Большой взрыв и расширение Вселенной!

[Афанасьев]

Почему ночью небо темное?

Парадокс Ольберса, или фотометрический парадокс, был разгадан благодаря открытию, сделанному в 20-х годах нашего столетия американским астрономом Э. Хабблом, которое привело к представлению о том, что Вселенная не статична, а однородно расширяется.
Скорость разбегания сильно влияет на свет, идущий от галактики к Земле. Действительно, каждый последующий фотон (квант света), излучаемый звездой в галактике, должен дольше двигаться к Земле, чем квант, испущенный в предыдущий момент времени. Так что за один и тот же момент времени наблюдатель на Земле воспримет меньшее число квантов, чем в случае, если бы галактика все время находилась на одном месте (случай статической Вселенной). Кроме эффекта уменьшения числа квантов, приходящих на Землю в единицу времени, излучаемые кванты уменьшают свою частоту (увеличивают длину волны) из-за эффекта Доплера.
Вместе оба эффекта ослабляют свет звезд далеких галактик. Это ослабление становится особенно сильным, когда скорость удаления галактик близка к скорости света. Тогда в пределе энергия (частота) воспринимаемых на Земле квантов стремится к нулю, а время их прибытия - к бесконечности.

Радиофон объясняется излучением всех радиоисточников во Вселенной, и поэтому здесь имеет место такая же ситуация, как и при анализе парадокса Ольберса.
Космическое фоновое радиоизлучение наблюдается на частотах от 1 до 500 МГц, что соответствует длинам волн от 300 м до 60 см (см. рис. 1). Небо в этом диапазоне, особенно на метровых волнах, очень яркое, но распределение радиояркости по небу крайне анизотропно и концентрируется к галактической плоскости (плоскости Млечного Пути).
Источниками, обуславливающими фоновое излучение, в первую очередь являются радиогалактики и квазары. Обычные галактики вроде нашего Млечного Пути, хотя и являются наиболее многочисленными объектами во Вселенной, настолько ничтожно излучают в радиодиапазоне, что дают малый вклад в фоновое радиоизлучение. Радиогалактики и квазары - самые мощные и активные из всех источников - имеют нетепловой спектр такого же типа, как и у радиофона.
Анализ свойств фонового радиоизлучения позволяет сразу изучить намного больше источников, чем это можно было бы сделать, исследуя отдельные объекты. Результаты прямых подсчетов дискретных радиоисточников подтверждают, что в недавнем прошлом во Вселенной было в сотни раз больше сильных радиоисточников, таких как квазары и радиогалактики, чем их наблюдается сейчас.
Этот вывод указывает на несостоятельность модели статической Вселенной.
http://crydee.sai.msu.ru/Universe_and_u ... V3pap1.htm
Рисунок 1

[Александр]

Почему ночью небо темное?

Вот в тему 11 лет назад я опубликовал:
http://www.moscowaleks.narod.ru/galaxy002.html

[Афанасьев]

РадиоАстрон

Российская космическая обсерватория Спектр-Р – космическое «плечо» наземно-космического интерферометра РадиоАстрон – продолжает успешную работу на орбите, в проводимых на орбите исследованиях реализуются уникальные возможности этой обсерватории.
Изучение ядер активных галактик с помощью наземно-космического интерферометра РадиоАстрон продолжает приносить новые интересные результаты. Список объектов исследования пополнили известные квазары 3C273 и 3C279, первый из которых в 1963 году привел Мартина Шмидта (Caltech) к открытию квазаров, а открытие обоих квазаров несколько позднее позволило международной группе астрофизиков открыть кажущееся сверхсветовое движение сгустков плазмы в релятивистских струях.
Зав. лабораторией АКЦ ФИАН, руководитель ранней научной программы РадиоАстрон, д.ф.-м.н. Юрий Ковалев: «Наблюдения квазара 3C273 позволили РадиоАстрону превзойти абсолютный рекорд по угловому разрешению, принадлежавший ранее наземной РСДБ системе, работавшей на длине волны 1,3 мм». Сигнал от квазара на длине 1,3 см зарегистрирован на базе интерферометра РадиоАстрон в 8,1 диаметров Земли или 7,6 гига длин волн, реализуя угловое разрешение в 27 микросекунд дуги (см. рисунок 1).
На более длинных волнах в 18 и 6 см интерферометру удалось зарегистрировать излучение многих компактных ядер в рамках продолжающегося обзора вплоть до 20 диаметров Земли, детектирования на рекордных длинах баз получены, в основном, с наиболее чувствительными наземными телескопами: Эффельсберг (Германия) и Аресибо, GBT (США). При этом успешные детектирования сигнала на наземно-космических базах удается регулярно получать со всеми наземными телескопами, участвующими в обзоре с РадиоАстрон, включая Российские инструменты системы Квазар-КВО.
В начале февраля 2013 г. успешно проведены первые наблюдения одной из близких активных галактик M87 в созвездии Девы. Для нее угловое разрешение РадиоАстрона сравнимо с ожидаемым размером тени центральной сверхмассивной черной дыры, согласно предсказаниям теории. В этом эксперименте впервые была использована модернизированная фазированная решетка VLA NRAO (США). Наблюдения прошли успешно. Научная группа продолжает обработку данных.
http://www.fian-inform.ru/optika/itemli ... 0%BE%D0%BD

Рисунок 1. Рекордное обнаружение ультра-компактного ядра в квазаре 3C273 наземно-космическим интерферометром РадиоАстрон. На традиционной диаграмме представлена величина отклика в зависимости от запаздывания (delay) и частоты интерференции (fringe rate). Диапазон наблюдений 1.3 см, база интерферометра 8 диаметров Земли (7.6 гига длин волн), наблюдения РадиоАстрон-GBT 2 февраля 2013 года.

[Афанасьев]

Опять о Платоне

В силу каких-то важных, но пока неясных для человека причин, вселенная живет и функционирует по очень четким математическим правилам. В большинстве своем ученые давно уже с этим свыклись, однако некоторые все еще продолжают поражаться удивительному факту. Чем больше теоретикам удается проникать в глубины абстрактных, казалось бы, математических теорий, тем больше наука узнает о закономерностях, управляющих процессами и явлениями в природе.
Иначе говоря, тут изначально подразумевается существование еще одной – идеальной – реальности из математических форм и структур, выступающих в роли шаблонов для всех объектов окружающего мира и для всевозможных взаимодействий между ними. Идея эта, как известно, далеко не нова, и философской традицией обычно связывается с именем Платона.
В частности, именно у Платона, можно напомнить, пятиугольная структура правильного многогранника-додекаэдра виделась в качестве изначального шаблона, по которому построено мироздание. Примечательно, что подобные идеи имели хождение в просвещенной части Древней Греции и до появления платоновских трудов. Известно, к примеру, что среди пифагорейцев существовал особый способ распознать в незнакомце «своего» – протянуть ему в знак приветствия яблоко. И если человек разрезал плод не вдоль черенка, как все, а поперек, чтобы на срезе обозначилась пятиконечная звезда семян, то этим он демонстрировал и свою принадлежность к пифагорейской школе, и приобщенность к ее знаниям о скрытых тайнах природы.
Пример этот хорош тем, что иллюстрирует сразу два важных факта. Во-первых, показывая мощь человеческой интуиции, способной постигать весьма нетривиальные вещи при минимальном уровне научных познаний. А во-вторых, демонстрируя потрясающую ограниченность формальной науки – коль скоро геометрия додекаэдра (в его более актуальной 4-мерной форме додекаэдрического пространства Пуанкаре) по сию пору так и продолжает оставаться как бы непостигнутой тайной мироздания. Точнее, тайной, почему-то предназначенной лишь для крайне узкого круга посвященных.
http://kniganews.org/map/w/10-00/hex80/

[Александр]

http://kniganews.org/map/w/10-00/hex80/

Очень интересный материал. Особо если там его далее почитать и про КДТ

[Афанасьев]

Додекаэдрическое пространство Пуанкаре

На рубеже XIX-XX веков Анри Пуанкаре занялся исследованием возможных форм для вселенной, представляемой в виде замкнутого 3-мерного пространства. Опровергая одну из собственных гипотез, Пуанкаре сумел мысленно создать теоретически непротиворечивую конструкцию с чрезвычайно интересными топологическими свойствами – так называемую многосвязную сферу гомологий.
А спустя еще четверть века, уже после смерти Пуанкаре, два других математика, Вебер и Зейферт, доказали, что абстрактную сферу гомологий Пуанкаре можно получить из вполне конкретного объекта – если «склеить» друг с другом противоположные грани додекаэдра. В 3-мерном пространстве это, конечно, невозможно, однако в 4-мерном – вполне (как, например, двумерную полоску бумаги в 3-мерном мире склеивают концами в бесконечную одностороннюю ленту Мебиуса). Таким образом в науке топологии появился объект под названием «додекаэдрическое пространство Пуанкаре» – четырехмерное платоново тело со 120 додекаэдрическими гранями.
http://kniganews.org/map/e/01-10/hex60/

[Pegas]

К сведению о темной материи. http://www.astrogalaxy.ru/920.html

[Александр]

К сведению о темной материи. http://www.astrogalaxy.ru/920.html

Да, Людмила Топтунова постоянно своими статьями держит нас в курсе

[Афанасьев]

Размерность пространства в микромире

В 1938-м году Эйнштейн вместе с Бергманом написал работу, в которой фактически предложил идею, определившую развитие теории с дополнительными измерениями на многие годы вперед. А именно они предположили, что дополнительное измерение ненаблюдаемо потому, что свернуто в окружность и имеет очень маленькие размеры. Поэтому для таких макроскопических существ, какими мы с вами являемся, оно ненаблюдаемо. Но микрочастицы, которые в нашем представлении являются точками, могут двигаться в этом дополнительном измерении, и это движение будет каким-то образом проявляться в нашем мире.
В 1983-м году Рубаков и Шапошников написали работу, в которой они показали, что дополнительные измерения могут быть ненаблюдаемыми не только в том случае, когда они очень малые, а и в том случае, когда существует какой-то механизм удержания полей Стандартной Модели (то есть тех частиц, из которых состоим мы, из которых состоит обычное вещество) на некотором 4-х-мерном подмногообразии – такие подмногообразия получили название мембран. И в этом случае дополнительные измерения могут иметь любые размеры, могут быть даже бесконечными. Но эта замечательная гипотеза тоже в течение длительного времени оставалась как-то невостребованной.
Противоречие замечательно было разрешено в новой модели, которая появилась в 1999 году, это так называемая модель Рэндалл-Сундрума (РС). В этой модели также предполагается, что поля Стандартной Модели локализованы на мембранах...
Метрика этого решения экспоненциально быстро меняется в направлении дополнительного измерения, и постоянна на мембранах. То есть на каждой мембране реализуется обычное плоское пространство-время Минковского. А вот переход с одной мембраны на другую сопровождается экспоненциально сильным изменением метрики. И такая структура фоновой метрики (вакуума) модели Рэндалл-Сундрума действительно приводит к замечательным предсказаниям.
Во-первых, оказывается, что пятимерная гравитация в пространстве между мембранами приводит к существованию массивных гравитонов. Помимо безмассовых гравитонов, которые воспроизводят нам 4-х мерную гравитацию, есть также массивные гравитоны, которые могут приводить к новым эффектам...
В настоящее время РС модель, по-видимому, представляет собой наиболее реалистическую модель теории с дополнительными измерениями, и ее предсказания представляют несомненный интерес для будущих экспериментов. В физические программы всех действующих и строящихся коллайдеров включены эксперименты, в которых могут проявиться дополнительные измерения пространства-времени. Поэтому тот огромный интерес к дополнительным измерениям пространства-времени, который возник на рубеже тысячелетий, может привести к новым открытиям в 21 веке.
http://gordon0030.narod.ru/archive/11558/index.html

[Афанасьев]

Модель Рэндалл-Сундрума

Во Вселенной имеется как бы две «плоскости», одна из которых, называемая браной — это наш мир с тремя пространственными и одним временным измерением. Именно там и «обитают» все известные нам элементарные частицы, которые и обеспечивают основные взаимодействия. Все, кроме гравитонов.
Последние же имеют «прописку» в другой «плоскости», являющейся четвертым измерением. Именно поэтому их-то и невозможно обнаружить. Однако переносимое ими взаимодействие, то есть гравитация, является настолько сильным, что «аукается» и на нашей бране.
Согласно модели Рэндалл-Сундрума, четвертое измерение характеризуется радиусом кривизны L. Под ним подразумевается угол, под которым две эти «плоскости» ориентированы друг относительно друга. Если бы физикам хоть как-то удалось его измерить, тогда они более менее точно смогли бы определить, где находится «вход» в это самое дополнительное измерение, или, проще говоря, где именно его нужно искать.
Авторы последней работы советуют изучать более «простые» двойные системы, элементы которых — черную дыру и нейтронную звезду — можно представить в виде точечных масс, не обменивающихся веществом. Они считают, что быстрое испарение черной дыры, описываемое в модели Рэндалл-Сундрума, и естественная потеря энергии системой (за счет гравитационного излучения, то есть возмущений гравитационного поля звезды, распространяющихся со скоростью света) будут давать противоположные эффекты. В результате чего звезда и черная дыра будут потихоньку разлетаться. А этот процесс разлета, который объясняется тем, что излучение Хокинга, вызывающее испарение черных дыр, в многомерном мире мощнее, чем в трехмерном — можно зарегистрировать.
http://the-day-x.ru/dvojnaya-sistema-vx ... renie.html

[Pegas]

Куда ни кинь, опять в гравитации проблема? А вообще, насчет ЧД и НЗ интересная мысль. Сегодня по TV прошла инфа, что учеными-астрономами Гарварда по данным радиотелескопа скорость вращения ЧД составляет 80% скорости света.

[Афанасьев]

Сегодня по TV прошла инфа, что учеными-астрономами Гарварда по данным радиотелескопа скорость вращения ЧД составляет 80% скорости света.

Нашел эту инфу:
Астрофизики из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) изучили сверхмассивную черную дыру, располагающуюся в центре галактики NGC 1365.
Изучение проводилось с помощью космической обсерватории NuSTAR и космического рентгеновского телескопа XMM-Newton. Был проанализирован спектр излучения ядра галактики. В результате выяснилось, что скорость поверхности черной дыры почти достигла скорости света.
Полученная информация ставит под сомнение возможность формирования таких черных дыр внутри гигантских облаков газа и пыли. Ранее это была самая корректная гипотеза развития черных дыр.
"Разгон черной дыры потребовал бы гигантской плотности газа, что невозможно из-за его быстрого разогрева излучением джета (релятивисткой струи) и последующего разрушения. По всей видимости, сверхмассивные черные дыры набирали массу "порциями", периодически поглощая относительно большие и плотные куски материи. Это и привело к их "разгону" до сверхвысоких скоростей", - подытоживают астрономы.
"Это первое наблюдение, когда кто-то точно измерил скорость вращения сверхмассивной чёрной дыры", - сказал Гуидо Ризалти, ведущий автор исследования из Гарвардо-Смитсоновского астрофизического центра.
http://kosmos-x.net.ru/news/uchenye_izu ... 02-28-2011

А вот еще инфа по этой ЧД:
Космический телескоп Chandra наблюдал затмение черной дыры в центре галактики NGC 1365, расположенной в 60 миллионах световых лет от нас. Эта галактика имеет активное ядро, в центре которого находится супермассивная черная дыра. Падающее на нее вещество, прежде чем достичь горизонта событий, образует разогретый до миллионов градусов аккреционный диск, испускающий фотоны в рентгеновском диапазоне. Однако размер рентгеновского источника слишком мал, чтобы измерить его на таком расстоянии непосредственно. Ученым помог случай - космической рентгеновской обсерватории Chandra удалось наблюдать затмение этого источника облаком газа. Оценка времени входа и выхода источника из затмения позволила установить: размер аккреционного диска равен семи астрономическим единицам (расстояниям от Земли до Солнца). Это в два миллиарда раз меньше диаметра галактики и в 10 раз больше теоретически предсказанного размера горизонта событий. Таким образом теоретически предсказанные размеры супермассивных черных дыр в центре галактик оказались подтвержденными наблюдениями.
http://vrnplus.ru/1176447767.html
На фото: NGC 1365 - спиральная галактика с перемычкой в созвездии Печь. Справа внизу снимок рентгеновского телескопа Чандра.

[Pegas]

Естественно, массивная ЧД, являясь Центром массы, способна удержать свое семейство,состоящее из сотен млрд. звезд и межзвездного (галактического) барионного вещества, причем подчиняя весь хоровод галактических объектов движению по законам небесной меаники (конечно не только Кеплера, условно обобщаю).

[Афанасьев]

Естественно, массивная ЧД, являясь Центром массы, способна удержать свое семейство,состоящее из сотен млрд. звезд и межзвездного (галактического) барионного вещества

Так вот выходит, что не способна! Если бы не было темной материи, то звезды бы разлетелись.
Темная материя может составлять до 90% от общей массы галактики.
Из анализа движения спутников массивных галактик следует, что размер темного гало в несколько раз больше, чем оптический диаметр галактики.

массивная ЧД

Мы в этой теме обсуждаем происхождение и эволюцию Вселенной, поэтому будет уместным обсудить и частные проблемы.

Проблема:
Во Вселенной есть два типа черных дыр (ЧД): ЧД звездных масс и сверхмассивные ЧД. Первые имеют массы в десятки и сотни солнечных — такие образуются при коллапсе ядер самых массивных звезд. В галактиках они встречаются повсеместно. Сверхмассивные черные дыры (СМЧД) находятся только в центрах галактик, по одной на галактику, и имеют массу в миллионы и миллиарды раз больше солнечной. Здесь кроется загадка: самая легкая из известных СМЧД в 200 000 раз тяжелее Солнца, а черных дыр промежуточных масс — от 1000 до 100 000 масс Солнца — практически не обнаружено.
В связи с этим возникает вопрос: как образуются СМЧД? Если они получаются из обычных черных дыр, то как они набирают такую массу? Ведь черные дыры звездной массы не вырастают больше нескольких сотен солнечных масс: они могут рассчитывать на массу ядра исходной звезды плюс на внешние оболочки ее компаньонов, если звезда была частью кратной звездной системы.

Модель:
Система из двух сверхмассивных черных дыр способна поглощать газ в сотни и тысячи раз быстрее, чем считалось ранее, и это, вероятно, происходит в процессе слияния галактик на стадии «финального парсека». Когда расстояние между дырами уменьшается до ~0,1 пк, происходит фрагментация диска за счет интенсивной прецессии и потеря газом углового момента за счет столкновений независимо прецессирующих фрагментов, что приводит к резкому возрастанию скорости аккреции и дальнейшему сближению черных дыр. Модель способна объяснить, как черные дыры в центрах галактик стали сверхмассивными еще на ранней стадии развития галактик: все крупные галактики образовались из большого числа протогалактик, и если их центральные черные дыры были промежуточной массы, то сверхмассивные дыры появятся за счет столкновений еще в процессе активного роста галактик. Так ли это на самом деле, подскажет только наблюдение аккреции c пространственным разрешением, которое станет возможным с развитием радиоастрономии сверхвысокого разрешения: совместное применение радиоинтерферометров сверхдлинной базы (Радиоастрон) и сверхмощных полей антенн вроде SKA позволит разглядеть эти объекты непосредственно.
http://elementy.ru/news/432083
На рисунке: Деформированный аккреционный диск при малом (a) и большом (b) наклонении к плоскости экватора черной дыры.

[Pegas]

CМЧД по массе должна быть, полагаю, не менее 90% общей массы всего галактического вещества с окрестностями сверхмассивной галактики. Единственное, что же первично в эволюции галактики : ЧД или компоненты галактического вещества (барионной массы). Насчет существования темной материи однозначной версии пока нет, и вообще, что это за материя в физико-химическом смысле слова, исходя из наших познаний.
Открытие бозона Хиггса сейчас преподносится как частица Бога, открывающая тайны возникновения Вселенной, но каким образом...

[Pegas]

Прошу прощения за описки и ошибки, куда-то опция "правка" у меня исчезла.
Исправлено.

[Афанасьев]

CМЧД пропорциальна (какая кратность этой пропорциональности по массе должна быть, полагаю не 90% общей массы всего галактического вещества с окрестностями сверхмассивной галактики). Единственное, что первично в эволюции галактики : ЧД или зкомпоненты галактического вещества (барионной массы).

Присутствие массивных тёмных гало было обнаружено в галактиках всех типов, но в различных пропорциях по отношению к светящемуся веществу.

Насчет существования темной материи пока однознасной версии пока нет, и вообще, что это за материя в физико-химическосм смысле слова, исходя из наших познаний.

Скорее всего, существует однозначно, но что из себя представляет, неизвестно.

Открытие бозона Хиггса сейчас преподносится как частица Бога, открывающая тайны возникновения Вселенной, но каким образом...

Про частицу Бога – это шутка одного физика, которую раздули журналисты. Бозон Хиггса – это частица, предсказанная Стандартной моделью, спонтанно нарушает электрослабую симметрию и отвечает за массу элементарных частиц.

[Pegas]

Владимир, спасибо за содержательный комментарий.
Последнее о бозоне особенно интересно.

[Афанасьев]

Никто не знает абсолютной истины, поэтому Пенроуз и не навязывает никому своего мнения…
Платон, например, верил в то, что бессмертные души людей до вселения в человека живут в мире вечных идей, а процесс познания – это вспоминание души того, что она видела в этом мире!

"Исследуя процесс создания нового в науке, известный английский математик Р. Пенроуз приходит к выводу, что восприятие новых научных истин выдающимися учёными происходит не в результате логической работы ума, а посредством прямого подключения к некоторому первоначально заданному источнику знаний. В этом состоит акт вдохновения, сопровождающий творческую работу в любой деятельности человека". (с)

[Александр]

восприятие новых научных истин выдающимися учёными происходит не в результате логической работы ума, а посредством прямого подключения к некоторому первоначально заданному источнику знаний. В этом состоит акт вдохновения

А вот здесь можно поподробней