Используя данные спутника ЕКА Gaia, исследователи с помощью “Хаббла” измерили массу одинокого белого карлика, находящегося на расстоянии 15 световых лет от нас. Для исследования использовалась техника гравитационного микролинзирования, которая использует оптический эффект, создаваемый гравитацией. Это первый случай, когда масса белого карлика была оценена напрямую, без косвенных выводов из бинарных систем. Используя “Хаббл”, астрономы впервые напрямую …
Рубрика: Астрофизика
Впервые подтверждена система, способная производить килонову
С помощью телескопа SMARTS была обнаружена звездная система, которая в будущем может породить мощный взрыв килоновой. Такие системы очень редки: по оценкам, во всем Млечном Пути существует не более дюжины, и это первая подтвержденная система. Исследование поможет понять редкие события, происходящие с килоновой, во время которых синтезируются самые тяжелые элементы во Вселенной, включая серебро и …
С помощью телескопа Ферми обнаружены гамма-затмения в системе “паук”
С помощью космического телескопа Ферми были измерены гамма-затмения в семи различных “паучьих” системах. Паукообразные системы состоят из пульсара, который испускает очень энергичное излучение, одновременно поглощая меньшего бинарного компаньона. Одна из систем, обнаруженных с помощью “Ферми”, содержит сверхплотный пульсар с массой всего 1,8 солнечных масс. Некоторые конкретные звездные системы называются “паучьими”. Они содержат пульсар, сверхплотный и …
Самая далекая галактика, содержащая кислород, подтверждена с помощью ALMA
Благодаря наблюдениям радиоинтерферометра ALMA подтвердилась самая далекая галактика, содержащая кислород, ранее обнаруженная аппаратом “Джеймс Уэбб”. Свет от галактики пролетел около 97% возраста Вселенной и исходит всего через 367 миллионов лет после Большого взрыва. Открытие было обеспечено чувствительностью массива ALMA, который оснащен самыми современными приборами и позволил обнаружить в спектрах эмиссионную линию кислорода. Совместная команда из …
Исследователи взвесили Млечный Путь (он легче, чем ожидалось)
Быстрые радиовсплески (FRB) продолжают интриговать ученых, но новые наблюдения этого странного явления могут помочь астрономам узнать больше о нашей собственной галактической окрестности. В новом исследовании ученые из Калифорнийского технологического института смогли измерить массу Млечного Пути с помощью одного из таких космических событий. Загадочные FRB Быстрые радиовсплески (FRB) являются одними из самых энергичных взрывов в космосе. …
Вселенная овладела искусством создания галактик раньше, чем мы думали
Проект Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) – это исследование с использованием телескопа Джеймса Уэбба для зондирования глубин космоса. Возвращение в прошлое, как никогда раньше. Анализ показал, что галактики в ранней Вселенной были гораздо более разнообразными и зрелыми, чем считалось ранее. Это исследование было представлено на последнем заседании Американского астрономического общества. Вскоре оно будет опубликовано …
Последнее открытие Хаббла: черная дыра поглощает звезду, образуя «пончик» из газа
Благодаря научным приборам “Хаббла” астрономы реконструировали последние моменты жизни звезды, поглощенной сверхмассивной черной дырой. Пожирая несчастную звезду, черная дыра деформировала ее черты, пока не построила вокруг себя почти идеальный “пончик”. Изучение таких событий важно для понимания активности сверхмассивных черных дыр, того, сколько материала они могут проглотить и насколько непредсказуемыми они являются. Используя “Хаббл”, исследователи смогли …
Исследователи обнаружили черные дыры, которые пожирают одну и ту же звезду по нескольку раз
С помощью космического телескопа XMM-Newton Европейского космического агентства астрономы наблюдали неожиданное явление: периодически повторяющиеся вспышки света от неактивных черных дыр, вызванные частичным разрушением близлежащих звезд. Однако редко какая звезда выживает после встречи с одним из этих космических монстров. Событие приливного разрушения (TDE) происходит, когда звезда приближается к черной дыре и постепенно втягивается в нее: звезда …
Земля чудом избежала гигантского облака плазмы с обратной стороны Солнца
На Солнце происходят солнечные вспышки различной интенсивности, которые могут породить северное сияние, но также могут полностью парализовать связь на Земле. Недавно была обнаружена вспышка на дальней стороне Солнца. Считается, что это одна из самых мощных вспышек, которые способно произвести Солнце, и, предположительно, она произошла от солнечного пятна AR3163. Возникший в результате солнечный шторм едва миновал …
Согласно новому исследованию, зонд, проходящий через червоточину, может послать нам сигнал с другой стороны
Американские исследователи провели новое моделирование эволюции червоточин Эллиса-Бронникова-Морриса-Торна. Их расчеты показали, что теоретически мы можем получать сообщения от космического корабля, путешествующего через червоточину, до того, как он полностью разрушится. Обычно червоточины изображаются в научно-фантастических фильмах как гипотетические объекты, соединяющие две различные области пространства-времени – своеобразные туннели с черной дырой на каждом конце. Их существование было …
Солнечная ударная волна создает трещину в магнитосфере
Ударная волна в солнечном ветре, вероятно, порожденная корональным выбросом массы, направила высокоскоростной всплеск вещества в сторону Земли вечером 18 декабря. Удар нарушил магнитосферу Земли, увеличив вероятность геомагнитной бури 19 декабря. 12 декабря специалисты по космической погоде насчитали на поверхности Солнца девять отдельных групп солнечных пятен; к 15 декабря они насчитали 11 – самое большое число, …
Новые данные показывают, что темная материя может состоять из темных фотонов
Данные, собранные спектрографом Cosmic Origins Spectrograph (COS) на борту “Хаббла”, показали, что межгалактические космические нити горячее, чем предсказывают гидродинамические симуляции стандартной модели формирования структуры. По мнению исследователей из Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) и их коллег, это может быть связано с присутствием темных фотонов. Темная материя – это гипотетический материал, существование которого может …
Установлены некоторые из важнейших оптических элементов телескопа Нэнси Грейс Роман
Компания Ball Aerospace завершила установку и юстировку блока оптических элементов в приборе Wide Field Instrument (WFI). WFI является одним из двух современных научных инструментов, установленных на космическом телескопе Нэнси Грейс Роман, который находится в стадии строительства и планируется к запуску в 2027 году. Тестирование оптических компонентов прошло успешно, поэтому продолжается сборка следующих частей. Космический телескоп …
Ученые создали черную дыру в лаборатории и она начала светиться
Новые исследования показывают, что искусственные черные дыры функционируют так же, как настоящие
Среди бесчисленного множества космических объектов, самыми загадочными являются черные дыры – области пространства-времени, сила притяжения которых настолько велика, что даже фотоны света не могут вырваться за пределы их горизонта событий. Считается, что сверхмассивные черные дыры находятся в центрах галактик и Млечный Путь – не исключение. И хотя наши знания о Вселенной и ее обитателях ограничены, ученые продолжают собирать их по крупицам. По мере развития технологий важнейшим научным инструментом стали компьютерные модели – с их помощью исследователи разработали реалистичные модели Вселенной. Более того, ранее в этом году команда физиков из Амстердамского университета смоделировала горизонт событий черной дыры в лаборатории. Может показаться удивительным, однако искусственная черная дыра начала испускать излучение, как и предполагал знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг. Это открытие, вероятно, позволит ученым разработать совершенно новую физическую теорию, сочетающую общую теорию относительности (ОТО) и принципы квантовой механики. Но как?
В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что небольшие черные дыры могут испаряться, что в целом является парадоксом, так как покинуть горизонт событий не могут даже фотоны самого света.
Космические монстры
Черные дыры начинают свой жизненный путь со смерти – звезды, чья масса превышает солнечную минимум в три раза, выгорают и взрываются, отбрасывая внешнюю оболочку, после чего сжимаются и коллапсируют в черные дыры. Этот процесс происходит постоянно – новые звезды рождаются, старые – погибают. И чем больше звезда, тем быстрее она сжигает топливо и погибает. Однако происхождение сверхмассивных черных дыр (масса которых превышает солнечную в миллионы и миллиарды раз) до сих пор неизвестно.
Этот процесс настолько удивителен, что современная наука уделяет ему много внимания: небольшие черные дыры, возможно, сформировались в центре молодых галактик в процессе слияния (столкновения). Понимание физики этих объектов является ключом к разгадке фундаментальных законов, управляющих Вселенной. Все потому, что черные дыры представляют собой предел двух наиболее проверенных теорий – ОТО и квантовой механики.
Вряд ли во Вселенной найдутся объекты, более странные, чем черные дыры
Напомним, что ОТО Эйнштейна описывает гравитацию как результат деформации пространства-времени массивными объектами, а квантовая теория – устройство мироздания на уровне атомов.
Но несмотря на полученные изображения горизонта событий черной дыры в сердце Млечного Пути и в центре галактики M87 (Messier 87), вопросов у ученых по-прежнему много. Так, британский физик-теоретик Стивен Хокинг десятилетиями изучал эти таинственные объекты и в 1974 году предположил, что прерывание квантовых флуктуаций горизонта событий испускает тип излучения, похожий на тепловое. Проблема заключается в том, что это излучение, вероятно, слишком слабое, чтобы его смогли обнаружить обитатели Земли.
Излучение Хокинга
Чтобы проанализировать свойства излучения Хокинга, исследователи решили создать его аналог в лаборатории (этим грешат многие молодые ученые), что в итоге удалось группе физиков из Амстердамского университета. В ходе исследования физики наблюдали потрясающий результат своей работы – свечение на смоделированном горизонте событий, правда при соблюдении определенных условий.
Отметим, что наблюдаемое искусственное излучение представляет собой частицы, созданные возмущениями квантовых флуктуаций из-за искривления пространства-времени силой гравитации черной дыры.
Предложенная модель в будущем позволит изучить окружающее черные дыры пространство, на которое не влияет экстремальная динамика их образования. «Наша работа может помочь в дальнейшем изучении фундаментальных аспектов квантовой механики, а также гравитации и искривленного пространства-времени в различных средах с конденсированной материей», — пишут авторы нового исследования.
Перед вами черная дыра поглощающая материю прямо в центре нашей Галактики
Больше по теме: Теория Стивена Хокинга о черных дырах получила подтверждение
Но вот что еще удивительнее – полученные результаты приводят нас прямиком к феномену квантовой запутанности – явлению, при котором две частицы остаются связанными вне зависимости от того, как далеко находятся друг от друга. Как полагают авторы работы, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, запутанность частиц, пересекающих горизонт событий, играет важную роль в генерации излучения Хокинга.
Черная дыра из лаборатории
Чтобы создать горизонт событий в лабораторных условиях, физики смоделировали однорядную цепочку атомов. Возникшее в результате излучение Хокинга — частицы, созданные возмущениями квантовых флуктуаций из-за разрыва пространства-времени черной дырой — проявилось в виде видимого свечения.
Затем команда занялась непосредственным созданием искусственной черной дыры – для чего и была разработана одномерная цепочка атомов, между которой электроны «прыгают» из одного положения в другое. Настроив легкость, с которой могут происходить эти прыжки, исследователи создали своего рода горизонт событий, который мешал волнообразной природе электронов.
Черная дыра развивается за счет вещества, которое поглощает
Различная сила связи между атомами имитирует искривление пространства-времени в присутствии черной дыры. По сути, мы использовали «цепочку атомов в одном файле для моделирования горизонта событий черной дыры» чтобы наблюдать излучение Хокинга, – рассказали исследователи, о чем сообщает издание ScienceAlert.
Как отмечают авторы научной работы, разработанная модель соответствовала теоретическим ожиданиям в тот момент, когда часть цепочки атомов выходила за горизонт событий. Это может означать, что квантовая запутанность частиц генерирует излучение Хокинга. Правда, что именно полученные результаты означают для пока не существующей теории квантовой гравитации, неясно. К счастью, труд команды из Амстердамского университета можно использовать в самых разных экспериментальных установках, а значит, дальнейших открытий не миновать.
Благодаря столкновению двух черных дыр исследователи доказали существование гравитационных волн. Это знаменательное событие произошло в 2017 году и было отмечено Нобелевской премией по физике
Как только объект пересекает горизонт событий черной дыры, нам остается лишь гадать что лежит за его пределами. Не исключено, что эти космические монстры могут оказаться порталами в другие вселенные или способом путешествия по нашей собственной. Подробнее о том, как физики-теоретики пришли к такому выводу, мы рассказывали ранее, не пропустите.
Хотите первыми узнавать о последних научных открытиях в области физики и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram чтобы всегда быть в курсе происходящего!
Напомним, что одним из главных желаний Стивена Хокинга было создание единой теории квантовой гравитации, которая могла бы объединить две непримиримые теории и, следовательно, могла бы применяться повсеместно и наконец узнать фундаментальные законы Вселенной и нашего существования в ней. О других, не менее интригующих научных теориях о квантовых свойствах черных дыр, можно прочитать здесь.
Существует ли темная материя? И почему мнения ученых разделились?
Сегодня физики все чаще отходят от идеализированных сценариев и обращаются к сложной реальности.
Человечество можно назвать амбициозным видом. Мы живем на маленькой планете, вращающейся вокруг обыкновенной звезды и все же стремимся разгадать все тайны Вселенной. Возьмем, к примеру, темную материю. Считается, что она составляет большую часть материи в галактиках, однако наблюдать ее невозможно – эта таинственная субстанция не взаимодействует с электромагнитным излучением. Мы знаем о ее предполагаемом существовании благодаря гравитационному эффекту, который она оказывает на наблюдаемые нами объекты. Сегодня и темная материя и темная энергия являются основными столпами ведущей космологической модели. Недавно в журнале Astronomy and Astrophysics вышло исследование, в котором перечислены доказательства существования темной материи в самых первых галактиках во Вселенной. Но если ученые ошибаются и никакой темной материи/энергии на самом деле не существует, наши представления об устройстве мироздания придется пересмотреть. А это, согласитесь, серьезно.
Поиски невидимой материи
В 1970-х астрономы Вера Рубин и Кент Форд представили новую теорию, способную объяснить наблюдаемое поведение звезд, планет и галактик. Они предположили, что некая невидимая субстанция оказывает сильное гравитационное воздействие на видимые небесные тела. По мнению Рубин и Форда эта «темная материя» удерживает космические объекты вместе, как будто склеивая их.
Исследователи также пытались понять почему небесные тела, расположенные за пределами центра галактики, вращаются с той же скоростью что и объекты рядом с ним. Такое положение вещей противоречит закону Ньютона, согласно которому звезды и газ должны замедляться по мере удаления от галактического центра, однако наблюдения показывают, что это не так, а объяснить происходящее может наличие таинственной материи.
Возможно темная материя не существует
Теория Форда и Рубин, однако, не получила всеобщего признания, а многие исследователи по-прежнему уверены, что темной материи не существует. С ними готовы поспорить ученые из NASA – как показали результаты нового исследования, существует ряд факторов, подтверждающих выводы 1970-х годов.
Больше по теме: Может ли темная материя формироваться из обычной материи?
Темная материя внутри галактик
Наличие невидимой субстанции, «склеивающей» звезды и планеты, меняет наше понимание Вселенной. Дело в том, что наблюдаемая материя в галактиках составляет всего 20% – исследователи называют эту материю барионной (это означает, что она состоит из таких субатомных частиц как протоны, нейтроны и электроны). Остальные 80% остаются невидимыми и непонятными.
Авторы работы, опубликованной в научном журнале Astronomy and Astrophysics, приводят новые доказательства в пользу существования темной материи. Объектом исследования стали не менее 260 молодых спиральных галактик, в которых формируются новые звезды.
Перел вами спиральная галактика NGC 986
Напомним, что расстояние между нашей планетой и выбранными объектами составляет примерно семь миллиардов световых лет. Это означает, что они сформировались когда Вселенная была в два раза моложе чем сегодня (возраст Вселенной составляет примерно 13,8 миллиардов лет). По форме эти галактики напоминают Млечный Путь с его спиральными рукавами из звезд и газовых облаков.
Еще больше статей о тайнах Вселенной и темной материи читайте на нашем канале Пульс Mail.ru Так вы точно не пропустите ничего интересного!
Астрономам удалось подтвердить, что эти молодые галактики окружены ореолом темной материи, исходящим из галактического центра. Эти гало, однако, намного компактнее, чем у ближайших к нам галактик, а значит распределение темной материи внутри галактик медленно расширяется с течением времени.
Мы полагаем, что это явление иллюстрирует прямое взаимодействие между частицами темной материи и обычными барионными частицами: плотность ореолов меняется и выходит за рамки известных гравитационных взаимодействий, – пишут исследователи.
Темную материю нельзя увидеть, но это не значит, что ее не существует
Астрономы также указывают, что темная материя отвечает не только за крупномасштабную структуру Вселенной (подробности здесь), но и за скопления галактик, удерживающихся вместе. А вы знали, что темная материя может скрываться в дополнительном измерении? Все подробности можно узнать здесь.
Альтернатива темной материи
Еще одна группа исследователей предположила, что ситуация вокруг темной материи изменилась – ответ следует искать в самой гравитации. Если внимательно посмотреть на полную галактик, звезд, пыли, газа и черных дыр Вселенную, можно обнаружить что-то уже известное. В конце концов, если дополнительные гравитационные эффекты существуют, за них может отвечать нечто невидимое, например, принципиально новый тип материи или частиц.
Это интересно: Квантовый мир: как связаны стерильные нейтрино и темная материя?
Так, если бы нейтрино были достаточно массивными, то вполне могли бы объяснить происходящее. Еще одним вариантом может быть рождение Вселенной со слишком большим количеством материи, часть которой коллапсировала, образовав черные дыры. Подобные варианты могут положить конец бесконечным несоответствиям между реальным поведением небесных объектов и нашими физическими теориями.
темная материя – гипотетическая форма материи, составляющая четверть всей массы и энергии Вселенной.
Увы, но эти предположения вряд ли верны, поскольку общее количество барионной материи во Вселенной уже известно. Некоторые исследователи также предлагают пересмотреть теорию гравитации, чтобы полностью избавиться от темной матери. Но если мы хотим разгадать тайны Вселенной, от темной материи (и энергии) отказываться не стоит, по крайней мере пока.
Отметим, что ученые часто обнаруживают что-то новое, способное поставить под сомнение господствующие теории. Например, результаты ранее проведенных исследований показали, что молодые галактики со звездообразованием, по-видимому сталкиваются с дефицитом темной материи (по сравнению с более поздними галактиками). По этой причине некоторые физики полагают, что темная материя играет гораздо меньшую роль в ранних звездных системах, нежели в современных галактиках. Однако на сегодняшний день эти предположения не состоятельны.
Вам будет интересно: Темная материя – ключ к теории гравитации?
Новый детектор темной материи
Чтобы узнать существует ли темная материя, ученым предстоит долго наблюдать за галактиками. К счастью, новые астрономические инструменты, в числе которых космический телескоп Джеймс Уэбб, способны «видеть» далекое прошлое нашей Вселенной, включая первые звезды и галактики, образовавшиеся вскоре после Большого взрыва.
В рамках проекта Lux-Zeplin учёные будут искать признаки существования материи внутри титанового резервуара, наполненного сжиженным ксеноном.
Исследователи возлагают большие надежды на самый чувствительный детектор темной материи LUX-ZEPLIN, который расположен в 1,5 км под землей и помещен в большой резервуар с водой (это сделано для защиты LZ от столкновений с другими частицами). Как следует из названия, детектор является преемником двух предыдущих проектов LUX и ZEPLIN, однако его последняя версия в 50 раз чувствительнее к потенциальным сигналам темной материи.
Не пропустите: О чем говорит странная физика черных дыр? Обсуждаем самые невероятные гипотезы
Среди кандидатов на роль темной материи исследователи выделяют слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMPs), рожденные в ранней Вселенной. Если они действительно существуют, то взаимодействуют с обычной материей создавая уже знакомые астрономические аномалии. Новый детектор окружен датчиками, отслеживающими любые вторжения искомых частиц, а в качестве мишени используется резервуар со сверхчистым жидким ксеноном.
Как и почему галактики исчезают из виду?
Исследователи полагают, что за расширение Вселенной ответственна таинственная темная энергия (обнаружить которую пока не удалось)
Несмотря на то, что человечество сумело описать физические законы, управляющие Вселенной, понять и в полной мере осознать их мы не в силах. Большой взрыв, произошедший около 13,8 миллиардов лет назад, положил начало всему что мы знаем. Но если у Вселенной было начало, будет ли у нее конец? Примерно через пять миллиардов лет Солнце погибнет, захватив с собой нашу планету. Примерно в это же время (плюс минус миллиард лет) Млечный Путь столкнется со своим ближайшим соседом – галактикой Андромеды. Но что дальше? Прошло немало лет с тех пор, как ученые выдвинули предположение о расширении Вселенной: чем дальше от нас находятся другие галактики, тем быстрее они, по-видимому, удаляются от нас. Этот процесс длится около шести миллиардов лет и происходит не потому, что галактики физически удаляются от Земли, а скорее потому, что Вселенная полна гравитационно связанных объектов. Со временем эти галактики станут полностью недостижимыми для наблюдений, даже если мы будем двигаться к ним со скоростью света.
Если проследить за Вселенной с момента ее рождения, то продвигаясь вперед во времени, мы придем к единому, последовательному выводу – наша Вселенная существует уже 13,8 млрд лет и на 68% состоит из темной энергии. 27% приходятся на темную материю и 4,9% на обычную материю.
Наблюдения за Вселенной
В конце 1920-х годов американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется. К такому выводу он пришел, наблюдая за галактиками и измеряя расстояние до ближайших к нам. Спустя 70 лет ученые пришли к выводу, что Вселенная не просто расширяется – отдаленные галактики удаляются от нас на большие расстояния со все возрастающей скоростью. Так, в пределах наблюдаемой Вселенной насчитывается около 2 триллионов галактик. 97% из них находятся за пределами нашей досягаемости. Но есть кое-что интересное – с течением времени нашему взору будут открываться новые, ранее не виданные галактики.
Согласно Общей теории относительности (ОТО), наша Вселенная не может оставаться статичной. Причина проста: Вселенная заполнена равным количеством материи и энергии повсюду и во всех направлениях и зависит от трех факторов: начальной скорости расширения, количества всего вещества и энергии, а также соотношения различных типов энергии (материи, темной материи, нейтрино, излучения, темной энергии и проч). Все эти условия, учтенные в расчетах, показывают как прошлое, так и будущее Вселенной.
Благодаря темной энергии далекие галактики уже ускоряются в своей кажущейся скорости удаления от нас.
Млечный Путь представляет собой потрясающее, внушающее благоговейный трепет зрелище для любого человека и предлагает захватывающий вид на огромное количество звезд в нашей галактике. Однако за ее пределами находятся триллионы других галактик и почти все они удаляются от нас.
За последние несколько десятилетий астрономы смогли определить, как выглядит Вселенная во внегалактических масштабах. То, как галактики собираются в группы, скопления и нити, позволило исследователям понять крупномасштабную структуру Вселенной. А учитывая наблюдения за реликтовым излучением (космическое микроволновое фоновое излучение), мы наблюдаем убедительную картину того, как Вселенная стала такой, какой мы ее знаем.
Гравитация и расширение Вселенной
Продолжающееся ускорение гарантирует, что каждая галактика, не связанная гравитационно с нашей собственной, в конечном итоге будет удаляться и станет не только недосягаемой, но и недоступной для наблюдения после определенного момента времени. Но стоит свету покинуть отдаленный космический источник, расширяющаяся Вселенная растягивает длину волны этого света.
Красное смещение – явление, связанное с удалением от нас наблюдаемых объектов из-за расширения Вселенной. Удаляясь, свет «краснеет», а при приближении «сдвигается» в фиолетовую сторону.
Красное смещение в спектрах галактик объясняется эффектом Доплера, который научно обосновывает идею расширяющейся Вселенной.
Но что бы мы увидели, если бы посмотрели на галактику, свет которой еще не достиг наших глаз? Самый удаленный объект, доступный для наблюдений, находится на расстоянии 46 миллиардов световых лет от Земли. При этом любой объект, что расположился в пределах 61 млрд световых лет, когда-нибудь станет наблюдаемым – свет от этих объектов уже направляется к нам. И несмотря на то, что Вселенная расширяется, этот свет когда-нибудь достигнет Земли.
Необходимо также учесть, что скорость света конечна: чем больше времени требуется фотонам, чтобы добраться от далекой галактики до Земли, тем большую роль играет расширение Вселенной. Подробнее о том, какие тайны скрывает темная энергия, мы рассказывали здесь, не пропустите.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!
Будущее Вселенной
Согласно новой модели Вселенной, ее наблюдаемое расширение может остановиться через 100 миллионов лет. Когда это произойдет, конец Вселенной ознаменует так называемое Большое сжатие – один из возможных сценариев будущего Вселенной, в котором расширение со временем меняется на сжатие. Это приведет к тому, что Вселенная коллапсирует в сингулярность –точку, из которой она родилась почти 14 млрд лет назад.
Когда мы глядим на Вселенную, то чем дальше смотрим, тем в более глубокое прошлое заглядываем.
Измеряя источники света на множестве расстояний, обнаруживая их красное смещение, а затем измеряя их реальный размер по сравнению с видимым, астрономы восстанавливают всю историю расширения Вселенной. Но поскольку оно определяется различными типами материи и энергии, присутствующих в ней, ученым придется досконально изучить все ее содержимое. А это, как известно, непростая задача.
Как только это произойдет, астрофизики смогут применить полученные данные к законам гравитации согласно ОТО. Это означает, что все галактики, не связанные с нами гравитационно, в конечном итоге исчезнут из нашего поля зрения, удаляясь со все возрастающей скоростью из-за постоянного расширения пространства. В результате космос, наблюдаемый с помощью телескопов, будет выглядеть намного меньше, чем сегодня.
Не пропустите: Физики переосмысли строение Вселенной. Темная энергия больше не нужна?
Так как через несколько сотен миллиардов или, возможно, триллионов лет все галактики, кроме локальной группы, окажутся далеко и навсегда исчезнут из виду. По словам астрофизика и популяризатора науки Лоуренса Краусса, пространство будет расширяться быстрее скорости света.
Тайны темной энергии
Важнейшим звеном космологической загадки является темная энергия, без которой наблюдаемая Вселенная не имеет смысла. Грубо говоря, темная энергия – это растущая тенденция пустого пространства, которая самопроизвольно создает еще больше пустого пространства, тем самым отдаляя все, что не связано гравитацией.
Когда-нибудь наша Вселенная исчезнет. К счастью, произойдет это не скоро, так что волноваться не стоит
Так, к 3 000 000 000 000 году астрономы смогут наблюдать только гравитационно связанную «локальную группу» галактик: Млечный Путь и Андромеду, Большое и Малое Магеллановы Облака и несколько других крошечных галактик, – отмечает астрофизик и популяризатор науки Лоуренс Краусс.
По словам Краусса, наблюдаемая Вселенная будет казаться не расширяющейся и не сжимающейся, а относительно маленькой и статичной. Более того, в ранней вселенной могло произойти некое событие, которое невозможно обнаружить. К тому же сама темная энергия в будущем может измениться, а значит расширение Вселенной, вероятно, замедлится.
Четыре вида Мультивселенной: в какой из них находимся мы?
Мультивселенная состоит из множества отдельных и отличных друг от друга вселенных
Что такое мультивселенная? Является ли она научной фантастикой или научным фактом? И если так, то сколько альтернативных вселенных может существовать? Ответы на эти вопросы мы вряд ли когда-нибудь узнаем: наша способность к познанию, увы, ограничена. Но если верить результатам опыта Юнга, то такие элементарные частицы как фотоны могут находиться в двух местах одновременно. Но лишь при условии, что за ними кто-то наблюдает. К тому же, физикам удалось доказать, что свет может быть и волной и частицей одновременной, что по-научному называется корпускулярно-волновым дуализмом. Подобные противоречия и аномалии квантовой механики лежат в основе как развития науки, так и научной фантастики, будь та в прозе или на экране. Так, герои кинокомиксов Марвел, как и герои мультсериала «Рик и Морти, то и дело путешествуют между мирами. Согласитесь, сама идея о существовании других версий себя захватывает дух, а такие именитые ученые как Андрей Линде, Митио Каку и Стивен Хокинг всерьез рассматривают существование Мультиверса.
Удивительно, но многие из лучших научных моделей рождения нашей Вселенной на самом деле зависят от существования множества миров. Эти другие вселенные могут быть как практически идентичными нашей, так и невообразимо отличаться друг от друга, например, из-за других законов физики. Но даже если доказать существование мультивселенных нельзя, сама идея открывает множество интересных и даже ошеломляющих возможностей.
В недрах каждой коллапсирующий черной дыры могут таиться семена новой расширяющейся Вселенной, – сэр Мартин Рис, главный королевский астроном Великобритании.
Тайны мультивселенной
Перед тем как погружаться в теорию Мультиверса, напомним, что любые разговоры и научные исследования в этой области имеют гипотетический характер, а многие физики отказываются всерьез рассматривать существование параллельных миров. Так, еще во времена Эйнштейна тема мультивселенной считалась весьма эксцентричной, а заниматься ей могли некогда продуктивные физики, достигшие преклонного возраста и готовые отойти от серьезных дел. Что же до самого Эйнштейна, то после 1935 года он занимался преимущественно общей теорией относительности (ОТО), электромагнетизмом и поиском единой теории всего.
Черные дыры, по мнению Стивена Хокинга, могут являться вратами в параллельные Вселенные
Причина интереса знаменитого физика проста – ОТО великолепна. Но в то же самое время подобна троянскому коню. Всего несколько простых допущений описывают основные характеристики космоса, включая Большой взрыв. Даже теорию инфляции можно подогнать к решению, вписав подобранную космологическую константу в уравнения ранней Вселенной. Эти уравнения, помимо прочего, дают нам убедительную теорию возникновения и смерти Вселенной. Но стоит заглянуть внутрь троянского коня, как мы обнаружим черные дыры, пространственно-временные туннели (червоточины) и даже машины времени. Все это находится за пределами здравого смысла и Эйнштейн отрицал саму возможность их существования и обнаружения.
Черные дыры могут стать проходами в какое угодно время. Если бы нам пришлось прыгнуть в черную дыру, то предполагается, что мы бы появились в другой части Вселенной и в другой временной эпохе… Черные дыры могут быть вратами в Страны чудес. Но есть ли там Алисы и белые кролики? – Карл Саган.
Но, как мы знаем сегодня, черные дыры действительно существуют. Недавно мы рассказывали об ошеломительном открытии – снимке тени черной дыры в самом сердце нашей Галактики. Ранее в 2019 году весь мир в восхищении рассматривал изображение черной дыры в центре Messier 87 – сверхгигантской эллиптической галактике, крупнейшей в созвездии Девы.
Черные дыры – это ворота в параллельную Вселенную
Но и это еще не все: в 2017 году международная команда ученых доказала существование гравитационных волн, источником которых было столкновение двух сверхмассивный черных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Все эти открытия, одно за другим вновь подтвердили постулаты ОТО. К тому же, отклонения и аномалии в расчетах являются неотъемлемой частью теории, которая действительно подразумевает возможность существования Мультиверса. Эти миры могут соединяться между собой пространственно-временными туннелями.
Подробнее о том что такое гравитационные волны, а также когда и как их открыли рассказывал мой коллега Артем Сутягин, к прочтению обязательно.
Доказательства существования Мультивселенной
Так как мы с вами жители XXI века, то знаем об устройстве Вселенной намного больше, чем физики прошлого столетия. Планеты, звезды и галактики, известные на сегодняшний день, охватывают 93 миллиарда световых лет. Современные телескопы, как наземные так и космические, позволили увидеть то, что Эйнштейн и его коллеги считали едва возможным. Более того, развитие квантовой механики, которая с невероятной точностью описывает взаимодействие элементарных частиц, показало, что мультивселенная не такая уж и выдумка, а альтернативные миры могут находиться рядом с нашим, но остаются незамеченными. Даже теория инфляции утверждает, что Вселенная претерпела невероятное сверхсветовое расширение в момент своего рождения, а ее постулаты предполагают наличие мультивселенной. Шарм в эту удивительную историю также вносит весьма спорная теория струн.
Наблюдаемая Вселенная в одном изображении
К тому же на протяжении многих лет исследователи предполагали, что альтернативные версии нас самих существуют внутри Мультивселенной. Вот только «другие» мы можем жить в совершенно иной физической реальности, поскольку законы природы не обязательно одинаковы для каждой вселенной. По этой причине шведско-американский космолога и астрофизик Макс Тегмарк из Массачусетского технологического института предложил рассмотреть четыре вида параллельных вселенных.
Интересный факт
Космология охватывает всю вселенную от рождения до смерти с тайнами и интригами на каждом шагу. Некоторые физики считают, что могут существовать разные частицы, разные силы, даже разное количество измерений пространства по сравнению с тем, что мы видим вокруг нас.
Итак, допустим наша Вселенная столкнулась с другой и мы намеренны это доказать. Одним из возможных способов являются следы, которые другие вселенные могли оставить в виде завитков в реликтовом излучении – тепловым излучением, которое осталось после Большого взрыва. Еще одним способом могут выступать гравитационные волны – так называемая рябь в пространстве-времени, которая появилась вскоре после рождения Вселенной.
Гравитационные волны также могут предоставить доказательства в поддержку теории космической инфляции, которая предсказывает, что гравитационные волны, оставшиеся после Большого взрыва, могут привести к появлению крошечных завитков в реликтовом излучении, – полагают некоторые физики.
Кадр из весьма странного и безумного фильма «Все везде и сразу». Рекомендую к просмотру
По Тегмарку, который написал на эту тему статью в журнале Scientific American review много лет назад, существует четыре уровня мультивселенной. В работе автор рассматривает теории, включающие параллельные вселенные, которые образуют естественную четырехуровневую иерархию Мультиверса, допускающую все большее разнообразие. Прямо как в фильме «Все везде и сразу,» где в одном из миров у людей вместо пальцев были огромные сосиски.
Ну а чтобы понять, почему некоторые физики считают, что мы живем в Мультивселенной, читайте эту статью. В ней астрофизик Андрей Линде объясняет, какие физические законы свидетельствуют о реальности множества миров.
Четыре вида Мультивселенных
Предположив существование бесконечных вселенных, космолог разделил Мультиверс на четыре вида. Первый предполагает существование бесконечной вселенной, в которой происходят все возможные варианты событий, включающие копию нашей Земли. На втором уровне основные законы физики действуют так же, как в нашей вселенной, а вот фундаментальные константы отличны: например, может существовать четыре пространственных измерения, а не три. Третий уровень представляет собой множество самых разных миров и является самым популярным представлением мультивселенной.
Некоторые физики полагают, что обнаружение черных дыр может указать на существование мультивселенной
При этом каждый выбор человека способен привести к расколу во вселенной, который затем приведет нас к бесконечным параллельным реальностям. И, наконец, четвертый уровень демонстрирует мультивселенную, в которой действуют совсем другие законы физики. В статье Тегмарк описывает четыре вида мультивселенных так:
- Уровень I: Общее предсказание космологической инфляции – это бесконечная вселенная с постоянной Хаббла, реализующей все начальные условия, включая идентичную копию вас на расстоянии около 101029 метров.
- Уровень II: Во многих моделях инфляция может привести к появлению нескольких мультивселенных уровня I, которые имеют разные физические константы, размеры и содержание частиц.
- Уровень III: В унитарной квантовой механике другие ветви волновой функции не добавляют ничего качественно нового. Иронично, но именно эти квантовые параллельные вселенные исторически были самыми противоречивыми.
- Уровень IV: В основе различных фундаментальных уравнений в физике лежат другие математические структуры.
Автор теории также отмечает, что общей чертой всех четырех видов мультивселенных является самая простая и элегантная теория, которая по умолчанию учитывает существование параллельных миров. И несмотря на многочисленные аномалии и собранные воедино теории и гипотезы, сам факт размышлений о мультивселенной дарит нам прекрасную возможность задуматься о природе науки и нашем существовании. И если ученые в какой-то момент смогут обнаружить характерные завитки в реликтовом излучении или же уловить рябь пространства-времени, возникшей после Большого взрыва, наше представление о мире, космосе и Вселенной придется серьезно пересмотреть.
Доктор Стрэндж в Мультивселенной безумия. Вы уже посмотрели?
К сожалению (или к счастью, кто его знает), сегодня не существует никаких доказательств существования Мультиверса. Так что мы с вами можем довольствоваться произведениями писателей-фантастов и фильмами, в которых герои открывают для себя бесконечную вереницу миров. Главное – не забывать о научной составляющей мультивселенной, так как на самом базовом уровне наш мир является математической структурой, в которой может присутствовать мыслящий наблюдатель – то есть вы. Полностью ознакомиться с текстом можно здесь.
«Идея об объективном существовании математических форм, лежащая в основе концепции Мультиверса 4-го уровня, относится не столько к области философии, сколько к обычной науке, поскольку она фальсифицируема и приводит к проверяемым предсказаниям. Независимо от способа вычисления числа Пи результат будет один и тот же, потому что он существует до любых вычислений и независимо от них. Это проверяемое предсказание. А где начинаются такие предсказания — там кончается философия и начинается нормальная наука», – полагает Александр Панов, доктор физико-математических наук и ведущий научный сотрудник НИИ ядерной физики им. Скобельцына (НИИЯФ) МГУ
Хотите всегда быть в курсе новостей из мира популярной науки и технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram, так вы точно не пропустите ничего интересного!
Автор четырех видов Мультиверса Макс Тегмарк
Но есть кое-что новенькое. Как показали результаты недавнего исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, невидимый «зеркальный мир» элементарных частиц может взаимодействовать с нашим только через гравитацию и может оказаться ключом к решению главной загадки современной космологии – проблемы постоянной Хаббла, которая определяет скорость расширения Вселенной на сегодняшний день. Можно даже сказать, что ученые в полной мере не понимают, что именно сегодня происходит с нашей Вселенной.
В конечном итоге авторы научной работы пришли к интересному выводу: возможно существует зеркальная вселенная, очень похожая на нашу, но невидимая для нас, за исключением ее гравитационного воздействия на наш мир. Наука удивительна, согласитесь. Что же до постоянной Хаббла, то узнать больше о главной загадке современной космологии можно здесь.