой массой и оставалась при этом невидимой.
Еще более убедительное доказательство реальности черных дыр получено в последние годы для ядра нашей Галактики. Причем оно вытекает не из каких-то сложных теорий, нет, а из обычной небесной механики, описывающей движение спутника вокруг главного тела. На протяжении последнего десятилетия ученые отслеживают движение нескольких звезд в ближайших окрестностях геометрического центра Галактики. Орбита одной из этих звезд прорисована почти полностью — она обращается вокруг центра по вытянутому эллипсу так, словно находится в поле тяготения объекта с массой в несколько миллионов солнечных масс. Радиус объекта не превышает нескольких десятков астрономических единиц — таков размер орбиты этой звезды. Естественно, любой тяготеющий объект может быть только меньше орбиты своего спутника. Представьте себе: миллионы солнечных масс вещества упакованы в размер Солнечной системы и остаются при этом невидимыми! Здесь нужно вспомнить еще об одном великом научном принципе — так называемой бритве Оккама: не нужно множить сущности без необходимости, из всех объяснений отдавая предпочтение самому простому. Черная дыра, какою бы экзотикой она ни казалась, на сегодняшний день остается наиболее простым решением этой загадки. Хотя это, конечно, не гарантирует, что в будущем не будет найдено еще более простое решение.

http://www.scorcher.ru/art/theory/cosmologia/cosmologia2/galactic_center_group_600.jpg
Орбиты звезд в ядре нашей Галактики. Длина двухконечной стрелки в верхнем правом углу примерно равна 1600 астрономическим единицам. Эта карта построена Андреа Гез и ее коллегами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе по данным многолетних наблюдений на Телескопе им. Кека). Звездочкой отмечено место, где должно находиться тело, тяготение которого заставляет звезды двигаться по этим траекториям. Законы небесной механики позволяют определить, что масса этого тела составляет несколько миллионов солнечных масс. Особенно интересны орбиты звезд S0-2 и S0-16, которые подходят к невидимому телу на расстояние всего в несколько десятков астрономических единиц, накладывая тем самым очень серьезное ограничение на его размер. Рис. с сайта astro.ucla.edu

В принципе, сказанное относится и к квазарам — необычайно ярким и очень компактным источникам излучения, невероятно высокую светимость которых объясняют выделением энергии при аккреции (падении) вещества на черную дыру. Материя не падает непосредственно на дыру, а закручивается вокруг нее, образуя тонкий аккреционный диск. Это связано с тем, что во вращающейся системе гравитация (центрального объекта или всей системы целиком) в направлении, перпендикулярном оси вращения, уравновешивается центробежной силой, поэтому сжатие происходит только параллельно оси вращения, «сплющивая» систему в плоский блин.
Движение газа в диске описывается законами Кеплера (поэтому такие диски называют иногда «кеплеровскими»). Хотя имя Кеплера обычно связывают с догадкой о том, что планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца по эллипсам, однако законы Кеплера в равной степени применимы и к движению по окружности (которая представляет собою частный случай эллипса).
Одно из проявлений законов Кеплера применительно к дискам состоит в том, что слои на различных расстояниях от центра движутся с различными скоростями и в результате «трутся» друг о друга, преобразуя кинетическую энергию орбитального движения в тепловую энергию и далее в энергию излучения. Это объяснение может оказаться не единственным, но на сегодняшний день оно является самым простым. В конце концов, если отвлечься от масштабов явления, источником разогрева (и свечения) вещества в аккреционной модели является трение — куда уж проще? Чудовищная энергетика квазаров требует, чтобы объект, на который «падает» вещество, был очень массивным и геометрически маленьким (чем меньше внутренний радиус диска, тем больше в нём выделяется энергии). В ядре активной галактики NGC 4258 «кеплеровский» диск удалось наблюдать непосредственно, то есть не просто разглядеть очень плоскую газовую структуру, а измерить скорость движения вещества в ней и продемонстрировать, что это именно диск, вращающийся «по Кеплеру». Квазары располагаются в центрах галактик, то есть именно там, где в нашей и других галактиках обнаружены объекты, очень похожие на черные дыры... Логично предположить, что массивные компактные объекты в квазарах также представляют собою черные дыры.
Еще один космический невидимка — темная материя, то есть материя, проявляющая себя в гравитации, но не в излучении. Идею о ее существовании высказал астроном Фриц Цвикки. Он обратил внимание на то, что скорости движения галактик в скоплениях слишком велики, чтобы их можно было объяснить тяготением только видимого вещества. В скоплениях галактик должно быть что-то еще, невидимое, но обладающее гравитационным полем. Позже подобные аномалии обнаружились и в движении звезд внутри галактик. Гипотезу о темном веществе критикуют на том основании, что она, вроде бы, нарушает всё то же правило Оккама: обнаружив неясности в движениях звезд и галактик, астрономы не стали объяснять их с позиций существующих теорий, а сразу же ввели новую сущность — темное вещество. Но критика эта, на мой взгляд, несправедлива. Во-первых, «темное вещество» само по себе сущностью не является. Это просто констатация факта, что движение звезд в галактиках и галактик в скоплениях не описывается только тяготением видимого вещества. Во-вторых, объяснить это тяготение имеющимися сущностями оказывается не так-то легко.
Вообще, на роль темного вещества годятся любые массивные невидимые (с помощью современных средств наблюдения) объекты. Скажем, за темную материю вполне могли бы сойти заполняющие пространство коричневые карлики или так называемые «черные» карлики, то есть остывшие, холодные и потому невидимые белые карлики. Однако у этих объектов есть крупный недостаток: их можно привлечь для описания темной материи, но не удается безболезненно вписать в современную картину Мироздания. Белый карлик — это не только несколько десятых солнечной массы невидимого вещества, но еще и изрядное количество углерода и азота, синтезированных звездой — предшественницей этого белого карлика. Если мы предположим, что пространство заполнено остывшими белыми карликами, мы ответим на вопрос о природе темной материи, но вынуждены будем заняться нелегкими поисками ответа на другой вопрос — куда девались выброшенные этими карликами атомы С и N, которые должны были проявиться в химическом составе звезд следующих поколений? Кроме того, и у белых, и у коричневых карликов есть еще один общий недостаток: они не образуются сами по себе. Вместе с ними должны были в изрядных количествах образовываться и более массивные звезды. Эти звезды, взорвавшись в конце своего жизненного пути как сверхновые, просто разметали бы галактику по окружающему пространству. Вот так и получается, что неизвестные науке элементарные частицы оказываются не экзотическим, а наиболее легко объяснимым кандидатом на роль темной материи. Впрочем, попытки объяснить аномальное движение звезд невидимыми «обычными» объектами продолжаются.
«Материальность» темной материи также оспаривается. Сейчас публикуется довольно много работ по теории МОНД — модифицированной ньютоновской динамике. Согласно ей, при движениях с очень малыми ускорениями в формулы для ньютоновского тяготения нужно вводить поправки. Неучет этих поправок и приводит к тому, что возникает иллюзия дополнительной массы.

http://klub-lyubitelej-kosmosa

0


Вы здесь » Lilitochka-club » Наука и жизнь » Звёздное небо


Рейтинг форумов | Создать форум бесплатно © 2007–2016 «QuadroSystems» LLC