Невидимые объекты, скрытая масса, чёрные дыры...

Анатолий Засов
СКРЫТАЯ МАССА


Во Вселенной были обнаружены такие тела и среды, которые не излучают свет или другие волны либо излучают их неуловимо мало. Они объединяются под общим названием «невидимая», или «скрытая», масса. Их природа во многом остается загадочной. О том, что думают по этому поводу астрономы, рассказывает Анатолий Владимирович Засов, д. ф.-м. наук, профессор Государственного астрономического института им. Штернберга Московского университета.



Невидимое не означает необнаружимое. Догадаться о присутствии «невидимых» тел можно по их гравитационному полю, которым обладают все тела и частицы, какую бы природу они ни имели. Это поле может воздействовать на окружающие объекты, доступные наблюдениям, и их реакция на гравитационное поле дает возможность узнать о присутствии невидимой массы, даже если сам источник гравитационного поля больше ничем себя не обнаруживает.

В принципе, невидимые массы могут существовать на любом расстоянии от нас — в нашей и других галактиках, в межзвездном пространстве, даже в Солнечной системе. Однако выяснилось, что если скрытая масса и присутствует в нашей Галактике в окрестностях Солнца, то в таких количествах, что ею можно пренебречь по сравнению с «видимой» массой, которая заключена в звездах, межзвездном газе и пыли. Так что далеко не всегда есть основания подозревать, что большое количество вещества скрывается от нашего взгляда. Скрытой массы, например, не может быть много в скоплениях звезд. Это было не сложно проверить. Зная полное количество (интегральную светимость) видимых звезд и учитывая звезды малых масс (они могут быть не видны, но известно, каково их относительное количество), можно рассчитать ожидаемые скорости движения звезд, которыми они должны обладать, если удерживаются в скоплении совокупным гравитационном полем всех его членов. И если измерения средней скорости звезд согласуются с ожидаемой величиной (что действительно имеет место), то нет никаких оснований предполагать присутствия большого количества иных тел помимо звезд.

Тем не менее бывают очень любопытные ситуации, когда, на первый взгляд, концы с концами не сходятся. Можно привести такой пример. В 60-х годах были запущены два космических аппарата — «Пионер-10» и «Пионер-11», которые сейчас являются самыми далекими от Земли искусственными объектами; они уже вышли за пределы Солнечной системы. В течение долгих лет удавалось определять их координаты и скорости, и оказалось, что оба космических аппарата движутся немного не так, как следует из стандартной теории гравитации, учитывающей влияние не только Солнца, но и планет: они имеют избыточное ускорение, направленное в сторону Солнца. Ускорение очень небольшое, порядка 10—7 см/с2, но за несколько десятилетий его непрерывного действия положение аппаратов стало существенно отличаться от того, каким оно должно было быть по теоретическим расчетам. Можно было, конечно, предположить существование в Солнечной системе неизвестного и достаточно массивного тела (темной планеты?), которое притягивает аппараты, — так, например, в XIX в. была обнаружена планета Нептун, положение которой определили теоретически по гравитационному возмущению более близкой к Солнцу планеты — Урана. Но этот вариант вряд ли проходит: аппараты движутся в разные стороны, а избыточное ускорение примерно одинаково по величине и направлению. Маловероятно, что есть два неизвестных космических тела, одинаково действующих на эти аппараты.

Более вероятным представляется другое объяснение, предложенное учеными, которое не связано с неоткрытыми телами. В космических аппаратах сохранился еще действующий источник энергии и тепла, который обеспечивает работоспособность радиоаппаратуры, используемой для связи с Землей. Он находится за внешней, выпуклой поверхностью параболической антенны, обращенной в сторону Земли. Слабые потоки теплового инфракрасного излучения, исходящего от нагретых поверхностей, отражаются от задней поверхности антенны и дают реактивный эффект, рождая силу, направленную к Солнцу.

Что касается далеких областей космоса, то здесь, по-видимому, не обойтись без скрытой, то есть невидимой, массы. Однако надо иметь в виду следующее. Если какие-либо массивные объекты в далеком космосе недоступны даже для самых крупных наземных телескопов, это еще не означает, что они не наблюдаемы вообще. Ведь их излучение может просто не доходить до Земли. Это, например, будет иметь место, если излучение приходит на таких длинах волн, которые не проникают через земную атмосферу. Наша атмосфера не пропускает волны гамма-, рентгеновского, далекого инфракрасного и далекого ультрафиолетового диапазонов. Тем не менее известно немало объектов, которые излучают преимущественно именно в этих областях спектра. Возможность проводить их наблюдения дают только внеатмосферные исследования из космоса. Именно в этом заключается основной вклад, который вносят в астрономию космические исследования. Работающий ныне на орбите большой космический телескоп имени Хаббла — это, пожалуй, первый и последний крупный внеатмосферный инструмент, который рассчитан на прием прежде всего в оптической области спектра. Его преемник, по-видимому, будет рассчитан в первую очередь на инфракрасный диапазон, поскольку многие звезды и галактики (особенно очень далекие) являются наиболее яркими именно в этих лучах.

Космические исследования позволили ученым увидеть и «ультрафиолетовое» небо, и небо в рентгеновских и гамма-лучах. В результате перед астрономами открылись совершенно иные, незнакомые ранее краски мира. «Проявились» неизвестные ранее объекты, которые, не будь космических наблюдений, остались бы либо совсем неизвестными, либо были бы причислены к скрытой массе, хотя их излучение прекрасно регистрируется из космоса. Но все же большая часть источников в этих недоступных для наблюдения с Земли диапазонах спектра относится к уже известным космическим объектам: очень горячим или, наоборот, очень холодным звездам, облакам межзвездного газа и пыли и к галактикам.



***
Есть, однако, такие уникальные объекты, которые действительно не излучают ни в каком диапазоне спектра. Это черные дыры. Так называют объекты с очень сильным, предельно возможным в природе гравитационным полем, которое в состоянии удерживать любое излучение. Черные дыры могут возникать в результате безудержного сжатия массивных тел. Это уже по-настоящему темные, абсолютно невидимые тела. Узнать об их присутствии можно только по гравитационному влиянию на близкие объекты. Свойства черных дыр хорошо изучены теоретически, но найти их присутствие в космическом пространстве оказалось непростым делом. Тем не менее сейчас уже обнаружены черные дыры по крайней мере двух типов (а их может быть и больше): черные дыры звездных масс, образующие тесные пары с нормальными звездами, и черные дыры гигантских масс в ядрах галактик. И те и другие найдены по косвенным признакам — по скоростям движения близких к ним звезд или газа.

Одна из самых массивных черных дыр из известных нам была обнаружена по движению газа в центре массивной галактики М87, находящейся на расстоянии около 50 млн световых лет от нас. Ее масса составляет около трех миллиардов масс Солнца. Черная дыра значительно меньшей массы найдена по наблюдаемому перемещению отдельных звезд и в самом центре Галактики, в которой мы живем: эти звезды быстро, со скоростями в сотни км/с, движутся по своим орбитам вокруг центра, в котором не видно никаких ярких источников света. Именно по скоростям движения и размерам их орбит и была оценена масса невидимой черной дыры. Она составила несколько миллионов масс Солнца.

Но масса черных дыр в ядрах галактик, какой бы гигантской она ни казалась, все же очень мала по сравнению с полной массой галактики. Важно узнать, хватает ли наблюдаемого количества звезд и газа в той или иной галактике для того, чтобы ее объяснить. Работа над этим вопросом привела к целому ряду интересных открытий.

Как можно определить полную массу? Считать звезды и суммировать их массы бесполезно, звезд в каждой галактике сотни миллиардов, и даже в нашей Галактике доступна наблюдениям только небольшая их часть. Обычно поступают по-другому, используя фотометрический метод. Основная масса видимого вещества в галактиках принадлежит звездам. Зная массы, светимости и спектральные особенности отдельных звезд различных типов, можно по измерениям яркости галактики и ее спектра оценить примерное количество или плотность этих звезд на различных расстояниях от центра галактики и отсюда найти интегральную массу ее звездного населения. Но есть и совсем другой путь определения массы галактики, для которого не обязательно оценивать количество звезд. Он связан с оценкой массы по гравитационному полю, создаваемому системой. Это самый универсальный метод определения массы, он называется динамическим. Таким методом в свое время были определены массы нашей Земли, Луны, планет, Солнца и многих звезд, входящих в состав звездных систем. Масса вещества, заключенная в пределах заданного расстояния от центра галактики, вычисляется в этом случае на основе измерений скоростей движения объектов в дисках галактик: обычно газовых облаков или звезд, вращающихся вокруг центра по почти круговым орбитам.

Используя динамический метод для измерения масс галактик, астрономы столкнулись с неожиданной проблемой: результаты, получаемые двумя упомянутыми методами, согласуются, как правило, только для внутренних областей галактик и сильно расходятся на больших расстояниях от центра. Если судить по распределению звезд, скорость вращения галактик должна, начиная с некоторого расстояния, уменьшаться с удалением от центра, а наблюдения в большинстве случаев этого не показывают. Скорости вращения, как правило, либо продолжают расти вдоль радиуса, либо остаются почти постоянными. Для того, чтобы объяснить высокую скорость вращения внешних областей галактических дисков, приходится предположить, что на больших расстояниях от центра галактики решающую роль играет дополнительная масса, то есть нечто помимо звезд и газа. Это «нечто» получило название темного гало галактики. Иногда дополнительную массу называют скрытой массой галактики, хотя это название не очень удачно: раз она все же обнаруживает себя по гравитационному полю, значит, не совсем скрыта от нас...

Для некоторых галактик удалось не только измерить массу темного гало, но и узнать кое-что о ее форме. Есть галактики, у которых помимо основного диска есть еще полярное газовое кольцо, плоскость которого перпендикулярна плоскости диска. Для таких систем можно измерить скорость вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и убедиться не только в существовании темной массы, но и в том, что она не сосредоточена в диске, а занимает объем сплюснутого сфероида. Таким образом, скрытое вещество распределено совсем не так, как звезды, которые сконцентрированы в основном в диске.

Независимым образом к выводу о существовании массивных гало в галактиках привели и другие исследования, например измерения толщины звездных дисков или разброса (дисперсии) скоростей звезд, составляющих диск, на различном удалении от центра. Расчеты, основанные на этих измерениях, однозначно подтвердили, что на долю звезд и газа в галактиках обычно приходится не более половины полной массы, причем это соотношение меняется в пользу темного гало по мере возрастания расстояния от центра, в пределах которого масса определяется. Темное гало простирается по крайней мере в несколько раз дальше оптических границ галактики, то есть там, где звезд уже практически нет. Полная масса галактики, с учетом этих далеких областей, при этом может оказаться в 5–10 раз больше, чем суммарная масса видимого вещества в ней.

В настоящее время только с учетом скрытой массы удалось количественно и качественно объяснить целый ряд наблюдаемых свойств галактик помимо их высоких скоростей вращения. К ним относится, например, существование очень сильно сплюснутых, тонких звездных дисков в некоторых галактиках: когда диск такой галактики наблюдается с ребра, она выглядит на фотографии как тонкая прямая полоска или иголочка с уярчением посередине. Оказывается, что, если бы не существование массивного гало, внутренние процессы в таких дисках быстро привели бы к тому, что они бы увеличили свою толщину в несколько раз. Другой пример, где не обойтись без темной массы, — это объяснение существования горячего газа с температурой в миллионы кельвинов, заполняющего гигантские эллиптические галактики (заметных звездных дисков в них нет). Если бы в таких галактиках не было ничего, кроме звезд и газа, то создаваемое ими гравитационное поле оказалось бы недостаточным для удержания внутри галактики столь сильно нагретой среды. Нужна еще дополнительная, темная масса, по-видимому, той же природы, что и темное гало в галактиках с вращающимися дисками.

Присутствие массивных темных гало было обнаружено в галактиках всех типов, но в различных пропорциях по отношению к светящемуся веществу. Наиболее впечатляющие результаты были получены, когда были открыты галактики очень низкой поверхностной яркости, свечение которых настолько слабо, что их наблюдения часто находятся на грани возможности современных методов, — поверхностная яркость таких галактик в десятки и сотни раз меньше, чем яркость темного ночного неба, на фоне которого они наблюдаются. Тем не менее, несмотря на очень низкую плотность звездного населения, эти галактики довольно быстро вращаются. У них темная масса начинает существенно преобладать над видимым веществом не на краю галактик, как в большинстве случаев, а почти от самого центра. Поэтому возникло предположение, что могут существовать даже еще более слабо светящиеся, практически невидимые галактики-призраки. При очень низкой яркости они, тем не менее, могут иметь большие массы и размеры. Сближаясь или сталкиваясь в своем движении с нормальными галактиками, такие «призраки» неизбежно должны заметно исказить, искорежить своим гравитационным полем их наблюдаемую форму, привести к активизации различных процессов (например, звездообразования) в дисках, а сами они при этом так и останутся невидимыми, если только в них не начнут рождаться яркие звезды. Подобные объекты действительно можно найти среди галактик с искаженными формами.



***
Важно то, что скрытая масса наблюдается не только в галактиках, но и между ними. Галактики часто образуют группы, скопления. Мы можем измерить скорости отдельных галактик, а потом определить динамическим методом, какая масса должна быть у скопления в целом, чтобы удержать их вместе. Еще в середине прошлого века при изучении ближайшего к нам крупного скопления галактик в созвездии Девы выяснилось, что галактики движутся внутри скопления значительно быстрее, чем ожидалось. Это означало, что если скопление галактик — долгоживущее образование (а в этом трудно сомневаться), то помимо галактик в нем также должна присутствовать скрытая масса, удерживающая всю систему галактик от разлета своим гравитационным полем. В дальнейшем сходная проблема возникла и в отношении других скоплений галактик. Первое, что можно было предположить, это то, что скрытая или темная масса принадлежит очень горячему газу, заполняющему пространство между галактиками и не видимому в оптическом диапазоне из-за низкой плотности. Когда возникла эта проблема недостающей массы в скоплениях, еще не были созданы рентгеновские обсерватории-спутники, которые могли бы зарегистрировать излучение горячего газа. И действительно, с их появлением газ во многих скоплениях был найден: все пространство между галактиками, как оказалось, «светится» в рентгеновских лучах. По яркости этого излучения удалось измерить температуру и массу газа, и оказалось, что она одного порядка с суммарной массой отдельных галактик в скоплении — с учетом как светящегося, так и несветящегося вещества, которое в галактиках находится. Но это не решило проблему полностью. Скрытая масса в скоплениях должна быть существенно выше — ее во много раз больше, чем вещества галактик.

Подтверждение существования скрытой массы в скоплениях пришло с неожиданной стороны. Известен целый ряд скоплений, на фотографиях которых заметны необычные объекты, выглядящие как короткие отрезки дуг, обращенных своей вогнутой стороной к центру скопления. Спектр их излучения такой же, как у галактик, но у более далеких, чем наблюдаемые в скоплении. Когда по спектру определили расстояние до этих странных объектов, то оказалось, что они действительно не имеют никакого отношения к скоплению, находясь во много раз дальше от нас. Здесь мы встречаемся с удивительными эффектами: со своего рода нерукотворными телескопами, созданными природой. Скопления, вернее, их гравитационные поля, играют роль линзовых объективов телескопов. Световые лучи от далеких объектов, находящихся далеко за скоплением, отклоняются гравитационным полем от прямолинейного пути и сходятся, подобно лучам, проходящим через оптическую линзу. В результате на фоне скопления можно увидеть увеличенное изображение тех объектов, которые случайно оказались на одном луче зрения со скоплением, но далеко за ним. Правда, гравитационная линза всегда искажает вид источников. Изображение одной и той же галактики может раздробиться на несколько дуг, они всегда довольно сильно деформированы, но, тем не менее, такая линза значительно увеличивает их яркость и угловой размер.

Описанный эффект гравитационного линзирования дает уникальную возможность заглянуть дальше во Вселенную, а также позволяет измерить полную массу вещества в скоплениях, благодаря которой возникает наблюдаемый эффект. Измерения подтвердили, что «скрытая», невидимая масса в скоплениях часто в десятки раз больше, чем суммарная масса отдельных галактик.



***
Какова же природа скрытой материи? Количество гипотез, предлагавшихся для ее объяснения, сначала было довольно велико, более десятка. Но большинство из них по тем или иным причинам отпало как не удовлетворяющие наблюдательным данным, и сейчас их фактически осталось только три (в принципе, все три гипотезы могут оказаться правильными, но нельзя исключить и того, что ни одна из них не состоятельна, хотя мне последний вариант кажется маловероятным). Рассмотрим их по отдельности.

Первая гипотеза. Темная среда представляет собой объекты из обычного, уже известного астрономам вещества, состоящего из обычных атомов, например, газовые шары, которые по массе занимают промежуточное положение между звездами и планетами (такие тела трудно обнаружить), то есть объекты являются либо мало массивными звездами, либо очень большими планетами в межзвездном пространстве. Из-за сравнительно маленькой массы в них могут вообще не идти термоядерные реакции, так что мощность излучения этих газовых шаров хотя теоретически и не равна нулю, но все же слишком низка для того, чтобы мы обнаружили их свечение с космических расстояний. Конечно, если такое тело пройдет через Солнечную систему или вблизи нее, то это событие не окажется бесследным. Прежде всего, такое прохождение заметным образом должно сказаться на движении далеких комет, бесчисленное множество которых очень медленно движется далеко за орбитами самых далеких планет. Часть комет, никогда ранее не приближавшихся к Солнцу, под действием притяжения небольшого тела, вторгнувшегося в их среду, может кардинальным образом изменить свои орбиты и войти, набирая скорость, во внутреннюю область Солнечной системы, где располагаются планеты. При этом неизбежно усилится интенсивность космических «бомбардировок» такими кометами Земли и других планет. Не исключено, что в далеком прошлом в истории Земли подобные события действительно имели место.

Но можно ли все-таки узнать о присутствии темных тел на больших расстояниях от Солнечной системы? Оказывается, в принципе возможно. Для этой цели было предложено использовать эффект гравитационного линзирования, сходный с тем, который ответственен за возникновение наблюдаемых дуг в скоплениях галактик, но только меньше по масштабу. В этом случае надо искать линзы, образуемые гравитационным полем тел небольших масс и исчезающе малого углового размера. Идея поиска довольно проста: если навести телескоп на центральную часть нашей Галактики или на соседние галактики, то телескоп зафиксирует миллионы отдельных слабых (из-за большого расстояния) звезд по всему полю зрения. И если где-то на пути между нами и этими далекими звездами движутся несметные количества маленьких тел (а их должно быть очень много, чтобы объяснить ими скрытую массу Галактики), то с некоторой вероятностью можно найти такой случай, когда темное тело проходит совсем рядом (в проекции на небо) с какой-нибудь далекой звездой, то есть оказывается практически на одном луче зрения с ней. Тогда гравитационное поле невидимого тела может на какое-то время (обычно — на несколько дней) заметно увеличить яркость находящейся за ним звезды, после чего ее яркость вернется к прежнему уровню. Для наблюдения этого эффекта выбирается область неба, богатая далекими звездами, и отслеживается изменение блеска всех миллионов звезд в этой области от ночи к ночи. Компьютерная обработка изображений позволяет это выполнить оперативно. Таким путем можно найти звезды, изменившие на какое-то время свой видимый блеск. Проблема, однако, заключается в том, что множество звезд меняет свою светимость по внутренним, не зависящим от гравитационных линз, причинам. Здесь нужно использовать определенные критерии, отличающие переменные звезды от звезд, изменивших яркость из-за гравитационного линзирования. Один из таких критериев очевиден — изменение блеска не должно сопровождаться изменением цвета звезды: любая переменная звезда, меняя свою яркость, меняет и цвет, а гравитационное поле должно действовать на лучи различного цвета абсолютно одинаково.

Второй критерий — одноразовость эффекта: звезда не должна менять своего блеска ни до, ни после события.

В настоящее время найдено несколько десятков таких событий, которые можно приписать действию гравитационных линз, так что темные тела между звездами действительно обнаружены. Но статистические оценки показали, что наблюдаемая частота этих событий не столь высока, как ожидалась, так что суммарная масса темных тел позволяет объяснить не больше 20% того, что требуется для скрытой массы. Да и масса невидимых объектов, ответственных за наблюдаемое линзирование, оказалось не такой уж маленькой, где-то в среднем в два-три раза меньше массы Солнца, так что это просто маломассивные холодные звездочки (красные карлики), которые можно наблюдать непосредственно лишь на небольших расстояниях от Солнца.

Второе объяснение более экзотично: скрытую массу составляют небольшие черные дыры или нейтронные звезды. Они могут иметь массы, в несколько раз превышающие массу Солнца, при этом их радиусы должны составлять всего несколько километров. Черные дыры, как мы знаем, в принципе не могут излучать света, а нейтронные звезды хотя и излучают свет, но имеют очень низкую светимость. Черные дыры звездных масс, как и нейтронные звезды, возникают в результате эволюции наиболее массивных звезд. Но объяснить всю скрытую массу такими объектами вряд ли когда-либо удастся. Дело в том, что если бы за время существования Галактики в ней возникло требуемое количество массивных звезд, то в настоящее время и газ, и звезды имели бы совершенно иной химический состав, потому что эволюция массивных звезд всегда сопровождается образованием и выбросом в межзвездное пространство большого количества тяжелых элементов, присутствие которых невозможно «спрятать». Теоретически, однако, черные дыры могут иметь и меньшие массы, чем звезды. Образование большого количества крошечных мини-черных дыр могло иметь место на ранней, до-звездной стадии эволюции Вселенной. Тогда эти черные дыры должны быть действительно микроскопическими — размером не более нескольких микрометров. Но обнаружить их присутствие — задача пока неразрешимая.

И, наконец, третья гипотеза, имеющая, кажется, наибольшее количество последователей среди ученых. Известны элементарные частицы, которые слабо взаимодействуют с веществом, например нейтрино, и они в совокупности могут заключать в себе очень большую массу, оставаясь практически ненаблюдаемыми. Правда, нейтрино — частицы, уже давно обнаруженные экспериментально, как оказалось, мало пригодны для объяснения темной массы. Однако достаточно хорошо разработанная физическая теория элементарных частиц говорит о возможности существования большого количества частиц различных типов, также слабо взаимодействующих с веществом, но с другими свойствами, чем нейтрино. Частицы с предсказываемыми свойствами пока не обнаружены экспериментально лабораторными методами, но в принципе они могут заключать в себе недостающую массу в галактиках. Такие всепроникающие частицы взаимодействуют с обычным веществом практически лишь посредством гравитационного поля. Они могли возникнуть на самых ранних, очень горячих стадиях расширения Вселенной и, в принципе, составлять основную массу вещества в природе. В галактиках эти частицы должны двигаться по таким же траекториям, что и звезды, заполняя все пространство и свободно проходя через все препятствия, которые могут встретиться на их пути. Если суммарным гравитационным полем этих частиц можно объяснить то, что мы ищем, — скрытую массу, то их должно быть так много, что они миллиардами проходят ежесекундно через каждый квадратный сантиметр любой поверхности в любом месте галактики.

Но пока даже не известно, имеет ли скрытая масса в галактиках, в скоплениях галактик и между ними одинаковую природу. Слабо взаимодействующие частицы, если они действительно существуют в ожидаемом количестве, должны играть очень большую роль в формировании наблюдаемой крупномасштабной структуры Вселенной, которую образуют галактики и их скопления. Так что современные схемы и теории образования галактик уже строятся с непременным учетом существования скрытой массы, хотя ее природа и остается пока не выясненной. Образование галактик должно было начаться с постепенного обособления и гравитационного сжатия гигантских облаков темной массы, и только потом в их недрах сконцентрировалось обычное вещество, состоящее из атомов, из которого начали возникать звезды и образовались наблюдаемые галактики.

Были предложены и реализуются в ряде стран и лабораторные методы проверки существования слабо взаимодействующих частиц, претендующих на объяснение темной массы. Целью проводящихся экспериментов является обнаружение отдельных маловероятных событий взаимодействия таких частиц с обычными атомами, последствия которых могут быть зафиксированы точными методами. Но уже сейчас имеются довольно обнадеживающие результаты. Так, итальянскими физиками, проводящими эксперимент в лаборатории глубоко под землей (чтобы «отсечь» столкновения атомов с обычными элементарными частицами космических лучей), обнаружены события, похожие на ожидаемые при столкновении протонов со слабо взаимодействующими частицами. Но как узнать, те ли это частицы, которые заполняют нашу Галактику? Был предложен любопытный путь проверки. Если эти частицы действительно образуют массивное темное гало нашей Галактики, то их средняя скорость относительно центра Галактики в среднем должна быть близка к нулю — как и у совокупности всех звезд Галактики (они движутся по самым различным направлениям, и при усреднении скоростей должен получиться нуль). Но мы наблюдаем частицы с Земли, а Земля движется вокруг Солнца, которое в свою очередь имеет скорость около 200 км/с относительно центра Галактики. Скорости Солнца и Земли векторно складываются, и получается, что Земля в течение полугода движется относительно центра Галактики (а значит, и относительно совокупности частиц темного гало) быстрее, чем Солнце, а следующие полгода — медленнее. Это периодическое изменение скорости Земли должно модулировать с небольшой амплитудой ту частоту, с которой частицы регистрируются в экспериментах. Исходя из того, что направления движения Земли и Солнца хорошо известны, можно ожидать, что максимальная частота фиксируемых событий должна иметь место в июле, а минимальная — через полгода, в январе. Похоже, что такую модуляцию действительно удалось обнаружить, хотя результат пока остается не подтвержденным другими лабораториями, использующими другие методы регистрации неуловимых частиц.

Не исключено, что ученые уже приблизились к решению вопроса о природе скрытой массы, но в любом случае проблема изучения этой материи и ее роли в эволюции Вселенной еще долго будет стоять в повестке дня научных исследований.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Проще на такое давать ссылку и задавать свой вопрос или свою мысль гнать, а так, многие и не дочитают, или вообще сразу испугаются.
А в чём вопрос то? Или задача излагаемого?
Ну, скрытая материя, ну, научные гипотезы ...а люди ..один на виду, другой - вещь в себе ...
????????

Ну знаешь...Испугаются, не дочитают...Это их дело...
Я, например, оторваться не могла, так интересно было...
Потому и решила поделиться в теме "Познаем МироУ-С-Тройство"...Не нравится - не жуй...

А ассоциации различные возникли...Особенно по Третьей гипотезе...слабовзаимодействующие частицы...постепенное обособление и гравитационного сжатие гигантских облаков темной массы...гравитационные линзы и черные дыры...
Есть над чем подумать.
Макрокосм, микрокосм...
Вот и ты про людей...
Свою мысь гнать" пока не могу...Вопросов? тут вопросы сплошные вопросы...только к кому? ученые астрономы бъются...к участникам форума?...осмыслить бы то, что написано...пообсуждать можно...
хотябы взаимосвязи уловить какие-то...что на небе, то и на земле, говорят...

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Как минимум, минимальный набор вспомни ...
Вакуум
Виртуальное СоСтояние Космоса
Полевое и Корпускулярное состояние ...Вакуума
Психическое и Физическое
Информация, Энергия, Вещество (форма)
Торсионные, ЭлектроМагнитные и Гравитационные Силы
Сильные (ядерные) и Слабые (межмолекулярные), Гравитационные и Электромагнитные взаимодействия.
Тепловые, Механические, Электромагнитные, Химические и Информационные явления.
...
Продолжи ... и найди, где место ...для Чёрных дыр и прочего, что заинтересовало в данной статье ...

http://elementy.ru/lib/430510

Зто Порталы НебеснойВоды - ЗмииныеНорки

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

http://news.mail.ru/society/2182237/
Таинственный объект обстреливает Землю электронами — ученые

00:33 РИА «Новости»
«Это большое открытие. Впервые мы обнаружили дискретный источник космических лучей, выделяющийся из общегалактического фона», — говорит один из авторов исследования Джон Вефел (John Wefel) из Университета Луизианы, слова которого приводятся в сообщении НАСА.

МОСКВА, 19 ноя — РИА Новости. Ученые обнаружили, что Земля подвергается бомбардировке электронами высоких энергий со стороны расположенного близко к Солнечной системе таинственного объекта, возможно состоящего из темной материи, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature группой исследователей из Китая, Германии, США, а также из российского НИИ ядерной физики МГУ.
«Это большое открытие. Впервые мы обнаружили дискретный источник космических лучей, выделяющийся из общегалактического фона», — говорит один из авторов исследования Джон Вефел (John Wefel) из Университета Луизианы, слова которого приводятся в сообщении НАСА.
Галактическими космическими лучами называют потоки элементарных частиц — протонов, нейтронов и электронов, а также заряженных ионов, летающих со скоростями. Как полагают ученые, большинство из них ускоряется почти до скорости света во время взрыва сверхновых звезд и других подобных событий. Они летят в сторону Земли со всех направлений.
Авторы исследования изучали космические лучи с помощью специальных детекторов, которые поднимали в стратосферу над Антарктикой с помощью аэростатов. Детектор ATIC, как и ожидали ученые, зафиксировал обычную для космических лучей смесь протонов и ионов, но обнаружил и необычное явление — избыток электронов высоких энергий.
Вефел сравнил это с ситуацией на дороге, где среди обычных машин вдруг появляется сразу десяток роскошных «Ламборджини». «Вы не ожидаете увидеть так много спортивных машин на дороге — или так много электронов высоких энергий в космических лучах», — говорит он.
В течение пяти недель наблюдений в 2000 и 2003 годах детектор зафиксировал 70 электронов с энергиями от 300 до 800 гигаэлектронвольт.
«Источник этих экзотических электронов должен находиться относительно близко к Солнечной системе — не дальше килопарсека», — говорит соавтор исследования Джим Адамс (Jim Adams) из Центра НАСА имени Маршалла.
Он поясняет, что электроны, летящие сквозь космос, быстро теряют энергию при столкновениях с фотонами и от воздействия галактического магнитного поля.
Некоторые из авторов исследования полагают, что источник энергичных электронов находится в нескольких сотнях парсек от Земли. Один парсек равен примерно трем световым годам, диаметр нашей галактики составляет около 30 тысяч парсек.
«К несчастью, мы не можем указать положение источника электронов на небе», — говорит Вефел. Хотя детектор ATIC может отслеживать направление, откуда прилетела частица, но он сам находится в гондоле аэростата, летящего и вращающегося по воле ветра.
Одним из возможных объяснений происхождения загадочных электронов может быть близко расположенный пульсар, или черная дыра — они способны ускорять электроны до этих энергий.
Другим возможным источником электронов может быть темная материя. Существует класс физических теорий, так называемых теорий Калуцы — Клейна, с помощью которых физики пытаются объединить гравитацию и другие фундаментальные взаимодействия, — электромагнитное, слабое, сильное, вводя дополнительные пространственные измерения.
Одним из объяснений природы загадочной темной материи — материи, которая никак не взаимодействует с обычным веществом, обнаруживая себя только гравитацией — служит утверждение, что ее частицы находятся как раз в этих «лишних» измерениях.
Частицы темной материи, согласно теории Калуцы — Клейна, могут аннигилировать друг с другом, порождая фотоны и электроны высоких энергий, которые и фиксирует детектор ATIC.
«Наши данные можно объяснить существованием по соседству с Солнечной системой облака или сгустка темной материи. В частности, теория Калуцы — Клейна говорит о существовании частиц с энергией 620 гигаэлектронвольт, которые могут при аннигиляции порождать электроны такой же энергии, как и те, что мы наблюдали», — говорит Вефел.
Ученые надеются, что гамма-телескоп «Ферми» поможет обнаружить источник загадочных электронов.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

http://news.mail.ru/society/2484731/
Ученые заглянули в черную дыру

11:32
Видео
Новости из пока что нереального. Проблема существования Чёрных Дыр во вселенной, которая мучает учёных уже не одно десятилетие, привела к любопытным результатам.

А именно, как передает «Вести», специалисты попытались воспроизвести, что бы видел человек, если бы он попал в мощное гравитационное поле Звёздного Убийцы. Из серии – не пытайтесь это сделать сами. Итак, для примера взяли Чёрную дыру Шварцшильда в центре нашей Галактики. Она весит, по расчётам, примерно 5 миллионов масс Солнца. И смоделировали последнее, что бы увидел человек, перед тем, как его сначала распылило на атомы, а потом поглотило бы туда, где нет ни пространства, ни времени. Похоже на движение выпуклой линзы по поверхности стола. Это — то самое искривление пространства. В конце оно из трёхмерного превращается в двухмерное. Так это происходит на самом деле или нет — сказать сложно. По крайней мере, проверить это пока никто не может.

Чёрная дыра́ — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света.
Граница этой области называется горизонтом событий, а её радиус (если она сферически симметрична) — гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда:
Существование чёрных дыр следует из точных решений уравнений Эйнштейна, первое из которых было получено Карлом Шварцшильдом в 1916 году. Сам термин был придуман Джоном Арчибальдом Уилером в конце 1967 года и впервые употреблён в публичной лекции «Наша Вселенная: известное и неизвестное (Our Universe: the Known and Unknown)» 29 декабря 1967 года.[1] Ранее подобные астрофизические объекты называли «сколлапсировавшие звёзды» или «коллапсары» (от англ. collapsed stars), а также «застывшие звёзды» (англ. frozen stars).

Вопрос о реальном существовании чёрных дыр в соответствии с данным выше определением во многом связан с тем, насколько верна теория гравитации, из которой существование таких объектов следует. В современной физике стандартной теорией гравитации, лучше всего подтверждённой экспериментально, является общая теория относительности (ОТО), хотя существование чёрных дыр возможно и в рамках других (не всех) теоретических моделей гравитации (см.: Теории гравитации). Поэтому наблюдательные данные анализируются и интерпретируются, прежде всего, в её контексте, хотя, строго говоря, эта теория не является экспериментально подтверждённой для условий, соответствующих области пространства-времени в непосредственной близости от чёрной дыры. Поэтому утверждения о непосредственных доказательствах существования чёрных дыр, в том числе и в этой статье ниже, строго говоря, следовало бы понимать в смысле подтверждения существования объектов, таких плотных и массивных, а также обладающих некоторыми другими наблюдаемыми свойствами, что их можно интерпретировать как чёрные дыры общей теории относительности.

Кроме того, чёрными дырами часто называют объекты, не строго соответствующие данному выше определению, а лишь приближающиеся по своим свойствам к такой чёрной дыре ОТО, например, коллапсирующие звёзды на поздних стадиях коллапса. В современной астрофизике этому различию не придаётся большого значения, так как наблюдательные проявления «почти сколлапсировавшей» («замороженной») звезды и «настоящей» чёрной дыры практически одинаковы.


Источник: Википедия

Это - общая релятивистская визуализация магнетогидродинамического моделирования полёта около черной дыры, полученного Джоном Холи с помощью суперкомпьютера в университете Вирджинии.

Астрономы научились измерять скорость вращения самых «популярных» объектов во Вселенной – черных дыр. Первые же данные показали, что это вращение происходит с впечатляющей скоростью, близкой к теоретическому пределу.

Чтобы построить математическую модель черной дыры, необходимо знать две ее фундаментальные характеристики – массу и скорость вращения. Оценивать массу наблюдаемых черных дыр ученые умеют уже довольно давно, однако до сих пор не существовало методов, позволяющих измерить их вращение. Команде американских астрономов под руководством Джефри МакКлинтока (Jeffrey McClintock) и Рамеши Нараяна (Ramesh Narayan) удалось разработать соответствующую методику, исходя из следующих теоретических предпосылок.

Вращаясь вокруг собственной оси, черная дыра создает мощнейшие гравитационные возмущения, увлекая за собой окружающий пространственно-временной континуум. Тем самым она увеличивает скорость газа, падающего на нее по спиральной траектории. А чем быстрее двигается газ, тем сильнее он разогревается и тем интенсивнее излучает в рентгеновском диапазоне.



При этом существует некий критический радиус, при прохождении которого газ начинает падать на черную дыру слишком быстро, чтобы испустить излучение. Этот радиус, находящийся за пределами горизонта событий, зависит от скорости вращения черной дыры. Чем быстрее она вращается, тем ближе к ней приближается диск раскаленного излучающего газа. Таким образом, измерив интенсивность рентгеновского излучения черной дыры, можно рассчитать температуру излучающего газа во внутренней области диска и рассчитать его критический радиус, что, в свою очередь, позволяет довольно точно определить скорость вращения центрального объекта.


У не вращающейся черной дыры (слева) радиус, в пределах которого газ перестает испускать рентгеновское излучение, гораздо больше, чем у дыры, которая быстро вращается вокруг своей оси (справа)

С помощью этого метода исследователям удалось измерить вращение трех небольших черных дыр, находящихся в нашей галактике. Для соответствующих наблюдений был использован орбитальный рентгеновский телескоп Rossi Timing Explorer. Наиболее интересные данные были получены в ходе исследования микроквазара GRS1915+105, удаленного от нас на расстояние в 36 тыс. световых лет. Согласно расчетам, за одну секунду этот объект совершает около 1000 оборотов вокруг своей оси – это почти максимум, который допускает теория.

Авторы подчеркивают, что их метод измерения очень прост в применении. При этом он позволяет получить данные, о которых астрономы до сих пор только мечтали. Ученые считают, что информация о скорости вращения черных дыр поможет лучше понять механизмы многих загадочных явлений, связанных с этими удивительными объектами. Речь идет, в первую очередь, о мощных струях материи, которые выбрасывают черные дыры, а также о внезапных и непредсказуемых вспышках высокоэнергетического излучения.

Источник: Популярная Механика

"Черная дыра" уже на Земле


http://grani.ru
12:31 20/11/2008
Андрей Кисляков для РИА Новости.

Космические черные дыры опять тревожат ученых. Недавно астрономы Европейской южной обсерватории, расположенной в Чили, зафиксировали вспышки, порожденные черной дырой в центре Галактики. К счастью, она расположена в 2.6 тысячи световых лет от Земли. Ведь ее масса оценивается в 3,7 миллиона масс Солнца. Так что «съесть» при удобном случае нашу планету для нее - не вопрос.

Однако и у нас уже появилась своя «черная дырочка», правда, - ручная. Американским физикам удалось разработать имитатор черных дыр, который они назвали «Черный Макс». Теперь, этот рукотворный «максим» сможет имитировать существующие области в космическом пространстве, где гравитационное поле настолько сильно, что противостоять ему не представляется возможным, попади любое тело в его зону.

Во время предстоящих в середине 2009 г. масштабных экспериментов на Большом Андронном Коллайдере (БАК), который сконструирован в районе Женевы компьютерная программа «Черный Макс» позволит, наконец, подтвердить или опровергнуть теорию о возникновении и распаде черных дыр.

Между тем разгадка тайны сверхплотных космических образований напрямую может ответить на фундаментальные вопросы человечества о происхождении самой Вселенной и жизни на Земле. Надо сказать, что американские и европейские физики пытались создать мощные ускорители элементарных частиц для имитации чернодырочных космических процессов еще, начиная с 40-х годов прошлого века.
В Европе этот процесс затормозила вторая мировая война. Однако Соединенные Штаты в изрядной степени продвинулась вперёд, развернув во время войны строительство крупных ускорителей частиц. Причем, акцент был сделан не на проведение отдельных экспериментов, а на создание крупных специализированных научных центров со штатом в десятки и сотни учёных и инженеров.
В послевоенной Европе, с другой стороны, ни одно государство не было в состоянии серьезно заниматься теоретическими изысканиями и практической деятельностью в области высоких энергий. Выход нашли в 1950 г., когда совет ЮНЕСКО принял постановление-рекомендацию относительно создания общеевропейской организации по научным исследованиям, и спустя менее трёх лет 12 стран подписали конвенцию о создании CERN (Европейский совет по ядерным исследованиям).

Ожидания от коллективного труда полностью оправдались. Первыми были протонный коллайдер Intersecting Storage Rings (ISR), запущенный в 1971 году и протонно-антипротонный суперсинхротрон (Super Proton Synchrotron), запущенный в 1981 году. С помощью последнего удалось доказать объединённую теорию электромагнитных взаимодействий.

В 1996 г. европейцы построили и запустили мощный электронно-позитронный ускоритель LEP (Large Electron-Positron Collider), на котором удалось достичь энергии столкновения частиц в 90 гигаэлектровольт. Эта установка, проработавшая до 2000 г., и явилась прообразом нынешнего международного БАКа.

Кстати, согласно оценкам, БАК по количеству энергии, которой, предположительно, удастся достичь при столкновении электронно-протонных пучков, будет в 30 раз больше, чем коллайдер тяжёлых ионов (Relativistic Heavy Ion Collider), который сейчас строит Брукхейвенская лаборатория в США.

Теперь несколько слов о том, насколько все-таки опасны БАКовские эксперименты по моделированию процессов возникновения черных дыр. Вообще, непонятно, откуда взялись подобные страхи. Ведь современной физике уже давно известно, что черные дыры обязательно исчезают со временем. Крупные космические образования – за миллиарды лет, а «миниатюрные» - за доли секунды. Так что у рукотворных сверхплотных минимонстров в чреве БАКа просто не останется времени на земные пакости.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

http://www.solium.ru/forum/showthread.php?t=3699
Темная материя.
Темная материя ускользнула от физиков 07.05.2010

При помощи бака с жидким ксеноном и светочувствительных детекторов ученые смогли доказать, что темную материю пока поймать не удается.



Источник: проект XENON
***
Инфографика Обнаружение частиц темной материи, о котором сообщали ранее две группы физиков, не подтвердилось. Новый, более совершенный прибор, позволил однозначно интерпретировать прошлые результаты как ошибку эксперимента.
***
Забегая вперед, отметим что само существование темной материи из-за опубликованных Physical Review Letters данных никто пока подвергать сомнению не торопится. Обнаружение частиц темной материи и ее наличие— это два разных вопроса.
По мнению Елены Эйприл, руководителя проекта XENON100 и профессора университета Колумбии (США), первые полученные при помощи их детектора данные интересны даже не тем, что «закрывают» два сообщения о возможном обнаружении загадочных частиц.
С ее точки зрения новая информация подтверждает высокую чувствительность построенного в подземной лаборатории уникального детектора.
***
Подземная астрономия Для постройки детектора XENON100 учеными были выбрано, на первый взгляд, весьма экзотическое место. В лабораторный комплекс Гран-Сассо можно попасть через автомобильный тоннель на трассе А24 от Аквилы к Риму.
Параллельно двум автомобильным тоннелям под горами Гран-Сассо прорыт еще один- и в нем-то, под почти полутора километрами горных пород расположена лаборатория.
***
В исследовательском центре под землей ставят эксперименты по астрофизике, а среди работающих в ней ученых есть астрономы. Что делать астрономам на глубине, которой позавидует большинство угольных шахт?
Вести наблюдения за нейтрино, частицами, для которых земная кора совершенно прозрачна и которые проходят сквозь Землю насквозь легче, чем свет проходит через самое лучшее оконное стекло.
***
Частица с высокой энергией, попадая в атмосферу, рождает целый ливень частиц, включающий нейтрино. Отсечь нейтрино от всего остального позволяет толстый слой скал.



Источник: CERN ::: Нейтрино возникают в ходе ядерных реакций на Солнце и при вспышках сверхновых, но их практически невозможно поймать. А если детектор и регистрирует нейтрино, то тут же встает вопрос о том, как отделить интересующее физиковсобытие от создаваемого другими частицами фона... впрочем, на этот вопрос ответ был найден довольно быстро.
Надо всего лишь убрать детектор туда, куда кроме нейтрино заведомо ничего долететь не сможет— в укрытые сотнями метров скал тоннели. ***
В тоннелях Гран-Сассо физики наблюдали за мюонными нейтрино (разновидность нейтрино), регистрировали превращение разных видов нейтрино друг в друга и занимались другими исследованиями, требующих высокочувствительных установок. В том числе- и поиском темной материи.
***
Темная материя в темной шахте Почему темную материю практически все группы физиков, вне зависимости от конструкции используемых детекторов, ищут в каких-либо тоннелях, вплоть дозаброшенных и полузатопленных золотых приисков? Дело в том, что на сегодняшний день достоверно известно о том, что темная материя проявляет себя только за счет гравитационного взаимодействия. Она не проявляет себя ни в электромагнитных, ни в сильных силах.
***
Читателю и корректорам Сильные силы— мягко говоря не самое удачное название. Но физики, обнаружившие взаимодействие, удерживающее вместе протоны и нейтроны в ядре атома (а равно и кварки внутри протонов и нейтронов) недолго думая назвали его «сильным», strong interaction.
Как еще назвать соответствующие силы, кроме как «сильными»— неясно. Разве что «силы ядерного взаимодействия», но не таскать же эту конструкцию по всему тексту! Тем более что внутри атомного ядра проявляют себя и еще одни силы, которые названы в той же манере слабыми. Про них речь пойдет ниже.
***
Если частицы темной материи как-то и могут прореагировать с обычным веществом в обход гравитации, то только за счет третьего вида взаимодействий— слабого поля. Это роднит их с нейтрино и, следовательно, все установки для их поиска требуется столь же хорошо прятать на больших глубинах во всевозможных скважинах и штольнях.

Установив бак с жидким ксеноном в подземной обсерватории, группа Эйприл надеется поймать попадание в него не только нейтрино, но и WIMP— weakly interacting massive particle (слабо взаимодействующей массивной частицы).
Чувствительные фотоумножители поймают микроскопическую вспышку света, а специальное устройство определит ее параметры, чтобы отсеять WIMP от нейтрино. За несколько месяцев или даже несколько лет физики накопят достаточно материала и, возможно, смогут наконец-то уверенно сообщить о регистрации до сих пор ускользающей частицы.
***
Пока ничего.
Пока, впрочем, результат обратный— первые выданные новой установкой данные закрывают возможность обнаружения частиц темной материи там, где их почти что обнаружили в двух других экспериментах.
Группа DAMA/LIBRA, работавшая в тех же итальянских тоннелях с детектором иной конструкции в 1997 году и проект CDMS II,получивший обнадеживающие результаты совсем недавно, в феврале 2010 года их работа, как стало ясно, к обнаружению неуловимых WIMP-ов не привела.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

http://www.solium.ru/forum/showthread.php?t=904&page=3
Тайну черных дыр раскрыли при помощи частиц-призраков.



Черные дыры и нейтронные звезды - в их жизни ключевую роль могут играть частицы, возникающие из вакуума. Физики выяснили, что может играть ключевую роль в появлении черных дыр. Согласно расчетам ученых, черные дыры возникают при активном участии так называемых виртуальных частиц.

*В журнале Physical Review Letters группа физиков опубликовала статью, где описывается влияние сильных гравитационных полей на процесс появления виртуальных частиц из вакуума. Виртуальные частицы — это одно из наиболее неожиданных (и противоречащих интуиции) положений квантовой теории поля, они, согласно законам квантовой механики действительно могут возникать на короткое время из вакуума и столь же бесследно исчезать.

*В квантовой теории поля вакуум постоянно порождает элементарные частицы, которые тут же и пропадают. А если это происходит в сильном гравитационном поле, то число таких виртуальных частиц заметно возрастает — согласно новым расчетам настолько, что это влияет на дальнейшее поведение создающего гравитационное поле объекта.



Так физики представляют наглядно процессы с участием виртуальных частиц. В квантовой теории поля любое взаимодействие есть процесс с виртуальными частицами. Источник: The High Energy Physics Group at SFU

*Нарушители

*Может показаться, что виртуальные частицы нарушают законы сохранения, так как появление частицы из ничего очевидным образом связано с какой-то энергией. И если проигнорировать первое слово в названии «квантовая теория поля», то законы сохранения действительно не работают!

*Но стоит учесть квантовые эффекты — и все встает на свои места. У любого квантового объекта (а виртуальные частицы – именно квантовые объекты) никогда нельзя измерить с абсолютной точностью большинство величин одновременно. К примеру, нельзя совершенно точно указать скорость частицы и ее координату, или время существования и энергию.

*Именно последнее соотношение неопределенностей и позволяет «нарушать» сохранение энергии — виртуальная частица существует такое время, за которое нельзя точно определить ее энергию. Наглядно и корректно проиллюстрировать этот эффект сложно, но приблизительной аналогией будет касса, из которой успели взять деньги без ведома бухгалтерии, дать в долг, вернуть долг и положить обратно.

*«Положить обратно» — ключевой момент. Он не только делает невозможным создание вечного двигателя, который бы черпал энергию виртуальных частиц; он еще и объясняет то, как взаимодействуют любые частицы через электромагнитное или иное поле. В основе взаимодействия тел лежит именно обмен виртуальными частицами, причем требование «вернуть энергию» приводит к тому, что в любой замкнутой системе как угодно взаимодействующих частиц суммарная энергия не изменится.

*Невыносимая тяжесть виртуальности

*Работа ученых строилась не только на квантовой теории поля, предсказывающей виртуальные частицы. Вторым краегоульным камнем в ее фундаменте стала теория относительности, включая знаменитую формулу E=mc^2^. *Из этой формулы следует то, что энергия имеет массу — раскаленные угли немного тяжелее холодных, а сжатая пружина чуть массивнее находящейся в несжатом состоянии (на миллиардные доли грамма). И виртуальные частицы, которые обладают «взятой взаймы» энергией тоже могут вносить свой вклад в массу того объекта, вблизи которого они возникли.

*Новизна исследования именно в оценке этого вклада и тех эффектов, которые он может спровоцировать. По оценкам ученых вблизи сверхплотных нейтронных звезд гравитационное поле вызывает появление такого количества виртуальных частиц, что их суммарная энергия сама по себе может давать в массу больший вклад, чем масса самой нейтронной звезды!

*А где масса, там и гравитационное поле. И при значении гравитационного поля больше некоторой критической величины нейтронная звезда может стать черной дырой— свернув вокруг себя пространство так, что с ее поверхности не ускользнет даже свет. Этот процесс, который играет важнейшую роль в жизни Вселенной (черные дыры расположены в ядрах галактик, в них превращаются после смерти достаточно массивные звезды) с учетом новых данных может быть пересмотрен.

*Доказательства

*То, что энергия имеет массу, доказывать уже не надо— любое ядерное устройство, от светящегося брелка для ключей до реактора АЭС, это наглядно подтверждает. А вот что в реальных экспериментах указывает на наличие виртуальных частиц?



Таблица элементарных частиц. Важно отметить - кварки по отдельности не встречаются, только в протонах, нейтронах и иных составных частицах! Источник: MissMJ

*Теорией виртуальных частиц удается, например, объяснить рождение струй частицпри экспериментах на ускорителях. Квантовая теория поля приложима также и к астрофизическим процессам— с ее помощью удается описать не только формирование черных дыр, но и эволюцию звезд на менее экстремальных и потому проще наблюдаемых стадиях.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Удивительные факты о черных дырах

На днях Стивен Хокинг всколыхнул научную общественность, заявив, что чёрных дыр не существует. Вернее, они представляют собой совсем не то, что считалось ранее.
По мнению исследователя (которое изложено в работе “Сохранение информации и прогнозы погоды для черных дыр”), то, что мы называем чёрными дырами, может существовать без так называемого “горизонта событий”, за который вырваться уже ничто не может. Хокинг считает, что чёрные дыры удерживают свет и информацию только какое-то время, а потом “выплёвывают” обратно в космос, правда, в изрядно искажённом виде.
Пока научное сообщество переваривает новую теорию, мы решили напомнить нашему читателю то, что считалось “фактами о чёрных дырах” до сих пор. Итак, до сих пор считалось, что:
Свое название чёрные дыры получили потому, что всасывают свет, который касается ее границ, и не отражают его


Формируясь в момент, когда достаточно сжатая масса вещества деформирует пространство и время, черная дыра имеет определенную поверхность, называемую “горизонтом событий”, знаменующую собой точку невозврата.
Черные дыры влияют на течение времени


Близко к уровню моря часы идут медленнее, чем на космической станции, а вблизи черных дыр и того медленнее. Это каким-то образом связано с силой тяжести.
Ближайшая черная дыра находится примерно в 1600 световых лет от нас


Наша галактика усеяна черными дырами, однако ближайшая из тех, что теоретически способны уничтожить нашу скромную планету, находится далеко за пределами нашей Солнечной системы.
Огромная черная дыра находится в центре галактики Млечный Путь


Она расположена на расстоянии 30 тысяч световых лет от Земли, а её размеры более чем в 30 миллионов раз превышают размеры нашего Солнца.
Черные дыры, в конце концов, испаряются


Считается, что ничто не может вырваться из черной дыры. Единственное исключение из этого правила – радиация. По мнению некоторых ученых, по мере того, как черные дыры излучают радиацию, они теряют массу. В результате этого процесса черная дыра может и вовсе исчезнуть.
Черные дыры имеют форму не воронки, а сферы


В большинстве учебников вы увидите черные дыры, которые выглядят, как воронки. Это происходит потому, что они проиллюстрированы с точки зрения гравитационного колодца. В действительности они больше похожи на сферу.
Вблизи черной дыры всё искажается


Черные дыры обладают способностью искажать пространство, и, поскольку они вращаются, то искажение усиливается по мере вращения.
Черная дыра может убить ужасным образом


Хотя это кажется очевидным, что черная дыра несовместима с жизнью, большинство людей думают, что там их бы просто раздавило. Не обязательно. Вас, скорее всего, растянуло бы до смерти, потому что часть вашего тела, первой достигшая «горизонта событий» оказалась бы под значительно большим влиянием силы тяжести.
Черные дыры не всегда черные


Хотя они известны своей чернотой, как мы уже говорили ранее, они на самом деле излучают электромагнитные волны.
Черные дыры способны не только разрушать


Конечно, в большинстве случаев, так и есть. Однако существуют многочисленные теории, исследования и предположения о том, что черные дыры действительно могут быть приспособлены для получения энергии и для космических путешествий.
Открытие черных дыр принадлежит не Альберту Эйнштейну


Альберт Эйнштейн только возродил теорию черных дыр в 1916 году. Задолго до того, в 1783 году, ученый по имени Джон Митчелл первым разработал эту теорию. Это произошло после того, как он задался вопросом, может ли гравитация стать настолько сильной, что даже легкие частицы не могли бы избежать ее.
Черные дыры гудят


Хотя вакуум в космосе на самом деле не передает звуковых волн, если слушать с помощью специальных инструментов, то можно услышать звуки атмосферных помех. Когда черная дыра затягивает что-то внутрь, ее горизонт событий ускоряет частицы, вплоть до скорости света, и они производят гул.
Черные дыры могут генерировать элементы, необходимые для зарождения жизни


Исследователи считают, что черные дыры создают элементы по мере своего распада на субатомные частицы. Эти частицы способны создавать элементы тяжелее гелия, такие как железо и углерод, а также многие другие, необходимые для формирования жизни.
Черные дыры не только “проглатывают”, но и “выплевывают”


Черные дыры известны тем, что всасывают все, что оказывается вблизи их горизонта событий. После того, как что-то попадает в черную дыру, оно сдавливается с такой чудовищной силой, что отдельные компоненты сжимаются и в конечном счете распадаются на субатомные частицы. Некоторые ученые предполагают, что эта материя затем выбрасывается из того, что называют “белой дырой”.
Любая материя может стать черной дырой


С технической точки зрения, черными дырами могут становиться не только звезды. Если бы ключи от вашей машины уменьшились до бесконечно малой точки, сохранив при этом свою массу, то их плотность достигла бы астрономического уровня, и сила их тяжести увеличилась бы до невероятности.
Законы физики теряют силу в центре черной дыры


Согласно теориям, вещество внутри черной дыры сжимается до бесконечной плотности, а пространство и время перестают существовать. Когда это происходит, законы физики перестают действовать, просто потому, что человеческий разум не способен вообразить предмет, имеющий нулевой объем и бесконечную плотность.
Черные дыры определяют количество звезд


По мнению некоторых ученых, число звезд во Вселенной ограничено количеством черных дыр. Это связано с тем, как они влияют на газовые облака и образование элементов в тех частях Вселенной, где рождаются новые звезды.
http://mixstuff.ru/archives/44475