Logo (Main page)
Special Astrophysical Observatory RAS

 
   О нас      Подразделения     Телескопы     Наука     ЦКП/УНУ     Издания     Образование     Сервис     Контакты  

Вопросы-ответы

Здесь вы можете задать интересующий вас вопрос по астрономии и наши сотрудники-астрономы ответят на него. Ответ будет прислан по указанному Вами электронному адресу. Наиболее интересные для широкой аудитории вопросы мы публикуем на этой странице.
Орфография и пунктуация авторов сохранены.

Ваше имя:   E-mail:

Вопрос:

Чтобы отправить текст, ответьте на вопрос какой формы Земля:


Вопрос: Может ли причиной расширения нашей вселенной быть огромная масса других вселенных, гравитация которых растягивает нашу вселенную. Означает ли это, что масса мегавселенной (если она существует) стремится из её центра к краям, а сама мегавселеная со временем обретает форму бублика?
Тогда сам "бублик" под воздействием гравитации, наверно, должен сжиматься?
Когда он сожмется до состояния сингулярности, может ли произойти новый большой взрыв?
Александр

Ответ:
При однородном распределении вещества, а мы предполагаем, что на очень больших масштабах наша Вселенная однородна, внешние области не оказывают никакого гравитационного влияния на движение внутренних областей. Это легко показать в случае гравитации Ньютона и однородного шарового слоя. Если мы рассмотрим любую точку внутри такой сферы и рассмотрим силы, которые оказывает небольшой участок сферы на рассматриваемую точку, то по закону гравитации Ньютона эта сила будет пропорциональна площади кусочка сферы и обратно пропорциональна  расстоянию от точки до этого участка. Однако, если мы продлим линии соединяющие рассматриваемую точку и участок сферы дальше, то ты обнаружим на противоположной стороне сферы соответствующий участок, который будет оказывать гравитационное притяжение в противоположную сторону, при этом площадь этого "противоположного" участка будет прямо пропорциональна квадрату расстояния, а сила обратно пропорциональна тому же квадрату расстояния. Поэтому притяжение противоположных участков сферы будет взаимно компенсировать друг друга и в результате со стороны этой сферы на внутреннюю точку не будет действовать никакая сила, а, следовательно, и притягивать к себе она ничего не сможет.
Поэтому, внешняя масса, какой бы огромной она не оказалась, не может являться причиной расширения нашей Вселенной.
Эти рассуждения справедливы только в случае однородного и изотропного распределения вещества. Если внешняя масса распределена неоднородно - она сможет и будет оказывать гравитационное влияние, однако в этом случае движение вещества будет иметь совершенно иной характер, отличный от однородного расширения, которое мы наблюдаем в нашей Вселеннной.

ведущий н.с., д.ф.-м.н., Д.И. Макаров, 13.05.2020 г.


Вопрос: Может ли причиной расширения нашей вселенной быть огромная масса других вселенных, гравитация которых растягивает нашу вселенную. Означает ли это, что масса мегавселенной (если она существует) стремится из её центра к краям, а сама мегавселеная со временем обретает форму бублика?
Тогда сам "бублик" под воздействием гравитации, наверно, должен сжиматься?
Когда он сожмется до состояния сингулярности, может ли произойти новый большой взрыв?
Александр

Ответ:
В настоящее время в теории рассматривается несколько возможных причин расширения, точнее, ускоренного расширения Вселенной, которое описывают с помощью темной энергии.
Одной из простейших является идея, связанная с давлением вакуума, плотность энергии которого может играть свою роль на гигантских масштабах, раздувая Вселенную. Вакуум описывают специальным членом в уравнении Эйнштейна – λ-членом. Можно, в принципе, ввести новое поле, ответственное за ускоренное расширение, что делается во многих исследованиях.
Кроме того, не исключают и возможность, что ускоренное расширение Вселенной может быть связано с поправками к действию гравитационной силы на гигантских масштабах, тогда закон, описывающий притяжение на таких масштабах, будет выглядеть немного по-другому.
Понятие «мегавселенной» не используется. Привлечение дополнительной массы снаружи видимой Вселенной не подтверждается наблюдательными данными по реликтовому излучению и делает невозможным образование видимых структур нашего мира. Теоретически рассматриваются вселенные с другими законами природы, другими измерениями и их числом. Их описывают в рамках идеи Мультивселенной или Мультиверса. Неясно, может ли сила гравитации проникать сквозь другие измерения, но в рамках описания многомерной гравитации есть работы о том, как другая вселенная может (ее называют браной и добавляют цифру - пространственную размерность) взаимодействовать с нашей 3-браной (нашей Вселенной). Взаимодействие бран в пространстве большей размерности могло бы, в принципе, дать ускоренное расширение видимой Вселенной. К сожалению, экспериментально в настоящее время различные идеи Мультиверса проверить нельзя.
Кроме того, в рамках описания Вселенной как квантового объекта теоретически также рассматривают некоторые модели эволюции, при которых существует возможность фазового перехода, причем такого, что на некотором этапе расширения оно может перейти в сжатие из-за изменения свойств вакуума.
Но топологические свойства (форма) Вселенной при этом, скорее всего, меняться не будут. И если наша Вселенная начала свою жизнь как трехмерная гиперсфера (трехмерная поверхность в фиктивном четырехмерном мире), что, кстати, соответствует наблюдательным данным по реликтовому излучению, то при сжатии форма ее сохранится, то есть трехмерной поверхностью четырехмерного бублика она не станет.
Если Вселенная сожмется до точечного состояния, то возможны отскок от него и новое расширение с разогревом. Это можно назвать Большим Взрывом. Таких публикаций тоже много. Но если не будет сжатия, но темная энергия – это особая сила, растягивающая пространство (ее называют пятой силой или квинтэссенцией), то ее усиливающееся со временем действие могло бы привести через десятки миллиардов лет к разрыву всех структур нашей Вселенной и, возможно, к новым Большим Взрывам уже в каждой точке пространства. Проверить это, увы, тоже пока нельзя.

ведущий н.с., д.ф.-м.н. О.В.Верходанов, 02.04.2020 г.

Ответ на этот вопрос был подготовлен Олегом Васильевичем за 3 дня до его скоропостижного ухода. Он останется в нашей памяти преданным науке, умным и обаятельным человеком, педагогом и ученым.


Вопрос: Здравствуйте. Я не астроном, не астрофизик и вообще отношения к космосу не имею. НО. Все знают, что обратная сторона Луны всегда остается обратной для нас. Из школьного курса. Объясняется тем, что скорость вращения луны таким образом совпадает. И за все время наблюдения всеми за Луной она вроде никак не повернулась, хоть чуть-чуть (насколько я знаю).
А можно ли предположить, что ядро Луны несколько смещена от центра всей Луны? И сказать, что Земля притягивает ядро Луны и поэтому Луна не может повернуться к нам другой стороной.
Асет

Ответ:
Здравствуйте!
Вращение Луны вокруг своей оси синхронизировано с периодом обращения Луны вокруг Земли по причине действия приливных сил со стороны Земли. В результате этого форма Луны немного отличается от идеального шара – она становится  больше похожей на дыню с двумя горбами (как и Земля, см. рис.1). Величина горба Луны составляет примерно 13 м (у Земли 0.36 м), но из-за малости этой величины по сравнению с радиусом Луны - 1737 км, форма спутника для наблюдателя практически не отличается от шара.

рис. 1

Земля притягивает не только ядро Луны, но и всю Луну в целом. Масса ядра составляет всего приблизительно 2–3% от полной массы спутника и радиус ядра составляет 340 км. Центр масс Луны действительно сдвинут почти на 2 км относительно её геометрического центра в сторону Земли – всей Луны, а не ядра. Однако не этот факт является причиной того, что Луна всегда обращена к Земле одной стороной. Смещение центра масс Луны является следствием столкновения Луны с крупным космическим телом в далёком прошлом (несколько миллиардов лет назад).
Кстати, существует явление, называемое либрацией Луны, в результате которого в определённые моменты времени мы можем увидеть небольшую часть её обратной стороны. Это происходит вследствие эллиптичности орбиты, по которой Луна движется неравномерно, а скорость её вращения вокруг оси остаётся постоянной (см. рис. 2-3). Из-за этого мы можем видеть почти 2% её «невидимого» полушария.


рис. 2,3

Если возникнут вопросы, пишите. Подробнее об этом возможно прочитать в учебниках по астрономии или других научных источниках (в бумажном или электронном виде), например:
http://www.astronet.ru/db/msg/1170734/luna.html
http://www.astronet.ru/db/msg/1169697/node25.html

младший н.с., к.ф.-м.н.,Д.Р. Гадельшин, 13.03.2020 г.


Вопрос: Здравствуйте. Очень интересует вопрос по чёрным дырам. Я в научно-популярных роликах так и не встретил ответа на вопрос во что перерождается чёрная дыра, возможно я очень невнимательно смотрел и слушал. Однако на данный момент я так понимаю чёрные дыры таковыми и остаются. То есть теоретически вселенная рано или поздно переродится в совокупность чёрных дыр. Я понимаю, что в любом случае не доживу до данного события, да и вообще никто не доживёт. Но вопрос очень интересный. Буду благодарен за любой ответ, даже просто, если вы дадите направление куда копать.
Благодарю заранее.
Александр

Ответ:
Добрый день, Александр!
С наступившим Вас Новым Годом!
Будущее Вселенной и черных дыр в частности - это завораживающий вопрос. Если Вы хорошо владеете английским я могу посоветовать вот этот ролик на youtube.
https://www.youtube.com/watch?v=uD4izuDMUQA
Теперь про черные дыры. Так как это объекты, которые ничего не выпускают из своего поля гравитации, то раз образовавшись черная дыра будет только поглощать все вещество и радиацию, которая на нее падает. За счет этого она будет только наращивать свою массу, и как массивный объект никуда не денется и будет жить очень и очень долго. Однако, есть очень интересный эффект, предсказанный Хокингом, - так называемое испарение черных дыр. Это теоретическое предсказание, естественно, никто еще не наблюдал и вряд ли сможет наблюдать в ближайшее время. "Испарение" черных дыр предсказано при применении квантовых эффектов к общей теории относительности Эйнштейна. В квантовой теории поля вакуум не является абсолютной пустотой. В нем происходит постоянное рождение и исчезновение так называемых виртуальных частиц, которые невозможно наблюдать непосредственно, но которые ответственны за передачу взаимодействий между реальными частицами. Если такая виртуальная пара частица-античастица родилась вблизи горизонта событий черной дыры, то возможна ситуация, когда одна из них попадет под горизонт событий, а вторая останется снаружи черной дыры. Тогда рождается свободная частица, которая способна покинуть черную дыру и для внешнего наблюдателя это будет выглядеть как очень слабое излучение. Этот процесс очень и очень медленный. Время жизни черных дыр, обусловленный этим испарением, зависит от массы черной дыры и для черной дыры солнечной массы составляет порядка 10^64 (десять в 64ой степени) лет. Это на много порядков (на 54 порядка) больше возраста Вселенной, который порядка 14 миллиардов лет (14 * 10^9).
Однако, далеко не каждый объект во Вселенной в конце своей эволюции превратится в черную дыру. Для этого он должен быть достаточно массивным. К примеру, наше Солнце не сможет образовать черной дыры. В конце своей эволюции оно превратится в белый карлик. Более массивные звезды (10-25 масс солнца) образуют нейтронные звезды, и только еще более массивные звезды способны образовать черные дыры в конце своей жизни. Поэтому когда все звезды во Вселенной потухнут она окажется заполненной кучей холодных и остывающих остатков: планеты, астероиды, белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры.

ведущий н.с., д.ф.-м.н.,Д.И. Макаров, 09.01.2020 г.


Вопрос: Здравствуйте, я совсем недавно начала интересоваться астрономией, поэтому мои знания очень поверхностны, у меня несколько вопросов. Скажите, пожалуйста, как теория большого взрыва коррелирует с понятием бесконечности? Ведь если была малая точка, то было и что-то меньше и что-то больше, а значит, бесконечность существовала до большого взрыва. Как реликтовое излучение и красное смещение с расширением вселенной доказывают теорию большого взрыва? Возможно ли такое, что вселенная расширяется по иным законам, не в результате взрыва, а, например, по свойству тел заполнять бОльшее пространство? Каковы свойства реликтового излучения, дающие представление о большом взрыве? Является ли это излучение доказательством того, что в 13 млрд. световых лет от нас есть тела, которые излучают радиоволны  или есть прямые доказательства того, что они возникли в результате взрыва? Заранее спасибо.
Евгения

Ответ:
Уважаемая Евгения, с удовольствием отвечу на Ваши вопросы.
Сразу начну с рекомендаций. К сожалению, на русском языке не так много хороших научно-популярных книг по астрономии, поэтому с радостью могу порекомендовать книгу Решетникова В.П. "Почему небо темное. Как устроена Вселенная". Еще есть трехтомник под редакцией Сурдина В.Г. "Небо и телескоп", "Солнечная система" и "Звезды". Также могу рекомендовать "Курс общей астрофизики" Засов А.В., Постнов К.А. - это уже университетский курс, хотя и написанный понятно, но и назвать его совсем популярным сложно.
Несколько слов о терминологии. Следует различать понятия бесконечности и безграничности. Мы можем придумать ситуацию когда пространство будет конечным, но при этом безграничным. В качестве иллюстрации можно привести поверхность шара, когда для двумерных существ, живущих на этой сфере, пространство ограничено, но при этом границ тоже нет. Обычно, когда в физике мы сталкиваемся с понятием бесконечности - это означает, что наша теория неприменима для описания этих процессов и нам необходимо более общая теория для лучшего описания физики явления. 
По современным представлениям наблюдаемая часть Вселенной является только крайне малой частью большой Вселенной и что происходило за "стеной" реликтового излучения на современном уровне развития наблюдений мы сказать не можем. То есть мы не имеем реальных данных о том насколько большой может быть вся Вселенная и что творится в областях, находящихся за горизонтом событий. Теория Большого Взрыва появилась как следствие наблюдаемого разбегания галактик. При этом будет неверным представлять расширение Вселенной как реальный взрыв. Мы не можем указать места, в котором произошел этот "взрыв", т.е. не существует центра Вселенной. Из какой бы области мы не посмотрели - она расширяется одинаково (тут нужно сделать важное замечание, что нужно рассматривать достаточно большие области пространства). Любопытно появление термина Big Bang, которое можно перевести как Большой Бух. Известный британский астроном и космолог Фред Хойл использовал его в качестве уничижительного при описании теории рождения Вселенной в единый момент из сингулярности. Он был противником этой теории, но его термин прижился.
Теория Большого Взрыва - это развивающаяся теория. На данный момент она объединяет теории горячей Вселенной, холодной тёмной материи с лямбда членом и инфляции. Это позволяет хорошо описывать большой объем наблюдательных фактов. Современный сценарий рождения Вселенной выглядит примерно следующим образом. В результате неких процессов появился зародыш будущей Вселенной, при этом считается, что плотность и температура были близки к планковским. Примерно с 10^(-36) до 10^(-32) сек от момента рождения благодаря фазовому переходу, Вселенная претерпела так называемую инфляционную стадию, когда Вселенная стремительно экспоненциально расширялась. Экспоненциально означает, за каждый фиксированный момент времени Вселенная увеличивала свой размер в несколько раз по закону a~exp(Ht), где a - размер Вселенной, H - постоянная Хаббла в ту эпоху (зависит от времени), t - время. За это время она увеличилась как минимум в 10^26 раз. На конечной стадии инфляции происходит рождение частиц и Вселенная пребывала в форме кварк-глюонной плазмы. Можно выделить еще несколько стадий эволюции Вселенной, на одной из которых образовывались известные нам элементарные частицы. Очень важна для нас стадия с 10 до 1000 сек, когда сформировалось первичные ядра атомов, в основном водорода и гелия. Этим стадиям посвящена книга "Первые три минуты" С.Вайнберга. 380 тысяч лет Вселенная оставалась непрозрачной из-за рассеяния света на свободных электронах, но после того как она остыла до примерно 4000 К электроны и ядра сформировали нейтральные атомы и фотоны "оторвались" от вещества и Вселенная стала прозрачной. Именно этот момент времени мы и наблюдаем в виде реликтового излучения.
Собственно, реликтовое излучение дает нам информацию о том моменте, когда свет стал распространяться во Вселенной свободно. Для нас она выглядит как поверхность, на которой произошло последнее рассеяние фотонов. Это излучение несет нам важнейшую информацию о ранних стадиях эволюции Вселенной, которую мы не можем наблюдать непосредственно, но она зашифрована во флуктуациях реликтового излучения. В частности, было обнаружено, что наша Вселенная (вернее ее наблюдаемая часть) является плоской. Это соответствует ситуации, когда средняя плотность Вселенной равна так называемой критической, разделяющей модели замкнутой и открытой вселенных. А это в свою очередь является предсказанием теории инфляции, т.к. экспоненциальное расширение приводит к сглаживанию любых неровностей и малая часть Вселенной, доступной нам в наблюдениях, становится неотличимой от плоской. Теория Большого Взрыва без инфляции не способна дать адекватное объяснение этому факту.
Я надеюсь, что я смог ответить на Ваши вопросы, но подчеркну, что исследование Вселенной нам постоянно подбрасывает новые вопросы, на которые очень интересно искать ответы.

ведущий н.с., д.ф.-м.н.,Д.И. Макаров, 12.12.2019 г.


Вопрос: Расстояние до наиболее удаленной наблюдаемой галактики 13,4 млрд. световых лет. Возраст Вселенной с момента начала расширения 13,8 млрд. лет. Как это может быть? Ведь мы наблюдаем самую далекую видимую нами галактику такой, какой она была 13,4 млрд. лет назад. А как она там оказалась? Каким образом она так далеко улетела с момента Большого взрыва за каких-то 400 млн. лет?
Читаю: такова природа света и пространства. А какова? Ничего не понятно!
Андрей

Ответ:
Большое спасибо за Ваш вопрос. Считается, что расширение Вселенной происходило с меняющейся скоростью в различные эпохи. В первые мгновения был момент сверхбыстрого "раздувания" (инфляционная стадия). В процессе расширения Вселенная остывала и примерно через 380 тысяч лет образовались первые атомы. За счёт гравитационного притяжения этот газ  стал уплотняться, образуя звезды и галактики. Таким образом, уже на этом этапе галактики формировались не только рядом, но и  на заметных расстояниях друг от друга. Расчеты показывают, что уже в момент своего образования наша Галактика Млечный Путь и галактика GN-z11 (самая далекая из известных, о которой Вы упоминаете) находились на значительном расстоянии друг от друга - около двух с половиной миллиардов световых лет. Но из-за продолжающегося расширения пространства путь света, испущенного GN-z11, постоянно увеличивался. Так что когда его наконец-то увидел космический телескоп им. Хаббла, свет прошел уже путь в 32 млрд. световых лет, хотя с момента его испускания прошло "всего лишь" 13.4 млрд. лет. Это происходит из-за того, что свет имеет конечную скорость, а расстояние между далекими галактиками постоянно растет.
Подробнее прочитать в популярной форме о парадоксах расстояний в расширяющейся Вселенной можно по этим ссылкам:
http://www.astronet.ru/db/msg/1316775  
https://habr.com/ru/post/397063/

ведущий н.с., д.ф.-м.н., А.В. Моисеев, 29.10.2019 г.


Вопрос: Здравствуйте. Прошу сильно не смеяться над моей теорией. У меня что то вроде между вопросом и предложением своей версии. Это касается чёрных дыр. На мой взгляд исходя из всех изученных материалов вселенная рождались уже не в первый раз. Многие галактики сливаются друг с другом. При слиянии, допустим галактики Млечный путь и Андромеда, их чёрные дыры сольются в одну. И таким образом я думаю последуют все галактики. В конце концов останется одна гипергалактика в центре которой будет вращаться сверх гигантская чёрная дыра. Сегодняшние чёрные дыры я думаю это не конечный их этап. Когда поглотит чёрная дыра все во вселенной не оставив пылинки путем описанным ранее. Т.о. в конце концов чёрная дыра набирает критическую массу и схлопывается сама в себя до необычайно маленького размера с сохранением своей массы. Но у такого крайне маленького и супер плотного и супер горячего объекта крайне нестабильное состояние и через некоторое время этот объект снова взрывается образовывая пыль и газ. И так до бесконечности.
Как вы думаете, может ли образовываться вселенная таким путем?
Алексей

Ответ:
1. Согласно одному из доминирующих современных представлений - теории стохастической инфляции - вселенные могут возникать из колебания физических полей определенной природы в вакууме и в дальнейшем раздуваться до гигантских масштабов с образованием структур.Слияния черных дыр для этого не требуется. Для этого лишь необходимы определенные свойства вакуума, а он именно такие, чтобы в нем появлялись и исчезали (то есть флуктуировали) поля различной природы. Например, вакуум нашей Вселенной именно такой.
2. Ускоренное расширение Вселенной препятствует поглощению всех галактик одной черной дырой. Это значит, что на масштабах нескольких сотен миллионов световых лет и более, действие темной энергии, приводящее к ускоренному расширению, сильнее, чем гравитация.
3. Размер черной дыры (диаметр горизонта событий) прямо пропорционален массе.
4. Температура черной дыры обратно пропоциональна ее массе.
5. Черные дыры испаряются за счет излучения Хокинга: с потерей массы скорость испарения растет. Хотя оно и не наблюдается пока, физическое описание механизма испарения признано обоснованным. Таким образом, будущее нашей Вселеннной, если будем следовать современным физическим представлениям, отличается от нарисованной в письме картины. Оно связанно, в первую очередь, с природой темной энергии, физика которой пока не известна, и физикой черных дыр. В одном из сценариев Вселенная может расширяться бесконечно долго, и в будущем сверхмассиные черные дыры начнут испаряться и исчезать. В другом сценарии, в будущем может иметь место яркий разрушительный конец, если действие темной энергии будет возрастать со временем и приведет к разрушению всех структур Вселенной, включая элементарные частицы. В каждой точке в этом случае может, в принципе, возникнуть новая вселенная.
В третьем случае, в будущем может произойти квантовый переход вакуумного состояния и Вселенная начнет сжиматься. Такой сценарий сейчас тоже исключить пока нельзя.
Есть и другие описания возможного будущего. Но остановимся на этих трех.

ведущий н.с., д.ф.-м.н. О.В.Верходанов, 26.09.2019 г.


Вопрос: Добрый день. Читаю книгу "История Земли. От звездной пыли - к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет". В одной главе, посвященной остыванию Земли есть момент, что мол, тепло все уходило в космос. Я не могу понять, как это возможно? Если тепло - это колебание частиц (атомов, молекул), то как оно уходит в космос, где по сути в основном вакуум, а количество молекул вещества очень мало? Т.е. нужна некая среда передачи. Заранее спасибо за ответ.
Дмитрий

Ответ:
Когда мы говорим о теплоте, мы полагаем, что теплота (или количество теплоты) - это термодинамическая величина. В физическом смысле теплота представляет собой один из способов передачи энергии.
При теплообмене энергия передается посредством электромагнитного взаимодействия при столкновениях молекул. И среднеквадратичная скорость молекул V, в кинетической теории газов, связана с температурой T как 1/2 mV^2 = 3/2 kT, где k - постоянная Больцмана, а v^2 - среднеквадратичная скороcть частицы (скорость в 2-й степени), m - масса частицы. Важно понимать, что энергия может также передаваться просто излучением от одного тела к другому и без их непосредственного контакта.
Не вся энергия, передаваемая в виде излучения, остается в атмосфере. Часть ее выходит и за пределы газовой оболочки Земли. При этом плотность излучения атмосферы в первом приближении (в приближении абсолютно черного тела, которое применяется для идеальных случаев) можно описать законом Стефана-Больцмана: энергетическая светимость S пропорциональна 4-ой степени температуры Т или S = sigma T^4, где sigma - постоянная Стефана-Больцмана. Таким образом, энергия частиц, скорость которых связана с температурой, частично в виде излучения уносится с Земли. И температура атмосферы планеты (и самой планеты) со временем падает.

ведущий н.с., д.ф.-м.н. О.В.Верходанов, 16.01.2019 г.


Вопрос: Хотел бы задать несколько вопросов. Первый вопрос: Может ли маленькая черная дыра весить больше большой черной дыры? Второй вопрос: Может ли образоваться наша Вселенная из маленькой точки, если логически можно утверждать, что мы наблюдаем во Вселенной маленькие и большие черные дыры? А это означает факт того, что сжатие материи и энергии имеет конечную точку. Не означает ли этот факт, что Большой взрыв произошел не из маленькой точки, а из большой черной дыры? Третий вопрос: Можно ли предположить, что Вселенная является живым организмом? Спасибо за ответы.
Александр

Ответ:
1) Нет, не может. Меньшая по размерам черная дыра (ЧД) не может быть массивнее большей по размерам ЧД. Размер (гравитационный радиус R - радиус Шварцшидьда, определяющий границу - горизонт событий, из-под которого не может выйти свет) невращающейся ЧД однозначно связан с ее массой M: R=2GM/c^2. Здесь G - гравитационная постоянная, а c^2 - скорость света в квадрате.

2) Во втором вопросе сформулированы два вопроса.
2a) Достоверно об образовании Вселенных из черных дыр пока сказать нельзя, так как есть сложности в постановке требуемого критического эксперимента. Тем не менее, существуют теоретические работы, которые говорят о возможности появления новой вселенной при коллапсе материи внутри черной дыры (без учета ее размера), если сингулярность (точка с бесконечной плотностью в центре объекта) по каким-либо причинам не достигается. Другими словами, происходит отскок и начинается расширение вселенной, например, по трем существующим, и может быть новым, пространственным измерениям, как и произошло с нашей Вселенной.
Если для черных дыр трудно (а на настоящий момент кажется, что невозможно) поставить эксперимент для изучения того, что же именно произойдет вблизи сингулярности ЧД, то для нашей Вселенной есть шанс проверить, что было или чего не было в самом начале. Для этого нужно найти признаки существования первичных гравитационных волн, которые можно увидеть с помощью особых свойств электромагнитных волн - поляризации, т.е. выделения плоскости колебания волн. Искривление пространства, которое могли создавать первичные гравитационные волны, возникшие при очень быстром расширении Вселенной в самую раннюю эпоху, находит отражение в изменении поляризационных свойств дошедшего до нас от эпохи горячей Вселенной реликтового излучения (РИ), приводя к так называемой вихревой или магнитной компоненте (или B-моде) поляризации РИ. Быстрое (экспоненциальное) расширение Вселенной в самую раннюю эпоху называется инфляцией. При инфляции порождаются первичные гравитационные волны вместе с растущими и превращающимися впоследствии в галактики и скопления галактик неоднородностями вакуума.
Если первичные гравитационные волны будут найдены, идея отскока как начала нашей Вселенной будет фактически закрыта (но для других вселенных, в принципе, может и работать). Если измерения уровня B-моды поляризации покажут очень низкую верхнюю границу уровня обнаружения относительно предсказанной, это, в общем, закроет гипотезу инфляции и позволит рассматривать другие теории, в том числе и теорию отскока как рабочие модели для объяснения возникновения нашей Вселенной. Эксперименты по измерению уровня (амплитуды) первичных гравитационных волн сейчас готовятся и проводятся на различных телескопах миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, например, уже работает телескоп в эксперименте BICEP3 (исследования Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, США) на Южном полюсе.
2b) В любом случае, в независимости от рождения Вселенной при сжатии материи на предыдущем этапе существования и отскоке или в результате инфляции при действии особого поля - инфлатона, во время одной из начальных стадий Вселенная была очень компактной, плотной и горячей.

3) В последнее время в нашей стране вопрос о том, является ли Вселенная живым организмом или даже разумной, задается неоднократно. Следует сказать, что в рамках философских концепций (пусть не всех) предположить можно, все что угодно. Если же мы будем рассматривать такой объект, как Вселенная, в рамках современной физики, то важно понимать, что перенос информации со скоростью света от одной наблюдаемой сейчас границы Вселенной до другой займет порядка 40 млрд. лет, да и то за время переноса информации Вселенная расширится еще. Тогда, если она жива и/или разумна (при этом мы рассматриваем Вселенную как целое) и нам, например, надо с ней пообщаться, время общения, как согласованного действия, будет соответствовать времени передачи информации. При таком взгляде на реальность гипотеза о разумности Вселенной или о том, что она живой организм, в целом выглядит непроверяемой (или неопровергаемой), то есть нефальсифицируемой.
Это означает, что рассуждения о ее живой организации/разумности лежат вне научного подхода, как метода познания окружающего мира. Изменить же предельную скорость передачи информации, увеличив ее, в нашей Вселенной невозможно, и это просто могло бы привести к ее нестабильности уже на квантовом уровне. За время существования нашего Мира такая нестабильность не наблюдается.

ведущий н.с., д.ф.-м.н. О.В.Верходанов, 05.02.2018 г.


Вопрос: Что будет если нейтронная звезда упадет на черную дыру? (Надеюсь сформулировал корректно) При таких гравитационных силах, будет ли черная дыра всасывать материю из нейтронной звезды, так же как из обычной звезды? Или нейтронная звезда упадет на черную дыру, как другая черная дыра? Если брать в расчеты то что в центре черной дыры - сингулярность (точка с бесконечно плотностью и массой), то вроде как черная дыра должна разорвать нейтронную звезду на части. На супер компьютерах такое должно было моделироваться, инфу в интернете, к сожалению, не нашел. Задавал вопрос и сам на него ответил, спасибо )
Илья

Ответ:
В результате слияния черной дыры и нейтронной звезды происходит мощный короткий гамма-всплеск, но гамма-всплеск порождается и в процессе слияния двух нейтронных звезд.
При слиянии черная дыра будет разрушать нейтронную звезду и всасывать из нее материю. Исследования показывают, что при слиянии 2-х нейтронных звезд или нейтронной звезды с черной дырой выход энергии происходит в виде коллимированного потока - релятивистского джета. Если этот джет направлен в нашу сторону, то тогда мы можем фиксировать это событие. Наличие релятивистских джетов означает, что мы видим малую долю всех происходящих во Вселенной всплесков.
При слиянии таких релятивистских объектов (нейтронные звезды, черные дыры) также формируются гравитационные волны, которые уносят часть энергии, возникающей при этом. На обсерватории LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) на данный момент обнаружено уже, по крайней мере, три мощных гравитационных сигнала от слияния бинарных черных дыр.
Очень упрощенная схема процесса слияния нейтронной звезды и черной дыры показана здесь.

ст.н.с., к.ф.-м.н. С.С. Кайсин, 09.08.2017 г.


Вопрос: Добрый день. Хочу спросить про гравитацию. Можете объяснить как объекты с массой воздействует на пространство? Как все объясняют объект искажает пространство образуя воронку по которой вращается другое тело. Так вот, как объект может образовывать воронку если он воздействуют на пространство во всех направлениях?
Илья

Вопрос: Здравствуйте. У меня к Вам вопрос,хочу спросит про самую важную и удивительную силу во вселенной, гравитацию. Я не являюсь ученым и не занимаюсь физикой,но мне это очень интересна.и так,как объясняют гравитацию,искажение пространства под действием массы объекта. Визуально это выглядит так. Натянутая ткань,на не ложать шар,он продавливает под собой ткань,она образует воронку,берут шар поменьше и как в рулетке запускают шар по кругу воронке,все шарик на орбите,вроде все ясно. НО шар искажает ткань благодаря тому что тянется к земле ВНИЗ ,а как же быть объектам в космосе ,ведь там нет верха и низа. Объект с массой воздействует на пространство во все стороны и ни какой воронки не может образоваться. ..
Илья

Ответ:
При визуальном построении обычно используется двумерная поверхность как аналог трехмерного пространства (или 4-х мерного пространства-времени). Такая аналогия не случайна, и применяется потому, что мы живем в 3х-мерном пространственном мире, где представить себе (развернуть в воображении) 4 пространственных измерения очень сложно. Двумерный аналог помогает увидеть действие гравитации, которая в общей теории относительности и есть кривизна пространства-времени. Для ее описания и компьютерного графического анализа удобно вводить еще одно пространственное - четвертое измерение (или пятое пространственно-временное). В этом случае масса является источником искривления 3х-мерного пространства, что геометрически можно было бы увидеть в 4х-мерном пространственном измерении. Физически это наблюдается как искривление траектории света, приходящего из области позади массивного объекта. Если построить трехмерное сечение такого 4х-мерного пространства в области объекта и отметить траектории фотонов (частиц света), то возможно увидеть подобие такой картинки, которую рисуют в учебниках. Важно отметить, объект не тянет двумерную поверхность в виде сетки вниз, а искривляет (тянет к себе) все сетки, проходящие рядом с ним - и сверху, и снизу, и слева, и справа, и т.д. При одновременной же разрисовке их всех на картинке возникла бы путаница графиков.

ведущий н.с., д.ф.-м.н. О.В.Верходанов, 30.07.2017 г.


Вопрос: Ведутся ли в САО исследования по проблеме SETI? Существуют ли программы по поиску внеземных цивилизаций в России?
Сергей

Ответ:
Да, конечно, в Специальной астрофизической обсерватории РАН занимаются исследованиями по проблеме SETI. Они ведутся в нескольких направлениях.
1. Поиск сигналов искусственного происхождения в радиодиапазоне на телескопе РАТАН-600.
В рамках этой программы изучаются несколько десятков звезд либо похожих на Солнце, либо обладающих планетными системами. Каждый из объектов наблюдается многократно (в течение последних лет) циклами по несколько минут. К настоящему времени сигналы искусственного происхождения (не помехи, не пролеты спутников или самолетов) не обнаружены.
2. Оптический мониторинг больших участков неба с высоким временным разрешением с целью обнаружения коротких вспышек любого происхождения (искусственного, в том числе).
Для этого используется 9-канальный роботизированный телескоп, состоящий из небольших объективов, снабженных регистрирующими матрицами с частотой 10 кадров в секунду (http://mmt.favor2.info/). Результаты мониторинга обрабатываются в реальном времени, при этом обнаруженные вспышки распределяются по 4-м категориям - спутники, метеоры, известные ранее объекты и новые события. К маю 2017 года (с 2014 года) каждая точка северной полусферы наблюдалась от нескольких десятков до 2000 раз в течение 15 минут, однако никаких вспышек, чья природа могла бы быть искусственной, зарегистрировано не было.
3.Наблюдения "подозрительных" объектов на 6-метровом телескопе БТА с предельно высоким временным разрешением ( http://link.springer.com/article/10.1134%2FS1990341309030109).
К ним относятся звезды, у которых обнаружены земноподобные планеты в зоне обитаемости (таких насчитывается около 50-ти), а также необычные с точки зрения астрофизики объекты (например, с оптическими спектрами без линий), которые могли бы быть маяками внеземных цивилизаций. На данный момент в оптическом диапазоне длин волн признаков искусственных сигналов объектов, которые изучались, не обнаружено. В России проводится еще одна программа поиска внеземных цивилизаций. В Астрокосмическом центре ФИАН изучаются необычные источники, которые могли бы быть сферами Дайсона (астроинженерными конструкциями высокоразвитых цивилизаций, которые окружают звезду).
Дополнительную информацию об исследованиях по проблеме SETI (в России, в том числе) можно почерпнуть из нижеприведенных источников:
Энциклопедия проблемы внеземных цивилизаций
Материалы конференции в САО 2005 года, опять-таки несколько устаревшие, но полезные, по-прежнему.
Конференция в России
О SETI в России
История SETI

ведущий н.с., д.ф.-м.н. Г.М.Бескин, 23.05.2017 г.


Вопрос: Здравствуйте! Вопрос из области астрофизики, космологии и физики элементарных частиц. Измерение массы Бозона Хиггса, открытого на Большом Адронном Коллайдере в рамках Стандартной Модели (СМ) при прямых вычислениях показывает, что вакуум нашей Вселенной может находится в так называемом метастабильном состояние и распасться, либо от сильного энергетического воздействия, либо с течением времени, причем в последнем случае данный процесс носит вероятностный характер. Я не большой специалист в области физики, но имею базовые знания в области астрономии, и честно сказать меня подобные вещи пугают. Мой вопрос в следующем, можно ли быть уверенным в стабильности нашего вакуума, (например на основании астрофизических данных, так как во Вселенной происходят процессы с огромными энергиями, а вакуум остается стабильным) и как вообще относится к подобного рода вычислениям в рамках СМ. Буду очень признателен за ответ.
Алексей

Ответ:
Вопрос, конечно, не совсем по профилю нашей обсерватории и относится к физике элементарных частиц и теории поля. По-видимому, да, вероятность перехода вакуума в состояние с меньшей энергией ненулевая. И уверенности в стабильности нашего вакуума нет. Однако пугаться этого явления не стоит, так как бОльшие опасности, (если судить о близости по времени) - от экологических проблем и астероидов в ближайшую сотню лет и до превращения Солнца в красного гиганта через 4 млрд.лет - представлют собой более насущные проблемы, о которых стоит беспокоиться. Не говоря даже просто о существовании верхнего предела человеческой жизни.
Если же фазовый переход вакуума в состояние с меньшей энергией произойдет, то в одном случае, если он произойдет рядом с нами, мы, наверное, ничего заметить не успеем, а в другом случае - станем свидетелями интересного астрономического зрелища. Движение фазового перехода в пространстве нашей Вселенной будет не быстрее скорости света, и изменения можно будет наблюдать, если движение медленнее, чем летят фотоны.
Как было правильно отмечено, гигантское энерговыделение в наблюдаемых астрофизических объектах не нарушает стабильности вакуума в видимой области Вселенной. Это позволяет надеяться, что, по крайней мере, в наблюдаемом объеме в ближайшие 13.8 млрд.лет (сколько до нас идет свет из разных концов) ничего опасного с вакуумом не случится. Если не произойдет фазового перехода, связанного с темной энергией...
А вот про выживаемость человечества в ближайший миллион лет сказать пока сложно.

ведущий н.с., д.ф.-м.н. О.В.Верходанов, 08.07.2015 г.


Вопрос: Добрый день! Расскажите, как наблюдали (и наблюдали ли?) солнечное затмение 20 марта 2015 ученые в САО РАН. Что увидели? Поделитесь впечатлениями.
Татьяна

Ответ:
Солнечное затмение - одно из самых величественных природных явлений. Еще в начале 20 века покрытия Солнца лунным диском использовались для уникальной возможности изучения внешних слоев атмосферы нашего светила. С развитием космических исследований значение наземных наблюдений солнечных затмений для науки несколько снизилось. Тем ценнее редкие результаты, которые удается получить с использованием крупных наземных телескопов. В основном это радиотелескопы, так как даже частные фазы затмения не являются серьезной проблемой при наблюдении солнечной поверхности в радиодиапазоне, а Луна используется в качестве природного экрана, заслоняющего "менее" интересные активные области Солнца. Так, например, было в марте 2006 г., когда фаза полного затмения проходила через нашу обсерваторию в месте установки оптического телескопа БТА. Крупнейший в своем классе радиотелескоп РАТАН-600 в тот момент оказался вне полосы лунной тени на самом ее краю. Тем самым нашим ученым удалось провести ряд интересных исследований северной околополярной области Солнца, не закрытой лунным диском, изучив ее слабое радиоизлучение, которое обычно тонет в общем потоке радиоизлучения Солнца. Похожим образом РАТАН-600 был использован и во время частного затмения 20 марта 2015 г. (см. здесь). Визуальным наблюдениям Солнца 20 марта мешала облачность. Тем не менее, нам удалось получить несколько фотографий через телескоп производства Synta Sky-Watcher с диаметром объектива 200 мм.


Солнечное затмение 20 марта 2015 г. в САО РАН вблизи максимальной фазы. Снято автором на фотоаппарат Canon EOS 450D через телескоп Synta Sky-Watcher SKP2001 (F=1000 мм, D=200 мм).

Во время затмения 20 марта 2015 г. максимальная фаза в САО составила около 0.25, то есть Луна закрыла собой 25% диаметра солнечного диска. На территории России фаза затмения более 80% наблюдалась в северных регионах страны: в Мурманской и Калининградской областях, на архипелаге Новая Земля и полуострове Таймыр. В городе российского подчинения Баренцбург, что находится на норвежском архипелаге Шпицберген, солнечное затмение 20 марта 2015 г. было полным. Наибольшая продолжительность полной фазы затмения (более 2 минут) в мире наблюдалась на Шпицбергене и Фарерских островах.
Солнечные затмения - очень редкое явление. Ежегодно на Земле может наблюдаться от 2 до 5 солнечных затмений, часть из которых будет кольцевыми, когда видимый поперечник Луны оказывается меньше диаметра Солнца. В одном и том же месте на планете из-за малого размера пятна лунной тени полная фаза солнечного затмения наблюдается в среднем один раз в 400 лет. Но есть и исключения. Например, в Алтайском крае, около г.Бийск, с 1981 по 2008 г.г. (то есть менее чем за 30 лет!) наблюдалось 3 полных солнечных затмения. В ближайшем будущем наблюдателям затмений стоит обратить внимание на г.Карбондейл (штат Иллинойс, США). В этом месте будут наблюдаться полные затмения Солнца 21 августа 2017г. и 8 апреля 2024г. Больше информации о грядущих затмениях Солнца можно найти на специализированном сайте НАСА.

ст.н.с., к.ф.-м.н. Е.А.Семенко, 27.03.2015 г.


Архив "Вопросы-ответы":   2010г. 2009г.

Вопросы и замечания к  вебмастеру 
Последнее обновление: 13/05/2020