Вселенная + Научпоп

Ученые считают что за границей видимой вселенной могут существовать неизвестные нам структуры, их называют внеметагалактическими объектами.

К сожалению изучить их научными методами доступными нам на данный момент невозможно, но можно сказать лишь одно: за пределами метагалактики известные нам физические законы перестают действовать.

Такое распределение материи было принято объяснять более высокой температурой в центральной части облака, не позволяющей затвердеть воде, метану, аммиаку и прочим соединениям. Юпитер энд компани образовались за так называемой «ледяной линией», где замерзают эти жидкости и газы, вытесняемые за неё давлением света. Подобный порядок считался типичным для планетарных систем. По теории.

Пока учёные не столкнулись с практикой. Середина девяностых ознаменовалась открытием нескольких экзопланет, которых назвали горячими юпитерами. Они кружат вплотную к звезде, гораздо ближе, чем Меркурий! И уж явно в пределах ледяной линии. Были системы, в которых орбита гиганта оказалась вытянутой.

Упс! Или Солнечная система – исключение, или... орбиты планет могут меняться!

В принципе, идея миграции планет была не новой. Уже в восьмидесятых с помощью компьютерных расчётов было показано, что планетезималии могут швыряться притяжением газовых гигантов на новую орбиту ближе к Солнцу или вовне, в то время как сами гиганты смещаются в обратную сторону. Ведь гравитация действует на оба тела. Юпитер швырялся вовне, сам смещаясь внутрь, а остальные дрейфовали от Солнца. Медленно, конечно, но верно. За миллионы лет кое-что накопится.

В 1993 году Рену Мальхотра предположил, что подобный процесс объясняет странную вытянутую и наклонённую орбиту Плутона, который при этом находится в орбитальном резонансе с Нептуном. Три нептуновых года равны двум плутоновым.

Обращение Плутона и больших планет

Нептун заставил Плутон так двигаться в процессе своей миграции вовне. Если так, то должны были оказаться и другие объекты со сходной орбитой. Которые и обнаружили в последующие годы, назвав плутино.

И всё же именно странные экзопланеты заставили учёных как следует задуматься о генезисе планетных систем. В этом им снова помогло компьютерное моделирование. Группа исследователей взялась симулировать эволюцию ранней Солнечной системы и полностью подтвердила идею Мальхотры о взаимовлиянии и миграциях планет. Модель под названием «Ницца» показала, что Юпитер смещался внутрь, в то время, как Сатурн – вовне. При этом они достигли орбитального резонанса 1:2, который выбросил Уран с Нептуном ещё дальше, меняя их при этом местами. Сегодня Юпитер и Сатурн резонируют в соотношении 2:5. И всё же модель оказалась небезупречной. Была создана «Ницца-2», в которой Юпитер вообще выкинул одну из планет за пределы системы. Упс...

Похоже, газовых гигантов было пять! Во всяком случае, модель с такими начальным условиями более точно объясняет то, что имеется на сегодняшний день. В принципе, почему бездомная планета должна быть редкостью? А может, она не такая уж бездомная. Может, она всё же болтается там, далеко, подобно изгнанному псу вокруг костра. Это может объяснить странные орбиты некоторых транснептуновых объектов. Пятого газового гиганта продолжают искать.

Компьютерное моделирование обнаружило ещё одну неувязку: симуляция образования твёрдых планет из пыли слишком часто приводит к результату из трёх примерно одинаковых планет. У нас же есть примерно одинаковые Венера и Земля и гораздо более мелкий Марс. В 2011 году для объяснения этой неувязки родилась гипотеза большого оверштага.

Согласно ей, материал у Марса украл Юпитер ещё до начала «Ниццы». Он сместился ближе к центру в результате взаимодействия с центральной областью протопланетного облака. Как это сделали горячие юпитеры в других системах. На своём пути Юпитер всосал кучу материала. В облаке образовался разрыв. Однако что-то помешало ему подойти ближе к Солнцу. Этим чем-то оказался Сатурн. Он потянулся за Юпитером ближе к центру и тоже создал свой разрыв, который рано или поздно объединился с юпитерским. Планеты вошли в орбитальный резонанс 1:2. Это изменило характер взаимодействия Юпитера с облаком, в результате чего тот пошёл назад вовне, оставив материал для формирования Венеры и Земли. Но забрав его у Марса, который, по идее, мог получиться обитаемым.

Миграция планет

Непохоже на выверенную механику небесных сфер? Эх, молодость-молодость... Молодые планеты тоже могли чудить. Один из авторов гипотезы, доктор Морбиделли из университета Ниццы, сказал:

Ясно, что история планетных систем весьма динамична.

А где динамика – там есть место шансу. Похоже, небесным часам предшествовала небесная рулетка.

Источник

Что такое вакуум? В каких условиях существуют низкий вакуум и сверхвысокий вакуум? Бывает ли абсолютный вакуум и можно ли его достичь в лабораторных условиях? Как себя ведёт вещество в условиях космического вакуума? Чем заполнено пространство между скоплениями галактик?
Рассказывает Владимир Сурдин, кандидат физико-математических наук, доцент физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, старший научный сотрудник отдела изучения Галактики и переменных звёзд Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга.

ВКонтакте: https://vk.com/video-190320587_456240145

«Столпы творения» - скопление межзвездного газа и пыли. Роддом для звёзд.

«Человек отличается от свиньи, в частности, тем, что ему иногда хочется поднять голову и посмотреть на звёзды» Виктор Амбарцумян

Сначала была краткая история времени, потом кратчайшая, потом сверхкратчайшая …потом эта статья. Здесь я собрал ссылки с видео по детским и не очень вопросам в области астрономии.

Блок 1. Откуда всё взялось?

Начнём с начала. Буквально. Время по текущей модели началось с Большого взрыва. Не было когда-то ни звезд, ни галактик, ни даже протонов. Горячевато было для этого. Однако Вселенная расширяется (мы знаем это по красному смещению) и постепенно кварк-глюонная плазма остыла до появления первых химических элементов (мы наблюдаем отголоски этой эпохи в виде реликтового излучения). И все заверте… И из них образовалось вообще всё. Хорошим вопросом здесь будет: что именно всё?

Берём этикетку вселенной и читаем состав. Выясняем, что привычное нам вещество вроде звёзд составляет всего 0,4%; ещё 3,6% - межгалактический газ (ну понятно, как и в пачке чипсов куча газа). Дальше начинается какая-то темная материя и темная энергия. Может, нам показалось? Да вроде бы нет. Мы же говорили, что Вселенная расширяется? Так вот, она делает это с ускорением (правда отдельный вопрос, с каким именно). А в ответе за это ускорение как раз темная энергия.

Кстати, на вопрос, куда расширяется Вселенная, есть ответ. На вопрос же, чем это закончится, есть пока только красивые гипотезы.

Блок 2. Биография звёзд (рождение, жизнь и смерть).

Звёзды живут поселениями по несколько сотен миллиардов - называемых галактиками. В центре каждой галактики находятся столица - сверхмассивная чёрная дыра. Некоторые из таких столиц, излучают огромную энергию и называются Квазарами. Квазары штуки полезные. С их помощью вы заказываете такси и пиццу (так как по ним калибруются системы глобального позиционирования). Галактики собираются в скопления по несколько сотен, они в свою очередь собираются в сверхскопления составляющие крупномасштабную структуру вселенной (представляющую собой иглу в яйце, которая в утке, которая в зайце).

Звезды рождаются под действием гравитации из межзвездного газа. Газ этот является в значительной части останками их предков. То есть они буквально возрождаются из обломков прошлых поколений звёзд.

Жизнь звёзд удивительно скучна. В том смысле, что в большинстве случаев сценарий их жизни определён и вписывается в главную последовательность. Зависит такой жизненный сценарий почти исключительно от их массы (как хорошо, что жизнь людей определяется чуть больше сложными параметрами). Живут звёзды по две-три штуки в звездной системе (реже по одной). Вокруг себя (точнее вокруг общего центра масс) крутят экзопланеты.

Сердцем каждой звезды является ректор по производству энергии. «Отходами» этого реактора являются элементы периодической таблицы до железа.

Иными словами в недрах любой звёзды происходит перманентный взрыв термоядерной бомбы, удерживаемый лишь силой гравитации. На балансе между двумя этими силами и живут звёзды. Однако запас топлива не вечен, в отличие от гравитации.

И если жизнь звёзд скучна и однообразна. То смерть их бывает очень яркой. Часть из них взрываются сверхновой. Тогда они светят какое-то время ярче целой галактики (ярче сотен миллиардов звёзд). В этот момент кстати рождаются недостающие элементы периодической таблицы.

Именно после смерти звёзды перерождаются в такие экзотические объекты как нейтронные звёзды и чёрные дыры (здесь все так же зависит от массы). Столкновения подобных объектов вызывают дрожь самого пространства-времени - гравитационные волны. Вокруг чёрных дыр полно загадок. А что вы хотели от штук которые едят спагетти из звёзд? Нейтронные звёзды не отстают и поставили немало вопросов.

Но даже более скоромные на первый взгляд звёзды могут быть нам интересны. Если они после смерти превращаются в белого карлика, при этом имея соседа, то иногда мы получаем сверхновую типа 1а. А это, ни много ни мало, позволяет нам определять расстояния до далеких галактик.

Блок 3. Ничем не примечательный желтый карлик и его окрестности

Одну звезду, появившуюся 4,5 млрд лет назад, человечество любит явно больше других. Выделяется эта звезда тем, что вокруг неё вращается планета на которой мы с вами живём. Земля, кстати, появилась почти одновременно с Солнцем. У нашей планеты всего один спутник - Луна. В этом плане мы конечно бедноваты. У Сатурна их 63. Но он газовый гигант, ему можно. Кстати про размеры, масштаб межпланетного расстояния не выдержан ни на одной картинке.

В Солнечной системе есть не только планеты, звёзды и их спутники. Есть ещё метеориты, астероиды (в том числе Троянцы), пояс Койпера, облако Оорта.

К сожалению, некоторой части человечества всё это не очень интересно, их куда больше мучают вопросы по поводу формы земли и «необъяснимых никак иначе, кроме инопланетян феноменов». И ладно разговор был хотя бы о сферах Дайсона, нет всё про тарелки.

Блок 4. Игрушки астрономов.

Мальчики и девочки интересующиеся звёздами и вселенной очень любят крутые игрушки. А что, вон у соседей, занимающихся элементарными частицами, какая классная штуковина.

Чего только нет у астрономов. Из машинок: роверы для игры в лунном реголите, марсоход Perseverance в комплекте с дроном для игры в кратере Езеро на марсе.

Но больше всего астрономы любят фото (правда не только в оптическом диапазоне, если так можно выразиться). Наземные телескопы это конечно классно, но атмосфера портит качество наблюдений. Что если поднять повыше? Вот вам телескоп летающий первым классом. Здорово, но атмосфера хоть и разрежена, а всё ж таки влияет. Тогда давайте уберём телескоп на орбиту. Вот и легендарный Хаббл. Круто, но хотелось бы заглянуть чуть дальше в галактическую историю. Почему бы не запустить на расстояние 1,5 млн километров штуку стоимостью 10 млрд долларов? Аккурат под Новый год запустили Джеймса Уэбба. Под ёлку не влез, извините, поэтому сразу в точку Лагранжа. Ну всё, теперь соседские ребята точно обзавидуются и начнут выпрашивать себе международный линейный коллайдер.

Ещё в тренде сейчас наборы игрушек, объединённые под названием многоканальная астрономия. Есть игрушки, которые пока не работают, вроде штуки для поиска темной материи.

Кстати, запускали мы игрушки и подальше чем Уэбба. Вот например Вояджеры. Только посмотрите куда они забрались. Мы накопили неплохой опыт по отправке аппаратов к другим планетам, а это не так просто как кажется на первый взгляд.

P.S.

Такой вот джентельменский набор знаний об астрономии и астрофизике. Конечно, есть ещё куча пограничных вопросов из других разделов физики. Но по ним есть другие плейлисты, а значит будут и другие дайджесты.

А чего не хватает в этом наборе? Гравитационного линзирования? Космического паруса? Предложите свои варианты, в идеале со ссылками на видео.

Мой канал в телеграмм

Мой канал на ютуб

Что такое первичные чёрные дыры и когда в науке появилась идея их существования? Могут ли они составлять тёмную материю? Какие известны возможные способы обнаружения первичных чёрных дыр? Рассказывает Сергей Попов, астрофизик, профессор РАН, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга.

ВКонтакте: https://vk.com/video-190320587_456240144