Category: космос

byzantine

«Золота везде мало»: последнее интервью Хокинга.

В своем последнем интервью астрофизик Стивен Хокинг рассказывал о важности новой шкалы расстояний во вселенной, тайнах черных дыр и о том, почему на Земле и в космосе так мало атомов золота.

В середине октября 2018 года весь мир горячо обсуждал важное научное событие. Сообщение, которое держалось под строгим эмбарго с августа того же года, подтвердилось — ученые объявили о первом в истории детектировании гравитационно-волнового всплеска от слияния двух нейтронных звезд.

Сделано это было при помощи интерферометра LIGO, на котором ранее были получены первые всплески от слияния черных дыр, за что трое известных физиков были удостоены Нобелевской премии.

Особенностью октябрьского открытия стало то, что после гравитационного сигнала был получен отклик и в электромагнитном диапазоне — гамма, оптическом, радио и рентгеновском. Одним из важных выводов открытия стало подтверждение гипотезы, что именно в таких процессах во вселенной рождаются большинство элементов тяжелее железа — золота, лантанидов, урана и других. Открытие, сделанное коллаборацией LIGO, стало темой интервью, которое дал известный астрофизик Стивен Хокинг Паллабу Гошу, обозревателю «Би-би-си» по вопросам науки.

Это интервью, опубликованное накануне, стало последним для Хокинга, который скончался 14 марта.

— Расскажите, насколько важно обнаружение слияния двух нейтронных звезд?

— Это настоящее достижение. Это первое в истории обнаружение гравитационно-волнового источника с электромагнитным откликом. Оно подтверждает, что короткие гамма-всплески происходят при слиянии нейтронных звезд. Оно дает новую возможность определения расстояний в космологии и говорит нам о поведении материи с невероятно высокой плотностью.

— О чем расскажут нам электромагнитные волны от этого слияния?

— Электромагнитное излучение указывает нам точное положение (источника) на небе. Кроме того, оно говорит нам о красном смещении объекта (сдвиг спектральных линий в длинноволновую сторону). Гравитационные волны указывают нам на фотометрическое расстояние.

Вместе эти измерения дают нам новый способ измерения расстояний в космологии. Это первый пример того, что станет новой космологической шкалой расстояний.В середине октября 2018 года весь мир горячо обсуждал важное научное событие. Сообщение, которое держалось под строгим эмбарго с августа того же года, подтвердилось — ученые объявили о первом в истории детектировании гравитационно-волнового всплеска от слияния двух нейтронных звезд.

Сделано это было при помощи интерферометра LIGO, на котором ранее были получены первые всплески от слияния черных дыр, за что трое известных физиков были удостоены Нобелевской премии.

Особенностью октябрьского открытия стало то, что после гравитационного сигнала был получен отклик и в электромагнитном диапазоне — гамма, оптическом, радио и рентгеновском. Одним из важных выводов открытия стало подтверждение гипотезы, что именно в таких процессах во вселенной рождаются большинство элементов тяжелее железа — золота, лантанидов, урана и других. Открытие, сделанное коллаборацией LIGO, стало темой интервью, которое дал известный астрофизик Стивен Хокинг Паллабу Гошу, обозревателю «Би-би-си» по вопросам науки.

Это интервью, опубликованное накануне, стало последним для Хокинга, который скончался 14 марта.

— Расскажите, насколько важно обнаружение слияния двух нейтронных звезд?

— Это настоящее достижение. Это первое в истории обнаружение гравитационно-волнового источника с электромагнитным откликом. Оно подтверждает, что короткие гамма-всплески происходят при слиянии нейтронных звезд. Оно дает новую возможность определения расстояний в космологии и говорит нам о поведении материи с невероятно высокой плотностью.

— О чем расскажут нам электромагнитные волны от этого слияния?

— Электромагнитное излучение указывает нам точное положение (источника) на небе. Кроме того, оно говорит нам о красном смещении объекта (сдвиг спектральных линий в длинноволновую сторону). Гравитационные волны указывают нам на фотометрическое расстояние.

Вместе эти измерения дают нам новый способ измерения расстояний в космологии. Это первый пример того, что станет новой космологической шкалой расстояний.

Вещество внутри нейтронной звезды куда более плотно, чем все, что мы можем произвести в лаборатории. Электромагнитный сигнал от сливающихся нейтронных звезд способен рассказать нам о поведении материи с такой сверхвысокой плотностью.

— Подскажет ли нам это открытие, как образуются черные дыры?

— Факт того, что черные дыры могут образовываться при слиянии двух нейтронных звезд, был известен из теории. Однако это событие стало первой ее проверкой или первым наблюдением. Слияние, вероятно, приводит к образованию вращающейся, сверхмассивной нейтронной звезды, которая затем коллапсирует в черную дыру.

Этот процесс сильно отличается от других способов образования черных дыр, таких как взрыв сверхновой или аккреции вещества нормальной звезды на нейтронную звезду. Тщательный анализ данных и теоретическое моделирование на суперкомпьютерах даст широкие возможности к пониманию динамики образования черных дыр и гамма-всплесков.

— Дадут ли измерения гравитационных волн более глубокое понимание того, как работают пространство-время и гравитация, а значит — изменит наше представление о вселенной?

— Да, без тени сомнения. Независимая космологическая шкала расстояний может дать независимую проверку космологических наблюдений, а может таить и немало сюрпризов. Гравитационно-волновые наблюдения позволяют нам проверять Общую теорию относительности в тех случаях, когда гравитационное поле сильно и очень динамично. Некоторые считают, что Общая теория относительности должна быть модифицирована, чтобы избежать введения темной энергии и темной материи.

Гравитационные волны дают новый способ, позволяющий искать признаки возможных отклонений от Общей теории относительности. Обычно появление нового наблюдательного окна во вселенную приводит неожиданностям, которые невозможно предсказать.

А пока мы трем наши глаза, а точнее уши, поскольку только проснулись, чтобы услышать звук гравитационных волн.

— Может ли слияние нейтронных звезд быть одним из немногих способов — или единственным способом —, благодаря которому во вселенной образуется золото? Может ли оно объяснить, почему золота так мало на Земле?

— Да, столкновение нейтронных звезд — это один из способов образования золота. Оно также может рождаться при быстрых захватах нейтронов при взрывах сверхновых. Золота мало везде, не только на Земле.

Причина его редкости в том, что максимум энергии связи ядра приходится на железо, что затрудняет образование элементов тяжелее него. Кроме того, для образования таких стабильных тяжелых ядер, как золото, требуется преодолеть сильное электромагнитное отталкивание.
promo moris_levran december 22, 2014 02:45 8
Buy for 10 tokens
Византийская принцесса Анна – Великая княгиня Киевской Руси. В. Васнецов. "Крещение князя Владимира". В 1988 году в Советском Союзе отмечалась знаменательная дата – 1000-летие Крещения Руси. Минуло 26 лет, и сейчас можно рассмотреть подробнее эти события, поскольку к религии советская власть…
byzantine

Визуализация НАСА показывает искривлённый мир черной дыры.


Эта новая визуализация черной дыры иллюстрирует, как ее гравитация искажает наш взгляд, деформируя окружение, как будто оно видно в карнавальном зеркале. Визуализация моделирует появление черной дыры, в которой падающее вещество собралось в тонкую горячую структуру, называемую аккреционным диском. Чрезвычайная гравитация черной дыры искажает свет, испускаемый различными областями диска, создавая деформированный вид.

Яркие узлы постоянно образуются и рассеиваются в диске, когда магнитные поля закручиваются и закручиваются в газообразном облаке. Ближайшая к черной дыре газ вращается со скоростью, близкой к скорости света, в то время как внешние части вращаются немного медленнее. Эта разница растягивает и срезает яркие узлы, создавая светлые и темные полосы на диске.

Если смотреть сбоку, диск выглядит ярче слева, чем справа. Светящийся газ на левой стороне диска движется к нам так быстро, что эффекты относительности Эйнштейна придают ему яркость; с правой стороны происходит обратное, когда удаляющийся от нас газ становится немного тусклее. Эта асимметрия исчезает, когда мы видим, что диск находится точно лицом к нам.

Ближе к черной дыре гравитационный изгиб света становится настолько чрезмерным, что мы можем видеть нижнюю сторону диска как яркое кольцо света, по-видимому, очерчивающее черную дыру. Это так называемое «фотонное кольцо» состоит из множества колец, которые постепенно становятся все слабее и тоньше от света, который облетел черную дыру два, три или даже больше раз, прежде чем ускользнуть, чтобы достичь наших глаз. Поскольку черная дыра, смоделированная в этой визуализации, сферическая, кольцо фотонов выглядит почти круглым и идентичным с любого угла обзора. Внутри фотонного кольца находится тень черной дыры, область примерно в два раза больше горизонта событий - ее точка невозврата.


«Подобные симуляции помогают нам визуализировать то, что имел в виду Эйнштейн, когда сказал, что гравитация искажает ткань пространства и времени», - объясняет Джереми Шнитман, который создал эти великолепные изображения с помощью специального программного обеспечения в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «До недавнего времени эти визуализации были ограничены нашим воображением и компьютерными программами. Я никогда не думал, что можно будет увидеть настоящую черную дыру». Тем не менее, 10 апреля команда телескопа Event Horizon выпустила первое в истории изображение тени черной дыры, используя радионаблюдения сердца галактики M87.



https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20190926003232
byzantine

Пролетая над астероидом Веста.




Аниматоры из Аэрокосмического центра Германии собрали изображения и данные о высоте рельефа, полученные космическим аппаратом НАСА "Рассвет" (Dawn), который посетил Весту несколько лет назад, и создали этот виртуальный фильм. Сначала "полёт" проходит над парой параллельных впадин Дивалия Фосса (Divalia Fossa), затем над 60-километровом кратере Марсия, а в конце видны 5-и километровые горы Арисия Толус (Aricia Tholus).
byzantine

Новое доказательство общей теории относительности.

Чуть больше 100 лет прошло после опубликования Эйнштейном общей теории относительности. В этой теории, основываясь на эквивалентности ускорения и гравитации Эйнштейн показал, что материя и энергия сообщают пространству-времени как изгибаться, а изгиб пространства-времени говори материи как двигаться. На основе ОТО было предсказано множество эффектов, которые впоследствии были доказаны непосредственными наблюдениями.

Искривление света вблизи больших масс. Его теория была успешно подтверждена в ходе экспериментов Артура Эддингтона, который сфотографировал звезды вблизи Солнца во время полного солнечного затмения в 1919 году. Эддингтон обнаружил, что позиции звезд у края солнечного диска были немного смещены, в соответствии с предсказанием Эйнштейна, и что размер этого смещения соответствовал вычислениям Эйнштейна. Особый случай - гравитационное линзирование. Гравитационную линзу создает мощное поле тяготения объекта, обладающего значительной массой (например, крупной галактики), случайно оказавшегося между наблюдателем и каким-либо удаленным источником света – квазаром, другой галактикой или яркой сверхновой. Эйнштейновская теория гравитации рассматривает поля тяготения как деформации пространственно-временного континуума. Соответственно и линии, по которым распространяются световые лучи за наикратчайшие промежутки времени (геодезические линии), также искривляются. В результате наблюдатель видит изображение источника света искаженным определенным образом.


Аномальное смещение перигелия Меркурия — обнаруженная в 1859 году особенность движения планеты Меркурий. Угловая скорость поворота составляет примерно 500″ (угловых секунд) за 100 земных лет. Теория гравитации Ньютона не могла объяснить это смещение. Основываясь на уравнениях ОТО Эйнштейн в 1915 году получил практически точное совпадение расчётного смещения орбиты Меркурия с наблюдаемым смещением в 43″ за столетие. Этот же результат получил в 1916 году Карл Шварцшильд, основываясь на точном решении уравнений Эйнштейна.

Гравитационное красное смещение света. В лаборатории Гарвардского университета в 1959 году Роберт Паунд и Глен Ребка провели эксперимент, который позволил измерить гравитационное красное смещение. Красное смещение - доплеровский эффект увеличения длины волны излучения при движении кванта в гравитационном поле. Для определения разности темпа хода времени в разнесённых по высоте точках Паунд и Ребка использовали измерения частоты фотонов в двух точках вдоль их траектории: в точке испускания и в точке поглощения. Разность в измеренной частоте в верхней и нижней точках указывает на разность хода времени в этих точках.

Обнаружение гравитационных волн. Существование гравитационных волн впервые было предсказано в 1916 году Альбертом Эйнштейном на основании общей теории относительности. Эти волны представляют собой рябь пространства, распространяющуюся во времени со скоростью света: при прохождении гравитационной волны между двумя свободно падающими телами расстояние между ними изменяется. 14 сентября 2015 года коллаборациями LIGO и VIRGO; об открытии было объявлено 11 февраля 2016 года, в год столетия создания ОТО.

Первое изображение чёрной дыры. В среду, 10 апреля, на сайте Event Horison Telescope появилось сообщение о получении астрономами первой в истории фотографии черной дыры.

Одним из фундаментальных предсказаний ОТО является существование черных дыр. Несмотря на недавнее обнаружение гравитационных волн от слияния таких объектов, прямые доказательства с использованием электромагнитных волн получены только сейчас. «Мы сделали первый снимок черной дыры, — сообщил в эфире директор проекта EHT Шеперд С. Доулман из Центра астрофизики. — Это выдающийся научный подвиг, совершенный командой из более чем 200 исследователей».
byzantine

Космическая струна в окрестностях чёрной дыры нашей Галлактики (SgrA).


Радиоизображение из NSF Карла Джанского Очень большой массив, показывающий центр нашей галактики. Таинственная радиоячейка - это изогнутая линия, расположенная поблизости центра изображения, а также сверхмассивная черная дыра Стрельца A * (Sgr A *) показана ярким источником около нижней части изображения.

Read more at: https://phys.org/news/2017-12-cosmic-filament-probes-galaxy-giant.html#jCp

Центр нашей Галактики интенсивно изучается на протяжении многих лет, но он по-прежнему подкидывает сюрпризы для ученых. Змеиная «структура», скрывающаяся около сверхмассивной черной дыры нашей галактики, является последним открытием, которое не дает спокойно спать астрономам.

В 2016 году Фархад Юсеф-Заде из Северо-Западного университета сообщил об обнаружении необычной нити вблизи центра Галактики Млечный Путь. Длина нити составляет около 2,3 световых лет, указывает на сверхмассивную черную дыру, называемую Стрельцом A* (Sgr A*), расположенную в центре Галактики.

Теперь другая команда астрономов применила новаторскую технику для получения изображения самого высокого качества, этого изогнутого объекта.

«Благодаря нашим наблюдениям теперь мы можем исследовать эту нить гораздо ближе к центральной черной дыре нашей галактики, и теперь она достаточно близко, чтобы указать нам, как она возникла там», — сказал Марк Моррис из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который возглавляет исследование. «Тем не менее, нам еще предстоит еще больше работы, чтобы выяснить, какова истинная природа этой нити».

Исследователи рассмотрели три основных объяснения возникновения нити. Во-первых, это может быть связано с тем, что высокоскоростные частицы «отскакивают» от сверхмассивной черной дыры. Вращающаяся черная дыра, поглощает газ, вращающийся внутрь, что может создавать вращающуюся вертикальную башню магнитного поля, которая приближается или даже затягивает горизонт событий, точку невозврата для материи. Внутри этой башни частицы будут ускоряться, и вырабатывать радиоизлучение, по мере вращения вокруг линий магнитного поля и удаляться от черной дыры.

Вторая, более фантастическая, возможность состоит в том, что нить представляет собой космическую струну, теоретический, пока еще необнаруженный объект, который является длинным, чрезвычайно тонким объектом, несущим массовые и электрические токи. Ранее теоретики предсказывали, что космические струны, если они существуют, мигрируют в центры галактик. Если струна перемещается достаточно близко к центральной черной дыре, она может быть захвачена, как только ее часть пересечет горизонт событий.

Последний вариант заключается в том, что положение и направление нити, совпадающей с черной дырой, являются просто совпадающей суперпозицией, и между ними нет реальной связи. Однако такое совпадение вряд ли произойдет случайно.

«Мы будем продолжать наблюдения, пока у нас не будет убедительного объяснения этому объекту», — сказал соавтор Миллер Госс из Национальной радиоастрономической обсерватории в Сокорро, штат Нью-Мексико. «И мы стремимся к выпуску еще лучших, более детальных изображений».

https://phys.org/news/2017-12-cosmic-filament-probes-galaxy-giant.html

Что будет, если черная дыра встретится с космической струной?


Вопросы взаимодействия достаточно длинной струны и черной дыры достаточно наглядно рассмотрены в https://arxiv.org/abs/gr-qc/9711045 и https://arxiv.org/abs/gr-qc/9812016 . Как и в случае с точечной массой, определяющих величин здесь по сути две: прицельный параметр b и начальная скорость v0. При малых (нерелятивистских) скоростях и больших прицельных параметрах ничего интересного не происходит, гравитация ЧД всего лишь искажает струну:

Рассеяние струны на ЧД: b=40 rg, v0=0.76с

Если струна релятивистская, то рассеяние на ЧД меняет ее свойства - появляются изломы:

Рассеяние струны на ЧД: b=4 rg, v0=0.995с

Наконец, при малых прицельных параметрах струна поглощается дырой. В отличие от точечной частицы, это происходит в другом диапазоне параметров b и v0 и выглядит несколько по другому. Тут могут быть изломы и "наматывание" струны на дыру.
заимодействие струны с ЧД: b=1 rg, v0=0.987с

Замыкание струны или образование петель тоже возможно, но происходит это только на вращающейся ЧД и только в крайне узком диапазоне параметров, подробнее см https://arxiv.org/abs/gr-qc/0609089

Рассеяние струны на вращающейся ЧД с образованием петли: b=3.3 rg, v0=0.5с

О космических струнах https://www.nkj.ru/archive/articles/10522/


byzantine

Лучшие астрофото звезды Бетельгейзе, планент и спутников Солнечной системы


Недавно астрономы смогли получить наиболее детальное изображение поверхности Бетельгейзе. В этом им помог комплекс радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Наблюдения на субмиллиметровых волнах обнаружили в системе огромный шлейф газа, сопоставимый по размеру с Солнечной системой. Также на поверхности звезды был замечен гигантский пузырь, поднимающийся из ее недр. Наблюдение за звездой Бетельгейзе поможет понять как устроенны супергиганты Бетельгейзе по размерам сопоставима с орбитой Марса или даже Юпитера. В течение ближайших сотен тысяч лет красный гигант коллапсирует, скорее всего с образованием сверхновой. В этом случае звезда на некоторое время станет третьим по яркости объектом на земном небе и ее можно будет увидеть даже днем.

Пятнистая поверхность Бетельгейзе полученная при использовании метода интерферометрии в инфракрасном свете.

Снимок телескопа «Гершель»
Некоторые ученые считают, что взрыва не будет, звезда просто сбросит свои внешние слои атмосферы, обнажив тяжелое плотное ядро (предположительно кислородно — неоновое) таким образом, образовав белый карлик. Звезда и сейчас постоянно теряет большое количество своего вещества с верхних слоев атмосферы, образуя вокруг себя огромное облако газа и пыли. На новых фото эти газовые туманности вокруг звезды хорошо заметны.
Collapse )
byzantine

Приливные силы во Вселенной.


Приливная волна на планете Миллер. Момент из фильма Интерстеллар.

В данном фильме этот фрагмент не точен. Если режиссёр фильма хотел показать, что вблизи чёрной дыры приливные волны столь колоссальны, то для образования таких волн необходимо было, чтобы глубина Океана на планете Миллера была бы не меньше нескольких километров. Кроме того, вблизи чёрной дыры, где время столь сильно замедляется, что час, проведённый на поверхности планеты Миллер для удалённого наблюдателя был бы равен семи годам, то это соответствовало нахождению этой планеты вблизи горизонта событий. Это бы неминуемо привело бы к разрыву планеты Миллер на множество фрагментов, и последующему неизбежному поглощению остатков чёрной дырой. (Ещё мнение https://www.liveinternet.ru/users/3073298/post344740709 )

Приливные силы возникают в телах, свободно движущихся в неоднородном гравитационном поле. Такие силы возникают в системе Земля – Луна, и проявляются в виде такого явления как приливы и отливы. Силы тяготения максимальны для частей тела, ближних к тяготеющей массе, и минимальны для дальних частей. При этом приливные силы проявляются в виде разности между силами, действующими на крайние точки и на центр тела.
Можно также наглядно представить физическую сущность приливных сил через третий закон Кеплера, также описывающий движение тел в неоднородном поле тяготения.

Этот закон гласит, что периоды обращения тела в центральном поле тяготения соотносятся, как кубы больших полуосей их орбит; таким образом, тело (или часть его) находящееся ближе к источнику силового поля, будет двигаться по своей орбите с более высокой скоростью, чем расположенное дальше. В системе Земля — Луна таким источником приливных сил можно представить движение Земли по орбите вокруг общего центра масс системы Земля — Луна. Часть Земли, расположенная ближе к этому центру масс, будет стремиться двигаться быстрее, чем расположенная дальше, формируя, таким образом, приливы, особенно хорошо заметные в гидросфере.



Ио – самый близкий к Юпитеру из его остальных спутников: Европы, Ганимеда и Каллисто, открыт в 1610 году Галилеем. На нем зафиксирована самая высокая вулканическая активность по сравнению с другими планетами Солнечной Системы. Эту повышенную тектоническую активность объясняют разогреванием ее недр от воздействия на них приливных сил, порождаемых гравитационным взаимодействием Юпитера, Европы, Ганимеда и собственно, самого Ио.

Европа – спутник Юпитера покрыта сетью трещин, разломов. Гравитационное воздействие со стороны Юпитера и других спутников приводит к тому, что под корой изо льда находится жидкий океан. Приливные силы высвобождают достаточное количество энергии, чтобы поддерживать океан в жидком состоянии. «Мы знали в течение долгого времени, что свежая ледяная поверхность Европы, которая покрыта трещинами и хребтами и которая изменяет рельеф, является внешней сигнатурой огромного внутреннего соленого океана, — говорит Майк Браун, профессор планетарной астрономии. — Области хаотической местности показывают сигнатуры крупных ледяных плит, которые были разбиты, изменили позиции и снова замерзли. Эти регионы представляют особенный интерес, поскольку вода из океанов ниже могла подняться на поверхность через трещины и оставить там отложения. Это могло бы много поведать об активности на границе твердого ядра и океана».




При исследовании самого крупного спутника Сатурна – Титана были обнаружены очень большие твёрдые приливы – до 10 метров. Если считать, что Титан полностью состоит из скальных пород, то высота таких приливов была бы равна метру (гравитационное притяжение Солнца и Луны также вызывает вспучивание земной коры в виде твердых приливов, высота которых составляет около 50 сантиметров). Поэтому, было сделано предположение о наличие подповерхностного океана на Титане. Мощное приливное действие Сатурна приводит к разогреву ядра и поддержанию достаточно высокой температуры для существования жидкой воды на глубине примерно 100 км под поверхностью спутника.

Жидкость в океане Титана отличается повышенной плотностью и экстремальной солёностью, и, видимо, представляет собой рассол, в состав которого входят соли, содержащие натрий, калий и серу. В разных районах Титана глубина океана варьирует — в одних местах вода промерзает, изнутри наращивая ледяную корку, покрывающую океан, и слой жидкости в этих местах практически не сообщается с поверхностью спутника. Сравнение снимков КА «Кассини» за 2005 и 2007 годы выявило, что детали ландшафта на Титане сместились почти на 30 км; так как спутник всегда повёрнут к Сатурну одной стороной, такой сдвиг может объясняться тем, что ледяная кора отделена от основной массы спутника глобальной жидкой прослойкой.


Сталкивающиеся галактики высвобождают колоссальное количество энергии и перемещают массы звёзд, газовые и пылевые облака. Галактики, как призраки, проходят сквозь друг друга, редко приводя к непосредственному столкновению звёзд ввиду очень низкой плотности. Если происходит столкновение карликовой галактики с более массивной, то она притягивает отдельные звёзды. В результате формируется своеобразный "коридор" с газовыми облаками, который служит материалом для нового звездообразования. Самая близкая к нам пара сталкивающихся звездных островов находится в созвездии Ворона на расстоянии 63 миллиона световых лет. Это пара — NGC 4038 и NGC 4039, но больше они известны астрономам и любителям астрономии как “Антенные” галактики. Такое название галактики заслужили потому, что тяготение вырвало из них длинные ленты, состоящие из газа и звезд и напоминающие по форме усики-антенны насекомых.
Силы тяготения как таковые не определяющие в этом случае. Более важно взаимодействие близко расположенных частей взаимодействующих галактик. При этом возникающие приливные силы деформируют галактики. При скорости сближения 200 километров в секунду системы чаще всего сливаются, при 600 километрах в секунду они проходят сквозь друг друга, как два привидения. А если сближение идет со скоростью до 1000 километров в секунду, галактики разлетаются в клочья.


Но более всего драматические события возникают при взаимодействии чёрных дыр с окружающими её в непосредственной близости звёздами. Это произошло в галактике RX J1242-1119A, в ее центре. Сверхмассивная центральная черная дыра (подобные объекта наблюдаются в очень многих спиральных галактиках) разорвала приливными силами пролетевшую слишком близко от нее звезду. Большая часть вещества звезды после этого была захвачена черной дырой, что вызвало яркую рентгеновскую вспышку. В рентгеновском диапазоне это явление наблюдалось орбитальными обсерваториями Chandra и XMM/Newton, для сравнения использовались архивные данные рентгеновской обсерватории ROSAT. Оптические наблюдения велись на телескопах обсерватории La Silva (ESO).

При падении в чёрную дыру, астронавту, который на это отважится, это путешествие будет в одну сторону. Одним из неприятных эффектов, которые испытывает на себе наш астронавт, приближаясь к дыре, будет воздействие приливных сил. Приливные силы возникают в результате разности гравитационного воздействия на различные точки одного и того же протяженного тела. Стоя на поверхности Земли (и даже не принимая во внимание влияния Солнца и Луны), мы подвергаемся воздействию приливных эффектов, вызываемых самой нашей планетой. Если человек стоит прямо, то его ноги оказываются ближе к центру Земли, чем голова, и, следовательно, испытывают большую силу гравитационного притяжения. Правда, эти эффекты чрезвычайно малы, так что мы не только не замечаем их, но и не можем измерить без специальных сверхчувствительных приборов.

Однако вблизи горизонта событий черной дыры дело обстоит иначе. Непрерывно возрастающие гравитационные силы должны были бы растянуть нашего несчастного астронавта и разорвать его на куски, прежде чем он приблизится к горизонту событий; когда астронавт—или то, что от него останется— пересечет сферу Шварцшильда, он продолжит падение к сингулярности, где и закончит свое существование. Единственное утешение в такой ситуации — это молниеносный конец. Падая со скоростью, близкой к скорости света, астронавт достигнет сингулярности через 10-4 с после пересечения горизонта событий.

На горизонте событий значительно более массивных черных дыр приливные силы существенно меньше. Непрерывно возрастающие гравитационные силы должны были бы растянуть нашего несчастного астронавта и разорвать его на куски, прежде чем он приблизится к горизонту событий; когда астронавт—или то, что от него останется— пересечет сферу Шварцшильда, он продолжит падение к сингулярности, где и закончит свое существование. Единственное утешение в такой ситуации — это молниеносный конец. Падая со скоростью, близкой к скорости света, астронавт достигнет сингулярности через 10-4 с после пересечения горизонта событий.

На горизонте событий значительно более массивных черных дыр приливные силы существенно меньше. Непрерывно возрастающие гравитационные силы должны были бы растянуть нашего несчастного астронавта и разорвать его на куски, прежде чем он приблизится к горизонту событий; когда астронавт—или то, что от него останется— пересечет сферу Шварцшильда, он продолжит падение к сингулярности, где и закончит свое существование. Единственное утешение в такой ситуации — это молниеносный конец. Падая со скоростью, близкой к скорости света, астронавт достигнет сингулярности через 10-4 с после пересечения горизонта событий.

На горизонте событий значительно более массивных черных дыр приливные силы существенно меньше. Фактически величина приливных сил вблизи горизонта событий обратно пропорциональна квадрату массы черной дыры.
На горизонте событий черной дыры, в 100 млн. раз более массивной, чем Солнце, приливные эффекты окажутся не более заметны, чем те, которые мы испытываем на Земле под воздействием ее гравитационного поля; в такую дыру можно залететь, даже не заметив этого, хотя потом гибели в сингулярности уже не избежать.
byzantine

Голографический принцип Вселенной.


Одна из самых сложных загадок физики – голографический принцип Вселенной. Пожалуй, более запутанней только вопрос о сущности времени, но и эта загадка может быть связанной с этим принципом.
Всё наелось со спора Леонарда Сасскинда со Стивеном Хокингом. Хокинг открыл фундаментальный механизм испарения чёрной дыры. Согласно этому механизму, в результате излучения чёрные дыры теряют массу, и в конечном итоге исчезают из Вселенной. Но как тогда быть с информацией, которая "упала" в чёрную дыру? Исчезает ли она? Допустим что-то падает в черную дыру, а потом черная дыра испаряется, то она забирает всю информацию вместе с собой, не оставляя никаких следов, ни одного бита информации.
Но тогда возникает противоречие с квантовой механикой, которая постулирует, что начальное состояние может быть восстановлено по конечному состоянию. Нарушение этого принципа способно разрушить всё основание квантовой механики, точность которой неоспорима. При этом предсказания, сделанные на основе квантовой механики, выглядели бы абсурдно, так как сумма вероятностей оказалась бы когда-то меньше, а когда-то и больше единицы.
С другой стороны теория относительности утверждает, что информация должна теряться после падения в чёрную дыру. Информация, как и материальные тела, как и свет не может выбраться из внутренностей черной дыры, потому что пересечение горизонта в обратном направлении потребует сверхсветовой скорости.
Существует только одна возможность - информация никогда не пересекает горизонта событий чёрной дыры. "Горизонт как-то препятствует ее прохождению в царство теней."
Этот сценарий, однако, нарушает принцип эквивалентности, краеугольный камень общей теории относительности. Самой счастливой находкой Эйнштейна была мысль о том, что свободно падающий наблюдатель всегда ощущает себя находящимся в инерциальной системе отсчета, свободной от сил тяготения, что неизбежно подтвердит любой физический эксперимент.
Из принципа эквивалентности следует, что если вы находитесь в окрестности, где кривизна пространства-времени невелика, то с вами не должно происходить ничего странного или неожиданного, — объяснил Сасскинд. — Кривизна вблизи горизонта небольшая, поэтому, проваливаясь сквозь горизонт, никто не должен испытывать ничего странного. Информация, чтобы не быть потерянной, никогда не должна пересекать горизонт. С другой стороны, принцип эквивалентности говорит, что горизонт — это не какое-то особое место, поэтому информации ничто не мешает пройти прямо через него.
Если размер черной дыры достаточно велик, пояснил Сасскинд, то гравитационные приливные силы на горизонте будут ничтожно малы. А при произвольном размере черной дыры у вас всегда есть возможность выбрать настолько малый участок поверхности горизонта, что пространство вблизи него окажется в достаточной мере плоским, чтобы не мешать потоку информации и не изменять предписаниям Эйнштейна.
Единственный выход для преодоления этого парадокса в том, что информация дублируется: она находится и внутри чёрной дыры (для наблюдателя повалившегося под горизонт событий) так и остаться на границе чёрной дыры (для набюдателя вне сферы горизонта ). Но тогда возникает следующий парадокс: если бы квантовую частицу можно было клонировать, то можно было бы перехитрить принцип неопределенности. Вы бы могли измерить положение в пространстве одного клона и импульс другого, и тогда вы бы точно знали значения сопряженной пары, — и принцип неопределенности оказался бы нарушен. ( Теорема Журека о запрете клонирования). Как тогда быть?
Сасскинд говорит о том, что информация находится как в чёрной дыре, так и вне её. Но парадокса в этом нет. Информация остаётся с каждым наблюдателем, но не существует система отсчёта (наблюдателя), который может одновременно наблюдать информацию в обоих местах. Никто не может быть и над горизонтом событий, и под ним одновременно. Не существует системы отсчёта, в которой информация бы клонировалась. Более того, у каждого наблюдателя своя история.
Ещё один интересный вывод - Бекенштейн обнаружил, что энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта. Сасскинд пошёл дальше – он предположил, что для любой точки пространства верно это утверждение Он назвал эту гипотезу голографическим принципом, поскольку именно так бывает с голограммами, когда на двухмерной пленке содержится вся информация, необходимая для воссоздания трехмерного изображения. Возникло предположение, что планковская длина определяет одну из сторон поверхности, которая может содержать только 1 бит информации. Голографический принцип утверждает, что существует некое максимальное количество информации, содержащееся в областях, прилегающих к той или иной поверхности.
Основываясь на голографическом принципе утверждающего, что для математического описания какого-либо мира достаточно информации, которая содержится на его внешней границе: представление об объекте большей размерности в этом случае можно получить из «голограмм», имеющих меньшую размерность. Предложенный в 1993 году нидерландским физиком Герардом’т Хоофтом принцип применительно к теории струн (называемой также M-теорией или современной математической физикой) воплотился в идее AdS/CFT-соответствия, на которое в 1998 году указал американский физик-теоретик аргентинского происхождения Хуан Малдасена.
В этом соответствии описание гравитации в пятимерном пространстве анти-де Ситтера — пространстве отрицательной кривизны (то есть с геометрией Лобачевского) — при помощи теории суперструн оказывается эквивалентным некоторому пределу четырехмерной суперсимметричной теории Янга-Миллса, определенной на четырехмерной границе пятимерия. В несуперсимметричном случае четырехмерная теория Янга Миллса составляет основу Стандартной модели — теории наблюдаемых взаимодействий элементарных частиц. Теория же суперструн, базирующаяся на предположении существования на планковских масштабах гипотетических одномерных объектов — струн — описывает пятимерие. Приставка «супер» при этом означает наличие симметрии, в которой у каждой элементарной частицы имеется свой суперпартнер с противоположной квантовой статистикой.
Согласно идее AdS/CFT-соответствия между пятимерным внутренним объемом и ограничивающей его четырехмерной поверхностью можно найти соответствие чёрной дыры меньшим по размерности объектом. Как будет выглядеть чёрная дыра без гравитации?
Малдасена нашел ответ. Она будет выглядеть как горячий газ обыкновенных частиц. Точнее, она будет выглядеть как кварк-глюонная плазма. И это ещё один аргумент в пользу того, что информация не теряется в чёрной дыре.

http://elementy.ru/bookclub/chapters/433949/Na_luzhayke_Eynshteyna_Glava_iz_knigi
http://www.astronet.ru/db/msg/1380936
http://razumru.ru/science/popular/zloschastiev.htm
http://www.e-reading.club/chapter.php/78063/131/Grin_-_Elegantnaya_vselennaya_%28superstruny%2C_skrytye_razmernosti_i_poiski_okonchatel%27noii_teorii%29.html
Как снимался фильм:
https://geektimes.ru/post/272908/
https://polymus.ru/ru/pop-science/news/interstellar-spetseffekty-po-nauke/
https://lenta.ru/articles/2014/11/18/interstellar/
https://medialeaks.ru/2805yt_thorn/
https://hi-news.ru/space/intervyu-kristofer-nolan-i-kip-torn-rasskazali-o-tom-kak-snimali-interstellar.html
byzantine

Паргелий



Паргелий — это необычный природный феномен, который проявляется в появлении на небе нескольких солнц. Во время паргелия кроме обычного солнца на небе можно наблюдать несколько ложных солнц. Возникает такое необычное явление вследствие преломления солнечных лучей в кристалликах льда, витающих в атмосфере.

Паргелический круг — белый, светлый (иногда местами радужный) круг, огибающий все небо параллельно горизонту на высоте солнца. Название обусловлено тем, что все паргелии располагаются на этом круг

• 22° паргелии — один из самых распространенных элементов гало. Выглядят как два ярких радужных пятна на высоте солнца, примерно на том же расстоянии от солнца, что и малое гало (22°);
• вторичные паргелии — при наличии кристаллов в виде толстых ледяных пластинок яркие 22° паргелии могут создать свои ложные солнца (они будут располагаться уже на расстоянии 44° от солнца);
• 120° паргелии — выглядят как точки на паргелическом круге на расстоянии 120° от солнца;
• паргелии Лилеквиста — утолщения на паргелическом круге на расстоянии 150—160° от солнца;
• антигелий — на расстоянии 180° от солнца


Паргелий может проявляться в виде одного, двух, трех, четырех и даже пяти солнц. Более того, иногда на небе может быть только одно ложное солнце. Это явление называется ложный восход. Оно еще более редкое и необычное. Во время ложного восхода само солнце находится за горизонтом, а над ним восходит ложное и «коварное» светило.
Кристаллы льда находятся либо в перистых облаках на высоте 5—10 км в верхних слоях тропосферы, либо в морозную погоду кристаллы могут находиться близко к земной поверхности. Если они ориентированы хаотически (беспорядочно), то будет наблюдаться просто солнечное гало, которое само по себе тоже довольно интересное явление. Если же у кристаллов наблюдается некоторая ориентация, то мы увидим ложное солнце. Откуда может взяться ориентация, что упорядочивает кристаллы? Когда вода замерзает в верхних слоях атмосферы, могут формироваться маленькие плоские шестигранные ледяные кристаллы. Когда эти кристаллы падают вниз, большую часть времени их плоские поверхности расположены параллельно земле. Около восхода или заката наблюдатель может оказаться в одной плоскости с большинством падающих ледяных кристаллов. В это время каждый кристалл действует как миниатюрная призма, преломленный ими солнечный свет направляется в сторону наблюдателя, и возникает такое явление, как паргелий – технический термин для ложных солнц. Поэтому паргелий (ложное солнце) имеет красноватый окрас на ближайшей к солнцу стороне. Призма разлагает солнечный свет в спектр и формируется подобие радуги.

Ложное солнце может появляться как на севере, так и в южных широтах. Но все равно без льда не обойтись. Первые свидетельства об этом феномене идут еще от древних египтян и греков, которые и дали ему название – паргелий. Ложное солнце наблюдали не только во времена древних египтян и греков. В «Слове о полку Игореве» упоминается о том как: «четыре солнца засияли над русской землей». Паргелий упоминает Шекспир в «Генрихе VI», а также, этот феномен был описан в песне Die Nebensonnen (из цикла «Зимний путь») Францем Шубертом

Самое раннее изображение паргелия в живописи (Стокгольм, 20 апреля 1535 г.)
На Марсе существует подобное явление, вызванное кристалликами СО2.
infinity

История Земли за 2 часа | Лучший документальный фильм BBC

Оригинал взят у slavikap в История Земли за 2 часа | Лучший документальный фильм BBC

Вся история мира от возникновении планеты Земля, появления на ней жизни до возникновения и развития человечества за один документальный фильм продолжительностью в 2 часа.