Галактика

Сознание Современного Человека
Текущее время: 12 дек 2018, 11:41

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 82 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Вселенная
СообщениеДобавлено: 20 апр 2010, 13:23 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
ПЕРВИЧНЫЕ МОЛЕКУЛЫ В "ТЕМНУЮ ЭПОХУ"

В.К. ДУБРОВИЧ, доктор физико-математических наук Филиал САО РАН (Санкт-Петербург)

Вложение:
1122.jpg
1122.jpg [ 67.11 Кб | Просмотров: 712 ]


Стандартный сценарий эволюции Вселенной. Указаны основные этапы от ее возникновения (10–48 c) до настоящего времени. Невозможно было что-либо различить из-за непрозрачности плазмы в течение 400 тыс. лет от начала Большого взрыва в эпоху квантовой гравитации, стадии инфляции и образования нейтрального водорода.

Мы расскажем об основных идеях и положениях эволюционной картины истории ранней Вселенной, теоретических предсказаниях физики процессов, произошедших в один из самых сложных и проблемных для прямых наблюдений интервалов космологического времени, опишем схему возникновения первичных молекул, их роль в «проявлении» структуры распределения вещества на дозвездной стадии эволюции. Кроме того, постараемся обозначить проблемы фундаментальной физики, которые могут быть существенно прояснены при изучении химического состава первичного вещества и анализа динамики взаимодействия первичных молекул с фоновым излучением в интервале от 400 тыс. до 400 млн. лет с начала развития Вселенной.

Вселенная не стационарна

Современная астрофизика требует для своего понимания и развития очень глубоких и совершенно нетривиальных идей и представлений. Они практически несопоставимы с тем уровнем миросозерцания, который определяется нашим бытовым опытом.

Среди вопросов, возникающих при рассмотрении небесных объектов, есть вопрос о том, как такие огромные массы «висят» в вакууме и почему они не падают друг на друга за счет гравитационного притяжения (например, Луна должна была бы упасть на Землю). Ответ на первую часть вопроса требует осознания того, что существует бесконечное пространство, в котором нет принципиального различия между отдельными его областями. Основы этого представления сформировались еще во времена И. Ньютона. Ответ на вторую половину вопроса практически очевиден: Луна вращается вокруг Земли по орбите и удерживается на ней за счет центробежной силы. Такая же ситуация в системе Земля – Солнце, а также в нашей Галактике, где все звезды вращаются вокруг ее центра, и в случае движения галактик в скоплениях. Все это – гравитационно-связанные системы. Для описания их внутренних движений в первом приближении вполне достаточно использовать законы классической физики.

Однако все более и более совершенные наблюдения привели к возникновению нового фундаментального вопроса, для ответа на который необходимо напрячь воображение и привлечь качественно новые идеи. Речь идет об открытом Э. Хабблом законе «разбегания» галактик. Оказалось, что галактики, не входящие в скопления, и сами скопления удаляются друг от друга со скоростью, примерно пропорциональной расстоянию между ними. Этот факт невозможно объяснить в рамках классической физики: мы не знаем, какие силы могли стать причиной отталкивания такого масштаба. Можно предположить, что разбегание – результат некоего колоссального по энергетике «взрыва», но в классической физике нельзя найти столь мощный источник энергии. Абсолютно новые возможности открылись в рамках общей теории относительности (ОТО), предложенной почти столетие назад А. Эйнштейном. Теперь мы должны описывать гравитацию как проявление свойств искривленного пространства–времени.

Одно из предсказаний ОТО – глобальная нестационарность метрики четырехмерного пространства, то есть зависимость расстояния между двумя произвольными точками (телами) от времени при отсутствии каких-либо физических воздействий. Математически такая зависимость описывается решением А.А. Фридмана.

Нестационарность Вселенной, в данном случае ее расширение, подразумевает наличие в прошлом какого-то «начала» – момента времени, когда расстояния между пробными частицами были сколь угодно малы. Расширение наглядно можно представить как изменение размеров некоего рисунка на поверхности раздувающегося воздушного шарика. Таким рисунком может быть, например, волновой пакет – отрезок синусоиды содержащий некоторое число полных колебаний. При расширении шарика число этих колебаний не меняется, а расстояние между минимумами (или максимумами) увеличивается пропорционально увеличению радиуса шарика. Для наблюдателя это проявляется как красное смещение – увеличение длины волны λ или уменьшение частоты фотона ω = ω0(1 + z), где z – величина красного смещения.

С другой стороны, взяв любую точку на поверхности шарика, мы увидим, что все другие точки разбегаются от нее по радиусам (вдоль поверхности!) со скоростями, пропорциональными расстоянию этих точек от выбранной (эффект Хаббла). Новый факт теории ОТО – эти скорости в некотором смысле фиктивны: фактически им не соответствует реальная кинетическая энергия. У любого материального тела во Вселенной может быть еще скорость, которой отвечает реальная кинетическая энергия. Ее называют пекулярной скоростью, и в некоторых процессах в ранней Вселенной именно она будет приводить к наблюдаемым эффектам.

Сценарий эволюции Вселенной

Во Вселенной есть известные элементарные частицы – барионы, электроны, нейтрино, фотоны. Кроме того, в ней, по-видимому, должны быть какие-то пока неизвестные частицы темной материи и некая темная энергия. Стандартный сценарий эволюции Вселенной содержит несколько этапов. Эволюция начинается с эпохи Большого взрыва и колоссально быстрого расширения на стадии инфляции. Тогда не было обычного вещества, а должны были быть только некие скалярные поля, впрямую ни в одном эксперименте пока не найденные (неизвестно даже, можно ли их будет вообще когда-либо обнаружить в земных лабораториях). Стадия инфляции завершается фазовыми переходами скалярных полей в форму частиц, которые пока (?) тоже не доступны для обнаружения в лаборатории. После этого наступает период «спокойного» расширения и охлаждения Вселенной, описываемый решением А.А. Фридмана.

Следующий этап – распад тяжелых частиц на более легкие и фотоны (космическое микроволновое изотропное фоновое излучение – Cosmic Microwave Background Radiation, CMBR). Обнаружение CMBR в 1966 г. позволило однозначно говорить о модели горячей Вселенной. Это означает, что вещество и равновесное с ним тепловое электромагнитное излучение с планковским частотным спектром на ранних стадиях эволюции было разогрето до гигантской температуры T. Температура излучения Tr с очень большой точностью совпадала с температурой вещества Tm и уменьшалась по мере расширения Вселенной по закону Tr = Tm = T = T0(1+z). Величина T0 = 2.728 К – современная температура CMBR, измеренная в экспериментах на Земле и в космосе.

В первые минуты жизни Вселенной происходит образование первичных химических элементов (эпоха нуклеосинтеза). Перечислим их в порядке убывания по относительной концентрации: водород (Н), гелий (4Не), дейтерий (D), легкий изотоп гелия (3Не) и лития (Li). Впоследствии они станут исходными компонентами первичных молекул, наблюдательные проявления которых позволяют, как мы увидим, выявить очень тонкие и специфические особенности физики Вселенной на данном этапе.

Предсказания теории первичного нуклеосинтеза для относительной концентрации химических элементов. Схемы

Затем следует длительный период расширения и остывания плазмы. В это время ничего радикального (по современным представлениям) не происходит. Остывшая плазма превращается (рекомбинирует) в нейтральный атомарный водород при zR ≈1300 – 1100 (t ≈ 400 тыс. лет, где t – начало эволюции Вселенной).

Одно из важнейших следствий Большого взрыва и последующей эволюции полей и вещества – возникновение малых флуктуаций плотности материи и гравитационного поля. Именно эти флуктуации и определяют формирование современной картины распределения вещества (галактик, скоплений галактик) в видимой Вселенной. Флуктуации плотности до z ≈ 10 имели относительно небольшой контраст по отношению к средней плотности вещества, и их движение носило характер набора хаотических звуковых колебаний различных масштабов. В дальнейшем происходят их гравитационное сжатие, нагрев и образование первичных звезд и галактик.

«Темные века», или все небо в солнцах

Подавляющую часть всей астрофизической информации мы получаем благодаря электромагнитным волнам разных частот – от радиодиапазона до жесткого рентгеновского. Другие носители информации – космические лучи, нейтрино, гравитационные волны. Интерес к ним очень велик, в первую очередь, из-за их огромной проникающей способности. Нейтрино, например, дает возможность изучать ядро Солнца. Потоки нейтрино могут просвечивать, как своеобразный «рентген», гигантские толщи материи, что совершенно недоступно оптическому и радиоизлучению. В ранней Вселенной нейтрино перестает рассеиваться веществом начиная с эпохи нуклеосинтеза (t ≈ 3 мин). Еще большая проникающая способность у гравитационных волн – до t ≈ 10–30 с. Однако в настоящее время чувствительность соответствующих приемников очень далека от уровня, необходимого для регистрации космологических нейтрино и гравитационных волн. В результате мы опять возвращаемся к электромагнитным волнам как наиболее надежному носителю интересующей нас информации.

При z > zR водород практически полностью ионизован и рассеяние электромагнитного излучения на свободных электронах становится настолько большим, что фотоны «запутываются» среди электронов и изображения отдельных объектов сильно размываются. Остается только возможность изучать глобальные процессы энерговыделения до z ≈ 107 (t = 10 – 20 ч) по спектру CMBR.

При z < 1100 и вплоть до z ≈ 10, как уже говорилось, практически все вещество во Вселенной находится в нейтральном состоянии, то есть в виде атомов водорода и гелия, которые не взаимодействуют с низкочастотными фотонами CMBR. В результате Вселенная в этом интервале красных смещений прозрачна для радио- и инфракрасного излучения. Поэтому прямое исследование физических процессов во Вселенной по их электромагнитному излучению возможно только в интервале красных смещений – от z = 0 (современная эпоха) до zR ≈1100.

Наглядно это можно себе представить как наблюдение в направлении с Земли на Солнце. Поверхность (фотосфера) Солнца – довольно тонкий переходный слой плазмы, который мы видим в оптическом диапазоне как яркий однородный диск со слабо контрастным рисунком мелкой грануляции и крупных пятен. В глубь Солнца наши телескопы заглянуть не могут из-за огромной непрозрачности плазмы в видимом и радиодиапазоне, но все расстояние от фотосферы до Земли практически прозрачно. Вблизи Земли ее магнитосфера и атмосфера заметно влияют на прохождение волн, на очень длинных радиоволнах и в узких оптических спектральных линиях – уже избирательно.

Почти полностью нейтральный и холодный газ не может светить в оптическом диапазоне. Поэтому «Темные века» (Dark Ages) могут быть исследованы главным образом (а может быть и только) в радиодиапазоне! По аналогии с отрезком Земля–Солнце эпохе «Темных веков» соответствует пространство межпланетной среды от Солнца до магнитосферы Земли.

Вообще-то смысл термина «dark» (темный) в данном случае не совсем точен. В своем главном значении он применим только для выражения того факта, что в эту эпоху ни один объект не светил. Для гипотетического наблюдателя, жившего тогда, ситуация совсем иная. Дело в том, что Вселенная во все времена заполнена огромным количеством фотонов. В эпоху после рекомбинации водорода наш гипотетический наблюдатель видел бы себя погруженным в однородное и изотропное море света, как будто все небо плотно покрыто звездами типа Солнца. Цвет этого неба менялся бы со временем от бордового до черного и инфракрасного. Но, например, для совы при z ≈ 100 (T ≈ 300 K) пространство было бы совершенно ослепительным: число фотонов падавших на единицу площади в единицу времени, в этот момент в тысячи раз больше, чем число фотонов, которое сейчас падает на Землю от Солнца в ясный день! Так что понятие темноты в данный период достаточно условно. Проблема только в том, как это увидеть нам сегодня? Какими физическими процессами можно воспользоваться, чтобы все-таки что-то увидеть из происходившего в «Темные века»? Та же проблема, что и при изучении материи между Солнцем и Землей. Она вроде бы есть, но сама почти не светит и еще практически не видна на фоне Солнца.

Молекулы – какие и где они «растут»?

Молекулы образуются при столкновениях отдельных атомов или атомов и других молекул. Разрушаются они тоже при столкновениях с атомами, но главным образом при поглощении фотонов CMBR. При расширении Вселенной, начиная с некоторого zМ (для каждой молекулы своего, определяемого ее энергией связи), катастрофически быстро уменьшается число фотонов, способных разорвать молекулу. В результате она остается устойчивой, пока не появятся новые фотоны от первых звезд или горячая плазма от вторичного разогрева.

Какие основные молекулы должны были быть в ранней Вселенной? В нашем распоряжении набор атомов и ионов: атом водорода (Н), его ион (Н+ – протон), стабильный изотоп водорода – дейтерий (D), атом гелия (основной изотоп) – 4Не, его легкий изотоп – 3Не, литий – Li и некоторое количество свободных электронов (e). Этот список может быть дополнен более тяжелыми элементами – углерод (C), азот (N), кислород (O), фтор (F). Их при стандартном сценарии намного меньше, чем легких. Однако на их основе можно образовывать многоатомные молекулы, например воду (Н2О). Из элементов первого круга можно выделить следующие молекулы и молекулярные ионы – Н2, Н2+, НD, HD+, HeH+, LiH, H2D+; из элементов второго круга – CH, CH+, NH, NH+, OH, OH+, HF. Для подробных расчетов их концентраций используют список всевозможных химических реакций. Из перечисленных выше молекул HF имеет наибольшую энергию связи. Она перестает разрушаться фотонами фона при zM ≈ 550! А молекула воды может активно появляться при zM ≈ 340 (t ≈ 3 млн. лет).

Взаимодействие молекул с фоновым излучением

Перейдем к описанию самого важного свойства молекул, которое определяет интерес к ним и порождает надежду разгадать с их помощью тайны «Темных веков». Все молекулы имеют дискретные энергетические уровни. У двухатомных молекул три типа уровней – вращательные, колебательные и электронные. Наименьшую энергию имеют вращательные уровни, затем колебательные (примерно в 50 – 100 раз больше) и электронные (еще примерно в 10–20 раз больше). Переходы между этими уровнями приводят к поглощению или излучению фотонов с длинами волн порядка сотен и нескольких микрон, тысяч ангстрем соответственно.

Исключительно важно, что поглощение или излучение происходит в очень узком интервале длин волн вблизи некоторых стандартных значений (строго индивидуальных для каждой молекулы). Вероятность поглощения и излучения в этих интервалах очень велика, так что эффективность рассеяния фотонов молекулой примерно на 12 порядков больше, чем электроном! Это позволяет надеяться, что первичные молекулы будут обнаружены даже при очень малых концентрациях.

Еще одно обстоятельство делает молекулы удобным инструментом исследования «Темных веков»: их вращательный и колебательный спектры в данную эпоху идеально ложатся на спектр CMBR.

Молекулы – «проявители» первичной структуры распределения вещества


Распределение материи во Вселенной только приближенно можно считать однородным. Неоднородности по мере расширения нарастают, и в результате образуются те объекты, которые мы сегодня видим на небе. В нашем случае начальные неоднородности плотности и их скорости – слабые звуковые волны в масштабах, сравнимых с масштабами горизонта. Наличие пекулярной скорости у какого-либо объема вещества (облака) нарушает локальную изотропию фонового излучения: в системе этого облака температура CMBR в направлении скорости движения за счет эффекта Доплера становится больше, а в противоположном – меньше. Если вещество в облаке может рассеивать фотоны, то мы в своей системе увидим изменение температуры излучения в направлении на это облако. Отметим особо, что здесь принципиально важны оба фактора – движение облака и рассеяние в нем. Так, даже сильно непрозрачное облако, но не имеющее пекулярной скорости, не будет видно в силу однородности и изотропии освещающего его фонового излучения.

Появление молекул делает вещество частично непрозрачным только в определенных узких участках спектра. Для наблюдателя это выглядит так. Облако, находящееся на красном смещении, будет видно в излучении или поглощении (в зависимости от знака скорости) в узких линиях, длины волн которых определяются молекулярными константами и величиной z. На частотах между этими линиями наблюдаем только фон или другое облако, если его красное смещение и положение в пространстве соответствуют условиям приема. Флуктуации интенсивности CMBR, таким образом, зависят от пространственных координат и частоты! Это явление можно назвать термином «спектрально-пространственные флуктуации» (Spectral-Spatial Fluctuations, SSF).

Важнейшее отличие резонансного рассеяния от континуального (при рассеянии на электронах) – принципиальная возможность разделить два облака, лежащие на одной линии – луче зрения наблюдателя, то есть построить трехмерную картину распределения вещества. Такая информация ценна для проверки расчетных моделей эволюции распределения вещества на очень большом интервале космологического времени (z = 10 – 300).

Аналогичную задачу решают оптические обзоры галактик и скоплений галактик, по которым строится картина крупномасштабной неоднородности распределения вещества. Однако все они не выходят за рамки достаточно малых красных смещений и относятся к сильно проэволюционировавшим объектам. Исследование крупномасштабной структуры по SSF дает уникальную возможность увидеть начало эволюции данных систем.

Так же можно изучать физику и эволюцию «микромасштабных» (по меркам Вселенной) флуктуаций плотности. Речь идет о масштабах на 6–10 порядков меньше протогалактик. Теория предсказывает, что они должны намного раньше дойти до стадии гравитационно-связанных объектов. Образование молекул здесь идет существенно быстрее, температура вещества значительно выше температуры CMBR. Все это может приводить к появлению собственного излучения в линиях некоторых молекул.

Очень интересно исследовать химический состав вещества на микроуровне для ответа на вопрос о том, как проходил процесс нуклеосинтеза при начальных микронеоднородностях, что, в свою очередь, важно для поиска новых форм материи и новых тяжелых частиц.

Молекулы-«термометры»

Еще один вид неравновесности – отличие спектра фонового излучения от планковского. Это может быть следствием действия каких-либо новых источников энергии, приводящих к излучению фотонов. В частности, речь может идти о распаде частиц (пока нами не открытых) нестабильной скрытой массы, которые либо сразу распадаются на фотоны (как, например, аксионы), либо продукты их распада нагревают вещество с последующим излучением. Молекулы могут «дробить» фотоны (эффект люминесценции): поглощается фотон одной энергии, а излучается несколько. Среди новых фотонов могут быть такие, длина волны которых примерно в 50–100 раз больше, чем у исходного фотона. В результате интенсивность искажений фона, например в области далекого субмиллиметрового диапазона, может быть определена по спектральным линиям в сантиметровых или миллиметровых длинах волн. Уникальность такого метода в том, что первичные молекулы позволяют изучать механизмы раннего энерговыделения без учета помех от излучения звезд и пыли, возникающих на гораздо более поздних стадиях эволюции.

Большое разнообразие молекул и их спектральных характеристик позволяет изучать первичное энерговыделение в широком диапазоне времени, проследить динамику таких процессов. Если речь будет идти о распадающихся частицах, можно оценить период их полураспада. Астрофизические измерения здесь могут быть абсолютно вне конкуренции с любыми другими методами.

Молекулы первичных звезд

Когда говорят о роли молекул в формировании первого поколения звезд, как правило, имеют в виду молекулу водорода – Н2. Основное ее достоинство – относительно большое обилие (на 6–10 порядков больше других), основной недостаток – ее симметрия, которая резко уменьшает вероятность излучения и поглощения фотонов. Тем не менее именно Н2 играет ключевую роль в охлаждении первичных облаков после их гравитационного сжатия и нагрева, открывая путь к их дальнейшему сжатию вплоть до образования звезды. Интерес к данной проблеме связан с описанием необходимого звена в общем эволюционном сценарии развития первичных флуктуаций от очень малых значений до современных звезд. Оказывается, что даже с одной только Н2 проблема решается. Учет других молекул вносит в эту картину лишь новые интересные краски. Так, могут заметно измениться моменты образования первых звезд, их минимальные массы, особенности их пространственного распределения и т.д. Детальное изучение этих параметров даст уникальную дополнительную информацию о процессах в «Темные века».

Момент образования первичных звезд завершает эпоху «Dark Ages». Во Вселенной появляются привычные источники излучения в видимом и инфракрасном диапазонах при z ≈10 (t ≈ 400 млн. лет). Их еще не очень много, они не успели заполнить все пространство новыми химическими элементами и разрушить более ранние молекулы, но уже начинается эпоха вторичного разогрева, или вторичной ионизации.

В области вспышек существенно возрастает концентрация свободных электронов и ионов водорода. Примерно в это же время звуковые волны переходят в нелинейный режим и образуются ударные волны, меняется ионизационное и температурное распределение в пространстве, что радикально влияет на концентрацию некоторых молекул НеН+. Именно эта молекула, скорее всего, будет основным тестом на эту эпоху. В окрестностях вспыхивающих звезд могут появиться молекулы углеродного, азотного и кислородного ряда из-за их выброса из недр первых сверхновых. Еще раз обратим внимание на то, что за счет узости линий видна трехмерная картина, отсюда получаем полное представление обо всех этапах эволюции. Так же можно изучать первичные молекулы на просвет горячих источников и по продуктам переработки излучения звезд механизмом люминесценции.

Молекулы и первичная «жизнь» в ранней Вселенной

Очень интересен вопрос о первичных органических молекулах и возможности существования первичных форм живой материи. Для образования органики необходим как минимум углерод, а также кислород и азот (водород гарантированно есть). Но и при существовании этих элементов в составе первичного вещества, как показывают расчеты, многоатомных молекул образуется на много порядков меньше, чем двухатомных.

Ситуация может радикально измениться, если в первичном веществе есть небольшие, но достаточно плотные объекты с массой, близкой массе Земли. Сейчас трудно говорить о существовании каких-либо аналогов систем, подобных Земле, при z = 100 (t ≈ 1 млн. лет). Отметим только, что температура в «микроволновке» в этот момент будет всего 5–10°С!

Возможность наблюдений

Основные идеи и результаты, изложенные выше, были высказаны и получены более 20 лет назад. Примерно 5–6 лет назад ученые Специальной астрофизической обсерватории РАН начали систематические наблюдения для обнаружения первичных молекул на уникальном российском радиотелескопе РАТАН-600. Задача заключалась в поиске и анализе основных источников помех и отработке оптимальной методики наблюдений. Ввиду очень малых ожидаемых величин эффекта и огромной сложности проблемы очистки от посторонних сигналов работа не может дать быстрого результата. История науки знает много примеров, когда, казалось бы, совершенно фантастические задачи успешно решались путем длительного творческого труда ученых всего мира. Среди будущих радиотелескопов, которые могут внести существенный вклад в решение данной проблемы, особо выделим гигантский международный проект ALMA – систему из 64 радиотелескопов диаметром 12 м, устанавливаемую на плато Атакама (Чили) на высоте 5500 м над уровнем моря. Российские специалисты проектируют уникальный сплошной полноповоротный радиотелескоп миллиметрового диапазона диаметром 70 м (РТ-70) на плато Суффа (Узбекистан) на высоте 2700 м над уровнем моря. Его строительство, начатое в конце 1980-х гг. еще в СССР и законсервированное на долгие годы, сейчас планируется продолжить. Применение новых технологий формирования поверхности, адаптивного управления и современных радиоприемников позволит создать очень хороший инструмент, в частности для решения описанных в данной статье задач.

Итак, мы познакомились с таким понятием, как «Dark Ages» – «Темные века» и можем теперь представить себе, какую роль играют первичные молекулы в вопросе о «просветлении» эпохи, то есть формировании различных наблюдательных проявлений дозвездных объектов. Увидеть эти проявления довольно сложно из-за катастрофически малых концентраций первичных молекул. Но если они все-таки будут обнаружены, то полученная уникальная информация окупит вложенные затраты.

Источник: "Земля и Вселенная", 2009, 2

Иллюстрации можно посмотреть здесь: http://www.inauka.ru/astronomy/article100676.html


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 30 апр 2010, 17:24 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
КОЭВОЛЮЦИЯ - ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

А.Л. САМСОНОВ

Что такое коэволюция - частный случай, диковинная причуда эволюции или фундаментальное свойство природы? Автор разделяет точку зрения академика Н.Н. Моисеева о фундаментальности этого свойства. Данная статья раскрывает логику обоснования этой точки зрения.

Источник: "Экология и жизнь"

Полный текст с иллюстрациями:
http://www.inauka.ru/analysis/article100994.html


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 30 апр 2010, 17:45 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Зазеркалье: Темная Вселенная

Если темная материя и вправду существует, практически не взаимодействуя с нашей обычной материей, то не могла ли она сформировать параллельную Вселенную, со своими «темными» галактиками, звездами, планетами, а может, и «темной» жизнью? По мнению одного эксперта, имеются вполне определенные свидетельства в пользу этой фантастической идеи.

Только вчера мы писали о тех необычных свойствах, которое открывает распределение темной материи во Вселенной (читайте: «Футбольное поле темной материи»). Для незнакомых с темой повторим. Довольно давно было показано, что если исходить лишь из массы видимого вещества и уравнений Ньютона, галактики недостаточно тяжеловесны, чтобы их притяжение могло противостоять центробежным силам, возникающим из вращения звезд, газа и пыли. Даже сверхмассивных черных дыр, которые расположены в активных центрах некоторых галактик, недостаточно. А значит, галактики должны быть нестабильны, и уж точно недостаточно плотны, чтобы где-то на их просторах материи оказалось достаточно для формирования звезд.

Именно поэтому в 1970-х астрономы выдвинули весьма смелую гипотезу о существовании ненаблюдаемой никак иначе, кроме как через гравитацию, темной материи. Косвенно, через те же наблюдения траекторий звезд и расчеты соответствующих гравитационных сил, ее существование кажется очевидным. С другой стороны, никто, никогда и никаким достоверным образом не зафиксировал непосредственно темную материю или составляющие ее частицы.

Никто – кроме нескольких групп, в числе которых команда итальянских ученых, работающих над проектом DAMA/LIBRA, о котором – и о довольно сомнительных результатах которого – мы рассказывали в заметке «Проблемы эксперимента». Действительно, заявления этой группы о первых в истории наблюдениях темной материи не слишком убедили специалистов, тем более что полученный результат может объясняться и рядом неучтенных факторов, например, мельчайшими изменениями температуры. Хотя может и действительно оказаться темной материей.

Еще одни смельчаки, около месяца тому назад объявившие об удачной попытке «поймать» темную материю, – американцы из проекта CoGent. Пока эти данные проверяются, и делать определенные выводы, пожалуй, преждевременно. Слишком уж тонкий требуется эксперимент, слишком сложно отделить действительный результат от шума. Но есть между проектами DAMA/LIBRA и CoGent еще одна общая и весьма интересная деталь.

Дело в том, что все конкурирующие группы исследователей, которым пока не удалось достичь никакого результата, планируют свои эксперименты исходя из теоретического допущения о том, что темная материя состоит из особых частиц – вимпов. В сравнении с элементарными частицами обычной материи вимпы отличаются довольно значительной массой. А вот результаты DAMA/LIBRA и CoGent можно интерпретировать совсем иначе, как если бы темная материя состояла из пока совсем неясно каких, но довольно легких частиц. Причем, в обоих случаях масса получается примерно одинаковой.

Совпадение? Возможно. Но тем не менее, оно привлекло ряд теоретиков попристальней поработать с этими результатами. Среди них оказался и австралиец Роберт Фут (Robert Foot), который пришел к неожиданному выводу: все это может объясняться тем, что темная материя представляет собой зеркальную материю. То есть, совершенно гипотетическое вещество, частицы которого представляют собой, в некотором роде, «отражение» обычных частиц.

Действительно, теоретически зеркальные частицы должны взаимодействовать с частицами обычными очень и очень слабо. Зато друг с другом – так же, как взаимодействуют друг с другом обычные частицы.

Так что огромные массы темной материи, которые составляют около 23% нашей Вселенной (тогда как обычная материя – не более 5%), могут оказаться настоящей параллельной Вселенной зеркальной материей. Раз ее достаточно много и ее частицы взаимодействуют между собой вполне «нормально», то эволюция той Вселенной вполне может пойти примерно так же, как и у нас, с образованием звезд, планет и – чем черт не шутит – даже жизни?

Кстати, если между темной и зеркальной материей действительно можно поставить знак равенства, это позволяет спланировать куда более адекватные эксперименты по наблюдению этого вещества, нежели ведущиеся до сих пор. Возможно, этим какие-нибудь специалисты вскоре и займутся. По крайней мере, идея достаточно элегантна.

Кстати, мы также писали об одном крайне интересном расчете, в ходе которого один ученый оценил, сколько – чисто теоретически – может быть параллельных Вселенных. Ответ прост и зубодробителен одновременно: их столько, сколько мы можем вообразить. Читайте: «Счет миров».


По сообщению MIT Technology Review / physics arXiv blog

http://www.popmech.ru/article/7047-zazerkale/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 30 май 2010, 21:26 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
КАК РОЖДАЮТСЯ ЗВЕЗДЫ?

Эрик Янг

Стать звездой не так-то просто


Может показаться, что проблема формирования звезд уже решена, но это не так. Рождение звезд остается одной из наиболее важных задач современной астрофизики. Базовую идею о том, как формируются звезды, еще в XVIII в. сформулировали Иммануил Кант и Пьер Симон Лаплас, а детальную теорию внутреннего строения и свечения звезд физики разработали в первой половине XX в. Основные процессы, управляющие эволюцией звезды, сегодня изучают в средней школе, а в заголовках газет мелькают лишь такие экзотические понятия, как темная материя.

В общем виде процесс рождения звезды - это победа гравитации над давлением. Все начинается с огромного космического облака из газа и пыли. Если это облако, а чаще его наиболее плотная часть, называемая ядром, достаточно охладится и уплотнится, то его собственная гравитация пересилит внутреннее давление газа, и под действием силы тяготения облако начнет сжиматься - коллапсировать. При этом облако или его ядро постепенно уплотняется и нагревается до такой температуры, при которой в нем начинаются термоядерные реакции. Выделяющееся в них тепло увеличивает внутреннее давление и останавливает коллапс. Новорожденная звезда приходит в динамическое равновесие, которое может поддерживаться от миллионов до триллионов лет.

Данная вполне логичная теория в целом объясняет все астрономические наблюдения. Но она еще не завершена. В каждом предложении предыдущего абзаца скрыта проблема. Астрономов особенно волнуют четыре вопроса.

Первый: если плотные ядра - это "яйца", из которых "вылупляются" звезды, то где же "космические цыплята"? Да и сами облака должны были из чего-то образоваться, но их происхождение не до конца понятно.

Второй вопрос: что заставляет ядро начать сжиматься? Каким бы ни был этот механизм, именно он определяет частоту рождения звезд и их конечные массы.

Третья проблема: как зародыши звезд влияют друг на друга? Стандартная теория описывает эволюцию изолированной звезды; она не может сказать, что происходит, если звезды формируются рядом друг с другом, как это бывает в реальности. Недавние открытия указывают, что наше Солнце родилось в скоплении, которое с тех пор рассеялось (см.: Цварт С.П. Давно потерянные родственники Солнца // ВМН, № 1, 2010). Чем отличается рост в переполненных яслях от роста единственного домашнего чада?

Четвертая загадка: как вообще умудряются образовываться очень массивные звезды? Стандартная теория успешно справляется с объяснением формирования звезд массой до 20 масс Солнца, но она не работает для обладающих большей массой, гигантская светимость которых должна рассеять облако еще до того, как формирующееся тело наберет такую массу. Более того, массивные звезды деструктивно влияют на окружающую их среду своим ультрафиолетовым излучением, высокоскоростными потоками истекающего вещества и сверхзвуковыми ударными волнами. Их энергия разрушает облако, но стандартная теория не учитывает этого.

Необходимость устранить эти пробелы становится все более очевидной. Формирование звезд служит основой почти для всего остального в астрономии - от роста галактик до рождения планет. Не поняв, как образуются светила, астрономы не могут надеяться решить загадки далеких галактик или экзопланет, открытых за пределами Солнечной системы. Хотя ответы на все эти вопросы пока не получены, общее направление уже вырисовывается: полноценная теория формирования должна учитывать взаимодействие зарождающейся звезды с окружающей средой. Финальное состояние звезды зависит не только от начальных условий в ядре облака, но и от последующего влияния на нее окружения и соседей. Это космический вариант взросления человека.

http://www.sciam.ru/article/5772/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 13 июн 2010, 18:17 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Изменчивые постоянные: Стандартные проблемы

Фундаментальные постоянные не зря называются «постоянными». Во всей Вселенной они одинаковы, независимо от положения в пространстве или во времени. Но радиоизлучение далекого газопылевого облака свидетельствует: возможно, эти константы не так уж и неизменны.

Скорость света в вакууме, заряд электрона и так далее – все эти фундаментальные физические постоянные, считается, настолько важны, что определяют не какие-то отдельные явления и процессы, но наш мир в целом. В принципе, за последние годы набрался некоторый набор свидетельств, что некоторые из этих констант могут крайне медленно меняться. «Крайне медленно» здесь соответствуют действительно большим промежуткам времени, на которых могут быть замечены хотя бы незначительные изменения их значений.

Еще одним таким свидетельством стали наблюдения за плотным газопылевым облаком, расположенным в 2,9 млрд световых лет назад. Оно скрывает мощный источник радиоизлучения – сверхмассивную черную дыру PKS 1413+135. Гидроксильные радикалы в составе этого облака хорошо поглощают радиолучи определенных длин волн и, набрав достаточно энергии, снова испускают их в слегка ином диапазоне.

Это приводит к изменению характеристик доходящего до нас спектра радиоволн, с появившимися в нем минимумами, которые соответствуют поглощению, и максимумами испускания. Форма этих минимумов и максимумов одинакова, что говорит о том, что появляются они за счет одного и того же газопылевого облака. Однако индийский астроном Ниссим Канекар (Nissim Kanekar) с коллегами с удивлением обнаружили, что разница между частотами поглощенного и испущенного излучения оказалась чуть меньше, чем можно ожидать, исходя из точнейшего теоретического расчета, исходящего из свойств гидроксильного радикала.

Вообще, эта разница определяется тремя физическими постоянными – отношением масс протона и электрона; гиромагнитным отношением протона (определяющим его взаимодействие с магнитным полем)
и, наконец, постоянной тонкой структуры Вселенной (которая характеризует силу электромагнитного взаимодействия). Соответственно, данные группы Канекара дают, по его словам, «однозначное указание» на то, что одна или несколько из этих постоянных в этой области пространства – т.е. на большом временном удалении от нас – имеют немного другие значения. Сказать, какие именно, данный метод, увы, не позволяет.

Конечно, изменения в значении постоянных очень и очень малы. К примеру, к наблюдаемому результату могло бы привести изменение постоянной тонкой структуры на величину 0,00031% - и это за почти что 3 млрд лет, что отделяют нас от черной дыры PKS 1413+135. Но и такое изменение не слишком хорошо увязывается со Стандартной моделью физики элементарных частиц и служит очередным доводом о необходимости если не пересмотреть, то по крайней мере уточнить ее.

Кстати, данные индийских ученых хорошо согласуются и с более ранними работами, сделанными астрономами из Австралии, работающими под руководством Майкла Мерфи (Michael Murphy). При этом те использовали данные, полученные не в радио-, а в оптическом диапазоне, исследовали другие объекты, хотя и по тому же принципу: искали небольшие смещения в разнице поглощенных далекими газопылевыми облаками минимумов и испущенных максимумов, смещения, которые не укладываются в теоретические предсказания.

А впрочем, все это вполне может оказаться артефактом. Некоторые консервативно настроенные специалисты обращают внимание на то, что нет окончательной уверенности в том, что весь использованный в исследовании спектр получен от одного и того же объекта. Возможно, несовпадение наблюдений с теорией – лишь результат «светового загрязнения» светом от какого-нибудь другого газового скопления.

В этом случае проблема Стандартная модель простоит еще долго, если только к ее уточнению не побудят исследования из других областей – скажем, те сенсационные работы, о которых мы писали в статье «Бесценное расхождение».

По публикации New Scientist Space

http://www.popmech.ru/article/7213-izme ... toyannyie/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 08 июл 2010, 18:34 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Черная дыра правит Млечным путем

Астрофизики из разных стран мира съехались в Германию, чтобы обсудить научные данные о сложном взаимном воздействии массивной черной дыры и плотного звездного скопления в центре нашей галактики.

Небольшой баварский городок Гархинг к югу от Мюнхена широко известен среди ученых, особенно физиков: помимо нескольких факультетов обоих мюнхенских университетов, здесь расположены два исследовательских атомных реактора и целый ряд институтов Общества имени Макса Планка, включая институт астрофизики, институт внеземной физики, институт физики плазмы и институт квантовой оптики. Здесь же находится и Европейская южная обсерватория. Поэтому нет ничего удивительного в том, что международный симпозиум астрофизиков, изучающих черные дыры и прочие объекты в центрах галактик, прошел в конце июня именно в Гархинге.

Не только черная дыра, но еще и звездное скопление

Особое внимание экспертов вызывает, что вполне понятно, наша собственная галактика - Млечный путь. "Мы знаем, что в центре Млечного пути расположена массивная черная дыра, - говорит Райнер Шёдель (Rainer Schödel), немецкий ученый, работающий сегодня в Андалузском институте астрофизики в Испании, в провинции Гранада. - Массивная в данном случае означает, что ее масса в 4 миллиона раз превосходит массу Солнца. О черной дыре в последние годы много говорилось, а вот о том, что вокруг нее имеется крупное звездное скопление, известно гораздо меньше. Существует множество разновидностей звездных скоплений, но это является одним из самых плотных и массивных во Вселенной: здесь в пространстве объемом с десяток кубических световых лет сконцентрировано до десяти миллионов звезд".

Для сравнения можно указать, что в пространстве такого же объема вокруг нашего Солнца, находящегося, как известно, ближе к окраине галактики, чем к ее ядру, наберется не более чем с десяток звезд. Однако звездное скопление в центре Млечного пути отличается от других звездных скоплений не только массой и плотностью, но, похоже, и происхождением.

Космический бильярд в действии

Есть серьезные основания полагать, что оно состоит из звезд, газопылевых облаков и прочих объектов, постепенно, на протяжении миллиардов лет, затянутых силами гравитации в центр галактики, но находящихся пока на слишком большом удалении от черной дыры, чтобы быть ею проглоченными. "Когда мы говорим о звездном скоплении в общепринятом в астрономии значении, то имеем в виду некую совокупность звезд, образовавшихся из газопылевого облака в какое-то определенное время, то есть все звезды в звездном скоплении имеют один и тот же возраст, - поясняет Райнер Шёдель. - Однако в звездном скоплении в центре Млечного пути есть как очень старые звезды, сформировавшиеся миллиарды лет назад, так и совсем молодые, возраст которых насчитывает лишь несколько миллионов лет. Иными словами, речь идет о тысячекратной разнице в возрасте. Скорее всего, процесс образования новых звезд в центре нашей галактики продолжается и сегодня".

Среди звезд звездного скопления в центре Млечного пути есть и такие, что находятся - по космическим меркам - совсем рядом с черной дырой. Однако образоваться здесь они не могли, поскольку мощное гравитационное воздействие черной дыры не позволило бы сформироваться газопылевому сгустку, который затем трансформировался бы в звезду. "Мы полагаем, что эти звезды образовались на большем расстоянии от черной дыры, то есть в несколько световых годах от нее, - говорит Райнер Шёдель. - А затем они оказались вблизи черной дыры вследствие процессов, которые, очень грубо упрощая, можно назвать космическим бильярдом. Ну, скажем, если двойная звезда окажется рядом с черной дырой, то может случиться так, что одна звезда из этой пары так и останется на орбите вокруг черной дыры, а другая с огромной скоростью будет выброшена за пределы галактики".

Солнце - слишком тусклая звезда

Таким образом, черная дыра в центре Млечного пути одни звезды захватывает в плен, а другие катапультирует в бездны космоса. Как именно функционируют эти механизмы, управляющие процессами внутри звездного скопления, ученым пока неясно. Неясно и то, почему черная дыра поглощает очередную звезду так редко - лишь примерно 1 раз в 10 тысяч лет. Исследователей также интересует, как массивная черная дыра и звездное скопление вокруг нее в центре нашей галактики влияют на процессы, происходящие на ее окраинах, в том числе в Солнечной системе.

Однако получить ответы на все эти вопросы в ближайшие годы едва ли удастся, - говорит Райнер Шёдель: "Еще одна трудность связана с тем, что звездное скопление содержит слишком много звезд. Столь высокая плотность светил лишает нас возможности наблюдать слабые звезды. Скажем, нам пока не удалось зарегистрировать в центре Млечного пути звезд, подобных нашему Солнцу. Но, скорее всего, не потому, что их там нет, а потому, что по соседству находится много значительно более ярких звезд. Нам нужны новые телескопы с более высоким разрешением. Поэтому мы возлагает немало надежд на Чрезвычайно большой телескоп (Extremely Large Telescope) с зеркалом диаметром в 42 метра, который Европейская южная обсерватория собирается строить в Чили. Так называемый "первый свет" этот уникальный инструмент должен увидеть в 2018 году".

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман

http://www.dw-world.de/dw/article/0,,5765484,00.html


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 16 июл 2010, 16:21 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Мир из дыры: Генеалогия вселенных

Небольшое замечание о природе гравитации приводит к следствиям космического масштаба – к выводам о рождении новых миров из черных дыр и о «наследовании» времени молодыми вселенными.

Для любителей научной фантастики мысль о том, что новые вселенные могут рождаться внутри черных дыр, и о том, что наш собственный мир – порождение черной дыры, не нова. Однако достойного математического описания эта идея до сих пор не имела. Пока за дело не взялся молодой и отчаянный физик-теоретик Никодем Поплавски (Nikodem Poplawski). Он уже фигурировал на наших страницах, в рассказе о не менее интересной работе на примерно ту же тему («Мир в дыре»).

Так вот, по мнению Поплавски, гипотеза о том, что черные дыры являются прародительницами новых миров естественно вытекает из слегка скорректированного представления о природе пространства-времени. Он отмечает, что в традиционных уравнениях Общей Теории Относительности не принимаются во внимание свойства частиц, обладающих полуцелым спином. Зато они учитываются одной из альтернативных теорий гравитации, Теорией Эйнштейна-Картана.

В ее рамках описано, что частицы с полуцелым спином должны взаимодействовать, создавая слабую отталкивающую силу. В обычных обстоятельствах она слишком мала, чтобы оказывать серьезное влияние. Но в случаях, когда плотность материи достигает колоссальных величин, выше, чем у атомного ядра, это отталкивание становится значимым. В этом случае, считает Поплавски, оно должно препятствовать образованию в центре черной дыры сингулярности, гипотетической точке, где пространственно-временной континуум вытягивается в бесконечность. Это, вроде бы, частное замечание имеет далеко идущие последствия.

Во-первых, стоит вспомнить, что текущие размеры Вселенной куда больше, чем то, чего она могла бы достичь, расширяясь теми же темпами, за время своего существования. Этот парадокс обычно разрешается введением понятия инфляции, ускоренного (быстрее даже скорости света) расширения Вселенной на ранних этапах ее существования. Инфляционная модель наиболее общепринята, но выглядит она не слишком изящно, поскольку требует слишком больших допущений и дополнительных объяснений тому, отчего инфляция происходила и почему закончилась. Ее место, считает Поплавски, вполне может занять то самое отталкивание полуспиновых частиц.

Еще одно следствие этого подхода – подтверждение возможности рождения новых Вселенных внутри черных дыр определенного типа. Там, где отталкивание, с одной стороны, препятствует формированию сингулярности, а с другой – позволяет накопиться энергии колоссальной плотности, квантовые флуктуации нарастают в огромных масштабах, ведя к появлению новых пар виртуальных частиц, а следом – и к расширению новой Вселенной.

Это – явление, сходное с Большим Взрывом. «Мгновенное расширение остается невидимым для наблюдателей извне черной дыры, для них все процессы внутри ее горизонта событий происходят бесконечно», - комментирует Поплавски. В результате и образуется новая вселенная, с собственной отдельной «ветвью» пространства-времени. Интересно, что такой нестандартный подход предлагает решение и еще одной важной загадки современной космологии, связанной с существованием однонаправленной стрелы времени.

Подробно о ней можно прочесть в заметке «Вечная проблема времени», здесь же достаточно сказать, что известные нам законы природы никак не указывают на определенное направление. Если мысленно обратить время вспять, все формулы и выкладки классической и квантовой механики, электродинамики и теории относительности будут по-прежнему соблюдаться (разве что некоторые величины изменят знак на противоположный). А между тем время направление имеет, с чем трудно не согласиться.

Зато из выкладок Никодема Поплавски стрела времени «вылетает» совершенно естественным образом: ее направление обусловливается асимметричным потоком материи и энергии, падающими в черную дыру из «материнской» вселенной. Таким образом, время в новую вселенную буквально перетекает от ее «матери», возможно, вместе и с некоторыми другими свойствами.

По публикации physics arXiv blog

http://www.popmech.ru/article/7380-mir-iz-dyiryi/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 29 авг 2010, 15:10 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Белые карлики Вселенной - пережитки далекого прошлого

Во Вселенной имеются самые разные типы звезд, и звезды эти находятся на разных стадиях эволюции. Изучение наиболее холодных белых карликов дает ученым возможность заглянуть в далекое прошлое нашей галактики.

Для классификации звезд астрономы всего мира вот уже сто лет пользуются так называемой диаграммой Герцшпрунга-Рассела. По вертикальной оси этой диаграммы отсчитывается светимость, то есть интенсивность светового излучения звезды, причем за единицу принята светимость Солнца, а на горизонтальной оси отложены спектральные классы. Следует иметь в виду, что спектральная классификация звезд характеризует температуру их поверхности, поскольку от температуры зависит цвет звезды: по мере убывания температуры он плавно меняется от голубого к белому, от белого к желтому, от желтого к оранжевому и от оранжевого к красному. Таким образом, по горизонтальной оси диаграммы Герцшпрунга-Рассела отсчитывается наблюдаемая температура поверхности звезды.

Ископаемые звезды

Оказалось, что звезды заполняют площадь диаграммы отнюдь не равномерно. Они группируются в довольно узкие полосы, которые принято именовать последовательностями. Большинство звезд во Вселенной, включая и наше Солнце, относятся к так называемой главной последовательности. Светимость и размеры этих звезд в значительной мере определяются их массой, а источником энергии служит реакция термоядерного синтеза гелия из водорода. Однако существуют и другие последовательности звезд. В частности, это красные гиганты и сверхгиганты, то есть звезды, по массе сравнимые с Солнцем, но по размеру превосходящие его во многие сотни раз; а еще одну группу образуют белые карлики. В старинном немецком университетском городе Тюбингене прошла международная научная конференция, посвященная актуальным проблемам изучения этих весьма необычных звезд.

"Белые карлики представляют для нас большой интерес потому, что они уже очень давно существуют в нашей галактике, - говорит Сильвия Каталан (Silvia Catalan), научная сотрудница университета Хартфордшира - одного из ведущих политехнических институтов Великобритании. - Мы называем их ископаемыми звездами, так что в известной мере я не только астроном, но и археолог".

Черная дыра, пульсар или белый карлик - иного не дано

Как древние окаменелости позволяют судить об истории Земли, так белые карлики дают представление о ранних стадиях эволюции Млечного Пути. Ведь они образуются из обычных звезд на заключительном этапе их развития, а главная особенность белых карликов - чрезвычайно высокая плотность. "Белый карлик - это, по сути дела, звезда с массой Солнца, но размером с Землю, - поясняет Ральф Напивоцки (Ralf Napiwotzki), коллега Сильвии Каталан по университету Хартфордшира. - Горсть вещества, из которого состоит белый карлик, весила бы на Земле несколько тонн".

Дело в том, что звезды главной последовательности сохраняют стабильность и постоянство параметров хоть и весьма долго, но лишь до тех пор, пока не подходят к концу запасы водорода. После этого они сначала перегреваются и увеличиваются в размерах, превращаясь в красных гигантов или сверхгигантов. Дальнейшая судьба звезды зависит от ее массы. Эволюция наиболее массивных звезд завершается вспышкой сверхновой с образованием черной дыры; в случае менее массивных звезд вспышка сверхновой приводит к образованию нейтронной звезды-пульсара; если же речь идет о звездах класса Солнца или лишь незначительно более массивных, то они, сбросив оболочку, заканчивают свою жизнь в виде белых карликов. За отсутствием водорода они сами уже не производят энергии, а лишь излучают тепло, унаследованное от исходной звезды, и постепенно остывают.

Холодный - значит старый

"Сразу после возникновения температура на их поверхности составляет около 100 тысяч градусов, - говорит Ральф Напивоцки. - А дальше начинается процесс охлаждения, и по прошествии примерно 10 миллиардов лет температура белых карликов составляет всего 3-4 тысячи градусов. И наоборот, если обнаруживается белый карлик, поверхность которого имеет температуру около 3 тысяч градусов, то можно смело сказать, что ему не менее десяти миллиардов лет".

Сегодня науке известно всего несколько тысяч белых карликов. Это связано с их низкой светимостью и малыми размерами. Однако ученые полагают, что общее их количество в нашей галактике может достигать 10 миллиардов, то есть около 5 процентов всех звезд Млечного Пути. Впрочем, Сильвия Каталан и ее коллеги заняты поиском самых холодных, а значит, самых старых белых карликов, что дополнительно усложняет задачу, ведь самые холодные - значит, самые тусклые. Пока подходящих объектов изучения набралось всего около полусотни, но тем они важнее для науки.

"Эти звезды позволяют нам судить о том, каков возраст нашей галактики, когда здесь образовались первые звезды и какими свойствами они обладали, - говорит исследовательница. - Если бы не белые карлики, у нас не было бы ни малейших шансов узнать хоть что-нибудь о первых звездах Вселенной".

Нужны новые телескопы

Правда, заглянуть в далекое прошлое Вселенной астрономы пытаются и иным путем: с помощью все более мощных телескопов они высматривают в глубинах космоса самые далекие, а значит, и самые старые галактики. Ведь если галактика удалена от нас, скажем, на 12 миллиардов световых лет, то это означает, что мы видим ее такой, какой она была 12 миллиардов лет назад. Проблема лишь в том, что эти пусть гигантские и яркие, но чрезвычайно далекие звездные скопления так же трудно поддаются наблюдению, как и несравненно более близкие, зато очень тусклые и крайне малые белые карлики. Предстоящее в ближайшие годы сооружение ряда новых, еще более мощных телескопов придаст мощный импульс обоим направлениям исследований.

Автор - Владимир Фрадкин
Редактор - Ефим Шуман

http://www.dw-world.de/dw/article/0,,5941028,00.html


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 12 сен 2010, 20:16 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Непостоянная постоянная: Тонкости тонкой структуры

Появились новые подтверждения тому, что одна из важнейших констант современной физики меняется со временем – и в разных частях Вселенной по-разному.

Почему Вселенная такова, какова есть? Почему численные соотношения безразмерных констант именно такие, какими мы их знаем? Почему пространство имеет три протяженных измерения? Почему существует именно фундаментальных взаимодействия, а не, скажем, пять? Почему, наконец, все в ней так сбалансировано и точно «подогнано» одно под другое? Сегодня популярно считать, что если б что-то было иначе, если б одна из базовых констант была иной, мы просто не могли бы задаваться этими вопросами.

Такой подход называется антропным принципом: если б константы соотносились иначе, не могли б образоваться устойчивые элементарные частицы, если б у пространства было больше измерений, планеты не могли бы обрести устойчивые орбиты и так далее. Иначе говоря, не смогла бы образоваться Вселенная – и уж тем более не могли бы развиться такие разумные организмы, как мы с вами. (Подробнее об антропном принципе рассказывается в статье «Человеколюбивое мироздание».)

В общем, мы появились просто в нужном месте – в единственном, где могли появиться. А возможно, и в нужном времени, о чем говорит недавнее громкое исследование одной из фундаментальных физических констант.

Речь о постоянной тонкой структуры, величине безразмерной и ни из каких формул не выводимой. Устанавливается она эмпирически, как отношение скорости вращения электрона (находящегося на Боровском радиусе) к скорости света, и равна 1/137,036. Она характеризует силу взаимодействия электрических зарядов с фотонами.

Несмотря на то, что называется она постоянной, физики уже не первое десятилетие дискутируют о том, насколько постоянна эта константа на самом деле. Несколько «скорректированное» ее значение для разных случаев могло бы решить определенные проблемы в современной космологии и астрофизике. А с выходом на сцену Теории струн многие ученые вообще склоняются к тому, что и прочие константы могут быть не столь уж неизменными. Изменения в постоянной тонкой структуре могли бы косвенно свидетельствовать о реальном существовании дополнительных свернутых измерений Вселенной, что абсолютно необходимо в Теории струн.

Все это подстегнуло поиски доказательств – или опровержений – тому, что постоянная тонкой структуры может быть иной в других точках пространства и (или) времени. Благо, для того, чтобы оценить ее, можно воспользоваться таким доступным инструментом, как спектроскопия (постоянная тонкой структуры как раз и была введена для интерпретации спектроскопических наблюдений), а для того, чтобы «заглянуть в прошлое», достаточно посмотреть на далекие звезды.

Поначалу эксперименты, казалось, опровергали возможность изменений этой постоянной, но по мере того, как инструменты становились все совершенней, можно было оценивать ее величину на все большем удалении и со все большей точностью, стали появляться более интересные свидетельства. В 1999-м, например, австралийские астрономы во главе с Джоном Уэббом (John Webb) проанализировали спектры 128-ми далеких квазаров и показали, что некоторые их параметры могут объясняться постепенным ростом постоянной тонкой структуры на протяжении последних 10-12 млрд лет. Однако эти результаты были крайне спорными. Скажем, работа, датируемая 2004-м, напротив, не обнаружила заметных изменений.

А уже на днях тот же Джон Уэбб выступил с новым сенсационным сообщением – новая его работа названа некоторыми специалистами «открытием года» в физике. Ранее, в конце 1990-х Уэбб с коллегами работали с обсерваторией Keck на Гавайях и наблюдали квазары северной небесной полусферы. Тогда они пришли к выводу, что 10 млрд лет назад постоянная тонкой структуры была примерно на 0,0001 меньше и с тех пор немного «подросла». Теперь же, поработав с телескопом VLT обсерватории ESO в Чили и пронаблюдав 153 квазара южной полусферы, они получили те же результаты, но… с обратным знаком. Постоянная тонкой структуры «в южном направлении» 10 млрд лет назад была на 0,0001 больше и с тех пор «уменьшилась».

Эти различия, названные исследователями «австралийским диполем», имеют высокую статистическую достоверность. А главное – они могут свидетельствовать о фундаментальной асимметрии нашего мироздания, которое может наблюдаться и в пространстве, и во времени. Возвращаясь к антропному принципу, с которого мы начали, можно сказать, что мы родились не только в идеальном месте, но и в идеальное время.

По информации Physics World

http://www.popmech.ru/article/7722-nepo ... toyannaya/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 19 сен 2010, 18:58 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Стандартная модель Вселенной вызывает сомнения

Сегодняшние научные представления о Вселенной сводятся к так называемой стандартной модели. На прошедшем в Лиссабоне астрономическом конгрессе были представлены данные измерений, в эту модель не укладывающиеся.

Все наши представления о Вселенной и о действующих в ней физических законах основаны на разработанной учеными так называемой стандартной модели, в которой первостепенную роль играют фундаментальные физические постоянные. Наверное, самым известным примером такой константы является скорость света в вакууме, однако есть и другие, ничуть не менее важные. Скажем, так называемые константы связи - параметры, характеризующие силу взаимодействия частиц или полей.

Частиц - сотни, взаимодействий - всего четыре

Согласно сегодняшним представлениям физиков, весь материальный мир построен из элементарных частиц и античастиц, связанных разного вида взаимодействиями. Количество обнаруженных элементарных частиц измеряется уже сотнями, и ученые открывают все новые. Зато видов фундаментальных взаимодействий между частицами известно всего четыре: гравитация, электромагнетизм, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие.

Первые два вида взаимодействия едва ли нуждаются в пояснениях, поскольку с ними мы постоянно сталкиваемся в повседневной жизни. Что же касается двух других видов взаимодействия, то следует, видимо, напомнить: сильное взаимодействие удерживает вместе протоны и нейтроны, образующие ядра атомов; а слабое взаимодействие расталкивает их. И каждый из этих видов взаимодействия характеризуется определенной константой. Правда, среди физиков не утихают споры о том, действительно ли значения этих констант неизменны во времени.

Речь идет, прежде всего, о так называемой константе тонкой структуры. Эта безразмерная величина, обозначаемая буквой α (альфа), характеризует силу электромагнитного взаимодействия, то есть определяет тонкое расщепление энергетических уровней атома (и, соответственно, спектральных линий).

Первые сомнения зародились 10 лет назад

Хотя константа тонкой структуры была введена немецким физиком-теоретиком Арнольдом Зоммерфельдом (Arnold Sommerfeld) еще в 1916 году, на вопрос о том, является ли она действительно постоянной, окончательного ответа нет и сегодня. "Судя по результатам наших измерений, нет, не является!" - говорит австралийский физик Джон Уэбб (John Webb), профессор Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее. Еще десять лет назад руководимая им группа ученых проанализировала с помощью американского телескопа Кек (Keck Telescope) на Гаваях те изменения, которые претерпевает свет далеких квазаров при прохождении сквозь межгалактические газопылевые облака, и обнаружила, что спектры поглощения несколько отличаются от предсказанных. Этот феномен мог иметь лишь одно объяснение: несколько миллиардов лет назад значение константы тонкой структуры было чуть-чуть меньшим, чем сегодня.

Работа австралийцев вызвала сенсацию. Правда, контрольные измерения, выполненные вскоре их американскими коллегами, дали иной результат и подтвердили постоянство константы, но споры среди физиков с тех пор не затихают.

В северном направлении - уменьшается, в южном - возрастает

Продолжились они и на завершившемся на прошлой неделе в Лиссабоне Объединенном конгрессе европейских и национальных астрономических обществ JENAM-2010 (Joint European and National Astronomy Meeting). Там группа Джона Уэбба представила результаты свои последних измерений, на сей раз выполненных с помощью европейского Очень большого телескопа (Very Large Telescope - VLT) в Чили.

"Там, в дальнем космосе, мы снова обнаружили отклонение от принятого значения константы, - говорит ученый. - Правда, оно составляет менее одной тысячной процента, но это не так уж и мало, если иметь в виду, что сегодня значение константы измерено до 15-го знака после запятой". Примечательно, однако, что обнаруженное теперь изменение имеет другой знак, нежели 10 лет назад: тогда получалось, что значение константы со временем увеличивается, сейчас - что уменьшается. По мнению профессора Уэбба, это связано с тем, что один телескоп был направлен в северное небо, другой - в южное: "Похоже, во Вселенной имеется некое предпочтительное направление. В одну сторону вдоль этого направления значение константы растет, в противоположную - уменьшается. А под прямым углом к этой линии константа остается постоянной".

Звучит все это просто невероятно, но, с другой стороны, раз уж речь идет о переменности константы, то ничто не мешает ей иметь разные значения в разных участках Вселенной.

Ревизия космологии неизбежна?

Так или иначе, профессор Уэбб уверен, что полученные результаты приведут к революции в космологии: "Современная космология построена на так называемом космологическом принципе, постулирующем, что в большом масштабе Вселенная однородна, изотропна, гомогенна. В один и тот же момент времени каждый наблюдатель, где бы он ни находился и куда бы ни смотрел, должен видеть одну и ту же картину. В любом уголке пространства любой физический эксперимент должен давать один и тот же результат. А наши наблюдения с этим принципом, похоже, не согласуются".

"Для физиков это означает, что нам нужна новая теория, - добавляет профессор Виктор Флэмбаум (Victor Flambaum), коллега и соавтор Уэбба. - Данные об изменении константы противоречат всем сегодняшним теоретическим моделям, включая и теорию относительности Эйнштейна. Даже если изменения крайне малы, все равно без новых идей нам не обойтись. Мы сразу оказываемся в совершенно новом мире".

Тонкая подстройка параметров Вселенной

Если фундаментальные константы все же меняются во времени, это могло бы объяснить главную загадку, связанную с возникновением Вселенной: дело в том, что Вселенная в ее сегодняшнем виде вообще могла возникнуть только при условии, что все константы имеют ровно те значения, что они имеют. Уже самое незначительное отклонение в величине, скажем, константы сильного взаимодействия имело бы катастрофические последствия: будь она всего на одну десятитысячную больше или меньше, и образование атомов углерода, а значит, и зарождение органической жизни, стали бы невозможными.

Профессор Мюнхенского университета, лауреат Нобелевской премии по физике Теодор Хенш (Theodor Hänsch) говорит об этом так: "Если константы все же изменяются, это означает, что Господь Бог имел, так сказать, возможность немножко подрегулировать, подправить наш мир. Ему не пришлось сразу создавать законченную Вселенную с этими раз и навсегда математически вычисленными константами. Этим и объясняется то, что мы живем в мире, в котором возможна жизнь".

Вселенная гораздо больше, чем нам представляется

А еще один коллега и соавтор Уэбба - профессор Джулиан Кинг (Julian King) - высказывает следующее соображение: "Тот факт, что мы наблюдаем непрерывное направленное изменение значения константы тонкой структуры, заставляет предположить, что нашему взгляду доступен лишь незначительный участок космического пространства. Вся Вселенная гораздо больше, чем ее наблюдаемая часть - ведь у нас нет ни малейших оснований полагать, что мы находимся в какой-то особой ее точке. А значит, где-то очень далеко от нас эта константа может принимать и совсем другие значения, сильно отличающиеся от здешних".

Ну, а пока стандартная модель Вселенной - за неимением лучшей - продолжает действовать.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман

http://www.dw-world.de/dw/article/0,,6003424,00.html


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 19 сен 2010, 19:18 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Смерть юпитеров: Приливный приговор

«Горячие юпитеры» обычно не живут долго: их уничтожает материнская звезда.

Их называют «горячими юпитерами» - планеты размерами с самого крупного жителя Солнечной системы, но с намного более высокой температурой поверхности. Находясь в несколько раз ближе к своим звездам, чем Меркурий – к Солнцу, они порядком разогреваются.

Из-за этих экстремальных свойств их проще других обнаруживать у далеких звезд. Ученым известно немало экзопланет, относящихся к этому классу. Но большинство из них обречены: по новым данным, приливные силы материнской звезды редко оставляют им шанс на долгую и спокойную жизнь, довольно активно разнося их на куски.

На самом деле, еще только приступая к поиску экзопланет в скоплениях, насчитывающих многие миллионы звезд, ученые ожидали чего-то большего. Однако каждая такая находка становится настоящим событием: за чуть более десятка лет поиска открыто порядка 500 таких тел. К примеру, исследование шарового скопления 47 Тукана, охватившее 34 тыс. звезд, по расчетам, должно было принести несколько десятков новых планет. Но не нашлось ни единой.

Этому предложено несколько объяснений. Во-первых, для планет подобные неупорядоченные скопления – не лучшее место; высокая плотность звезд создает крайне неспокойную обстановку. Во-вторых, 47 Тукана (как и другие аналогичные скопления) отличаются низким содержанием металлов (напомним, что в астрономии металлами условно называют все элементы тяжелее водорода и гелия), которые и служат основным материалом для формирования планет.

А недавно появилось и третья причина. Недавнее исследование показало, что и в 47 Тукана, и в подобных ему скоплениях вполне могло быть немало «горячих юпитеров». Они все просто погибли. Колоссальная мощь гравитационных взаимодействий огромной газовой планеты, вращающейся очень близко к еще более огромной звезде, создает разрушительные приливные силы, противостоять которым пухлые и горячие великаны не в силах.

Напомним, что приливные силы появляются при движении любого достаточно протяженного тела в любом неоднородном силовом поле (будь то поле электромагнитное или гравитационное). Упрощенно говоря, сила, действующая со стороны поля на одну часть тела, отличается от силы, действующей на другую. Это вызывает в теле напряжение и деформацию. Этот механизм не только приводит к появлению приливов и отливов на Земле, но и, по мнению некоторых ученых, подогревает один из спутников Сатурна («Лед плюс трение»). Эти же силы разрушают крупные кометы, оказавшиеся слишком близко к Солнцу или тому же Юпитеру.

Итак, по мере того, как крупный «горячий юпитер» движется по своей низкой орбите вокруг звезды, его гравитация порождает на поверхности светила своего рода «цунами», волну вещества, притянутого планетой и движущуюся вслед за ней – с некоторым, конечно, опозданием. Этот процесс понемногу отбирает энергию вращающегося тела, и планета подходит еще ближе к звезде. «Цунами» на ней становится выше и отбирает еще больше энергии, планета еще больше опускается… Процесс может продолжаться миллиарды лет, пока планета окончательно не рухнет на поверхность звезды или, что более вероятно, не будет разорвана на куски колоссально возросшими приливными силами.

Такая картина получилась у исследователей, проведших моделирование действия приливных сил на условный «горячий юпитер», расположенный в скоплении 47 Тукана. Исходя из известных размеров и массах представленных здесь звезд, ученые подсчитали наиболее вероятные положения и орбитальные характеристики планет – и, действительно, практически ни одна из них не протянула долго и была разрушена.

Точнее говоря, к тому моменту, когда смоделированное скопление достигло 1 млрд лет от роду, в нем погибло уже около трети «горячих юпитеров». А ведь это очень юный возраст; даже Солнечная система насчитывает 4,5 млрд лет, а само 47 Тукана, по оценке ученых, старше 11 млрд лет. К этому возрасту, как показало моделирование, должно исчезнуть более 96% его планет. Неудивительно, что обнаружить ничего не удается.

По пресс-релизу NASA Goddard Space Flight Center

http://www.popmech.ru/article/7743-smert-yupiterov/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 19 сен 2010, 19:21 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Вода из пламени: Просто добавь UV

Умирающая крупная звезда окружена облаком пара – откуда он взялся? Похоже, для того, чтобы на просторах Вселенной образовалась вода, достаточно просто облучения ультрафиолетом.

У каждого рецепта должен быть свой секретный ингредиент. Еще в 2001 г. астрономы, наблюдая за старой звездой IRC+10216, обнаружили вокруг нее обширное облако горячего водного пара. И с тех самых пор они пытались установить, откуда вода взялась в этом царстве огня? Вообще, IRC+10216 относится к углеродным звездам, практически весь кислород которых уходит на соединение с углеродом – и неспособен производить достаточные количества Н2О.

Звезда эта представляет собой позднюю стадию красного гиганта, в сотни раз превосходя размерами Солнце (если мысленно поместить ее в центр Солнечной системы, ее поверхность будет простираться далеко за пределы орбиты Марса). Расположена она в 500 световых годах, и хотя в оптическом диапазоне практически не видна даже через самые совершенные телескопы, в инфракрасных лучах она сияет очень ярко. Облако окружающей IRC+10216 материи поглощает почти весь видимый свет и переизлучает его – уже в виде ИК-излучения. Именно в этом облаке и обнаружена неясно откуда взявшаяся вода.

Поначалу ученые даже склонялись к тому, что тепло звезды испаряет приблизившиеся к ней кометы или даже небольшие планеты, откуда и появляется пар. С другой стороны, пар этот слишком горяч, чтобы стать результатом испарения. По счастью, недавно работа орбитального ИК-телескопа Herschel показала, что рецепт проще и элегантней: к водороду и кислороду нужно добавить побольше ультрафиолетового излучения.

«Этот результат – замечательный пример тому, как более совершенная научная аппаратура способна дать полностью другую картину происходящего», - говорит один из авторов работы, бельгийский исследователь Лин Дисин (Leen Decin). Невероятная чувствительность инструментов Herschel позволила в точности показать, что температура пара, окружающего IRC+10216, варьирует от –200 °C до 800 °C. Если б источником его были кометы, они не смогли бы приблизиться к звезде достаточно близко, чтобы разогреться до верхних величин и испарились бы куда раньше.

По мнению ученых, ультрафиолетовое излучение близких звезд способно проникать даже в самые глубокие области облака, окружающего IRC+10216. Оно разрушает соединения кислорода с углеродом и кремнием, освобождая свободный – и весьма активный кислород, который тут же вступает в новые соединения, в том числе и с обильно представленным тут же водородом.

«Это единственный механизм, способный объяснить не только присутствие воды, но и весь разброс ее температур, - поясняет Лин Дисин, - Чем ближе к звезде сформировалась вода, тем горячее она будет». Чтобы подтвердить свои выводы, ученые намерены провести аналогичные исследования и других известных углеродных звезд.

Подробнее о миссии Herschel читайте в заметке «Глазастый». http://www.popmech.ru/article/2312-glazastyiy/

По информации ESA

http://www.popmech.ru/article/7747-voda-iz-plameni/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 10 окт 2010, 15:17 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Из прошлого и снаружи: Солнечный дом

Компьютерная симуляция позволила увидеть Солнечную систему извне, такой, какой могли бы увидеть ее астрономы других звездных систем.

«Планеты Солнечной системы слишком тусклы, чтобы можно было бы наблюдать их с какой-нибудь далекой звезды, хотя существование Нептуна инопланетные астрономы могли бы установить достаточно легко. Его притяжение создает заметные пустоты в пылевом облаке, каким должна предстать для них Солнечная система, - рассказывает Марк Качнер (Marc Kuchner), один из авторов работа, - Надеемся, наше исследование позволит найти такие же нептуны и у других звездных систем».

«Пыль», о которой говорит ученый, это Пояс Койпера, место скопления великого множества мелких тел и объектов, ледяных обломков, частиц и прочего «мусора», откуда, как считается, и прилетают к нам редкие кометы. Расположен он далеко за орбитой Нептуна, примерно в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля. Скорее всего, он представляет собой более позднюю, разреженную версию газопылевых облаков, которые мы наблюдаем вокруг некоторых других звезд – таких, как Вега или Фомальгаут.

«Проведенная нами компьютерная симуляция позволила заглянуть в прошлое Пояса Койпера и увидеть, как выглядела Солнечная система в пору своей молодости», - добавляет еще один из авторов работы Кристофер Старк (Christopher Stark).

Объекты Пояса Койпера то и дело сталкиваются друг с другом, отламывая друг от друга массу осколков разной величины. Проследить их дальнейшую судьбу достаточно сложно, поскольку для мелких частиц существенным оказывается воздействие огромного количества разных сил. Это не только притяжение Солнца и планет, но и поток солнечного ветра, и нагрев солнечным излучением, и столкновение с другими мелкими обломками. То, как поведет частица под этими влияниями, во многом определяется ее размерами.

«Было ощущение, что провести обсчет этих столкновений и поведения мелких частиц просто невозможно, поскольку придется учитывать происходящее с огромным числом объектов, - поясняет Качнер, - Но мы нашли способ сделать это, и перед нами открылся совершенно новый пейзаж». Конечно, помощь ученым оказали не только эффективные модели и алгоритмы, но и мощь суперкомпьютера Discover, который создан для исследований климата. Он помог смоделировать судьбу около 75 тыс. пылевых частиц в их взаимодействии друг с другом, с планетами, Солнцем, солнечным ветром и излучением.

Размеры частиц в модели варьировали от 1,2 мм (игольное ушко) до 0,0012 мм (частицы сажи в дыме). Они «отправлялись в путь» по одной из трех типичных орбит объектов Пояса Койпера и с той частотой, с которой, насколько нам известно сегодня, такие частицы здесь образуются. За дальнейшей их судьбой следил суперкомпьютер, в результате представивший изображения Солнечной системы извне, как их можно было бы получить в ИК-диапазоне.

Влияние Нептуна на этих картинках очевидно: его притяжение меняет орбиты движения частиц, создавая разреженные области в окрестностях планеты. «Один из главных выводов, который мы можем сделать, - говорит Кристофер Старк, - состоит в том, что и в современной спокойной Солнечной системе влияние столкновений на жизнь Пояса Койпера очень велико. Оно приводит к быстрому разрушению крупных частиц». Пояс Койпера превращается в довольно плотное облако пыли на дальних границах Солнечной системы.

В прошлом Пояс Койпера был куда более заселен, как результат, столкновения здесь были более часты и пыль образовывалась с большей интенсивностью. В годы, когда Солнечной системе было всего 15 млн, 100 млн и 700 млн лет, соответственно, плотность этого пылевого облака была в 1000, 100 и 10 раз выше. Пояс Койпера был более плотным и узким, весьма напоминая плотные кольца, которые мы сегодня наблюдаем у той же звезды Фомальгаут.



Удивительно, что тот результат, которые получился в итоге, казалось бы, чисто теоретических построений и компьютерных расчетов, оказался настолько похожим на нечто, что можно фактически наблюдать в телескоп. Похоже, это говорит о том, что расчет – верен.

Читайте также о крайне необычном обитателе Пояса Койпера, который пришлось назвать соответственно – Дракулой – «Объект наоборот» http://www.popmech.ru/article/3951-drak ... -sistemyi/.

По сообщению NASA

http://www.popmech.ru/article/7910-iz-p ... -snaruzhi/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 10 окт 2010, 15:41 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 16 май 2009, 05:46
Сообщения: 8969
Магелланов поток: История газа

Уточнено происхождение величественной газовой дуги, протянувшейся почти через все небо Южного полушария Земли.

В хорошую ночь на небе Южного полушария зоркий глаз различит едва заметные пятна тумана – Большое и Малое Магеллановы Облака (БМО и ММО). Это пара карликовых галактик, младших спутниц нашего Млечного Пути, расположенных к нему очень близко, на расстоянии меньшем, чем размеры самой нашей галактики. А за ними по небу тянется – уже неразличимый даже самому остроглазому человеку – величественный Магелланов поток, охватывающий почти 100 градусов небесной сферы.

Происхождение этой вытянутой дуги газообразного водорода в точности остается неясным. До недавнего времени наибольшей популярностью пользовались две гипотезы. Согласно одной из них, поток сформировал газ, который «потеряли» Магеллановы Облака, некогда проходя сквозь гало Млечного Пути. Вторая же полагает, что поток образует газ, непрерывно «оттягиваемый» от Магеллановых Облаков притяжением нашей, довольно крупной, галактики.

Однако не так давно было установлено, что Магелланов поток имеет возраст около 2,5 млрд лет, что стало серьезным доводом в пользу третьей гипотезы. Эта версия предполагает, что источниками потока стали сами Магеллановы Облака прошли очень близко друг к другу, и их сложные взаимные гравитационные воздействия стимулировали локальную вспышку звездообразования – краткую и бесплодную, по которой остались не звезды, а этот распыленный след.

Еще одним словом в пользу этой картины стало недавнее исследование, проведенное группой крупного гарвардского астрофизика Ларса Хернквиста (Lars Hernquist). На сей раз работа была чисто теоретической: ученые построили модель гравитационных отношений между всеми нашими героями – Млечным Путем, обоими Магеллановыми Облаками и Магеллановым потоком.

Дело в том, что сделанные уже довольно давно расчеты показали, что Магеллановы Облака должны совершать один оборот вокруг Млечного Пути примерно за 2 млрд лет, чтобы влияние крупной соседки сумело вытянуть из них такой длинный поток газа, как Магелланов. Однако по более свежим данным, оба Магеллановы Облака стали спутниками нашей галактики вовсе не так давно (читайте: «Облака в пролете»). Именно эту несостыковку и объясняет третья гипотеза, смоделированная Хернквистом.

Ученые просчитали, что было бы, если б Магеллановы Облака являлись стабильной двойной системой галактик – покуда не встретились с Млечным Путем. По их мнению, Магелланов поток по сути своей аналогичен таким же потокам вещества, которые наблюдаются у других взаимодействующих галактических пар, и образовался еще до того, как Облака оказались в плену у Млечного Пути.

В столкновении между Облаками нужды нет: они просто сблизились так близко, что БМО начало перетягивать к себе значительные объемы водорода от ММО. Для возникновения подобных масштабных объектов, каким является Магелланов поток, вовсе не требуется участия крупных объектов и галактик, достаточно пары карликовых.

Это, впрочем, не означает, что сегодня Млечный Путь не оказывает влияния на поток и на сами Магеллановы Облака. Если они оказались в сфере влияния нашей галактики уже всей готовой системой, то теперь от этого влияния избавиться не могут. Сегодня именно гравитация Млечного Пути определяет траектории движения обоих Облаков и форму потока.

По пресс-релизу Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

http://www.popmech.ru/article/7917-magellanov-potok/


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Вселенная
СообщениеДобавлено: 20 окт 2010, 02:49 
Администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 22 май 2009, 00:24
Сообщения: 14635
На границе Солнечной системы — перемены.

Американские ученые обнаружили, что “узел” в необычной ленте на границе нашей Солнечной системы начал “развязываться”.

«Лента» вошла в лексикон астрономов год назад, когда с помощью спутника IBEX были получены первые подробные карты гелиосферы — области, состояние которой отличается от состояния межзвездного пространства; за него отвечает Солнце. Заряженные частицы из Солнечной системы и межзвёздного пространства так и остаются каждые по свою сторону от границы системы — гелиопаузы. От формы и поведения гелиопаузы, “дышащей” под действием межзвёздного ветра и управляемой отчасти межзвёздным магнитным полем, зависит “космическая погода” во всей Солнечной системе. Это своего рода “стена”, которую могут преодолеть только нейтральные частицы: они образуются, когда в области гелиопаузы протоны солнечного ветра отнимают электроны у атомов межзвёздного газа и создают так называемые энергичные нейтральные атомы. Нейтральные атомы разлетаются в разные стороны с большими скоростями (от 40 до 1000 км/с).

Год назад главной неожиданностью для ученых оказалось, что весь “пузырь” гелиосферы опоясан гигантской «лентой», из которой исходят самые обширные и быстрые потоки энергичных нейтральных атомов. На первой карте, полученной спутником IBEX, в северной части ленты был обнаружен элемент, похожий на узел. Расположенный отдельно от остальной части ленты, он выглядит ярче её – это значит, что из “узла” приходят нейтральные атомы с бОльшими энергиями.

Вторая карта, полученная недавно, содержит новую загадку. Она показала, что в целом структура ленты остается достаточно стабильной, но в области необычного “узла” наблюдается снижение излучения атомов – “узел” уменьшился на треть и выглядит “развязанным”.

У ученых нет единого мнению о происхождении “узла” и ленты на границе Солнечной системы, но уже сейчас понятно, что эта область Солнечной системы радикально изменилась за относительно короткий срок. Теперь предстоит выяснить, почему.

Автор: Александр Ильин

рис. http://www.nkj.ru/news/18723/?source=subscribeRu


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 82 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 5


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
cron
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB


Подписаться на рассылку
"Вознесение"
|
Рассылки Subscribe.Ru
Галактика
Подписаться письмом