NewsRobotics.ru

Можно ли доказать существование червоточен? Ученые считают что да

Червоточину, или как ее еще принято называть, кротовую нору ученые представляют в виде туннеля, располагающегося между двумя водоворотами света.

Среди множества космических загадок «червоточины» пользуются особой популярностью. С их помощью герои блокбастеров путешествуют по разным вселенным, однако в реальности так называемый мост Эйнштейна-Розена является математическим дополнением общей теории относительности (ОТО). В 1916 году математик Натан Розен и физик Альберт Эйнштейн обратили внимание на решение простейших уравнений ОТО, описывающих изолированные источники гравитационного поля. Ученые предположили, что эта пространственная структура похожа на «мост», соединяющий две одинаковые вселенные (или две разные точки пространства-времени). Впоследствии эти структуры получили название «кротовые норы» (от английского «wormhole» — «червоточина»), однако их существование не доказано. Но несмотря на гипотетический статус, червоточины постоянно присутствуют в уравнениях и помогают астрофизикам описывать устройство Вселенной, движение звезд, планет и других небесных объектов. Но если они действительно существуют, то можно ли их найти? Давайте разбираться!

Гравитационные волны — изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам.

Черные дыры и научные факты

Черные дыры долгое время существовали лишь в уравнениях, а Эйнштейн был уверен в том, что обнаружить их невозможно. Только представьте какой была бы его реакция на ошеломительные успехи современной науки – в 2016 году ученые из лабораторий LIGO и VIRGO зафиксировали гравитационные волны, исходящие от столкновения двух черных дыр (размер которых в 29 и 36 раз больше нашего Солнца).

За проделанную работу физиков наградили Нобелевской премией в 2017 году, а два года спустя изумленная публика рассматривала первый в истории снимок «тени» черной дыры. Подробнее об этом историческом событии и о том, как ученым удалось сфотографировать черную дыру мы рассказывали здесь, не пропустите!

Так выглядит первое фото тени черной дыры под названием Стрелец А. Красота!

Черная дыра представляет собой область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут даже кванты самого света.

Сегодня никто не сомневается в существовании черных дыр. Эти объекты реальны и, предположительно, находятся в центре большинства галактик во Вселенной. Правда, чтобы признать реальность и рассмотреть эту научную теорию всерьез нашей цивилизации понадобилось… 50 лет. На смену космическим монстрам пришли червоточины, существование которых сегодня находится под вопросом, так как сами физики не понимают следует ли относиться к червоточинам всерьез.

Больше по теме: Космическая музыка: как звучат черные дыры

Туннель в пространстве-времени

Итак, согласно физической теории, кротовая нора напоминают туннель, который можно использовать для быстрых космических перелетов из одного края Вселенной в другой. Теоретически с их помощью можно не только сократить расстояние между галактиками (с миллионов лет до часов или минут при надлежищих условиях), но даже использовать их в качестве машины времени.

Как, вероятно, знают наши читатели, ОТО Эйнштейна практически каждый год получает подтверждение, а некоторые ученые убеждены в существование червоточин. Но в этой истории есть небольшая проблема: кротовые норы чрезвычайно нестабильны. Это означает, что пространственно-временные туннели не могут долго оставаться открытыми (чтобы что-то или кто-то мог сквозь них пройти).

Кротовые норы соединяют разные участки Вселенной и, возможно, разные вселенные

Ученые называют точки, в которых вы входите и выходите из червоточины, «устьями», а сам туннель — «горлом».

В 1988 году физик Кип Торн из Калифорнийского технологического института предположил, что червоточины можно держать открытыми, используя экзотическую форму энергии – материи с отрицательной массой, которая отталкивает от себя другую (известную нам) материю. По этой причине многие исследователи полагают, что крошечные червоточины с экзотической энергией появились вскоре после Большого взрыва и по мере расширения Вселенной становились все тоньше и длиннее.

В данном случае речь идет об эффекте Казимира, который объясняет взаимное притяжение проводящих незаряженных тел под действием квантовых флуктуаций в вакууме. Именно эта отрицательная энергия действует против гравитации, поддерживая червоточину «на плаву».

Если кротовые норы действительно существуют, то устроены именно таким образом

Вам будет интересно: Может ли рябь пространства-времени указывать на червоточины?

Экзотическая энергия

Учитывая растущий интерес к червоточинам, физик Люк Батчер из Кембриджского университета пришел к выводу, что форма червоточины сама по себе способна генерировать энергию Казимира.

Если горловина червоточины на несколько порядков длиннее, чем ширина ее устья, в ее центре создается экзотическая энергия, благодаря которой червоточина может оставаться открытой достаточно долго для того, чтобы через нее мог проскочить импульс света, – объясняет Батчер.

Упоминания о «червоточинах» можно встретить в научной фантастике. Такие дыры позволяют быстро путешествовать в пространстве и времени.

И если устья червоточины могут существовать в разные моменты времени, то теоретически подходят для путешествий сквозь пространство и время. Но как бы нам не хотелось обнаружить эти объекты и путешествовать в другие миры (или по просторам Вселенной), наука далека от перевода теоретических уравнений в физические объекты.

Подробнее о том, смогут ли люди когда-нибудь путешествовать сквозь червоточины мы рассказывали здесь

Это, однако, не мешает кротовым норам поражать наше воображение. Более того, в некотором смысле эти объекты представляют собой восхитительную форму эскапизма. В отличие от пугающих черных дыр (которые заманивают в ловушку все, что попадает внутрь), червоточины могут позволить нам путешествовать по космическому океану со скоростью, превышающей скорость света.

Кротовые норы и квантовая теория

Связь червоточин с квантовой теорией также интересное явление. Поскольку на микроуровне все вокруг (и мы сами) состоит из атомов и частиц, они могут появиться в пустом пространстве только для того, чтобы исчезнуть через мгновение. При этом целый ряд недавно проведенных экспериментов показал, что квантовую информацию можно передавать из одного места в другое.

С этой точки зрения червоточины похожи на черные дыры, соединенные между собой, – отмечают специалисты.

Черные дыры и червоточины могут быть неразрывно связаны

К счастью, тот факт, что квантовая физика играет важную роль в существовании червоточин вряд ли останется незамеченным. Безусловно, пока никто не видел эти объекты, однако это не означает, что космических туннелей в природе не существует.

В конечном итоге кротовые норы могут помочь ученым понять сокровенные тайны Вселенной. И, что не менее интерсно, доказать существование Мультивселенной. А как вы думаете, узнаем ли мы ответы на эти вопросы в ближайшие 10 лет? Поделиться своими мыслями, как и всегда, можно здесь и в комментариях к этой статье!

Есть ли у нашей Вселенной зеркальный двойник?

Теория зеркальной вселенной вновь набирает популярность среди космологов

Сегодня теория множественности миров является частью массовой культуры и постоянно присутствует в фильмах и сериалах. При этом Мультивселенная не выдумка фантастов – в ее основе лежат научные теории, описывающие устройство нашего мира. Наиболее популярной является теория инфляции, согласно которой Вселенная начала расширяться после Большого взрыва, а ее свойства объясняет структура и распределение галактик. Профессор Стэндфордского университета Андрей Линде является сторонником теории Мультиверса. Он отмечает, что наше понимание реальности неполное, а существование параллельных вселенных невозможно подтвердить экспериментально (по крайней мере пока). Но что, если посмотреть на Вселенную иначе, допустив существование всего одной альтернативной реальности – так называемой зеркальной Вселенной? Исследователи полагают, что с ее помощью можно разрешить кризис космологии. Но как? Давайте разбираться!

Теоретическая физика достигла таких высот, что (мы) можем рассчитать даже то, что невозможно себе представить, – Л. Д. Ландау

Зеркальные нейтрино

О том что Вселенная расширяется с ускорением стало известно в конце 1990-х годов и привело к пересмотру физических законов, объясняющих устройство Вселенной. Появление гипотетической темной энергии, равномерно заполняющей пространство и отталкивающей массивные тела, призвано объяснить быстрое расширения Вселенной, однако ее существование не доказано. Картину дополняет таинственная темная материя, которая не взаимодействует с электромагнитным излучением и проявляет себя с помощью гравитационного воздействия на наблюдаемые объекты. Но при чем здесь зеркальная вселенная?

Ответ напрашивается сам собой – теория зеркальной вселенной предполагает красивое и простое решение сложных проблем. В ее основе лежит существование гипотетических частиц, так называемых зеркальных нейтрино, поиски которых ведутся на протяжении многих лет но так и не увенчались успехом.

Некоторые исследователи считают, что зеркальные нейтроны могут являться кандидатами на составляющую темной материи.

Больше по теме: Возможно существует параллельная Вселенная, время в которой идет вспять

В 2008 году исследователи из Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ РАН) рассмотрели гипотезы зарождения и строения Вселенной на уровне элементарных частиц. Большое значение имела продолжительность жизни нейтрона – нестабильной элементарной частицы, лишенной электрического заряда.Звучит непонятно, так что попробуем внести ясность: ученые хотели понять, как долго нейтрон может существовать вне атомного ядра.

Проведенные измерения были точными и соответствовали Стандартной модели, описывающее электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц, позволяя ученым понять как образуется материя во Вселенной и почему срок жизни нейтрона важен для Стандартной модели.

По словам доктора физико-математических наук Анатолия Сереброва, «полученное в ходе исследования значение времени жизни нейтрона лучше описывает процесс первичного нуклеосинтеза при формировании Вселенной» (под нуклеосинтезом ученые понимают природный процесс образования ядер химических элементов тяжелее водорода).

ХХ век позволил нам заглянуть внутрь самого мироздания.

Серебров также озвучил смелое предположение о том, что обычные нейтроны могут переходить в другую вселенную, превращаясь в зеркальные нейтроны. Выглядит этот процесс так – кажется, что частицы просто исчезли в ходе эксперимента.

В 2018 году физики из Национальной лаборатории Ок-Ридж (США) вернулись к предположению Сереброва и пришли к такому же выводу. Если зеркальные нейтроны действительно существуют, то отправляются в зеркальную вселенную, полностью отделенную от нашей и с собственными законами физики.

Интересный факт Зеркальные нейтроны часто называют стерильными из-за их неспособности участвовать в большинстве взаимодействий.

Современная физическая теория допускает существование зеркальной вселенной, а ее обитателями могут быть зеркальные атомы и даже зеркальные планеты и звезды (но не зеркальные версии нас с вами, увы). В совокупности эти гипотетические частицы могут образовать целый теневой мир, такой же реальный как наш, но практически полностью от нас отрезанный.

Если в будущем мы сможем обнаружить хотя бы одно зеркальные нейтрино, это докажет, что видимая Вселенная — лишь половина того, что существует, а известные законы физики — половина гораздо более широкого набора правил, – рассказали исследователи в интервью NBC News.

Зеркальная вселенная

Сегодня теория зеркальной вселенной привлекает внимание ученых из-за своей способности объяснить причины ее ускоряющегося расширения. Это простое и элегантное решение также объясняет наблюдаемое несоответствие между материей и антиматерией (об этом чуть позже) и может положить конец кризису космологии.

Постоянная Хаббла – число, которое космологи используют для измерения расширения Вселенной. Свое название постоянная получила в честь астронома Эдвина Хаббла, который впервые измерил ее в 1929 году.

Чтобы понять верна ли зеркальная теория, физики из Университета Нью-Мексико и Калифорнийского университета создали несколько математических моделей, которые соответствовали наблюдаемым темпам расширения Вселенной. Полученные в ходе работы результаты показали, что только одна модель не нарушает законы физики и объясняет несоответствия постоянной Хаббла. И это –модель зеркальной вселенной.

Отметим, что с математической точки зрения эта концепция является решением давно наблюдаемой проблемы. Как объясняют авторы работы, опубликованной в журнале Physics Review Letters, дальнейшее построение модели может раскрыть многие тайны Вселенной.

А вы знаете сколько видов Мультивселенной существует и в какой из них находимся мы? Ответ здесь, не пропустите!

Вселенная из антиматерии

Теперь обратимся к еще одному варианту решения космологических и физических проблем – концепции антиматерии. Считается, что она объясняет причину существования материи, которой в нашей Вселенной быть не должно. Основная идея заключается в том, что у каждой частицы есть пара, следовательно, у материи в нашей вселенной есть двойник из антиматерии (если говорить совсем простыми словами).

У нашей Вселенной может быть зеркальный близнец, Антивселенная.

Несмотря на то, что эта идея давно потеряла популярность (по разным причинам), физики рассматривают антивселенную в качестве возможного решения целого ряда проблем, включая постоянную Хаббла. Объединяет все эти теории предположение о том, что наблюдаемые пространство и время – не единственная реальность.

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!

Очень много вселенных

Так как доказать существование зеркальной вселенной или мультивселенной ученые не в силах, данная область исследований относится к теоретической физике. Так, в 1957 году физик Хью Эверетт предложил одну из наиболее популярных на сегодняшний день теорий – многомировую интерпретацию квантовой механики, которая предсказывает наличие ветвящихся временных линий или альтернативных реальностей.

Интерпретация Эверетта также математически описывает поведение материи, о чем я рассказывала ранее и является одной из наиболее признанных теорий альтернативных вселенных. Подход Эверетта основан на инфляционной модели Вселенной, с помощью которой можно объяснить многие наблюдаемые свойства.

Сегодня мы видим лишь малую часть Вселенной

Поначалу теория воспринималась как научная фантастика, однако со временем смогла объяснить множество особенностей нашего мира и люди стали относиться к ней серьезно, – рассказывает Линде. Кстати, если вы хотите больше узнать о Мультивселенной и ее научной составляющей, вам сюда (мы старались:)

Итак, какие выводы можно сделать о зеркальной вселенной и бесконечном множестве миров? Увы, но на сегодняшний день все существующие теории недоказуемы. Это означает, что нам нужны новые, лучшие теории для объяснения свойств наблюдаемой Вселенной. Но даже если правда навсегда останется тайной, у нас как минимум есть воображение, наука и бесчисленное множество вероятностей, размышления о которых развивает мышление. Согласны?

Темная материя – ключ к теории гравитации?

Тёмная мате́рия — в астрономии и космологии, а также в теоретической физике форма материи, не участвующая в электромагнитном взаимодействии и поэтому ненаблюдаема

Недавно приступивший к работе космический телескоп «Джеймс Уэбб» по праву считается главным научным событием года. Наблюдая за Вселенной в инфракрасном диапазоне, Уэбб видит ранее незаметные для нас участки космоса. К слову, мощнейшая космическая обсерватория – не единственное технологическое чудо. Так, недавно состоялся запуск самого чувствительного детектора темной материи LUX-ZEPLIN (LZ), с помощью которого исследователи надеятся уловить гипотетические частицы таинственной субстанции. Считается, что темная материя воздействует на гравитацию всех видимых нами небесных объектов и предположительно составляет 85% Вселенной. Напомним, что поиски частиц темной материи ведутся по меньшей мере 30 лет (но, увы, безуспешно). По этой причине некоторые физики предполагают, что ее не существует вовсе. Но если это действительно так, то физикам придется пересмотреть теорию гравитации.

Видимый и невидимый космос

Наши далекие предки были очарованы космосом и наделяли божественными качествами наблюдаемые небесные объекты. Например, в Древнем Египте бог Солнца (Ра) главенствовал над прочими богами, занимая важнейшее место в религии египтян. Бога Солнца также чествовали в Древней Греции (Гелиос), Древнем Риме (Аполлон), Карфагене (Молох), Персии (Митра) и Японии (Аматэрасу).

Вообще, мифологизация Солнца и его воздействие на земную жизнь были распространенным явлением. Считается, что солярные культы появились в результате потребности человека в свете звезды, чему также способствовало магическое мышление. Более того, практически все последователи солярных культов приносили жертвы и поклонялись своим божествам.

Магическое мышление — это вера в способность определять ход событий с помощью мыслей, слов и ритуалов. Подробнее о том, почему мы верим в сверхъестественное и как научиться мыслить критически, можно прочитать здесь.

Сегодня мы знаем, что Солнце никакое не божество, а самая обычная звезда, каких на просторах Вселенной не счесть

К счастью, сегодня мы знаем о Вселенной несравненно больше, а в самом ближайшем будущем станут известны новые подробности о ее рождении. Но какими бы мощными ни были технологии, уловить темную материю ученые так и не смогли. Что странно, так как современная космологическая модель построена на ее предполагаемом существовании.

Существуют ли частицы темной материи?

Считается что темная материя не вступает в электромагнитное взаимодействие и по этой причине ненаблюдаема. Впервые ее существование было предложено лордом Кельвином более века назад в качестве объяснения скорости звезд в нашей галактике. Десятилетия спустя шведский астроном Кнут Лундмарк отметил, что Вселенная должна содержать гораздо больше материи, чем мы можем наблюдать.

Начиная с 1960-х и 70-х годов ученые пытались выяснить что именно представляет собой эта таинственная субстанция и может ли она состоять из неизвестных частиц. Правда, сама по себе теория не дает никаких подсказок и предсказаний относительно того, какими должны быть эти частицы (и что вообще необходимо искать). По этой причине исследователи ищут ее следы в лабораториях и экспериментах, проведенных как под землей, так и в полярных регионах и космосе.

Увы, но детектор темной материи XENON1T так ничего и не обнаружил после года своей работы

В 2020 году исследователи запустили крайне чувствительный детектор темной материи XENON1T, который зарегистрировал аномально большое число событий. Это означает, что могут существовать как новые элементарные частицы, так и таинственные нейтрино – фундаментальные частицы, участвующие только в слабом и гравитационном взаимодействиях. О том, какие виды нейтрино существуют и почему их так трудно найти мы рассказывали ранее, не пропустите.

Интересный факт Ученые понимают наблюдаемую Вселенную в терминах модельной вселенной, в которой обычная материя составляет всего 5% всей энергии в ней. Около 20% состоит из экзотических частиц темной материи, а около 75% – из еще более экзотической темной энергии.

Как новейший детектор ищет темную материю?

Итак, если темная материя действительно состоит из элементарных частиц, можно ли их обнаружить? В поисках ответа на этот вопрос физики трудились над созданием самого чувствительного детектора темной материи LUX-ZEPLI, призванного уловить так называемые вимпы – частицы этого загадочного вещества.

Вимпы происходят от английской аббревиатуры WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) и являются «слабовзаимодействующими массивными частицами», – объясняют ученые.

Новейший детектор темной материи LUX — это сокращенно Large Underground Xenon, эксперимент по поиску темной материи

Чтобы подтвердить или опровергнуть существование вимпов, детектор должен зафиксировать их столкновение с атомами жидкого ксенона – тяжелого благородного газа без цвета, вкуса и запаха. Считается, что подобные столкновения происходят редко, а потому критически важное значение имеет масса одноатомного ксенона. Отметим, что чувствительность детектора LUX-ZEPLIN более чем в 50 раз выше, чем у его предшественников.

Больше по теме: Может ли темная материя формироваться из обычной материи?

Сам детектор расположен на глубине 1600 метров под землей и должен уловить гипотетические частицы темной материи. Исследователи также отмечают, что к моменту завершения эксперимента вероятность обнаружения частиц таинственной субстанции составит менее 50%.

Подземное расположение детектора помогает защитить его от высокоэнергетических протонов и атомных ядер, которые движутся в пространстве почти со скоростью света и исходят от Солнца и других областей Солнечной системы, – объясняют эксперты.

Темная материя — одна из величайших тайн Вселенной.

Фактически, единственный способ сделать выводы о темной материи – это обнаружить ее гравитационное влияние, которое удерживает вместе большинство галактик, не позволяя составляющим их звездам разлетаться в разные стороны. На сегодняшний день точно известно лишь одно – темная материя не состоит из протонов и нейтронов.

Может ли темная материя скрываться в дополнительном измерении? Ответ найдете в этой статье здесь, рекомендуем к прочтению!

Доказательства и их отсутствие

Ну а пока одни ученые заняты поиском неизвестных науке частиц, их коллеги смотрят в противоположном направлении, предполагая, что темной материи на самом деле не существует. Так, в 2021 году в журнале Astrophysical Journal была опубликована статья, в которой физики сообщили о незначительных расхождениях в орбитальной скорости далеких звезд, которые обнаруживают неизвестные гравитационные эффекты.

Полученные результаты предполагают, что все дело в недостаточном понимании гравитации: вместо того, чтобы зависеть только от массы объекта, гравитация может зависеть от силы притяжения и других массивных объектов. Подобное взаимодействие означает, что сила гравитации при небольших ускорениях сильнее, чем предсказывали Ньютон и Эйнштейн.

Темная материя ведет себя не так, как обычная материя, к которой привыкли ученые. Она не излучает, не отражает и не поглощает свет.

Модели, основанные на этом предположении называются модифицированной ньютоновой динамикой (modified Newtonian dynamics) или MOND. С ее помощью исследователи хотят понять как именно двигаются галактики в скоплениях и как искривляются световые лучи.

Сомнения относительно существования темной материи нашли свое отражение в еще одной научной работе, опубликованной в мае в журнале Nature. Оказалось, что галактики далеко не всегда нуждаются в темной материи, в отличие от модифицированной ньютоновской динамики, которая хорошо вписывается в модель космологической эволюции Вселенной.

И все же большинство исследователей полагают, что темная материя существует в большей части галактик. Основной вопрос заключается в том, почему мы ее не видим ни в каком диапазоне светового спектра. Именно эту информацию ученым предстоит доказать или опровергнуть уже в самом ближайшем будущем. Ну а пока поиски продолжаются, предлагаем обсудить тайны темной материи в нашем Telegram-чате и в комментариях к этой статье, присоединяйтесь скорее!

Сколько памяти у телескопа «Джеймс Уэбб»? Спойлер: меньше, чем в вашем смартфоне

В какой-то мере, телескоп Джеймса Уэбба слабее смартфона средней цены

Долгожданный космический телескоп «Джеймс Уэбб» наконец-то начал свою работу и недавно поделился своими первыми снимками. На полученных фотографиях можно увидеть скопление галактик SMACS 0723, туманность Карина, туманность Южное кольцо и так далее — обо всем этом подробно рассказала моя коллега Любовь Соковикова в этом материале. Изображения всех упомянутых областей космоса были сделаны всего лишь за несколько дней, о чем исследователи ранее не могли даже мечтать. На данный момент ученые крайне заинтригованы тем, какие открытия они смогут совершить, имея при себе настолько мощную космическую обсерваторию. Впрочем, по земным меркам огромную конструкцию вряд ли можно назвать мощной — для хранения данных в телескоп установлен SSD-накопитель объемом 68 гигабайт. Получается, по количеству доступной памяти телескоп стоимостью 10 миллиардов долларов уступает смартфону средней цены.

Сколько информации хранит телескоп Джеймса Уэбба

Новый телескоп Джеймса Уэбба работает в инфракрасном диапазоне, который для человеческого глаза невидим. При помощи мощной оптики он способен смотреть и снимать на фото объекты, которые располагаются в тысячах световых лет от Земли. Ученые надеются, что уже в ближайшее время космическая обсерватория сможет показать нам момент, когда во Вселенной зажглись первые звезды. Такие снимки могут полностью изменить представление людей о космосе и даже помочь открыть жизнь за пределами Земли.

На телескоп Джеймса Уэбба возлагаются большие надежды

Телескоп «Джеймс Уэбб» работает без выходных — в зависимости от поставленных перед ними задач, ежедневно он собирает до 57 гигабайт информации. Для хранения этих данных у него есть SSD-накопитель объемом 68 гигабайт, однако аппарат не может использовать все это хранилище. Дело в том, что некоторая часть диска нужна для хранения инженерных данных и телеметрии — под эти нужны зарезервировано около 3% накопителя. Считается, что этот фрагмент диска заполнится уже через десяток лет.

Для сравнения, телескоп «Хаббл» обладает 2 Гигабайтами памяти

Интересный факт: изначально планировалось, что телескоп Джеймса Уэбба сможет работать максимум 10 лет. Однако, его запуск прошел настолько идеально, что ему удалось сэкономить большое количество топлива — обсерватория сможет работать дольше.

Исходя из этого можно сделать вывод, что по объему памяти огромный телескоп, на разработку которого ушло около 10 миллиардов долларов, уступает обыкновенному смартфону. Но стоит понимать, что накопитель явно сильно отличается по конструкции от тех, что используются в наших смартфонах и компьютерах — он как минимум имеет защиту от космических условий. Использование обычного SSD привело бы к провалу миссии, потому что такой накопитель быстро перестал бы работать.

Слабые компьютеры в космосе — это норма. Компьютер, посадивший американцев на Луну, был в 25 миллионов раз слабее iPhone.

Как телескоп «Джеймс Уэбб» отправляет данные на Землю

Информация на SSD-накопителе космической обсерватории постоянно обновляется. Дело в том, что телескоп постоянно отправляет данные на Землю для изучения и публикации в Интернете. Аппарат располагается в точке Лагранжа L2 — области гравитационного равновесия, которая расположена в 1,5 миллионах километров от Земли на прямой линии между нами и Солнцем. Это место было выбрано потому, что оттуда легче всего изучать Вселенную, не делая больших корректировок положения огромной конструкции. Однако, у точки Лагранжа L2 есть один большой минус — она очень далеко от Земли, что усложняет передачу данных. Ученые прекрасно знали об этой сложности, но все же нашли решение.

Телескоп Джеймса Уэбба находится на самой ближней точке Лагранжа

Для передачи данных на Землю, обсерватория Джеймса Уэбба использует частоты Ka-диапазона от 26,5 до 40 ГГц, которые обычно применяются в спутниковой связи и радиолокации. По данным IEEE Spectrum, для телескопа был выделен канал 25,9 ГГЦ — по ней он передает данные со скоростью до 28 Мбит в секунду. В ходе разработки команда NASA рассматривала и использование других частот, например X-диапазона (от 7 до 11,2 ГГц) и S-диапазона (от 2 до 4 ГГц) — они как раз популярны среди аппаратов, которые находятся далеко от Земли. Но выбор в итоге пал именно на Ка-диапазон, потому из-за высокой скорости передачи данных и стабильности.

Представители NASA говорят, что в ближайшее время будут делиться еще большим количеством фотографий от Джеймса Уэбба. Чтобы не пропустить ничего важного, подпишитесь на наш Telegram-канал.

В завершении статьи отмечу, что телескоп Джеймса Уэбба уже успел попасть в неприятность — он столкнулся с космическим объектом. Чем все это закончилось, читайте в этом материале.

Революция в астрономии: космический телескоп Джеймс Уэбб отправил на Землю первые снимки

Ослепительные снимки телескопа Джеймс Уэбб станут настоящей революцией в астрономии

Ну что, готовы лицезреть новые снимки Вселенной? Космический телескоп Джеймс Уэбб наконец показал нам далекий космос. Над созданием этого технологического чуда исследователи из NASA совместно с космическими агентствами Европы и Канады трудились на протяжении последних 26 лет. К счастью, ожидания оказались оправданны: инфракрасная обсерватория «Джеймс Уэбб» действительно способна увидеть самые отдаленные участки Вселенной. Стоит ли говорить, что полученные данные открывают «новое окно в историю космоса» и преумножают наши знания о нем. На первых снимках, опубликованных NASA 12 июля, красуется скопление галактик под названием SMACS 0723, что расположилось почти в 5 миллиардах световых лет от Земли. За скоплением Уэбб также разглядел так называемый звездный питомник – область в космосе, где рождаются звезды. Но то ли еще будет.

Космическая романтика

Теория Большого взрыва гласит, что наша Вселенная появилась примерно 14 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется с ускорением. Современные физические теории позволили описать окружающий мир и доказать существование черных дыр и гравитационных волн.

И все же наше понимание космоса нельзя назвать полноценным. Так, мы до сих пор не обнаружили таинственную темную материю и темную энергию, которые, вероятно, преобладают на космических просторах. Вдобавок наш кругозор ограничен: все, что находится за пределами наблюдаемой Вселенной скрыто от наших глаз.

Космический телескоп Хаббл стал первым окном во Вселенную

Научно-технологический прогресс совершил не одну астрономическую революцию, позволив ученым создать мощнейшую космическую обсерваторию всех времен, – сообщают мировые СМИ.

Напомним, что телескоп стоимостью 10 миллиардов долларов изначально должен был выйти на земную орбиту в 2007 году, но запуск неоднократно откладывался. В итоге долгожданное событие произошло в конце декабря 2021 года, а прямо сейчас Уэбб находится на гало-орбите в точке Лагранжа L2 (системы Солнце-Земля, на расстоянии более полутора миллионов километров от нашей планеты).

Это интересно: Новое значение постоянной Хаббла: почему Вселенная расширяется с ускорением?

Список целей новой обсерватории был опубликован еще в июне 2017 года и включает в себя планеты и малые тела Солнечной системы, а также экзопланеты, галактики и их скопления. О том, какие еще надежды астрономы возлагают на Уэбб ранее рассказывал мой коллега Рамис Ганиев, не пропустите!

Что увидел телескоп Джеймс Уэбб

До сегодняшнего дня мир наслаждался космическими фотографиями, полученными с помощью телескопа Хаббл. Эта автоматическая обсерватория была запущена весной 1990 года, а ее миссия завершится в 2026 году. Напомним, что Хаббл наблюдает оптический и ультрафиолетовый диапазон светового спектра и за годы работы отследил не менее 43 000 небесных объектов.

Перед вами скопления межзвездного газа и пыли в туманности Орел, расположенной примерно в 7000 световых лет от Земли,

Интересный факт Чтобы осознать всю мощь новой обсерватории, ее работу необходимо сравнить с деятельностью телескопа Хаббл, который создавал свои первые изображения в течение 10 дней. Более того, общая экспозиция длилась 100 часов и позволила проявить на снимке 3000 галактик, что стало настоящей сенсацией в 1996 году. Эту же область инфракрасная обсерватория Уэбб осилила всего за 12,5 часов.

В отличие от своего предшественника, телескоп Джеймс Уэбб наслаждается видом Вселенной в инфракрасном диапазоне, который невидим для человеческого глаза. Сложно поверить, но уже в самом ближайшем будущем новейший астрономический инструмент может навсегда изменить наше представление о Вселенной.

О первых полученных данных NASA сообщили 12 июля во время трансляции на официальном YouTube канале агенства. Так, на первом снимке можно увидеть каким было скопление галактик SMACS 0723 около 4,6 миллиардов лет назад. Удивительно, но на полученных изображениях также виднеются более отдаленные галактики, возрастом не менее 13 миллиардов лет.

В самом ближайшем будущем космическая обсерватория Джеймс Уэбб представит миру так называемый «космический рассвет» – момент, когда во Вселенной зажглись самые первые звезды, – отмечают исследователи.

Туманность Карина в объективе космического телескопа Джеймс Уэбб

В объектив Уэбба также попала туманность Карина, расположенная за скоплением галактик и представляет собой звездный питомник, расположенный на расстоянии 7600 световых лет от Земли. В ходе работы исследователи пришли к выводу, что в этой области на свет появляются звезды намного больше нашего Солнца.

Еще одной целью Уэбба стала туманность под названием Южное кольцо, которая представляет собой расширяющееся газовое облако, окружающее умирающую звезду. Одной из самых интригующих задач новой обсерватории является поиск экзопланет, потенциально пригодных для жизни. Телескоп также рассмотрит каждый этап космической эволюции, включая Большой взрыв, формирование галактик, звезд и планет.

А вот и великолепная планетарная туманность Южное Кольцо.

Кажется, еще немного и мы наконец узнаем ответ на вопрос знаменитого физика Энрико Ферми "Где все?" Подробнее о парадоксе Ферми можно прочитать здесь.

Технологический триумф

То, что обсерватория Уэбб успешно работает, само по себе является триумфом. Как сказала астрофизик Джейн Ригби во время прямой трансляции NASA, «мы собираемся делать подобные открытия каждую неделю». Огромное количество информации, содержащейся в каждом изображении, ошеломляет. В первую очередь потому, что снимки получены всего за несколько дней наблюдений. Но что больше волнует ученых, так это открытия, о которых они даже не мечтали.

На первой опубликованной группе снимков также виднеется еще одно небольшое скопление галактик под называнием Квинтет Стефана. Состоит эта красота из пяти компактно расположенных галактик в созвездии Пегаса. Впервые астрономы обратили на нее внимание в далеком 1877 году.

Изображение туманности представлены в ближнем и среднем инфракрасном диапазонах. Расположилась эта красавица в созвездии Пегаса

Новое изображение скопления собрано из тысячи отдельных снимков. Подобные группы галактик, по мнению астрономов, часто встречаются на просторах Вселенной, а из их вещества могут формироваться черные дыры. Так, в центре небольшого скопления расположилась сверхмассивная черная дыра, масса которой превышает солнечную в 24 миллиона раз.

Чтобы всегда быть в курсе последних научных открытий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!

Так выглядит планетарная туманность NGC 3132 в созвездии Паруса, а также скопление галактик SMACS 0723 в созвездии Пегаса и туманность NGC 3372 в созвездии Киль.

Основываясь на полученных данных, ученые намерены провести все запланированные исследования, включая изучение газового гиганта WASP-96 b, что была открыта в 2014 году и расположена в созвездии Феникс на расстоянии почти 1150 световых лет от Земли.

В это трудно поверить, но Уэбб действительно отследил отчетливую сигнатуру воды, а также признаки наличия облаков в атмосфере далеких экзопланет.

Некоторые исследователи полагают, что космическая обсерватория сможет обнаружить жизнь за пределами Земли. И так как мы вступили в новую астрономическую эпоху, научные данные будут поступать постоянно, а многие тайны нашей Вселенной скоро будут раскрыты.

Прощай, «Вояджер»: как мы теряем связь с легендарными аппаратами

НАСА приняло решение сократить мощность зондов до минимума, чтобы продлить их срок службы еще на несколько лет.

Все что мы видим вокруг появилось в результате Большого взрыва. Бесчисленное множество звезд и галактик поражают воображение, но поиски разумной жизни за пределами Земли так и не увенчались успехом. Кажется, мы одиноко дрейфуем в космическом океане без какой-либо цели и смысла. Но означает ли это, что во Вселенной больше никого нет? Знаменитый астроном Карл Саган так не считал и посвятил большую часть жизни изучению Вселенной. Так, в 1977 году он способствовал разработке и запуску в космос зондов «Вояджер-1» и «Вояджер-2», на борту которых находятся золотые пластины с информацией о людях и нашей планете. На сегодняшний день «Вояджеры» продвинулись дальше, чем любой другой космический аппарат в истории, но мы по-прежнему одиноки. Недавно инженеры NASA сообщили, что срок службы легендарных зондов подходит к концу. Неужели пришло время прощаться?

За пределами Солнечной системы

Путешествие «Вояджеров» навсегда изменило наши знания о Солнечной системе. Удивительно, но оба зонда рассчитаны всего на пять лет, а их основной задачей было исследование Юпитера и Сатурна. Отметим, что с момента запуска «Вояджеров» прошло 44 года, но аппараты по-прежнему функционируют и отправляют научные данные на Землю. При этом покинуть Солнечную систему эти космические странники так и не смогли.

Напомним, что границей нашей звездной системы считается Облако Оорта – скопление небольших космических объектов, удерживаемых солнечной гравитацией. По данным американского космического агенства NASA, «Вояджеры» доберутся до внутреннего края гелиосферы примерно через 300 лет, а окончательный выход за ее пределы займет без малого 30 000 лет.

Гелиосфе́ра — область околосолнечного пространства, в которой плазма солнечного ветра движется относительно Солнца со сверхзвуковой скоростью.

Сегодня «Вояджер-1» находится на расстоянии 23,3 миллиардов километров от Земли, а из исправных приборов функционируют всего четыре (у «Вояджера-2» – пять). Оба аппарата были запущены с мыса Канаверал в 1977 году в США. Увы, но к 2025 году срок службы «Вояджеров» истекает, а потому в NASA готовятся к прощанию.

Интересный факт В 1998 году "Вояджер-1" стал самым удаленным космическим объектом, созданным человеком и находился в 6,5 миллиардах миль от Земли, а встроенные электроприборы выдержали испытание временем, но потребление энергии в системе стремительно сокращается.

Исследователи полагают, что к 2030 году «Вояджеры», скорее всего, потеряют связь с Землей. Но это не обязательно означает, что их миссия завершится – путь до ближайшей к Земле звезды Проксимы Центавра займет около 20 000 лет, а эксперты из NASA продолжают работать с зондами.

Необычный сигнал

Сегодня аба корабля находятся так далеко от нашей планеты, что радиосигналу требуется почти 22 часа, чтобы достичь «Вояджера–1» и чуть более 18 часов для «Вояджера-2». Эти условия сохранятся даже при движении со скоростью света, однако изучение отправленных данных происходит медленно и непросто: наша планета место довольно шумное.

«Вояджер-2» достигнет межзвездного пространства всего через 300 лет, что по меркам Вселенной невероятно быстро.

Но стоит ли в таком случае обрывать связь с «Вояжерами»? По мнению некоторых астрономов, попытка отключить приборы может оказаться пустой тратой времени и ресурсов. Ситуацию осложняет воздействие космической среды на зонды – на протяжении многих лет эти космические странники находились в глубинах Солнечной системы.

К счастью, пока что связь с аппаратами не потеряна, а ученые сообщили о необычных полученных сигналах. Если говорить точнее, модуль AACS (attitude articulation and control system) не отражает того, что на самом деле происходит на борту. Ответственный за ориентацию зонда и антенн связи, «Вояджер-1» отправил на Землю странные данные телеметрии. При этом сам космический аппарат работает исправно, а его антенна направлена на Землю.

NASA начинает процесс отключения систем космических кораблей, согласно отчету Scientific American.

Напомним, что «Вояджер—1» достиг «межзвездного пространства» в 2012 году, а «Вояджер-2» – в 2018. Как сообщают эксперты Лаборатория реактивного движения NASA, система ориентации аппарата «Вояджер-1» начала выдавать «мусорную» телеметрию, не соответствующую действительности. Так что у ученых впереди много работы.

Больше по теме: NASA удалось наладить связь с зондом Вояджер 2 после загадочного сбоя

Прощай, «Вояджер»

14 февраля 1990 года, когда «Вояджер-1» проходил мимо Урана, он развернулся обратно к Земле чтобы сфотографировать нашу планету в виде бледно-голубой и едва различимой точки. Эта идея принадлежала Карлу Сагану, а четыре года спустя он поделился своими размышлениями о значении этого легендарного снимка перед аудиторией в Корнеллском университете.

Подумайте об этой бледно-голубой точке. Это наш дом. Это мы. Все, кого вы любите, все, кого вы знаете, все, о ком вы когда-либо слышали, каждый человек прожил свою жизнь здесь, на Земле, – произнес Саган в своей знаменитой речи.

Вояджеры открыли нам тайны планет Солнечной системы

Напомним, что каждый зонд несет на себе золотые пластины, на которых записана информация о Земле. Пластинка включает в себя 115 изображений, приветствия на 55 языках, звук ветра, дождя и даже сердцебиение человека. Приятным бонусом для инопланетян также станут 90 минут музыки (при условии, что жители других миров смогут расшифровать послание на пластине).

Увы, но далеко не все считают отправку «Вояджеров» в космос хорошей идеей. Некоторые исследователи убеждены, что если зонды когда-нибудь попадут в руки разумных существ, человечество может пожалеть о совершенном поступке. Британский физик-теоретик Стивен Хокинг, например, считал, что в случае контакта с другой цивилизацией, человечество будет уничтожено.

Ранее мы рассказывали о том, каким может оказаться первый контакт с инопланетянами, а подробности их удивительного путешествия "Вояджеров" можно узнать здесь.

После 2030 года «Вояджеры», вероятно утратят способность связываться с Землей.

Карл Саган, однако, считал иначе, ведь мы уже объявили о своем присутствии и местонахождении во Вселенной и продолжаем делать это каждый день. «Наши радиосигналы разносятся по округе со скоростью света, объявляя каждой звезде о том, что на Земле есть разумная жизнь», – говорил астрофизик.

Одной из причин по которой мы до сих пор одиноки, является ускоряющееся расширение Вселенной: с каждой секундой галактики уносятся от нас все дальше, а шансы связаться с кем-то еще, кажется, равны нулю. Но огорчаться не стоит – если «Вояджеры» когда-нибудь окажутся в руках инопланетян, nj эти существа не будут чувствовать себя одинокими. А это уже немало.

Не пропустите: В поисках межзвездных памятников или что останется после нас?

Газовые гиганты в объективе зондов «Вояджер» показали нам Солнечную систему

В завершении отмечу что «Вояджеры» являются одним из важнейших достижений человечества. Рано или поздно Солнце уничтожит все окружающие его планеты, но благодаря зондам память о нас навсегда останется в истории Вселенной. А как вы думаете, установим ли мы контакт с жителями других миров? И если да, каким он будет? Ответ, как и всегда, будем ждать здесь и в комментариях к этой статье.

Новое значение постоянной Хаббла: почему Вселенная расширяется с ускорением?

Расширение Вселенной дело странное. Ранние космологические модели предполагали, что оно замедляется. Но так ли это на самом деле?

Наша Вселенная расширяется с ускорением, что на самом деле довольно странно: согласно ранним космологическим моделям, со временем расширение Вселенной должно было замедлиться. К такому выводу астрономы пришли из предположения о том, что основную часть массы Вселенной составляет материя — как видимая, так и невидимая (привет, темная материя). Эта теория, однако, не получила подтверждения и, как мы знаем сегодня, Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью. Более того, она также подчиняется неизвестным законам физики. В академических кругах эта проблема называется постоянной Хаббла и олицетворяет собой серьезный кризис в космологии. Но почему?

Постоянная Хаббла – число, которое астрономы используют для измерения расширения Вселенной. Свое название постоянная получила в честь астронома Эдвина Хаббла, который впервые измерил ее в 1929 году.

Расширение Вселенной

Событие произошедшее около 14 млрд лет назад сделало наше существование возможным. Большой взрыв положил начало всему, что мы знаем. Но разобраться в том, как устроена Вселенная и по каким законам она работает непросто. Так, существующие физические теории не могут объяснить почему Вселенная расширяется все быстрее и быстрее. Но как мы вообще об этом узнали?

Все началось около ста лет назад, когда американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил другие галактики за пределами Млечного Пути и пришел к выводу, что они постоянно удаляются от нас. Это открытие стало настоящим прорывом в нашем понимании космоса.

По имеющимся оценкам, ускоряющееся расширение Вселенной началось приблизительно 5 миллиардов лет назад

Сам Хаббл, однако, полученным результатом был не рад. Дело в том, что ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению на этот счет. И хотя в 1998 году, изучив далекие сверхновые, астрономы доказали расширение Вселенной, в точности определить ее скорость не удалось.

Больше по теме: Начало конца Вселенной: тайны темной энергии

Начнем с того, что измерения скорости расширения Вселенной обычно фокусируются на двух маркерах расстояния. Одним из них являются Цефеиды – переменные звезды, которые светлеют и тускнеют с постоянной скоростью. Об их существовании мир узнал в 1912 году, когда астроном Генриетта Свон Ливитт отметила их важность, просматривая снимки, полученные с помощью космических телескопов.

Цефеиды хороши для определения расстояний внутри Млечного Пути и в близлежащих галактиках. Помимо них астрономы также полагаются на яркость сверхновых – явления, в ходе которого звезда резко увеличивает свою яркость на 4—8 порядков.

Космический телескоп Хаббл

Сегодня множество обсерваторий наблюдают за разными участками ночного неба, но полученные данные сильно отличаются друг от друга. То же самое касается космического телескопа Хаббл, который служит человечеству верой и правдой более 30 лет. И хотя ожидаемый срок службы телескопа давно истек, Хаббл по-прежнему открывает нам Вселенную.

Недавно открытый ускоренный характер расширения Вселенной вызывает много споров и приводит к появлению большого числа гипотез.

В ходе исследования, опубликованного в научном журнале Physical Review Letters (в рамках проекта SHOES), ученые проанализировали 42 сверхновых, одна из которых взрывалась примерно раз в год. Затем астрономы рассчитали новое значение постоянной Хаббла, включая более точные оценки возраста Вселенной и ее будущего.

Исследователи отмечают, что новое измерение в восемь раз точнее предыдущих и составляет 73±1 км/с на 1 Мегапарсек. Новые показатели основаны на наборе данных, который включает в себя более 1 000 орбит космического телескопа Хаббл.

Полученные расчеты также свидетельствуют о том, что скорость расширения Вселенной неравномерна: дальние галактики отдаляются быстрее, чем те, что расположены ближе к нам. Разница между новыми и ранее имеющимся данными достигает 9%, но мнения ученых вновь разделились.

Космология – это научное изучение крупномасштабных свойств Вселенной в целом. Она стремится использовать научный метод для понимания происхождения, эволюции и конечной судьбы всей Вселенной.

За последние 30 лет мир узнал о Вселенной много нового. И этими знаниями мы обязаны космическому телескопу Хаббл

Исследователи также обнаружили ранее незамеченное математическое свойство космологических моделей: за расширение Вселенной отвечает таинственная темная энергия. Считается, что она составляет большую часть энергии во Вселенной, но что именно она собой представляет пока неизвестно.

Судьба Вселенной

Если обратить внимание на ценные подсказки о конечной судьбе Вселенной, то она, скорее всего, продолжит расширяться. В результате этого процесса материя станет менее плотной и распадется из-за так называемой тепловой смерти.

Тепловая смерть Вселенной – вероятность того, что рано или поздно любая часть системы вернется в свое первоначальное состояние.

Может ли наша Вселенная существовать вечно?

Но что, если разные показатели постоянной Хаббла свидетельствуют о существовании некой зеркальной Вселенной? В научной теории не раз описывались зеркальные миры, которые могут оказывать влияние на изменения гравитации. Удивительно, но это предположение не противоречит имеющимся представлениям о скорости фотонов. Выходит, невидимый для наблюдателей зеркальный мир может оказывать симметричное влияние на все, что происходит вокруг.

Так как космология охватывает всю вселенную от рождения до смерти, такие понятия как темная материя, темная энергия и Мультивселенная всерьез рассматривается уважаемыми учеными. Подробнее о том, как может быть устроен мир мы рассказывали ранее, не пропустите.

Наблюдаемые галактики удаляются от нас все быстрее и быстрее

Учитывая результаты нового исследования, скоро физики смогут ответить на целый ряд вопросов, а в ближайшие 20 лет космический телескоп Джеймса Уэбба проведет дополнительные измерения постоянной Хаббла. Напомним, что расположенный в космосе и оснащенный новейшими инструментами Уэбб продолжит работу Хаббла, внимательно и подробно рассматривая космические ориентиры.

Ну а пока тайны Вселенной не раскрыты, постоянная Хаббла по-прежнему остается предметом горячих споров в астрономическом сообществе. А как вы думаете какие законы управляют Вселенной и почему? Ответ, как и всегда, будем ждать здесь, а также в комментариях к этой статье.

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

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.

Ученые сфотографировали тень космического монстра в сердце Млечного Пути

Центр Млечного Пути – одно из самых труднодоступных мест для астрономических наблюдений.

На протяжении многих лет ученые мечтали заглянуть в сердце Млечного Пути. Удивительно, но их мечта наконец сбылась: с помощью сети обсерваторий проекта «Телескоп горизонта событий» (EHT) астрономы опубликовали первое в истории изображение Стрельца А* – сверхмассивной черной дыры в центре Галактики. Ее масса превышает солнечную в 4 миллиона раз и находится на расстоянии 27 тысяч световых лет от Земли. Но так как черные дыры притягивают к себе все объекты поблизости, увидеть их невозможно (слишком уж они темные). В отличие от светящейся уничтоженной материи, которая кружится над пропастью со скоростью близкой к скорости света. Получить это изображение было «фантастически сложно». К счастью, разработанные алгоритмы будут использоваться в других наблюдениях.

Изображение Стрельца А* – результат работы проекта "Телескоп горизонта событий (EHT), который зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры в самом сердце нашей Галактики

Сердце Галактики

Черные дыры представляют собой объекты в пространстве-времени, гравитационное притяжение которых поглощает все, что находится поблизости. Эти таинственные небесные тела притягивают свет и материю, что вращаются вокруг, искривляя пространство и время.

Технически увидеть черную дыру невозможно – ни свет, ни материя не могут вырваться за пределы ее горизонта событий. Это революционное открытие, помимо прочего, доказывает, что в центре нашей Галактики находится один из самых непостижимых объектов во Вселенной.

Черная дыра в центре Млечного Пути располагается в 26 000 световых лет от нашей планеты

Интересный факт Команда потратила пять лет на анализ данных, полученных в апреле 2017 года. Сеть радиотелескопов Event Horizon telescope (EHT) охватывает территории от Антарктиды до Испании и Чили.

В 2019 году исследователи опубликовали первое изображение черной дыры в галактике Messier 87. Безусловно, для неподготовленного зрителя изображение Стрельца А* похоже на снимок черной дыры M87, но, как утверждает команда EHT, эти объекты сильно отличаются друг от друга.

Лично я доволен тем фактом, что мы наконец доказали существование черной дыры в центре нашей галактики, – рассказал журналистам The Guardian член коллаборации EHT профессор Зири Юнси из Университетского колледжа Лондона.

Вселенная переполнена галактиками и черными дырами. Это – научный факт

Астрофизики полагают, что в центре практически всех галактик во Вселенной, включая Млечный Путь, располагаются черные дыры. Когда свет засасывает в бездну вместе с перегретым газом и пылью, он изгибается и скручивается под действием гравитации.

Кстати, в будущем ученые намерены явить миру первое в истории видео черной дыры и того, как она поглощает все вокруг себя. Подробнее о революционных планах астрономов мы рассказывали в этой статье, не пропустите.

Чем питаются черные дыры

В ходе пресс-конференции 12 мая 2022 года астрономы представили изображение, полученное с помощью EHT. Однако создать хорошее и достоверное изображение Стрельца А* невероятно сложно. В том числе потому, что черная дыра в Млечном Пути ведет себя неспокойно.

В 2017 году ученые доказали существование гравитационных волн

Несмотря на отсутствие стабильности, изображение Стрельца А* вновь подтвердило предсказания Эйнштейна и его общей теории относительности (ОТО): черная дыра в центре Галактики соответствует размерам, предсказанным уравнениями знаменитого физика. Представить размер Sagittarius A* можно, сравнив ее с орбитой Меркурия вокруг Солнца.

Как правило черные дыры в сердцах галактик поглощают все близлежащие объекты в огромном количестве. Тем более удивительно, что Стрелец А*, питается довольно скромно. По словам исследователей наша черная дыра «сидит на голодной диете» – в ее центр попадает очень мало материала, но именно эта особенность позволила астрономам совершить новаторское открытие.

Большая разница

Первым в истории изображением тени черной дыры в центре галактики Messier 87 мир наслаждается последние три года. М87 находится на расстоянии 53 миллионов световых лет от нашей планеты, являясь домом для, по меньшей мере, 1 триллиона звезд.

Черная дыра М87. Снимок представлен в 2019 году

Более того, черная дыра M87 – одна из крупнейших во Вселенной. Ее масса превышает солнечную в 6,5 миллиардов раз и поглощает огромное количество материи, выбрасывая энергию в космическое пространство. Подробнее о черной дыре в галактике Messier 87, мы рассказывали ранее.

Возвращаясь к Стрельцу А*, необходимо отметить, что полученные данные дарят нам представление о более стандартном состоянии черных дыр: тихом и неподвижном. По мнению астрономов, поведение черной дыры в Млечном Пути для многих галактик является нормой.

Сравнить полученные наблюдения можно с попыткой сфотографировать щенка, который гоняется за собственным хвостом, с помощью камеры с медленной выдержкой, – объясняют исследователи.

Так как Стрелец А* относительно небольшая черная дыра, пыль и газ в ее аккреционном диске вращаются по орбите, создавая движущуюся цель от одного наблюдения к другому. Напомним, что аккреационный диск черной дыры представляет собой большую массу вещества, которое разогревается до огромных температур и вращается вокруг галактического центра.

Это интересно: Что скрывают звезды, вращающиеся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики?

Телескоп горизонта событий

Телескоп горизонта событий EHT улавливает излучение, испускаемое частицами внутри аккреционного диска черной дыры: пятнистое гало на полученных изображениях показывает свет, искривляемый мощной гравитацией черной дыры.

Event Horizon Telescope работает как единое целое

Event Horizon Telescope – это глобальный радиоинтерферометр со сверхдлинной базой. Свое название EHT получил в честь «горизонта событий» – точки в пространстве, покинуть которую не может даже свет. И если говорить простым языком, то EHT, по сути, образует единый виртуальный телескоп «размером с Землю».

Целью будущих исследований может стать «Единорог» – ближайшая к Земле черная дыра

Все восемь радиотелескопов на разных континентах синхронизируются друг с другом при помощи атомных часов и суперкомпьютеров для обработки данных. Стоимость этого уникального проекта составляет около 60 миллионов долларов, 28 из которых поступили от Национального научного фонда США.

Фотография тени Стрельца А* – это результат технически сложных наблюдений и инновационных вычислительных алгоритмов, – заявила на пресс-конференции Кэтрин Боуман из Калифорнийского технологического института.

Новейшие астрономические инструменты позволяют нам узнать Вселенную

Наблюдения за объектом велись целых пять лет, а полученное изображение Стрельца А* – результат работы более 300 ученых из 80 стран мира. Снимок, представленный на официальной пресс-конференции 12 мая, составлен из нескольких тысяч изображений черной дыры.

Еще больше интересных статей о звездах, галактиках и тайнах Вселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте

В конечном итоге ученые надеются, что наблюдение за целым рядом черных дыр, как довольно спокойных, так и турбулентных, может помочь ответить на многочисленные вопросы об эволюции галактик – сегодня ответа на вопрос о том, что появилось раньше – галактика или черная дыра – не существует.

Еще один немаловажный аспект нового открытия – это эмоциональная связь с сердцем родной Галактики. Согласитесь, есть что-то захватывающее в том, что мир наслаждается снимком центра Млечного Пути. Впервые в истории. Результаты команды EHT опубликованы в специальном выпуске научного журнала Astrophysical Journal Letters.

Краткая история черной дыры Стрелец А* в одной картинке

Теперь команда EHT работает над расширением сети телескопов и проводит модернизацию, которая в будущем позволит получить еще более потрясающие изображения и даже фильмы о черных дырах. По мнению исследователей, работа над проектом объединяет: язык, континенты и даже галактики не могут стоять на пути великих возможностей человечества. Ведь чтобы добиться революционных открытий, мы должны работать сообща и трудиться для всеобщего блага. Согласны?

Май 2024
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
		1	2	3	4	5
6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19
20	21	22	23	24	25	26
27	28	29	30	31