Космизм - идеология выживания и поступательного прогресса человечества

Солнечная система в своем движении через космическое пространство может регулярно сталкиваться с чрезвычайно разреженными скоплениями экзотических элементарных частиц, сохранившимися со времен раннего детства Вселенной. Об этом свидетельствуют вычисления швейцарских физиков, чья статья появилась в последнем выпуске журнала Nature. О космической темной материи сейчас слышали все, хотя что это такое, пока не знают ни астрономы, ни физики. Впрочем, идея эта далеко не нова, однако в течение нескольких десятилетий о ней знали лишь узкие специалисты. Впервые ее выдвинул Фриц Цвикки, замечательный швейцарско-американский астроном и к тому же отличный изобретатель, увлекавшийся конструированием ракетных двигателей. В 1920 г. Цвикки окончил Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе, а потом без малого полвека преподавал и занимался исследованиями в Калифорнийском технологическом институте. Его главной любовью были сверхновые звезды, но он получил много важнейших результатов и в других областях астрономии. В 1933 г. Цвикки выполнил измерения скоростей галактик, входящих в состав скопления в созвездии Волосы Вероники. Эти галактики вращались вокруг общего центра масс, и их скорости, согласно азам классической механики, должны были зависеть от суммарной массы скопления, которую Цвикки определил по его видимой яркости. И вот тут-то Цвикки столкнулся с парадоксом. Галактики двигались слишком быстро, их измеренные скорости многократно превышали те величины, которые вытекали из решения ньютоновских уравнений. Чтобы выйти из этого затруднения, Цвикки предположил, что реальная масса скопления намного превышает ту, которая соответствует его светимости. Так в астрономию впервые вошло понятие скрытой, "темной" материи, которую невозможно обнаружить с помощью наблюдений небосвода в оптическом диапазоне.

В то далекое время гипотеза темной материи как-то "не прозвучала", и астрономы всерьез вернулись к ней только в начале семидесятых годов. Теперь же ситуация стала еще удивительнее. По современным данным, в нашей Вселенной общая доля обычного вещества, состоящего из протонов, нейтронов и электронов, составляет всего лишь четыре процента от ее суммарной массы. Еще 23 процента приходятся на долю темной материи невыясненной природы, а оставшиеся 73 процента - на долю так называемой темной энергии (ее еще называют энергией физического вакуума). Об этой таинственной энергии пока что практически совсем ничего не известно, кроме того, что именно благодаря ей космическое пространство расширяется с возрастающей скоростью.

Из чего может состоять темная материя, пока толком никто не знает. Самая правдоподобная гипотеза сводится к следующему: ее "кирпичиками" служат еще не открытые тяжелые элементарные частицы, масса которых примерно в сотню раз превышает массу протона. Хотя такие объекты микромира пока не открыты, название для них давно придумано: слабовзаимодействующие массивные частицы, в английской аббревиатуре WIMP, weekly interacting massive particles. Существование таких частиц вытекает из чрезвычайно красивой теоретической модели, основанной на идее суперсимметрии. Это особая симметрия, существующая между частицами с целым и полуцелым спином. Как известно, частицы с целочисленным спином (0, 1 и т.д.) подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна (поэтому их и называют бозонами) а с полуцелым (1/2, 3/2 и т.д.) - статистике Ферми-Дирака (и посему именуются фермионами). В соответствии с концепцией суперсимметрии, для каждого бозона у природы имеется родич-фермион, а для каждого фермиона - бозон. Например, электронам и кваркам, спин которых равен 1/2, положены суперсимметричные партнеры "сэлектроны" и "скварки" (просим не путать со шкварками) с нулевым спином.

Возникает естественный вопрос: куда же подевались все эти многочисленные частицы-партнеры, ведь их не наблюдают ни в составе космических лучей, ни в экспериментах на самых мощных ускорителях? Ответ таков: они родились сразу после Большого взрыва, но очень быстро распались и исчезли. Точнее, распались не все - самые легкие из них оказались стабильными и поэтому сохранились до наших дней. Именно эти частицы и образуют темную материю или, как минимум, ее львиную долю.

Предсказанное распределение темной материи во Вселенной. Галактики формируются в рамках сложной системы волокнистых структур, состоящих из темной материи, обладающей большой массой. Область, показанная на рисунке, имеет поперечник около миллиарда световых лет. Иллюстрация с сайта krone.physik.unizh.ch/~moore/

Где же вести поиск таких частиц-долгожителей? Теория утверждает, что массы суперсимметричных партнеров обычных частиц должны лежать в интервале от 100 до 1000 масс протона. Коль скоро дожить до нашего времени могли лишь легчайшие из частиц этого типа, их масса должна лежать у самой нижней границы этого диапазона, иначе говоря, равняться примерно сотне протонных масс. Расчеты показывают, что именно такой должна быть масса нейтралино, суперсимметричного партнера нейтрино. Таким образом, из теории суперсимметрии вытекает, что нейтралино должны присутствовать и в ныне существующей Вселенной и вносить весомый вклад в общий фонд темной материи.

Вот эту идею и взяли за основу трое сотрудников Института теоретической физики Цюрихского университета. (Примечательное совпадение - именно в Цюрихе учился и Цвикки, только не в университете, а в Политехникуме. Еще одна деталь, которую нельзя не упомянуть в год столетнего юбилея теории относительности: Альберт Эйнштейн в 1900 г. окончил Политехникум, а пятью годами позднее получил докторскую степень в том же Цюрихском университете.) Они смоделировали процесс встречных движений нейтралино под действием силы тяготения (для вычислений был использован институтский суперкомпьютер zBox, специально приспособленный для решения космологических задач). Оказалось, что уже через двадцать миллионов лет после Большого взрыва в космическом пространстве начали возникать нейтралинные облака дискообразной и сигарообразной формы, которые окончательно сформировались еще через десять миллионов лет. С тех пор эти облака практически не менялись, поскольку нейтралино, как и другие суперсимметричные частицы, очень слабо взаимодействуют с обычной материей.

Первые объекты, сформировавшиеся в нашей Вселенной, даны в разном масштабе. Две области на врезках соответствуют 10 тысячам световых лет и размерам Солнечной системы (показан отдельный объект земной массы). Иллюстрация с сайта krone.physik.unizh.ch/~moore/

Поскольку в ходе Большого взрыва возникло великое множество нейтралино, общее количество нейтралинных облаков должно быть весьма большим. Вычисления Бена Мура (Ben Moore) и его коллег показывают, что в одной лишь нашей Галактике их не менее квадриллиона (квадриллион - миллион миллиардов, 10 в пятнадцатой степени). Типичная масса такого космического облака примерно равняется массе нашей планеты, а его диаметр в четыре тысячи раз превышает расстояние между Землей и Солнцем. Если эти скопления равномерно распределены в космическом пространстве, то наша Земля должна раз в десять тысяч лет проходить через такое облако, оставаясь внутри него примерно на полвека.

Можно ли обнаружить такие события? Темная материя потому и называется темной, что она не светится и вообще почти никак не обнаруживает своего присутствия. Поскольку масса облака по космическим масштабам очень мала и размазана по гигантскому объему (практически - по всему пространству Солнечной системы), ее не обнаружить гравитационными детекторами. Вообще-то говоря, нейтралино взаимодействуют с обычным веществом, однако настолько слабо, что даже при нахождении Земли в центре нейтралинного облака в течение суток можно ожидать лишь нескольких столкновений между нейтралино и атомными ядрами. Однако нейтралино - сама себе античастица, поэтому при взаимных столкновениях нейтралино аннигилируют и порождают ливни других частиц, в том числе и гамма-кванты. Швейцарские исследователи полагают, что такие лучи можно будет зарегистрировать с помощью орбитального гамма-телескопа, который NASA планирует запустить в 2007 г.

Новой модели могут сопутствовать некоторые интересные следствия. Ведь если темная материя не просто равномерно "размазана" по внутреннему пространству Галактики, а собрана в отдельные "комки", то теоретически сближение с очередным таким темным объектом может вызвать изменение в орбитах небесных тел Солнечной системы. Правда, согласно расчетам, возмущение орбиты какой-либо крупной планеты или спутника будет столь ничтожным, что современная техника просто не в силах это зарегистрировать. Однако совокупный эффект от множества подобных взаимодействий может стать причиной существенных отклонений от первоначальной орбиты среди некоторых комет и астероидов, принадлежащих к так называемому облаку Оорта, окружающему Солнечную систему. Напомним, что к облаку Оорта (к внутренней его части) некоторые исследователи относят и открытый совсем недавно планетоид Седну, формирование орбиты которого так и не получило пока удовлетворительного объяснения.

К тому же рассматриваемые здесь объекты могли бы стать причиной так называемого эффекта микролинзирования (отклонение фотонов от прямого пути под действием гравитации), если бы оказались на пути световых лучей от какого-нибудь компактного источника типа квазара. Однако для этого они и сами должны быть достаточно компактны...

На иллюстрациях:
1. Распределение темной материи, окружающей Млечный путь. Здесь можно видеть многочисленные небольшие ореолы, состоящие из темной материи. Картинка отображает результат шестимесячных компьютерных вычислений.
2. Предсказанное распределение темной материи во Вселенной. Галактики формируются в рамках сложной системы волокнистых структур, состоящих из темной материи, обладающей большой массой. Область, показанная на рисунке, имеет поперечник около миллиарда световых лет.
3. Первые объекты, сформировавшиеся в нашей Вселенной, даны в разном масштабе. Две области на врезках соответствуют 10 тысячам световых лет и размерам Солнечной системы (с отдельным объектам земной массы).
Иллюстрации с сайта krone.physik.unizh.ch/~moore/

Источник:
J. Diemand, B. Moore & J. Stadel
Earth-mass dark-matter haloes and the first structures in the early Universe
Nature, Vol. 433, p. 389-391 (27 January 2005)

Космический телескоп SOHO с 1995 года работает на орбите и ведет мониторинг процессов, происходящих на Солнце. Он круглосуточно фотографирует Солнце, и эти снимки позволяют следить за солнечными пятнами и регистрировать выбросы вещества с поверхности Солнца. В поле зрения камер зонда SOHO попадает не только атмосфера Солнца, но и окрестности нашей звезды, в частности кометы, огибающие Солнце или сгорающие в его лучах.

Хотя телескоп SOHO и не был предназначен для поиска комет, но получилось так, что он используется и для этих целей. Так как снимки с зонда SOHO почти в реальном времени публикуются на общедоступном Интернет-сайте http://soho.nascom.nasa.gov/, то многие попавшие в кадр кометы первыми замечают астрономы-любители (на сегодняшний день их доля превышает 75%). Например, в 2003 г. любители астрономии наблюдали на этом сайте перемещение одной из комет, открытой с помощью наземного телескопа NEAT. Тогда впервые было сфотографировано явление уничтожения кометы солнечным штормом: ее "слизал языком" мощный выброс вещества с поверхности Солнца.

Следует отметить, что процесс обнаружения комет, благодаря повсеместному распространению Интернет, идет по нарастающей. Если на регистрацию первых ста комет на снимках SOHO ушло больше 4 лет (100-я комета была зарегистрирована 4 февраля 2000 г.), то на все последующие сотни уходило в среднем по полгода.

900-я по счету комета была обнаружена совсем недавно - 15 января 2005 г. После этого на сайте телескопа SOHO был объявлен конкурс, учредителями которого являются NASA и Европейское космическое агентство. Конкурс продлится до 15 мая 2005 г. Условия его просты: участник должен максимально точно угадать время, когда 1000-я по счету комета достигнет ближайшей к Солнцу точки своей орбиты. Предполагается, что эта комета попадет в поле зрения зонда SOHO в период с июня до октября 2005 г., так что ставки будут приниматься только до начала "заезда". Самый "прозорливый" участник конкурса получит приз - DVD-диск SolarMax, футболку с логотипом проекта SOHO, специальные темные очки для наблюдения солнца и другие приятные мелочи. Обладатели второго и третьего места также получат призы, но более скромные.

Вся информация о конкурсе и регистрационная форма участника находятся на сайте http://soho.nascom.nasa.gov/comet1000/. Там же в помощь участникам конкурса имеется "расписание" открытия комет на снимках с телескопа SOHO.

Телескоп Swift был выведен в космос два месяца назад. Основная его задача - поиск в космосе гамма-вспышек. Исследовать гамма-вспышки довольно сложно, поскольку это совершенно непредсказуемые явления. Вспыхивать они могут в любом месте небосклона и в любое время. Обычно они продолжаются очень ограниченное время, поэтому важно успеть настроить телескоп, пока такая вспышка не погасла. Поэтому задача "обзорного" телескопа спутника Swift состоит в обнаружении и фиксировании координат вспышки. Эти данные затем должны передаваться на два "основных" телескопа зонда (рентгеновский и ультрафиолетовый) и на наземные телескопы для дальнейших наблюдений.

На прошлой неделе телескоп Swift зафиксировал свою первую "настоящую" гамма-вспышку. В декабре 2004 г. он заметил только послесвечение гамма-вспышки, а тут Swift успел к середине "представления". Причем на этот раз Swift действовал полностью в автономном режиме - зафиксировав вспышку, он в течение 200 секунд настроил на нее основной рентгеновский телескоп.

Астрономы считают, что эти мощные взрывы сопровождают рождение черных дыр. Если это действительно так, то 17 января до нас дошел свет взрыва, возвестившего о рождении новой черной дыры. Вспышка получила наименование в каталоге GRB050117, в котором указана дата ее обнаружения.

Космическое крем-брюле

21.01.2005 18:22 | СМИ.ru

Версия для печати

Значение полученной с Титана информации переоценить сложно. Успешная работа "Гюйгенса" на поверхности спутника Сатурна значительно расширила наше представление об этом участке Солнечной системы.

Посадка "Гюйгенса" на Титан, сообщает Страна.ру, стала одним из наиболее ожидаемых научных достижений последних лет. Снимки, полученные с зонда, обнародованы на сайтах ЕКА и НАСА (которое также принимало участие в отправке этого исследовательского аппарата к Сатурну). Последнее изображение, опубликованное на сайте ЕКА 17 января, составлено из 30 снимков, которые зонд сделал во время снижения в атмосфере с 13 до 8 километров.

На расшифровку первого 15-минутного пакета научной информации, переданного на Землю в Центр управления полетами ЕКА в Дармштадте (Германия) через космическую станцию-ретранслятор "Кассини" (от которой "Гюйгенс" отделился перед посадкой), ученым пришлось потратить несколько часов. За полтора часа, которые аппарат продолжал работать после посадки, он передал около 500 мегабайт данных, в том числе 300 снимков поверхности Титана. "Глазами" "Гюйгенса" ученым удалось впервые увидеть поверхность этого крупнейшего спутника в Солнечной системе.

Однако, как передает Би-би-си, вся операция не обошлась без накладок. Европейское космическое агентство (ЕКА) начало расследование причины потери одного из каналов связи с зондом "Гюйгенс" через аппарат "Кассини", находящийся на орбите Титана. Возможно, ошибка вызвана человеческим фактором.

В результате с зонда пришло лишь около 350 снимков вместо более 700 запланированных. Кроме того, снизилась скорость передачи информации по эксперименту с измерением данных о ветрах на Титане.

Два канала связи были установлены "для подстраховки": в случае сбоя в одном из них данные можно передавать по другому.

"Гюйгенс" вошел в мутную атмосферу Титана в 10:13 по Гринвичу в прошлую пятницу и совершил удачную посадку на обледеневшей поверхности в 12:45 по Гринвичу. Зонд продолжал посылать данные с поверхности еще несколько часов, даже когда "Кассини" улетел за горизонт и связь прервалась.

Как ранее сообщил РИА "Новости" официальный представитель Европейского космического агентства (ЕКА) в Москве Ален Фурнье-Сикр, поверхность Титана очень похожа на мороженное крем-брюле.

"Предварительный анализ расшифрованной информации, полученной с Титана, позволяет говорить о том, что его поверхность напоминает крем-брюле. Это значит, что на твердой почве есть кремообразная порода толщиной до нескольких сантиметров", - сказал он.

Кроме того, на Титане обнаружены лед, озера и реки из жидкого метана. С помощью инструмента DISR получены изображения, на которых хорошо видны куски льда и каналы, образованные метановыми озерами.

Как сообщает Membrana, "Гюйгенс" нагрел своим корпусом место посадки и получил "в ответ" выброс метана в виде газа, укрепив ученых во мнении, что метан является главным веществом, ответственным за геологическую деятельность на спутнике, за формирование его облаков, туманов и дождей.

Но метан должен постоянно возобновляться из некоего неизвестного источника в пределах луны. Возможно, кстати, что иные реки (ручьи) Титана берут свое начало именно от метановых ключей.

Темные участки, замеченные на изображениях - это многолетние накопления твердых частиц смога (по химии - различные органические вещества), которые выпадают из тумана на поверхности Титана.

Позднее они смываются метановыми дождями в каналы и водоемы и со временем формируют обширные темные области, видимые с большой высоты.

Эти частицы являются, по крайней мере, одной из составляющих почвы спутника.

Специалисты также добавили, что осадки на Титане могут быть сезонными. И в определенное время каналы вновь наполняются.

Интересно, что скругленная потоками жидкости галька, замеченная на снимках с места посадки, это не камни (силикаты), а, судя по всему, грязный водяной лед. Однако при температуре минус 170 градусов Цельсия и ниже - это все равно, что камни.

Совершенно неожиданно в атмосфере Титана был найден изотоп Аргон-40. Это свидетельство вулканической деятельности на спутнике. Причем извергается здесь не горячая лава, как на Земле, а холодный водяной лед и аммиак.

Таким образом, Титан активен, но активность эта похожа на земную лишь общими принципами, но не химией. Вместо воды там жидкий метан, вместо скал и даже горных хребтов - водяной лед, вместо грязи - "органическая сажа", вместо вулканической лавы - аммиак и вода.

Специалисты ЕКА также прослушали звуки, записанные микрофонами "Гюйгенса" во время входа в атмосферу спутника Сатурна. "Это шелестящий свист и шум, создающий чувство присутствия на борту спускаемого аппарата", - поделился впечатлениями Ален Фурнье-Сикр.

Наиболее оптимистично настроенные ученые говорят, что в будущем на Титане может появиться жизнь, сообщает Страна.ру. Правда, произойдет это нескоро - как минимум, через пару миллиардов лет. Обработка первых данных подтвердила теорию, согласно которой Титан по атмосферным условиям напоминает Землю, какой она была до зарождения жизни.

Следующую порцию информации ученые обещают опубликовать после того, как будут обработаны данные, полученные с помощью щупа, который зонд забурил в поверхность Титана.

"Все специалисты программы "Гюйгенс" на седьмом небе от счастья. Действительно, стоило ждать так долго ради подобных результатов", - приводятся на сайте ЕКА слова доктора Жан-Пьера Лебретона, который является одним из руководителей программы. "Мы стали свидетелями уникального проекта в космонавтике", - заявила министр образования и научных исследований ФРГ Эдельгард Бульман, которая приехала в Дармштадт наблюдать за исторической посадкой европейского космического аппарата. После успешной посадки "Гюйгенса" в ЕКА говорят, что данные, переданные зондом, позволят создать аппараты для длительной работы на поверхности этого спутника. До этого ученые точно не знали, какова поверхность Титана - твердая или жидкая, потому что из-за его плотной атмосферы это невозможно было увидеть даже в самый мощный телескоп.

СМИ.ru

Черные дыры - источник жизни

Псевдоцветное изображение, включающее данные инфракрасного диапазона (невидимого человеческим глазом). Синие области (Объект Минковского) отвечают за процесс звездообразования. Красная фоновая галактика и две красные звезды на переднем плане с этими областями находятся в явном контрасте. Размытая красная полоса сверху - радиоджет. Галактика NGC 541. Фото с сайта www.llnl.gov Всем известно, что черные дыры несут с собой смерть, однако американские астрономы обнаружили, что эти зловещие монстры способны также давать и начало новой жизни, способствуя образованию новых звезд. Более того, индуцированное релятивистскими "джетами" (струями) формирование звезд, возможно, играло важнейшую роль при появлении первых галактик в ранней Вселенной.

Процесс формирования релятивистских радиоджетов связан с поглощением вещества массивными черными дырами. Магнитные поля возле коллапсаров ускоряют электроны до околосветовых скоростей. Электроны выбрасываются в виде узких струй в осевых направлениях и при взаимодействии с магнитными полями излучают на радиочастотах (т.е. это радиоизлучение имеет синхротронную природу). Пространство между звездами в галактиках заполнено главным образом газом и пылью, обычно это и зовется межзвездной средой. Газ может находиться в двух разных формах: в виде холодных облаков атомарного или молекулярного водорода или в виде горячего ионизированного водорода (в основном вблизи молодых звезд).

Используя систему радиотелескопов с Очень Большой Базой (Very Large Array - VLA) Национальной радиоастрономической обсерватории в Нью-Мексико, телескопы Кек (W.M. Keck Observatory), установленные на вершине Мауна-Кеа на Гавайях и космический телескоп "Хаббл" (Hubble), астрономы Вил ван Брейгель (Wil van Breugel) и Стив Крофт (Steve Croft) из Института геофизики и планетарной физики Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса доказали, что так называемый "Объект Минковского" - т.е. компактный источник с угловыми размерами порядка 10 секунд, интерпретируемый как специфическая система звездообразования в радиогалактике NGC 541 - это продукт взаимодействия радиоджета (необнаружимого в видимом свете, но хорошо видимого в радиодиапазоне), испускаемого черной дырой, с плотным газом. Когда радиоджет сталкивается с горячей и относительно плотной ионизированной водородной средой в NGC 541, то газ начинает, как это ни странно, остывать, и в результате этого процесса формируется обширное облако из нейтрального водорода, что в свою очередь дает начало процессам формирования звезд. Хотя облако не испускает никакого видимого излучения, все это может быть обнаружено при исследовании доходящих до нас радиоволн.

Галактика NGC 541. Псевдоцветное изображение, включающее инфракрасные данные (из невидимого человеческим глазом диапазона) и не включающее радиоджет. Фото с сайта www.llnl.gov Галактика NGC 541 находится приблизительно в 216 миллионах световых лет от Земли, а ее размеры примерно вдвое уступают размерам нашего Млечного пути.

Компьютерное моделирование показало, что релятивистские струи действительно способны вызывать коллапс межзвездных облаков и тем самым давать первый толчок к формированию звезд. Результаты представлены на 205-й конференции Американского астрономического общества (American Astronomical Society - AAS) в Сан-Диего (Калифорния).

"Еще лет двадцать назад все эти теории казались чистой воды научной фантастикой, - говорит ван Брейгель. - Новые открытия дают своего рода поэтическое оправдание черным дырам, которые считались всего лишь пожирателями материи. Теперь мы показали, что струи, испускаемые черными дырами, могут нести с собой новую жизнь, вызывая коллапс межзвездных облаков и создавая новые звезды... В условиях ранней Вселенной этот процесс мог оказаться критически важным, поскольку галактики были еще молоды, они содержали большое количество водорода в виде межзвездных облаков, но мало звезд, а черные дыры были активнее".

На верхнем фото:
Псевдоцветное изображение, включающее данные инфракрасного диапазона (невидимого человеческим глазом). Синие области (Объект Минковского) отвечают за процесс звездообразования. Красная фоновая галактика и две красные звезды на переднем плане с этими областями находятся в явном контрасте. Размытая красная полоса сверху - радиоджет.

На нижнем фото:
Галактика NGC 541. Псевдоцветное изображение, включающее инфракрасные данные и не включающее радиоджет. Фото с сайта www.llnl.gov

Источник:
Good news from big bad black holes - Lawrence Livermore National Laboratory - News Release

Ссылка:
Галактика, рождающаяся "на глазах"
Максим Борисов 12.01.2005 http://grani.ru/Society/Science/p.82683.html

На Титане могут жить бактерии

Тотализатор на гонках комет

Космический телескоп Swift зафиксировал рождение черной дыры

Черные дыры - источник жизни

В США запущен космический зонд, который должен "расстрелять" комету

Свет нарисовал карту Тьмы