астрономия
Физики считают, что Вселенная прекратит существование в результате Большого разрыва.
Любители всевозможных апокалипсисов получили новую, научно обоснованную дату конца света. Согласно результатам исследований учёных-физиков, опубликованным в журнале Physical Review D и на сайте Университета Вандербильта, конец Вселенной может наступить через 22 миллиарда лет в результате Большого разрыва.
Простым обывателям, откровенно говоря, сложно будет понять выводы учёных даже в предельно упрощённом виде, поскольку фундаментальная наука не оперирует доводами вроде «календаря майя».
В основе работы лежит изучение так называемого феномена космологической вязкости. Речь идёт не об обычной вязкости, присущей различным вещам в быту, а об её особом космологическом виде, который описывает то, насколько тот или иной газ или жидкость сопротивляются сжатию или растягиванию.
Считается, что, если разогнать сжатую жидкость до околосветовых скоростей, то при определённых условиях часть её может двигаться быстрее скорости света, что невозможно с точки зрения современной физики.
До сих пор учёные, строящие модели будущего Вселенной, предпочитали игнорировать данный феномен, объявляя его несущественным.
В новом исследовании были применены формулы вязкости, которые позволили по-иному взглянуть на перспективы Вселенной.
Сила «тёмной энергии»
Как следует из новой работы, космологическая вязкость помогает так называемой «тёмной энергии», существование которой было доказано относительно недавно, ускорять рост Вселенной.
В зависимости от того, как «тёмная энергия» реагирует на процесс растягивания, построены две модели будущего Вселенной — Большой холодильник и Большой разрыв. В первом случае речь идёт о постепенном прекращении звездообразования и распаде галактик в результате снижения плотности межгалактической среды.
Сценарий Большого разрыва, к вероятности которого учёных склонило новое исследование, сулит более катастрофический сценарий — полное уничтожение материи Вселенной, вплоть до атомов и элементарных частиц.
Как утверждают физики, условному зрителю, если бы таковой смог присутствовать при конце мироздания, предстояло бы увидеть распад материи вплоть до масштабов применимости современных законов физики элементарных частиц.
Через 22 миллиарда лет настанет период гибели атомов Вселенной, а все галактики, планеты, звёзды и прочие объекты прекратят своё существование ещё раньше.
От Большого взрыва до Большого разрыва
Выводы, сделанные физиками в результате данного исследования, планируется проверить при помощи моделей Вселенной на суперкомпьютерах.
Пока же до гибели Вселенной ещё есть некоторое время, учёные намерены плотнее заняться изучением сущности и свойств «тёмной материи».
Основная современная космологическая теория гласит, что Вселенная образовалась около 13,7 миллиарда лет тому назад в результате Большого взрыва. После выхода из сингулярного состояния Вселенная непрерывно расширяется и охлаждается.
Существует большое количество различных теорий будущего Вселенной, базирующихся на средней плотности вещества. Если плотность не превосходит некоторого критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию.
Новое исследование не обещает Вселенной сжатия, но сулит тоже весьма неприятный конец.
источник
Ученые считают, что у каждой черной дыры есть и обратная сторона — белая дыра, через которую вещество выбрасывается в другую вселенную.
Можно ли улететь за пределы Вселенной? Да, но для этого придется нырнуть в черную дыру. Мы знаем, что все, что попадает в поле притяжения черной дыры, падает к ее центру и уже не может вырваться обратно. Черные дыры притягивают даже излучения, состоящие из частиц, не имеющих массы, например, свет. Черные дыры буквально пожирают Вселенную, в которой мы живем.
Черные и белые
Однако теперь ученые заговорили о том, что, кроме нервных, есть и белые дыры. Они постоянно выбрасывают материю и энергию. И хотя белых дыр никто не видел, то, что они существуют, доказано математически. Астрофизики из Калифорнийского университета недавно вычислили их, решая с помощью суперкомпьютера уравнения теории относительности Эйнштейна. Черные дыры были открыты в 1916 году немецким астрономом Карлом Шварцшильда похожим образом — как и решение уравнений общей теории относительности. А сегодня за черными дырами уже наблюдают астрономы. Правда, черная дыра не отражает свет, поглощая его, как и любую другую материю и энергию. Поэтому увидеть ее в телескоп нельзя. Зато можно просчитать, как гравитация черной дыры влияет на другие небесные объекты, и определить ее положение в пространстве. Таким образом астрономы обнаружили уже много черных дыр.
«Белых дыр столько же, сколько черных, — убежден американский космолог Блэйк Темпл. — Это космические вулканы, которые выбрасывают поглощенную черными дырами материю, порождая новые вселенные». При этом в точке разрыва между двумя вселенными может существовать своего рода туннель: черная дыра со стороны нашей вселенной и белая со стороны другой. Астрофизики полагают, что вся материя, которая исчезает в черной дыре, в неизмененном виде выталкивается наружу белой. Но происходит это не в последовательности «поглотил — выбросил». Согласно теории относительности, время может течь вспять. «Поэтому, — утверждает профессор Игорь Новиков, член-корреспондент Российской академии наук, — поглощенное выталкивается белой дырой еще до момента поглощения».
Корабль поколений
Астрофизики рассуждают: если все, что падает в черные дыры, попадает целым и невредимым в параллельные вселенные, может ли человек на космическом корабле совершить путешествие в другой мир? Возможно, да, но не в скором будущем. Ближайшие известные черные дыры находятся на расстоянии сотен световых лет от Земли. Чтобы долететь до одной из них, понадобится огромный космический корабль, на котором смогут жить несколько поколений космонавтов. Американский антрополог Джон Мур считает, что на «корабле поколений» должны будут стартовать команды из семейных пар без детей в составе 150-180 человек. Первые годы исследователи будут привыкать к новой среде обитания. После они дадут жизнь нескольким поколениям. В каждом поколении, по словам Мура, каждый член экипажа должен иметь возможность выбирать по меньшей мере из десяти потенциальных супругов. Корабль будет для зачатых космонавтами детей не искусственной средой, как для их родителей, а самым естественным из миров: никакого другого мира они просто не будут знать. «Пары должны складываться естественным образом — это поможет людям выдержать колоссальные психологические нагрузки такого путешествия», — считает Мур. Семейные отношения должны помочь астронавтам сохранить в коллективе стабильность во время долгого полета. На корабле должна быть автономная система жизнеобеспечения, потому что доставлять на него припасы будет невозможно. Приводить такой корабль в движение будут двигатели, принципиально отличающиеся от тех, что установлены на современных космических аппаратах. Горючее для них придется получать непосредственно из межзвездного пространства. Возможно, это будут реактивные двигатели, работающие на водороде — самом распространенном веществе во Вселенной. Во время полета такой двигатель будет собирать водород при помощи сильного магнитного поля. А если собранный водород преобразовать в термоядерном реакторе в гелий, можно получить огромное количество энергии и использовать ее для внутренних нужд корабля.
Куда и зачем
Еще одна важная проблема, с которой столкнутся путешественники в другую вселенную, это полная неизвестность за границами черной дыры. Как будет выглядеть вселенная, в которую они попадут? Не погибнут ли они в ней в первый же момент? И, даже если иная вселенная окажется похожей на нашу, в каком месте этой вселенной будет располагаться белая дыра, из которой вынырнут наши герои? Может статься, что еще не одному поколению придется смениться на корабле, прежде чем он достигнет в чужой вселенной какого-нибудь скопления звезд. И еще не факт, что рядом хотя бы с одной из этих звезд будут планеты. Не говоря уже о том, что одна из этих планет окажется обитаемой.
источник
От захватывающих дух туманностей до зрелищных галактик — дальний космос богат умопомрачающими видами.
Узнать, как межзвездные пейзажи будут смотреться с поверхности Земли, теперь возможно благодаря творениям специалистов Роскосмоса.
Галактика Андромеды, самая близкая к Млечному Пути, достигает протяженности 220 тысяч световых лет. Галактика расположена в 2,5 млн лет от Земли.
© Роскосмос
Красивая туманность Кольцо достигает протяженности всего 1 светового года. Она удалена от нас на 2 тысячи световых лет.
© Роскосмос
Ошеломляюще прекрасная Крабовидная туманность протянулась на 10 световых лет. В реальности она находится в 6,3 тысячи световых лет от нашей планеты.
© Роскосмос
Шаровое скопление Геркулеса имеет около 160 световых лет в диаметре. Расстояние скопления от Земли — 25 тысяч световых лет.
© Роскосмос
Суперновая — взрывающаяся в конце своей жизни звезда. Исследователи предполагают, что безопасное расстояние между Землей и суперновой — от 50 до 100 световых лет.
© Роскосмос
Гигантская галактика Водоворот протянулась на 60 тысяч световых лет и расположена в 30 млн световых лет от Земли.
© Роскосмос
Расстояние от одного конца до другого звездного скопления Плеяды — около 10 световых лет. Плеяды находятся в 440 световых годах от Земли.
© Роскосмос
Невероятных размеров черная дыра в самом центре Млечного Пути имеет 22,5 млн км в поперечнике. Расстояние между нашей планетой и огромной черной дырой — 26 тысяч световых лет.
источник
Есть вот такие расхожие суждения, которые, с одной стороны, и не вполне далеки от истины, но с другой — неверно отражают суть явления. Да, при вхождении в плотные слои атмосферы обшивка космического корабля начинает нагреваться, да так, что не будь термоизоляции, она неминуемо разрушилась бы. Как часто разрушаются, например, не долетев до поверхности Земли метеорные тела. И, разумеется, главная причина нагрева — встреча несущегося на сверхзвуковой скорости объекта с достаточно плотной газовой средой. При этом даже в научно-популярной литературе приходится встречать утверждение о том, что все дело в трении о воздух. А вот это уже неправда
Вхождение в плотные слои в интерпретации художника
Трение о воздух, конечно, происходит, и при этом выделяется какое-то количество тепла, однако раскаляет обшивку спускаемого аппарата и заставляет пылать и взрываться летящие к земле болиды другой физический процесс, называемый аэродинамическим нагревом.
Вхождение в плотные слои в интерпретации художника
Как известно, впереди движущегося в газе со сверхзвуковой скоростью тела формируется ударная волна — тонкая переходная область, в которой происходит резкое, скачкообразное увеличение плотности, давления и скорости вещества. Естественно, при повышении давления газа он нагревается — резкое увеличение давления приводит к быстрому повышению температуры. Вторым фактором — это и есть собственно аэродинамический нагрев — становится торможение молекул газа в тонком слое, прилегающем непосредственно к поверхности движущегося объекта — энергия хаотичного движения молекул возрастает, и температура вновь растет. А уже горячий газ нагревает и само мчащееся на сверхзвуке тело, причем тепло переносится как с помощью теплопроводности, так и с помощью излучения. Правда излучение молекул газа начинает играть заметную роль при очень высоких скоростях, например, на 2-й космической.
Шаттл c зонами нагрева
С проблемой аэродинамического нагрева приходится сталкиваться не только конструкторам космических кораблей, но и разработчикам сверхзвуковых летательных аппаратов — тех, что никогда не покидают атмосферу.
Concorde
Известно, что конструкторы первых в мире сверхзвуковых пассажирских самолетов — Concorde и Ту-144 — были вынуждены отказаться от идеи заставить свои самолеты летать со скоростью 3 Маха (пришлось довольствоваться «скромными» 2,3). Причина — аэродинамический нагрев. При такой скорости он раскалял бы обшивки лайнеров до таких температур, которые могли уже сказаться на прочности алюминиевых конструкций. Заменять же алюминий на титан или специальную сталь (как в военных проектах) было невозможно по экономическим соображениям.
источник
Войд (англ. void — пустота) — пространство между галактическими нитями и стенами, свободное от скоплений галактик и звёзд.
Они были впервые обнаружены в 1977 году Стефаном Грегори и Лаярдом А. Томпсоном в Национальной обсерватории Китт Пик, а также Я. Эйнасто, М. Йыэвээром и Э. Таго из Тартуской астрофизической обсерватории. Размеры этих образований составляют порядка 10—30 Мпк. Большие войды (англ. supervoids) могут достигать в размерах 150 Мпк и предположительно занимают около 50 % объёма Вселенной. В войдах возможно наличие «тёмной материи» и протогалактических облаков.
По данным публикации в 2014 году, астрономы из Университета Пенсильвании обнаружили в войдах небольшие искажения в направлениях распространения света, создаваемые, предположительно, тёмной материей. Для этого были использованы данные Слоановского цифрового небесного обзора для 40 миллионов галактик и 20 тысяч войдов.
Теория, описывающая образование этих структур, основана на так называемой джинсовской нестабильности — гравитационной неустойчивости возмущений плотности материи. При этом нужно, разумеется, предполагать, что на самых ранних стадиях эволюции неоднородности плотности уже существовали, хотя и были малыми по величине. Отметим, что теория горячего Большого взрыва не даёт форму спектра этих первичных возмущений — для неё они являются начальными данными, не выводимыми из теории. Для объяснения их возникновения требуется привлекать дополнительные механизмы, наиболее изящный из которых имеется в инфляционной теории.
источник