Возрождение MACHO может решить проблему темной материи – но заставит пересмотреть космологию — Naked Science
39 минут
Александр Березин
63

Возрождение MACHO может решить проблему темной материи – но заставит пересмотреть космологию

6.8

На протяжении многих лет ученые пытались найти загадочные частицы темной материи – вимпы. Последние исследования показывают, что они вряд ли существуют. Однако неожиданные открытия 2016-2020 годов указывают: темная материя вполне может обойтись и без единой новой частицы. Только вот природа ее совсем не такая, как ожидалось. Более того: если все так, то наша Вселенная – циклическая. Такая Вселенная-феникс могла уже не раз пройти через сменяющие друг друга циклы расширения и сжатия. Попробуем разобраться, в чем тут дело.

Черная дыра в шаровом скоплении
Слияние черных дыр в представлении художника (а не ноздри и глаз пса, как может показаться на первый взгляд). Открытие гравителескопом LIGO большого числа черных дыр неожиданных масс ставит вопрос о том, откуда они взялись. Если их количество действительно так велико, как предполагает ряд ученых, они могут отвечать за всю темную материю во Вселенной — не оставляя места никаким экзотическим темным частицам / ©LIGO/A. Simonnet

Проблема темной материи появилась в науке очень давно. Еще в 1884 году лорд Кельвин отметил: звезды во внешних областях диска нашей Галактики вращаются вокруг ее центра куда быстрее, чем «положено» по расчетам. Чтобы расчеты совпали с реальностью, за пределами диска (то есть на темной галактической окраине, где уже нет звезд) должны лежать какие-то огромные массы. Кельвин не дал им имя, зато это сделал французский математик Анри Пуанкаре. Именно он в 1906 году, описывая идею Кельвина, впервые употребил словосочетание «темная материя».

С тех пор прошло 114 лет, но прогресс в области понимания этой самой темной материи не слишком заметен. Мы накопили массу данных по другим галактикам – и там везде та же картина, что и у нас. Какие-то огромные массы на окраинах «раскручивают» звезды с периферии галактик. «Огромные» – это не преувеличение, а констатация факта: наблюдательные данные позволили установить, что темной материи в общей массе Вселенной 26,5%, а обычной – из которой состоят звезды, планеты и мы – примерно 5%. Но из чего складываются «огромные массы» – все еще неизвестно.

Слишком таинственный убийца: потенциально опасные вимпы маскируются так хорошо, что даже неизвестно – существует ли

Возникает вопрос: а какова практическая значимость этой проблемы? Что простому землянину от того, как она решается?

Как ни странно, от ответа на него зависит… ваша вероятность заболеть, в том числе, например, раком. Все дело в том, что до середины 2010-х годов самым популярным кандидатом на роль темной материи были WIMP, сокращение от Weakly Interacting Massive Particles, «слабовзаимодействующие массивные частицы» («wimp» – по-английски «слабак»). В рамках такой гипотезы частицы темной материи крайне слабо взаимодействуют с материей обычной: в основном – гравитационно.

Галактика Сигара (М82). Видимый диск показан голубоватым цветом, выбросы материи из окрестностей центральной сверхмассивной черной дыры – красноватым. И диск, и выбросы находятся внутри невидимого гало, содержащего большое количеств материи, также невидимой глазу. Сходная картина наблюдается практически в каждой галактике, включая нашу / ©Wikimedia Commons

Но, как показал ряд расчетов, в том числе российских ученых, при всей слабости негравитационного взаимодействия, вимпов должно быть настолько много, что они неизбежно и систематически будут проходить через тело человека хотя бы раз в сутки (и, в теории, могут делать это намного чаще). По расчетам, при определенных параметрах вимпов это может повреждать ДНК в клетках человеческого тела – вплоть до появления рака.

К счастью, пока физикам не удалось найти ни малейших следов вимпов ни в одном из экспериментов, проведенных на Земле. Более того: по итогам этих экспериментов сечение этих гипотетических частиц должно быть настолько мало (до 4,1 × 10−47 см2), что вообще не ясно, может ли частица таких «размеров» существовать. Точно ясно, что ни одна известная частица по сечению даже не приближается к чему-то настолько крохотному.

Как отмечает астрофизик Итан Зигель, проблема еще глубже: даже если предположить, что частица с таким сечением могла бы существовать, по расчетам ее должно быть решительно недостаточно, чтобы объяснить всю темную материю.

В 2020 году астрономы пробовали найти в гало нашей Галактики (выше и ниже диска на иллюстрации) рентгеновское излучение от другой гипотетической частицы темной материи — стерильного нейтрино. Как и с вимпами, успех этого начинания был нулевым / ©Zosia Rostomian, Nicholas Rodd/Berkeley Lab;, Christopher Dessert, Benjamin Safdi/University of Michigan

Конечно, сторонники гипотезы вимпов на этом не остановились. Как иронизирует Зигель: «Теоретики всегда могут «подкрутить» свои модели, и делали так множество раз – двигая ожидаемое сечение вимпов все ниже и ниже, после того как эксперименты приносили один нулевой результат за другим. Это худший вид науки, которым можно заниматься… У такого занятия нет никакой мотивации, кроме попыток подкрепить идею, которую реальные данные исключают». Поиски вимпов на дорогостоящих детекторах по всему миру еще идут, но, продолжает Зигель:

«Этот поиск теперь напоминает пьяного, ищущего потерянные ключи под фонарным столбом. Он точно знает, что их там нет – но это единственное место, где свет вообще позволяет ему искать».

Самый вероятный результат поисков вимпов на сегодня – еще многие годы экспериментов, в результате которых никаких вимпов никто не найдет. Остается надеяться, что попутно при этом поймают и что-то реально существующее.

Но все это не снимает практических вопросов. Если вимпов нет, может ли быть так, что темная материя состоит из каких-то иных, не менее, а то и более опасных частиц? Или вообще не частиц?

Без частиц: чем MACHO отличаются от вимпов

Мы не будем здесь перечислять альтернативные вимпам гипотезы, основанные на гипотетических частицах (типа аксионов), по двум причинам: а) тогда у нас вышла бы книга, а не статья; б) экспериментальных подтверждений таким альтернативным частицам нет, а теоретические предпосылки за ними еще слабее, чем у вимпов.

Обратимся сразу к главному блюду: MACHO. Это сокращение означает Massive compact halo object (массивный компактный объект гало галактик). Гало галактики вы можете видеть на иллюстрации ниже – это сферическое облако материи, простирающееся далеко за пределы видимого галактического диска, причем не только «в стороны» от самого диска, но и «вверх» и «вниз» от него.

Общая схема распределения массы в нашей Галактике. Видимая масса заключена в галактическом диске (ближе к его краю находится Солнечная система) и ядре. Невидимая темная материя показана красноватым и равномерно распределена по сферическому гало, размеры которого значительно больше видимой части нашей Галактики / ©Wikimedia Commons

MACHO – это не некие гипотетические частицы, а просто очень плотные и темные объекты. Главными кандидатами в них считают черные дыры и нейтронные звезды. До самого последнего времени предполагалось, что такие объекты не могут отвечать за основную часть темной материи по трем причинам.

Во-первых, астрономические наблюдения не показывали достаточной частоты гравитационного линзирования. Черная дыра – очень массивный компактный объект, и если он окажется между земным телескопом и далекой звездой, то получится гравилинза: свет удаленной звезды заметно усилится, причем со временем линзирование ослабнет (ЧД «уйдет» в стороны от линии между Землей и далекой звездой). Число наблюдаемых гравилинз на практике таково, что накладывает серьезные ограничения на число объектов типа MACHO. Их не может быть слишком много – а значит, и объяснить им всю темную материю нельзя.

Шаровые скопления из обычных звезд могут находиться и над, и под видимым диском типичной галактики / ©Wikimedia Commons

Во-вторых, Большой взрыв мог произвести только определенное количество обычной, барионной материи – а ведь и черные дыры, и нейтронные звезды происходят именно от такой материи. По расчетам, если бы Большой взрыв породил треть от наблюдаемой массы Вселенной, то соотношение изотопов в наблюдаемых звездах было бы совсем не таким, как сегодня.

Есть еще и «в-третьих»: черные дыры и нейтронные звезды получаются только из массивных обычных звезд в конце их жизненного пути. Например, из Солнца никакой ЧД или НЗ никогда не выйдет: масса не та. Проблема в том, что светила достаточно массивные, чтобы в конце жизни схлопнуться в нейтронную звезду или черную дыру, встречаются не редко, а сверхредко: их менее 1% от общего числа звезд. По оценкам ученых, лишь одна звезда из тысячи в ходе своей эволюции превращается в черную дыру.

Напомним: темной материи в 5,3 раза больше, чем обычной, «светлой» (то есть звезд, межзвездного газа и планет). Как это возможно, если все MACHO порождены лишь одной тысячной частью всех «светлых» звезд? Кандидатов на превращение в MACHO во Вселенной банально слишком мало: они не могли бы обеспечить существование огромных масс темной материи.

В итоге до 2016 года астрономы считали, что хотя MACHO и существуют, но роль их очень скромна. Помогало такому видению и ожидание скорого открытия вимпов – ожидание, которому так и не суждено было подтвердиться.

Переворот в гравитационной астрономии: реванш MACHO

В 2016 году все резко изменилось. Произошло это благодаря активной работе американского детектора гравитационных волн LIGO. За несколько лет работы с перерывами он показал десятки сигналов разной статистической значимости, среди которых более десятка имеют очень высокий уровень достоверности. И почти все они – гравиволны от слияния двух черных дыр или черной дыры и нейтронной звезды. Причем массы таких черных дыр – от нескольких солнечных до нескольких десятков солнечных (в основном 8-80 солнечных масс).

Сразу возник неудобный вопрос: откуда столько слияний черных дыр, да еще и такой несколько нетипичной для них массы (до запуска LIGO считалось, что ЧД в несколько десятков масс солнца практически нет)?

Особую остроту ситуации придает то, что «слияние» обычных звезд – переток материи от одного светила к другому, заканчивающийся вспышкой последнего – астрономы наблюдать научились. И это не сверхчастое событие. Слияния черных дыр должны быть несопоставимо реже: на тысячу звезд предполагается лишь одна черная дыра, а для слияния ей нужно найти пару.

Проблема поиска этой пары выглядит крайне сложной: каждая такая ЧД имеет диаметр в среднем около сотни километров, как они вообще могут сблизиться друг с другом в космосе? Важно помнить: черная дыра образуется после вспышки сверхновой, то есть после колоссального по своей мощи взрыва. Он выталкивает ее из «родной» системы и отправляет в странствие по межзвездному пространству, где вероятность наткнуться на другую черную дыру, также выбитую из своей системы взрывом, ничтожно мала.

Как настолько трудно образующиеся пары столь редких объектов могут регулярно сливаться с такой частотой, что LIGO регистрирует их по многу раз каждый год работы?

Начиная с 2016 года целый ряд авторов попробовал объявить регистрируемые LIGO черные дыры теми самыми MACHO. Мол, что лучше, чем неожиданный новый класс предельно темных объектов может объяснить загадку темной материи. Мешали лишь описанные выше проблемы: отсутствие достаточного количества гравилинз и общая неясность того, откуда бы во Вселенной могло появиться такое огромное количество черных дыр.

Идея MACHO была предложена в 1993 году: тогда статья Alcock et al. указала на то, что некие массивные, но невидимые объекты могут временно усиливать свет от далекой галактики или ее части, проходя между ней и земными телескопами / ©Nature

В 2017 году, однако, была предложена весьма необычная идея: MACHO вовсе не обязательно быть равномерно распределенными по галактическим окраинам. Обратимся к звездам, из которых, в теории, произошли эти черные дыры: они на окраинах галактик часто образуют шаровые скопления.

Это очень плотные образования, где может быть от десятка тысяч до миллиона звезд, находящихся, в среднем, не далее половины светового года друг от друга. Иными словами, светила на окраинах галактик часто образуют «комки», где звезды упакованы намного плотнее, чем в окрестностях Солнца. Соответственно, и звездное небо там в сотню раз ярче нашего.

Шаровое скопление 47 Тукана. Плотность расположения звезд в таких местах намного выше, чем там, где живем мы / ©Wikimedia Commons

Что если черные дыры ведут себя сходным образом и образуют плотные шаровые темные скопления, численностью, например, в несколько тысяч ЧД? В этом случае число гравилинз, которые дают черные дыры в таких скоплениях, будет очень малым: хотя каждое шаровое скопление может быть очень сильной гравилинзой, вероятность того, что оно окажется между Землей и удаленной звездой сама по себе довольно низка.

Идея с темными шаровыми скоплениями интересна еще и тем, что позволяет объяснить слияния черных дыр, наблюдаемых LIGO. Действительно, случайное сближение двух ЧД очень маловероятно. Но если они существуют в темных шаровых скоплениях, то рано или поздно их столкновение станет неизбежностью.

Типичный пример гравилинзирования, но только за счет видимой материи: звезда нашей Галактики, Млечный путь, находится между нами и объектами из далеких галактик, «усиливая» их свет своим тяготением / ©Wikimedia Commons

Вдобавок, к 2019 году еще одна группа исследователей выяснила: масса галактического гало галактик (она рассчитывается на основе влияния темной материи из гало на видимый звездный диск галактики) показывает тесную корреляцию с числом видимых шаровых скоплений в этой галактике. Просто умножив число шаровых скоплений звезд на 5 миллиардов солнечных масс вполне можно получить массу, совпадающую с общей массой темной материи в гало той или иной галактики.

Спиральная галактика Туманность Андромеды. Выше и ниже диска видны шаровые скопления с соответствующими им названиями / ©Wikimedia Commons

Казалось бы, при чем здесь описанные выше темные шаровые скопления? Все просто: видимые шаровые скопления массу в пять миллиардов масс солнца иметь не могут. Их масса в норме не больше миллиона солнечных.

Но вот количество видимых шаровых скоплений из ярких звезд и невидимых – из черных дыр и нейтронных звезд – должно серьезно коррелировать между собой. Ведь если темные скопления – основная часть темной материи, то именно они и создают то гравитационное воздействие, которое позволяет галактике удерживать шаровые скопления, не давая им ее покинуть.

«Я готов принять наследственную»: откуда в нашей Галактике сотни миллиардов черных дыр?

Гипотеза о шаровых темных скоплениях выглядит со всех сторон перспективной. Дело не только в том, что она объясняет черную материю не вводя ни одну новую частицу (строго говоря, физики вообще не в курсе, есть ли внутри черной дыры хоть одна частица). Важнее, что ее можно эффективно проверить астрономически.

Такие скопления рано или поздно должны вызывать локальные возмущения на окраинах галактического диска, через который они проходят. Наблюдая «хвост» из потревоженных звезд, можно либо подтвердить, либо опровергнуть эту гипотезу уже на сегодняшнем уровне развития астрономической техники.

То есть на вид MACHO – скопление черных дыр с некоторой примесью нейтронных звезд – выглядит куда более перспективным объяснением темной материи, чем вимпы или любая другая гипотеза, требующая введения неизвестных «темных» частиц, которые, к тому же, никто не может найти.

Но есть одна очень большая проблема. В готовящейся к печати работе физика-гравитациониста Н. Горькавого (есть в распоряжении Naked Science) есть примерная оценка требуемого для такого сценария числа черных дыр (впрочем, сходные оценки можно увидеть и у других авторов). И оно очень велико: только для Млечного Пути, галактики, в которой мы проживаем, нужно до 200 миллиардов черных дыр массой в районе пяти солнечных.

Черная дыра в обычном, видимом шаровом скоплении в представлении художника / ©NASA

Между тем в нашей Галактике не более 400 миллиардов обычных звезд, и лишь тысячная их часть могла стать подобными черными дырами. А идея темных шаровых скоплений требует не одну сотню миллиардов. И дело не только в нашей Галактике: существующие модели Большого взрыва вообще не показывают, откуда могло бы взяться такое количество обычной материи, чтобы из нее возникло столько звезд, чтобы, в свою очередь, образовать такое огромное множество черных дыр. Откуда они взялись?

Объяснить это достаточно сложно – даже несмотря на то, что пока это кажется единственной логичной интерпретацией загадочных наблюдений LIGO частых слияний ЧД. В 2011 году два физика из Британии и Канады предложили не самый очевидный ответ на этот вопрос: из прошлой Вселенной.

В теории темные шаровые скопления черных дыр можно отследить — если знать, где искать. Рано или поздно они должны проходить через галактические диски и оставлять там «хвосты» из обычных звезд с возмущенными траекториями / ©Wikimedia Commons

Да, как ни странно, на сегодня все еще совершенно неясно, живем ли мы в «первой Вселенной», или же наше пространство-время регулярно проходит циклы расширения, подобного нынешнему, с последующими сжатиями – и новыми расширениями. Имеющиеся наблюдения не позволяют достаточно надежно отличить один вариант от другого.

И сторонники теории циклической Вселенной – начиная с того же Георгия Гамова – спокойно предсказывают явления, которые потом подтверждаются астрономами. Тот же Гамов предсказал и существование реликтового излучения (от Большого взрыва), и даже его примерную температуру (в несколько кельвин).

Два упомянутых выше исследователя рассмотрели сценарий гипотетического сжатия Вселенной в конце цикла ее существования – прямо перед очередным Большим взрывом. У них получилось, что черные дыры в общем случае не могут погибнуть в таком сценарии.

В отличие, правда, от обычных звезд и планет: ведь атомы последних, в силу подъема температуры Вселенной при сжатии, разлетятся на составляющие, и ядра всех тяжелых атомов просто-напросто исчезнут в ярчайшем пламени (температура от 10 миллиардов кельвин).

В таком случае в каждом из циклов существования Вселенной обычная материя будет «пережигаться» на компоненты, но вот черные дыры станут постепенно накапливаться, постепенно достигая аномально высокой численности – в принципе нереальной для «одноциклового» мироздания.

Эти «наследственные» черные дыры оптимально подходят на роль такой темной материи, которая на самом деле образовалась из самой обычной – но не излучает свет. Закрывают они и еще одно узкое место современной наблюдательной астрономии: излишне древние сверхмассивные черные дыры.

Недавно Naked Science писал про один из самых вопиющих примеров такого рода. Речь о ЧД SMSS J215728.21-360215.1 – массой в 34 миллиарда Солнц (!) – и это при том, что мы видим ее такой, какой она была 13 миллиардов лет назад. Получается, за считанные сотни миллионов лет она набрала массу не такой уж маленькой галактики.

Как же это случилось? Ведь на сегодня единственный подтвержденный наблюдениями сценарий образования черной дыры – из коллапса массивной звезды. Но звезды не бывают массой даже в миллионы Солнц, что уж говорить о миллиардах. На протяжении многих лет теоретики пытались разработать сценарий «прямого коллапса» – такой ситуации, когда плотный газ коллапсирует в огромную черную дыру напрямую. Но требуемые для этого плотности газа поистине огромны. От этого вполне убедительного «прямого коллапса» никто так и не описал.

В ситуации, когда наша Вселенная существует не первый цикл подряд, вопрос о происхождении таких загадочных крайне ранних, но крайне массивных черных дыр довольно ожидаем. От прошлого цикла должны были остаться не только мелкие дыры – из темных шаровых скоплений прежних эпох, до Большого взрыва – но и крупные, из центров галактик, существовавших до того же самого взрыва. У них были, возможно, триллионы лет для постепенного набора массы из цикла в цикл. Ничего удивительного, что такие объекты наблюдаются уже через несколько сот миллионов лет после начала нынешнего цикла развития Вселенной.

Что из всего этого вытекает?

Победит ли MACHO вимпов и другие альтернативы, должно стать понятно уже в ближайший десяток лет. Космический телескоп Gaia вполне позволяет заметить возмущения от темных шаровых скоплений среди обычных, «светлых» звезд.

Однако уже сейчас следует понимать, что в сценарии торжества MACHO нет ничего особенного, успокаивающего. Да, он способен решить проблему темной материи, не дававшуюся ученым с 1884 года – но и цену за это придется заплатить немалую.

Сегодня в рамках Стандартной модели принято оценивать возраст Вселенной в 13,8 миллиардов лет. Картина ее истории представлялась простой как стрела времени – от немыслимого сжатия в момент Большого взрыва, до нынешнего сильнейшего разлета материи во все стороны – с образованием примерно сферической Вселенной общим диаметром до 100 миллиардов световых лет.

Слияние двух черных дыр в представлении художника. На деле спиралевидное движение ЧД вокруг общего центра масс не будет оставлять таких видимых следов, как на этой иллюстрации / ©LIGO/Caltech

Принятие чернодырного объяснения темной материи создает из простого и понятного линейного сценария нечто намного более загадочное. Получается, наше пространство-время прошло через множество очень длительных циклов расширения-сжатия, и поэтому любая, на первый взгляд непримечательная черная дыра или нейтронная звезда за пределами дисков галактик может иметь триллионы лет истории и быть унаследованной из времен, от которых за пределами этой черной дыры не сохранилось буквально ни единого атома.

Причем – хотя это тема уже для другого текста – такое «засилье» черных дыр означает, что именно их поведение может оказаться и главной причиной самих этих циклов расширения и сжатия нашего пространства-времени.

Сценарий Вселенной-феникса намного более сложен и масштабен, чем то, что до сих пор описывала современная космология. Отвечая на очень сложные вопросы, MACHO могут поставить физиков перед еще более сложными – и получить на них точный ответ будет предельно трудно.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
8 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Новый российский истребитель пятого поколения испытали стрельбой из пушки. Ранее Воздушно-космические силы получили первый серийный самолет.

Вчера, 08:57
7 минут
СФУ

Ученые Сибирского федерального университета в составе международной группы изучили двумерные полимеры на основе тетраоксо[8]циркулена и атомов s-металлов таблицы Менделеева с помощью квантово-химического моделирования. Выяснилось, что модификация поверхности полимера тетраоксо[8]циркулена атомами кальция приводит к появлению сверхпроводимости при температуре ниже 14,5 К и возможной реализации двухуровневой системы на атомах кальция, перспективной для построения квантовых битов и последующей реализации в квантовых компьютерах.

11 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

На очередных испытаниях прототип Starship впервые совершил успешную посадку, после чего сразу взорвался. Эксперты связывают аварию с отказавшим клапаном одного из топливных баков.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Позавчера, 10:00
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

26 февраля
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

63 Комментариев

Evgen Storm
10.12.2020
-
2
+
Ой какая классная статья! А я пропустил((( Столько пищи для фантазии! Как жаль, что я не писатель-фантаст! Может, выйду на пенсию, поработаю над этим))) А что, если вселенная сжимается, но после БВ она раскрывается в разных измерениях? Одно наше, и два - из тех, что у нас сейчас свёрнуты? Тогда ЧД`ы, которые не сжимаются, образуют космические струны. Два наших, одно не наше - доменная стена. Все три не наши - тёмная материя.))) И так много раз.
Moshe Gilburd
10.12.2020
-
0
+
Очень интересно и познавательно. Слишком хорошо для Дзен'а.
    Александр Березин
    10.12.2020
    -
    0
    +
    Спасибо. А причем тут Дзен, простите?
Vladimir Zhavoronkov
11.08.2020
-
0
+
Добра всем! Возник следующий вопрос после прочтения статья - правильно ли понимать, что количество обычной материи в гипотетической первой вселенной будет равно сумме материи нашей вселенной + материя которая была необходима для создания всех ЧД ? (очень далёк от темы, даже очень, очень....). да и как быть с испарением ЧД, скорость которого для их масс должна быть существенно больше, чем для сверхмассивных в центрах галактик, каким-бы небольшим оно не было, но в отсутствие поступления материи, на длительном отрезке времени, оно должно оказывать значительное влияние.
    Александр Березин
    11.08.2020
    -
    0
    +
    "Возник следующий вопрос после прочтения статья - правильно ли понимать, что количество обычной материи в гипотетической первой вселенной будет равно сумме материи нашей вселенной + материя которая была необходима для создания всех ЧД ?" Да, плюс сейчас еще добавились гравиволны от слияний ЧД, а в исходной Вселенной гравиволн основную часть истории было куда меньше. "да и как быть с испарением ЧД," Оно значимо только для весьма малых ЧД. В большинстве случаев набор массы ЧД от окружающих газа, пыли и гравиволн будет сильнее, чем потери на испарение.
Дмитрий Гаврилов
12.07.2020
-
-1
+
И что, эти циклы сжатия/расширения могут идти без потери так сказать амплитуды колебаний? слабо верится.
    Александр Березин
    12.07.2020
    -
    -1
    +
    Я ниже уже отмечал: вопрос с количеством возможных циклов пока изучается., но если число циклов и ограничено, то очень большим числом (фигурирует оценка до 10 в 18-й степени числа циклов). Настолько большим. что его пока даже точно подсчитать сложно.
    +
      ещё комментарии
      Дмитрий Гаврилов
      13.07.2020
      -
      1
      +
      2 триллиона сверхмассивных чёрных дыр со своими более мелкими собратьями скучкуются в сфере в 10 св лет. Как простому атому водорода выжить в такой ситуации?
        Александр Березин
        13.07.2020
        -
        -1
        +
        Регистрируются в основном не сверхмассивные ЧД, а дыры массой от 8 до 80 солнц. Кроме того, вы забываете, что, по ЛИГО, при каждом слиянии ЧД 5% их массы уносит с гравиволнами, то есть ближе к концу цикла дыры здорово "худеют". Но атомов водорода в самом деле не уцелеет. Температура в конце циклов должна надежно уничтожать любые атомы, в том числе -- водорода. Протоновый суп в основном будет вне ЧД. Сами часто встречающиеся (судя по ЛИГО) черные дыры должны иметь диаметр порядка 100 км (объем -- не менее полумиллиона кубокилометров). 10 св лет -- это, огрублено, 100 трлн км в диаметре, а объем, соответственно, примерно сотни квадриллионов кубических километров (объем прикидывал в уме, но, думаю, не сильно ошибся). Сильно "похудевшая" популяция ЧД вполне может там поместиться.
          Дмитрий Гаврилов
          14.07.2020
          -
          0
          +
          2 трлн я взял из оцениваемого на данный момент количества галактик во вселенной , внутри каждой сверхмассивная чд. Размеры разные - "наша" 60 млн км в диаметре, есть экземпляры по 100 млрд км . Потери от слияния, я так понимаю , идут при их вращении вокруг общего центра масс, и величина потерь не фиксированная. 5% это может быть и верхней оценкой. Для сверхмассивных чд таких потерь может и не быть - два таких толстячка "почувствуют" друг друга на достаточном расстоянии, чтобы "согласовать" точку встречи задолго до , и объединятся без всяких танцев. Протонный суп , если он будет слишком горячим, чтобы держаться на орбите одной чд, это увеличит вероятность его попадания внутрь другой. Выжившее на орбитах вещество должно будет иметь следы в своём распределении. И наверно такие следы можно обнаружить и через 13 млрд лет после начала расширения
            Александр Березин
            14.07.2020
            -
            0
            +
            "Потери от слияния, я так понимаю , идут при их вращении вокруг общего центра масс, и величина потерь не фиксированная. 5% это может быть и верхней оценкой." ЛИГО зарегнстрировало не одно слияние, и даже не 10. Примерно 5% -- это не верхняя граница, судя по ним, а норма. "Для сверхмассивных чд таких потерь может и не быть - два таких толстячка "почувствуют" друг друга на достаточном расстоянии, чтобы "согласовать" точку встречи задолго до , и объединятся без всяких танцев." Физики-гравитационисты, с которыми я говорил на эту тему, считают, что слияние (которое требует почти полного уравнивания скоростей) без вращения практически невозможно, и что сильнейшие гравиволны будут именно от слияния СМЧД. "ротонный суп , если он будет слишком горячим, чтобы держаться на орбите одной чд, это увеличит вероятность его попадания внутрь другой." Скорость поглощения материи ЧД ограничена и больше определенного порога для ЧД заданной массы подняться не может. "Выжившее на орбитах вещество должно будет иметь следы в своём распределении. " Какого рода следы? Я напомню: за счет прогрессирующей потери массы при слиянии ЧД в финале цикла сжатия должен состояться большой разлет -- технически, Большой Взрыв. Такое событие устраняет почти всех следы.
              Океан Тайги
              15.07.2020
              -
              0
              +
              Такое событие МОЖЕТ устранять почти все следы ... НО если учесть, что пространство Вселенной имеет форму вывернутого наизнанку шара, то искривленная пространством волна "устранения следов" ОДНОВРЕМЕННО является и сжатием Вселенной. То, что в одной части Вселенной вызывает Большой Взрыв, приводит к новому сжатию в противоположной части Вселенной и очередному Большому Взрыву уже из той части, чтобы повернуть волну разбегания галактик в обратную сторону. По сути - двухпоршневой двигатель, постоянно занятый "устранением следов" ... ;-)))
                Александр Березин
                16.07.2020
                -
                0
                +
                Из вашего комментария видно, что мы с вами живем в разных Вселенных, поэтому диалог, увы, невозможен.
Дмитрий Измайлов
12.07.2020
-
1
+
А почему при сжатии вселенной черные дыры не сливаются вместе?
    Александр Березин
    12.07.2020
    -
    -1
    +
    В принципе, они сливаются -- но не все., потому что сжатие же не до "точки". И часть их массы при этом уходит в гравиволны (в районе 5%).
Дмитрий Metallurg
11.07.2020
-
1
+
Скажите, пожалуйста, какую роль в этом новом направлении космологии играет русский ученый Горькавый? Просто он мой земляк и мне очень интересно)
    Александр Березин
    11.07.2020
    -
    1
    +
    Ну, вот конкретно в том, что описано выше -- умеренную, он не внес саму идею MACHO или же темных шаровых скоплений. Однако, насколько я могу судить, в описании самой модели циклической Вселенной, вытекающей из описанного выше, его роль довольно велика -- он модель Вселенной-феникса прорабатывает довольно активно. И из описанной выше ситуации с черными дырами сделал заметные выводы по темной энергии: https://academic.oup.com/mnras/article/461/3/2929/2608669
Евгений Король
11.07.2020
-
-7
+
Прочитал эту статью и некоторые здесь приведённые коментарии. Что сказать? ОСТАНОВИТЕСЬ!!! Набдюдать за звёздным небом может и интересно, но надо ли человеку? Наука (бесы) не признаёт Бога создателя, Он ей не нужен. Всё это отвлекает человека от познания Бога чере его слово( библию). Ведь нигде в священных текстах библии не сказано, чтобы Бог призывал учить астрономию, движение небесных тел и т. д. Наоборот, Бог призывает к вере в Него как Создателя и Спасителя, к покаянию и принятию Его спасения через Сына Его Иисуса Христа. Всё остальное бессовская наука, которая приведёт человечество к смерти. Покайтесь и перестаньте забивать свои головы разной ерундой.
    Александр Березин
    11.07.2020
    -
    4
    +
    Честно сказать, вы больше всего напоминает тролля, который пытается капать жиром на околорелигизоные темы. Почему тролля, а не реального верующего с проблемами в голове? Потому что вы пишите слово "библия" с маленькой буквы, что нетипично для верующего. Потому что вы пишите "наука (бесы)" хотя в христианстве наука -- это дело т.н. "богоугодное" ("средство познания Бога", говоря богословской терминологией), а бесы -- нет. Или вот вы пишите "бессовская наука" -- но в христианстве такого словосочетания нет, ибо наука там -- прямо противоположное. Вывод: о религии вы не знаете ничего, а значит -- тролль. Я в принципе не против, но если вы хотите здесь выжить, то вам и троллем надо быть посложнее, а не настолько уж примитивным.
    +
      ещё комментарии
      ivankolupayev
      16.07.2020
      -
      0
      +
      Комментарий удален пользователям или модератором...
      Евгений Король
      17.07.2020
      -
      -1
      +
      Богоугодное дело не есть наука о которой вы пишите. Поинтересуйтесь о происхождении науки и многих технологий откуда они пришли к нам. По поводу троля, так я вообще не понимаю, что ЭТО такое. Теперь писать библия с маленькой буквы это вообще неочем. Богоугодное дело это спасение человека через веру во Христа.
        Александр Березин
        18.07.2020
        -
        0
        +
        Вы, Евгений, настолько мало знаете о предмете вашего троллинга (впрочем, о науке с технологиями, похоже, тоже), что чем больше пишите, тем больше обнажаете, что вы -- тролль. Так нельзя. Это не вконтактик, здесь троллинг не должен с двух фраз выдавать вас с головой. Наконец, критик религии, который не может грамматически корректно написать несколько предложений, или не знает орфографии и пунктуации русского языка -- это человек, который скорее продвигает религию, чем критикует ее.
        ivankolupayev
        18.07.2020
        -
        0
        +
        Что же вы пользуетесь бесовским интернетом смартфоном или компьютером? Этак вас черти заберут в конце времен (жаль что не раньше)
    ivankolupayev
    18.07.2020
    -
    -1
    +
    Когда "Иисус придет во славе своей и все святые Ангелы с Ним" человечеству тоже мало не покажется. Так называемый "Страшный суд" если вы конечно знаете что это такое. То есть человечество "придет к смерти" так или иначе. Ну да некоторое количество праведников ангелы заберут с собой, но все равно не во плоти. Христианство прямо таки настаивает на сценарии всеобщего трандеца. Конец Света и Страшный суд входят в символ веры. Причем ожидать их можно в любой момент, дата не уточняется. Наука не столь категорична и во всяком случае дает человечеству еще много-много миллионов лет до гибели Вселенной.
ivankolupayev
11.07.2020
-
1
+
Ну коменты пропадают ладно. Теперь вот и оповещения перестали приходить на ПК. На андроиде приходят но какие-то левые половины из них я в ЛК не вижу.
Исаак Кларк
10.07.2020
-
1
+
В такой теории проблема заключается в двух моментах - во первых согласно теории черных дыр со временем будет все больше и больше, пока вся материя не перейдет в состояние черных дыр в какой то N-ной вселенной. А раз черные дыры переживают сжатия и новые большие взрывы, то согласно теории - вся материя в виде черных дыр - это и будет конченое состояние Вселенной после всех циклов. И согласно теории раньше черных дыр было меньше или не было совсем, то есть такая модель цикличных Вселенных все равно предполагает наличие первой и последней Вселенной. Второй момент, который не учтен в теории - это то, что при сжатии плотность вселенной растет, вся материя уплотняется, и расстояние между черными дырами, а также межу черными дырами и простой материей при простом сжатии должно сокращаться, пока вся материя, включая черные дыры не сольются в одну условную точку, которая соберет в себе всю массу Вселенной и в которой все смешается в одну сингулярность, то есть фактически это можно сравнить с черной дырой вселенской массы, которая потом взрывается с образованием новой вселенной. Проблема в том, что из предыдущих Вселенных не должно остаться ничего, в том числе и черных дыр из предыдущих Вселенных.
    Oleg Dovbnia
    11.07.2020
    -
    0
    +
    Тоже на моменте, где пишется о том, что черные дыры переживают Большое Сжатие, понял что читаю бред. Укрепило мое впечатление предположение автора о том, что Большое Сжатие в том числе пережили и нейтронные звезды. Данная теория каким-то неведомым образом предусматривает сжатие всей материи, но обходит стороной черные звезды, словно они статичны, хотя сам факт их слияния между собой и перемещения в пространстве говорит, что это не так. Теория абсурдна, и противоречит не только физике, но и базовым понятиям логики.
    +
      ещё комментарии
      Александр Березин
      11.07.2020
      -
      1
      +
      "Тоже на моменте, где пишется о том, что черные дыры переживают Большое Сжатие, понял что читаю бред.. Укрепило мое впечатление предположение автора о том, что Большое Сжатие в том числе пережили и нейтронные звезды." Это не предположения автора -- это предположения ученых, см. ссылки. О причинах, по которым и ЧД и некоторые нейтронные звезды могут пережить сжатие -- см. комментарий выше. Единственное, в чем тут можно обвинить автора -- так это в том, что в тексте он сконцентрировался на темной материи, а не на изложении _всей_ -- довольно объемной, замечу -- теории чернодырной темной материи и циклической Вселенной, из нее вытекающей. Но я думаю восполнить этот недостаток через несколько месяцев, когда картина целиком будет изложена в научной статье, которая пока только направлена на публикацию. А публикация в наши дни -- дело не очень скорое, ждать надо месяцы.
    Александр Березин
    11.07.2020
    -
    1
    +
    "В такой теории проблема заключается в двух моментах - во первых согласно теории черных дыр со временем будет все больше и больше, пока вся материя не перейдет в состояние черных дыр в какой то N-ной вселенной" Не совсем так. Дело в том, что, как регистрирует ЛИГО. при каждом слиянии черных дыр 5% их массы уходит в гравиволны. Поэтому на деле значительная часть материи в состояние черных дыр не переходит. По этой и еще некоторым причинам такая модель цикличных Вселенных все же не предполагает наличие "последней Вселенной". Первой да, по логике предполагает. Но это уж извините, Вселенная без начала всегда была достаточно маловероятной с физической точки зрения. В целом же затронутая вами тема довольно велика, и осветить ее всю в комментариях сложно. В ближайшие месяцы может выйти научная статья по этой теме, тогда и отпишу. "Второй момент, который не учтен в теории - это то, что при сжатии плотность вселенной растет, вся материя уплотняется, и расстояние между черными дырами, а также межу черными дырами и простой материей при простом сжатии должно сокращаться, пока вся материя, включая черные дыры не сольются в одну условную точку, которая соберет в себе всю массу Вселенной и в которой все смешается в одну сингулярность, то есть фактически это можно сравнить с черной дырой вселенской массы, которая потом взрывается с образованием новой вселенной" Опять-таки, это сильно выходит за рамки текста выше, и кратко объяснить будет тяжело. Но я попробую. По мере сжатия Вселенной ближе к концу цикла черные дыры будт сливаться все чаще -- и при каждом слиянии терять 5% массы в виде гравиволн. Но сами гравиволны гравитации не создают, то есть при каждом слиянии ЧД Вселенная теряет часть массы. В итоге примерно на диаметре около 10 световых лет она теряет столько массы, что сжатие ее дальше продолжаться уже не может -- возникает своего рода "отталкивающая сила" (а на самом деле -- просто просадка по массе). После начала следующего цикла расширения гравиволны постепенно начинают преобразовываться обратно в массу ЧД -- те "ловят" гравиволны и на больших отрезках времени за счет них наращивают свою массу. Когда. со временем, ЧД нарастят общую массу в достаточной мере -- Вселенная снова начнет сжиматься. И так по кругу. Основы процесса можно полистать здесь: https://academic.oup.com/mnras/article/461/3/2929/2608669 Поэтому сжатия до сингулярности в такой теории нет. Правда, надо признать,. что при сжатии Вселенной со 100 млрд св. лет (как сегодня) до 10 все равно все погибнет, потому что температура в кельвинах будет безумно высокой. То есть дожить до следующего цикла ни у кого не получится. "Проблема в том, что из предыдущих Вселенных не должно остаться ничего, в том числе и черных дыр из предыдущих Вселенных. " За счет указанного выше механизм -- "исчезновения массы" -- сингулярности нет, и именно за счет этого же ЧД из прошлой Вселенной и не уничтожаются.
    +
      ещё комментарии
      Исаак Кларк
      11.07.2020
      -
      1
      +
      То есть я правильно понимаю, что есть своего рода барьер по количеству черных дыр, или если быть точнее по количеству материи, которая перешла в состояние черных дыр, к примеру в состоянии черных дыр не может перейти больше 80% (взято с потолка) материи? Или все таки черных дыр с каждой новой вселенной будет все больше и больше?
        Александр Березин
        11.07.2020
        -
        0
        +
        "То есть я правильно понимаю, что есть своего рода барьер по количеству черных дыр, или если быть точнее по количеству материи, которая перешла в состояние черных дыр, к примеру в состоянии черных дыр не может перейти больше 80% (взято с потолка) материи?" Барьер есть -- хотя относительно конкретной его цифры пока неясности. Действительно, из-за гравиволн какая-то часть материи не сможет перейти в обычные ЧД. "Или все таки черных дыр с каждой новой вселенной будет все больше и больше? " По сравнению с первым циклом развития Вселенной доля массы в ЧД будет постепенно расти -- но не должна достигнуть 100% в том будущем, которое можно рассчитать на современном уровне развития данной гипотезы (я говорю гипотезе. а не теории - потому что пока Gaia еще не нашла следы темных шаровых скоплений. Когда найдет -- тогда, на мой взгляд, это и станет уверенной теорией).
          Исаак Кларк
          11.07.2020
          -
          1
          +
          тогда не выйдет ли так, что все таки будет последняя Вселенная, в которой будут только черные дыры и гравитационные волны и ничего больше?
            Александр Березин
            11.07.2020
            -
            0
            +
            "тогда не выйдет ли так, что все таки будет последняя Вселенная, в которой будут только черные дыры и гравитационные волны и ничего больше? " Это достаточно непростой вопрос при современной изученности проблемы. Пока есть только одна работа, которая это пробовала посчитать, и она тоже еще не опубликована, только отправлена в редакцию. По ней Вселенная должна сохраняться в виде близком к нынешнему (принципиально, то есть конкретные доли разных видов материи могут несколько изменяться) может оставаться либо неопредленно долго, либо 10 в 18-й степени циклов. Квинтиллион циклов -- это много. Мы пока недостаточно знаем, чтобы рассчитывать надежно рассчитывать _настолько_ отдаленное будущее. Поэтому с практической точки зрения Вселенная пока выглядит достаточно долгоиграющей.
ivankolupayev
10.07.2020
-
0
+
Все-таки утомляет когда пишешь комент жмешь "отправить" и... начинается бесконечный цикл верчения колесика. Устав ждать рагнарека давишь "обновить страницу" в надежде что это просто глюк. А вот фиг. Комента как не бывало. Но да конечно черные дыры вселенские масштабы слияния-расширения, угу. А сайт допилить это слишком мелко.
    Александр Березин
    10.07.2020
    -
    1
    +
    Беда такая и меня настигает время от времени, хотя теперь и реже, чем раньше. Поэтому я сперва на всякий случай копирую комментарий, а уже потом жму "Отправить".
    Океан Тайги
    15.07.2020
    -
    -1
    +
    Это просто отсутствие у вас базовых навыков работы с отсутствующим интернетом ... :-((( Надо копировать текст прежде чем отправлять его. А еще лучше набирать в Блокноте, постоянно сохраняя свой файл при создании каждого нового предложения.
    +
      ещё комментарии
      ivankolupayev
      16.07.2020
      -
      1
      +
      Будь у вас все в порядке с базовыми навыками чтения, вы могли бы заметить, что подобный совет уже был озвучен. И необходимости его повторять нет никакой. Ну разве что вы боретесь за звание "Капитана Очевидность", но...
        Океан Тайги
        16.07.2020
        -
        0
        +
        Я вам дал более развернутый ответ, предложив более надежный инструмент - Блокнот, ибо пока вы набираете может НЕ только интернет отвалиться, но и браузер сам может зависнуть, обвалив весь Виндоус, что у меня случается много чаще ввиду его многодневной работы. Се-ля-ви ... Тогда вам совет автора уже НЕ поможет - нужен Блокнот для сохранения текста НА ДИСКЕ. Если у вас нет такой проблемы, то можете с легкостью забыть МОЙ совет - мое дело предложить, ваше дело отказаться ... За демотиватор спасибо - посмеялся ... Некоторым надписи помогают учить язык, сопоставляя знания о мире с трезвой реальностью ... :-)
          ivankolupayev
          16.07.2020
          -
          0
          +
          Ой лучше советуйте как спасти галактику. И кому-нибудь другому. А как пользоваться БЛОКНОТОМ для сохранения текста на ДИСКЕ я как-нибудь без вас разберусь. Благо первый комп у меня появился лет 40 так назад.
            Океан Тайги
            16.07.2020
            -
            0
            +
            Ну, так, НЕ разобрались же, раз, у вас возникают такие элементарные проблемы ... Первый комп в 80-ом году у попа или прихожанина церкви ? :-))) Насмешили-таки !!! НЕ в коня корм пошел ... Не заколупались сочинять-то ? :-) Кстати, как спасти галактику, говорите ? Ну, выпить яду и убить себя ап стенку не пробовали ? А зря ... Для вас это самый эффективный способ спасения галактики !
              ivankolupayev
              16.07.2020
              -
              0
              +
              Эх, дурака лечить только портить. Оставим ваш бзик на церковной тематике хотя он уже попахивает неврологией. С чего вы взяли что до 1980 года компьютеров не было? Да сколь угодно и получить доступ было вполне возможно. Даже на срочной службе в рядах СА. Не говоря уж про учебные заведения до и после. Домой комп удалось купить где-то в 90-х, но что это меняет? Неужели вы считаете что я нуждаюсь в ваших советах :) Омг, самомнение у вас батенька на трех Наполеонов.
                Океан Тайги
                16.07.2020
                -
                -1
                +
                Где я написал, что "до 1980 года компьютеров НЕ было" ? Но я же НЕ так ставлю вопрос, а вот как : "Первый комп в 80-ом году У попа или прихожанина церкви ?" Т.е. у вас лично он был ? Нет, вам "Домой комп удалось купить где-то в 90-х" ... Что это меняет ? Ну, когда вы еще нам ответите, что вы на нем делали, то, вот, все и станет сразу ясно, что это меняет ... Мартышка с очками в басне Крылова тоже их довольно долго крутила на хвосте. НЕ 40 лет, но все же ... :-)
          ivankolupayev
          16.07.2020
          -
          0
          +
          Сохранять ваши "нетленки" на диск это издевательство над техникой. Вполне достаточно скопировать на клипбоард. Но ей богу некоторым людям лучше бы не знать "где у него кнопка"
1
2