Виды галактик | Лекции по астрофизике – Ольга Сильченко | Научпоп
Какие виды галактик существуют во Вселенной? Какие процессы происходят внутри них? На какие этапы делится жизнь галактик?
Ольга Сильченко, доктор физико-математических наук, заместитель директора по научной работе государственного астрономического института имени П. К. Штернберга рассказывает, какие бывают структуры и виды галактик, каков их возраст и какие вопросы в изучении этих астрономических объектов остаются нерешенными в астрофизике.
Удивительный кусок скалы на Марсе может быть метеоритом
Curiosity сейчас исследует кратер Гейла, поднимаясь на склоны его огромной центральной горы Шарп. Одной из областей, представляющей интерес, является геологическое образование под названием Маркерная полоса, происхождение которой остается неизвестным. Таинственный камешек из другого мира был найден именно под ней.
Марс имеет долгую историю бомбардировки камнями из космоса.
Астрофизика в масштабе
Всегда было интересно представить астрономические явления на величинах которые легко представить и наконец дошли руки это посчитать, делюсь итогами:
О гравитации и давлении
- представим ситуацию, ты астронавт в открытом космосе и решил начать качаться, решил что нагрузка на бицепс тебе с нагрузкой в 20 кг земных будет в самый раз, взял 2 камешка находящихся в покое в астероидном поясе чтоб нагрузка от их гравитационного притяжения между собой давало как 20 кг земного веса, то какого размера надо найти камушки, при их средней плотности 5т/м^3 и сферической форме?
Ответ считал по формуле F = G * (m1 * m2) / r^2 через подбор параметра и полкчается радиус камешков для бицепса понадобится 8м(16м диаметр), их гравитации как раз достаточно для такой нагрузки)
- если решил сделать в открытом космосе базу, а наличии только сыпучие материалы например песок и тонкий полиэтилен для герметизации, то понадобится кучка размером в 5 км чтобы она в центре создавала давление в 1 атмосферу и уравновешивала давление газа привычное человеку и давление песка, создаваемого гравитацией.
- ради прикола посчитал сколько понадобится водорода чтобы аналогичную схему провернуть без песка, а чисто на самом легком газе(понятно что внутри какого-нибудь войда ибо раскидает, что песок что водород). Оказалось что понадобится облачко размером около 100млрд км, чтобы внутри него создавалось давление в 1 атм, однако если в центр что-то поместить то облако сильно сжимается, например камень размером всего 1,5 метра в центре удвоит давление в центре, а камешек на прядок побольше начнет превращать в газового гиганта..
- на луне давление 1 атмосфера создается почвой(реголитом) на глубине 40м, то есть на этой глубине базу можно строить тупо из полиэтилена (на самом деле нет потому что температура -20 а полиэтилен хрупким становится) но в любом случае строительство базы на такой глубине становится очень дешевым, космическая радиация полностью исчезает уже на глубине 10 метров.
О скоростях и времени:
- если пилот достигнет скорости 65% светового то по часам пилота за счет замедления времени он будет пролетать 1 световой год за 1 год, хотя с позиции стороннего наблюдателя за 1,8 года
- на поверхности нашей планеты за счет ее гравитации замедление времени достигает 1 секунда за 100 лет, однако мы еще получаем замедления за счет движения самой земли, 465м/с вокруг оси +- 30 000м/с вокруг солнца, +- 220 000м/с за счет движения вокруг центра млечного пути, + 370 000м/с в сторону великого аттрактора, итого получаем в среднем 0,12% скорости света что соответствует замедлению 38 мин за 100 лет
..и стало интересно сравнить в целом вклады скорости против гравитации в замедлении времени аки "интерстеллар стайл"..
- возьмем за пример сверхмассивную ЧД центра млечного пути(4 млн солнечных масс, горизонт на 12 млн км), например чтобы поддерживать орбиту например на расстоянии 3700 а.е. от центра масс понадобится уже 98% скорости света, это расстояние достаточно большое и от гравитации замедляется всего на 20%, однако сама скорость в 98% света замедляет время в 5 раз, то есть скорость создает в 20+ раз больший вклад в замедление времени чем гравитация, даже если это орбита ЧД. (замедление времени по формуле T = T0 / sqrt(1 - (v^2 / c^2)), скорость круговой орбиты V = sqrt(GM/r)) Поэтому для такого замедления считать расстояние от ЧД не корректно и отталкиваться надо от скорости, а замедлением от гравитации наоборот можно пренебречь. В фильме говорится что за час прошло 7 лет, для такого замедления нужна скорость v = sqrt(c^2 * (1 - 1 / (t')^2)). v = sqrt((299 792 458)^2 * (1 - 1 / (220752000)^2)) ≈ 299 792 457.99999997 м/с., то есть нужна орбита, для поддержания которой понадобится 99.9999996667% скорости света. Чтобы такое замедление как в фильме получить(почти в 9000 раз) от гравитации, надо находится в 0,00000067м от горизонта событий, а вот чтобы получить такое замедление от скорости на "устойчивой" орбите ЧД надо находится на расстоянии 10м от горизонта событий, тоже не вариант, но все же нагляднее влияние скорости против гравитации))
- рядом с астронавтом в космосе, только за счет массы его тела время замедляется на 1 секунду за 10^36 лет
Космическая роза
Это изображение объекта Мессье 57 (он же – туманность Кольцо), сделанное Джозепом Друдисом, демонстрирует наличие в планетарной туманности водорода (красный), кислорода (зелёный и голубой) и азота (тёмно-красный).
Планетарная туманность – это останки планетной системы после смерти звезды, похожей на наше Солнце.
Предположение о механизме и развитии солнечной системы
Суть солнечной системы сводится к тому, что вращающиеся планеты при помощи гравитации передают энергию своего движения Солнцу. А Солнце, также при помощи гравитации, распределяет эту энергию таким образом, чтобы количество движения в системе оставалось неизменным. При этом солнцем постоянно теряется часть энергии в виде тепла и света. Но так как количество движения в Солнечной системе должно быть неизменно, то солнечные потери восполняются постепенным отдалением планет от Солнца. Количество движения равно произведению массы планеты на ее скорость и на радиус орбиты. При обычных условиях радиус и скорость меняются синхронно, например, если планета приближается к Солнцу, то скорость ее увеличивается, а если отдаляется, то наоборот - скорость уменьшается. Но при безвозвратных потерях энергии Солнцем в виде излучения тепла и света количество движения будет сохраняться за счет увеличения радиуса орбиты без изменения скорости. Так как есть предел удаления планет от Солнца, то при достижении этого предела, некоторые планеты будут отделяться от Солнечной системы и превращаться в новые звезды. В нашей системе кандидат на новую звезду - это планета Юпитер. Это чем-то похоже на деление клетки. Как любой скачкообразный и революционный переход этот процесс будет сопровождаться взрывом и катаклизмами.
Все вышеописанное не претендует на истину в последней инстанции, но это то что логически вытекает, если рассматривать космос как целое. А в современной науке взгляд на Солнечную систему и на космос, в основном, мягко говоря не целостен. В науке считается, что Солнце - это самостоятельный и ни от чего независимый объект, этакий мешок с ядерным топливом. Считается общепринято, что тепло Солнца - это только внутреннее термоядерное топливо Солнца.
На деле тепло Солнца - это преобразованное движение планет. Источник тепла - это движение планет. Взрыв Солнца возможен, только если этого движения резко станет больше. Например, на орбите Солнечной системы появится новый, очень крупный объект, и движения для Солнца станет слишком много – возможен взрыв. А если наоборот, произойдет отделение планеты, то количества движения станет меньше – светимость Солнца уменьшится.
В науке принято считать, что тела обладают только свойством притяжения. Скорей всего этот взгляд связан с тем, что на Земле тяготение имеет только одно направление к центру. Но дело в том, что гравитация космических тел не исчерпывается земным тяготением, при взаимодействии космических тел есть еще и отталкивание. Без отталкивания все теории о механизме Солнечной системы ущербны.
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Как будучи слабым убить время и управлять Вселенной? Узнайте на лекции
Лекция: «Гравитация — организатор Вселенной»
18 мая физик Алексей Семихатов расскажет о самой слабой силе во Вселенной, но самой влиятельной. Она её и организовала — о гравитации. Именно эта сила удерживает Землю вблизи Солнца, атмосферу вокруг Земли, а Луну заставляет всегда смотреть на Землю. Гравитация зажигает звезды, помогает созданию элементов, собирает галактики, командует распространением света и может... убить время.
Приходите на лекцию, чтобы узнать больше о гравитации, разобраться в общей теории относительности и узнать, что до сих пор не понимают учёные.
Алексей Семихатов — доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией теории фундаментальных взаимодействий Физического института им. Лебедева РАН
Регистрация: https://your-sector-of-space.timepad.ru/event/2402832/
PS Фото: Елена Либрик, «Научная Россия»