Вселенная полна загадок, и объяснения порой бывают безумнее наблюдений. И если порой кажется, что решения буквально извлекаются из шляпы, гипотезы и теории всегда опираются на холодную, твердую науку. Особенно сложно приходится астрономическим наблюдениям — ведь мы не можем, грубо говоря, дотянуться до звезды. В лучшем случае наша картина космического мира является теоретической. Как эта теория помогает на практике — другой вопрос.
Содержание
- 1 Когда-то темная материя была «посговорчивее»
- 2 Галактические червоточины
- 3 Вулканические астероиды
- 4 Волосатая темная материя
- 5 Голодное Солнце
- 6 Время назад
- 7 Орбитальный наклон Земли
- 8 Самые первые звезды
- 9 Мегакольца
- 10 Астероиды и темная материя
Когда-то темная материя была «посговорчивее»
Темная материя остается раздражающе загадочной из-за своего отказа взаимодействовать с другими частицами и силами. Группа из восемнадцати ученых сформулировали идею, объясняющую застенчивую природу загадочного вещества. Они предположили, что темная материя не всегда была космическим отшельником. Когда Вселенная была моложе, в своем горячем плазменном состоянии, темная материя с удовольствием смешивалась с обычной материей, благодаря окружающему ее горячему безумию. Но по мере остывания Вселенной темная материя успокоилась и потеряла свою способность влиять на электромагнитные силы.
Такое поведение темной материи может быть объяснено игрой кварков, элементарных частиц, которые связываются вместе и образуют полезные для нас адроны, такие как нейтроны и протоны. При низких температурах кварки коагулируют в вышеупомянутые крупные единицы, но при высоких температурах они могут без разбора взаимодействовать с другими частицами. Интересно то, что конгрегации обычной и темной материи настолько похожи по размерам, что на ранних стадиях между ними могло быть достигнуто некое равновесие.
Галактические червоточины
Несмотря на то, что мы никогда не наблюдали непосредственно темную материю, моделирования и наблюдения выявили некоторые ее особенности. Загадочное вещество не только является электромагнитно апатичным, но и слегка ленивым, редко вылезая из своей гравитационной постели. Поэтому предложение Гари Презо из NASA JPL может показаться странным: он считает, что частицы темной материи могут организовываться в космические вереницы.
Гигантские потоки упорядоченных частиц темной материи — если темная материя действительно состоит из частиц — расползаются по нашей Солнечной системе, как шоколадные полосы в йогурте. Когда волокна темной материи сталкиваются с большим и твердым объектом (как Земля), они обволакивают его как волосы. Если бы темную материю можно было увидеть, Земля была бы похожа на планетарного дикобраза.
И подобно тому, как волосы произрастают из наших голов, каждое волокно темной материи начинается с плотного и толстого корня и заканчивается острым кончиком. Если эта гипотеза подтвердится, нам представится прекрасный шанс изучить темную материю. Предположительно, эти волосы вытягиваются на треть расстояния до Луны.
Голодное Солнце
Изучая другие солнечные системы, астрономы обнаружили много планетарных тел, которые вращаются возле своих звезд гораздо ближе, чем Меркурий к Солнцу. В нашей же Солнечной системе в окрестностях Солнца нет никаких значительных объектов. Чего?
Недавнее исследование, проведенное Ребеккой Мартин и Марио Ливио из UNLV, говорит о том, что давным-давно планетарные тела были в этом ныне пустом регионе пространства. Они сформировались после того, как собрали обломки внутренней Солнечной системы, а после были трагически сожраны голодным Солнцем, которое подобно титану Хроносу пожрало своих же детей.
Наблюдения далеких солнечных систем и подозрительная пустота между нашей родной звездой и самой маленькой планетой, привели ученых к выводу, что Меркурий, Венера, Земля и Марс когда-то делили манеж с пятым планетарным собратом. По мнению ученых, толстый диск космического мусора, расположенный между Солнцем и Меркурием, просуществовал достаточно долго, чтобы остыть и собраться в плотную суперземлю. Но этой планете пришлось недолго существовать в пределах Солнца и очень скоро она поддалась неумолимой гравитации и аппетиту светила.
Время назад
Время кажется достаточно простым, но если задуматься, оно бесконечно сложное и постоянно смущает даже самые светлые умы. С чего началось время? Почему оно течет только вперед? Если направление времени определено, почему фундаментальные законы прекрасно работают, когда физики вводят в них обратный ход времени? Одна из гипотез предлагает хотя бы частичный ответ на эту головоломку: наша Вселенная не одинока.
Время в нашей Вселенной идет вперед из-за энтропии. С самого начала Вселенной, когда все было собрано в одну точку, сформировались такие условия, что все должно идти в сторону дезорганизации, и так время получило направленность. Такова текущая интерпретация, во всяком случае. Одна из гипотез предполагает, что в «момент» Большого Взрыва родилась сестринская вселенная, странное место со странным временем, которое действует в соответствии с действием гравитации, а не термодинамики. Кроме того, в этом параллельном существовании стрела времени обращена вспять, чтобы компенсировать наши прогрессивные секунды, минуты и часы.
В рамках очень маломасштабного частичного представления Вселенной на 1000 частиц, физики наблюдали, что гравитация, по всей видимости, может влиять на организацию частиц в любом временном направлении. Другое теоретическое исследование показало, что частицы могут испытывать обратную энтропию. В конечном итоге, исследователи предположили первичный раскол, который разделил время на два противоположных направления.
Орбитальный наклон Земли
Земля странная. Это единственная известная нам планета, которая населена неблагодарными формами жизни, и ее орбита неожиданно наклонена по отношению к экватору Солнца. Но орбитальная странность — далеко не местная загадка: такое наблюдали и у других тел. Во всей Вселенной астрономы наблюдали множество газовых гигантов, орбиты которых странным образом наклонены относительно их родительских звезд.
Такого быть не должно, если предположить, что планеты сформировались из дисков обломков вокруг своих звезд, как обычно образуются планеты. Астроном из Калтеха Константин Батыгин полагает, что эти сдвиги вызваны мягкими (а иногда и не очень) гравитационными толчками звезд-партнеров. Поскольку большинство звездных систем бинарны, это может объяснить множество наклонных орбит.
Что примечательно, это может косвенно указывать на то, что Солнце когда-то имело честь кружится в танце с другой звезды. Она давно улетела, но оставила живое наследие — странную орбиту Земли.
Самые первые звезды
Когда Большой Взрыв внезапно изрыгнул себя на свет почти 14 миллиарда лет назад, он пришел в форме водорода, гелия и лития. Тяжелые элементы, к которым мы привыкли, появились лишь с самыми первыми звездами.
В поисках самых первых протагонистов Вселенной, астрономы пытаются вынюхивать объекты с дефицитом наиболее сложных элементов. Один из безусловных победителей был недавно замечен Очень Большим Телескопом Европейской южной обсерватории на севере Чили. Из глубин космоса извлекли очень тусклые фотоны галактики CR7, реликта возрастом 13 миллиардов лет и самой яркой галактикой из всех, что когда-либо наблюдались.
CR7 означает не Криштиану Роналду, а COSCOM Redshift 7, идентификатор того, насколько интенсивно вытянулся свет за время своего мучительно длинного пути из ранней Вселенной к астрономам телескопа. Таким образом, его покраснение выдает его возраст. CR7 находится в крайне заполненном регионе космоса в созвездии Секстант.
Эта древняя галактика полна гелия, но, как ни странно, не имеет тяжелых элементов. Такой расхождение может указывать на то, что астрономы наблюдают самое первое поколение звезд. Так называемые звездные населения III являются прародителями более тяжелых элементов, которые конденсируются в планеты, другие звезды и в мешки с мясом.
Мегакольца
Молодой газовый гигант, вращающийся вокруг молодой звезды J1407, которая находится всего в 434 световых годах от Земли, поставил астрономов в тупик своей аномальной кривой света. Ожидается, что такая планета, гораздо больше даже Юпитера, должна отражать огромное количество света своей звезды. Но вместо этого она демонстрирует периодические затмения, не похожие ни на что совершенно.
Виновник? Гигантская кольцевая система в 200 раз больше, чем у Сатурна, окружающая планету J1407b. Только эта особенность может объяснить природу затмений, которые иногда сохраняются на несколько недель, но позволяют проскользнуть случайному фотону, что было бы невозможно в случае затмения твердым телом. Это имеет смысл, учитывая зернистый характер колец.
Каждое массивное кольцо растянуто на десятки миллионов километров в диаметре, и J1407b окружена по крайней мере 30 такими ледяными каменистыми кольцами. Кроме того, астрономы обнаружили пробелы в этих кольцах, вызванные, скорее всего, тем, что экзолуны сметают мусор по мере вращения. К сожалению, все эти кольца носят лишь временный характер и однажды превратятся в спутники.
Астероиды и темная материя
Несколько астероидов и последующее вымирание проложило наш эволюционный путь по костям могучих существ, которые никогда не согласились бы на текущее господство человека. Почему эти падения происходят с завидной периодичностью? Инопланетяне поставили нас на космический счетчик?
Ответ, по мнению гарвардских астрофизиков Лизы Рэндалл и Мэтью Риса, кроется в темной материи: толстый слой темной материи в 35 световых лет толщиной направляет в сторону Земли космические ракеты. Расположившись в центральной плоскости Млечного Пути, этот слой стягивает всевозможные астероиды и кометы и направляет их на нашу беззащитную планету. Основываясь на том, что падения крупных метеоритов случаются приблизительно каждые 30 миллионов лет, астрофизики полагают, что их гипотеза более чем вероятна в качестве объяснения вымираний на Земле.
