Что является пружиной Большого взрыва?
В сингулярностях и катастрофических этапах эволюции вещества нет ничего страшного и невозможного, а есть только много непривычного.
Г. И. Наан
Какой может быть природа квантового отталкивания возле сингулярности, которое может обеспечить Большой взрыв? Как классическое притяжение может смениться на квантовое отталкивание? Квантовый подход к решению проблемы сингулярности и Большого взрыва предполагает существование ранней Вселенной в квази-планковском микроскопическом масштабе, потому что на хорошо изученном макроуровне не существует сильного квантового отталкивания. С точки зрения квантовой космологии динамику Вселенной размером в десятки миллиардов световых лет до сих пор определяют квантовые процессы неизвестной природы, случившиеся более десяти миллиардов лет назад в микрообъеме.
Это очень сильное предположение, как и вовлечение в физику ранее неизвестных квантовых полей. Какова же альтернатива? Где же найти решение проблемы сингулярности и Большого взрыва, которое базировалось бы на проверенной теории и было бы неоспоримо?
Интересный феномен исследован в последние годы в общей теории относительности. Рассмотрим обычную классическую систему: два неодинаковых и неупругих (например, пластилиновых) невращающихся шара, которые достаточно медленно движутся навстречу друг другу вдоль прямой линии. По Ньютону, если столкновение таких шаров рассмотреть в системе центра их масс, то после удара они слипнутся в один шар, который будет неподвижен относительно наблюдателя, который удобно устроился в центре инерции.
По логике Ньютона, столкновение и слияние двух неодинаковых черных дыр, которое наблюдается из центра масс, тоже должно приводить к одной покоящейся черной дыре. Но не тут-то было! Как показывают расчеты в рамках ОТО, при слиянии неодинаковых черных дыр итоговая дыра не остается в центре масс системы, а получает толчок в сторону меньшей из дыр и улетает из центра масс системы. Физику этого толчка можно интерпретировать следующим образом: каждая черная дыра имеет вокруг себя воронку гравитационного потенциала. Меньшая дыра имеет меньшую воронку, а большая дыра соответственно более масштабную воронку. При слиянии дыр образуется одна суммарная воронка потенциала, которая оказывается несимметричной из-за разных потенциальных воронок неодинаковых сливающихся черных дыр и из-за того, что гравитационное поле перестраивается не мгновенно, а со скоростью света. Можно сказать, что образовавшаяся суммарная дыра оказалась в несимметричной воронке или не в минимуме итогового потенциала, а на его склоне — и этот склон потенциала выталкивает суммарную черную дыру из центра масс. Максимальная скорость такой «отдачи» для невращающихся дыр — 175 километров в секунду, если масса крупной дыры в пять раз больше, чем у меньшей дыры. Очевидно, что итоговая черная дыра ускоряется искривленным пространством-временем, потому что в данной системе нет других сил.
Этот эффект не имеет аналогов в ньютоновской гравитации, в которой гравитационный потенциал перестраивается мгновенно. Феномен «отдачи» в ОТО хорошо изучен за последние годы и даже применяется для объяснения вылета черных дыр из шаровых скоплений и галактик. Но принципиальная значимость этого эффекта гораздо глубже. Общепринято, что гравитационная сила является притягивающей силой. Гравитация — это синоним слова «притяжение». Слово «антигравитация» в науке и культуре часто носит иронично-негативный оттенок, вплоть до диагноза.
Проведем следующий мысленный эксперимент. Возьмем большое количество черных дыр звездной массы и равномерно расположим их по поверхности сферы, например, в сто световых лет (рис.)
Эта конструкция будет обладать заметной самогравитацией. Если отпустить черные дыры, то они начнут падать с небольшим ускорением к центру сферы. Разместим возле каждой черной дыры еще одну дыру в пять раз меньшей массы — так, чтобы меньшая дыра располагалась снаружи, то есть на продолжении линии «центр сферы — крупная дыра». Притяжение дыр к центру сферы только усилится. Если же разрешить слияние каждой пары черных дыр, то произойдет с точки зрения теории Ньютона нечто невероятное (см. рис. 1): сфера из суммарных черных дыр вместо сжатия начнет расширяться со скоростью почти двести километров в секунду! Мы сумели так расположить систему гравитирующих объектов, что градиент потенциала для всех дыр, возникших после слияния, оказывается направленным внутрь — и вместо притяжения (= гравитации) мы получили отталкивание (=антигравитацию). Этот мысленный эксперимент полностью разрушает прочно устоявшееся мнение, что гравитация — это синоним притяжения. Мы получили в рамках ОТО антигравитацию, не вводя никаких новых сил, квантовых полей или гипотетических отрицательных давлений! Эта разлетающаяся сфера из черных дыр — светлый луч надежды в царстве темных сил.
Можно задаться логичным вопросом: а можно ли вывернуть воронку притягивающего потенциала так, чтобы он стал отталкивающим в момент коллапса Вселенной? Если гравитация становится в околосингулярной области мощнее всех остальных сил, то нельзя ли победить гравитационный коллапс и сопутствующую сингулярность с помощью самой гравитации?
Сможете найти на картинке цифру среди букв?
Справились? Тогда попробуйте пройти нашу новую игру на внимательность. Приз — награда в профиль на Пикабу: https://pikabu.ru/link/-oD8sjtmAi
Первое обнаружение магнитных массивных звезд за пределами нашей галактики
Впервые магнитные поля были обнаружены у трех массивных горячих звезд в соседних с нами галактиках — Большом и Малом Магеллановом Облаке. Хотя массивные магнитные звезды уже обнаружены в нашей галактике, открытие магнетизма в Магеллановых облаках особенно важно, поскольку в этих галактиках имеется большое количество молодых массивных звезд. Это дает уникальную возможность изучить активно формирующиеся звезды и верхний предел массы, которую звезда может иметь и оставаться стабильной.
Магнитные поля звезд измеряются с помощью спектрополяриметрии. Для этого регистрируется звездный свет с круговой поляризацией и исследуются мельчайшие изменения спектральных линий. Обычные спектрополяриметры высокого разрешения и телескопы меньшего размера непригодны для таких исследований. Поэтому был использован спектрополяриметр низкого разрешения FORS2, который установлен на одном из четырех 8-метровых телескопов Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO).
Предыдущие попытки обнаружить магнитные поля у массивных звезд за пределами нашей галактики не увенчались успехом. Эти измерения сложны и зависят от нескольких факторов.
Магнитное поле, измеряемое при круговой поляризации, называется продольным магнитным полем и соответствует исключительно той составляющей поля, которая направлена в сторону наблюдателя. Он похож на свет, исходящий от маяка, который легко увидеть, когда луч светит в сторону наблюдателя.
Поскольку структура магнитного поля массивных звезд обычно характеризуется глобальным диполем с осью, наклоненной к оси вращения, то напряженность продольного магнитного поля может равняться нулю на фазах вращения, когда наблюдатель смотрит прямо на магнитный экватор вращающейся звезды.
Самая массивная область звездообразования NGC346 в Малом Магеллановом Облаке. Авторы и права: НАСА, ЕКА, А. Джеймс (STScI)
Найдена экзопланета размером с Венеру
Найдена экзопланета размером с Венеру
Международная команда исследователей объявила об обнаружении новой экзопланеты. По своим физическим характеристикам она напоминает Венеру. Открытие было сделано при помощи телескопа TESS. Он отслеживает регулярные колебания яркости звезд, которые могут быть вызваны транзитами обращающихся вокруг них экзопланет.
Проанализировав данные TESS, астрономы обратили внимание на звезду Gliese 12. Это холодный красный карлик, расположенный почти в 40 световых годах от нас по направлению к созвездию Рыб. Размер звезды составляет 27 % от размера Солнца, а температура поверхности — около 60% от солнечной. Каждые 12,8 дня ее яркость уменьшается, что свидетельствует о наличии у светила компаньона.
Вновь открытая экзопланета получила обозначение Gliese 12 b. Ее орбита проходит на расстоянии в 10,5 млн км от красного карлика. Это 7% от расстояния между Землей и Солнцем. Gliese 12 b меньше Земли и по размерам сопоставима с Венерой. Другое сходство заключается в количестве получаемой энергии. Экзопланета получает от своей звезды в 1,6 раза больше энергии, чем Земля от Солнца, и примерно 85 % от того, что достается Венере. Если предположить, что у Gliese 12 b нет атмосферы, то температура поверхности составляет примерно 42 °C.
Астрономы считают, что изучение Gliese 12 b может ответить на ряд важных вопросов. Особенно их интересует наличие у нее атмосферы. Красные карлики это, как правило, весьма активные звезды, которые часто производят мощные вспышки. Многие исследователи считают, что со временем они могут полностью сдуть атмосферу близких экзопланет.
Однако проведенные учеными анализы показывают, что Gliese 12 не демонстрирует никаких признаков экстремального поведения. Поэтому эта система является отличной целью для углубленного изучения при помощи телескопа James Webb. Данные о том, есть у Gliese 12 b атмосфера или нет, станут важным шагом на пути к углублению понимания того, насколько жизнепригодны системы красных карликов и сыграют важную роль в общей оценке обитаемости нашей галактики.
Если вы профи в своем деле — покажите!
Такую задачу поставил Little.Bit пикабушникам. И на его призыв откликнулись PILOTMISHA, MorGott и Lei Radna. Поэтому теперь вы знаете, как сделать игру, скрафтить косплей, написать историю и посадить самолет. А если еще не знаете, то смотрите и учитесь.
Работа любительского телескопа во время съёмки объектов глубокого космоса
Для подобной съёмки необходимы длительные выдержки. Но из-за вращения Земли объекты быстро уходят из поля зрения телескопа и снимки получаются смазанные. Чтобы это предотвратить, выполняют гидрирование — ведение телескопа за объектом съёмки.
В данном случае гидрирование выполняется посредством вспомогательного телескопа-гида, установленного на основном.
Гид отслеживает положение яркого объекта в небе и, исходя из смещения этого обьекта, корректируется положение основного телескопа.