Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Регистрируясь, я даю согласие на обработку данных и условия почтовых рассылок.
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam
Пикабу Игры +1000 бесплатных онлайн игр Погрузитесь в увлекательный мир, где вас ждут уникальные герои, строительство собственной цитадели и захватывающие бои в формате «три в ряд»!  Откройте новые горизонты в жанре РПГ.

Время Героев: Три в ряд RPG

Три в ряд, Мидкорные, Приключения

Играть

Топ прошлой недели

  • Animalrescueed Animalrescueed 43 поста
  • XCVmind XCVmind 7 постов
  • tablepedia tablepedia 43 поста
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая «Подписаться», я даю согласие на обработку данных и условия почтовых рассылок.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Моб. приложение
Правила соцсети О рекомендациях О компании
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды МВидео Промокоды Яндекс Маркет Промокоды Пятерочка Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Промокоды Яндекс Еда Постила Футбол сегодня
0 просмотренных постов скрыто
roser66
Популярная наука

Продолжение поста «Панспермия»⁠⁠1

9 дней назад

Кстати, если на Энцеладе найдут жизнь, это и будет доказательством о внеземном заселении планет. В принципе можно предположить из какой галактики это к нам прилетело. Предположить, а не доказать. Ну это если найдут что нибудь, а сейчас пока не получится.

[моё] Эволюция Наука Цивилизация Ответ на пост Текст
7
23
user11222293
Наука | Научпоп

Временная запутанность: от хаоса к порядку⁠⁠

9 дней назад

Автор: Денис Аветисян


Исследование показывает, как сложное поведение квантовых систем с множеством частиц может быть упрощено за счет анализа временной запутанности.

Приготовление запутанных кудитов и последовательное взаимодействие с окружающей средой формирует матрицу влияния, состояние которой после исключения степеней свободы среды демонстрирует переход от объемного закона к законному по площади, когда плотность грубого зерна превышает критическое значение.

Коарсенизация позволяет перейти от закона объёма к закону площади для временной запутанности в хаотичных квантовых системах, что указывает на возможность упрощенного описания динамики локальных наблюдаемых.

Несмотря на быстрое тепловое равновесие локальных наблюдаемых в хаотичных квантовых системах, сложность, измеряемая через временную запутанность, остается неясной. В работе 'Temporal entanglement transition in chaotic quantum many-body dynamics' исследуется связь между временной запутанностью, немарковским поведением и локальными временными корреляциями в хаотичных квантовых ваннах. Показано, что процедура грубого усреднения, уменьшающая частоту измерений, приводит к переходу от объемного закона масштабирования временной запутанности к поверхностному, что указывает на то, что динамика локальных наблюдаемых может быть полностью описана упрощенной матрицей влияния. Не означает ли это, что сложные временные корреляции, проявляющиеся в объемной запутанности, не являются фундаментальными для понимания эволюции квантовых систем?


Шёпот Хаоса: Влияние Окружения на Квантовую Динамику

Понимание открытых квантовых систем требует выхода за рамки изолированных систем, что обуславливает необходимость метода учёта влияния окружения. InfluenceMatrix предоставляет мощную основу для характеристики влияния ‘ванны’ на квантовый ‘зонд’. Различные квантовые схемы – RandomUnitaryCircuit, DualUnitaryCircuit и FloquetCircuit – служат инструментами для изучения этих матриц влияния. Любая попытка предсказать будущее квантовой системы – это лишь уговоры с хаосом, а не точное пророчество.

Разделение предшествующего состояния на степени свободы примесей и степени свободы ванны демонстрирует, что последние также разделяются на входящие и исходящие степени свободы, при этом синие вентили соответствуют унитарным преобразованиям UτUτ (только для прямой ветви).

Временная Запутанность: От Равновесия к Хаосу

Временная запутанность (TemporalEntanglement) внутри InfluenceMatrix является ключевой мерой распространения информации во времени. Анализ показал два типа масштабирования: закон площади (AreaLawTE) для простых динамических режимов и закон объема (VolumeLawTE) для сложных корреляций. Наблюдается переход от закона объема к закону площади при грубом усреднении (coarse-graining).

Максимальное временное Rényi-2 TE для модели бесструктурной случайной унитарной ванны, представленное в зависимости от rr при различных размерах ванны b=log2⁡𝒟Bb=log2⁡𝒟B, фиксированном измерении пробной системы d=2 и чистом начальном состоянии ванны, соответствует аналитическому предсказанию, представленному штриховой линией (уравнение 9), а зеленая кривая определяет нижнюю границу отделимой запутанности в единицах bb; дополнительно, вставка демонстрирует Rényi-2 TE для r=1 и параметров грубого усреднения rncg=1,2/3,1/2, показывая переход от масштабирования по закону объема к масштабированию по закону площади при r⋆=1/2.

Упрощение Сложности: Грубое Усреднение и Сжатие

Вычислительная сложность анализа InfluenceMatrix может быть снижена с помощью метода грубого усреднения (CoarseGraining). Для дальнейшего сжатия квантового состояния используются SchmidtDecomposition и SingularValueTruncation. Полученные сжатые представления сохраняют высокую точность, особенно в отношении медленно затухающих наблюдаемых, подтверждая закон площади (Area Law) и противореча закону объёма (VolumeLawTE). Предложенные методы позволяют эффективно исследовать динамику систем с приемлемой вычислительной сложностью.

Информация о взаимной зависимости (IM) ограниченного типа, возникающая в результате взаимодействия зонда и ванны в форме произведения операторов U=e−iHprobe⊗HbathU=e^{-iHprobe⊗Hbath}, представлена с использованием диагональной тензорной нотации, как в работе [lerose2021Influence], а IM после процедуры грубого усреднения с параметром ncg=1/2 также представлена.

Исследование Динамических Систем: Модель Kicked Ising

Модель KickedIsingModel, являющаяся примером FloquetCircuit, используется для применения разработанных методов к физически релевантной системе. Анализ матрицы влияния позволяет исследовать распространение информации, количественно оцениваемое с помощью метрики ButterflyVelocity. Наблюдается переход от закона объёма к закону площади в различных моделях, включая случайные унитарные бани и одномерные двойные унитарные схемы. Это свидетельствует о том, что сложные мульти-временные корреляции, способствующие закону объёма, не являются существенными для описания нескольких временных корреляторов.

Скорость бабочки vB, извлеченная из фронта вневременной корреляционной функции, составляет L=10.

Скорость бабочки vB, извлеченная из фронта вневременной корреляционной функции, составляет L=10.

Вселенная не дискретна, просто у нас недостаточно памяти для чисел с плавающей точкой.

Исследование временной запутанности в хаотических квантовых системах подтверждает давнюю интуицию о том, что кажущаяся сложность динамики может быть иллюзией. Данные показывают, что процедура грубого масштабирования способна уменьшить закон объёма к закону площади, что подразумевает несущественность сложной запутанности для описания динамики локальных наблюдаемых. Как говорил Луи де Бройль: «Всякое измерение предполагает вмешательство наблюдателя». По сути, само наблюдение, или в данном случае, грубое масштабирование, упрощает картину, отбрасывая избыточную информацию. Это не отменяет запутанность, но демонстрирует, что её влияние на локальные процессы может быть сведено к более простым терминам, что согласуется с идеей о том, что даже в хаосе можно найти скрытые закономерности, если правильно выбрать точку зрения.

Что дальше?

Представленная работа шепчет о призрачной надежде: о возможности обуздать хаос, сведя его сложную запутанность ко взаимосвязям на границах. Однако, не стоит обманываться кажущейся простотой. Введение процедур грубого масштабирования – это не уничтожение джина из бутылки, а лишь приглушение его голоса. Остается открытым вопрос, не скрывается ли истинная динамика системы в тех самых отброшенных степенях свободы, в той “шуме”, который столь старательно отсеивается.

Изучение немарковских эффектов, проскальзывающих даже сквозь грубое зерно, представляется ключом к пониманию этой скрытой жизни. В конце концов, любое приближение – это насилие над реальностью, и каждое упрощение оставляет за собой тень. Необходимо разработать инструменты, позволяющие улавливать эти тени, измерять потерю информации, происходящую при переходе от сложной запутанности к закону площади.

В перспективе, представляется плодотворным исследование влияния различных процедур грубого масштабирования на динамику конкретных наблюдаемых. Может ли искусное игнорирование запутанности привести к качественно новым предсказаниям? Или же это лишь иллюзия контроля, временное затишье перед новым витком хаоса? Ответ, как всегда, скрыт в данных — в шепоте, который еще предстоит научиться понимать.


Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2511.03846.pdf

Связаться с автором: https://www.linkedin.com/in/avetisyan/

Показать полностью 4
[моё] Эволюция Наука Исследования Статья Будущее Квантовый компьютер Квантовые вычисления Длиннопост
2
8
user11222293
Лига Химиков

Квантово-классические системы: новый подход к моделированию динамики молекул⁠⁠

9 дней назад

Автор: Денис Аветисян


Разработан гибридный метод, объединяющий траекторный подход MASH и теорию секулярного Редфилда для точного описания динамики открытых квантовых систем.

Гибридный метод Redfield–MASH позволяет исследовать взаимодействие двухуровневой квантовой системы с большим числом классических степеней свободы и марковским квантовым резервуаром, используя фреймворк MASH для обработки неадиабатической связи и секулярную теорию Redfield для описания связи с квантовым резервуаром.

В статье представлен метод, позволяющий эффективно моделировать неадиабатическую динамику в сложных молекулярных системах с классическими степенями свободы и квантовыми окружениями.

Моделирование динамики неадиабатических процессов в сложных молекулярных системах представляет собой вычислительную задачу из-за необходимости учета как квантовых, так и классических степеней свободы. В данной работе, 'Open quantum-classical systems: A hybrid MASH master equation', предложен гибридный подход, сочетающий траекторный метод MASH с секулярной теорией Редфилда для эффективного описания диссипативной динамики открытых квантовых систем. Разработанный метод позволяет моделировать взаимодействие квантового подсистемы с марковскими квантовыми резервуарами и немарковскими классическими степенями свободы. Возможно ли применение этого подхода для изучения более сложных процессов, таких как фотосинтез или спектроскопия в конденсированных средах?


Взаимодействие с Окружением: Основа Квантовой Динамики

Описание взаимодействия систем с окружающей средой – центральная задача квантовой химии и физики, сопряженная со значительными теоретическими трудностями. Традиционные подходы часто используют приближения, которые могут приводить к неточностям, особенно при сильном взаимодействии или длинных корреляциях. Точное описание этого взаимодействия критически важно для понимания передачи энергии, динамики реакций и декогеренции, требуя учета не только энергии, но и когерентности и корреляций. Эффективное моделирование требует баланса между точностью и вычислительными затратами, а каждая оптимизация должна тщательно анализироваться, чтобы не нарушить фундаментальные принципы взаимодействия.

Исследование динамики заселения верхнего адиабатического состояния показало, что для изолированной системы квантовые и MASH-вычисления дают схожие результаты, в то время как результаты квантового Redfield и гибридного Redfield–MASH методов для связанной системы–полости демонстрируют влияние взаимодействия с полостью, при этом погрешность, оцениваемая как 95% доверительный интервал для 10⁵ траекторий гибридного метода, отображается в виде полос погрешностей.

Гибридные Подходы: Мост Между Квантовым и Классическим Мирами

Метод "Гибридный Redfield-MASH" – эффективное решение для моделирования открытых квантовых систем, сочетающее преимущества классических траекторных методов и квантово-механических формализмов. Он позволяет преодолеть ограничения стандартных методов, описывая классические степени свободы явно, а квантовые ванны – с помощью теории Редфилда. Метод использует разделение временных масштабов для детального рассмотрения как быстрых, так и медленных процессов, при этом вычислительные затраты сопоставимы с методом MASH. Точность метода подтверждена сравнением с более ресурсоемким методом HEOM.

Сравнение динамики заселения диабатического состояния |a⟩, полученной методами MASH, секулярной теории Redfield, гибридным Redfield–MASH и HEOM, показало, что гибридный метод обеспечивает наилучшее соответствие результатам HEOM, при этом погрешность, оцениваемая как 95% доверительный интервал для 10⁴ траекторий гибридного метода, отображается в виде полос погрешностей, а вклад в спектральную плотность от медленной (синий), быстрой (красный) ванн и общей спектральной плотности спин-бозонной системы (фиолетовый) представлен на вставке.

Уравнение Главного Уравнения и Гибридная Структура: Основа Точного Моделирования

Уравнение Линдблада предоставляет математически строгую основу для описания динамики открытых квантовых систем, гарантируя положительную определенность матрицы плотности. Для упрощения численного решения часто используется секулярное приближение, удаляющее быстро осциллирующие члены и обеспечивающее численную стабильность. Комбинирование подходов на основе уравнения главного уравнения и гибридной структуры позволяет обеспечить согласованное и точное описание диссипации и декогеренции, демонстрируя качественное соответствие результатам, полученным с использованием точной формальной интегральной теории HEOM.

Гибридный метод демонстрирует два различных механизма изменения активного состояния: энергосберегающие неадиабатические «переходы», опосредованные связью с классическими координатами при прохождении спин-вектора через плоскость экватора, и стохастические «скачки», инициированные операторами Линдблада, связывающими систему с квантовой ванной.

Неадиабатические Эффекты: Взгляд за Грань Традиционной Динамики

Моделирование неадиабатических процессов, при которых системы переходят между электронными состояниями, требует особого подхода. Традиционные методы, такие как 'Surface Hopping', могут сталкиваться с проблемами сохранения энергии или искусственным затуханием. Взаимодействие между неадиабатической связью и влиянием окружающей среды может приводить к неожиданной динамике, подчеркивая необходимость комплексных симуляций, учитывающих все значимые факторы. Подобно хрупкому равновесию живого организма, устойчивость системы в неадиабатических процессах рождается из ясного понимания связей и границ.

Анализ адиабатических потенциалов, представленных в уравнении (36), и соответствующих скоростей затухания, усиленных полостью, а также неадиабатических связей показал, что при резонансе с полостью наблюдается энергетическая щель, обозначенная красными стрелками, а начальный волновой пакет представлен серым цветом.

Данная работа демонстрирует стремление к созданию элегантной модели для описания динамики открытых квантово-классических систем. Подход, сочетающий MASH и секулярную теорию Редфилда, позволяет учитывать влияние как квантовых, так и классических степеней свободы, что особенно важно при моделировании сложных молекулярных систем. Как однажды заметил Пол Дирак: «Я не понимаю, почему люди так неохотно принимают простую идею, что вся материя состоит из квантов энергии». Эта фраза отражает суть представленного исследования – стремление к упрощению сложного, выделению фундаментальных принципов, определяющих поведение системы. В данном случае, структура взаимодействия квантовых и классических элементов определяет динамику всей системы, что подтверждает важность целостного подхода к моделированию.

Что впереди?

Представленная работа, подобно тщательно спроектированному городскому району, демонстрирует возможность согласованного развития квантово-классических моделей. Однако, даже самая элегантная инфраструктура не избавляет от необходимости дальнейшего планирования. Существующие подходы, включая описанный гибрид MASH и секулярной теории Редфилда, всё ещё испытывают трудности при масштабировании на системы с большим числом классических степеней свободы и сложными квантовыми окружениями. Очевидным шагом представляется разработка алгоритмов, позволяющих эффективно отслеживать корреляции между классическими и квантовыми подсистемами, избегая экспоненциального роста вычислительной сложности.

В перспективе, представляется важным отойти от концепции жесткого разделения на квантовые и классические подсистемы. Более реалистичные модели должны учитывать когерентные эффекты, возникающие на границе между этими мирами. Необходимо исследовать возможности адаптации методов, разработанных для описания открытых квантовых систем, к задачам, где классические степени свободы играют доминирующую роль. Упрощение, подобно удалению лишних деталей из сложного механизма, должно служить не упрощением понимания, а углублением.

В конечном итоге, успех этого направления будет зависеть не только от развития вычислительных методов, но и от более глубокого понимания фундаментальных принципов, определяющих динамику открытых квантово-классических систем. Прогресс, как известно, не является линейным; он требует постоянного переосмысления и готовности к неожиданным открытиям. Иначе говоря, система должна эволюционировать, а не перестраиваться.


Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2511.05282.pdf

Связаться с автором: linkedin.com/in/avetisyan

Показать полностью 4
[моё] Наука Исследования Эволюция Статья Будущее Длиннопост
0
COMEDY2025
COMEDY2025

Что, если бы вы оказались в ЧЕТЫРЕХМЕРНОЙ ВСЕЛЕННОЙ?⁠⁠

9 дней назад

Вы когда-нибудь задумывались, как бы выглядел мир, если бы к нашим привычным «вперед-назад», «влево-вправо» и «вверх-вниз» добавилось еще одно, четвертое, перпендикулярное направление? От одной этой мысли мозг сворачивается в бублик 🥯, и это неудивительно.

Мы, трехмерные существа, просто не приспособлены для восприятия 4D-пространства. Но это не значит, что мы не можем попытаться его представить!

Я не о теориях струн с их 10-11 микроскопическими измерениями. Я о четырех полноценных макроскопических пространственных измерениях. Именно этим мы сегодня и займемся.

Давайте порассуждаем:

· Что мы УВИДЕЛИ БЫ, попав в такую вселенную?

· На что способны гипотетические четырехмерные обитатели?

· Смогли бы мы, манипулируя 4-м измерением, пережить такую трансформацию?

· И что, если наша Вселенная внезапно стала бы четырехмерной?

А при чем тут наука?

Ученые и математики рассуждают о дополнительных измерениях уже больше века. В теориях, вроде струнных, они нужны для работы математического аппарата. Но являются ли они физической реальностью — большой вопрос.

Существуют эксперименты, которые пытаются найти следы даже одного дополнительного измерения, например, через изучение поведения частиц на сверхмалых масштабах. А в некоторых моделях (как в теории «мира на бране») наша 3D-вселенная — это лишь «листок» в многомерном «гиперпространстве» (бульке), где гравитация может «протекать» в другие измерения.

Возможно, у нас и нет четвертого макроскопического измерения, но где-то в мультивселенной такие вселенные вполне могут существовать.

Что же там, в четвертом измерении?

А вы как думаете, смог бы наш мозг хоть как-то адаптироваться к жизни в 4D? 🤔

Предлагаю почитать книгу "PRO Квантовое Смещение" https://my.winwinbot.com/bot/1/SuperEgoGame_Bot?REFID=824242... (через бот в меню заходим и аудиокнигу безоплатно слушаем или на озоне покупаем)

Показать полностью
Наука Физика Эволюция Вселенная Развитие Текст
10
6
ToPHaDo9l3blKoM
ToPHaDo9l3blKoM

Когда природа адаптировалась к технике безопасности⁠⁠

9 дней назад
Когда природа адаптировалась к технике безопасности
Показать полностью 1
[моё] Гнездо Яйца Стяжки Технический этаж Эволюция
0
2
Berdas
Berdas

Надеюсь, буржуазию раздавит, знамя красное подымет?⁠⁠

9 дней назад

Если откровенно, в конечном итоге этим миром будет править искусственный интеллект, а не человек. AI далеко опередит в развитии человеческий разум. В этих условиях трудно будет ожидать, что люди останутся у руля. Единственно, мы должны постараться сделать так, чтобы искусственный интеллект был настроен по отношению к нам дружелюбно.

Илон Маск

Эволюция Сознание Будущее Искусственный интеллект Текст
4
4
itstorytelling
itstorytelling
Информатика • Алексей Гладков

10.11 — Всемирный день науки за мир и развитие [вехи_истории]⁠⁠

9 дней назад
🗓 10.11 — Всемирный день науки за мир и развитие [вехи_истории]

🗓 10.11 — Всемирный день науки за мир и развитие [вехи_истории]

💭 Наука — это не элитное закрытое знание, а инструмент, который должен работать для людей.

🍬 Это праздник, учреждённый ЮНЕСКО в 2001 году. Его истоки лежат в событиях 1999 года, когда на Всемирной конференции по науке в Будапеште впервые чётко прозвучала мысль:

научный прогресс не может быть нейтральным — он обязан быть этичным и человечным.

👩‍🔬 Этот день — напоминание о фундаментальном принципе: наука должна служить людям. Её цель — не доминирование и не гонку за превосходством, а улучшение жизни, построение более безопасного, гуманного и устойчивого мира.

📈 Сегодня, когда ключевые вызовы — климатические изменения, медицинские проблемы, продовольственная безопасность и экологические кризисы — решаются прежде всего через научный прогресс, значение этого принципа особенно велико.

💡 Прогресс без ответственности невозможен.
Наука ради мира и развития — вот девиз, который должен помогать человечеству двигаться вперёд, сохраняя человечность.

🧠 Особенно интересно посмотреть как развитие ИИ сможет помочь ученым добиться значительного прогресса в новых открытиях и разработки "волшебной пилюли" от всех болезней... ну или хотя бы от тех, которые сегодня считаются неизлечимыми.

⸻

🩵 А тут кто-нибудь занимается наукой?

=====================================
👇👇Наш канал на других площадках👇👇
YouTube | VkVideo | Telegram | Pikabu
=====================================

Показать полностью 1
[моё] Научпоп Информатика Вехи истории Информатика Алексей Гладков Эволюция Открытие Наука Развитие Исследования Технологии Ученые Длиннопост
0
21
user11222293
Исследователи космоса

Искаженные галактики: как горячий газ формирует спиральные диски⁠⁠

10 дней назад

Автор: Денис Аветисян


Новые симуляции показывают, как аккреция горячего газа из межгалактической среды может объяснить искажения и расширение дисков спиральных галактик.

В симуляциях конденсации Hiwarps из вращающегося горячего коронального газа, возникающие искажения диска становятся заметными примерно через 300 миллионов лет и сохраняются стабильными, при этом наклон внутренних дисков проявляется спустя 1,5 миллиарда лет, когда масса аккрецированного газа становится сопоставима с начальной массой межзвездной среды.

Исследование демонстрирует, что охлаждение горячего окологалактического газа с отклоняющейся осью вращения приводит к образованию протяженных искажений в нейтральном водороде спиральных галактик.

Несмотря на успехи в понимании формирования галактик, происхождение протяженных и искривленных дисков нейтрального водорода (HI) вокруг спиральных галактик остается не до конца ясным. В работе 'Hot accretion onto spiral galaxies: the origin of extended and warped HI discs' представлено исследование, использующее гидродинамическое моделирование, демонстрирующее, что такие структуры могут формироваться в результате конденсации и охлаждения горячей окологалактической среды (CGM) с осью вращения, не совпадающей с диском галактики. Полученные результаты указывают на то, что непрерывное аккрецирование из горячей CGM может одновременно обеспечивать топливо для звездообразования и объяснять повсеместность искривлений в HI-дисках. Какую информацию о характеристиках CGM, таких как угловой момент и скорость аккреции, можно извлечь из наблюдений этих искривлений и как это повлияет на наши представления об эволюции дисковых галактик?


За гранью звездного диска: картографирование расширенной галактики

Традиционные исследования структуры галактик фокусируются на видимом свете, игнорируя обширные резервуары нейтрального водорода, простирающиеся далеко за пределы звездного диска. Этот компонент играет ключевую роль в звездообразовании и эволюции галактик.

Распределение нейтрального водорода эффективно прослеживается посредством регистрации излучения на длине волны 21 см, позволяя заглянуть в "темную" область галактики. Анализ этого излучения предоставляет информацию о кинематике и морфологии газа, выходящего за пределы звездного диска.

В ходе моделирования установлено, что горячий вращающий коронный газ (CGM) с углом наклона в 30 градусов формирует Hiwarp, при этом обтекание диска происходит в плоскости наклоненного CGM, что подтверждается трассирующими линиями, показывающими приток газа к диску.

Понимание распределения нейтрального водорода – его протяженности, кинематики и морфологии – необходимо для построения полной картины структуры галактики, оценки запасов топлива для звездообразования и прослеживания процессов эволюции.

Изучение галактик подобно попытке разглядеть собственное отражение в бездонной пропасти: чем глубже мы смотрим, тем яснее осознаем, насколько мало мы знаем.

Искривлённые галактические потоки: роль расширенного газа

Наблюдения нейтрального водорода выявили искривлённую плоскость газа, простирающуюся за пределы диска – ‘Hi Warp’. Эта деформация связана с усечением звездного диска, указывая на общее происхождение, возможно, связанное с аккрецией газа с различным угловым моментом.

Моделирование формирования Hiwarp из вращающегося горячего CGM с различными углами наклона демонстрирует, что охлаждение горячего потока в плоскости наклоненного CGM приводит к образованию Hiwarp при ненулевых углах наклона, что подтверждается красными линиями, отображающими поле скоростей.

Hi warp предоставляет важные сведения об истории аккреции галактик и формировании протяжённых гало. Анализ деформации плоскости газа позволяет реконструировать параметры аккрецированного материала и оценить влияние внешних факторов на эволюцию галактических дисков.

Исследование Hi warp способствует более глубокому пониманию формирования и эволюции галактик в контексте космологической модели ΛCDM, позволяя проверить предсказания теоретических моделей и уточнить представления о процессах в галактических гало.

Галактическая эволюция в гидродинамическом моделировании

Гидродинамическое моделирование с использованием кодов, таких как GIZMO, – мощный инструмент для изучения эволюции галактик и их протяжённых газовых гало. Эти симуляции позволяют исследовать сложные физические процессы, формирующие структуру и динамику галактических систем.

В этих моделях учитываются излучительное охлаждение и распределение тёмной материи, позволяя воспроизводить наблюдаемые структуры галактик, включая диски, балджи и гало, с высокой степенью реализма.

Начальные условия моделирования показывают, что галактический диск окружен горячим вращающимся CGM с наклоненной осью, при этом системы координат CGM и диска ориентированы вдоль осей вращения, а угол наклона обозначается как θtilt.

Начальные условия моделирования показывают, что галактический диск окружен горячим вращающимся CGM с наклоненной осью, при этом системы координат CGM и диска ориентированы вдоль осей вращения, а угол наклона обозначается как θtilt.

Расширение симуляций моделями турбулентного диска Блэнда-Хоторна позволяет исследовать формирование и поддержание турбулентности внутри газа. Изучение турбулентных процессов в газовых гало – важный шаг к пониманию механизмов звездообразования и эволюции галактик.

Горячее гало и охлаждающиеся потоки: топливо для галактического роста

Галактики встроены в обширное гало горячего газа, служащего резервуаром материала для охлаждения, конденсации и формирования новых звёзд, обогащающих межзвёздную среду. Этот газ обладает значительной массой и температурой, определяя эволюцию галактик и их окружения.

Модель «Вращающегося Охлаждающегося Потока» объясняет, как этот горячий газ может поддерживать вращение при охлаждении, потенциально формируя дискообразную структуру. Она учитывает влияние гравитации, вращения и теплопроводности, позволяя воспроизводить наблюдаемые свойства газовых гало.

Численные симуляции демонстрируют, что протяжённые диски нейтрального водорода (HI) формируются в результате непрерывного охлаждения горячего газа из коронального гало (CGM). Охлаждение происходит на радиусе циркуляризации, приблизительно равном ≈ 0.1 rvir, что соответствует теоретическим предсказаниям.

Анализ распределения радиусов, на которых происходит охлаждение горячего газа от ≈10⁶ K до ≈10⁴ K при угле наклона в 30 градусов, показывает, что почти весь газ, охлаждающийся за пределами 4Rd = 10 кпк, охлаждается в плоскости CGM, а не дальше в гало или в плоскости наклоненного звездного диска, что подтверждается цветовой кодировкой данных.

Обратная связь в виде нагрева, обусловленного звёздами и активными ядрами галактик (AGN), играет важную роль в регулировании охлаждающего потока и предотвращении неконтролируемого звездообразования. Этот процесс стабилизирует систему, предотвращая коллапс газового гало и поддерживая баланс между охлаждением и нагревом.

Подобно тому, как чёрная дыра поглощает свет, скрывая истинную природу вещей, так и наши теории сталкиваются с границами познания, за которыми скрывается бесконечность неизученного.

Исследование, представленное в данной работе, демонстрирует, как сложные структуры, вроде протяжённых искривлений в дисках спиральных галактик, могут возникать из-за охлаждения горячей внегалактической среды. Это напоминает о хрупкости любого теоретического построения перед лицом фундаментальных сил. Лев Ландау однажды заметил: «В науке важно не знать ответ, а уметь задавать правильный вопрос». И подобно тому, как аккреция горячего газа формирует наблюдаемые искривления, так и непрерывный поиск ответов, задавая всё более точные вопросы, приближает к пониманию сложных процессов, определяющих структуру Вселенной. Данная работа, исследуя механизм аккреции и циркуляризации газа, предлагает один из возможных ответов на вопрос о происхождении этих загадочных структур.

Что дальше?

Представленные гидродинамические модели демонстрируют, как охлаждение горячей внегалактической среды (CGM) с наклоненной осью вращения может привести к формированию протяженных искривлений в дисках нейтрального водорода. Однако, необходимо признать, что полученные результаты зависят от принятых параметров, в частности, от профиля температуры и плотности CGM, а также от начальных условий аккреции. Более того, влияние негравитационных процессов, таких как обратная связь от активных галактических ядер или взрывов сверхновых, на стабильность и морфологию аккрецирующего газа остается недостаточно изученным.

Дальнейшие исследования потребуют более сложных моделей, учитывающих взаимодействие между аккрецией из CGM и эволюцией галактического диска. Необходимо детальное сопоставление результатов моделирования с наблюдениями, в частности, с картами скоростей и плотности нейтрального водорода, полученными с помощью радиотелескопов. Особый интерес представляет изучение влияния параметров темного гало на процесс аккреции и формирование искривлений. Ведь, как известно, любое наше представление о темной материи – лишь тень на горизонте событий.

В конечном итоге, понимание механизмов формирования искривлений в галактических дисках позволит пролить свет на историю эволюции спиральных галактик и их взаимодействия с окружающей средой. И, возможно, напомнит о том, что даже самые сложные модели – лишь приближение к реальности, скрытой за завесой неизвестного.


Оригинал статьи: denisavetisyan.com

Связаться с автором: linkedin.com/in/avetisyan

Показать полностью 5
[моё] Наука Эволюция Исследования Вселенная Статья Длиннопост
1
Посты не найдены
О нас
О Пикабу Контакты Реклама Сообщить об ошибке Сообщить о нарушении законодательства Отзывы и предложения Новости Пикабу Мобильное приложение RSS
Информация
Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Конфиденциальность Правила соцсети О рекомендациях О компании
Наши проекты
Блоги Работа Промокоды Игры Курсы
Партнёры
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды Мвидео Промокоды Яндекс Маркет Промокоды Пятерочка Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Промокоды Яндекс Еда Постила Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии