인간은 궤도에 진입하기 전에 우주를 탐험하기 시작했습니다. 공상과학 소설의 창작을 통해 400년이 더 지났습니다.
- 항성 기준으로 볼 때 태양이 작다는 것이 사실입니까?
확실히 그런 방식은 아닙니다.UY Shield, AH Scorpio 및 W Cepheus와 같이 태양보다 천 배 더 큰 적색 거성 별이 있습니다. 그러나 다른 예도 있습니다. 예를 들어, 2003년에 발견된 별 2MASS J0523-1403은 목성 크기입니다(그러나 70배 더 무겁습니다). 그 질량은 태양보다 15배 작습니다. 이것은 별의 한계이며, 그 이하에서는 핵 반응이 단순히 점화되지 않습니다.
- 별은 어떻게 블랙홀로 변합니까?
이 운명은 8-10보다 큰 질량을 가진 별을 기다리고 있습니다.태양열. 중력 붕괴(즉, "자체 붕괴")로부터 핵 반응 에너지에 의해 유지됩니다. 그러나 조만간 연료가 고갈됩니다. 이러한 별은 먼저 수소를 태운 다음 헬륨을 태운 다음 탄소를 태우는 식으로 핵이 철로 변할 때까지 계속됩니다. 이때 핵 반응이 멈추고 중력의 영향으로 압축이 시작됩니다. 철심의 질량이 소위 찬드라세카르 한계(태양 질량의 약 1.5배)에 도달하면 별이 블랙홀로 붕괴하는 것을 막을 수 있는 것은 없습니다.
- 가스 거인이란 무엇입니까? 이것은 행성에 견고한 기초가없고 착륙 할 수 없다는 것을 의미합니까?
우리는 다음으로 구성된 매우 큰 행성에 대해 이야기하고 있습니다.대부분 수소와 헬륨. 우리 태양계에는 목성과 토성의 두 가지가 있습니다. 그들이 단단한 표면을 가지고 있는지 여부는 과학자들이 Juno 우주선을 사용하여 대답하려고 하는 매우 흥미로운 질문입니다. 현재 목성 주위를 도는 궤도에 있습니다.
목성으로 다이빙할 때 먼저 다음 단계를 거쳐야 합니다.암모니아와 물로 구성된 차갑고 촘촘한 구름의 바깥층. 관찰자가 아래로 내려갈수록 대기의 압력과 온도는 높아집니다. 어느 시점에서 수소는 액체 상태로 응축되어 거대한 바다를 형성할 것입니다. 더 깊은 곳에서는 엄청난 압력을 받는 수소가 액체 금속처럼 행동하기 시작합니다.
Juno 데이터에 따르면 행성의 핵심에는 명확한 경계가 없으며 용해된 것으로 보입니다. 아마도 이것은 수십억 년 전에 거인이 다른 행성과 충돌했기 때문에 일어난 일입니다.
원시 목성과 다른 행성의 충돌.a) 충돌 전 - 단단한 코어가 보입니다. b) 충돌 시간, c) 충돌 후 10시간. 충돌과 추가 혼합으로 인해 목성의 핵은 확장되고 "희석된" 것으로 판명되었습니다. Liu et al.(2019)에서 수정한 그림
- 블랙홀을 통과해 다른 차원으로 가는 것이 가능할까?
우리는 모른다.아인슈타인의 방정식은 블랙홀이 평행 우주(로젠-아인슈타인 다리)로 이어질 수 있는 역 화이트홀에 해당한다고 가정합니다. 하지만 거기에 도달하려면 빛보다 빠른 속도로 움직여야 합니다. 화이트홀 자체는 감마 범위에서 밝은 빛의 섬광의 형태로 우리 우주에서 나타날 수 있으며 페르미 우주 감마선 망원경에서 찾아내고자 합니다. 이론 물리학자 Lee Smolin은 화이트홀이 다른 우주의 빅뱅이라고 제안했습니다.
펜로즈 다이어그램. 위는 블랙홀이고 아래는 화이트홀입니다. 그리고 측면에는 두 개의 우주가 있습니다. 우리와 평행선
그리고 물리학자인 Oleg Lunin과 Samir Mathur가 제안한초끈 이론에 기반한 블랙홀에 대한 솔루션. 초끈 이론에서 알려진 모든 입자는 다차원 공간에서 에너지 끈의 진동입니다. 블랙홀에서 이러한 끈과 공간은 얽혀 단일 구조를 형성하는데, 이는 초공간에서 "다차원 고양이"가 뱉어낸 양털 덩어리와 유사합니다.
오른쪽에는 특이점이 있는 "보통" 블랙홀이 있습니다.사건의 지평선, 왼쪽 - 끈 이론에서 얻은 블랙홀, 사건의 지평선과 특이점(fuzzball - 모직 공)이 없습니다. Olena Shmahalo/Quanta Magazine의 예술 작품
- 고대인들은 현대 망원경이 없었다면 어떻게 은하를 발견했을까요?
눈은 민감한 도구입니다.우리는 하늘의 근원을 6등급까지 감지할 수 있습니다. 그건 그렇고,이 척도는 로마의 천문학 자 Cladius Ptolemy에 의해 소개되었습니다. 그의 목록에서 첫 번째 등급은 가장 밝은 별을 나타내고 여섯 번째 등급은 가장 어두운 별을 나타냅니다. 따라서 망원경 없이는 등급 3.44의 안드로메다 성운이 보입니다. 그건 그렇고, 이 은하는 약 천년 전에 페르시아의 천문학자이자 수학자 Abdurrahman al-Sufi에 의해 처음 기술되었습니다. 대마젤란운도 발견했다.
- 왜 시간은 4차원이라고 말하는 걸까요? 얼마나 많은 차원이 열려 있나요?
20세기까지 과학자들은 그 시대가 다음과 같다고 믿었습니다.공간과 물리적 과정은 서로 독립적이다. 그러나 1905년에 알베르트 아인슈타인은 시간과 공간이 늘어나고 수축될 수 있다는 특수 상대성 이론을 창안했습니다. 얼마 후, 그의 선생님인 Herman Minkowski는 공간과 시간을 공통의 4차원 시공간 연속체로 연결했습니다.
이러한 생각을 바탕으로 아인슈타인은 일반상대성 이론. 그는 질량과 에너지가 시공간에 어떻게 영향을 미치고 시공간을 구부릴 수 있으며 이러한 조건에서 물질의 운동이 어떻게 변하는지 설명하는 방정식을 작성했습니다. 공간과 시간은 물리적 과정의 참여자이지 무대가 아님이 밝혀졌다. 이것이 과학자들이 시간이 4차원이라고 믿는 이유입니다.
추가 차원에 관해서는, 이론끈은 미시적 수준에서의 존재를 허용하고, 막에 대한 우주론의 관련 아이디어("막"이라는 단어에서 파생됨) - 반대로 매우 크게. LIGO 및 VIRGO 중력 안테나와 Fermi-LAT 우주 감마선 망원경을 사용하여 우주에서 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)에서 작은 추가 치수를 찾습니다. 지금까지 아무 소용이 없습니다.
- 높은 산꼭대기의 시계는 지표의 시계와 다르게 움직인다는 것이 사실입니까?
시간 지연은 두 가지 경우에 발생합니다.물체가 외부 관찰자에 비해 빠른 속도로 움직일 때; 중력의 근원(거대한 행성, 블랙홀) 근처. 두 번째 범주의 시계가 있는 예. 산은 중력이 있는 지구 표면에 있으며 산 정상에서의 시간은 해수면에서 관찰자에 비해 더 빨리 흐를 것입니다. 사실, 이 효과는 매우 작습니다. 에베레스트 실험에서 하루 83나노초입니다.
그러나 GPS 위성은 약 2만 미터의 고도에서 비행합니다.km. 거기에서 시간의 중력 가속도가 더 중요합니다. 시간은 지구 표면보다 하루에 40마이크로초 빠르게 흐르며 이를 고려해야 합니다. 이러한 의미에서 GPS 위성은 상대성 이론의 효과를 테스트하는 훌륭한 실험실입니다.
- 시간과 공간은 어떻게 휘어질 수 있는가?
우리는 시간과 공간이 뒤틀린다는 것을 알고 있습니다.그러나 그들이 그것을 하는 방법은 어려운 질문입니다. 이에 대한 답을 얻기 위해서는 양자 차원에서 중력의 작용을 생각해볼 필요가 있지만 이에 대한 보편적인 이론은 아직 없다.
끈 이론과 같은 별도의 접근 방식이 있습니다.또는 루프 양자 중력. 후자는 연속적이지 않고 중력장의 닫힌 루프로 구성된 공간을 나타냅니다. 큰 규모에서는 일반 상대성이론의 일반적인 공간처럼 보이고, 작은 규모에서는 픽셀로 구성된 것처럼 보입니다. 이러한 루프 공간에 배치된 질량과 에너지는 루프 공간에 영향을 미치고 왜곡됩니다.
- 진공은 실제로 비어 있지 않고 입자 자체가 그 안에서 발생한다는 것이 사실입니까?
장 이론과 불확정성 원리에 따르면하이젠베르크는 매우 짧은 시간 동안 진공 상태가 짝을 이루는 입자를 생성할 수 있는 에너지 상태에 있을 수 있습니다. 과학자들은 그것들을 가상이라고 부릅니다. 그것들은 일반 것들과 다소 다르지만 동시에 양자 보존 법칙을 따릅니다.
우리는 가상 입자를 관찰할 수 없습니다.쌍으로 태어나 어떤 식 으로든 우리에게 영향을 미치지 않고 빠르게 전멸합니다. 그러나 이 평형은 예를 들어 블랙홀에서와 같이 강한 중력장이 있는 경우와 같이 어떤 경우에는 방해를 받을 수 있습니다. Stephen Hawking은 블랙홀이 흡수할 뿐만 아니라 입자(대부분 광자)를 방출하여 증발할 수 있음을 보여주었습니다. 그 전에는 빛조차도 블랙홀에서 "탈출"할 수 없다고 믿었습니다.
- 빅뱅이란? 왜 그런 일이 일어났습니까?
설명하는 이론적 모델입니다.매우 조밀하고 매우 뜨거운 상태에서 현대 우주의 출현. 피코초(조분의 1초)에 기본 상호 작용이 나타납니다. 처음에는 중력, 그 다음에는 전자기, 약하고 강합니다. 그런 다음 매우 높은 온도에서 입자 - 반 입자 쌍의 탄생이 시작되었으며 소멸 후 광자 (빛)가 생성됩니다.
다행히 비대칭이 발생했습니다.10억 개의 양성자-반양성자 쌍에 대해 하나의 양성자는 "추가"인 것으로 판명되었습니다. 이 10억분의 1은 모든 별, 은하, 행성 및 우리 자신으로 구성됩니다. 다음 수십만 년 동안 빛과 물질은 "얽혀" 있었고 우주는 매우 불투명했습니다. 빅뱅 후 약 400,000년 후, 냉각되고 원자가 형성되기 시작했습니다. 자유 전자가 하나도 남지 않았고 우주는 빛에 투명해졌습니다. 강력한 방사선 폭발이 있었고, 현재 우리는 이것을 유물 방사선(우주 마이크로파 배경)으로 관찰하고 있습니다.
왜 우주가 매우 압축된 상태에서 팽창하기 시작했는지, (빅뱅 이전에 무엇이 있었는지) 우리는 모릅니다. 아마도 그 이유는 진공의 양자 변동 때문일 것입니다.
- 우주선은 왜 빛의 속도로 날지 못할까?
특수 상대성 이론에서 다음은 다음과 같습니다.거대한 물체를 빛의 속도로 가속하려면 무한한 에너지를 소비해야 합니다. 물론 불가능한 일입니다. 광자와 같은 질량이 없는 입자만 빛의 속도로 이동할 수 있습니다.
1994년 멕시코 물리학자 Miguel Alcubierre워프 드라이브의 아이디어를 제안했습니다 (컬트 공상 과학 시리즈 Star Trek에서와 같이). FTL로 여행하는 대신 우주선은 평평한 시공간의 거품 속에 있으면서도 앞의 시공간을 압축하고 뒤에서 확장해야 합니다. 사실, 몇 가지 해결되지 않은 문제가 있었습니다. 이러한 거품을 만들기 위해서는 음의 질량을 가진 이국적인 물질이 필요합니다. 좋은 소식은 최근 논문이 양의 에너지 밀도를 가진 초광속 휘어짐 기포에 대한 솔루션을 발견했다는 것입니다. 그러나 문제는 거품 자체를 최소한 빛의 속도로 분산시키는 방법과 블랙홀을 생성하지 않고 많은 에너지를 얻을 수있는 곳입니다.
Alcubierre 엔진의 2D 렌더링
- 우주에 어떤 물질이 더 많습니까?
우주에서 얻은 최신 데이터에 따르면플랑크 천문대, 우리 우주는 평범한 것의 5%, 즉 과학자들이 말하는 중입자 물질, 즉 별, 은하, 가스 및 당신으로 구성되어 있습니다.
더 중요한 부분인 26%는암흑 물질. 그것은 은하와 은하단의 회전을 연구하여 발견되었습니다. 질량과 중력은 그들의 "거동"을 설명하기에 충분하지 않았습니다. 따라서 중력을 통해서만 나타나고 일반 물질과 상호 작용하지 않는 암흑 물질의 개념을 도입할 필요가 있었습니다. 사실 암흑물질이 무엇인지는 알려져 있지 않다.
왼쪽에는 에너지가 1-3인 감마선 지도가 있습니다.우리 은하의 중심에 있는 16GeV. 알려진 펄서가 서명되었습니다. 오른쪽에 표시된 것처럼 알려진 모든 감마선 소스를 제거하면 암흑 물질의 소멸로 설명할 수 있는 과도한 방사선이 발생합니다.
마지막으로 가장 신비한 물질은69%를 차지하는 암흑에너지는 우리가 거의 아는 바가 없는 에너지다. 그것은 주로 우주의 팽창을 통해 나타납니다. 또한 과학자들은 우주의 밀도가 거의 임계 수준에 가깝다는 결론을 내렸습니다. 그러나 물질(일반+암흑)은 임계밀도의 30%에 불과합니다. 나머지는 어디에 있습니까? 이는 공간의 에너지나 진공 그 자체일 수도 있고, 흔히 암흑에너지라고 불리는 추가적인 미지의 힘일 수도 있습니다.
- 우리 은하에 다른 지적 존재가 있을 가능성은 얼마나 됩니까?
우리 은하가생명으로 채워져야 합니다. 첫째, 케플러 우주망원경에 따르면 태양과 같은 별이나 적색왜성을 공전하는 지구와 같은 행성이 약 400억 개 있으며, 생명체가 거주할 수 있는 지역(생명의 기원에 유리한 조건)에도 있습니다.
둘째, 지구상의 생명이 시작되었습니다.지구가 형성된 직후부터 40억년 동안 존재해왔습니다. 지적인 존재에 관해서는 다소 더 복잡합니다. 은하계 규모에서 인간은 무시할 만큼 짧은 시간 동안 존재합니다.
미국 천문학자 Frank Drake 편집우리 은하계의 발전된 문명의 수를 추정하는 방정식이지만 알려지지 않은 것이 많습니다. 따라서 솔루션은 20 개에서 5 천만 개까지 크게 다릅니다! 후자는 문자 그대로 다음과 같이 들리는 페르미 역설도 있기 때문에 가능하지 않습니다. 왜 우리는 인공위성, 다양한 무선 신호 등과 같은 고급 문명의 흔적을 관찰하지 않습니까? 아마도 우리 행성과 태양계의 조건은 여전히 유일합니다 (예를 들어, 중력장이있는 큰 운석과 소행성으로부터 지구를 보호하는 거대한 목성이 있습니다). 즉, 삶은 아마도 우주의 규칙이 아니라 큰 예외일 것입니다.
- 존재의 끝에서 우주는 어떻게 될까요?
이제 가장 가능성이 높은 시나리오는 다음과 같습니다.빠르게 팽창하는 우주. 약 1조년 안에 모든 은하계가 눈에 보이는 우주 너머로 날아갈 것입니다. 100조년 후에 마지막 별인 적색왜성이 폭발할 것이다. 10000000000000년 안에 은하계는 붕괴되고 그 잔해는 블랙홀로 떨어지기 시작할 것입니다. 지적 생명체는 어떻게 될까요? 이것은 매우 긴 시대이고, 초발달된 문명은 블랙홀을 에너지원으로 사용하는 방법을 찾을 수도 있습니다.
조만간 블랙홀도 증발할 것이다호킹 방사선 설명(다양한 가정에 따라 1040~10106년 이내) 물론 시간이 지남에 따라 암흑 에너지의 밀도가 증가하면 모든 것이 훨씬 빨리 끝날 수 있습니다. 이 경우, 어느 시점, 예를 들어 200억~700억 년 안에 우주의 팽창 속도가 너무 빨라서 모든 물질이 아원자 수준에서 파열될 것입니다. 이 시나리오를 Big Rip이라고 합니다.
그리고 상상할 수 없는 미래를 더 자세히 들여다보면 언젠가는 양자 변동이 다시 우주의 탄생으로 이어질 수도 있습니다.
이러한 답변은 새로운 질문으로 이어질 수 있습니다.우주 탐험은 끝이 없습니다. "Uchi.ru"의 대화식 코스 "Space Printing"을 통해 주제를 탐구할 수 있습니다. 터치 타이핑 기술을 마스터하고 침략 로봇으로부터 우주를 구하려는 사람들을 위한 것입니다.
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