10 галактических загадок Млечного Пути
10 галактических загадок Млечного Пути
Космос полон загадок. Нам предстоит ответить на очень много вопросов не только о далеких звездах, но и о планетах и лунах нашей собственной Солнечной системы, в чем нам помогут телескопы. Однако некоторые загадки все еще очень далеки от нас, и некоторые из них — галактические в прямом смысле слова.
8 небанальных фактов про нашу родную галактику Млечный путь
Наша галактика – удивительное место, вместилище самых разных звезд, сверхновых, туманностей, черных дыр и загадочной темной материи. Давайте посмотрим на самые интересные и неожиданные факты о нашей галактике.
Мы много говорим о будущем освоении космоса, но пока слабо представляем себе даже родную галактику Млечный путь.
Наш уровень знания космоса даже ниже чем представления о географии Земли в доколумбовую эпоху.
Млечный Путь находится на пустыре во Вселенной
Наша Вселенная чем-то напоминает город – со своими кварталами, ярким, искрящимся разными огнями центром.
Если принять эту аналогию, то наш Млечный путь – это пригородный квартал. Находится далеко от основных событий, до него нужно ехать на электричке, а потом еще топать через лес. И, поверьте, это прекрасно! В «центре города» нашей галактики очень тесно, гораздо чаще сталкиваются звезды. В таких катастрофах гибнет не только все живое, но и целые планеты. Куда уж нашей маленькой Земле.
Голодный монстр в центре галактики
В центре Млечного пути находится настоящий монстр – массивная черная дыра весом 4 млн солнц, которая захватывает огромные объемы вещества вокруг.
Хотя самого монстра ученые не видят, но это легко отследить по косвенным признакам. Звезды в центре Млечного пути вращаются вокруг сверхмассивного объекта. Со временем, многие притягиваются к нему и исчезают в его пучине (важный «плюс» не жить в центре галактики).
В центре нашей галактики звезды вообще расположены очень плотно – в сотни раз ближе друг к другу, чем в окрестностях нашего Солнца. Если там где-то есть жизнь, то она не знает, что такое ночь. Если скрылась родная звезда, то звездное небо даже ночью будет достаточно ярким.
Мы не знаем, сколько именно звезд в Млечном Пути
Ну это не удивительно. Мы даже не знаем, сколько именно людей живет в Москве, куда уж говорить о галактике.
Как многие приезжие успешно прячутся от данных переписи населения, так и слабые звезды уходят от бдительного взора астрономов. По сути, мы видим только самые яркие звезды в нашей галактике. Очень много звезд почти не испускают света. Некоторые скрыты газом и пылью.
Поэтому астрономы не доверяют только телескопам, а пытаются сосчитать звезды через физические характеристики. Например, массу галактики, которую можно высчитать по скоростным характеристикам.
Но все эти оценки все равно являются приблизительными. Спутник Gaia Европейского космического агентства составил карту с 1 млрд звезд Млечного пути. По мнению ученых, это не менее 1% от реальной картины и в нашей галактике – 200-400 млрд звезд.
Ответ, скорее всего, мы узнаем только в эпоху Нового Колумба, когда сможем свободно путешествовать по галактике.
Сколько весит Млечный путь
Оценка тоже будет очень приблизительной. Астрофизики из Университета Аризоны оценили массу нашей галактики в 1-2 триллиона масс нашего Солнца.
Большая часть – до 85% — приходится на так называемую темную материю. Что это такое, пока непонятно, так как она не излучает свет и зафиксировать ее невозможно. Это может быть, как совокупная масса «всего не яркого» — то есть черные дыры, газ, пыль и т п, так и принципиально новый вид вещества.
У Млечного пути есть свои спутники
Вокруг Млечного пути вращаются небольшие галактики. Их можно увидеть невооруженным глазом, как это сделал когда то Фердинанд Магеллан в 16 веке. Он приметил несколько круговых
скоплений звезд, которые потом в честь него и назвали Малыми и Большими Магеллановыми облаками. Это маленькие галактики – спутники нашего Млечного пути. Со временем многие из них сливаются с нашей галактикой и становятся ее частью.
Наша галактика насыщена токсичными жирами
Между звездами в нашей галактике летают скопления жира. Это масляные органические молекулы, известные в химии как алифатические углеродные соединения. В химии – это соединения жирного ряда, подобные смолам. Они образуются у некоторых звезд.
Ученые считают, что 30% межзвездного углерода, наполняющего космическое пространство, может состоять именно из этих жиров.
А углерод, в свою очередь, важный строительный материал для клеток живых существ. Раз его так много в галактике, значит и вероятность, что где-то еще есть жизнь, не так уж мала.
Наша галактика испускает таинственные пузыри
Эти загадочные объекты открыли всего 9 лет назад. Перпендикулярно диску нашей галактики, из нее испускаются два гигантских пузыря. Ученые назвали их «пузырями Ферми», в честь телескопа, который их обнаружил. Без специальных устройств их не увидеть – они испускаются в гамма-излучении.
Что это такое – до конца неясно. Это было какое-то мощное «энергетическое событие» — взрыв нескольких сверхновых и когда сверхмассивная черная дыра в центре галактики проглотила огромные скопления газа и пыли. А пузыри – энергетический след этого события.
Млечный Путь столкнется с соседом через 4 млрд лет
Помните, я писал, что наша галактика – это пригородный квартал? Вспомните, как быстро расширяется Москва, когда далекие прежде дачные поселки теперь застраиваются небоскребами. Так и у нас. Сейчас идет сближение галактик Млечный путь и Андромеда. Наш сосед – та самая Туманность Андромеды, один из немногих объектов за пределами нашей галактики, который мы можем увидеть невооруженным взглядом.
И через 4 млрд лет случится большая космическая катастрофа – две галактики столкнутся. Со всеми вытекающими. То есть многие звезды столкнуться друг с другом, будут взрывы и в межзвездное пространство выплеснутся триллионы тонн материи.
После крушения более массивная галактика Андромеды поглотит Млечный путь. По оценкам астрофизиком, Андромеда в 3-5 раз больше нашей галактики. А в космосе, как в жизни – более крупные, как правило, поглощают более слабых и мелких.
Мы живем в голограмме: самые странные теории о Вселенной, которые могут оказаться правдой
Ученые не первую сотню лет пытаются понять, что такое Вселенная на самом деле. В последнее время развиваются технологии, исследователи больше узнают об окружающем мире и появляются новые теории о том, как все устроено. Одни из них звучат правдоподобно, а другие — безумно. «Хайтек» рассказывает о двух самых странных, но захватывающих, теориях об устройстве Вселенной.
Читайте «Хайтек» в
Почему Вселенная такая, какая она есть? На протяжении многих лет ученые исследовали этот вопрос и выдвинули множество идей, которые объясняют, как устроен космос и что его ждет в будущем. Известно, что Вселенная состоит из скоплений галактик. В каждой галактике — десятки и сотни миллиардов звезд с вращающимися вокруг них планетами, а также газо-пылевые облака огромных размеров. Есть еще гипотетическая темная материя и темная энергия, которая отвечает за расширение Вселенной. Однако некоторые ученые считают, что все устроено гораздо сложнее.
Голографическая Вселенная
Согласно теории, которую выдвинули в 1993 году, Вселенная на самом деле — огромная голография. Концепция напоминает платоновскую аллегорию пещеры . Согласно голографическому принципу, вся материя, содержащаяся в некой области пространства, может быть представлена как «голограмма» — информация, которая находится на границе этой области. Впервые принцип предложил нидерландский физик-теоретик Джерард’т Хофт, а американский профессор физики из Стэнфорда Леонард Сасскинд объединил свои идеи с предыдущими идеями Хофта и профессора физики в Университете Флориды Чарльза Торна, предложив теорию струн .
Сам голографический принцип Вселенной родился из обсуждения термодинамики черных дыр — Леонард Сасскинд подробно писал об этом в книге «Война при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики». Идея состоит в том, что вся информация, которая когда-то попала в черную дыру (а ее там должно быть много и, согласно закону сохранения энергии, просто исчезнуть она не может) дублируется на горизонте событий . Когда что-то попадает в черную дыру, оно остается там навсегда и искажается до неузнаваемости. В итоге, вся информация сохраняется в нечитаемом виде. Это утверждение основано на фундаментальном физическом принципе. Именно благодаря Сасскинду голографический принцип разрешает информационный парадокс черной дыры (во всяком случае в рамках теории струн).
Так появилась идея голографической черной дыры, которая хранит информацию о падающих в нее трехмерных объектах на двухмерный горизонт событий. Потом ученые пошли дальше — они предположили, что вообще любая информация в любом объеме может быть записана на поверхности, ограничивающей этот объем. Если мы говорим об информации из черного ящика, то она записана на стенках черного ящика, если информация о Солнечной системе, то записать ее можно на воображаемой сфере вокруг нее, а данные обо всем, что происходит во Вселенной, записано на ее границе.
Для этого не нужны какие-то определенные границы, ведь это теоретический принцип. Если подытожить, то он гласит, что, вся информация и процессы, которые происходят на участке пространства равна какой-то записи на границе этого объема. Теория голографической Вселенной предполагает, что все, что человек видит, слышит. ощущает и наблюдает, может быть как реальностью, так и «голографической» 3D-проекцией 2D-записей на «стене, которая окружает Вселенную». Здесь очень важны кавычки — голография не похожа на ту, к которой мы привыкли, это лишь схожий принцип. И, конечно, мир не окружен настоящей стеной, она воображаемая, как экватор на глобусе.
Несмотря на то, что эта идея звучит безумно, это научно проверяемая теория. Ученые, которые провели исследование в 2017 году. Международная группа космологов из Канады, Великобритании и Италии получила данные, свидетельствующие в пользу теории голографической Вселенной. Космологи использовали двумерную модель Вселенной, которая на основе наблюдаемых ранее параметров, смогла в точности воспроизвести картину микроволнового фона — теплового излучения, равномерно заполняющего космическое пространство. Полученные результаты свидетельствуют в пользу применимости голографического принципа, хотя пока и не опровергают стандартные космологические модели.
Вселенная — это сверхтекучая жидкость
Даже если пространство имеет только три измерения, все еще существует четвертое измерение в форме времени. Именно поэтому теоретически можно визуализировать Вселенную, которая существует в четырехмерном пространстве-времени. В 1905 году Эйнштейн в своей теории относительности первым предположил, что пространство и время могут быть связаны между собой. При этом сам термин «пространство-время» придумали лишь три года спустя, его автор — математик Герман Минковский. «Отныне время само по себе и пространство само по себе становятся пустой фикцией, и только единение их сохраняет шанс на реальность» — заявил он на коллоквиуме в 1908 году.
Согласно некоторым теориям, например, предложенной итальянскими физиками Стефано Либерати и Лукой Макчионе, пространство-время — это не просто абстрактная система отсчета, содержащая физические объекты, такие как звезды и галактики. Итальянские ученые считают, что это физическая субстанция сама по себе, аналогичная океану, полному воды. Подобно тому, как вода состоит из бесчисленных молекул, согласно теории, пространство-время — состоит из микроскопических частиц на более глубоком уровне реальности.
Вообще, сама идея о том, что пространство-время ведет себя как жидкость, самая новая — теорию «сверхтекучего вакуума» предложили больше полвека назад. Но итальянские исследователи стали первыми, кто задались вопросом о вязкости такой жидкости. То, как все движется во Вселенной — одна из загадок в физике. Например волна распространяется через воду, используя ее как «среду» для перемещения. Передача энергии требует среды, но как электромагнитные волны и, например, фотоны, движутся в пространстве, где вроде нет ничего?
Либерати и Макчионе предложили решение проблемы — они разработали теорию сверхтекучего космоса. Согласно ей, Вселенная состоит из сверхтекучей жидкости с нулевой вязкостью, которая ведет себя как единое целое. Сверхтекучей можно назвать жидкость, которая может течь бесконечно, при этом не теряя энергию. Это не выдуманная концепция, такие жидкости существуют на самом деле. Сверхтекучесть — фаза вещества, в которое переходят жидкости или газы, когда остывают до температур вблизи абсолютного нуля. В этом состоянии атомы теряют индивидуальные свойства, и ведут себя, как единый супер-атом. Самая известная сверхтекучая жидкость — это гелий, но лишь охлажденный до 2 K (Кельвинов) или –271,15 ℃.
У сверхтекучих жидкостей есть несколько уникальных свойств. Они могут, например, подняться по стенкам незакрытого сосуда и «сбежать» из него. При этом, их просто невозможно нагреть — они отлично передают тепло. Жидкость со сверхтекучими свойствами просто испарится при нагреве.
Теория визуализирует пространство-время как сверхтекучую жидкость с нулевой вязкостью. Странным свойством таких жидкостей является то, что их нельзя заставить вращаться «оптом», как «работает» обычная жидкость при перемешивании. Они распадаются на крошечные вихри. В 2014 году ученые выяснили, что эти квантовые «торнадо» в ранней Вселенной объясняют возникновение галактик.
Будущее Вселенной
Над созданием таких глобальных и странных теорий работает много ученых — физики, математики, астрономы. Все эти дисциплины объединяет космология. Как науке, космологии всего сто лет, но она уже очень многое знает о том, как устроена наша Вселенная — как образовалось все, что нас окружает, от атомов до галактик, с чего все началось и чем закончится. Разные теории объясняют мир по-своему. Возможно, однажды ученые придут к единому ответу.
В пещере есть два узника. По Платону, пещера — это чувственный мир, в котором живут люди. Как и узники пещеры, они полагают, будто благодаря органам чувств могут понять истинную реальность. Но такая жизнь — всего лишь иллюзия. Об истинном мире идей они могут судить только по смутным теням на стене пещеры. Философ может получить более полное представление о мире идей, постоянно ставя вопросы и находя ответы.
Теория струн полагает, что дополнительные искривленные и закрученные измерения пространства проявляются похожим образом. Формы этих дополнительных измерений сложны и разнообразны, и каждое заставляет вибрировать струну, находящуюся внутри таких измерений, по-разному именно благодаря своим формам.
Горизонт событий — граница в астрофизике, за которой события не могут повлиять на наблюдателя. Внутри горизонта событий все пути ведут частицы в центр черной дыры. Не существует способа для частиц выйти оттуда.
