Вселенная

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#26
Измерено количество материи во Вселенной

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали метод при помощи которого они смогли измерить количество материи во Вселенной и, таким образом, они достигли главной цели космологии.

По подсчетам исследователей, материя составляет 31% от общего количества материи и энергии во Вселенной, а остальная часть состоит из темной энергии.

Команда астрономов разработала «GalWeight», космологический инструмент для измерения массы скопления галактик с использованием орбит входящих в него галактик. Затем исследователи применили свой инструмент к наблюдениям из Sloan Digital Sky Survey (SDSS), чтобы создать «GalWCat19», общедоступный каталог скоплений галактик. Наконец, они сравнили количество скоплений в своем новом каталоге с результатами моделирования, чтобы определить общее количество вещества во Вселенной.

По словам исследователей, огромным преимуществом использования методики орбиты галактик GalWeight было то, что удалось определить массу для каждого скопления индивидуально, а не полагаться на более косвенные, статистические методы.

«Нам удалось сделать одно из самых точных измерений, когда-либо сделанных с помощью метода скоплений галактик», — сказала соавтор исследования Джиллиан Уилсон.

Объединив свои измерения с результатами, которые получили другие исследовательские группы и которые использовали другие методы, американские ученые смогли определить, что материя составляет 31,5 ± 1,3% от общего количества вещества и энергии во Вселенной.
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#27
ЕСЛИ КРОТОВЫЕ НОРЫ СУЩЕСТВУЮТ, МОЖНО ЛИ ПУТЕШЕСТВОВАТЬ СКВОЗЬ НИХ?

О чем вы думаете, когда смотрите в ночное небо? За пределами всех видимых с нашей планеты звезд скрывается бесконечная, полная тайн Вселенная. Всего несколько лет назад ученым удалось доказать существование черных дыр – объектов в пространстве-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не может даже свет. Последующее открытие гравитационных волн и вовсе положило начало новой области астрофизики – астрономии гравитационных волн. Но что на счет червоточин – особенностей пространства-времени, представляющих собой в каждый момент времени «туннель» в пространстве? Несмотря на то, что кротовые норы согласуются с Общей теорией относительности Эйнштейна, существуют они или нет сегодня неизвестно. Между тем, если эти объекты реальны, они могли бы значительно облегчить космические путешествия. Более того, благодаря червоточинам человечество могло бы проложить путь к самым отдаленным уголкам Вселенной. Это верно в буквальном смысле, поскольку теоретические объекты могут соединять отдаленные уголки космоса (или даже разные вселенные), позволяя путешественнику отправиться куда-то сразу, не посещая пространство между ними.

Если персонажи научно-фантастических произведений путешествуют по Вселенной или между мирами быстро, причина – кротовая нора.

Термин "червоточина" был введен в 1957 году американским физиком Джоном Уилером. Он назвал их в честь буквальных отверстий, которые черви оставляют в плодах и древесине. До этого их называли одномерными трубами и мостиками.

Сквозь кротовую нору

С тех пор как Альберт Эйнштейн опубликовал Общую теорию относительности, у нас появился математический язык для описания и представления этих фантастических структур. Тогда, однако, ученые называли их «одномерными трубами» и просто «мостами» – фактически, термин «мост Эйнштейна–Розена» все еще используется, местами заменяя термин «червоточина» (Натан Розен — израильский физик).

Представьте себе червя, прогрызающего себе путь через яблоко или кусок дерева? Образовавшийся в результате туннель, соединяющий одну часть поверхности с другой, более удаленной частью, является идеальной метафорой для чего-то, что может соединять отдаленные места во Вселенной. И поскольку Эйнштейн показал, что пространство и время фундаментально взаимосвязаны, путешествие через червоточину может не только привести нас в другое далекое место, но и послужить кратчайшим путем в другое время.

Неудивительно, что идея червоточен так популярна в научной фантастике. В реальной жизни ничто не способно превысить скорость света. Это означает, что солнечному свету требуется более 5 часов, чтобы добраться до Плутона и годы, чтобы достичь других звездных систем. А в научно-фантастических книгах и фильмах герои редко тратят столько времени на перемещение по космосу. Таким образом, червоточины – это идеальный способ обойти ограничение скорости Эйнштейна и заставить героев и злодеев путешествовать по галактике в разумные сроки. Кроме того, они позволяют элементу путешествия во времени войти в сюжетную линию, не нарушая никаких законов физики. Но могут ли реальные люди также воспользоваться преимуществами червоточин?

Тайны Вселенной

Первая проблема для любого исследователя, решившего изучить червоточину – это найти ее. В то время как, согласно работе Эйнштейна, кротовые норы могут существовать, в реальности не найдено ни одной. В конце концов, может оказаться и так, что существование червоточен запрещено каким-то более глубоким физическим процессом, которому подчиняется Вселенная, но мы этого пока не обнаружили.

Вторая проблема заключается в том, что, несмотря на годы исследований, ученые до сих пор не совсем уверены, как будут работать червоточины. Может ли какая-либо технология когда-либо создать кротовые норы и управлять ими, или же эти гипотетические объекты просто часть Вселенной? Остаются ли они открытыми всегда или их можно пройти только в течение ограниченного времени? И, возможно, самое главное – достаточно ли они стабильны, чтобы позволить человеку путешествовать сквозь них? Ответов на все эти вопросы мы просто не знаем.

Но это не значит, что ученые не работают над этим. Несмотря на отсутствие реальных кротовых нор для изучения, исследователи могут моделировать и проверять уравнения Эйнштейна. Так, NASA официально проводило исследования червоточин на протяжении десятилетий, и только в 2019 году команда агентства описала, каким может быть это путешествие.

Эта работа касалось одной из самых популярных концепций червоточин, причем черные дыры служили в качестве входного отверстия. Но черные дыры, как известно, опасны и могут поглотить любого, кто подойдет слишком близко. Оказывается, однако, что некоторые черные дыры могут позволить объектам проходить через них относительно легко. Это позволило бы путешественнику исследовать пространство за ее пределами и, таким образом, устранить одно из самых больших препятствий для входа в такую червоточину. Но опять же, это только в том случае, если кротовые норы существуют.

Поэтому, пока мы не найдем настоящую червоточину для изучения или не поймем, что они не могут помочь нам исследовать Вселенную, придется все делать по старинке: отправляя ракеты в дальний путь, а наши умы – в воображаемые приключения.
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#28
Астрофизики объяснили активность звездообразования в молодой Вселенной

Модернизированный радиотелескоп Giant Metrewave (GMRT) позволил рассчитать содержание атомарного водорода в галактиках на расстоянии 8 млрд световых лет. Это помогло объяснить, почему звезды в молодой Вселенной формировались с повышенной скоростью, сообщили авторы работы в журнале Nature.

Галактики состоят в основном из газа и звезд, причем газ постепенно становится частью звезд, эволюция которых тоже подчиняется своим законам (часто попадая под правила так называемой главной последовательности). Понимание физики космоса требует подробного описания процесса этого перехода. Когда Вселенная была молодой, образование звезд в галактиках шло гораздо активнее, чем сейчас. Причина этого явления оставалось неизвестной без данных о количестве газообразного атомарного водорода (основного материала для звездообразования) в ранние времена существования Вселенной. Поскольку скорость света ограничена, мы видим далекие объекты с огромной задержкой (более молодыми), что и позволяет получать информацию о прошлом. Но чем больше расстояние, тем сложнее добыть данные: мешает не только ограниченная мощность приборов, но и эффект красного смещения. Астрофизики из Индии нашли выход из ситуации, усовершенствовав радиотелескоп Giant Metrewave (GMRT).

Этот телескоп позволяет искать спектральные линии атомарного водорода. В отличие от звезд, которые излучают свет в видимом диапазоне, спектр водорода лежит в области радиоволн и может быть обнаружен радиотелескопом. Сигналы от атомарного водорода измеряют в 21-сантиметровом диапазоне. Ранее это удавалось сделать только с красным смещением не больше 0,4 (для самых далеких подтвержденных галактик оно достигает 11). При этом активнее всего новые звезды формируются в галактиках со значением красного смещения от 1 до 3. Сигнал водорода очень слабый, и его трудно детектировать даже с помощью очень мощного оборудования. Чтобы решить эту проблему, астрофизики наложили слабые сигналы атомарного водорода, полученные GMRT от 7653 голубых галактик со значением красного смещения 0,74−1,45.

По их расчетам, соотношение средней массы атомарного водорода и звезд составило 1,03 — то есть водорода было не меньше, а то и больше. Результат был очень необычным: для близких к нам галактик, свет от которых достигает нас быстрее (а значит, мы видим их с меньшей задержкой и более «взрослыми»), атомарный водород составляет примерно 40% общей массы звезд.

«Звездообразование в молодых галактиках очень интенсивно, и атомарный газ активно расходуется на него всего один или два миллиарда лет. Поэтому его количество уменьшается, что приводит к постепенному снижению активности и замедлению образования звезд», — рассказал ведущий автор исследования Адитья Чоудхури, сотрудник Национального центра радио-астрофизики Тата. Таким образом, скоплений атомарного газа в более близких нам галактиках со значением красного смещения меньше единицы недостаточно, чтобы поддерживать высокую скорость формирования новых звезд.
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#29
УЧЕНЫЕ НАШЛИ СХОДСТВА МЕЖДУ ВСЕЛЕННОЙ И МОЗГОМ

Итальянские ученые сравнили сеть галактик в наблюдаемой Вселенной и нейронную сеть в человеческом мозге. Они обнаружили между ними большие сходства. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Physics.

Человеческий мозг функционирует благодаря своей широкой нейронной сети, которая, как считается, содержит около 86 миллиардов нейронов. Наблюдаемая Вселенная, в свою очередь, состоит минимум из 100 миллиардов галактик. Нейроны и галактики в обеих структурах составляют только около 30% всей массы и располагаются в виде длинных нитей или узлов. А около 70% массы состоит из состоит из компонентов, играющих менее важную роль: воды в мозге и темной энергии в наблюдаемой Вселенной.

Исходя из общих характеристик систем, итальянские ученые в своей модели сравнили сети галактик с участками коры головного мозга и мозжечка. «Мы рассчитали спектральную плотность обеих систем. Этот метод часто используется в космологии для изучения пространственного распределения галактик. Наш анализ показал, что распределение колебаний в нейронной сети мозжечка в масштабе от 1 микрометра до 0,1 миллиметра следует той же прогрессии распределения материи в космической паутине, но, конечно, в более крупном масштабе, от 5 до 500 миллионов световых лет», — рассказал один из авторов исследования, Франко Вацца из Болонского университета.

Ученые рассчитали некоторые параметры, которые характерны как для сети нейронов, так и для Вселенной. Это среднее количество соединений в каждом узле и тенденция кластеризации нескольких соединений в соответствующих центральных узлах внутри сети. «И снова структурные параметры выявили неожиданные уровни согласования. Вероятно, взаимосвязь внутри двух сетей развивается по схожим физическим принципам, несмотря на поразительную и очевидную разницу между физическими силами, регулирующими галактики и нейроны. Эти две сложные сети демонстрируют больше сходства, чем те, которые есть у космической паутины и галактики или нейронной сети и внутренней части тела нейрона», — подчеркнул другой исследователь, Альберто Фелетти из Веронского университета.

Авторы предполагают, что новые и эффективные методы анализа в обеих областях, космологии и нейрохирургии, позволят лучше понять направленную динамику, лежащую в основе временной эволюции этих двух систем.
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#30
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ ПОМОГУТ ОБЪЯСНИТЬ, ПОЧЕМУ ВСЕЛЕННАЯ РАСШИРЯЕТСЯ С УСКОРЕНИЕМ

Физики предложили наблюдать, как гравитационные волны от слияния черных дыр или нейтронных звезд взаимодействуют со сверхмассивными черными дырами. Предполагается, что это поможет понять, почему наша Вселенная расширяется с ускорением.

Гравитационные волны могут многое рассказать о мире, в котором мы живем. Физики предложили использовать эти колебания пространства-времени, чтобы понять природу ускоренного расширения Вселенной

Наша Вселенная постоянно расширяется и скорость этого процесса только растет. Однако такое описание плохо поддается объяснению с помощью существующих физических моделей. Одно из предположений гласит, что на больших масштабах гравитация ведет себя иначе, чем ее описывает теория относительности. До сих пор способа проверить это ученые не придумали.

Авторы новой работы предложили использовать для этой цели гравитационные волны. Исследователи утверждают, что необходимо изучить взаимодействие гравитационных волн со сверхмассивными черными дырами или скоплениями галактик. То, как изменятся характеристики гравитационной волны после этого, покажет, правильно ли мы понимаем гравитацию, или нет.

Например, в одной из теорий для описания ускоренного расширения Вселенной физики вводят дополнительную частицу. Она, помимо прочих эффектов, создавала бы своего рода «среду» вокруг больших объектов. Если бы движущаяся гравитационная волна столкнулась со сверхмассивной черной дырой, она породила бы новые колебания пространства-времени. В зависимости от того, с чем столкнулась волна — с самой дырой или «средой», — результирующее колебание имело бы свои особенности.

В своем исследовании ученые провели математическое моделирование и описали, как будут меняться характеристики волн при различных сценариях. Авторы надеются использовать результаты своей работы для анализа данных, которые гравитационно-волновой детектор LIGO получит в 2022 году, когда его вновь запустят после модернизации.
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#31
ПЕРВИЧНЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И ПОИСКИ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ В МУЛЬТИВСЕЛЕННОЙ

Японский Физико-математический институт имени Кавли (Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Kavli IPMU) славится обилием междисциплинарных проектов, возможных, благодаря наличию большого числа высококвалифицированных специалистов в разных областях научного знания. Один из таких проектов состоит в изучении черных дыр, которые могли формироваться в ранней Вселенной, прежде чем сформировались звезды и галактики.

Такие первичные черные дыры могут отвечать за всю темную материю Вселенной или некоторую ее часть, за некоторые из наблюдаемых гравитационно-волновых сигналов, а также служить зародышами сверхмассивных черных дыр, расположенных в центре нашей и других галактик.

Чтобы лучше понять первичные черные дыры, команда под руководством Александра Кусенко из Kavli IPMU, обратилась к изучению ранней Вселенной. Ранняя Вселенная была настолько плотной, что любая положительная флуктуация плотности величиной более 50 процентов могла привести к формированию черной дыры. Однако науке известно, что величины космологических возмущений, давших начало зародышам галактик, были намного меньше. Тем не менее, ряд процессов, протекавших в ранней Вселенной, мог привести к возникновению условий, благоприятствующих формированию черных дыр.

Одна из интригующих возможностей состоит в том, что первичные черные дыры могли формироваться из «дочерних Вселенных» в ходе инфляции, периода стремительного расширения Вселенной, который, как считается, дал начало основным структурам, наблюдаемым в современном мире, таким как галактики и скопления галактик. Относительно малые дочерние Вселенные коллапсировали с выделением большого количества энергии в небольшом объеме и формировали таким образом черные дыры, пояснили авторы. Большие дочерние Вселенные испытывали инфляционное расширение, однако, согласно положениям теории относительности Эйнштейна, после расширения они становились огромными лишь для внутреннего наблюдателя, в то время как для внешнего наблюдателя – то есть нас с вами – эти дочерние Вселенные также должны были представляться черными дырами, добавили они.

В своей работе команда Кусенко описала новый сценарий формирования первичных черных дыр и показала, что черные дыры, формирующиеся по сценарию Мультивселенной, могут быть обнаружены при помощи камеры Hyper Suprime-Cam (HSC) 8,2-метрового телескопа «Субару». Уникальность данной камеры состоит в том, что она может делать подробные снимки всей галактики Андромеда целиком – и если в это время перед одной из звезд галактики проходит первичная черная дыра, то становится возможным определение массы такой черной дыры. Ранее команда из Kavli IPMU уже сообщала в опубликованном исследовании (Takada et. al., 2019, Nature Astronomy 3, 524-534) об интригующем новом кандидате на роль первичной черной дыры, обнаруженном при помощи камеры HSC.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#32
ЧТО СКРЫВАЕТСЯ ЗА ТКАНЬЮ МИРОЗДАНИЯ: ПЕРВЫЕ СЛЕДЫ ГРАВИТАЦИОННОГО ФОНА ВСЕЛЕННОЙ

Гравитационные волны, которые мы встречали в космосе до сих пор, были похожи на настоящие цунами в море пространства-времени. Однако считается, по Вселенной также должна распространяться и легкая рябь. 13-летнее исследование света пульсаров, рассеянных по галактике выявило первые намеки на подобные «фоновые» сигналы.

Астрономы заявили о том, что, возможно, им наконец удалость отследить во Вселенной стабильный "фон", вызываемый гравитационными волнами

Гравитационные волны — это искажения в самой ткани пространства и времени, обычно возникающие при столкновениях черных дыр и / или нейтронных звезд. Существование таких волн было впервые предсказано сто лет назад общей теорией относительности Эйнштейна, но прямые доказательства появились лишь в 2015 году, и с тех пор были обнаружены десятки самых разных гравитационных искажений.

Хотя они и происходят из самых энергичных событий во Вселенной, но к тому времени, когда эти волны достигают Земли, они фактически искажают реальность только в невероятно крошечных масштабах — примерно в одну тысячную ширины протона.

И даже в этом случае речь идет лишь о самых сильных волнах. Все обнаруженные до сих пор гравитационные волны были резкими, внезапными сигналами космических катаклизмов. Но, согласно логике и математическим моделям, во Вселенной также должен существовать устойчивый фоновый «гул» низкочастотных волн. Конечно, их гораздо труднее обнаружить, и именно этот поиск стал целью Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн (NANOGrav).

«Другие обсерватории ищут гравитационные волны порядка секунд», — поясняет Джозеф Саймон, ведущий автор нового исследования. «Мы же ищем волны, которые имеют порядок лет или даже десятилетий».

В настоящее время для обнаружения гравитационных волн требуются чрезвычайно чувствительные инструменты, такие как LIGO и Virgo, которые излучают лазеры по туннелям длиной 4 км и следят за мельчайшими искажениями света. Но NANOGrav масштабируется таким образом, чтобы использовать... всю галактику.

Пульсары — это быстро вращающиеся звезды, которые направляют лучи излучения над Землей в предсказуемых импульсах, причем их циклы остаются неизменными в течение эонов. Но, как и лазеры LIGO, гравитационные волны должны растягиваться и сжимать свет, что и может позволить астрономам обнаружить фон низкочастотной гравитационной волны.

Постоянные световые сигналы пульсаров могут искажаться фоном гравитационных волн – это так называемое повсеместное искажение пространства-времени. Команда NANOGrav наблюдала 45 пульсаров по всему Млечному Пути в период от 3 до 13 лет. И теперь наконец кажется, что полученные в результате исследования данные намекают на некий общий фоновый процесс.

«В наборе данных мы обнаружили сильный сигнал», — рассказал Саймон. «Но пока не можем с уверенностью утверждать, что это именно фон гравитационной волны. Мы прошли через каждый из пульсаров один за другим и выявили определенную закономерность».

Команда пояснила, что необходимо будет провести дополнительную работу, чтобы подтвердить, исходит ли этот сигнал от фона гравитационной волны. В идеале в список наблюдения будет добавлено больше пульсаров, и нужно будет наблюдать за всей группой в течение более длительных периодов времени.

Если фон подтвердится, следующим шагом станет обнаружение его происхождения. Считается, что фоновые сигналы могут исходить от столкновений между сверхмассивными черными дырами, скрывающимися в центре галактик.

«Первые намеки на существование фоновых гравитационных волн предполагают, что сверхмассивные черные дыры, вероятно, действительно сливаются воедино. По факту, мы покачиваемся в море гравитационных волн, возникающих в результате слияния сверхмассивных черных дыр в галактиках по всей Вселенной», — заявила Джули Комерфорд, член команды НАНОГрав.
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#33
ФИЗИКИ ОЦЕНИЛИ РОСТ КВАНТОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В РАННЕЙ ВСЕЛЕННОЙ

Ученые построили численную модель роста неоднородностей из квантовых флуктуаций в темные века в рамках теории инфляционного расширения. Оказалось, что повышение контраста плотности происходит очень быстро, как только процесс переходит в нелинейный режим. Результаты позволяют лучше понять ключевой этап существования очень ранней Вселенной в рамках доминирующей теоретической концепции и подтверждают потенциальную возможность экспериментальной проверки идеи инфляции, пишут авторы в журнале Physical Review Letters.

Теория горячего Большого взрыва подробно описывает эволюцию Вселенной, начиная с высокоэнергетической горячей стадии. Эта концепция проверена многочисленными наблюдениями, а ее предсказания соответствуют реальности с высокой точностью. Однако она не способна дать ответы на ряд вопросов, таких как проблемы кривизны и горизонта, из-за чего ученые работают над созданием более общей теории.

На данный момент предложено немало альтернативных идей, но ни одна из них не получила убедительных доказательств. Наиболее популярной и разработанной является гипотеза о космологической инфляции — предшествующему горячему Большому взрыву экспоненциально быстрому расширению пространства, которое приводит к сглаживанию всех неоднородностей и помимо квантовых флуктуаций. Такой процесс позволяет разрешить многие возникшие трудности, но некоторые аспекты самой инфляции остаются без подробной оценки.

В рамках теории инфляции формулируется множество различных моделей, которые похожи общей динамикой, но отличаются в деталях. В простых сценариях Вселенная к сегодняшнему моменту вырастает как минимум в 10^60 раз, причем на сам инфляционный этап приходится 30 порядков, затем за триллионную долю секунды (первичные темные века) набегает еще 15 порядков, после чего можно говорить об относительно привычных физикам взаимодействиях на типичных для Большого адронного коллайдера энергиях. Расширение на оставшиеся 15 порядков растянуто на последующие 13,8 миллиарда лет до настоящего времени.

Новозеландские ученые из Оклендского университета под руководством Ричарда Истера (Richard Easther) провели первые детальные исследования роста неоднородностей сразу после окончания инфляции. Эти неоднородности должны были позже стать зародышами как видимых в карте реликтового излучения различий, так и похожей на пену крупномасштабной структуры современной Вселенной, образованной скоплениями галактик.

В рамках теории инфляции постулируется, что ранняя Вселенная был заполнена вырожденным квантовым конденсатом новых частиц (инфлатонов) — квантов физического поля, которое и приводило к быстрому расширению, обладая высокой потенциальной энергией. В течение самой инфляции распределение плотности инфлатонного конденсата остается с высокой точностью однородным, однако затем квантовые флуктуации вырастают, появляются возмущения, конденсат может фрагментироваться и в конечном итоге порождать известные сегодня частицы.

Теоретически можно решить уравнения общей теории относительности с учетом такого поля, но с практической точки зрения имеющихся вычислительных мощностей не хватает для достижения высокой точности за разумное время. В связи с этим локальная динамика, связанная с гравитацией растущих сгустков, ранее подробно рассматривалась только в рамках теории возмущений, которая применила лишь на линейном режиме роста, то есть при контрасте плотности не более единицы.

Авторы новой работы показывают, что в предположении о лидирующей роли одного нелинейного фактора — взаимодействия инфлатонов друг с другом — однородное распределение инфлатонов теряет симметричность и система переходит в нерелятивистский режим, так как из-за происходящего расширения Вселенной длины волн частиц растягиваются, а их импульсы пропорционально уменьшаются. Этот этап напоминает эволюцию обычной материи в более поздние эпохи, но важное отличие заключается в сохраняющейся вырожденности конденсата, из-за чего его нельзя описать с помощью классической физики частиц, но можно при помощи классической теории поля.

Такое состояние в точности соответствует условиям применимости формализма Шредингера — Пуассона: материю можно описать нерелятивистской волновой функцией, а гравитационный потенциал можно вычислить из уравнения Пуассона. Известно, что уравнения в этом приближении оказываются достаточно просты для точного численного решения в небольшом пространственном масштабе.

В результате авторам удалось проследить рост возмущений до максимального контраста плотности в 600, что выходит далеко за линейный режим. Исследователи решают уравнения на небольшой трехмерной сетке с 512 ячейками вдоль каждой стороны. За рассматриваемое время Вселенная успевает расшириться в 200 раз.

В будущем в подобные моделирования необходимо также включать взаимодействие инфлатонов с частицами Стандартной модели и темной материи, что позволит описать процесс перехода к горячей стадии жизни Вселенной. Также данная работа позволяет наметить возможный путь подтверждения результатов: необходимо вычислить спектр гравитационных возмущений, порождаемых ростом первичных неоднородностей, и вычислить его эволюцию в последующие этапы. Они должны выглядеть как гравитационные волны большой длины и теоретически могут попадать в области чувствительности будущих гравитационных антенн, в том числе готовящейся к запуску в 2034 году космической установки LISA.

Ранее ученые использовали бозе-конденсат для экспериментального моделирования расширения Вселенной, не смогли получить темную материю из черных дыр в рамках теории критической инфляции Хиггса и предложили проверять альтернативные теории инфляции с помощью метода «стандартных часов». О появлении самой идеи космологическая инфляции и к следующим из нее выводам мы писали в материале «Инфляция космических масштабов».
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#34
ГИГАНТСКОЕ ОБЛАКО ХОЛОДНОГО ГАЗА ПОДСКАЗАЛО АСТРОНОМАМ, КУДА «ПРОПАЛА» ЧАСТЬ МАТЕРИИ ВСЕЛЕННОЙ

Изучая мерцание звезд, астрономы в Австралии обнаружили огромное облако холодного газа в нашей галактике, совсем недалеко от Земли. Эта невидимая масса может дать новые подсказки о том, где найти «пропавшую» материю Вселенной.

Обратив внимание на мерцание звезд, ученые догадались, куда могла «изчезнуть» часть барионной материи Вселенной

Когда вы подсчитываете содержимое Вселенной, оказывается, что мы упускаем из виду большую его часть. Почти 70% всего вещества связано с темной энергией — таинственной силой, которая влияет на ускорение расширения Вселенной. Считается, что примерно 25% вещества в мире — это темная материя, странное вещество, которое, кажется, взаимодействует с «обычной» материей только посредством гравитации. Остается всего 5%, которые должны состоять из обычной (или барионной) материи — и мы все еще понятия не имеем, куда подевалась почти половина этой небольшой доли.

Астрономы уже давно могут оценить, сколько материи должно было образоваться в результате Большого взрыва, но когда они смотрят в небо, кажется, что ее недостаточно. Подсчитав все звезды, планеты, астероиды и другой мусор, они пришли к выводу, что не хватает примерно 40%.

«Мы подозреваем, что большая часть "отсутствующей" барионной материи находится в форме облаков холодного газа либо в галактиках, либо между галактиками», — поясняет Юаньмин Ван, ведущий автор нового исследования. «Этот газ невозможно обнаружить с помощью обычных методов, поскольку он не излучает собственного видимого света и слишком холоден для обнаружения с помощью радиоастрономии».

Поэтому для нового исследования ученые из Сиднейского университета обратились к нетрадиционным методам. Когда электромагнитные волны проходят через газ, они могут искажаться. Один из самых известных примеров — это эффект визуального мерцания звезд, когда свет звезды искажается при прохождении сквозь атмосферу нашей планеты.

Команда отследила пять мерцающих звезд, расположенных на небе в линию, и обнаружила, что все они имеют одинаковый образец искажения. Это указывает на то, что все сигналы проходят через одно и то же облако холодного газа на своем пути к нам.

Исходя из этого, исследователи смогли вычислить, что облако должно быть около 13 световых лет в длину и 0,3 светового года в ширину. Оно невероятно рассеянно и масса его при колоссальных размерах эквивалентна всего лишь массе нашей Луны. Кроме того, оно находится примерно в 10 световых годах от Земли, что относительно близко в космических масштабах.

Новый способ поможет астрономам найти и другие облака, которыми наша Вселенная может изобиловать. Не исключено, что «пропавшая» материал рано или поздно отыщется именно благодаря им.
 

Nobody

Раздел "Наука и Религия"
Команда форума
Модератор
#35
«Есть идея — странная, навязчивая, провокационная — одна из самых утонченных догадок в науке и религии. Она совершенно не поддается проверке и, вероятно, никогда не будет доказана. Но она будоражит.

Существует, как мы сказали, бесконечная иерархия вселенных, и может статься, что, сумей мы проникнуть внутрь элементарной частицы, такой как электрон в нашем мире, она сама оказалась бы целой замкнутой вселенной.

Внутри, собранные в здешние эквиваленты галактик и других, менее крупных образований, находятся в огромном количестве еще более мелкие элементарные частицы, которые сами есть вселенные следующего уровня, и так далее — бесконечная регрессия вселенных, вложенных одна в другую. И такая же прогрессия, устремленная в другую сторону. Знакомая нам Вселенная со всеми галактиками, звездами, планетами и людьми может оказаться одной элементарной частицей во вселенной более высокого уровня — первым шагом в бесконечной цепочке».

Карл Саган
«Космос. Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации»