Човек је почео да истражује свемир пре него што је ушао у орбиту - кроз стварање научнофантастичних прича још 400
- Да ли је тачно да је Сунце мало по звезданим стандардима?
Не сигурно на тај начин.Постоје звезде црвених џинова које су хиљаду пута веће од Сунца - на пример, УИ Схиелд, АХ Шкорпион и В Цепхеус. Али има и других примера. На пример, звезда 2МАСС Ј0523-1403, откривена 2003. године, величине је Јупитера (али 70 пута масивнија). Његова маса је 15 пута мања од Сунца - ово је граница за звезде, испод које се нуклеарне реакције једноставно не пале.
- Како се звезде претварају у црне рупе?
Ова судбина чека звезде са масом већом од 8–10соларни. Од гравитационог колапса (тј. „урушавања у себе“) задржава их енергија нуклеарних реакција. Али пре или касније, гориво понестане: такве звезде прво сагоревају водоник, затим хелијум, па угљеник - и тако све док се језгро не претвори у гвожђе. При томе се нуклеарне реакције у њему заустављају, а компресија почиње под утицајем гравитације. Када маса гвозденог језгра достигне такозвану Цхандрасекхар границу (око једне и по соларне масе), ништа не може да одоли колапсу звезде у црну рупу.
- Шта је гасни гигант – да ли то значи да планета нема чврсте темеље и да се на њу не може спустити?
Говоримо о веома великим планетама које се састоје одуглавном водоник и хелијум. У нашем соларном систему постоје два: Јупитер и Сатурн. Да ли имају чврсту површину, веома је интересантно питање на које научници покушавају да одговоре помоћу летелице Јуно. Тренутно је у орбити око Јупитера.
Када роните до Јупитера, прво ћете морати да прођетеспољни слој хладних, густих облака састављених од амонијака и воде. Што се посматрач ниже спушта, то су притисак и температура у атмосфери већи. У неком тренутку, водоник ће се кондензовати у течно стање и формирати огроман океан. Још дубље, и водоник под огромним притиском почиње да се понаша као течни метал.
Подаци Јуно сугеришу да језгро планете нема јасне границе, чини се да је растворено. Можда се то догодило зато што се пре више милијарди година гигант сударио са другом планетом.
Судар прото-Јупитера са другом планетом.а) пре судара – видљиво је чврсто језгро. б) време судара, в) десет сати након судара. Услед колизије и даљег мешања, испоставило се да је Јупитерово језгро продужено и „разређено“. Слика прилагођена од Лиу и других (2019)
- Да ли је могуће проћи кроз црну рупу у другу димензију?
Не знамо.Ајнштајнове једначине претпостављају да црна рупа одговара обрнутој белој рупи, што може довести до паралелног универзума (Розен-Ајнштајнов мост). Али да бисте стигли тамо, морате се кретати брзином већом од светлости. Саме беле рупе могу да се манифестују у нашем Универзуму у облику светлих бљескова зрачења у гама опсегу - и желе да их пронађу са Ферми свемирског гама-телескопа. Теоретски физичар Ли Смолин је сугерисао да су беле рупе Велики прасак за друге универзуме.
Пенроузов дијаграм. Изнад је црна рупа, а испод је бела рупа. А са стране су два универзума: наш и паралелни
А предложили су физичари Олег Лунин и Самир Матхуррешење за црну рупу, засновано на теорији суперструна. У теорији суперструна, све познате честице су вибрације енергетских струна у вишедимензионалним просторима. У црној рупи, ове жице и простори су испреплетени, формирајући јединствену структуру, сличну клупку вуне коју је испљунула „вишедимензионална мачка“ из хиперпростора.
Десно је "обична" црна рупа са сингуларитетом ихоризонт догађаја, лево - црна рупа добијена из теорије струна, без хоризонта догађаја и без сингуларитета (фуззбалл - вунена лопта). Уметност Олене Шмахало/Часопис Куанта
- Како су древни људи открили галаксије ако нису имали модерне телескопе?
Око је осетљив инструмент.Можемо уочити изворе на небу до шесте магнитуде. Иначе, ову скалу је увео римски астроном Кладије Птоломеј. У његовом каталогу, прва магнитуда је означавала најсјајније звезде, а шеста најтамније. Стога видимо Андромедину маглину, која има магнитуду 3,44, без телескопа. Иначе, ову галаксију је први описао персијски астроном и математичар Абдурахман ал-Суфи пре око хиљаду година. Такође је открио Велики Магеланов облак.
- Зашто кажу да је време четврта димензија? Колико је димензија отворено?
Све до двадесетог века научници су веровали у то времепростор и физички процеси су независни један од другог. Али 1905. године Алберт Ајнштајн је створио специјалну теорију релативности, према којој се време и простор могу протезати и скупљати. Нешто касније, његов учитељ Херман Минковски је повезао простор и време у заједнички четвородимензионални простор-временски континуум.
На основу ових идеја, Ајнштајн је развио оптеорија релативности. Написао је једначину која описује како маса и енергија могу утицати на простор-време, савијајући га, и како се кретање материје мења у овим условима. Показало се да су простор и време учесници физичких процеса, а не позорница за њих. Зато научници верују да је време четврта димензија.
Што се тиче додатних димензија, теоријаструне дозвољавају њихово постојање на микро нивоу, а повезана идеја космологије на брану (изведена од речи "мембрана") - напротив, на веома великом. Мале додатне димензије траже се на Великом хадронском сударачу, велике - у свемиру, помоћу гравитационих антена ЛИГО и ВИРГО и свемирског телескопа гама зрака Ферми-ЛАТ. За сада безуспешно.
- Да ли је тачно да сат на врху високе планине тече другачије него на површини Земље?
Временско кашњење се јавља у два случаја:када се објекат креће великом брзином у односу на спољашњег посматрача; близу извора гравитације (масивна планета, црна рупа). Пример са сатом из друге категорије. Планина се налази на површини Земље, која има гравитацију, а време на врху планине ће тећи брже у односу на посматрача на нивоу мора. Истина, овај ефекат је веома мали: 83 наносекунде дневно у експерименту на Евересту.
Али ГПС сателити лете на висини од око 20 хиљада метара.км. Тамо је гравитационо убрзање времена значајније. Време тече 40 микросекунди дневно брже него на површини планете, и то се мора узети у обзир. У том смислу, ГПС сателити су одлична лабораторија за испитивање ефеката теорије релативности.
- Како се време и простор могу закривити?
Знамо да се време и простор искривљујуали како то раде је тешко питање. Да бисмо одговорили на њега, морамо да размотримо дејство гравитације на квантном нивоу, али за то још не постоји универзална теорија.
Постоје одвојени приступи попут теорије струнаили квантна гравитација у петљи. Ово последње представља простор не као непрекидан, већ као што се састоји од затворених петљи гравитационог поља. На великим размерама изгледа као уобичајени простор опште релативности, а на малим скалама изгледа као да се састоји од пиксела. Маса и енергија смештена у такав простор петље утиче на њега и тако га искривљује.
- Да ли је тачно да вакуум заправо није празан и да у њему настају саме честице?
Према теорији поља и принципу неизвесностиХајзенберга, за врло кратке временске периоде, вакуум може бити у таквом енергетском стању у којем је у стању да генерише упарене честице. Научници их називају виртуелним. Они се донекле разликују од обичних, али се у исто време повинују квантним законима очувања.
Не можемо посматрати виртуелне честице, онирађају се у паровима и брзо се уништавају, а да на било који начин не утичу на нас. Међутим, ова равнотежа може бити поремећена у неким случајевима, на пример, у присуству јаког гравитационог поља, као у црној рупи. Стивен Хокинг је показао да црне рупе могу не само да апсорбују, већ и да емитују честице (углавном фотоне), и да стога испаре. Пре тога се веровало да ништа, чак ни светлост, не може „побећи“ из црне рупе.
- Шта је Велики прасак? Зашто се то догодило?
Ово је теоријски модел који описујеизлазак модерног Универзума из веома густог и веома врућег стања. За пикосекунду (трилиони део секунде) у њему су се појавиле фундаменталне интеракције: прво гравитационе, а затим електромагнетне, слабе и јаке. Тада је на веома високим температурама почело рађање парова честица-античестица, а након тога су се они анихилирали, чији је производ фотон (светлост).
На нашу срећу, настала је асиметрија:за милијарду парова протон-антипротон, један протон се показао „екстра“. Све звезде, галаксије, планете и ми сами смо направљени од овог милијардног дела. Током наредних стотина хиљада година, светлост и материја су били „уплетени“ и универзум је био веома непрозиран. Отприлике 400.000 година након Великог праска, охладио се и атоми су почели да се формирају. Више није било слободних електрона, а Универзум је постао провидан за светлост. Дошло је до снажног налета радијације, коју сада посматрамо као реликтну радијацију (космичка микроталасна позадина).
Зашто је Универзум почео да се шири из веома компримованог стања, не знамо (као ни шта је било пре Великог праска). Можда су разлог биле квантне флуктуације вакуума.
- Зашто свемирски бродови не могу да лете брзином светлости?
Из специјалне теорије релативности следи:да бисте убрзали масивни објекат до брзине светлости, потребно је да потрошите бесконачну количину енергије. Што је, наравно, немогуће. Само честице без масе, као што је фотон, могу да се крећу брзином светлости.
1994. мексички физичар Мигел Алкубијерпредложио идеју варп погона (као у култној научнофантастичној серији Звездане стазе). Уместо да путује на ФТЛ, летелица мора да компримује простор-време испред себе и да га шири иза себе, док је још увек у мехуру равног простор-времена. Истина, било је неколико нерешених питања. За стварање таквог мехура потребна је егзотична материја са негативном масом. Добра вест је да је недавни рад пронашао решења за суперлуминалне мехуриће основе са позитивном густином енергије. Али остаје проблем како распршити сам мехур бар до брзине светлости и где добити много енергије без стварања црне рупе.
2Д приказ Алцубиерреовог мотора
- Које супстанце има више у универзуму?
Према последњим подацима до којих је дошао просторОпсерваторија Планк, наш Универзум се састоји од само 5% обичне или, како научници кажу, барионске материје, односно звезда, галаксија, гаса и вас.
Значајнији део – 26% – јестеТамна материја. Откривено је проучавањем ротације галаксија и њихових кластера. Маса и гравитација нису биле довољне да објасне њихово „понашање“. Стога је било неопходно увести појам тамне материје, која се манифестује само кроз гравитацију и иначе не ступа у интеракцију са обичном материјом. У ствари, није познато шта је тамна материја.
На левој страни је мапа гама зрачења са енергијом 1–3.16 ГеВ у центру наше галаксије. Познати пулсари потписани. Ако уклонимо све познате изворе гама зрачења, као што је приказано десно, онда ће доћи до вишка зрачења, што се може објаснити анихилацијом тамне материје
Коначно, најмистериознија супстанца која69% чини тамна енергија, о којој не знамо готово ништа. Она се манифестује првенствено кроз ширење Универзума. Поред тога, научници су закључили да је густина Универзума близу критичне. Међутим, материја (обична + тамна) је само 30% критичне густине. Где је остатак? То може бити енергија простора или самог вакуума, или додатна непозната сила, која се обично назива тамна енергија.
- Колико је вероватно да у нашој галаксији постоје друга интелигентна бића?
Постоје многе индиције да је наша галаксијамора бити испуњен животом. Прво, према свемирском телескопу Кеплер, постоји око 40 милијарди планета сличних Земљи које круже око звезда сличних сунцу или црвених патуљака, а такође су у зони погодној за живот (повољни услови за настанак живота).
Друго, настао је живот на нашој планетискоро одмах након формирања Земље и постоји већ 4 милијарде година. Што се тиче интелигентних бића, то је нешто компликованије. На галактичким размерама, човек постоји занемарљиво кратко време.
Амерички астроном Френк Дрејк је саставиоједначина за процену броја напредних цивилизација у нашој галаксији, али има много непознаница. Дакле, решење за њега веома варира - од 20 комада до 50 милиона! Ово последње је мало вероватно, јер постоји и Фермијев парадокс, који буквално звучи овако: зашто не примећујемо трагове напредних цивилизација – сателите, разне радио сигнале и тако даље? Можда су услови на нашој планети и у Сунчевом систему и даље јединствени (на пример, имамо огроман Јупитер, који својим гравитационим пољем штити Земљу од великих метеорита и астероида). Односно, живот, можда, није правило за Универзум, већ велики изузетак.
- Шта ће се догодити са Универзумом на крају његовог постојања?
Сада је највероватнији сценариоуниверзум који се брзо шири. За отприлике трилион година, све галаксије ће одлетети изван видљивог Универзума. За 100 трилиона година, последња звезда, црвени патуљак, експлодираће. У року од 10 квантилиона година, галаксије ће се распасти, а њихови остаци ће почети да падају у црне рупе. Шта ће се догодити са интелигентним животом? Ово је веома дуга ера, и супер напредна цивилизација може пронаћи начин да користи црне рупе као изворе енергије.
Пре или касније, чак и црне рупе ће испаритиРачун Хокинговог зрачења (према различитим претпоставкама, у периоду од 1040-10106&нбсп;година). Наравно, све се може завршити много брже ако се густина тамне енергије временом повећава. У овом случају, у неком тренутку, рецимо за 20–70 милијарди година, брзина ширења Универзума ће бити толико висока да ће сва материја пукнути на субатомском нивоу. Овај сценарио се зове Биг Рип.
А ако погледате још даље у незамисливу будућност, једног дана квантне флуктуације могу поново довести до рођења универзума.
Ови одговори могу довести до нових питања −истраживање свемира је бескрајно. Можете да се удубите у тему уз помоћ интерактивног курса „Свемирско штампање“ са „Уцхи.ру“. Намењен је онима који желе да савладају вештину куцања на додир и успут спасу Универзум од робота агресора.
Опширније:
Највеће породично стабло човечанства показало је историју наше врсте
Развијено еколошки прихватљиво гориво на бази угљен-диоксида
Велика Кеопсова пирамида биће проучавана коришћењем космичких зрака