Spoiler: Как ищут чужие планеты? Как ищут чужие планеты? Рассуждая о полетах к другим звездам, следует понимать, что собственно к звездам нам не надо - нам надо к другим планетам, желательно землеподобным и пригодным для жизни. А как узнать есть ли у соседних звезд планеты? Казалось бы все просто: возьми телескоп побольше, да посмотри. Если далекие галактики можем рассмотреть, то уж у близких звезд должны увидеть и планеты и спутники. Но есть “небольшая” сложность: в отличие от звезд и галактик, планеты практически не светятся сами, а только отражают свет своих звезд. Звезда засвечивает свои окрестности, поэтому, несмотря на развитие астрономической техники в ХХ веке, первую экзопланету - планету у другой звезды - нашли меньше тридцати лет назад. Сегодня для поиска экзопланет разработано и освоено несколько методов. Прямое наблюдение Достаточно большой телескоп сможет рассмотреть достаточно большую и удаленную от своей звезды планету. Но для этого приходится постараться и воспользоваться специальным оборудованием. Чтобы избавиться от яркого света звезды, для поиска планет используют коронограф - непрозрачный диском в оптической схеме телескопа, который позволяет перекрывать свет яркого источника. В сочетании с адаптивной оптикой, эта система позволяет рассматривать крупные и удаленные планеты у соседних звезд. Лучше всего получается находить “молодые Юпитеры”, в инфракрасном диапазоне т.к. у них сохраняется высокое тепловое излучение со времен формирования. Несколько коронографов установили на 8-метровых телескопах обсерватории Gemini и VLT, которые обеспечивают высокое разрешение. И на сегодня уже смогли рассмотреть всего несколько инопланетных систем. Иногда система оказывается настолько молода, что планет еще не видно, зато хорошо различим протопланетный диск, как например у HR 4796, на расстоянии 230 св. лет от нас. У звезды Бета Живописца смогли даже проследить орбитальное движение планеты за два года Космическому телескопу Hubble тоже удалось рассмотреть планету в результате многолетних наблюдений пылевого диска вокруг звезды Фомальгаут. В ближайшие годы количество экзопланет найденных и рассмотренных прямыми методами будет только расти, но пока так открывают и исследуются единичные тела. NASA ведет проект космической обсерватории Exo-S, которая состоит из отдельно выведенного телескопа и коронографа. Но предполагаемой даты запуска пока не называли. Транзитный метод Этот косвенный метод позволяет определить число планет, их размеры, орбитальный период и параметры орбиты. В некоторых случаях удается даже получить грубые представления о составе атмосферы. В настоящий момент этот метод рекордсмен по количеству обнаруженных планет, прежде всего потому, что позволяет телескопам работать по площадям, а не концентрировать внимание на одной цели. Принцип работы транзитного метода - фотометрия. Во время наблюдения регистрируется интенсивность свечения звезды. Если между нами и звездой проходит планета, то яркость звезды падает, и этот момент регистрируется на графике яркости. Если провалы яркости происходят регулярно, и всегда равны, то можно предполагать, что такое воздействие вызывается планетой. Колебания яркости звезды может вызывать не только планета, это могут быть внутренние циклы или звезда-компаньон. Поэтому транзитный метод требует подтверждения независимым методом. Сейчас известно несколько тысяч транзитных кандидатов, которые постепенно подтверждают или опровергают. Несмотря на успехи этого метода, очевидны его недостатки: Во-первых, планете должно повезти с орбитой, лежащей на линии нашего взгляда с Земли. Например Венера каждые 7,5 месяцев облетает вокруг Солнца, пролетая между нами и ним, однако ближайший транзит будет в 2117 году. Меркурий пролетает чаще, ближайший транзит ждем 9 мая. Во-вторых, как видим, транзитный метод лучше работает для близких к звезде планет, особенно большого размера. Именно транзитный метод породил массу открытий т.н. "горячих Юпитеров" - близких к своим звездам планет-гигантов. Любопытно, что эти открытия опровергли существующую ранее теорию формирования планетных систем, которая объясняла распределение каменных и газовых планет в Солнечной системе. В-третьих, поиск землеподобных экзопланет требует длительного времени наблюдения, ведь мало засечь единичный транзит, надо получить статистику: хотя бы три транзита. Т.е. для обнаружения, к примеру, Земли транзитным методом инопланетянам надо три года смотреть на Солнце "не моргая". Длительные непрерывные наблюдения большого количества звезд стали возможны с развитием космонавтики, и запуском космического телескопа Kepler. Для повышения его эффективности, его направили на звездное скопление в созвездии Лебедя. Это позволило совершить множество открытий, но, к сожалению все эти планеты на расстоянии 2-3 тыс. св. лет, поэтому физически добраться до них или хотя бы рассмотреть, мы можем только мечтать. Kepler проработал стабильно 4 года, пока не вышли из строя два из четырех двигателей-маховиков, которые позволяли ему поддерживать ориентацию. А нужно минимум три, для прицеливания по трем осям, поэтому теперь он работает в сильно ограниченном режиме используя два маховика и давление солнечного света в качестве третьего. Работоспособность его упала на 95%, но всей статистики наблюдения накоплено столько, что мы еще долго будем слышать об открытиях сделанных с его помощью. NASA поддержало проект института MIT следующего телескопа для транзитного поиска планет в пределах 100 св. лет вокруг Солнца. Полет TESS ожидается в 2017 году. Думается, его результаты будут привлекать гораздо больше внимания общественности, т.к. планеты будут обнаружены "совсем близкие". Метод радиальных скоростей (по допплеровскому сдвигу) Мой любимый метод из-за феноменальных точностей, которые он обеспечивает и элегантной простоте физического принципа, легшего в его основу. Но для начала немного о теории спектроскопии. Надеюсь все знают, что такое радуга, и как она образуется. Радуга - это спектр Солнца, полученный естественным путем. В спектре излучения сокрыт химический состав звезды, поскольку каждый химический элемент, будучи нагретым, светится каждый своим цветом. Свечение регистрируется спектрометром и, определяя различные линии спектра, удается определять состав излучающего объекта. Если свет проходит через атмосферу планеты или отражается от поверхности, то часть света поглощается, и в спектре образуются провалы, указывающие на химические элементы, поглотившие свет. Еще одно физическое явление, необходимое для понимания метода радиальных скоростей - это красное и синее смещение. Когда изучаемая звезда удаляется от нас, длина волны испускаемого света растягивается, из-за чего весь спектр сдвигается в красную сторону. Если элемент удаляется и излучает красный свет, то мы его регистрируем уже в инфракрасном диапазоне, если зеленый, то в желтом, если синий, то в зеленом, и т.д. Синее смещение - это обратный процесс. Если звезда несется к нам навстречу, то ее спектр "синеет" - сдвигается в синюю и ультра-фиолетовую сторону. Как это связано с наличием планет у далеких звезд? Терпение. Нужно учесть еще одно свойство - движение двух тел у одного центра масс. Все мы знаем, что Земля вращается вокруг Солнца. Это как бы верно, но не совсем. На самом деле Солнце и Земля вращаются вокруг одного центра масс, который не соответствует центру Солнца. Такой эффект есть и у Земли с Луной, а у Плутона с Хароном центр масс находится за пределами Плутона, поэтому они оба вращаются вокруг условной точки между ними. Разумеется, ничтожно малая масса Земли приводит к совершенно незначительному колебанию Солнца - в пределах 50 км, а вот Юпитер уже неслабо колбасит Солнце, вынуждая его отклоняться на 750 тыс км. Т.е. Юпитер и Солнце так же как и Плутон с Хароном вращаются вокруг точки в пространстве. А теперь сводим все к одному методу поиска: экзопланета, вращаясь, вокруг своей звезды, вынуждает ее вращаться с отклонением от своего центра масс. Соответственно, относительно внешнего наблюдателя, звезда будет то отдаляться, то приближаться, что будет приводить то к красному, то к синему смещению спектра. Мы можем взять достаточно чувствительный спектрометр, и сможем увидеть как периодически краснеет и синеет спектр звезды, в полном соответствии с орбитальной динамикой планеты. И, наконец, о точности метода: спектрограф HARPS на 3,6 метровом телескопе Ла Силла Европейской Южной обсерватории позволяет отслеживать движение звезды со скоростью до 1 метра (!) в секунду. Подобный метод позволяет находить землеподобные планеты на расстоянии до 150 св лет от нас, а “юпитеры” до нескольких тыс. световых лет. Как правило, именно метод допплеровского сдвига используют для перепроверки кандидатов планет, полученных транзитным методом. К сожалению, метод работает точечно, и требует многократных наблюдений каждого объекта, поэтому не успевает угнаться за Keplerом, и не успевает осмотреть окрестные звезды. Однако, недавно HARPS поработал в поиске землеподобной планеты у ближайшей к нам звезды Проксима Центавра, в рамках проекта Pale Red Dot. Результаты еще не опубликованы, но ожидания весьма обнадеживающие. В целом, эти два метода: транзитный и по допплеровскому сдвигу, составляют практически основу всех поисков: Пробежимся еще по нескольким оригинальным методам, которые, с некоторыми оговорками, но работают. Изменение орбитальной фазы отраженного света Метод похож на транзитный, только регистрирует не падение яркости, а увеличение. Эффект возникает, когда планета у звезды находится в фазе четверти, и часть падающего света отражает в нашу сторону. Это как блеск вечерней/утренней Венеры плюсуется к яркости Солнца. Эффект зависит от размеров экзопланеты, близости ее к звезде, и яркости отраженного света. Метод грубый, зато не требует нахождения орбиты планеты на линии нашего взгляда. Астрометрический метод Похож на метод по допплеровскому сдвигу, требует длительных наблюдений, но не требует спектрометров. В ходе наблюдения положение звезды тщательно регистрируется относительно соседних объектов, и если наблюдаются волнообразные отклонения, то это указывает на достаточно массивного компаньона, вынуждающего звезду вращаться вокруг общего центра масс. Понятно, что звезда должна быть небольшой, а ее планета массивной, поэтому так чаще можно находить двойные звезды и коричневые карлики-компаньоны. Уникальные астрометрические данные за десятилетия наблюдений накоплены в Пулковской обсерватории под Санкт-Петербургом. Сейчас обсерватория переживает нелегкие времена из-за растущего мегаполиса и засвеченного неба. Метод гравитационного микролинзирования Оригинальный метод, основанный на эффектах отклонения луча света гравитационным полем массивных объектов. Эффект гравитационной линзы возникает если точно на линии нашего взгляда оказывается два ярких и достаточно массивных тела. Например звезда нашей Галактики проходит между нами и другой далекой звездой или галактикой. Гравитация близкой звезды влияет на свет далекого объекта, отклоняя его, и формируя эффект "линзы". Если гравитационное поле звезды деформируется гравитацией экзопланет в ее системе, то и "линза" получится "бракованная" - с нарушениями. Развитие этого метода - поиск эффектов линзирования, которые вызываются невидимыми планетами, вплоть до бродячих по Галактике без своих собственных звезд. Подобные поиски начал недавно Kepler перенацелившись на центр галактики Млечный путь. При проведении этого маневра связь с телескопом была потеряна, но сейчас уже восстановили, и теперь ждем новых данных от телескопа о перспективности метода. В ближайшем будущем земляне узнают гораздо больше о своем окружении. Запуск космической обсерватории James Webb и строительство европейского Экстремального телескопа, появление более чутких спектрографов на замену HARPS, и результаты астрометрической “переписи населения Галактики” обсерваторией Gaia, позволят гораздо лучше понять строение и происхождение ближайших и отдаленных звездных систем, и узнать есть ли шанс у нас найти “запасную Землю”, инопланетную жизнь или даже разумных обитателей экзопланет. Опубликовано в блоге ASUS на Geektimes.
Луна — гигантский искусственный замысел? Ещё в 1960-х годах Михаил Васин и Александр Щербаков из Академии Наук СССР выдвинули гипотезу о том, что в действительности наш спутник создан искусственным способом. Данная гипотеза насчитывает восемь главных постулатов, называемых в народе «загадками», которые анализируют некоторые из удивительнейших моментов, касающихся спутника. Из-за вопроса времени и научной точности мы отложим в сторону большинство размышлений относительно природы светила, чтобы сконцентрироваться на конкретных дилеммах, продолжающих оставаться загадками в современной науке.+ Первая загадка Луны: искусственная Луна или космический обмен На самом деле орбита движения и величина спутника Луны являются физически почти невозможными. Если бы это было естественным, можно было бы утверждать, что это крайне странный «каприз» космоса. Обусловлено это тем, что величина Луны равняется четверти величины Земли, а отношение величин спутника и планеты всегда во много раз меньше. Расстояние от Луны до Земли является таким, что размеры Солнца и Луны зрительно одинаковы. Это позволяет нам наблюдать такое редкое явление, как полное солнечное затмение, когда Луна полностью закрывает Солнце. Та же самая математическая невозможность имеет место и в отношении масс обоих небесных тел. Если бы Луна была телом, которое в определенный момент было притянуто Землей и обрело естественную орбиту, то ожидалось бы, что эта орбита должна была быть эллиптической. Вместо этого она является поразительно круглой. Вторая загадка Луны: неправдоподобная кривизна поверхности Луны Неправдоподобная кривизна, которой обладает поверхность Луны, является необъяснимой. Луна не есть круглое тело. Результаты геологических исследований приводят к выводу, что этот планетоид – фактически полый шар. Хотя он и является таковым, ученым все же не удается объяснить, каким образом Луна может иметь такую странную структуру, не поддаваясь разрушению. Одним из объяснений, предложенных вышеупомянутыми учеными, является то, что лунная кора была изготовлена из твердого титанового каркаса. И действительно, было доказано, что лунная кора и скалы имеют необыкновенный уровень содержания титана. По оценкам русских ученых Васина и Щербакова, толщина слоя титана составляет 30 км. Третья загадка Луны: лунные кратеры Объяснение наличия огромного количества метеоритных кратеров на поверхности Луны является широко известным - отсутствие атмосферы. Большинство космических тел, которые пытаются проникнуть на Землю, встречают на своем пути километры атмосферы, и заканчивается все тем, что «агрессор» распадается. Луна не имеет способности, которая бы защищала ее поверхность от шрамов, оставленных всеми врезающимися в нее метеоритами, – кратеров всевозможных размеров. То, что остается необъяснимым, так это небольшая глубина, на которую смогли проникнуть вышеупомянутые тела. Действительно выглядит так, как если бы слой крайне прочного вещества не позволял метеоритам проникать в центр спутника. Даже кратеры диаметром 150 километров не превышают 4 километров вглубь Луны. Эта особенность необъяснима с точки зрения нормальных наблюдений о том, что должны были бы существовать кратеры, по меньшей мере, 50-километровой глубины. Четвертая загадка Луны: «лунные моря» Как образовались так называемые «лунные моря»? Эти гигантские площади твердой лавы, которая происходит из внутренней части Луны, могли бы легко быть объяснены, если бы Луна была горячей планетой с жидкой внутренней частью, где они могли бы возникать после ударов метеоритов. Но физически гораздо более вероятным является то, что Луна, судя по ее размерам, всегда была холодным телом. Другая загадка – расположение «лунных морей». Почему 80% из них находится на видимой стороне Луны? Пятая загадка Луны: масконы Гравитационное притяжение на поверхности луны не является однородным. Этот эффект уже был отмечен экипажем Аполлон VIII, когда он облетал зоны лунных морей. Масконы (от «Mass Concentration» - концентрация массы) – это места, где, как считается, существует вещество большей плотности или в большом количестве. Это явление тесно связано с лунными морями, так как масконы расположены под ними. Шестая загадка Луны: географическая асимметрия Довольно шокирующим в науке фактом, которому до сих пор не могут найти объяснения, является географическая асимметрия поверхности Луны. Знаменитая «темная» сторона Луны имеет гораздо больше кратеров, гор и элементов рельефа. К тому же, как мы уже упоминали, большинство морей, наоборот, находится на стороне, которую мы можем видеть. Седьмая загадка Луны: низкая плотность Луны Плотность нашего спутника составляет 60% от плотности Земли. Данный факт вместе с различными исследованиями доказывает что Луна - это полый объект. Более того, несколько ученых отважились предположить, что вышеупомянутая полость является искусственной. В действительности, принимая во внимание расположение поверхностных слоев, которые удалось идентифицировать, ученые утверждают, что Луна выглядит подобно планете, которая сформировалась «наоборот», и некоторые используют это как довод в пользу теории «искусственной отливки». Восьмая загадка Луны: происхождение В прошлом столетии в течение длительного времени условно принятыми были три теории происхождения Луны. В настоящее время большая часть научного сообщества приняла гипотезу об искусственном происхождении планетоида Луны как не менее обоснованную, чем другие. Одна из теорий предполагает, что Луна является осколком Земли. Но огромные различия в характере этих двух тел делают данную теорию практически несостоятельной. Другая теория состоит в том, что данное небесное тело образовалось в то же время, что и Земля, из одного и того же облака космического газа. Но предыдущее заключение является правомерным и по отношению к этому суждению, так как Земля и Луна должны были бы обладать, по крайней мере, схожей структурой. Третья теория предполагает, что, скитаясь по космосу, Луна попала в земное притяжение, которое поймало и превратило ее в свою «пленницу». Большой недостаток такого объяснения заключается в том, что орбита Луны практически круглая и циклическая. При подобном явлении (когда спутник «пойман» планетой) орбита была бы достаточно удалена от центра или, по крайней мере, представляла из себя некий эллипсоид.+ Четвертое предположение – самое невероятное из всех, но, во всяком случае, оно может объяснить различные аномалии, которые связаны со спутником Земли, так как если Луна была сконструирована разумными существами, то физические законы, действию которых она поддается, не были бы одинаково применимы к другим небесным телам. Загадки Луны, выдвинутые учеными Васиным и Щербаковым, – это только некоторые реальные физические оценки аномалий Луны. Помимо этого существуют многие другие видео-, фотосвидетельства и исследования, вселяющие уверенность в тех, кто думает о возможности того, что наш «естественный» спутник таковым не является
Скорость света наглядно Гипотетический фотон, скитающийся от Земли до Луны. Все пропорции соблюдены. Не так то уж и быстро, в масштабах Вселенной.. А вот еще визуально в масштабе расстояние от Земли до Луны : Диаметр Земли 12 т.км., среднее расстояние до Луны 380 т.км. То есть примерно 32 диаметра
Вселенная в листе бумаги Говорят, что лист бумаги нельзя сложить восемь раз (пробовали?), но это неправда. Если у вас есть достаточно большой лист и очень много энергии, бумагу можно сложить столько раз, сколько нужно. Проблема только в том, что сложив ее в 103-й раз, вы достигнете границ Вселенной Не верите? Как лист бумаги толщиной 1 миллиметр может достигнуть такой толщины? Элементарно: толщина будет расти по экспоненте. Каждый раз предыдущая толщина удваивается. Давайте проследим, как это будет происходить … Когда вы сложите лист в третий раз, он будет толщиной с гвоздь. После седьмого раза — со 128-страничный блокнот. Десятое сложение — толщина руки. Лист, сложенный 23 раза, имеет толщину 1 километр. С тридцатым сгибом бумаги вы достигнете высоты 100 километров и выйдете в открытый космос. С 42 сгибом бумага упрется в Луну, а с 51 — в Солнце. 81 сгиб позволит бумаге достигнуть толщины 127786 световых лет — немногим меньше галактики Андромеды (141000 световых лет). Со 103 сгибом вы доберетесь до края нашей непрерывно расширяющейся Вселенной. Все верно ? Есть такой физический феномен, суть которого состоит в том, что лист обычной бумаги офисного размера можно сложить пополам не более 7 раз. Он происходит из-за быстроты роста показательной функции. Количество слоёв бумаги равняется двум в степени n, где n — количество складываний бумаги. Например: если бумагу сложили пополам пять раз, то количество слоёв будет два в степени пять, то есть тридцать два. В 2001 году американка Бритни Гэлливан (англ. Britney Gallivan), тогда школьница, вывела математическую модель складывания бумаги. Ей же удалось сложить лист 12 раз, правда, достаточно тонкой и гибкой золотой фольги. 24 января 2007 года в 72-м выпуске телепередачи «Разрушители легенд» команда исследователей попыталась опровергнуть закон. Они сформулировали его более точно: Даже очень большой сухой лист бумаги нельзя сложить вдвое больше семи раз, делая каждый из сгибов перпендикулярно предыдущему. На обычном офисном листе закон подтвердился, тогда исследователи проверили закон на огромном листе бумаги. Лист размером с футбольное поле (51,8×67,1 м) им удалось сложить 8 раз без специальных средств (11 раз с применением катка и погрузчика). По утверждению поклонников телепередачи, калька от упаковки офсетной печатной формы формата 520×380 мм при достаточно небрежном складывании без усилий складывается восемь раз, с усилиями — девять. Обычная бумажная салфетка складывается 8 раз, если нарушить условие и один раз сложить не перпендикулярно предыдущему (на ролике после четвёртого — пятое).
Spoiler: Что такое Чёрная дыра? Из всех гипотетических объектов Вселенной, предсказываемых научными теориями, черные дыры производят самое жуткое впечатление. И, хотя предположения об их существовании начали высказываться почти за полтора столетия до публикации Эйнштейном общей теории относительности, убедительные свидетельства реальности их существования получены совсем недавно. Давайте начнем с того, как общая теория относительности решает вопрос о природе гравитации. Закон всемирного тяготения Ньютона утверждает, что между двумя любыми массивными телами во Вселенной действует сила взаимного притяжения. По причине такого гравитационного притяжения Земля обращается вокруг Солнца. Общая теория относительности заставляет нас взглянуть на систему Солнце—Земля иначе. Согласно этой теории в присутствии столь массивного небесного тела, как Солнце, пространство-время как бы проминается под его тяжестью, и равномерность его ткани нарушается. Представьте себе эластичный батут, на котором лежит тяжелый шар (например, от боулинга). Натянутая ткань прогибается под его весом, создавая вокруг разрежение. Таким же образом Солнце продавливает пространство-время вокруг себя. Согласно этой картине Земля просто катается вокруг образовавшейся воронки (за исключением того, что маленький шарик, катающийся вокруг тяжелого на батуте неизбежно будет терять скорость и по спирали приближаться к большому). И то, что мы привычно воспринимаем как силу земного притяжения в нашей повседневной жизни, также есть ни что иное, как изменение геометрии пространства-времени, а не сила в ньютоновском понимании. На сегодня более удачного объяснения природы гравитации, чем дает нам общая теория относительности, не придумано. А теперь представьте, что произойдет, если мы будем — в рамках предложенной картины — увеличивать и увеличивать массу тяжелого шара, не увеличивая при этом его физических размеров? Будучи абсолютно эластичной, воронка будет углубляться до тех пор, пока ее верхние края не сойдутся где-то высоко над совсем потяжелевшим шаром, и тогда он просто перестанет существовать при взгляде с поверхности. В реальной Вселенной, накопив достаточную массу и плотность материи, объект захлопывает вокруг себя пространственно-временную ловушку, ткань пространства-времени смыкается, и он теряет связь с остальной Вселенной, становясь невидимым для нее. Так возникает черная дыра. Шварцшильд и его современники полагали, что столь странные космические объекты в природе не существуют. Сам Эйнштейн не только придерживался этой точки зрения, но и ошибочно считал, что ему удалось обосновать свое мнение математически. В 1930-е годы молодой индийский астрофизик Чандрасекар доказал, что истратившая ядерное топливо звезда сбрасывает оболочку и превращается в медленно остывающий белый карлик лишь в том случае, если ее масса меньше 1,4 масс Солнца. Вскоре американец Фриц Цвикки догадался, что при взрывах сверхновых возникают чрезвычайно плотные тела из нейтронной материи; позднее к этому же выводу пришел и Лев Ландау. После работ Чандрасекара было очевидно, что подобную эволюцию могут претерпеть только звезды с массой больше 1,4 масс Солнца. Поэтому возник естественный вопрос — существует ли верхний предел массы для сверхновых, которые оставляют после себя нейтронные звезды? В конце 30-х годов будущий отец американской атомной бомбы Роберт Оппенгеймер установил, что такой предел действительно имеется и не превышает нескольких солнечных масс. Дать более точную оценку тогда не было возможности; теперь известно, что массы нейтронных звезд обязаны находиться в интервале 1,5–3 Ms. Но даже из приблизительных вычислений Оппенгеймера и его аспиранта Джорджа Волкова следовало, что самые массивные потомки сверхновых не становятся нейтронными звездами, а переходят в какое-то другое состояние. В 1939 году Оппенгеймер и Хартланд Снайдер на идеализированной модели доказали, что массивная коллапсирующая звезда стягивается к своему гравитационному радиусу. Из их формул фактически следует, что звезда на этом не останавливается, однако соавторы воздержались от столь радикального вывода. 09.07.1911 - 13.04.2008 Окончательный ответ был найден во второй половине XX века усилиями целой плеяды блестящих физиков-теоретиков, в том числе и советских. Оказалось, что подобный коллапс всегда сжимает звезду «до упора», полностью разрушая ее вещество. В результате возникает сингулярность, «суперконцентрат» гравитационного поля, замкнутый в бесконечно малом объеме. У неподвижной дыры это точка, у вращающейся — кольцо. Кривизна пространства-времени и, следовательно, сила тяготения вблизи сингулярности стремятся к бесконечности. В конце 1967 года американский физик Джон Арчибальд Уилер первым назвал такой финал звездного коллапса черной дырой. Новый термин полюбился физикам и привел в восторг журналистов, которые разнесли его по всему миру (хотя французам он сначала не понравился, поскольку выражение trou noir наводило на сомнительные ассоциации). Важнейшее свойство черной дыры — что бы в нее ни попало, обратно оно не вернется. Это касается даже света, вот почему черные дыры и получили свое название: тело, поглощающее весь свет, падающий на него, и не испускающее собственного кажется абсолютно черным. Согласно общей теории относительности, если объект приближается к центру черной дыры на критическое расстояние — это расстояние называется радиусом Шварцшильда, — он уже никогда не сможет вернуться назад. (Немецкий астроном Карл Шварцшильд (Karl Schwarzschild, 1873–1916) в последние годы своей жизни, используя уравнения общей теории относительности Эйнштейна, рассчитал гравитационное поле вокруг массы нулевого объема.) Для массы Солнца радиус Шварцшильда составляет 3 км, то есть, чтобы превратить наше Солнце в черную дыру, нужно уплотнить всю его массу до размера небольшого городка! Внутри радиуса Шварцшильда теория предсказывает явления еще более странные: всё вещество черной дыры собирается в бесконечно малую точку бесконечной плотности в самом ее центре — математики называют такой объект сингулярным возмущением. При бесконечной плотности любая конечная масса материи, математически говоря, занимает нулевой пространственный объем. Происходит ли это явление реально внутри черной дыры, мы, естественно, экспериментально проверить не можем, поскольку всё попавшее внутрь радиуса Шварцшильда обратно не возвращается. Не имея, таким образом, возможности «рассмотреть» черную дыру в традиционном смысле слова «смотреть», мы, тем не менее, можем обнаружить ее присутствие по косвенным признакам влияния ее сверхмощного и совершенно необычного гравитационного поля на материю вокруг нее. Сверхмассивные черные дыры В центре нашего Млечного Пути и других галактик располагается невероятно массивная черная дыра в миллионы раз тяжелее Солнца. Эти сверхмассивные черные дыры (такое название они получили) были обнаружены по наблюдениям за характером движения межзвездного газа вблизи центров галактик. Газы, судя по наблюдениям, вращаются на близком удалении от сверхмассивного объекта, и простые расчеты с использованием законов механики Ньютона показывают, что объект, притягивающий их, при мизерном диаметре обладает чудовищной массой. Так закрутить межзвездный газ в центре галактики может только черная дыра. Фактически астрофизики нашли уже десятки таких массивных черных дыр в центрах соседних с нашей галактик, и сильно подозревают, что центр любой галактики — суть черная дыра. Черные дыры со звездной массой Согласно нашим нынешним представлениям об эволюции звезд, когда звезда с массой, превышающей примерно 30 масс Солнца, гибнет со вспышкой сверхновой, внешняя ее оболочка разлетается, а внутренние слои стремительно обрушиваются к центру и образуют черную дыру на месте израсходовавшей запасы топлива звезды. Изолированную в межзвездном пространстве черную дыру такого происхождения выявить практически невозможно, поскольку она находится в разреженном вакууме и никак не проявляет себя в плане гравитационных взаимодействий. Однако, если такая дыра входила в состав двойной звездной системы (две горячих звезды, обращающихся по орбите вокруг их центра масс), черная дыра будет по-прежнему оказывать гравитационное воздействие на парную ей звезду. Астрономы сегодня имеют более десятка кандидатов на роль звездных систем такого рода, хотя строгих доказательств не получено в отношении ни одной из них. В двойной системе с черной дырой в ее составе вещество «живой» звезды будет неизбежно «перетекать» в направлении черной дыры. И закручиваться высасываемое черной дырой вещество при падении в черную дыру будет по спирали, исчезая при пересечении радиуса Шварцшильда. При подходе к роковой границе, однако, засасываемое в воронку черной дыры вещество будет неизбежно уплотняться и разогреваться в силу учащения соударений между поглощаемыми дырой частицами, пока не разогреется до энергий излучения волн в рентгеновском диапазоне спектра электромагнитного излучения. Астрономы могут измерить периодичность изменения интенсивности рентгеновского излучения такого рода и вычислить, сопоставив ее с другими доступными данными, примерную массу объекта, «перетягивающего» на себя материю. Если масса объекта превышает предел Чандрасекара (1,4 массы Солнца), этот объект не может являться белым карликом, в которого суждено выродиться нашему светилу. В большинстве выявленных случаев наблюдения подобных двойных рентгеновских звезд массивным объектом является нейтронная звезда. Однако насчитано уже более десятка случаев, когда единственным разумным объяснением является присутствие в двойной звездной системе черной дыры. Все другие типы черных дыр куда более спекулятивны и основаны исключительно на теоретических изысканиях — экспериментальных подтверждений их существования не имеется вовсе. Во-первых, это черные мини-дыры с массой, сопоставимой с массой горы и сжатой до радиуса протона. Идею об их зарождении на начальной стадии формирования Вселенной непосредственно после Большого взрыва высказал английский космолог Стивен Хокинг (см. Скрытый принцип необратимости времени). Хокинг предположил, что взрывами мини-дыр можно объяснить действительно загадочный феномен точеных вспышек гамма-излучения во Вселенной. Во-вторых, некоторые теории элементарных частиц предсказывают существование во Вселенной — на микро-уровне — настоящего решета из черных дыр, представляющих собой своего рода пену из отбросов мироздания. Диаметр таких микро-дыр предположительно составляет около 10–33 см — они в миллиарды раз мельче протона. На данный момент у нас нет каких-либо надежд на экспериментальную проверку даже самого факта существования таких черных дыр-частиц, не говоря уже о том, чтобы хоть как-то исследовать их свойства. А что произойдет с наблюдателем, если он вдруг окажется по ту сторону гравитационного радиуса, иначе именуемого горизонтом событий. Здесь начинается самое удивительное свойство черных дыр. Не зря, говоря о черных дырах, мы всегда упоминали время, точнее пространство-время. По теории относительности Эйнштейна, чем быстрее движется тело, тем больше становится его масса, но тем медленнее начинает идти время! На малых скоростях в нормальных условиях этот эффект незаметен, но если тело (космический корабль) движется со скоростью близкой к скорости света, то масса его увеличивается, а время замедляется! При скорости тела равной скорости света, масса обращается в бесконечность, а время останавливается! Об этом говорят строгие математические формулы. Вернемся к черной дыре. Представим себе фантастическую ситуацию, когда звездолет с космонавтами на борту приближается к гравитационному радиусу или горизонту событий. Понятно, что горизонт событий назван так потому, что мы может наблюдать какие-либо события (вообще что-то наблюдать) только до этой границы. Что за этой границей мы наблюдать не в состоянии. Тем не менее, находясь внутри корабля, приближающегося к черной дыре, космонавты будут чувствовать себя, как и раньше, т.к. по их часам время будет идти «нормально». Космический корабль спокойно пересечет горизонт событий, и будет двигаться дальше. Но поскольку скорость его будет близка к скорости света, то до центра черной дыры космический корабль достигнет, буквально, за миг. А для внешнего наблюдателя космический корабль просто остановится на горизонте событий, и будет находиться там практически вечно! Таков парадокс колоссального тяготения черных дыр. Закономерен вопрос, а останутся ли живы космонавты, уходящие в бесконечность по часам внешнего наблюдателя. Нет. И дело вовсе не в громадном тяготении, а в приливных силах, которые у столь малого и массивного тела сильно меняются на малых расстояниях. При росте космонавта 1 м 70 см приливные силы у его головы будут гораздо меньше, чем у ног и его просто разорвет уже на горизонте событий. Итак, мы в общих чертах выяснили, что такое черные дыры, но речь пока шла о черных дырах звездной массы. В настоящее время астрономам удалось обнаружить сверхмассивные черные дыры, масса которых может составлять миллиард солнц! Сверхмассивные черные дыры по свойствам не отличаются от своих меньших собратьев. Они лишь гораздо массивнее и, как правило, находятся в центрах галактик – звездных островов Вселенной. В центре Нашей Галактики (Млечный Путь) тоже имеется сверхмассивная черная дыра. Колоссальная масса таких черных дыр позволят вести их поиск не только в Нашей Галактике, но и в центрах далеких галактик, находящихся на расстоянии миллионы и миллиарды световых лет от Земли и Солнца. Европейские и американские ученые провели глобальный поиск сверхмассивных черных дыр, которые, согласно современным теоретическим выкладкам, должны находиться в центре каждой галактики. Современные технологии позволяют выявить наличие этих коллапсаров в соседних галактиках, но обнаружить их удалось совсем немного. Значит, либо черные дыры просто скрываются в плотных газопылевых облаках в центральной части галактик, либо они находятся в более отдаленных уголках Вселенной. Итак, черные дыры можно обнаружить по рентгеновскому излучению, испускаемому во время аккреции вещества на них, и чтобы произвести перепись подобных источников, в околоземное комическое пространство были запущены спутники с рентгеновскими телескопами на борту. Занимаясь поиском источников Х-лучей, космические обсерватории «Чандра» (Chandra) и «Росси» (Rossi) обнаружили, что небо заполнено фоновым рентгеновским излучением, и является в миллионы раз более ярким, чем в видимых лучах. Значительная часть этого фонового рентгеновского излучения неба должна исходить от черных дыр. Обычно в астрономии говорят о трех типах черных дыр. Первый — черные дыры звездных масс (примерно 10 масс Солнца). Они образуются из массивных звезд, когда в тех заканчивается термоядерное горючее. Второй — сверхмассивные черные дыры в центрах галактик (массы от миллиона до миллиардов солнечных). И наконец, первичные черные дыры, образовавшиеся в начале жизни Вселенной, массы которых невелики (порядка массы крупного астероида). Таким образом, большой диапазон возможных масс черных дыр остается незаполненным. Но где эти дыры? Заполняя пространство рентгеновскими лучами, они, тем не менее, не желают показывать свое истинное «лицо». Но чтобы построить четкую теорию связи фонового рентгеновского излучения с черными дырами, необходимо знать их количество. На данный момент космическим телескопам удалось обнаружить лишь небольшое количество сверхмассивных черных дыр, существование которых можно считать доказанным. Косвенные признаки позволяют довести количество наблюдаемых черных дыр, ответственных за фоновое излучение, до 15%. Приходится предполагать, что остальные сверхмассивные черные дыры просто прячутся за толстым слоем пылевых облаков, которые пропускают только рентгеновские лучи высокой энергии или же находятся слишком далеко для обнаружения современными средствами наблюдений. Сверхмассивная черная дыра (окрестности) в центре галактики M87 (рентгеновское изображение). Виден выброс (джет) от горизонта событий. Изображение с сайта www.college.ru/astronomy Поиск скрытых черных дыр — одна из главных задач современной рентгеновской астрономии. Последние прорывы в этой области, связанные с исследованиями при помощи телескопов «Чандра» и «Росси», тем не менее охватывают лишь низкоэнергетический диапазон рентгеновского излучения — приблизительно 2000–20 000 электрон-вольт (для сравнения, энергия оптического излучения — около 2 электрон-вольт). Существенные поправки в эти исследования может внести европейский космический телескоп «Интеграл» (Integral), который способен проникнуть в еще недостаточно изученную область рентгеновского излучения с энергией 20 000–300 000 электрон-вольт. Важность изучения этого типа рентгеновских лучей состоит в том, что хотя рентгеновский фон неба имеет низкую энергетику, но на этом фоне проявляются множественные пики (точки) излучения с энергией около 30 000 электрон-вольт. Ученые еще только приоткрывают завесу тайны того, что порождает эти пики, а «Интеграл» — первый достаточно чувствительный телескоп, способный найти подобные источники рентгеновских лучей. По предположению астрономов, лучи высокой энергии порождают так называемые Комптон-объекты (Compton-thick), то есть сверхмассивные черные дыры, окутанные пылевой оболочкой. Именно Комптон-объекты ответственны за пики рентгеновского излучения в 30 000 электрон-вольт на поле фонового излучения. Но, продолжая исследования, ученые пришли к выводу, что Комптон-объекты составляют лишь 10% от того числа черных дыр, которые должны создавать пики высоких энергий. Это — серьезное препятствие для дальнейшего развития теории. Значит, недостающие рентгеновские лучи поставляют не Compton-thick, а обычные сверхмассивные черные дыры? Тогда как быть с пылевыми завесами для рентгеновских лучей низкой энергии.? Ответ, похоже, кроется в том, что многие черные дыры (Комптон-объекты) имели достаточно времени, чтобы поглотить весь газ и пыль, которые окутывали их, но до этого имели возможность заявить о себе рентгеновским излучением высокой энергии. После поглощения всего вещества такие черные дыры уже оказались неспособными генерировать рентгеновское излучение на горизонте событий. Становится понятно, почему эти черные дыры нельзя обнаружить, и появляется возможность отнести недостающие источники фонового излучения на их счет, так как хотя черная дыра уже не излучает, но ранее созданное ей излучение продолжает путешествие по Вселенной. Тем не менее, вполне возможно, что недостающие черные дыры более скрыты, чем предполагают астрономы, то есть то, что мы не их видим, вовсе не значит, что их нет. Просто пока у нас не хватает мощности средств наблюдений, чтобы увидеть их. Тем временем ученые из NASA планируют расширить диапазон поиска скрытых черных дыр еще дальше во Вселенную. Именно там находится подводная часть айсберга, считают они. В течение нескольких месяцев исследования будут проводиться в рамках миссии «Свифт» (Swift). Проникновение в глубокую Вселенную позволит обнаружить прячущиеся черные дыры, найти недостающее звено для фонового излучения и пролить свет на их активность в раннюю эпоху Вселенной. Некоторые черные дыры считаются более активными, чем их спокойные соседи. Активные черные дыры поглощают окружающее вещество, а если в полет тяготения попадет «зазевавшаяся» звезда, пролетающая мимо, то она непременно будет «съедена» самым варварским способом (разорванная в клочья). Поглощаемое вещество, падая на черную дыру, нагревается до огромных температур, и испытывает вспышку в гамма, рентгеновском и ультрафиолетовом диапазоне. В центре Млечного Пути так же находится сверхмассивная черная дыра, но ее труднее изучать, чем дыры в соседних или даже далеких галактиках. Это связано с плотной стеной газа и пыли, встающей на пути центру Нашей Галактики, ведь Солнечная система находится почти на краю галактического диска. Поэтому наблюдения активности черных дыр гораздо эффективней у тех галактик, ядро которых хорошо просматривается. При наблюдении одной из далеких галактик, расположенной в созвездии Волопаса на расстоянии 4-х миллиардов световых лет, астрономам впервые удалось отследить от начала и почти до конца процесс поглощения звезды супермассивной черной дырой. В течение тысяч лет этот гигантский коллапсар тихо-мирно покоился в центре безымянной эллиптической галактики, пока одна из звезд не осмелилась приблизиться к ней достаточно близко. Мощная гравитация черной дыры разорвала звезду на части. Сгустки вещества начали падать на черную дыру и при достижении горизонта событий, ярко вспыхивать в ультрафиолетовом диапазоне. Эти вспышки и зафиксировал новый космический телескоп NASA Galaxy Evolution Explorer, изучающий небо в ультрафиолете. Телескоп и сегодня продолжает наблюдать за поведением отличившегося объекта, т.к. трапеза черной дыры еще не закончилась, а остатки звезды продолжают падать в бездну времени и пространства. Наблюдения таких процессов, в конце концов, помогут лучше понять, как черные дыры развиваются вместе с их родительскими галактиками (или, наоборот, галактики развиваются с родительской черной дырой). Более ранние наблюдения показывают, что подобные эксцессы не редкость во Вселенной. Ученые подсчитали, что в среднем звезда поглощается сверхмассивной черной дырой типичной галактики один раз в 10000 лет, но поскольку галактик большое количество, то наблюдать поглощения звезд можно гораздо чаще. Источники: http://elementy.ru http://www.astrogalaxy.ru http://www.scorcher.ru
Spoiler: Происхождение пространства и времени Многие исследователи считают, что физика не будет законченной, пока не сможет объяснить поведение пространства, времени и их происхождение. «Представьте себе, однажды вы просыпаетесь и понимаете, что живете внутри компьютерной игры. Если это так, тогда все вокруг, весь трехмерный мир — это всего лишь иллюзия, информация, закодированная на двумерной поверхности» — Марк Ван Раамсдонк — физик, Университет Британской Колумбии, Ванкувер, Канада. Это сделало бы нашу Вселенную с ее тремя пространственными измерениями, своего рода голограммой, источник которой находится в низших измерениях. Этот «голографический принцип» довольно необычен для теоретической физики. Но Ван Раамсдонк является членом небольшой группы исследователей, которые считают, что это вполне нормально. Просто ни один из столпов современной физики: ни общая теория относительности, которая описывает гравитацию как искривление пространства и времени, ни квантовая механика, не могут объяснить существование пространства и времени. Даже теория струн, описывающая элементарные нити энергии, не может этого сделать. Давайте рассмотрим эту теорию подробнее … Ван Раамсдонк и его коллеги убеждены, что необходимо дать конкретное представление понятий пространства и времени, пусть даже такое во многом нелепое, как голография. Они утверждают, что радикальное переосмысление реальности является единственным способом объяснить, что происходит, когда бесконечно плотная сингулярность в центре черной дыры искажает пространство-время до неузнаваемости. Оно так же поможет объединить квантовую теорию и общую теорию относительности, а этого теоретики пытаются добиться уже не одно десятилетие. «Все наши опыты свидетельствуют о том, что вместо двух полярных концепций реальности, должна быть найдена одна всеобъемлющая теория» — Абэй Аштекар — физик, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, штат Пенсильвания Гравитация как термодинамика Но ради чего все эти попытки? И как найти то самое «сердце» теоретической физики? Ряд поразительных открытий, сделанных в начале 1970-х годов, натолкнули на мысль, что квантовая механика и гравитация тесно связаны с термодинамикой. В 1974 году Стивен Хокинг из Кембриджского университета в Великобритании показал, что квантовые эффекты в космосе вокруг черной дыры могут привести к выбросу излучения высокой температуры. Другие физики быстро отметили, что это явление является довольно общим. Даже в совершенно пустом пространстве астронавт, испытывающий ускорение, будет ощущать вокруг себя тепло. Эффект слишком мал, чтобы его можно было заметить в случае с космическим кораблем, но само по себе предположение казалось фундаментальным. И если квантовая теория и общая теория относительности правильны (что подтверждается экспериментами), то излучение Хокинга действительно существует. За этим последовало второе ключевое открытие. В стандартной термодинамике объект может излучать тепло только за счет уменьшения энтропии, меры количества квантовых состояний внутри него. То же самое и с черными дырами; еще до появления доклада Хокинга в 1974 году Джейкоб Бекенштейн, который в настоящее время работает в Еврейском университете в Иерусалиме, предположил, что черные дыры обладают энтропией. Но есть разница. В большинстве объектов энтропия пропорциональна числу атомов объекта, а значит и объему. Но энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта событий, границы, из которой даже свет не может вырваться. Как будто в этой поверхности закодирована информация о том, что внутри (прям как двумерные голограммы кодируют трехмерное изображение). В 1995 году Тед Джекобсон, физик из Мэрилендского университета в Колледж-Парке, скомбинировал эти два открытия и предположил, что каждая точка в пространстве находится на крошечном «горизонте черной дыры», который также подчиняется пропорции энтропия-площадь. Даже уравнения Эйнштейна удовлетворяют этому условию (естественно, физик оперировал термодинамическими понятиями, а не пространством-временем). «Возможно, это позволит нам узнать больше о происхождении гравитации», — говорит Якобсон. Законы термодинамики являются статистическими, поэтому его результат позволяет предположить, что гравитация – явление также статистическое (макроскопическое приближение к невидимым компонентам пространства-времени). В 2010 году эта идея шагнула еще дальше. Эрик Верлинде, специалист по теории струн из университета Амстердама, предположил, что статистическая термодинамика пространственно-временных составляющих могла дать толчок закону Ньютона о гравитационном притяжении. Сверхновые - звезды, блеск которых увеличивается на десятки звездных величин за сутки. В течение малого периода времени взрывающаяся сверхновая может быть ярче, чем все звезды ее родной галактики. Существует два типа cверхновых: Тип I и Тип II. Считается, что Тип II является конечным этапом эволюции одиночной звезды с массой М*=10±3Мsun. Тип I связан, по-видимому, с двойной системой, в которой одна из звезд белый карлик, на который идет аккреция со второй звезды. Гамма-всплески – выбросы гамма-излучения, связанные с самыми высокоэнергетическими взрывами. Изначальное гамма-излучение испускается в течение времени от десятка миллисекунд до нескольких минут, за ним следует послесвечение на более длинных волнах. Большая часть гамма-всплесков связана с образованием нейтронных звезд и черных дыр после взрывов сверхновых, самые короткие всплески возникают при столкновении двух нейтронных звезд. В другой работе Тану Падманабан, космолог из Межвузовского центра астрономии и астрофизики в Пуне, показал, что уравнения Эйнштейна можно переписать в форме, идентичной законам термодинамики, как и многие другие альтернативные теории тяжести. В настоящее время Падманабан работает над обобщением термодинамического подхода, пытаясь объяснить происхождение и величину темной энергии, таинственной космической силы, ускоряющей расширение Вселенной. Подобные идеи проверить эмпирически крайне сложно, но не невозможно. Чтобы понять, состоит ли пространство-время из отдельных компонентов, можно провести наблюдение за задержкой фотонов высоких энергий, путешествующих к Земле от далеких космических объектов, таких как сверхновые и γ-всплески. В апреле Джованни Амелино-Камелия, исследователь квантовой гравитации из Римского Университета, и его коллеги обнаружили намеки именно на подобные задержки фотонов, идущих от γ-всплеска. Как говорит Амелино-Камелия, результаты не являются окончательными, но группа планирует расширить свои поиски, чтобы зафиксировать время движения нейтрино высоких энергий, создаваемых космическими событиями. «Если теория не может быть проверена, то наука для меня не существует. Она превращается в религиозные убеждения, которые не представляют для меня никакого интереса» — Джованни Амелино-Камелия — исследователь квантовой гравитации, Римский Университет Другие физики концентрируются на лабораторных испытаниях. В 2012 году, например, исследователи из Венского университета и Имперского колледжа Лондона провели настольный эксперимент, в котором микроскопические зеркала перемещаются при помощи лазеров. Они утверждали, что пространство-время в Планковском масштабе приведет к изменению света, отраженного от зеркала. Петлевая квантовая гравитация Даже если термодинамический подход верен, он все равно ничего не говорит о фундаментальных составляющих пространства и времени. Если пространство-время представляет собой ткань, то каковы ее нити? Один из возможных ответов вполне буквален. Теория петлевой квантовой гравитации, которую выдвинул в середине 1980-х Аштекар и его коллеги, описывает ткань пространства-времени как растущую паутину из нитей, которые несут информацию о квантованных площадях и объемах областей, через которые они проходят. Отдельные нити сети должны, в конечном итоге, образовывать петли. Отсюда и название теории. Правда, она не имеет ничего общего с гораздо более известной теорией струн. Последние движутся вокруг пространства-времени, тогда как нити и есть пространство-время, а информация, которую они несут, определяет форму пространственно-временной ткани вокруг них. Петли – это квантовые объекты, однако, они также определяют минимальную единицу площади и, во многом, таким же образом, как и обычная квантовая механика определяют минимальную энергию электрона в атоме водорода. Попытайтесь вставить дополнительные нити меньшей площади, и они просто отсоединятся от остальной сети и не смогут больше связаться ни с чем. Они как бы выпадают из пространства-времени. Минимальная площадь хороша тем, что петлевая квантовая гравитация не может сжать бесконечное количество кривых в бесконечно малую точку. Это означает, что она не может привести к тем особенностям, когда уравнения Эйнштейна рушатся: в момент Большого Взрыва или в центре черных дыр. Воспользовавшись этим фактом, в 2006 году Аштекар и его коллеги представили серию моделей, в которых повернули время вспять и продемонстрировали то, что было до Большого взрыва. По мере приближения к фундаментальному пределу размера, продиктованному петлевой квантовой гравитацией, сила отталкивания раскрыла и зафиксировала сингулярность открытой, превратив ее в туннель к космосу, предшествующему нашему. В этом году Родольфо Гамбини из Республиканского Университета Уругвая в Монтевидео и Хорхе Пуйин из Университета Луизианы в Батон-Руж представили аналогичные модели, но уже для черной дыры. Если двигаться глубоко в сердце черной дыры, то можно обнаружить не сингулярность, а тонкий пространственно-временной туннель, ведущий в другую часть космоса. Петлевая квантовая гравитация не является полноценной теорией, так как она не содержит никаких других сил. Кроме того, физикам еще предстоит показать, как «получилось» обычное пространство-время из информационной сети. Но Даниэле Орити, физик из Института гравитационной физики Макса Планка в Гольме, надеется найти вдохновение в работе ученых, представивших экзотические фазы материи, которая совершает переходы, описанные квантовой теорией поля. Орити и его коллеги ищут формулы для описания того, как Вселенная могла бы проходить аналогичные фазы от набора дискретных петель к плавному и непрерывному пространству-времени. Причинный ряд Разочарования заставили некоторых исследователей придерживаться минималистской программы, известной как теория причинного ряда. Основанная Рафаэлем Соркиным, теория постулирует, что строительные блоки пространства-времени – это простые математические точки, связанные либо с прошлым, либо с будущим. Это «скелетное» представление причинности, которая утверждает, что более раннее событие может повлиять на более позднее, но не наоборот. В результате сеть как растущее дерево превращается в пространство-время. «Пространство появляется из точки так же, как температура выходит из атома. Нет смысла говорить об одном атоме, значение заключено в их большом количестве» — Рафаэль Соркинфизик, Институт Теоретической Физики «Периметр» в Ватерлоо, Канада В конце 1980-х Соркин использовал эту структуру, чтобы представить число точек, которое должна включать Вселенная, и пришел к выводу, что они должны быть причиной малой внутренней энергии, которая ускоряет расширение Вселенной. Несколько лет спустя открытие темной энергии подтвердило его догадку. «Люди часто думают, что квантовая гравитация не может сделать проверяемых предсказаний, но здесь именно тот случай», — говорит Джо Хенсон, исследователь квантовой гравитации из Имперского колледжа в Лондоне. » Если значение темной энергии было бы больше или его не было бы совсем, тогда теория причинного ряда была бы исключена». Причинная динамическая триангуляция Едва ли найдутся доказательства, однако теория причинного ряда предложила несколько других возможностей, которые можно было бы проверить. Некоторые физики обнаружили, что гораздо удобнее использовать компьютерное моделирование. Идея, появившаяся в начале 1990-х, состоит в аппроксимации неизвестных фундаментальных составляющих крошечными кусочками обычного пространства-времени, оказавшимися в бурлящем море квантовых флуктуаций, и наблюдении за тем, как эти кусочки спонтанно соединяются в более крупные структуры. «Первые попытки аппроксимации неизвестных фундаментальных составляющих крошечными кусочками обычного пространства-времени были неудачными. Строительные блоки пространства-времени были простыми гиперпирамидами, четырехмерные прототипы трехмерных тетраэдров, а предполагаемое соединение позволило им свободно комбинироваться. В результате получилась серия странных «вселенных», в которых было слишком много измерений (или слишком мало), часть из них существовала сама по себе, а часть разрушалась. Это была попытка показать то, что нас окружает. В конце концов, измерение времени не похоже на три измерения пространства. Мы не можем путешествовать назад и вперед во времени, поэтому визуализация была изменена с учетом причинности. Тогда мы обнаружили, что пространственно-временные кусочки начали собираться в четырехмерные вселенные со свойствами, подобными нашей» — Рената Лолл физик, Университет Неймегена, Нидерланды Интересно, что моделирование также намекает на то, что вскоре после Большого взрыва Вселенная прошла через младенческую фазу только с двумя измерениями: одно пространственное и одно временное. Это заключение было сделано независимо от попыток получить уравнения квантовой гравитации, и даже независимо от тех, кто полагает, что появление темной энергии является признаком того, что в нашей Вселенной появляется четвертое пространственное измерение. Голография Между тем, Ван Раамсдонк предложил совсем другое представление о появлении пространства-времени, основанное на голографическом принципе. Голограммоподобный принцип того, что у черных дыр вся энтропия находится на поверхности, был впервые представлен Хуаном Малдасеной, приверженцем теории струн из Института Передовых Исследований в Принстоне. Он опубликовал свою модель голографической Вселенной в 1998 году. В этой модели трехмерный «интерьер» Вселенной включал в себя струны и черные дыры, управляемые исключительно силой тяжести, в то время как ее двумерная граница имела элементарные частицы и поля, подчинявшиеся обычным квантовым законам, а не гравитации. Гипотетические жители трехмерного пространства никогда бы не увидели эту границу, потому что она была бы бесконечно далеко. Но это никак не влияет на математику: все, что происходит в трехмерной Вселенной может быть одинаково хорошо описано уравнениями в случае двумерной границы, и наоборот. В 2010 году Ван Раамсдонк объяснил запутывание квантовых частиц на границе. Это означает, что данные, полученные в одной части, неизбежно скажутся на другой. Он обнаружил, что если каждая частица запутывается между двух отдельных областей границы, она неуклонно движется к нулю, поэтому квантовая связь между ними исчезает, трехмерное пространство начинает постепенно делиться (как клетка) до тех пор, пока не порвется последняя связь. Таким образом, трехмерное пространство делится снова и снова, в то время как двумерная граница остается «на связи». Ван Раамсдонк заключил, что трехмерная вселенная идет бок о бок с квантовой запутанностью на границе. Это означает, что, в некотором смысле, квантовая запутанность и пространство-время — это одно и то же. источник
Вообще то почти все планеты солнечной системы вращаются в одной плоскости - эклиптика. В той же плоскости находится Млечный путь (наша галактика), а на симуляторе показано, что наша солнечная система вращается перпендикулярно плоскости Млечного пути.
Студент создал 3D карту со всеми спутниками земли http://www.lookatme.ru/mag/live/experience-news/215575-satellites http://stuffin.space/
Сегодня будет одна из самых светлых ночей в XXI веке! Такое совпадение бывает несколько раз за 100 лет: Полнолуние и Летнее солнцестояние с разницей всего в 12 часов! Именно поэтому сегодня в северном полушарии Земли самая короткая (светлая) ночь будет еще дополнительно подсвечена полной Луной!Полнолуние наступит в 14 часов 20 июня, а летнее солнцестояние произойдет 21 июня в 2 часа ночи. Не проспите самую светлую ночь ! http://www.popmech.ru/science/239919-segodnya-nochyu-polnolunie-v-solntsestoyanie/
