Перепосты из канала "Тайны Космоса" Опции

[DimmiYur]

Мы первые

Некоторые из тех, кто предпочитает парадигму группы 1, считают что хотя мы не преодолевали Великий Фильтр, есть некоторая вероятность того, что во Вселенной только сейчас, впервые с момента Большого Взрыва, появились условия, способствующие появлению разумной жизни и её последующему развитию. В этом случае, мы и многие другие виды, пока ещё на пути к суперинтеллекту, и качественный скачок просто ещё нигде не произошёл. Мы появились в нужное время и у нас все шансы на то, чтобы стать одной из первых сверхразумных цивилизаций.

Одним из явлений, способствующих такому положению дел, могла бы быть достаточная распространённость гамма-всплесков. Это взрывы чудовищной силы, наблюдаемые в далеких галактиках. Точно также, на ранней Земле только спустя сотни миллионов лет прекратилась астероидная бомбардировка и поутихли древние супервулканы, благодаря чему жизнь наконец-то стала возможной. Быть может, это произошло впервые с начала существования Вселенной, которая насыщена катастрофическими событиями (те же гамма-всплески сжигают время от времени галактические окрестности и не допускали в прошлом развитие жизни до определенной стадии). Теперь, возможно, мы находимся в разгаре фазового перехода Вселенной к астробиологическому состоянию и только относительно недавно настали времена, когда жизнь имеет возможность развиваться в течении необходимого времени.
Мы обречены. Великий Фильтр ещё впереди

Если мы ни особенные, ни первые, то последователи из группы 1 предполагают, что Великий Фильтр ожидает нас в будущем. Жизнь возникает и развивается регулярно, но неизбежно происходит некое событие, мешающее жизни зайти достаточно далеко в своём развитии и достичь сверхинтеллекта. Это происходит практически во всех случаях, и мы вряд ли станем исключением.

На роль Великого Фильтра претендуют вышеупомянутые гамма-всплески — регулярно встречающееся катастрофическое событие. И это вопрос времени, когда всё живое на Земле будет внезапно уничтожено. Другим кандидатом, является гипотетическое неизбежное самоуничтожение, которое происходит с любой цивилизацией, как только она достигает определенного уровня развития своих технологий.

Именно поэтому профессор Оксфордского университета Ник Бостром утверждает, что «отсутствие новостей — наилучшая новость». Открытие даже примитивной жизни на Марсе фактически будет означать, что потенциальные Великие Фильтры не пройдены в прошлом. И если мы обнаружим окаменелости сложной формы жизни на Марсе, по мнению Бострома «это будет наихудшей новостью, которую когда-либо печатали на обложках газет». Ибо это означает, что для нас Великий Фильтр впереди и мы, в конечном счете, в будущем обречены на погибель. По поводу парадокса Ферми Бостром придерживается мнения, что «молчание неба — воистину золото».

Группа объяснений 2: Цивилизации II и III типа существуют, однако есть объективные причины, почему мы не наблюдаем их

В группе объяснений №2 предлагается избавиться от каких-либо предположений, что мы редкие и уникальные, самые первые и т.п. Напротив, за основу берётся принцип заурядности. Отправной точкой является то, что Наша Галактика, Солнечная система, планета Земля, уровень интеллекта человеческой расы и пр. — не являются чем-то уникальным и даже наоборот. Также утверждается, что отсутствие признаков деятельности высших существ вовсе не говорит об их несуществовании. В конце концов, диапазон нашего поиска охватывает всего-то около 100 световых лет (0,1% от всей галактики). Возможных объяснений предлагается множество. Приведём с десяток из них.

Объяснение 1. Представители сверхразумной цивилизации уже посещали Землю в далёком прошлом

Наша цивилизация как таковая развивается только последние 50 тысяч лет, небольшой всплеск в океане времени. Если контакт произошёл раньше, то в результате его, разве что напуганные утки по воде крыльями похлопали. Письменность изобретена вообще 5,5 тысяч лет назад. Может, древние охотники-собиратели и столкнулись с Неведомой Фигней , но вряд ли у них была возможность оставить для потомков адекватное описание произошедшего.

Объяснение 2. Галактика давным-давно колонизирована, просто мы обитаем в захолустье

О том что Америка колонизирована европейцами, племена инуитов на севере Канады узнали спустя много десятилетий. Возможно, имеет место своеобразная «урбанизация», и родные пенаты множества иных цивилизаций соседствуют в определённых местах галактики, где наблюдается повышенная плотность звёздно-планетных систем. И никому нет дела до отдалённой части спирального рукава, где проживаем мы.

Объяснение 3. Концепция колонизации Галактики неинтересна сверхразвитым расам

Помните сферу Дайсона, которую соорудила вокруг своей звезды цивилизация II типа? При таком доступе к энергии, они, возможно, создали идеальную среду для себя, удовлетворяющую абсолютно все их потребности. Ультрапередовыми способами они могли бы снизить потребности в ресурсах и счастливо жить в своей утопии. Вряд ли такая раса захочет выходить из своей зоны комфорта, отправляясь на исследование холодных и враждебных просторов неосвоенной Вселенной.

Более продвинутая цивилизация может вообще рассматривать физический мир, как ужасно примитивное место, имея соответствующие разработки в биологии, позволяющие загружать сознание в виртуальную реальность, где цветёт вечный рай. Жизнь в материальном мире, с его неизбежностью биологической смерти, желаниями и потребностями, может показаться им сродни жизни простейших организмов, прозябающих в тёмных глубинах холодного океана. Скажу по секрету, когда я размышляю о других формах жизни, сумевших победить смерть, душа моя наполняется завистью, оставляя меня в крайне расстроенных чувствах.

Объяснение 4. Во избежание встреч с ужасными цивилизациями-хищниками, разумные расы предпочитают вести себя тихо, не выдавая своё расположение

Это вполне поясняет неприятное для исследователей SETI отсутствие каких-либо сигналов. А также означает, что мы наивные новички, поступающие весьма глупо и рискованно, посылая вовне сообщения. До настоящего времени ведутся споры, следует ли участвовать в проекте METI (от Messaging to Extra-Terrestrial Intelligence т.е. Послания внеземным цивилизациям — SETI «наоборот») или нет. Большинство учёных склонны считать, что всё-таки не стоит этого делать. Стивен Хокинг предупреждает: «Если инопланетяне посетят нас, результат будет подобен тому, когда Колумб высадился в Америке, что, как мы знаем, оказалось не совсем хорошо для коренных американцев». Даже Карл Саган (который, в общем-то верил, что любая цивилизация, освоившая межзвездные перелёты, будет настроена скорее дружелюбно, чем враждебно) называл METI «глубоко неразумной и незрелой» практикой и рекомендовал следующее: «Новые дети в чужом и неизведанном космосе должны спокойно слушать в течение длительного времени, терпеливо изучать Вселенную и как следует удостовериться, прежде, чем кричать в неизвестных джунглях, которые пока не понимают». Как страшно жить.

Объяснение 5. В Нашей Галактике есть разумная форма жизни, эдакий местный «суперхищник» (как люди на Земле), которая гораздо более развита чем остальные и заблаговременно истребляет цивилизации, в своём развитии достигающие определённого уровня

Это будет ещё тот облом . Пожалуй, нет надобности уничтожать все возникающие формы разумной жизни. Вполне вероятно, большинство из них вымрут самостоятельно. Но когда молодая динамично развивающаяся цивилизация достигает определённого уровня, сверхраса делает свой ход, ибо для неё другой разумный вид — всё равно что вирус, который будет размножаться и заполонять собою всё вокруг. Эта теория предполагает, что тот, кто первым в галактике достиг сверхинтеллектуального состояния, тот и получает всё, а все остальные потенциальные конкуренты теперь не имеют шансов на выживание. Это объясняет отсутствие активности в Нашей Галактике — количество супер-разумных цивилизаций теперь всегда будет равно одному.

Объяснение 6. В космосе много сигналов от других цивилизаций, но наши технологии слишком примитивны, чтобы распознать и верно интерпретировать их

Вы же не ходите в современном офисном здании с включённой рацией, и на основании того, что не пеленгуете активности (ничего вы, конечно, не услышите, потому что всё друг с другом общаются обычным способом, не используя передатчиков) — не приходите же к выводу, что в здании никого нет? Да и, как заметил Карл Саган, наше сознание может работать экспоненциально быстрее или медленнее, чем другая форма интеллекта. Может, у них 12 лет проходит, пока мы произнесём слово «Привет». В этом случае, когда мы слышим их послания, для нас это просто звучит как белый шум.

Объяснение 7. Контакт с инопланетной разумной жизнью уже налажен, но власть имущие скрывает это от нас

Вы знаете, чем больше я слышу доводов в пользу этой конспирологической теории, тем более идиотской она мне представляется. Но, так как об этом судачат достаточно часто, приходится упомянуть и эту версию.

Объяснение 8. Высшие цивилизации в курсе о нашем существовании и наблюдает за нами («Гипотеза зоопарка»).

Насколько можно судить, если сверхразумные цивилизации существуют, то жизнь в Галактике будет регулироваться. В этом случае наша Земля может рассматриваться как часть общего контролируемого пространства и представлять из себя своего рода охраняемый заповедник. При этом в отношении планет, подобных нашей, будет действовать строгий принцип «Смотри, но не трогай». Мы не замечаем их, потому что, более развитые инопланетные наблюдатели присматривают за нами, без особого труда маскируя от нас своё присутствие. Быть может, есть некое правило, как в сериале «Звездный путь», такая себе «директива наиболее приоритетного уровня», запрещающая сверхразумным существам вступать в открытый контакт с низшими видами. Раскрытие карт происходит, когда молодые расы выходят на должный уровень развития.

Объяснение 9. Высшие цивилизации здесь, вокруг нас. Но мы слишком примитивны, чтобы воспринимать их

Мичио Каку резюмирует: «Допустим, у нас есть муравейник посреди леса. И прямо рядом с муравейником строятся десять ультрасовременных шоссе. И вопрос в том, поймут ли муравьи что рядом с ними пролагают дорогу, да и не одну? Осознают ли муравьи технологии и намерения существ, возводящих свои автобаны рядом с ними?

Речь не о том, что мы не сможем получить сигналы от планеты «Икс» с помощью наших технологий. Имеется в виду, что мы не сможем даже понять, что существа с планеты «Икс» хотят нам сказать. При этом даже если бы инопланетяне захотели, они всё равно не смогли бы просветить нас, это было бы все равно, что пытаться научить муравьев пользоваться Интернетом.

В русле этих рассуждений можно ответить на вопрос: «Ну хорошо, раз уж такая масса предположений про цивилизации III типа, почему же они так и не пообщались с нами?» Чтобы пояснить это, давайте спросим себя: когда Писарро пролагал свой путь в Перу, он останавливался рядом с каким-нибудь муравейником, чтобы пообщаться с его обитателями? Был ли он исполнен благородного великодушия, неся свет просвещения неразумным мурашкам? Или напротив, отнёсся враждебно и приостановил первоначальную миссию, дабы гневно растоптать обиталище презренных насекомых? Или же копошащиеся мелкие твари не представляли для Писарро ни малейшей ценности, ни даже мимолётного интереса? Возможно, сверхцивилизации по тем же причинам и игнорируют нас.

Объяснение 10. У нас совершенно превратные представления о реальности

Есть вероятность, что действительность вообще окажется совсем на такой, какой она нами воспринимается. Вселенная может оказаться чем-то совершенно иным, например голограммой. Или, может быть, мы сами инопланетяне, и нас заселили здесь в экспериментальных целях? А то и вовсе разводят для дальнейшего использования в качестве компоста? А может даже, мы все — часть компьютерного моделирования, которую изучает исследователь из другого мира, и другие формы жизни просто не запрограммированы в симуляции?

________________

И пока мы продолжаем наши (вполне может оказаться — тщетные) поиски внеземного разума, я не уверен до конца, хочу или не хочу, чтобы они увенчались успехом? Действительно, осознание того что мы всё-таки одиноки во Вселенной или же мы лишь одни из многих — может оказаться кошмаром, ибо данная тема предполагает множество сюрреалистических сценариев дальнейшего развития. В любом случае, то что в итоге окажется истиной — будет ошеломительным.

Помимо стресса от научно-фантастической составляющей, парадокс Ферми также учит глубочайшему смирению. Речь не только о том, что Вселенная навевает мысли, наподобие «О, да, я ничтожен и мое существование длится жалкое мгновение», что несколько унизительно. Парадокс Ферми наносит и более болезненный удар. Обидно, когда спустя много бесплодных часов исследований, внимая наиболее авторитетным ученым (предлагающих теории одну бредовее другой), снова и снова приходится менять свое мнение, принимая версии, дико противоречащие друг другу. И будущие поколения будут смотреть на нас так же, как мы смотрим сейчас на людей далёкого прошлого, которые были уверены, что звезды — это дырочки в куполе небосвода. И наши потомки поймут про нас: «Да уж, эти действительно понятия не имели, что происходит на самом деле!»

И все наши разговоры про цивилизации II-III типа только усугубляют удар по самооценке нашего вида. Тут, на Земле, мы выступаем в роли царьков в своих маленьких замках. Надменные правители и толпы безумцев все вместе делят друг с другом планету. В нашем мирке у нас нет конкурентов, за наши деяния некому судить нас, мы изредка задумываемся, насколько мы можем оказаться ничтожными по сравнению с кем-то.

Да, я придерживаюсь мнения, что человечество лишь одинокая сирота, приютившаяся на куске камня посреди пустынной Вселенной. И приходится смириться с тем фактом, что мы не так умны как мы думаем, да и вообще, многое из того, в чём мы свято уверены — на самом деле ломаного гроша не стоит. И тем не менее, это прекрасно! Хотя это не распахивает дверь, а лишь приоткрывает узенькую щёлочку — возможно, это начало истории, которая гораздо увлекательнее, чем мы можем представить.

[DimmiYur]

Почему все планеты находятся в одной плоскости?
December 09, 2017
Возможности почти безграничны, но почему же всё выстраивается в линию?

Почему все планеты вращаются примерно в одной плоскости?
Если подумать обо всех возможностях, это действительно кажется маловероятным.

Сегодня мы разметили орбиты всех планет с невероятной точностью, и нашли, что все они обращаются вокруг Солнца в одной и той же двумерной плоскости с разницей не более 7°.



А если убрать Меркурий, самую внутреннюю планету с самой наклонной плоскостью вращения, всё остальное окажется очень хорошо выровненным: отклонение от средней плоскости орбиты составит около двух градусов.

Также все они достаточно хорошо выровнены по отношению к оси вращения Солнца: как планеты вращаются вокруг Солнца, так и Солнце вращается вокруг своей оси. И, как можно было ожидать, ось вращения Солнца находится в пределах 7° отклонения от [осей] орбит планет.

One-Month Solar Rotation, Видео, 2 мин

И всё-таки такое положение дел выглядит маловероятным, если только какая-то сила не сдавила орбиты планет в одну плоскость. Можно было бы ожидать, что орбиты планет сориентировались бы случайным образом, поскольку гравитация – сила, удерживающая планеты на постоянных орбитах – одинаково работает по всем трём измерениям.

Можно было бы ожидать некую толпу вместо аккуратного и последовательного набора из почти идеальных кругов. Интересно, что если отдалиться от Солнца достаточно далеко, за планеты с астероидами, за орбиты комет типа Галлея и за пояс Койпера – именно такую картину вы и обнаружите.

Так что же принудило наши планеты оказаться в одном диске? В одной плоскости орбит вокруг Солнца, вместо роя вокруг него?

Чтобы разобраться в этом, давайте перенесёмся во времена формирования Солнца: из молекулярного облака газа, из той материи, из которой рождаются все новые звёзды во Вселенной.

Когда молекулярное облако вырастает достаточно массивным, и становится гравитационно связанным и достаточно холодным, чтобы сжаться и сколлапсировать под собственной тяжестью, как туманность Труба (вверху, слева), она сформирует достаточно плотные районы, в которых будут образовываться новые звёздные кластеры (вверху, справа).

Можно заметить, что эта туманность – и любая другая, похожая на неё – не будет идеальной сферой. Она имеет неровную вытянутую форму. Гравитация не прощает несовершенств, и из-за того, что гравитация – сила ускоряющаяся, которая увеличивается вчетверо каждый раз при уменьшении дистанции вдвое, она берёт даже небольшие неровности в изначальной форме и очень быстро их увеличивает.

В результате получается формирующая звёзды туманность сильно асимметричной формы, и звёзды образуются там, где газ плотнее всего. Если заглянуть внутрь, на отдельные присутствующие там звёзды, они представляют собой почти идеальные сферы, как наше Солнце.

Но так же, как туманность стала асимметричной, так и отдельные звёзды, сформировавшиеся внутри, появились из неидеальных, чрезмерно плотных асимметричных комков материи внутри туманности.

В первую очередь они сколлапсируют в каком-то одном (из трёх) измерении, и поскольку материя – вы, я, атомы, состоящие из ядер и электронов – собирается вместе и взаимодействует, если швырнуть её в другую материю, у вас в результате получится вытянутый диск материи. Да, гравитация притянет большую часть материи к центру, где и сформируется звезда, но вокруг неё вы получите то, что называется протопланетарным диском. Благодаря телескопу им. Хаббла мы видели такие диски непосредственно!

Вот вам первая подсказка, почему у вас получится нечто выровненное в плоскость вместо сферы со случайно летающими планетами. Далее нам нужно обратиться к результатам симуляций, поскольку мы не присутствовали в молодой солнечной системе так долго, чтобы наблюдать это формирование воочию – оно занимает порядка миллиона лет.

И вот что нам говорят симуляции.

Протопланетарный диск, сплющившись в одном измерении, продолжит сжиматься по мере того, как всё больше газа будет притягиваться к центру. Но пока большое количество материала затягивается внутрь, приличная его доля окажется на стабильной орбите где-то на этом диске.

[DimmiYur]

Почему?

Из-за необходимости сохранения такой физической величины, как момент импульса, который показывает количество вращения всей системы – газа, пыли, звезды и прочего. Из-за того, как работает момент импульса, и как он примерно равномерно распределяется между разными частицами внутри, следует, что всё внутри диска должно двигаться, грубо говоря, в одном направлении (по часовой или против часовой). Со временем диск достигает стабильных размеров и толщины, а затем небольшие гравитационные отклонения начинают вырастать в планеты.
Planetary System Formation Simulation (200 AU View), Видео, 1 мин
Конечно, по объёму диска существуют небольшие различия между его частями (и гравитационные эффекты между взаимодействующими планетами), а также играют роль и небольшие различия начальных условий. Формирующаяся в центре звезда представляет собой не математическую точку, а большой объект диаметром порядка миллиона километров. И когда вы собираете всё это вместе, это приводит к распределению материи не в идеальной плоскости, но в форме, близкой к ней.

Вообще, мы только довольно недавно обнаружили первую планетную систему, находящуюся в процессе формирования планет, и их орбиты расположены в одной плоскости.

Молодая звезда слева вверху, на задворках туманности – HL Тельца, расположенная в 450 световых годах от нас – окружена протопланетарным диском. Самой звезде всего миллион лет. Благодаря ALMA, массиву с длинной базой, улавливающему свет на довольно длинных волнах (миллиметровых), длина которых более чем в тысячу раз превышает длину видимого света, мы и получили это изображение.

Это явно диск, со всей материей в одной плоскости, при этом в нём есть тёмные пропуски. Эти пропуски соответствуют молодым планетам, собравшим близлежащую материю! Мы не знаем, какие из них сольются вместе, какие будут вышвырнуты, и какие подойдут поближе к звезде и будут ею проглочены, но мы наблюдаем критический этап формирования молодой солнечной системы.

Так почему же все планеты находятся в одной плоскости? Потому, что они формируются из асимметричного облака газа, коллапсирующего сначала в самом коротком из направлений; материя сплющивается и держится вместе; она сокращается внутрь, но оказывается вращающейся вокруг центра. Планеты формируются благодаря неровностям в материи диска, и в результате все их орбиты оказываются в одной плоскости, различающиеся друг от друга максимум несколькими градусами.
Planetary Formation Animation: James Webb Space Telescope Science, Видео, 1 мин
Потрясающая история, и благодаря не только симуляциям, но и наблюдениям Вселенной, показывающая потрясающее согласие наших лучших научных теорий и реального состояния Вселенной.

[DimmiYur]

Я уже рассказывал про жизненный цикл звезд на канале. Но это тема настолько большая и интересная, что одной статьей не обойтись. Как они раждаются, живут и умирают и какая существует классификация? Постарался ответить подробно и понятно. Получилось неплохо.

Звездная эволюция - как это работает
https://t.me/mycosmos December 09, 2017


Людей давно занимали причины горения звёзд на небе, однако по настоящему понимать эти процессы мы стали с первой половины 20-го века. В данной статье я постарался описать все основные процессы, протекающие во время жизненного цикла звезды.

Рождение звёзд

Формирование звезды начинается с молекулярного облака (к которым относятся 1% от всего межзвёздного вещества по массе) — они отличаются от обычных, для межзвёздной среды газо-пылевых облаков тем, что имеют бОльшую плотность, и значительно меньшую температуру — чтобы из атомов могли начать образовываться молекулы (в основном — H²). Само это свойство не имеет особого значения, но огромное значение имеет повышенная плотность этого вещества — от этого зависит, сможет ли вообще сформироваться протозвезда, и сколько времени на это потребуется.

Сами эти облака, при невысокой относительной плотности, за счёт своих огромных размеров могут обладать значительными массами — до 106 Солнечных масс. Новорожденные звёзды, не успевшие отбросить остатки своей «колыбели» разогревают их, что для таких больших скоплений очень «эффектно» выглядит, и является источником прекрасных астрономических фотографий:


Туманность Омега (часть звёзд — является «фоном», газ светится за счёт нагрева излучением звёзд):

Сам процесс отбрасывания остатков молекулярного облака обусловлен так называемым «солнечным ветром» — это поток заряженных частиц, которые разгоняются электромагнитным излучением звезды. Солнце теряет за счёт этого процесса миллион тонн вещества в секунду, что для него (массой в 1,98855±0,00025 * 1027тонн) — сущие пустяки. Сами частицы имеют огромную температуру (порядка миллиона градусов) и скорость (около 400 км/с и 750 км/с для двух разных составляющих):


Однако низкая плотность этого вещества означает то, что особого вреда они нанести не могут.

Когда начинают действовать гравитационные силы, сжатие газа вызывает сильный нагрев, благодаря которому и начинаются термоядерные реакции. Этот же эффект разогрева сталкивающегося вещества послужил основой для первого прямого наблюдения экзопланеты в 2004 году:

Планета 2M1207 b на расстоянии 170 св. лет от нас.

Однако различие между малыми звёздами и планетами-газовыми гигантами состоит как раз в том, что их массы оказывается не достаточно для поддержания начальной термоядерной реакции, которая в целом заключается в образовании гелия из водорода — в присутствии катализаторов (так называемый CNO-цикл — он действителен для звёзд II и I поколения, о которых речь пойдёт ниже):

Речь идёт как раз об самоподдерживающейся реакции, а не просто о наличие её факта — потому что хоть энергия для этой реакции (а следовательно и температура) строго ограничены снизу, но энергии движения отдельных частиц в газе определяется распределением Максвела:

И поэтому даже если средняя температура газа ниже «нижней границы» термоядерной реакции в 10 раз, всегда найдутся «ушлые» частицы, которые соберут энергию от соседей, и наберут её достаточно для единичного случая. Чем выше средняя температура — тем больше частиц могут преодолеть «барьер», и тем больше в ходе этих реакций выделяется энергии. Поэтому общепризнанной границей между планетой и звездой является порог, при котором термоядерная реакция не просто имеет место, но и позволяет поддерживать внутреннюю температуру не смотря на излучение энергии с её поверхности.

Звёздное население

Прежде чем говорить о классификации звёзд, необходимо сделать отступление, и вернуться на 13 млрд лет назад — в момент, когда после рекомбинации вещества стали появляться первые звёзды. Этот момент для нас показался бы странным — ведь никаких звёзд, кроме голубых гигантов в тот момент, мы не увидели бы. Причина этого — отсутствие в ранней Вселенной «металлов» (а в астрономии так называют все вещества «тяжелее» гелия). Их отсутствие означало то, что для загорания первых звёзд требовалась значительно большая масса (в пределах 20-130 масс Солнца) — ведь без «металлов» CNO-цикл не возможен, а вместо него идёт лишь прямой цикл водород + водород = гелий. Таковым должно было быть звёздное население III (из-за их огромного веса, и раннего появления — в видимой части Вселенной их уже не осталось).

Население II – это звёзды, образовывавшиеся из остатков звёзд III населения, они имеют возраст более 10 млрд лет, и уже содержат в своём составе «металлы». Поэтому попав в этот момент, мы не заметили бы каких-то особых странностей — среди звёзд уже присутствовали и гиганты, и «середнячки» — как наша звезда, и даже красные карлики.

Население I – это звёзды образуются уже из второго поколения остатков сверхновых, содержащие ещё больше «металлов» — к ним относится большинство современных звёзд, и наше Солнце — в том числе.

Классификация звёзд

Современная классификация звёзд (гарвардская) очень проста — она основывается на разделении звёзд по их цветам. В маленьких звёздах реакции идут значительно медленнее, и эта непропорциональность вызывает разницу в поверхностной температуре, чем больше масса звезды — тем интенсивнее с её поверхности идёт излучение:

Распределения цветов, в зависимости от температуры (в градусах Кельвина)
Как видно из графика распределения Максвелла выше, скорости реакций растут в зависимости от температуры растут не линейно — когда температура подходит к «критической точке» очень близко, реакции начинают идти в десятки раз быстрее. Поэтому жизнь больших звёзд может быть весьма короткой в астрономических масштабах — всего пару миллионов лет, это ничто в сравнении с расчётным временем существования красных карликов — в целый триллион лет (по понятным причинам, ни одной такой звезды ещё не погасло, и мы в данном случае можем полагаться только на расчёты, но продолжительность их жизни — явно превышает сотню миллиардов лет).

[DimmiYur]

Жизнь звезды

Жизнь большинства звёзд протекает на главной последовательности, которая представляет из себя кривую линию, проходящую из верхнего-левого к нижнему-правому углу:

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела
Этот процесс может показаться довольно унылым: водород превращается в гелий, и этот процесс продолжается миллионы и даже миллиарды лет. Но на самом деле, на Солнце (и остальных звёздах) даже во время этого процесса на поверхности (и внутри) всё время что-то происходит

Полный процесс термоядерных реакций в тяжёлых звёздах выглядит так: водород — гелий — бериллий и углерод, а дальше начинают идти несколько параллельных процессов, заканчивающихся на образовании железа:

Это обусловлено тем, что железо обладает минимальной энергией связи (в расчёте на нуклон), и дальнейшие реакции идут уже с поглощением, а не выделением энергии. Звезда всю свою долгую жизнь находится в равновесии между силами гравитации, сжимающими её, и термоядерными реакциями, которые излучают энергию и стремятся «растолкать» вещество.

Переход от сжигания одного вещества к другому происходит с увеличением температуры в ядре звезды (так как каждая последующая реакция требует всё большей температуры — порою на порядки величины). Но не смотря на рост температуры — в целом «баланс сил» сохраняется до самого последнего момента…

Завершение существования

Происходящие при этом процессы можно разделить на четыре варианта развития событий:

1) От массы зависит не только продолжительность жизни звезды, но и то, каким образом она закончится. Для «самых маленьких» звёзд — коричневых карликов (класс M) он завершится уже после выгорания водорода. Но тот факт, что перенос тепла в них осуществляется исключительно конвекцией (перемешиванием) означает то, что звезда максимально эффективно использует весь его запас. А также — максимально бережно будет его расходовать долгие миллиарды лет. Но после расходования всего водорода — звезда медленно остынет, и окажется в состоянии твёрдого шара (на подобии Плутона) состоящего почти полностью из гелия.


2) Далее идут более тяжёлые звёзды (к коим относится и наше Солнце) — масса этого, возможного будущего звезды ограничена сверху в 1,39 массы Солнца для остатка, образующегося после этапа красного гиганта (предел Чандрасекара). Звезда имеет достаточный вес, чтобы зажглась реакция образования углерода из гелия (естественно, самых распространённых нуклидов — гелий-4 и углерод-12). Но и реакции водород-гелий не перестают идти — просто область их протекания переходят в внешние, всё ещё насыщенные водородом слои звезды. Наличие двух слоёв, в которых протекают термоядерные реакции ведёт к значительному росту светимости, что вызывает «раздувание» звезды в размерах.

Многие ошибочно считают, что до момента красного гиганта, светимость Солнца (и других подобных звёзд) постепенно уменьшается, а затем резко начинает расти, на самом деле рост светимости идёт всю основную часть жизни звезды:

И на основе этого строят неверные теории, что в долгосрочной перспективе — Венера является лучшим вариантом для заселения человеком — на самом деле, к тому моменту, когда у нас появятся технологии для терраформирования современной Венеры, они могут оказаться безнадёжно устаревшими, и просто-напросто бесполезными. Тем более Земля по современным данным, имеет высокие шансы пережить состояние «красного гиганта» Солнца, на его границе, а вот у Венеры — шансов нет, и «всё что нажито непосильным трудом» — станет частью «пополневшего» Солнца.

На стадии красного гиганта звезда не только значительно увеличивает светимость, но также и начинает быстро терять массу, за счёт этих процессов запасы топлива быстро заканчиваются (этот этап как минимум в 10 раз меньше этапа сжигания водорода). После чего звезда уменьшается в размерах, превращается в белого карлика и постепенно остывает.

3) Когда масса выше первого предела, массы таких звёзд достаточно чтобы зажечь последующие реакции, вплоть до образования железа, эти процессы в конечном итоге приводят к взрыву сверхновой.

Железо уже практически не участвует в термоядерных реакциях (и точно — не выделяет энергии), и просто собирается в центре ядра до тех пор, пока давление действующее на него снаружи (и действия силы гравитации самого ядра изнутри) не достигает критической точки. В этот момент сила, сжимающая ядро звезды становится столь сильной, что давление электромагнитного излучения больше не в состоянии удерживать вещество от сжатия. Электроны «вдавливаются» в атомное ядро, и нейтрализуются с протонами, так что внутри ядра остаются практически одни нейтроны.

Этот момент имеет квантовую основу, и имеет очень чёткую границу, а состав ядра — состоит из довольно чистого железа, так что процесс оказывается катастрофически быстрым. Предполагается, что этот процесс происходит за секунды, а объём ядра падает в 100 000 раз (и соответственно растёт его плотность)

Поверхностные слои звезды, оказавшись без опоры снизу устремляются вглубь, падая на образовавшийся «шарик» из нейтронов вещество отскакивает обратно, и происходит взрыв. Взрывные волны, прокатывающиеся сквозь толщу звезды создают такое уплотнение и рост температуры вещества, что начинают идти реакции с образованием тяжёлых элементов (вплоть до урана).

Эти процессы имеют в своей основе захват нейтрона (r-процесс и s-процесс) или захват протона (p-процесс и rp-процесс), с каждой такой реакцией химический элемент увеличивает своё атомное число. Но в обычной ситуации такие частицы не успевают «поймать» ещё один нейтрон/протон, и распадается. В процессах же протекающих внутри сверхновой реакции протекают настолько быстро, что атомы успевают «проскочить» большую часть таблицы Менделеева, так и не распавшись.

4) Когда же масса звезды превосходит и второй, предел Оппенгеймера — Волкова (1,5 — 3 массы Солнца для остатка или 25 — 30 масс для изначальной звезды), в процессе взрыва сверхновой остаётся слишком большая масса вещества, и давление не в состоянии сдерживать даже квантовые силы.

В данном случае — имеется ввиду предел обусловленный принципом Паули, гласящим что две частицы (в данном случае — речь идёт об нейтронах) не могут находиться в одном квантовом состоянии (на этом основана структура атома, состоящего из электронных оболочек, число которых постепенно растёт с атомным числом).

Давление сдавливает нейтроны, и дальнейший процесс становится не обратим — всё вещество стягивается в одну точку, и образуется чёрная дыра. Сама она уже никак не воздействует на окружающую среду (за исключением гравитации конечно), и может светиться лишь за счёт аккреации (попросту — падения) вещества на неё:

Как можно видеть по сумме всех этих процессов — звёзды это настоящий кладезь физических законов. А в некоторых областях (нейтронные звёзды и чёрные дыры) — это настоящие физические лаборатории с экстремальными энергиями и состояниями вещества.

[DimmiYur]

Правда ли что у нас под боком есть огромная черная дыра? Развеял один интересный миф, который гуляет по интернету.

Правда ли, что во Вселенной есть дыра?
December 10, 2017
Возможно вы видели эту фотографию в интернете с подписью, что во Вселенной есть место, где нет звезд.

Разбираемся что за дыра.
Фон фотографии так богат звёздами, поскольку эти звёзды находятся в нашем Млечном пути. Да-да, в нашей Галактике диаметром 100 000 световых лет. То есть, тёмное облако, блокирующее фоновый звёздный свет, должно находиться ближе этих звёзд, поэтому ни о каких миллиардах световых лет речи не идёт. Оно гораздо ближе: этот объект – облако газа и пыли, находящийся всего в 500 световых годах от нас, и он известен, как Барнард 68. В начале XX века астроном Эдвард Эмерсон Барнард составил каталог из сотен «тёмных туманностей», известных теперь, как молекулярные облака, звёздные колыбели или глобулы. Это облака нейтрального газа, разбросанного по нашей Галактике.

Облако, о котором идёт речь, небольшое, и находится относительно близко к нам:

• Оно находится всего в 500 световых годах от нас,

• Его размер составляет примерно четверть светового года,

• Его масса примерно в два раза больше солнечной.

Поскольку нейтральный газ блокирует видимый свет, но прозрачен для волн большей длины, у вас может возникнуть вопрос, нельзя ли увидеть заслоняемые им звёзды в инфракрасном или радиодиапазоне.

Именно это и проделали при помощи различных приборов, находящихся в ведении Европейской южной обсерватории. За облаком нашли примерно 3 700 заслонённых звёзд. Более того, свойства поглощения нейтрального газа сообщили нам много сведений, включая то, что внутренность облака чрезвычайно холодная, его температура всего 16 К (-257 °C), а внешние слои глобулы говорят о наличии внутреннего распада. Дальнейший анализ показал, что его внутреннее ядро сколлапсирует в звезду примерно через 200 000 лет, а это значит, что мы будем знать, где искать достаточно близкую к нам звезду, сформировавшуюся в изоляции от других.

Так что, нет, дорогой читатель, объект на фото – явно не дыра во Вселенной.

Представьте, что во Вселенной действительно есть дыра, как заявлено на картинке. Если бы существовала «пустота размером в миллиард световых лет, в которой нет никакой материи, и которая не испускает никакого излучения» – как бы это проявилось? Мы бы увидели это как холодный участок в реликтовом излучении (изображение которого получили WMAP или Planck), поскольку изменение гравитационного поля, вызванное такой пустотой (технически говоря, эффект Сакса — Вольфа), привело бы к небольшому понижению температуры в космическом излучении. Но этот холодный участок должен был бы совпадать с регионом, свободным от галактик, а подтверждение этого потребовало бы глубокого и широкого наблюдения.

То, что на самом деле нашла команда Рудника, Ши и Уильямса [Rudnick, Shea and Williams], изучавших регион неба, это район космоса, в котором количество галактик на 20-45% ниже среднего, что можно объяснить несколькими способами.

Естественно, в космосе существуют места, где материи – звёзд, газа, пыли, даже тёмной материи – гораздо меньше среднего количества. С тех пор были открыты и другие пустоты сравнимые по размеру. Можно, конечно, обозвать такой регион, полностью свободный от галактик, «дырой во Вселенной», как это делают всякие репортёры и пресс-релизы. Но это может быть и нечто гораздо менее эффектное – небольшое понижение плотности по сравнению с большой долей Вселенной. И пока мы не сделаем специальную трёхмерную космическую карту интересующего нас региона (с использованием спектроскопии для подтверждения красного смещения наблюдаемых галактик), мы не узнаем в точности, как именно расположены наши галактики. Но в принципе там вообще может не оказаться никакой пустоты, тем более, региона, полностью свободного от всякой материи.

[DimmiYur]

У меня как-то спросили: есть ли у Вселенной центр?
"Этот вопрос беспокоил меня почти всю жизнь. Я слышал, что у вселенной нет центра, но если это правда, то как это возможно? Я хорошо помню геометрию, и не могу себе представить объём, у которого бы не было центральной точки. Даже при постоянном расширении в любой момент у вселенной должен быть центр."
Так и какой же ответ верный?

Есть ли у Вселенной центр?
https://t.me/mycosmos December 12, 2017
«Если вы ищете истину, вы можете в конце концов найти успокоение; если вы ищете успокоение, вы не найдёте ни успокоение, ни истины – вы лишь начнёте с мягкого мыла и выдачи желаемого за действительное, а закончите отчаянием».

Клайв Стейплз Льюис

И тем не менее, иногда ответы, которые вы находите, сталкиваются с вашими представлениями, ощущениями и даже вашим здравым смыслом. Например, в том случае, о котором меня спросил читатель:

Этот вопрос беспокоил меня почти всю жизнь. Я слышал, что у вселенной нет центра, но если это правда, то как это возможно? Я хорошо помню геометрию, и не могу себе представить объём, у которого бы не было центральной точки. Даже при постоянном расширении в любой момент у вселенной должен быть центр.
Так какая же у вселенной геометрия, и есть ли у неё центр?

Для начала разделим понятия «нашей Вселенной»,– то есть, наблюдаемой Вселенной,- и «вообще Вселенной», включающей всё, что с нами связано с момента Большого взрыва и много чего ещё. Когда мы всматриваемся в ночное небо, то за Солнечной системой, звёздами, газом и пылью в нашей галактике, за пределами наших галактических соседей и дальше, почти в бесконечность – мы смотрим в наблюдаемую Вселенную.

Можно взглянуть за пределы самой дальней из наблюдаемых галактик, до того, как зажглись первые звёзды, в тёмные годы Вселенной. До этого, около 13,8 млрд лет назад, когда Вселенная была меньше, горячее и плотнее, было слишком жарко для того, чтобы сформировались отдельные атомы – именно это мы и видим, наблюдая космическое микроволновое фоновое излучение (КМФИ). А ещё за 380000 лет до того был Большой взрыв – создание горячей, плотной, расширяющейся и остывающей Вселенной.

Это та часть Вселенной, что мы можем наблюдать со своего места. То, что мы видим – это примерно сфера, порядка 46 млрд световых лет радиусом, с центром у нас.

Но мы не находимся в центре Вселенной. Наоборот, говоря про неё, мы говорим в контексте физической теории, описывающей её на больших масштабах – ОТО. А относительность говорит, что пространство – не плоское, как трёхмерная решётка, а искривлено при наличии материи и энергии.

На больших масштабах у Вселенной также может быть кривизна, в зависимости от различного вида материи, энергии и скорости расширения. Она может иметь отрицательную кривизну, когда углы треугольника составляют менее 180 градусов; положительную – когда углы составляют более 180 градусов; или быть плоской, как бумага, где сумма трёх углов равна 180 градусам.

Кроме этого, кривизна влияет на то, что случится с двумя лучами, исходящими из одной точки – они разойдутся дальше, пересекутся или сохранят угол.

На основании сегодняшних наблюдений и физических законов мы знаем, что Вселенная плоская (с точностью 1%), и что размер ненаблюдаемой Вселенной по меньшей мере в 150 раз больше, чем наблюдаемой. И лучше всего это подтверждает наблюдаемое нами КМФИ.

Если наши заключения верны, то наблюдаемая нами Вселенная не отличается от тех наблюдений, что может сделать любой другой наблюдатель в любой другой её части. Конечно, на локальных масштабах могут быть отличия – плотность распределения галактик и местное распределение материи. В некоторых направлениях существуют огромные кластеры галактик, в других – пустоты. Некоторые части КМФИ горячее или холоднее.

Но на больших масштабах Вселенная будет выглядеть примерно так, как на карте ниже. Хотя у любого наблюдателя наблюдаемая часть будет сферической (её радиус определяется путём, который прошёл свет со времён Большого взрыва) с центром в наблюдателе, но космос во всех трёх измерениях вроде бы продолжается и продолжается дальше, насколько это возможно.

Так что насчёт центра? Это зависит от того, как сильно вы хотите уйти в область гипотез. С одной стороны, у структуры пространства есть форма на больших масштабах, зависящая от кривизны. Если кривизна положительная, то она имеет форму сферы, и замыкается на себя. Если плоская – она может иметь форму тора или цилиндра, который опять замыкается на себя. Если отрицательная – она может иметь форму седла на мелких масштабах, но всё равно замыкаться на себя.

В общем, в зависимости от кривизны, Вселенная может быть конечной или бесконечной. Если она конечная, то можно говорить о центре. Если пространство-время имеют форму сферы, то центр сферы должен быть. Если пространство-время имеет форму пончика – то центр будет в центры дыры.

[DimmiYur]

Но с этим рассуждением есть проблема.

Вы мыслите в трёх измерениях. Это неудивительно. Но все описанные поверхности – поверхность сферы, поверхность пончика или седла, они двумерные. А вы ищете центр в третьем измерении.

Но пространство имеет три измерения. Вселенная расширяется не как двумерная поверхность резинового шарика, который раздувается, а как трёхмерное тесто для хлеба (в печке с нулевой гравитацией), расширяющегося во всех трёх измерениях. Поэтому, если Вселенная будет конечной и будет иметь центр, то он будет расположен в пространстве с большим количеством измерений.

Слева поверхность круга – одномерная линия. Её центр расположен на двумерной плоскости. Но если вы ходите только по линии, и спрашиваете «где же центр», ваш вопрос не имеет смысла.

Поверхность сферы справа – двумерная. У неё есть центр в трёх измерениях, но если вы ходите по поверхности, то вопрос о центре также не имеет смысла.

А вот, что мы знаем о нашем пространстве, трёхмерном пространстве.

Вполне правдоподобно, что оно является поверхностью некоей структуры из многомерного пространства, и что у неё есть центр. Но мы этот центр найти не сможем. Вопрос о центре не имеет смысла – так же, как вопрос о центре окружности с точки зрения точек на этой окружности.

Поэтому у Вселенной нет центра.

[Мари]

Это не из "Тайны космоса", но на тему тут уже опубликованного. Мне кажется в таком изложении теория струн настолько проста и понятна любому, даже очень далекому от физики и науки вообще человеку, что стоит эту ссылку опубликовать: Теория струн на пальцах

[Мари]

Ну а поскольку там упоминаются "браны", а тут о них, если я не пропустила, ничего пока не было, то опубликую и этот материал. Если уважаемый топикстартер DimmiYur выскажется против, то можно выделить это в другую тему.

Что находится за пределами нашей Вселенной
14.07.2018


Мы не знаем, где находится граница нашей Вселенной и даже не знаем бесконечна она или нет, однако физики теоретики могут поведать нам, что же находится за ее пределами.

Для начала оговоримся, что физики теоретики утверждают, что наша Вселенная расположена на бране. В свою очередь, барна — это бесконечная мембраноподобная поверхность. Для простоты понимания обычно брану изображают в виде двухмерной проекции, как плоский лист бумаги на которой изображена наша Вселенная.


Поскольку физики говорят нам о том, что мы живем на бране, следовательно эта брана тоже должна где-то находиться. По словам ученых, наша брана располагается в дополнительном измерении, которое называется балк. Чтобы проще это было понять, обратимся к иллюстрации ниже.


Тут наша брана, в которой заключено наше трехмерное пространство, изображена в виде двухмерной проекции. Мы, будучи жителями нашей браны, можем перемещаться только в трех измерениях (синие стрелки). Красной стрелкой показано направление дополнительного измерения, которое нам не доступно в силу нашего трехмерия.

Чтобы понять, что находится за пределами нашей Вселенной, нам нужно обратиться к физике с вопросом "Что находится за пределами нашей браны?". Существует множество моделей, описывающих что находится за пределами нашей браны, но мы обратимся к самым популярным, тем более между ними достаточно много общего.

Начнем с того, о чем мы уже говорили, что за пределами нашей браны существует пространство, которое является дополнительным пространственным измерением. Самые скучные модели говорят нам о том, что наша брана "висит" в балке и больше ничего там нет. Большинство других моделей говорит нам о том, что помимо нашей браны, есть еще, как минимум одна, параллельная брана. На той параллельной бране тоже есть своя Вселенная. Возможно та Вселенная представляет собой одну огромную черную дыру, а возможно та Вселенная примерно такая же, как и наша, но со своими особенностями.

Некоторые другие модели предполагают, что имеется бесконечное число параллельных бран со своими Вселенными. Такая модель носит название Мультивселенная. Что самое интересное, эти параллельные Вселенные могут располагаться буквально в миллиметрах от нас, но они недостижимы, поскольку чтобы попасть на них, нам нужно двигаться в направлении той самой красной стрелочки.

https://zen.yandex.ru/media/different_angle...c616b00a95b7a08

Уважаемый DimmiYur! У меня сейчас на даче совсем нет интернета, в данный момент я сижу в МакДоналдсе, но это очень недолго и возможности возиться с картинками по описанной Вам методике у меня сейчас нет. Была бы очень благодарна за картинки, которые очень наглядно и просто иллюстрируют написанное, и разрешение потом (при появлении интернета или по возвращении ненадолго в Москву дней через 5) вставить их в мою публикацию. Заодно и перенесу сообщение, если Вы против его публикации в этой теме.

[DimmiYur]

Ноу проблем

Что находится за пределами нашей Вселенной



Мы не знаем, где находится граница нашей Вселенной и даже не знаем бесконечна она или нет, однако физики теоретики могут поведать нам, что же находится за ее пределами.

Для начала оговоримся, что физики теоретики утверждают, что наша Вселенная расположена на бране. В свою очередь, барна — это бесконечная мембраноподобная поверхность. Для простоты понимания обычно брану изображают в виде двухмерной проекции, как плоский лист бумаги на которой изображена наша Вселенная.

Поскольку физики говорят нам о том, что мы живем на бране, следовательно эта брана тоже должна где-то находиться. По словам ученых, наша брана располагается в дополнительном измерении, которое называется балк. Чтобы проще это было понять, обратимся к иллюстрации ниже.

Тут наша брана, в которой заключено наше трехмерное пространство, изображена в виде двухмерной проекции. Мы, будучи жителями нашей браны, можем перемещаться только в трех измерениях (синие стрелки). Красной стрелкой показано направление дополнительного измерения, которое нам не доступно в силу нашего трехмерия.

Чтобы понять, что находится за пределами нашей Вселенной, нам нужно обратиться к физике с вопросом "Что находится за пределами нашей браны?". Существует множество моделей, описывающих что находится за пределами нашей браны, но мы обратимся к самым популярным, тем более между ними достаточно много общего.

Начнем с того, о чем мы уже говорили, что за пределами нашей браны существует пространство, которое является дополнительным пространственным измерением. Самые скучные модели говорят нам о том, что наша брана "висит" в балке и больше ничего там нет. Большинство других моделей говорит нам о том, что помимо нашей браны, есть еще, как минимум одна, параллельная брана. На той параллельной бране тоже есть своя Вселенная. Возможно та Вселенная представляет собой одну огромную черную дыру, а возможно та Вселенная примерно такая же, как и наша, но со своими особенностями.

Некоторые другие модели предполагают, что имеется бесконечное число параллельных бран со своими Вселенными. Такая модель носит название Мультивселенная. Что самое интересное, эти параллельные Вселенные могут располагаться буквально в миллиметрах от нас, но они недостижимы, поскольку чтобы попасть на них, нам нужно двигаться в направлении той самой красной стрелочки.

*************************

Физика Вселенной на бране таит в себе много интересного, о чем вы можете почитать на нашем канале.

Не забывайте поставить палец вверх и подписаться на наш канал, если вам понравилась данная публикация!

Telegram: https://t.me/different_angle
Яндекс.Дзен: https://zen.yandex.ru/different_angle

Канал не позиционирует себя, как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.