Жизнь, Вселенная, Углерод
Присоединяйся к Вомбату
Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
или через
Хотите перенести свой аккаунт с Пикабу? Узнайте как
Уведомления
Вомбаттл
Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
Под водой существуют целые заросли, которые образуют бурые водоросли. Как и обычные леса, они — главные поглотители углерода. Ламинарии впитывают углекислый газ из воды и атмосферы, превращая его в свои ткани в процессе фотосинтеза. Ученые выяснили, что происходит после.
Раньше специалисты предполагали, что водоросли могут вносить вклад в долгосрочное хранение углерода, но было множество непонятного из-за разнообразия водорослей и отсутствия данных об их перемещении при штормах.
Международная группа ученых выяснила, что происходит с углекислым газом, когда водоросли накрывает штормом. Исследование было опубликовано в Science of The Total Environment.
Чтобы это выяснить, эксперты проанализировали более 1300 высокодетальных спутниковых снимков от европейской программы «Коперник». На этих снимках они вручную обнаружили и отметили почти 8000 отдельных плавучих пятен из водорослей у берегов Гренландии и в соседнем Лабрадорском море.
Ученые также использовали данные с 305 дрифтеров — это специальные буи-поплавки, которые дрейфуют по воле течений и передают свои координаты. Эти данные, собранные Глобальной программой дрифтеров, показали конкретные маршруты океанских течений в этом регионе. Компьютерное моделирование на основе этих данных подтвердило: попав в определенные течения, водоросли могут за 12-64 дня быть унесенными с мелководья на сотни километров в сторону глубоководных котловин.
Кроме того, исследователи создали трехмерную модель океана в этом регионе. Она учитывала не только течения, но и хаотические вихри и перемешивание. В том числе они учли зимнюю глубоководную конвекцию:
Модель показала, что эта конвекция может захватить плавучие водоросли и затянуть их на сотни метров. На такой глубине под колоссальным давлением воды пузырьки воздуха внутри тканей водорослей сжимаются и схлопываются. Водоросль теряет плавучесть и начинает тонуть уже окончательно, унося с собой весь захваченный углерод на дно, где процессы разложения сильно замедлены.
Буду рада видеть вас в моей группе в вк https://vk.com/art_evgeniyabrukish
Глядя на захватывающие дух изображения дальнего космоса, многим из нас трудно представить, что у Вселенной могут быть границы. Кажется естественным полагать, что космическое пространство простирается бесконечно во всех направлениях. Однако некоторые современные космологические модели рассматривают возможность того, что наша Вселенная — пусть и невообразимо огромная — все же может быть конечной.
Согласно теории Большого взрыва, примерно 13,8 миллиарда лет назад наша Вселенная начала расширяться из сингулярного состояния, достигнув того, что мы можем лицезреть сегодня. Но что находится за пределами этого расширения? Есть ли у Вселенной границы?
Представьте себе муравья, ползущего по поверхности апельсина. Для него эта поверхность конечна, так как она имеет определенную площадь, но при этом у нее нет границ. Муравей может бесконечно долго двигаться в одном направлении, каждый раз возвращаясь в исходную точку. Похожим образом может быть устроена и наша Вселенная — конечная, но без границ.
Современная наука предполагает несколько возможных форм Вселенной:
Если Вселенная имеет форму сферы, то она конечна, но безгранична. Это означает, что, двигаясь в одном направлении, вы в конечном итоге вернетесь туда, откуда начали (пример с муравьем и апельсином).
Другой вариант — Вселенная в форме тора (бублика). В этом случае пространство также будет конечным, но без границ.
Согласно данным космологических наблюдений, Вселенная, скорее всего, плоская. Однако даже в этом случае она может быть конечной, но с особой топологией, как в старых видеоиграх, где, выходя за один край экрана, персонаж появляется с противоположной стороны.
Как же ученые пытаются определить истинную форму Вселенной? Главным инструментом в этих исследованиях служит реликтовое излучение – древнейшее электромагнитное излучение во Вселенной, возникшее примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, когда пространство достаточно остыло, чтобы свет мог свободно распространяться. Изучая характеристики этого излучения, заполняющего все космическое пространство, ученые получают важнейшие данные о крупномасштабной структуре Вселенной и ее геометрических свойствах.
Не менее важную роль играет и наблюдение за галактиками и галактическими скоплениями. Анализируя их распределение в пространстве и характер движения, космологи составляют все более точную картину геометрии Вселенной. Современные наблюдения указывают на то, что наше пространство удивительно близко к плоскому. Однако это не исключает возможности его конечности (о чем сказано выше) — просто масштабы настолько велики, что любое искривление становится заметным только на колоссальных расстояниях.
Важный прорыв в исследовании структуры Вселенной произошел в 2015 году с первой регистрацией гравитационных волн – колебаний самой ткани пространства-времени. Эти волны, предсказанные Эйнштейном за 100 лет до их открытия, стали новым инструментом в руках ученых, позволяющим исследовать геометрию космоса на самых больших масштабах.
Рассуждая о конечной Вселенной, мы неизбежно приходим к вопросу: что находится за ее пределами? Однако этот вопрос может оказаться таким же бессмысленным, как поиск точки севернее Северного полюса. Само понятие "за пределами" подразумевает наличие некоего внешнего пространства, в которое эти пределы можно было бы вместить. Но наша Вселенная, даже если она конечная, может быть всем и сразу, и никакого "снаружи" просто не существует.
Конечность Вселенной могла бы существенно повлиять на наше понимание фундаментальных законов природы. Например, в конечном пространстве количество материи и энергии тоже не может быть бесконечным, что важно для многих космологических моделей.
Сегодня вопрос о том, конечна ли наша Вселенная или бесконечна, остается одной из самых волнующих и глубоких загадок, стоящих перед космологией. Каждое новое наблюдение далеких галактик, каждый технологический прорыв приближают нас — пусть и на крошечный шаг — к пониманию истинной природы пространства, в котором разворачивается удивительная история человечества.
Возможно, путь к разгадке этой тайны будет долгим и полным неожиданных открытий. Но пока ученые неустанно трудятся над раскрытием секретов Вселенной, мы можем каждую ночь поднимать глаза к звездному небу, наполняя свою жизнь трепетом, восхищением и неутолимой жаждой познания. Ведь стремление понять мироздание делает нас теми, кто мы есть — мыслящими и вечно ищущими существами в необъятном океане космоса.
23 июня 2007 года марсоход NASA "Спирит", бороздивший марсианские просторы с 4 января 2004 года, сделал то, что обычно считается нежелательным для планетоходов – он переехал камень. Операторы на Земле стараются избегать таких ситуаций, чтобы не повредить чувствительное оборудование аппарата или его колеса. Но именно эта случайность подарила ученым ключ к разгадке марсианских тайн.
Камень, получивший романтичное название "Невинный Свидетель" (англ. Innocent Bystander), оказался не таким уж и крепким. Он легко раскололся под весом 185-килограммового марсохода, обнажив свое внутреннее содержимое. И это содержимое заставило ученых затаить дыхание.
Анализ показал, что внутри камня скрывался настоящий клад – опаловый кремнезем. Для обычного человека это может звучать не слишком впечатляюще, но для ученых это было сродни находке сокровищ пиратов.
Дело в том, что опаловый кремнезем формируется в очень специфических условиях – в глубоководных гидротермальных жерлах. Проще говоря, этот камень когда-то лежал на дне океана, омываемый потоками горячей воды, бьющей из трещин в марсианской коре.
"Невинный Свидетель" стал одним из первых весомых доказательств того, что когда-то на Марсе действительно была вода. И не просто лужицы или небольшие озера, а настоящие океаны, покрывавшие значительную часть планеты.
Это открытие заставило ученых по-новому взглянуть на историю Марса. Если на планете были океаны, значит, когда-то там могла существовать и жизнь...
Открытие "Невинного Свидетеля" маленьким, но гордым марсоходом "Спирит", миссия которого завершилась 25 мая 2011 года, стало поворотным моментом в изучении Красной планеты. Это находка проложила путь к новым, более глубоким исследованиям марсианского прошлого.
Сегодня дело "Спирита" продолжают его более совершенные собратья – марсоходы Curiosity и Perseverance. Они, вооруженные передовыми научными инструментами, неустанно собирают данные, помогающие ученым воссоздать историю Марса.
Благодаря этим исследованиям, у нас теперь практически нет сомнений в том, что в далеком прошлом Марс был совершенно иным миром. Планета обладала плотной атмосферой, на ее поверхности бурлили реки, простирались глубокие озера и плескались огромные океаны. Марс прошлого разительно отличался от той холодной, сухой пустыни, которую мы видим сегодня.
Однако, несмотря на все эти открытия, один важный вопрос остается без ответа: была ли когда-нибудь жизнь на Марсе? Или, может быть, она существует там и сейчас, скрываясь от наших глаз? Эта загадка продолжает волновать умы ученых и вдохновлять новые миссии.
Так, маленький камень, случайно раздавленный "Спиритом", не только раскрыл тайны марсианского прошлого, но и подтолкнул нас к новым захватывающим исследованиям. Кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на Красной планете?
Канадский физик Раджендра Гупта сверил свою модель эволюции Вселенной с данными наблюдений. С одной стороны, результаты расчетов совпали с предсказанными, с другой — его модель изначально можно было подогнать под данные наблюдений.
С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» мы находим все больше галактик в молодой Вселенной, общая масса и старые звезды которых не совсем вписываются в принятые гипотезы об эволюции таких объектов. В современном космосе галактики и звезды растут значительно медленнее. Многие ученые считают, что причина быстрого роста первых звезд и галактик — особые условия в молодой Вселенной. Другие же уверены, что пересматривать нужно не модели формирования звезд, а всю стандартную космологическую модель. Одну такую альтернативную теорию развивает Раджендра Гупта — профессор физики из Оттавского университета (Канада).
Он объединил гипотезу о том, что фундаментальные физические константы меняются с развитием Вселенной (модель CCC, сovarying сoupling сonstants), и модель «старения света» (TL). Согласно последней, летящие сквозь пространство фотоны «устают», то есть теряют энергию, от столкновений с другими частицами, именно поэтому возникает красное смещение (из-за меньшей энергии увеличивается длина световой волны).
«В стандартной космологии считается, что ускоряющееся расширение Вселенной провоцирует темная энергия. На самом деле причина не в темной энергии, а в слабеющих с расширением силах природы», — объяснил Гупта.
Чтобы подтвердить альтернативную модель CCC+TL, ее нужно проверить на множестве доступных сегодня данных наблюдений. В частности, на «стандартном» наборе: барионных акустических осцилляциях, реликтовом излучении, первичном нуклеосинтезе и возрасте шаровых звездных скоплений. В новой работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, физик протестировал ее на «следах» барионных акустических осцилляций.
Что такое барионные акустические осцилляции? В первичной плотной горячей плазме «новорожденной» Вселенной взаимодействие сил притяжения и отталкивания порождало «звуковые волны» в материи (осцилляции). Из-за этого вещество перестало быть таким уж однородным. Когда оно охладилось, более плотные области наконец притянули материю, и так образовались первые звезды и галактики.
Во-первых, эти звуковые волны «отпечатались» в реликтовом излучении. Во-вторых, их «следы» должны быть видны в распределении галактик в более современной Вселенной. Именно на этих данных Гупта проверил свою альтернативную модель CCC+TL.
В расчете по галактикам ученый использовал результаты расчетов из работы коллег. Там астрофизики взяли сотни тысяч галактик, свет которых шел до нас от 1,4 до шести миллиардов световых лет (красное смещение z = 0,11 до 0,65), распределили их на несколько групп по расстоянию и посчитали для них значение «следов» барионных осцилляций. У Гупты расчеты по этим данным наблюдений совпали с предсказанными по его модели CCC+TL.
Теоретически, если следовать стандартной космологической модели, в которой космологические постоянные не меняются, эти данные должны коррелировать со «следами» осцилляций в реликтовом излучении. В модели CCC+TL постоянные не остаются таковыми.
По результатам расчетов получилось, что в модели CCC+TL «горизонт звука» на несколько порядков отличается от стандартной космологической модели. «Горизонт звука» — то, насколько «звуковые волны» успели разлететься в первичной плазме до того, как она остыла. По стандартной модели — на 135 килопарсек. По модели CCC+TL — на 15,5 мегапарсека.
Это ожидаемо, потому что по CCC+TL получается, что и возраст Вселенной в два раза больше — 26,7 миллиарда лет. Все в ней развивалось с «нормальной» скоростью, и у первых звезд с галактиками было достаточно времени на формирование. В то же время для объяснения их формирования уже не нужна темная материя. Проблема CCC+LT в том, что хоть она и может объяснить данные наблюдений через изменение «постоянных», невозможно экспериментально доказать, что эти изменения действительно были.
Важно, что гипотеза о «старении света» считается опровергнутой. Например, еще советский астроном Яков Зельдович подчеркивал, что красное смещение в модели «старения света» должно быть разным при разных длинах волн — то есть спектральная картина ранней Вселенной должна иметь совсем другие распределения типичных спектров, чем для окружающей нас поздней Вселенной. Однако на практике этого не наблюдается.
Независимость красного смещения от длины волны наблюдаемых источников из древней Вселенной легко объяснить исходя из того, что она расширяется. Тогда фотоны по пути из ранней Вселенной к нам, в позднюю, просто растягиваются вместе с пространством, что и меняет длину их волны. Но в модели «старения света» расширения Вселенной нет, а значит, независимость красного смещения для разных длин волн по сути необъяснима.
Протон — одна из самых стабильных частиц во Вселенной. Эти фундаментальные кирпичики мироздания настолько долговечны, что их теоретическое время жизни превышает возраст самой Вселенной.
Все видимое вещество, от кончика вашего носа до самых далеких галактик, построено из протонов, которые вместе с нейтронами образуют ядра атомов, окруженные электронами. За всю историю наблюдений ученые ни разу не зафиксировали самопроизвольный распад протона — настолько он стабилен.
Сомнения в абсолютной стабильности протона породили одну из самых интригующих гипотез современной физики — идею о его возможном самопроизвольном распаде. Если этот краеугольный камень мироздания способен спонтанно распадаться, пусть даже через умопомрачительные 10^35 лет (единица и 35 нулей!), то это перевернет наши представления о фундаментальных законах природы. Ведь согласно Стандартной модели физики элементарных частиц — нашей лучшей на сегодня теории устройства микромира — протон считается абсолютно стабильной частицей, поскольку в этой теории строго выполняется закон сохранения барионного числа. Самопроизвольный распад* отдельного протона как раз и означал бы нарушение барионного числа.
*Распады протона во взаимодействиях, где рождаются другие барионы (семейство элементарных частиц), не нарушают этот закон сохранения.
Ученые строят гигантские подземные детекторы, заполненные тысячами тонн сверхчистой воды. В этих резервуарах триллионы триллионов протонов терпеливо ждут своего звездного часа. Сверхчувствительные датчики непрерывно следят за водой в надежде заметить вспышку света — потенциальные следы распада протона. Пока безуспешно, но поиски продолжаются с неослабевающим упорством.
Теории Великого объединения, стремящиеся объединить все фундаментальные взаимодействия в единую силу, предсказывают неизбежность распада протона. Более того, обнаружение распада протона могло бы пролить свет на одну из главных загадок космологии — почему во Вселенной так много вещества и так мало антивещества (барионная асимметрия Вселенной). Возможно, эта асимметрия возникла на заре существования космоса именно из-за разницы в распадах протонов и антипротонов.
Поэтому физики с таким упорством продолжают искать следы распада протона, несмотря на исчезающе малую вероятность этого события. Цена такого открытия неизмерима — оно откроет новую главу в понимании фундаментальных законов природы и прольет свет на тайны происхождения самой Вселенной.
Протон может оказаться не таким вечным, как мы думали, но разгадка его секретов сулит бессмертие для человеческого знания о Вселенной.
В своей самой распространенной модификации теория струн утверждает, что Вселенная существует в десяти измерениях, но шесть из них мы не способны воспринять. На что эти дополнительные измерения могут быть похожи?
Когда кто-то говорит «другие измерения», чаще всего думаешь о таких вещах, как параллельные Вселенные, — альтернативные реальности, существующие параллельно нашей, в которых мир устроен несколько или совсем иначе. Однако реальность измерений и роль в устройстве Вселенной сильно отличаются от такого популярного понимания.
В двух словах: измерения — это разные грани того, что мы воспринимаем как реальность. Мы прекрасно осведомлены о трех пространственных измерениях, с которыми сталкиваемся и в которых живем каждый день. Они определяют длину, высоту и глубину всех объектов во Вселенной (и соответствуют осям координат x, y, z).
Однако некоторые ученые считают, что, помимо трех видимых измерений, могут существовать и другие. Согласно основам теории струн, Вселенная существует в десяти разных измерениях.Таким образом, эти разные аспекты определяют фундаментальные силы природы и все элементарные частицы во Вселенной.
Начнем по порядку. Первое измерение, как мы уже отметили, определяет длину (ось x). Одномерный объект удобно описать прямой линией, существующей только в рамках понятия длины и не имеющей других отличительных черт. Если добавить к нему второе измерение — ось y, или высоту, — получится двумерный объект (например, квадрат).
Третье измерение характеризует глубину (ось z) — оно придает всем объектам понятие площади и поперечного сечения. Идеальным примером будет куб: он существует в трех измерениях — у него есть длина, высота и глубина, а значит, и объем.
Четвертым измерением считается время, и это уже можно назвать классическим, общепринятым его пониманием. Это неотделимая часть пространственно-временного континуума. Оно определяет свойства всей известной материи в любой момент времени. Наряду с тремя другими измерениями, чтобы определить положение объекта во Вселенной, необходимо знать его позицию во времени. Итак, эти четыре измерения определяют нашу реальность — Вселенную, к которой мы привыкли и которую в той или иной мере понимаем.
Помимо вышеописанных измерений, существуют еще семь, которые не так явны, но все еще могут восприниматься по прямому воздействию на Вселенную и реальность, какой мы ее знаем. Другие, дополнительные измерения связаны с более глубокими возможностями. Физики сталкиваются с серьезными вопросами, пытаясь объяснить их взаимодействия с четырьмя «основными» измерениями.
Согласно теории суперструн, в пятом и шестом измерениях возникает понятие возможных миров. Если бы мы могли воспринимать пятое измерение, то увидели бы мир, несколько отличающийся от привычного нам. Мы бы смогли измерить сходство и различия между возможными мирами и нашим.
В шестом измерении мы бы увидели плоскость возможных миров, где могли бы сравнить и определить расположение всех возможных вселенных, начавшихся при тех же самых условиях, что и наша (то есть Большой взрыв). Теоретически если бы нам удалось овладеть пятым и шестым измерениями, можно было бы перемещаться в прошлое или в разные вариации будущего.
В седьмом измерении у нас бы появился доступ к возможным мирам, которые зародились при иных изначальных условиях. Тогда как в пятом и шестом измерениях изначальные условия были теми же, а последствия отличались, в этом измерении все иное с самого начала времен. Восьмое измерение также открывает доступ к плоскости таких возможных вселенных, каждая из которых началась при отличных условиях. Эти вселенные ветвятся бесконечно, из-за чего их и называют бесконечностями.
В девятом измерении у нас появляется возможность сравнивать истории всех возможных вселенных, зародившихся при всех возможных законах физики и изначальных условиях. Наконец, в десятом измерении мы оказываемся в точке, где открыто все возможное и вообразимое. Сверх этого такие ограниченные существа, как мы, ничего вообразить не в состоянии, что делает это измерение естественным ограничением того, что мы можем постичь в этом плане.
Существование этих дополнительных шести измерений, которые мы не можем воспринять, необходимо для теории струн: они естественным образом вытекают из математических расчетов и моделей теории, а значит, описывают Вселенную в рамках этой теории. Тот факт, что мы воспринимаем только четыре измерения пространства-времени, можно объяснить одним из двух механизмов: либо дополнительные измерения компактифицированы в очень малых масштабах, либо мы живем в трехмерном подмногообразии — своего рода бране, ограничивающем все известные частицы, не считая гравитацию (теория бран).
Если дополнительные измерения действительно компактифицированы, они должны существовать в виде так называемых многообразий Калаби — Яу. Несмотря на то что они недоступны для восприятия нашими органами чувств, в таком случае они определяли бы образование Вселенной с самого начала. Именно поэтому ученые считают, что взгляд в прошлое при помощи телескопов и наблюдения света из ранней Вселенной, вероятно, поможет им увидеть, как существование этих дополнительных измерений могло повлиять на эволюцию космоса.
Будучи одним из кандидатов в теорию всего, рассуждая о том, что Вселенная состоит из десяти измерений (или больше — в зависимости от того, о какой именно теории идет речь), теория струн пытается примирить Стандартную модель физики частиц с Общей теорией относительности (теорией гравитации). По сути, это попытка объяснить и описать, как взаимодействуют все известные силы Вселенной и как могут быть устроены другие возможные вселенные.
Углерод дает больше всего химических соединений
Известно порядка 10 миллионов органических (то есть основанных на углероде) и лишь около 100 тысяч неорганических молекул. Вдобавок органические молекулы способны принимать множество разных конфигураций при одинаковом наборе атомов.
Всегда может найтись молекула, которая чуть лучше подходит для той или иной функции и тем самым увеличивает шансы живой (или биохимической) системы на репликацию.
Часть 1: Это что?
Привет всем кто это читает. Сегодня, кто не понял, я поведу тему не про космические тела, а про те вселенные, которые авторы книг, фильмов, игр и просто фандомов пишут для проработки своего мира.
Своей вселенной можно назвать что угодно, будь то всем знакомый Warhammer 40000, Вселенная дозоров, Властелин Колец или тот же Хогвартс с его гигантским миром.
Конечно все эти вселенные имеют разную степень развитости, проработанности, но все равно они по своей сути - одно и то же.
Каждая вселенная имеет в среднем три составляющие:
1. Сюжет
2. Персонажи
3. Лор (мир без главного героя)
Каждый из этих аспектов используется больше или меньше по надобности (в играх важнее будет сюжет, в глубоких вселенных - лор, в книгах - персонажи).
Часть 2: Да как?!
"Круто, я - Бог своего мира и мне надо за 7 дней (не обязательно) создать его?!"
"Да, именно, это и есть вся суть создания своей вселенной. Ты абсолютно свободен(а) в своих действиях. Захочешь - мир будет стоять на черепахах, захочешь - поменяешь луну и солнце, и, соответственно, день и ночь, местами."
"Отлично, где мне начать?"
А вот это - совсем другой вопрос. Казалось бы, легкий вопрос.
"Придумай сеттинг!"
И тут начинаются проблемы... Что такое сеттинг. Может быть это время, в котором проходят события. А что если события не из нашей вселенной? Что если время там - лишь четвертое измерение, по которому можно свободно гулять? Что тогда есть сеттинг?
Может быть стилистика мира, наличие магии, технологий? А что если идея настолько новая, что не поддается человеческим технологиям и прочей фикции? Что ТОГДА есть сеттинг?
Правильный ответ вас, скорее всего, не удовлетворит, ведь сеттинг - понятие абсолютно необъективное.
Сеттинг это все, начиная от формы планеты, заканчивая любимым цветом расы. Сеттинг - это одновременно агрессивность мира и ландшафт, на котором строят поселения. Это в один момент и густота тумана и размер вселенной.
Сеттинг - это понятие автора о мире и его атмосфере, отсюда и первая проблема, с которой сталкиваются новички в этом деле.
Для создания своей вселенной вам нужно не машинально сидеть на месте и думать "Что бы мне пририсовать ему вместо рук?..", а нужно жить свою жизнь, вдохновляться природой, наукой, техникой, творчеством. Сидеть и собирать листы вдохновляющих текстов, артов, музыки.
К сожалению, этот первый шаг для большинства оказывается последним, поэтому я попытаюсь в будущих постах (по просьбам конечно же) осв
етить эти темы на своем и чужом опыте.
В 1963 году, когда черные дыры считались лишь математической абстракцией, 29-летний математик из Новой Зеландии Рой Патрик Керр совершил прорыв, который поразил научное сообщество. Он нашел точное решение уравнений Эйнштейна для вращающейся черной дыры, решив задачу, над которой безуспешно бились лучшие умы физики почти полвека.
Седовласые ученые были ошеломлены элегантностью его решения. Они проверяли и перепроверяли расчеты молодого математика, но не могли найти в них ошибки.
Выводы, следующие из этих расчетов, казались фантастикой.
Керр доказал математически, что при коллапсе массивной вращающейся звезды возникает структура, принципиально отличная от статической черной дыры. Вместо точечной сингулярности в центре образуется сингулярность в форме кольца.
Вращение черной дыры закручивает само пространство-время вокруг себя, как гигантский космический водоворот. Вблизи такого объекта ничто не может оставаться неподвижным – сама ткань реальности увлекается в это вращение.
Но самым удивительным оказалось то, что кольцеобразная сингулярность теоретически может быть... тоннелем в другую вселенную.
По расчетам Керра, если гипотетический космический путешественник сумеет пролететь через центр этого кольца на достаточно высокой скорости, то он сможет избежать разрушительного воздействия чудовищных приливных сил.
И вместо неминуемой гибели, ожидающей в центре обычной черной дыры, смельчак мог бы вынырнуть где-то в совершенно другой области космоса – или даже в другой вселенной.
Как к таким выводам отнеслись коллеги Керра? Они были, мягко говоря, раздражены. Ученые годами "потрошили" решения новозеландского гения, надеясь найти ошибки и избавиться от того, что не укладывалось в их головах. Однако последующие проверки лишь подтверждали математическую безупречность модели.
Сегодня мы знаем, что черные дыры действительно существуют. Астрономы изучают их по косвенным признакам: аккреционные диски (те самые "кольца", которые описывал Керр), интенсивное излучение от падающей материи, гравитационные волны от их слияний и влияние на орбитальное поведение и даже форму близлежащих звезд.
В 2019 году проект Event Horizon Telescope получил первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре галактики M 87, а годом позже ученые получили Нобелевскую премию за исследования этих загадочных объектов.
Но вопрос "работают" ли черные дыры как порталы в другие вселенные, остается открытым. Математика допускает такую возможность, но проверить теорию экспериментально пока невозможно.
Даже если Керр был прав, путешествие через черную дыру было бы предприятием с крайне низкими шансами на успех. Представьте: вы разгоняетесь почти до скорости света, пересекаете горизонт событий, где пространство и время искажаются до неузнаваемости, выдерживаете колоссальные приливные силы, способные растянуть ваше тело в атомную нить и... если вам каким-то чудом удастся пролететь через кольцеобразную сингулярность, то где вы окажетесь? В другой части нашей Вселенной? В параллельном мире с иными физическими законами? Куда бы вы ни попали, это будет путешествие в один конец.
Современная квантовая механика предполагает, что реальные черные дыры могут быть даже сложнее, чем предсказывает модель Керра. Квантовые эффекты, вероятно, трансформируют сингулярность во что-то еще более экзотическое.
Так что пока путешествия через черные дыры остаются уделом научной фантастики, но эта идея является научно обоснованной! Так что, возможно, через миллионы лет наши очень далекие потомки не только смогут "обуздать" черные дыры, но и составят целую карту мироздания, зная, куда какой "тоннель Керра" ведет.
Квазары — ярчайшие объекты из всех, что доводилось наблюдать человечеству. Яркость одного такого объекта может превосходить яркость Солнца в триллион раз — он светит ярче целой галактики с миллиардами звезд. Эти космические маяки, находящиеся на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли, позволяют астрономам заглянуть в очень далекое прошлое Вселенной.
Но что представляют собой квазары и какие силы обеспечивают им столь невероятную яркость? Давайте разбираться.
Слово "квазар" — сокращение от "квазизвездный радиоисточник". Первый объект такого рода, выглядевший как точечный источник света, похожий на яркую звезду, был обнаружен в 1960 году астрономами Алланом Сэндиджем и Томасом Мэтьюзом. Однако от типичного светила его отличало огромное количество энергии, излучаемой в радиодиапазоне. Несмотря на это, находка, получившая обозначение 3C 48, долгое время рассматривалась как "нетипичная звезда".
Сегодня мы знаем, что 3C 48 и подобные ему объекты — это квазары, представляющие собой активные ядра галактик, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры массой от нескольких миллионов до миллиардов солнечных масс. Такая черная дыра с лютой жадностью пожирает огромное количество материи, которая ее окружает — газ, пыль, целые звезды — и в ходе этого процесса генерирует колоссальное количество энергии.
Не секрет, что сама черная дыра не способна быть источником света — все, что падает за горизонт событий, не способно вырваться наружу. Но материя, устремляющаяся к черной дыре, разогревается до миллионов градусов, образуя вокруг нее светящийся аккреционный диск. Именно этот диск и джеты (струи вещества, выбрасываемые вдоль оси вращения черной дыры со скоростью, близкой к скорости света) обеспечивают запредельную яркость квазара.
Для сравнения, светимость Солнца около 3,8 × 10^26 ватт. По земным меркам это, конечно, впечатляющий показатель, но в масштабах космоса — капля в море.
Типичный квазар излучает энергию на уровне 10^40–10^41 ватт и светит ярче, чем вся наша галактика Млечный Путь, в которой может быть более 400 миллиардов звезд.
Просто представьте: объект размером с Солнечную систему (аккреционный диск квазара имеет диаметр в несколько световых дней или недель) светит ярче, чем галактика диаметром в 100 000 световых лет с сотнями миллиардов звезд.
Сверхмассивная черная дыра, по сути являющаяся сердцем квазара, поглощает материю с невероятной скоростью — в среднем несколько солнечных масс в год. Падающее вещество закручивается в аккреционный диск, где частицы сталкиваются, трутся друг о друга, разгоняются до релятивистских (околосветовых) скоростей.
Трение и сжатие разогревают диск до 10-100 миллионов градусов, из-за чего материя начинает излучать в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, то есть в одних из самых энергетичных форм света.
Примечательно, что не вся материя попадает в черную дыру — часть выбрасывается вдоль ее магнитных полюсов в виде релятивистских джетов — узких струй плазмы, способных двигаться со скоростью 99,999<...>% скорости света. При этом протяженность джетов может составлять миллионы световых лет, что позволяет наблюдать их далеко за пределами родительской галактики.
Если джет направлен в сторону наблюдателя, квазар кажется еще ярче из-за релятивистского усиления — эффекта, при котором излучение от объекта, движущегося почти со скоростью света, фокусируется в узкий конус.
Самый яркий из известных квазаров — QSO J0529−4351, идентифицированный* в 2024 году. Его светимость превышает светимость Солнца в 500 триллионов раз!
*На самом деле объект оказался в данных наблюдений еще в 1980 году. Однако его десятилетиями считали просто звездой.
QSO J0529−4351 находится на расстоянии около 12 миллиардов световых лет от нас, а значит свет от него, который мы видим сегодня, был испущен, когда возраст Вселенной составлял примерно 1,8 миллиарда лет — она была еще совсем юной.
В центре этого квазара находится сверхмассивная черная дыра массой около 17–20 миллиардов масс Солнца. И эта черная дыра — одна из наиболее быстрорастущих в известной Вселенной. Каждый день она поглощает около одной солнечной массы.
Абсолютно все известные квазары удалены на миллиарды световых лет от нас. В близлежащих галактиках их нет. Почему?
Потому что квазары существовали исключительно в молодой Вселенной, когда галактики были переполнены газом и пылью — топливом для сверхмассивных черных дыр. В те времена черные дыры активно питались, стабилизируя свои галактики и интенсивно светясь.
Со временем сверхмассивные черные дыры расчистили свои окрестности — поглотили все до чего позволяло "дотянуться" гравитационное поле — и перешли в "спящий режим". То есть сверхмассивные черные дыры никуда не делись, они продолжают пребывать в центрах всех крупных галактик, включая Млечный Путь, — но они больше не светятся** как квазары, потому что нет для этого ресурсов.
**И все же в центрах некоторых галактик есть активные черные дыры. Однако в сравнении с квазарами они светятся крайне тускло, потому что вокруг уже нет такого количества "свободной" материи.
Энергия, выделяемая квазаром, настолько велика, что способна остановить звездообразование в родительской галактике.
Связано это с тем, что джеты и мощное излучение нагревают окружающий газ и часть его выбрасывают из галактики, лишая ее ключевого материала для формирования новых звезд. Это подтверждают наблюдения: в наиболее массивных галактиках практически прекратилось звездообразование.
Интересное наблюдение: в нашей Галактике каждый год рождается всего около 2-3 новых звезд, что является очень низким показателем. Можно предположить, что Стрелец А*, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, в свое время питала квазар, который "выжег" львиную долю газа.
Квазары — это одновременно разрушители и созидатели. Они отвечали за рост галактик и распределение материи в ранней Вселенной, формируя ее структуру.
Эра квазаров закончилась миллиарды лет назад. Однако свет, испущенный ими, все еще продолжает свое путешествие по просторам Вселенной, рассказывая о том, каким было это таинственное мироздание в самом начале своей истории.
Команда астрономов из Университета Джонса Хопкинса установила, что усреднение цветов от всех источников света во Вселенной дает весьма неожиданный цвет, название которому было выбрано простыми людьми.
Комментарии