Вопрос расширения вселенной

Пнд, 07/07/2014 - 19:34

НАРУШИТЕЛИ ЗАКОНОВ

В 2002 г. Тибо Дамур (Thibault Damour) и Антониос Папазоглу (Antonios Papazoglou) из Института фундаментальных научных исследований во Франции вместе с Айеном Коганом (Ian Kogan) из Оксфордского университета предположили, что существует особый вид гравитонов, которые, в отличие от обычных, обладают небольшой массой. Давно известно, что гравитоны с массой не подчиняются обратноквадратической зависимости. Они нестабильны и постепенно распадаются, вызывая те же эффекты, что и при утечке гравитации: гравитоны, проходя огромные расстояния, постепенно исчезают, тяготение ослабляется, и космическое расширение ускоряется. Шон Кэррол (Sean Carroll), Вайкрам Дуввури (Vikram Duvvuri), Майкл Тернер (Michael Turner) из Чикагского университета и Марк Троден (Mark Trodden) из Сиракьюзского университета модифицировали теорию Эйнштейна для трех измерений, введя в уравнения поправочные члены, обратно пропорциональные кривизне пространства-времени. Они были бы пренебрежимо малы на ранней стадии развития Вселенной, но могли бы ускорить ее расширение в дальнейшем. Другие группы исследователей также пытались изменить закон тяготения, но их предложения не исключают потребности в темной энергии для объяснения ускорения.

Поскольку в сценариях с утечкой гравитации и с темной энергией переход от замедления к ускорению происходит совершенно по-разному, выбрать одну из предложенных моделей помогут наблюдения. В частности, большие надежды возлагаются на более точное и детальное исследование сверхновых.

Возможны и другие эмпирические проверки. Гравитационная волна, как и электромагнитная, может иметь преимущественное направление колебаний. ОТО допускает существование только двух таких направлений, но в альтернативных теориях их может быть и больше, что должно сказываться на движении планет. Вместе с Андреем Грузиновым (Andrei Gruzinov) и Матиасом Залдариагой (Matias Zaldarriaga) из Нью-Йоркского университета мы вычислили, что утечка гравитонов могла бы вызвать медленную прецессию орбиты Луны. Пока Луна делает один оборот вокруг Земли, точка ее наибольшего сближения с нашей планетой должна сдвигаться примерно на одну триллионную градуса, т.е. приблизительно на полмиллиметра. Такое смещение вскоре можно будет зарегистрировать в экспериментах по измерению расстояния до Луны, которое определяется с помощью лазерных лучей, отраженных от зеркал, оставленных на лунной поверхности американскими астронавтами. Сейчас погрешность лазерного дальномера составляет 1 см. Эрик Адельбергер (Eric Adelberger) и его коллеги из Вашингтонского университета предлагают использовать более мощные лазеры, позволяющие повысить точность измерений в 10 раз. Наблюдения с космического аппарата помогли бы выявить такую же прецессию орбиты Марса.

Долгое время считалось, что теория струн касается только чрезвычайно малых объектов и никакой эксперимент не сможет подтвердить или опровергнуть ее. Возможно, космическое ускорение поможет ученым проникнуть в дополнительные измерения, пока недоступные для нас, и связать наимельчайшее со сверхбольшим. Не исключено, что судьба Вселенной «висит на струне».

• Обычно астрономы связывают ускоренное расширение Вселенной с влиянием темной энергии. Возможно, дело не в ней, а в законах физики, которые перестают действовать на сверхдальних дистанциях

• Новый закон тяготения можно вывести в рамках теории струн. Обычно ее рассматривают как теорию, посвященную самым мельчайшим объектам, однако она позволяет по-новому взглянуть и на некоторые макроскопические явления

• В частности, теория струн предсказывает, что во Вселенной есть дополнительные измерения, в которые ускользает гравитация. Утечка тяготения может искривить пространственно-временной континуум и вызвать ускорение расширения Вселенной

Другие материалы рубрики


  • О спонтанном возникновении вещества из пустого пространства говорят как о рождении “из ничего”, которое близко по духу рождению ex nihilo в христианской доктрине. Для физики пустое пространство совсем не “ничего”, а весьма существенная часть Вселенной, а мысль о рождении самого пространства может показаться вообще странной. Однако в каком-то смысле это все время происходит вокруг нас. Расширение Вселенной есть не что иное, как непрерывное “разбухание” пространства. С каждым днем доступная современным телескопам область Вселенной возрастает на 1018 кубических световых лет. Здесь полезна аналогия с резиной. Если упругий резиновый жгут вытянуть, его “становится больше”. Пространство напоминает суперэластик тем, что оно, насколько известно физикам, может неограниченно долго растягиваться не разрываясь. Растяжение и искривление пространства напоминает деформацию упругого тела тем, что “движение” пространства происходит по законам механики точно так же, как и движение обычного вещества. В данном случае это законы гравитации. Квантовая теория в равной мере применима как к веществу, так и к пространству и к времени.
    Действительно, благодаря собственной физической природе Вселенная возбуждает в себе всю энергию, необходимую для “создания” материи — это есть космический бутстрэп (bootstrap — в переводе “зашнуровка”, в переносном смысле — отсутствие иерархии в системе элементарных частиц).



  • В кинокомедии «Карнавальная ночь» один из персонажей — лектор — сообщает: «Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе, науке не известно». С тех пор прошло почти полвека, но это утверждение справедливо и сегодня. Однако не менее справедливо и другое: «Где есть вода — там есть и жизнь». Сегодня с большой долей уверенности можно сказать: вода на Марсе есть. Дело за малым — отыскать там жизнь.


  • Галактика, в которой мы живем, — Млечный Путь — настоящий исполин по галактическим меркам. Среди галактик местной группы лишь Туманность Андромеды может тягаться с нашим домом по количеству звезд, размерам и массе. Однако сферы влияния гигантов давно поделены, и нашу галактику окружают десятки, а может, и сотни галактик-спутников.
    Сейчас известны по крайней мере 23 спутника нашей галактики. Некоторые из них светятся, как миллиарды солнц, и жителям Южного полушария нашей планеты отлично знакомы Магеллановы облака — крупнейшие спутники нашей Галактики, не заметить которые на ночном небе невозможно даже невооруженным глазом.



  • Немного найдется произведений, передающих красоту космических объектов, называемых планетарными туманностями. Освещенные изнутри родительской звездой, расцвеченные флуоресцирующими атомами и ионами на фоне космической черноты, газовые структуры кажутся живыми. Ученые дали им прозвища — Муравей, Морская Звезда, Кошачий Глаз...
    Термин «планетарные туманности» — представляющие собой размытые, похожие на облака объекты, видимые только в телескоп — придумал два столетия назад английский астроном Вильям Гершель (William Herschel), исследователь туманностей. Многие из них имеют округлую форму, которая напомнила ученому зеленоватый диск планеты Уран, им же и открытой. К тому же он полагал, что округлые туманности могут быть планетными системами, формирующимися вокруг молодых звезд. Термин прижился, несмотря на то, что действительность оказалась иной: туманности такого типа состоят из газа, сброшенного умирающими звездами. Примерно через 5 млрд. лет Солнце закончит свой космический век изящным выбросом планетарной туманности, что не вполне соответствует теории эволюции звезд — основе, на которой базируется наше понимание космоса. Если звезды рождаются, живут и умирают круглыми, то как же они создают вокруг себя структуры, которые мы видим на фотографиях «Хаббла», подобные Муравью, Морской Звезде или Кошачьему Глазу?

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Был ли Большой взрыв началом времени или Вселенная существовала и до него? Лет десять назад такой вопрос казался нелепым. В размышлениях о том, что было до Большого взрыва, космологи видели не больше смысла, чем в поисках пути, идущего от Северного полюса на север. Но развитие теоретической физики и, в частности, появление теории струн заставило ученых снова задуматься о предначальной эпохе.
    Вопрос о начале начал занимать философов и богословов с давних времен. Он переплетается с множеством фундаментальных проблем, нашедших свое отражение в знаменитой картине Поля Гогена «D’ou venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous?» («Откуда мы пришли? Кто мы такие? Куда мы идем?»). Полотно изображает извечный цикл: рождение, жизнь и смерть — происхождение, идентификация и предназначение каждого индивидуума. Пытаясь разобраться в своем происхождении, мы возводим свою родословную к минувшим поколениям, ранним формам жизни и прото-жизни, химическим элементам, возникшим в молодой Вселенной, и, наконец, к аморфной энергии, некогда заполнявшей пространство. Уходит ли наше фамильное древо корнями в бесконечность или космос так же не вечен, как и мы?

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Этот взрыв потряс не только часть Вселенной, но и земную астрономию! Громадная звезда вдруг стала сверхновой, и ее разорвало на куски с таким шиком, что даже бывалые астрономы заявили, что никогда такого не видали. А ведь должна была вести себя тихо-тихо. Ученые подозревают, что такое разрушительное событие может в любой момент повториться у нас прямо под боком. Возможно, даже завтра. Или прямо сейчас.



  • Никто пока не определил, всякая ли звезда в Галактике окружена другими планетами, либо Солнце является исключением из данного правила. За последние 9 лет астрономы при наблюдении за колебательными движениями звезд, которые вызваны воздействием, оказываемым на них планетами, обнаружили сотни таких планет. Но этот метод помогает фиксировать лишь самые массивные планеты, находящиеся неподалеку от звезд. Так можно обнаружить Юпитер, Сатурн в Солнечной системе, но мелкие тела (кометы, астероиды, планеты земного типа), делающие Солнечную систему такой разнообразной, астрономы бы не смогли найти, используя эти методы наблюдения.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ...Теперь вы должны быть предельно внимательны. Следующие несколько секунд окажутся решающими, поэтому вы включаете высокоскоростную регистрирующую систему для детальной записи всех приходящих сведений. Через 61 с R3D3 сообщает, что все системы пока функционируют нормально, горизонт - на расстоянии 8000 км и приближается со скоростью 15 тыс. км/с. Проходит 61,6 с. Еще все в порядке, до горизонта осталось 2000 км, скорость - 30 тыс. км/с (или 0,1 скорости света, так что цвет излучения начинает меняться все заметнее). А затем, в течение следующей 0,1 с вы с изумлением замечаете, что излучение из зеленого становится красным, инфракрасным, микроволновым, затем приходят радиоволны и наконец все исчезает. Через 61,7 с все кончено - лазерный луч пропал. R3D3 достиг скорости света и исчез за горизонтом.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Варварские наклонности некоторых звезд иногда возмущают. Пока одни отнимают вещество у ближайших тел, другие поступают еще более нагло и жестоко. Они скидывают со звезд газопылевые диски, которые могли бы дать начало новой планетной системе, а то и новым формам жизни. Но не со всех, а лишь с тех, кто решается переступить опасную черту.



  • ...Несмотря на то, что идея коллапса кажется простой (при сжатии ядра выделяется энергия гравитационной связи, за счет которой выбрасываются внешние слои вещества), трудно понять процесс в деталях. В конце жизни у звезды с массой более 10 масс Солнца образуется слоеная структура, с глубиной появляются слои все более тяжелых элементов.
    Ядро состоит в основном из железа, а равновесие звезды поддерживается квантовым отталкиванием электронов.
    Но в конце концов масса звезды подавляет электроны, которые вжимаются в атомные ядра, где начинают реагировать с протонами и образовывать нейтроны и электронные нейтрино. В свою очередь, нейтроны и оставшиеся протоны прижимаются друг к другу все сильнее, пока их собственная сила отталкивания не начнет действовать и не остановит коллапс.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4