Группе астрономов благодаря телескопам, расположенным в обсерватории в Чили, удалось сделать очередное важное открытие в рамках изучения нашей Галактики – размещение в ней более 70 новых планет-изгоев. И это еще не предел.
Планеты-изгои представляют собой космические объекты, которые трудно уловить, так как они, как правило, не имеют конкретной привязанности к той или иной звезде, а свободно бороздят космические просторы. До недавнего времени таких планет было насчитано учеными достаточно мало, но недавно астрономы смогли обнаружить, как минимум, 70 таких изгоев, имеющих массу, схожую с массой планет Солнечной системы. Данное открытие имеет особое значение, так как позволяет приоткрыть завесу тайны происхождения и основных характеристик подобных планет.
Как подчеркивают научные специалисты, обнаруженные сверхчувствительными телескопами обсерватории в Чили планеты-изгои расположились в относительно близкой к нашей Солнечной системе области, где образуются звезды. Массы планет схожи с массой того же Юпитера. Обнаружить планеты, по словам одного из ведущих авторов исследования Нурии Мирэ-Ройг, помог анализ данных за последние 20 лет, доступных благодаря различным телескопам, расположенным как на Земле, так и в космическом пространстве.
Кроме того, как рассказал астроном Эрве Бюи – астроном из лаборатории астрофизики в Бордо, были изучены и проанализированы десятки тысяч снимков, полученных телескопами в Чили, а это данные сотен часов наблюдений. В качестве инструментов выступали, как и Большой телескоп, так и Обзорный и Астрономический, обладающий видимым и инфракрасным диапазоном. В ходе исследования были измерены различные микроскопические движения, цветовые и световые явления десятков миллионов источников на достаточно большом небесном участке. Но результат очевиден – «бродячие» планеты, обладающие даже слабым уровнем обнаружения, были идентифицированы.
По заверению Эрве Бюи, Млечный Путь может быть заполнен миллиардами свободно путешествующих планет-изгоев. Обнаружить их весьма сложно. Ведь, как правило, экзопланеты имеют привязку к звездам, расположенным в непосредственной близи от них. И даже если планета находится на удаленном расстоянии и имеет малый диаметр, обнаружить ее не составляет труда. Ведь всегда существует гравитационное притяжение, как связующее звено планеты и звезды, либо имеется блеск системы, который становится сильнее и слабее в зависимости от того, проходит планета перед или за звездой.
Но все эти методы теряют собственную эффективность, когда речь идет об обнаружении одиноких планет, не привязанных к тем или иным звездам. Единственный шанс найти их в космическом пространстве – это свет, излучаемый самими планетами, которые не успели еще остыть за миллионы лет с момента своего формирования. Изучение планет-изгоев позволит раскрыть главную тайну – как они создаются и формируются. По мнению части ученых, подобные планеты могут быть просто удалены из системы планет-родителей. Другая часть ученых уверяет, что формирование планет-бродяг происходит за счет сжатия газовых облаков. Чья версия будет более точной и соответствующей действительности, покажут дальнейшие исследования и наблюдения.
Эту историю нам придётся начать с коротенького рассказа, написанного чуть больше ста лет назад.
Которые мальчики очень умные – тем книжки дарят. Мальчик Вовочка был очень умный – и подарили ему книжку: про марсиан.
Лёг Вовочка спать – куда там спать: ушки – горят, щёчки – горят. Марсиане-то ведь, оказывается, давным-давно знаки подают нам на Землю, а мы-то! Всякой ерундой занимаемся: историей Иловайского! Нет, так больше нельзя!
На сеновале – Вовочка и трое второклассников, самых верных. Иловайского – в угол. Четыре головы – над бумажкой: чертят карандашом, шу-шу, шу-шу, ушки горят, щёчки горят...
За ужином большие читали газету: про хлеб, забастовки – и спорят, и спорят – обо всякой ерунде.
– Ты, Вовка, чего ухмыляешься?
– Да уж больно вы чудные: марсиане нам знаки подают, а вы – про всякую ерунду.
– А ну тебя с марсианами... – и про своё опять. Глупые большие!
Заснули наконец. Вовочка – как мышь: сапоги, брюки, куртку. Зуб на зуб не попадает, в окошко прыг! – и на пустой монастырский выгон за лесным складом купца Заголяшкина.
Четверо второклассников, самых верных, натаскали дров купца Заголяшкина. Сложили из дров букву «А» – и заполыхало на выгоне огненное «А» для марсиан, колоссальное огненное «А»: в пять сажён длиной!
– Сейчас... кажется... Нет ещё... Сейчас-сейчас...
Но на Марсе – по-прежнему. Марсиане занимались своим делом и не видели огненного «А» мальчика Вовочки. Ну, стало быть, завтра увидят.
Уж завтра – обязательно.
– Ты чего нынче, Вовочка, чисто именинник?
– Такой нынче день. Особенный.
А какой – не сказал: все одно, не поймут глупые большие, что именно нынче начнется новая, междупланетная, эпоха истории Иловайского: уж нынче марсиане – обязательно...
И вот – великая ночь. Красно-огненное А, четыре багровых тени великих второклассников. И уж наведена и дрожит труба...
Но заголяшкинский сторож Семен – в эту ночь не был пьян. И только за трубу – Семен сзади:
Трое самых верных – через забор. Мальчика Вовочку заголяшкинский сторож изловил и, заголивши, высек.
А с утра великих второклассников глупые большие засадили за историю Иловайского: до экзамена один день.
Евгений Замятин (1884 – 1937). Огненное «А»
Современному читателю этот рассказ может быть не вполне понятен. «История Иловайского» – это знаменитый учебник «Всеобщая и русская история», автором которого был Дмитрий Иловайский. Впервые эта книга была издана в 1860 году и выдержала за 60 лет 150 переизданий. С нею был знаком абсолютно каждый русский человек, учившийся в гимназии, реальном или начальном училище:
Рассказ можно датировать с точностью до года: ремарка про «хлеб и забастовки» в газете отсылает нас в первую половину 1917 года. Но что же за книжку «про марсиан» подарили второкласснику Вовочке? (Кстати, в школу дети в те годы начинали ходить с девяти или даже с десяти лет, а не с семи, как сейчас, так что Вовочке и его «верным второклассникам» было лет по десять-одиннадцать.)
Так мог выглядеть Вовочка
«Книжка про марсиан» – это почти наверняка «Популярная астрономия» французского астронома Камиля Фламмариона, изданная в 1880 году поистине неслыханным для того времени тиражом (100 тысяч экземпляров) и переведённая на все основные языки мира, включая русский:
Камиль Фламмарион был не только астрономом – он был ещё и талантливым писателем, блестящим популяризатором науки. А ещё он истово «верил в инопланетян» – то есть был яростным сторонником обитаемости миров нашей солнечной системы.
Вообще, в те годы в инопланетян верило большинство учёных и просто образованных людей. Рассуждали они вполне научно – если все планеты сделаны из того же вещества, что и наша Земля, отчего же там не зародиться жизни, точно так же, как зародилась она у нас? Употреблялся и другой аргумент: если Бог, творец мира, сумел населить нашу планету растениями, животными и людьми, почему он не населил точно так же и другие миры? Сомневаться в существовании инопланетян означало сомневаться во всесилии Бога...
"Типичный инопланетянин". Гравюра из газеты The Sun
В тогдашних книгах и журнальных статьях с жаром обсуждали проблемы численности инопланетян и возможности их связи с Землёй. Например, шотландский астроном (и, заметим, священник!) Томас Дик утверждал, что в солнечной системе жители есть на всех без исключения планетах. В своей книге «Чудеса, кои показывает нам планетная система» он даже подсчитал «попланетно» население – скажем, на Меркурии, по его мнению, жило 8 миллиардов инопланетян, а на кольцах Сатурна – целых 8 триллионов. Всего же нашу солнечную систему, по его мнению, населяло более 21 триллиона разумных существ – это не считая землян!
Расчёты населения Солнечной системы Томаса Дика
Но как сообщить высокоразвитым марсианам или сатурнианцам что на Земле тоже есть разумная жизнь?
Знаменитый математик Карл Фридрих Гаусс предлагал русскому правительству такой проект: в бескрайних сибирских лесах прорубить гигантской длины и ширины просеки, образующие правильный треугольник, а затем засеять их пшеницей. Тогда марсиане увидели бы в свои телескопы на тёмно-зелёном фоне светло-жёлтый треугольник, и сразу догадались бы, что это – дело рук разумных существ, а не игра природы. Идею Гаусса развили другие учёные – чтобы инопланетяне совсем перестали сомневаться в разумности землян, было предложено прорубить в Сибири не просто треугольник, а прямоугольный треугольник с квадратами на сторонах, то есть чертёж теоремы Пифагора.
Впрочем, были и возражения. Во-первых, в Сибири слишком долгая зима. Во-вторых, жёлтая «теорема Пифагора» будет видна с Марса довольно плохо. Австрийский астроном Йозеф фон Литтров предложил не рубить просеки в Сибири, а прорыть широкие и прямые каналы в пустыне Сахара. Эти каналы должны были образовывать разные фигуры – огромной протяжённости геометрические чертежи (ту же теорему Пифагора) и буквы. Затем эти каналы следовало наполнить водой, затем налить поверх воды нефть – и поджечь! Огненные полосы смогут образовать на ночной стороне планеты рисунки и даже целые слова!
Огненное "А" в Сахаре
Такого «послания» инопланетяне ну никак не смогут проглядеть, не так ли? А французский учёный Шарль Кро предлагал соорудить гигантских размеров зеркало и «светить» в сторону Марса «солнечными зайчиками». Это, ещё раз подчеркнём, предлагали самые настоящие учёные, светила науки!
Понимаете теперь, про какое «огненное А» идёт речь в рассказе Замятина? Второклассники, начитавшись книжек про астрономию и инопланетян, решили ночью выложить из дров (украденных со склада) огромную («в пять саженей», то есть больше 10 метров!) букву «А» и поджечь. А дальше – глядеть на Марс в подзорную трубу и ждать, когда же марсиане откликнутся и «подадут знак»...
* * * В 1835 году в американской газете «Сан» было опубликовано несколько статей о новейших астрономических открытиях. Открытия эти приписывались знаменитому английскому астроному Джону Гершелю, сыну Уильяма Гершеля (тоже знаменитого, тоже астронома) – личности в те годы исключительно популярной. Статьи были написаны нарочито заумным, «серьёзным» языком, убеждавшим читателя в том, что он имеет дело с самыми настоящими научными сведениями. При этом в статьях автором было нарочно «посеяно» огромное количество нелепостей и откровенных глупостей – которые, по идее, должны были сразу намекнуть грамотному читателю, что он имеет дело с «шуткой», «уткой», как сейчас модно говорить – «фейком».
Астроном Джон Гершель наблюдает за жителями Луны. Немецкая карикатура
Например, в статьях утверждалось, что Джон Гершель построил в Южной Африке гигантский зеркальный телескоп(рефлектор), однако почему-то у этого рефлектора не было зеркала. У него была огромная – «24 фута (то есть 8 метров) диаметром» линза, «изготовленная из сплава флинта и крона», которая якобы весила 7 тонн и давала увеличение в 42000 раз... В общем, любому человеку, хотя бы мало-мальски знакомому с основами стекловарения, механики, оптики и астрономии, было понятно, что вся статья – сплошной «стёб», «фейк»!
Ни одному оптику не придёт в голову сплавлять флинт и крон. Гигантская стеклянная линза, если верить тексту статьи, была отлита и отполирована за 1 месяц. (К-хм... Стеклянное зеркало для российского телескопа БТА-6 (он установлен на горе Пастухова, на северном Кавказе) начали делать в 1964 году, а закончили в 1974 – то есть его делали десять лет. Это в XX веке!) Ну и так далее, и так далее.
В следующих выпусках газета с упоением описывала собственно открытия, сделанные с помощью чудо-телескопа. В телескоп астрономы, оказывается, разглядели на поверхности Луны долины, леса, поля, города, хрустальные острова, бриллиантовые пески, сапфировые горы, а также пальмы, кусты, зелёные луга, фруктовые деревья, золочёные храмы, стада единорогов, медведей с оленьими рогами, птиц, разумных бобров, пользующихся огнём, и даже покрытых мехом людей с крыльями, как у ангелов и летучих мышей...
Жизнь на Луне. Гравюра из газеты The Sun
В общем, автор статьи откровенно издевался. Однако читатели газеты «Сан» приняли эти враки за чистую монету. Статьи вызывали самую настоящую сенсацию. Газету «Сан» раскупали абсолютно все, её тираж всего за неделю вырос в несколько раз, одна стала самой продаваемой в мире ежедневной газетой, обогнав «Лондон Таймс». Редкие голоса сомневающихся и скептиков тонули в этом жутком хоре. Страну охватила «лунная истерика».
Только через несколько недель в газете вышло опровержение – доверчивой публике, наконец, прямым текстом объяснили, что её просто разыграли. Но резко поднявшийся тираж газеты «Сан» после разоблачения не упал! «Дураки остались в дураках», а бизнес остался бизнесом. Впоследствии выяснилось, что журналист Ричард Адамс Локк, автор «сенсации», собственно говоря, и написал цикл «астрономических» статей по заказу владельцев газеты именно с целью поднятия тиража и получения газетой «Сан» быстрой популярности...
Так что, не торопитесь, пожалуйста, смеяться над незадачливым мальчиком Вовочкой. Он-то хотя бы второклассник...
Вы читали журнал "Лучик". Подробнее познакомиться с ним – бесплатно скачать и полистать номера журнала можно здесь: https://www.lychik-school.ru/archive/
В кратере Гейла, датированном ранее концом нойского периода, обнаружено аномально высокое содержание изотопа 12C, относительно 13С. https://www.pnas.org/content/pnas/119/4/e2115651119.full.pdf На Земле показатель δ13C традиционно применяется для исследований продуктивности древней биосферы. Стандартным образцом для оценки δ13C является «Pee Dee Belemnite» (PDB) из морских окаменелостей мелового периода Belemnitella Americana формации Pee Dee в Южной Каролине. Эти образцы имеют аномально высокое отношение 13C/12C (0,0112372) и приняты в качестве эталона нулевого значения δ13C.
Но это - только на Земле, и это - показатель, работающий только на Земле. Условия Марса не оставляют возможности принять данный индикатор в земном значении, поэтому, наряду с микробным происхождением, учёные выдвигают ещё 2 гипотезы объяснения аномалии: в результате действия ультрафиолета, либо в результате случайного события, такого как прохождение Солнечной системы через гигантское молекулярное облако.
Впрочем, последнее событие - чисто гипотетическое, и ни одна из трёх гипотез на сегодня не доказана. Да, полученные результаты во многом напоминают деятельность земных микроорганизмов архейской эры. Однако, похоже, без человека с киркой, что-либо установить достоверно будет трудно.
Как распределяются химические элементы по разным типам планет? Что на это влияет? Какой химический состав у Земли и других каменных планет, и каким он может быть у экзопланет? Рассказывает Сергей Попов, астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга.
Нет одного из самых пугающих фактов, почему-то) Мы наблюдаем Вселенную до z~14 или около того. Расстояния до этих объектов около 14ккк световых лет. То есть, расстояния, которые определяют какое расстояние преодолел луч света в пространстве от тех объектов до нас. Фактическое же расстояние, порядка ~ 34ккк световых лет. Дальше наблюдать мы пока не можем, вплоть до z~1100 (это эра рекомбинации фотонов) - которую мы "видим" в виде так называемого реликтового излучения. Что скрыто за этим "пузырем" - мы не знаем и не видим. Подводя итоги : достижимый радиус Вселенной для нас ~14ккк световых лет, в то время как фактический (или еще говорят сопутствующий) радиус - 46ккк световых лет. На самом "крае" Вселенная расширяется в 3 раза быстрее скорости света. И мы сможем достичь только 3% объектов Вселенной при путешествиях вплоть до скорости света, остальные для нас за горизонтом событий. Они от нас убегают быстрее скорости света. Помогут только кротовые норы и прочие экзотические способы путешествий.
Мы видим Вселенную, которой никогда не сможем достичь. Разве это не пугающее (и завораживающее одновременно) ? ))
Пояснения : ккк - это миллиард. (к - это тысяча, ккк - 1000х1000х1000) z - это космологическое красное смещение
В комментариях к моей предыдущей статье и в комментариях к ролику было много вопросов и некорректных замечаний по поводу парадокса близнецов. Как оказалось, мое объяснение оказалось не настолько понятным, как я надеялся, поэтому в этой статье я решил максимально наглядно, подробно и последовательно объяснить парадокс близнецов и ответить на некоторые другие вопросы.
Для иллюстраций и анимаций я написал интерактивный браузерный визуализатор, где можно двигать ползунки, менять режимы и наблюдать за преобразованиями Лоренца.
Кратко напомню суть парадокса
Берем двух близнецов, сажаем их на маленькую легкую планету (легкую, чтобы не учитывать влияние гравитации), одного оставляем неподвижным, а второго запускаем на ракете полетать и вернуться обратно. При их встрече оказывается, что летавший близнец постарел меньше, чем неподвижный. Парадокс заключается в том, что неочевидно почему именно у летавшего время текло медленнее. Ведь, вроде бы, ситуация симметричная: в системе отсчета летавшего это планета с неподвижным близнецом полетала и вернулась, и это у них должно было натикать меньше времени.
Парадокс близнецов очень важен, т.к. это самый наглядный способ увидеть, что релятивистский эффект замедления времени не просто математический артефакт специальной теории относительности или иллюзия, а вполне реальное физическое явление.
Попросим бегущего кота пробежать вправо со скоростью 75% скорости света, потом развернуться и прибежать с той же скоростью назад. Вот визуализация на диаграмме (по вертикали ось времени, по горизонтали - пространства):
На ней видно, что у бегущего кота натикало меньше времени, чем у неподвижного, но непонятно почему.
Чтобы понять что происходит с каждым из близнецов, нужно посмотреть на ситуацию от лица каждого из них.
Напомню, что в специальной теории относительности при изменении скорости наблюдателя, точки на диаграмме сдвигаются не только вдоль оси пространства, но еще и вдоль оси времени. Отсюда неизбежно вытекают все релятивистские эффекты (замедление времени, сокращения длин, относительность одновременности).
Слева классическое преобразование Галилея, справа - преобразование Лоренца, которое пришло ему на смену. Желтые прямые иллюстрируют скорость света в обоих направлениях.
Подробнее о том, почему так происходит, я рассказывал в предыдущей статье и видео. Если коротко, то все дело в том, что, согласно экспериментам, один и тот же "пучок" света летит со скоростью 299 792 458 м/с относительно любого наблюдателя. Независимо от того, как быстро и в каком направлении этот наблюдатель движется относительно источника этого света. Иначе говоря, как бы быстро ты ни двигался, свет все равно улетает от тебя со скоростью света.
Этот факт противоречит привычному преобразованию Галилея:
Допустим, мы бежим на коте с огромной скоростью (30% скорости света). Затем мы с поверхности этого кота выбегаем на еще одном коте с такой же скоростью относительно первого кота. Потом делаем так же еще три раза.
В привычном Галилеевском мире получается, что расстояния между котами в каждый момент времени одинаковы, а от первого мы удаляемся быстрее, чем со скоростью света (тут скорость света показана бордовым).
Чтобы примирить факт постоянства скорости света с физикой, пришлось изменить преобразования Галилея (где при изменении скорости наблюдателя, точки на диаграмме смещаются горизонтально) и превратить их в преобразования Лоренца (где точки сдвигаются еще и во времени, ассимптотически приближаясь к линии скорости света). Кстати, математически это является вращением в 4-хмерном пространстве-времени с метрикой Минковского.
Обратите внимание на синие и красные отрезки. В Галилеевском варианте сохраняются их длины, которые считаются как(по теореме Пифагора), а в Лоренцевом - сохраняется интервал, который считается как (метрика Минковского).
Можно сколько угодно раз делать трюк с котом, но первый кот никогда не достигнет бордовой линии. Его линия будет лишь ассимптотически к ней приближаться и растягиваться. Сам свет, при этом, летит со скоростью света относительно любого из котов.
Итак, вернемся к парадоксу близнецов
Представим, что один близнец сидит на Земле, а второго мы попросили слетать в соседнюю галактику и вернуться. Пускай галактика находится на таком расстоянии, чтобы по часам подвижного близнеца на всё путешествие ушло 8 секунд.
Начнем с неподвижного близнеца на Земле:
Тут все просто. Мы ждем 8 секунд и ничего не происходит.
Теперь рассмотрим ситуацию от лица движущегося близнеца.
1) Сначала мы быстро набираем скорость (ускоряемся очень быстро, поэтому мы еще не успели пролететь значимое расстояние).
Видно, что время на галактике сместилось в будущее на 6 с лишним секунд. Но мы этого сразу не заметим, ведь это смещение времени увеличивается постепенно вдоль оси от нас к галактике.
График набега времени:
А еще расстояние до галактики уменьшилось (до ускорения между Землей и галактикой было 7 клеток, а стало ~3.5) и ход времени в галактике для нас замедлился (вертикальное расстояние между соседними изображениями галактики стало больше).
В этот момент летящему близнецу недоступна информация о том, что время на галактике сместилось в будущее и что расстояние уменьшилось. Ведь он видит только то, что непосредственно достигло его глаз.
Чтобы не было сомнений, что все по честному, все сдвиги точек на диаграмме происходят только по формулам преобразований Лоренца (это можно проверить по исходникам визуализатора).
Итак, скорость набрана. Теперь летим с этой скоростью пока не достигнем галактики. На это уйдет 4 секунды (для этого я добавил в визуализатор ползунок "Wait"):
Пока мы летели мы собирали этот ускоренный и сжатый свет от галактики и по ходу движения наблюдали ее эволюцию в быстрой перемотке. В итоге, в точке назначения мы видим, что по нашим часа прошло 4 секунды, а на галактике - 8.
Важный момент: Мы летим к галактике, поэтому ее время для нас замедлено. Но глазами мы видим ее наоборот ускоренной, потому что собираем испущенный от нее сплющенный свет. Иначе говоря, расстояние до галактики скукожилось сильнее, чем замедлилось ее время.
Теперь осталось развернуться, с такой же скоростью полететь обратно на Землю:
И остановиться:
Что мы в итоге видим? Пока подвижный близнец бегал 8 секунд, у неподвижного прошло 16.
Когда подвижный близнец летит без ускорений, ситуация симметричная. Каждый из них считает, что время замедлено у другого. Но именно во время ускорений подвижного близнеца "съедается" время неподвижного, что можно видеть на анимациях.
Итог: Парадокс близнецов разрешен тем, что ускорение одного из котов вносит асимметрию в систему и приводит разнице их возраста. Этот эффект действительно существует, он измерен экспериментально и явно следует из преобразований Лоренца, как и все остальные релятивистские эффекты специальной теории относительности.
Нужна ли общая теория относительности для объяснения парадокса близнецов?
Нет, ОТО нужна там, где нужно учитывать гравитацию. В нашем случае в этом нет необходимости.