Вчера, 10 октября, Землю накрыл мощнейший выброс солнечной массы. В результате чего очень ярко и высоко сияло. Были пульсации, протонные дуги и пятна IPA.
Sony A7s, Sony 20mm F1.8G. ISO 4000, 2.5s. Панорамы
Облако Оорта
Всем привет! Долгое продолжение согласен, но раньше не мог. Сегодня мы как и всегда, будем саморазвиваться. наша тема-вопрос на сегодня - как квантовая механика работает в масштабах гигантских умерших звезд.
Вы задумывались, почему мы с вами не проваливаемся сквозь пол? Или почему стул под вами держит ваш вес(не массу!!!), а не сжимается в точку под действием гравитации?
В школе нам говорили: «Ну, это потому что атомы имеют электромагнитное отталкивание». НО! На самом деле ткань нашей реальности удерживает от схлопывания один из самых фундаментальных и красивых законов квантового мира - Принцип запрета Паули. Разберемся в этом
Представьте себе обычную вечернюю электричку или кинотеатр. В ней есть строгие правила: на одном сиденье может сидеть только один человек. Если место занято, вы не можете сесть туда же вторым слоем или на него - вам придется искать другое свободное кресло.
В микромире всё устроено точно так же. Все частицы во Вселенной делятся на два больших клана:
Бозоны
Бозоны - "в тесноте да не в обиде" (например, фотоны света). Им плевать на личные границы, они могут набиваться в одно и то же квантовое состояние миллиардами.
Фермионы - "социофобы". К ним относятся электроны, протоны и нейтроны. Из них соткана вся наша материя.
Вольфганг Паули в 1925 году сформулировал закон:
Два тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии.
Каждая частица имеет свой паспорт из четырех квантовых чисел (координаты, энергия, момент импульса и спин(направление вращения)). Если у двух электронов первые три числа совпали, их спины обязаны быть противоположными. Если и спин совпал - всё, место занято, поезд ушел, называйте как хотите, но третий электрон в эту квантовую ячейку физически не влезет. Его вытолкнет на более высокий энергетический уровень.
А теперь представьте, что происходит, когда огромная, массивная звезда весом в несколько Солнц сжигает всё свое топливо...
Обывателю кажется, что выталкивание электронов - это какая-то физическая сила, вроде магнита. Но прикол в том, что никакой силы отталкивания в привычном понимании тут нет. Это чистая геометрия пространства-времени и свойства матриц.
В квантовой механике состояние нескольких частиц описывается общей волновой функцией Ψ(Psi). Когда мы имеем дело с фермионами (электронами или нейтронами), их волновая функция должна быть антисимметричной.
Что это значит на языке линала?
Если мы меняем местами две одинаковые частицы (переставляем их координаты в пространстве), знак волновой функции обязан поменяться на противоположный:
Ψ(1,2)= —Ψ(2,1)
Чтобы красиво записать такое состояние для огромного количества частиц, физик Джон Слейтер придумал гениальную штуку - детерминант Слейтера (определитель матрицы состояний).
Представьте матрицу, где строки - это сами частицы, а столбцы - это квантовые состояния (векторы нашего Гильбертова базиса), в которых эти частицы могут находиться. Чтобы найти общую волновую функцию системы, нам нужно посчитать определитель (детерминант) этой матрицы.
А теперь включаем базовое правило линейной алгебры: если в матрице есть две одинаковые строки или два одинаковых столбца, её определитель равен НУЛЮ.
Следствие для физики взрывает мозг: если два электрона попытаются занять абсолютно одинаковое квантовое состояние (вектор базиса), строки матрицы станут идентичными. Определитель Ψ мгновенно схлопнется в ноль. А нулевая волновая функция означает, что вероятность существования такой системы во Вселенной равна ровно 0%. Вселенная буквально блокирует это математическим запретом.
Когда гравитация пытается сжать умирающую звезду, она насильно сближает электроны. Но электроны кричат: "Матрица не может быть нулевой!" - можно сказать, посылают гравитацию куда подальше бы и начинают сопротивляться сжатию.
Смерть звезды
Возникает колоссальное давление вырожденного электронного газа. Это не химическая реакция и не термоядерный взрыв. Это физическое давление, порожденное тем, что квантовым векторам базиса просто некуда деваться в пространстве.
Пока звезда жива, её от гравитационного схлопывания удерживает термоядерный взрыв внутри - горит водород, выделяется тепло, звезда расширяется. Но когда топливо кончается, звезда остывает и начинает стремительно падать сама на себя.
И вот тут гравитация натыкается на барьер нашего детерминанта Слейтера. Электроны вырождаются, занимают все свободные нижние кресла в электричке(векторы базиса) и намертво встают в распор. Звезда превращается в Белый карлик - объект размером с Землю, но массой с Солнце. Чайная ложка вещества такого карлика весит как грузовик.
Белый карлик
Но у гравитации есть козырь. Если умирающая звезда была изначально очень массивной, её гравитационное поле становится слишком сильным.
В 1930 году 19-летний индийский астрофизик Субраманьян Чандрасекар прямо на корабле по пути в Англию посчитал сумасшедшую вещь. Он соединил теорию относительности Эйнштейна и базис Паули.
Чандрасекар доказал: если масса остывшей звезды превышает 1,44 массы Солнца (этот рубеж назвали Пределом Чандрасекара), то скорость вырожденных электронов, пытающихся убежать на верхние уровни, приближается к скорости света. Физика упирается в релятивистский предел.
Гравитация побеждает линал электронов. Она буквально ломает электронный базис Паули и вдавливает электроны внутрь протонов. Происходит колоссальная вспышка Сверхновой, электроны и протоны сливаются, превращаясь в нейтроны.
ГЛАВА 4. ВТОРОЙ ЭШЕЛОН ОБОРОНЫ
Звезда схлопывается еще сильнее, уменьшаясь с размеров Земли до размеров... небольшого города(всего 10–20 километров в поперечнике). Но она не исчезает!
Почему? Потому что нейтроны - это тоже фермионы. У них есть свой детерминант Слейтера, свой базис Паули и своя электричка. Включается второй эшелон квантовой обороны: давление вырожденного нейтронного газа.
Мы получаем Нейтронную звезду. Плотность там такая, что та самая чайная ложка вещества будет весить уже как гора Эверест.
Пульсар(Вид нейтронной звезды)
Но если звезда была совсем гигантской (тяжелее 3 масс Солнца - предел Оппенгеймера-Волкова), то гравитация ломает и нейтронный базис Паули. В этот момент во Вселенной больше не остается никаких квантовых законов, способных сопротивляться сжатию. Базис Паули уничтожен, определитель окончательно летит в бездну, и пространство-время рвется, образуя Чёрную дыру.
Гарантюа(из фильма Интерстеллар, самая точная модель.)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Наш мир устроен удивительно. Каждый раз, когда вы садитесь на стул и не проваливаетесь сквозь него в центр Земли, знайте: вас держит не электромагнетизм и не жесткость атомов. Вас держит квантовое правило линейной алгебры - запрет матрицы состояний иметь одинаковые строки. А если проще - электроны не любят гравитацию и посылают ее при первой же возможности
Вселенная соткана из геометрии и математических базисов. И даже когда огромные звезды умирают, они до последнего цепляются за эти абстрактные правила вырождения, устраивая титанические битвы против гравитации на просторах космоса.
Пост написан от руки. Мной. Надеюсь, он вам понравился. Пишите в комментарии ваши вопросы, с радостью отвечу. Всем удачи!
В XIX веке несколько астрономов независимо друг от друга наблюдали на диске Солнца небольшие чёрные круглые пятна, которые двигались заметно быстрее обычных солнечных пятен. Самое известное из этих наблюдений сделал французский врач и любитель астрономии Эдмон Лескарбо 26 марта 1859 года. На основании его данных знаменитый астроном Урбен Леверье рассчитал орбиту гипотетической планеты, которую назвали Вулканом. Планету так и не нашли.
В этой статье предлагается другое объяснение: эти пятна были не внешними телами, а временными плотными уплотнениями внутри солнечной атмосферы. Чтобы читатель, не знакомый с гипотезой поля Ψ, мог понять логику расчётов, сначала введём простые понятия.
Представим, что всё вещество и энергия во Вселенной это разные состояния одной сплошной энергетической ткани. Эту ткань мы называем полем Ψ.
Сгусток — место, где эта ткань сильно уплотнена. Именно сгустки мы воспринимаем как обычную материю: частицы, камни, планеты, звёзды.
Вихрь — большой вращающийся сгусток. Солнце в этой картине является огромным вихрем.
Пограничный слой — внешняя, менее плотная часть вихря (то, что мы называем хромосферой и нижней короной Солнца).
Суб-сгусток — небольшое временное уплотнение внутри пограничного слоя солнечного вихря. Он плотнее окружающего вещества, но гораздо меньше самого Солнца.
Когда такой суб-сгусток оказывается между нами и яркой поверхностью Солнца, он выглядит как маленькое чёрное круглое пятно.
26 марта 1859 года Лескарбо увидел чёрное круглое пятно и следил за ним 1 час 17 минут 9 секунд. За это время пятно прошло путь длиной примерно 9 угловых минут 17 угловых секунд. Сам Лескарбо оценил, что полное пересечение солнечного диска таким объектом заняло бы около 4,5 часов. Размер пятна был значительно меньше, чем у Меркурия во время его прохождения по диску Солнца.
Угловая скорость показывает, на сколько угловых секунд объект смещается за единицу времени.
угловая скорость = пройденный угол / время
Подставляем данные Лескарбо:
пройденный угол ≈ 557 угловых секунд
время ≈ 4629 секунд
Получаем примерно 7,2 угловых секунды в минуту. Это в 10–15 раз быстрее, чем движутся обычные солнечные пятна из-за вращения Солнца.
На расстоянии Солнца одна угловая секунда соответствует примерно 725 километрам. Поэтому угловой размер 2–3″ означает линейный размер от 1500 до примерно 5000 км в зависимости от того, где именно на диске находилось пятно.
Обычное вращение Солнца не может дать такую высокую угловую скорость. Значит, уплотнение двигалось относительно поверхности Солнца. Чем выше оно находится, тем большую линейную скорость нужно иметь, чтобы дать ту же угловую скорость на небе.
Расчёты показывают, что при высоте 50–80 тысяч километров над поверхностью Солнца требуется скорость порядка 120–150 км/с. Такие скорости реально наблюдаются в современных данных у плотных ядер протуберанцев и плазменных сгустков.
Размер плотной части: 3–5 тысяч километров
Высота над поверхностью Солнца: 50–80 тысяч километров
Скорость относительно поверхности: 120–150 км/с
Время жизни в плотном состоянии: от нескольких десятков минут до пары часов
Эти параметры полностью соответствуют тому, что сегодня регулярно фиксируют космические обсерватории (особенно SDO) в виде компактных плотных образований в солнечной атмосфере.
Похожие сообщения оставляли и другие астрономы XIX века (Фритч, Штарк, Декупи, Шмидт и др.). Большинство из них описывают небольшие круглые тёмные объекты, которые двигались быстрее обычных пятен и относительно быстро исчезали. Это хорошо согласуется с картиной короткоживущих суб-сгустков. Наиболее надёжным и подробно описанным остаётся наблюдение Лескарбо.
Таким образом, загадочные чёрные точки XIX века, скорее всего, были не гостями из межпланетного пространства, а внутренними «узелками» самого Солнца.
Ну и по туманностям пробежимся...
Гантель
DWB111 — туманность Пропеллер
Северная Лагуна
Креветка (Дельфин)
След Ископаемого
Призрак 👻 Кассиопеи
Пакман
Пузырь
Хобот Слона
Колдун (Волшебник)
IC1318 - Туманность Гамма Лебедя
Полумесяц
Тюльпан
Телескоп Seestar S50.
Место съёмки г. Нефтегорск, 4-5 по Бортлю. Обработка фото во внутренней проге смарт телескопа.
Телескоп Sky-Watcher BK Mak102
Линза Барлоу х2 SVBONY SV137
Астрокамера ZWO ASI662MC
Обработка в PIPP, AutoStakkert, RegiStax
Зашел я на cele-trak, что давно не делал ввиду занятости. и охуел был поражен тем, что, оказывается, старый-добрый TLE теперь либо не доступен, либо есть не ко всем интересующим меня космическим кораблям ввиду перехода norad на новый, матьего, формат данных. В частности: номера norad содержали 5 цифр. т.е. ограничивались значением 99999. Так как сейчас этих объектов овермного, norad ввели новый формат данных. называется omm.Тут много писать, сами знаете. Обычно упакован в json. А наш любимый орбитрон его не хавает. Да и тупит последнее время. Я это к чему: по средствам дипсик написал прогу для перевода omm из формата json в старый-добрый TLE. кому надо-пишите коменты, скину. Может кому-то полезно будет. На одном из форумов нашел починенную прямыми руками версию орбитрона. Тоже могу рассказать кому пригодится.
Муж смастерил супер детализированную модель космического корабля «Союз-МС».
Сами моделили, сами скульптили. Перед вами модель 1:32, 5 дней работы. Использованы алюминий, фотополимерная и эпоксидная смола, акрил и клей.
К Земле стремительно приближаются сразу три облака солнечной плазмы. Фото: Elena11/Shutterstock/Fotodom/KP.RU
К Земле стремительно приближаются сразу три облака солнечной плазмы. Первый удар мы ощутим на себе уже в пятницу, 9 октября, после 18 часов по московскому времени, сообщила Лаборатория солнечной астрономии Института космических исследований РАН. Ожидаются магнитные бури и полярные сияния. Все это стало неожиданностью для ученых: в прогнозе ничего подобного не было.
Итак, к Земле стремительно летят сразу три облака плазмы: Солнце решило устроить нашей планете знатную «бомбардировку».
Первое облако, рассказывают в Лаборатории, светило выбросило еще во вторник, 6 октября. Тогда земляне стали свидетелями не экстремально мощной, но достаточно заметной солнечной вспышки. Именно оно столкнется с магнитосферой Земли вечером в пятницу.
— Ожидаются магнитные бури уровня G2 (средние — КП) и, предположительно, интенсивные полярные сияния на широтах от 55–60 градусов и выше, — сообщает Лаборатория.
Таким образом, при удачном стечении обстоятельств, сияния можно увидеть даже в Подмосковье.
Два других облака светило исторгло 7 и 8 октября. Событие 8 октября особенно примечательно, это была самая сильная солнечная вспышка с начала осени.
Эти облака, поясняют в Лаборатории, должны слиться в единый «кулак» и ударить по Земле около полудня в воскресенье, 11 октября. Итогом может стать магнитная буря примерно такого же уровня, что начнется в пятницу.
Таким образом, нас ждет череда жестких событий, и продлится эта череда все выходные, захватив наверняка и понедельник. Вот и отдохнули…
Ученые никак не могут понять, что происходит на нашей звезде: активность заканчивается или нет?
Формально пик текущего цикла (он длится, напомним, 11 лет) пройден ровно два года назад, осенью 2024-го. Это значит, что активность должна стремиться к закату.
Но минувший, 2025 год, был отмечен экстремальными магнитными бурями. Что вроде бы тоже укладывается в наше понимание реальности: обычно всплеск магнитных бурь происходит вскоре после пика (что кажется нелогичным, но легко объяснимо специальными математическими моделями).
Но сентябрь вроде бы показывал, что Солнце пошло на спад. Рано радовались.
— В целом, солнечная и геомагнитная активность начала октября показывают заметный рост по сравнению с на редкость спокойным первым месяцем осени, — отмечает Лаборатория.
Однако бурные события этих выходных еще не означают, что и остаток октября, а далее ноябрь будут такими же неспокойными.
— В настоящий момент активность имеет неуверенный рваный характер и выглядит больше как сжигание случайно доставшихся запасов энергии, чем как системный отрыв ото дна. Тот факт, что вчера была зарегистрирована самая сильная вспышка, начиная с августа, никак не меняет эту оценку. Событию предшествовал перерыв во вспышках продолжительностью почти сутки, и энергия просто могла накопиться, — пишет Лаборатория.
На это указывает и скромное количество пятен на диске, а также их малые размеры.
— Два ожидающихся удара по Земле в этом случае станут последним завершающим аккордом, после которого солнечная активность снова рухнет на дно, — верят в Лаборатории.
Буря перед затишьем? Бывает и так.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
