Новости астрономии загадки и тайны космоса: Тайна космоса. Ученые предложили решение загадки темной материи |

Содержание

Тайна космоса. Ученые предложили решение загадки темной материи

https://ria.ru/20220112/kosmos-1765902919.html

Тайна космоса. Ученые предложили решение загадки темной материи

Тайна космоса. Ученые предложили решение загадки темной материи — РИА Новости, 12.01.2022

Тайна космоса. Ученые предложили решение загадки темной материи

Расчеты показывают, что космос заполнен преимущественно темной материей. Прямым наблюдениям она недоступна, поэтому о ее происхождении, составе и свойствах… РИА Новости, 12.01.2022

2022-01-12T08:00

2022-01-12T16:57

наука

астрономия

космос — риа наука

вселенная

астрофизика

юпитер

солнечная система

гравитация

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152691/90/1526919024_0:3:1036:586_1920x0_80_0_0_69764315cc0cc33438fc0085a9ae56e3.jpg

МОСКВА, 12 янв — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Расчеты показывают, что космос заполнен преимущественно темной материей. Прямым наблюдениям она недоступна, поэтому о ее происхождении, составе и свойствах можно только догадываться. Согласно одной из последних гипотез, она образовалась из обычных частиц в ранней Вселенной.Открытие скрытой массы ВселеннойВ 1933-м американский астроном Фриц Цвикки, наблюдая за галактиками в скоплении Кома в 300 миллионах световых лет от Млечного Пути по направлению созвездия Волосы Вероники, обнаружил, что динамическая масса этого объекта, определенная исходя из скорости движения галактик, примерно в 50 раз больше результата, полученного на основе оценки светимости звезд. Спустя три года с такой же нехваткой массы в галактическом кластере Вирго столкнулся другой американец — Синклер Смит.Столь серьезное расхождение невозможно объяснить погрешностью расчетов, поэтому ученые пришли к выводу, что некоторые галактики содержат несветящееся вещество. Цвикки назвал его темной материей.Несколько десятилетий об этом почти не вспоминали — пока в 1970-м американские астрономы Вера Рубин и Кент Форд не опубликовали сенсационные результаты измерений скорости звезд и газовых облаков крупной спиральной галактики М31 — туманности Андромеды. Согласно кеплеровской механике, с увеличением расстояния от галактического центра скорость должна уменьшаться. А в галактике М31, и в центре, и на периферии, звезды двигались примерно одинаково, как будто связанные каким-то каркасом, грандиозным облаком с массой значительно большей, чем звезды.То же самое Рубин, Форд и другие исследователи увидели в десятках других спиральных галактик. Ожидаемые и реальные скорости вращения вещества различались не на проценты или даже десятки процентов, а в разы. По расчетам периферийные звезды и газ в крупной спиральной галактике должны двигаться со скоростью 30-40 километров в секунду, на самом деле — 150-200. Стало ясно, что необходимо учитывать какие-то ранее неизвестные факторы.И тут термин, предложенный Цвикки, пришелся очень кстати. Ученые предположили, что в создании галактических гравитационных полей участвуют частицы темной материи неизвестной природы, недоступные для прямого наблюдения.В наше время, когда современные суперкомпьютеры способны на сложнейшие расчеты, эта гипотеза по-прежнему в центре внимания. Так, в минувшем году только журналы семейства Physical Review опубликовали 345 статей о темной материи.Вимпы и аксионыС 1970-х для сотен галактик построили кривые вращения — графики зависимости орбитальных скоростей звезд от расстояния до галактических центров. И везде они не совпадали с расчетами на основе распределения массы видимого вещества.Конечно, астрономы первым делом искали какие-то невидимые объекты из обычного вещества, например коричневые карлики — очень тусклые звезды размером с Юпитер, но в десятки раз массивнее. Действительно, в конце 1990-х — начале 2000-х с помощью космических телескопов открыли множество таких объектов. Более того, они оказались самой весомой звездной составляющей Млечного Пути. Обнаружили также межгалактические холодные облака из водорода и гелия. Прозрачные для света звезд, они дают о себе знать только характерной линией водорода в спектре, а масса их в скоплениях галактик в десять раз больше, чем звездная. Но и этого, как выяснилось, недостаточно, чтобы объяснить отклонения кривых вращения. По современным моделям Вселенная примерно на 70 процентов состоит из темной энергии, на 25 — из темной материи, и лишь пять процентов приходится на обычную, барионную материю, из которой состоят звезды, планеты, газовые и пылевые облака. То есть темной материи в пять раз больше, чем обычной. Более того, ученые определили, какими свойствами должны обладать частицы темной материи.Физики считают, что эти частицы движутся медленно, то есть темная материя — холодная. Поэтому нейтрино на эту роль не подходят. Также они очень слабо взаимодействуют друг с другом, с частицами обычной материи и фотонами и в то же время создают поле тяготения, то есть они достаточно массивные. Их назвали слабовзаимодействующими массивными частицами, или вимпами (Weakly Interacting Massive Particles, WIMP). Вычисления показали, что они в сотни и тысячи раз тяжелее протона. Дело за малым — найти их.С 1990-х вимпы ищут на десятке установок по всему миру. Единственный сигнал, который может стать подтверждением существования частиц темной материи, зафиксировали в июне 2020-го на самом чувствительном в мире детекторе XENON в лаборатории Гран Сассо в Италии. Сама лаборатория находится глубоко под землей, чтобы обеспечить необходимое экранирование и уменьшить фоновый шум. Главный элемент установки — резервуар с жидким радиоочищенным ксеноном весом две тонны. Если входящая частица темной материи ударит по атомам ксенона, то высвободятся фотоны и электроны, и фотоумножители в верхней и нижней частях резервуара это зафиксируют. Шестнадцатого июня 2020-го ученые заметили избыточные сигналы, которые не укладывались в Стандартную модель или фоновый шум. Однако на вимпов это было не очень похоже.Другой кандидат на темную материю — легкие слабовзаимодействующие частицы, или виспы (Weakly Interacting Slim Particles, WISP). Самая известная — аксион. Ее ввели теоретики в рамках квантовой хромодинамики, чтобы объяснить CP-симметрию. По мнению ученых, эту стабильную незаряженную частицу можно обнаружить в сильных магнитных полях, где она должна индуцировать фотоны. Аксионы тоже ищут с 1990-х, в том числе в рамках экспериментов в ЦЕРНе, и тоже пока безрезультатно. Какая материя первичнаТемная материя взаимодействует с обычным веществом и излучением только посредством гравитации. Из теоретических вычислений и практических наблюдений следует, что галактика становится стабильной, если она погружена в сферическое облако, гало массивной материи много больших размеров, чем видимые. Такое облако удерживает в равновесии звезды и галактический газ, не позволяя галактике рассыпаться.Ученые предполагают, что частицы, обеспечивающие недостающую массу Вселенной, появились вскоре после Большого взрыва, и распределение их было неравномерным. Области с повышенной плотностью темной материи притягивали к себе обычное вещество, которое сваливалось в гравитационные ямы. Так образовались первые звезды, а затем и галактики. Без темной материи в качестве «катализатора» концентрации вещества трудно объяснить быстрое нарастание неоднородности в ранней Вселенной.Но как возникли сами частицы темной материи, неясно. Узнать это — одна из самых амбициозных задач современной физики. Считается, что темная материя сформировалась еще на стадии «термальной ванны» — плазмы из электронов, барионов и фотонов. В результате их взаимодействия родились другие частицы. Затем, по мере расширения Вселенной и охлаждения плазмы, эти реакции прекратились и началась рекомбинация — образование атомов. То есть темной материи сразу появилось очень много, и с тех пор ее количество неизменно.Недавно ученые из Норвегии, Германии, Бельгии, США и Израиля предложили другой вариант. По их мнению, частицы темной и обычной материи в «термальной ванне» возникли практически одновременно, но затем темная материя начала увеличиваться в геометрической прогрессии из-за механизма экспоненциального роста, характерного для многих физических процессов. По мере расширения Вселенной этот процесс усиливался и прекратился, только когда расширение замедлилось.При таком сценарии понятно, почему темная материя обычно сосредоточена не в центральных областях галактик и их скоплений, а в окружающих их галактических гало. Насколько верна предложенная модель, покажет время и новые эксперименты на больших наземных ускорителях и детекторах, а также наблюдения на гигантских телескопах будущего.Пока же участники очередного исследования сообщили об отрицательном результате. Южнокорейские ученые пытались зарегистрировать в детекторе COSINE-100 сезонные колебания регистрации WIMP, вызванные изменением скорости движения Земли относительно гало темной материи при ее вращении вокруг Солнца. На возможность фиксации таких сезонных расхождений еще в 1998-м указывала итальянская коллаборация DAMA. Но анализ данных эксперимента COSINE-100 не выявил темной материи.

https://ria.ru/20210817/materiya-1746046480.html

https://ria.ru/20200910/galaktiki-1577032032.html

https://ria.ru/20210603/materiya-1735411502.html

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2022

РИА Новости

4. 7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152691/90/1526919024_127:0:911:588_1920x0_80_0_0_76a7e303b02170fc6e6daf9e17de3d9e.jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

астрономия, космос — риа наука, вселенная, астрофизика, юпитер, солнечная система, гравитация

Наука, Астрономия, Космос — РИА Наука, Вселенная, астрофизика, Юпитер, солнечная система, гравитация

МОСКВА, 12 янв — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Расчеты показывают, что космос заполнен преимущественно темной материей. Прямым наблюдениям она недоступна, поэтому о ее происхождении, составе и свойствах можно только догадываться. Согласно одной из последних гипотез, она образовалась из обычных частиц в ранней Вселенной.

Открытие скрытой массы Вселенной

В 1933-м американский астроном Фриц Цвикки, наблюдая за галактиками в скоплении Кома в 300 миллионах световых лет от Млечного Пути по направлению созвездия Волосы Вероники, обнаружил, что динамическая масса этого объекта, определенная исходя из скорости движения галактик, примерно в 50 раз больше результата, полученного на основе оценки светимости звезд. Спустя три года с такой же нехваткой массы в галактическом кластере Вирго столкнулся другой американец — Синклер Смит.

Столь серьезное расхождение невозможно объяснить погрешностью расчетов, поэтому ученые пришли к выводу, что некоторые галактики содержат несветящееся вещество. Цвикки назвал его темной материей.

Несколько десятилетий об этом почти не вспоминали — пока в 1970-м американские астрономы Вера Рубин и Кент Форд не опубликовали сенсационные результаты измерений скорости звезд и газовых облаков крупной спиральной галактики М31 — туманности Андромеды. Согласно кеплеровской механике, с увеличением расстояния от галактического центра скорость должна уменьшаться. А в галактике М31, и в центре, и на периферии, звезды двигались примерно одинаково, как будто связанные каким-то каркасом, грандиозным облаком с массой значительно большей, чем звезды.

17 августа 2021, 11:05Наука

Российские ученые создали материал для улавливания темной материи

То же самое Рубин, Форд и другие исследователи увидели в десятках других спиральных галактик. Ожидаемые и реальные скорости вращения вещества различались не на проценты или даже десятки процентов, а в разы. По расчетам периферийные звезды и газ в крупной спиральной галактике должны двигаться со скоростью 30-40 километров в секунду, на самом деле — 150-200. Стало ясно, что необходимо учитывать какие-то ранее неизвестные факторы.

И тут термин, предложенный Цвикки, пришелся очень кстати. Ученые предположили, что в создании галактических гравитационных полей участвуют частицы темной материи неизвестной природы, недоступные для прямого наблюдения.

В наше время, когда современные суперкомпьютеры способны на сложнейшие расчеты, эта гипотеза по-прежнему в центре внимания. Так, в минувшем году только журналы семейства Physical Review опубликовали 345 статей о темной материи.

© Washington State University, Pixabay LicenseКрасная линия обозначает расчетную скорость вращения звезд галактики Андромеда. Белая линия — реальную скорость, измеренную по результатам наблюдений. Законы классической механики предсказывают, что при удалении от центра галактики звезды должны вращаться медленнее, в то время как реальные наблюдения демонстрируют, что скорость звезд практически неизменна вплоть до самых удаленных областей. Это указывает на присутствие большого количества неучтенной массы

Красная линия обозначает расчетную скорость вращения звезд галактики Андромеда. Белая линия — реальную скорость, измеренную по результатам наблюдений. Законы классической механики предсказывают, что при удалении от центра галактики звезды должны вращаться медленнее, в то время как реальные наблюдения демонстрируют, что скорость звезд практически неизменна вплоть до самых удаленных областей. Это указывает на присутствие большого количества неучтенной массы

Вимпы и аксионы

С 1970-х для сотен галактик построили кривые вращения — графики зависимости орбитальных скоростей звезд от расстояния до галактических центров. И везде они не совпадали с расчетами на основе распределения массы видимого вещества.

Конечно, астрономы первым делом искали какие-то невидимые объекты из обычного вещества, например коричневые карлики — очень тусклые звезды размером с Юпитер, но в десятки раз массивнее. Действительно, в конце 1990-х — начале 2000-х с помощью космических телескопов открыли множество таких объектов. Более того, они оказались самой весомой звездной составляющей Млечного Пути. Обнаружили также межгалактические холодные облака из водорода и гелия. Прозрачные для света звезд, они дают о себе знать только характерной линией водорода в спектре, а масса их в скоплениях галактик в десять раз больше, чем звездная. Но и этого, как выяснилось, недостаточно, чтобы объяснить отклонения кривых вращения.

По современным моделям Вселенная примерно на 70 процентов состоит из темной энергии, на 25 — из темной материи, и лишь пять процентов приходится на обычную, барионную материю, из которой состоят звезды, планеты, газовые и пылевые облака. То есть темной материи в пять раз больше, чем обычной. Более того, ученые определили, какими свойствами должны обладать частицы темной материи.

Физики считают, что эти частицы движутся медленно, то есть темная материя — холодная. Поэтому нейтрино на эту роль не подходят. Также они очень слабо взаимодействуют друг с другом, с частицами обычной материи и фотонами и в то же время создают поле тяготения, то есть они достаточно массивные. Их назвали слабовзаимодействующими массивными частицами, или вимпами (Weakly Interacting Massive Particles, WIMP). Вычисления показали, что они в сотни и тысячи раз тяжелее протона. Дело за малым — найти их.

10 сентября 2020, 13:25Наука

Ученые подтвердили новую теорию темной материи

С 1990-х вимпы ищут на десятке установок по всему миру. Единственный сигнал, который может стать подтверждением существования частиц темной материи, зафиксировали в июне 2020-го на самом чувствительном в мире детекторе XENON в лаборатории Гран Сассо в Италии.

Сама лаборатория находится глубоко под землей, чтобы обеспечить необходимое экранирование и уменьшить фоновый шум. Главный элемент установки — резервуар с жидким радиоочищенным ксеноном весом две тонны. Если входящая частица темной материи ударит по атомам ксенона, то высвободятся фотоны и электроны, и фотоумножители в верхней и нижней частях резервуара это зафиксируют. Шестнадцатого июня 2020-го ученые заметили избыточные сигналы, которые не укладывались в Стандартную модель или фоновый шум. Однако на вимпов это было не очень похоже.

Другой кандидат на темную материю — легкие слабовзаимодействующие частицы, или виспы (Weakly Interacting Slim Particles, WISP). Самая известная — аксион. Ее ввели теоретики в рамках квантовой хромодинамики, чтобы объяснить CP-симметрию. По мнению ученых, эту стабильную незаряженную частицу можно обнаружить в сильных магнитных полях, где она должна индуцировать фотоны. Аксионы тоже ищут с 1990-х, в том числе в рамках экспериментов в ЦЕРНе, и тоже пока безрезультатно.

3 июня 2021, 13:11Наука

Физики предположили, что темная материя существует в другом измерении

Какая материя первична

Темная материя взаимодействует с обычным веществом и излучением только посредством гравитации. Из теоретических вычислений и практических наблюдений следует, что галактика становится стабильной, если она погружена в сферическое облако, гало массивной материи много больших размеров, чем видимые. Такое облако удерживает в равновесии звезды и галактический газ, не позволяя галактике рассыпаться.

Ученые предполагают, что частицы, обеспечивающие недостающую массу Вселенной, появились вскоре после Большого взрыва, и распределение их было неравномерным. Области с повышенной плотностью темной материи притягивали к себе обычное вещество, которое сваливалось в гравитационные ямы. Так образовались первые звезды, а затем и галактики. Без темной материи в качестве «катализатора» концентрации вещества трудно объяснить быстрое нарастание неоднородности в ранней Вселенной.

Но как возникли сами частицы темной материи, неясно. Узнать это — одна из самых амбициозных задач современной физики.

Считается, что темная материя сформировалась еще на стадии «термальной ванны» — плазмы из электронов, барионов и фотонов. В результате их взаимодействия родились другие частицы. Затем, по мере расширения Вселенной и охлаждения плазмы, эти реакции прекратились и началась рекомбинация — образование атомов. То есть темной материи сразу появилось очень много, и с тех пор ее количество неизменно.

Недавно ученые из Норвегии, Германии, Бельгии, США и Израиля предложили другой вариант. По их мнению, частицы темной и обычной материи в «термальной ванне» возникли практически одновременно, но затем темная материя начала увеличиваться в геометрической прогрессии из-за механизма экспоненциального роста, характерного для многих физических процессов. По мере расширения Вселенной этот процесс усиливался и прекратился, только когда расширение замедлилось.

При таком сценарии понятно, почему темная материя обычно сосредоточена не в центральных областях галактик и их скоплений, а в окружающих их галактических гало.

© NASA / CXC/M. WeissПервое фото, доказывающее существование темной материи — составное изображение галактического кластера Пули, полученное наземными Магеллановыми телескопами и космическими телескопами «Хаббл» и «Чандра». Кластер возник при столкновении двух скоплений галактик. Розовым цветом показано рентгеновское излучение барионного газа, состоящего из протонов и нейтронов, которое было зарегистрировано телескопом «Чандра», а синим — распределение невидимой массы, определенной по гравитационному линзированию. Видно, что гравитационная масса не совпадает с барионной из-за того, что при столкновении газ затормозился, а темная материя пролетела дальше.

Первое фото, доказывающее существование темной материи — составное изображение галактического кластера Пули, полученное наземными Магеллановыми телескопами и космическими телескопами «Хаббл» и «Чандра». Кластер возник при столкновении двух скоплений галактик. Розовым цветом показано рентгеновское излучение барионного газа, состоящего из протонов и нейтронов, которое было зарегистрировано телескопом «Чандра», а синим — распределение невидимой массы, определенной по гравитационному линзированию. Видно, что гравитационная масса не совпадает с барионной из-за того, что при столкновении газ затормозился, а темная материя пролетела дальше.

Насколько верна предложенная модель, покажет время и новые эксперименты на больших наземных ускорителях и детекторах, а также наблюдения на гигантских телескопах будущего.

Пока же участники очередного исследования сообщили об отрицательном результате. Южнокорейские ученые пытались зарегистрировать в детекторе COSINE-100 сезонные колебания регистрации WIMP, вызванные изменением скорости движения Земли относительно гало темной материи при ее вращении вокруг Солнца. На возможность фиксации таких сезонных расхождений еще в 1998-м указывала итальянская коллаборация DAMA. Но анализ данных эксперимента COSINE-100 не выявил темной материи.

Загадки космоса — звезды, планеты, туманности, астероиды, кометы, квазары, пульсары, большой взрыв

Космос это чертовски большая штука, которая может быть бесконечной или циклической. Ученые до сих пор этого не знают, но постоянно выдвигают разные теории, о которых мы и рассказываем вам на страницах нашего сайта.

С тех пор как люди узнали, что звезды не прикреплены к небесной тверди, а на самом деле являются светом далеких светил, и что за ними находятся необъятные просторы космоса, жажда открытий заиграла с удвоенной силой. До конца не открыв и не исследовав Землю, мы тянемся к далеким экзопланетам и двойникам Солнца, странным квазарам и еще более странным черным дырам. Неутомимый ум человека пытается решить все загадки космоса и вместе с их решением сталкивается с еще большим числом загадок и вопросов, которые еще ждут своего часа. Но мы верим, что однажды все загадки космоса будут решены. Хотя это вряд ли. Или нет?

Самое обсуждаемое по теме Загадки космоса

Человечество можно назвать амбициозным видом. Мы живем на маленькой планете, вращающейся вокруг обыкновенной звезды и все же стремимся разгадать все тайны Вселенной. Возьмем, к примеру, темную материю. Считается, что она составляет большую часть материи в галактиках, однако наблюдать ее невозможно – эта таинственная субстанция не взаимодействует с электромагнитным излучением. Мы знаем о ее предполагаемом существовании благодаря гравитационному эффекту, который она оказывает на наблюдаемые нами объекты. Сегодня и темная материя и темная энергия являются основными столпами ведущей космологической модели. Недавно в журнале Astronomy and Astrophysics вышло исследование, в котором перечислены доказательства существования темной материи в самых первых галактиках во Вселенной. Но если ученые ошибаются и никакой темной материи/энергии на самом деле не существует, наши представления об устройстве мироздания придется пересмотреть. А это, согласитесь, серьезно.

Современный человек каждый день потребляет огромное количество информации. Вдумайтесь сами: мы регулярно читаем свежие новости, смотрим фильмы и сериалы, слушаем музыку, общаемся с разными людьми и, в конце концов, смотрим мемы. Мы даже не замечаем, как в нашу память записываются гигабайты новой информации, и ведь некоторые из них являются ошибочными. В итоге, у многих людей складывается неправильное представление о мире, в котором мы живем. Например, большинство из нас уверены, что Земля вращается вокруг Солнца — а что, если мы скажем, что это неправда? В рамках данной статьи предлагаем вам рассмотреть 10 фактов, которые изменят ваше представление о мире.

В ближайшие несколько лет американские астронавты хотят вернуться на Луну в рамках программы «Артемида». Пилотируемая миссия будет длиться около 6,5 суток, в течение которых экипаж космического корабля «Орион» будет проводить исследования. Больше всего их интересуют глубокие кратеры с высокими краями, которые не дают солнечному свету проникать внутрь. Есть надежда, что внутри огромных отверстий с температурой -160 градуса Цельсия, могут происходить весьма интересные явления. Например, там миллионы лет может храниться водяной лед толщиной до нескольких метров. До сих пор у ученых не было этому никаких доказательств. Но недавно они собрали массив данных от межпланетной станции Lunar Reconnaissance Orbiter и «скормили» его нейронной сети. Компьютер смог рассказать, что творится в этих затененных участках Луны.

Сегодня Марс представляет собой пустынную планету, которая явно не предназначена для комфортной жизни. Но когда-то давно она была совершенно другой — у нее была атмосфера, а на поверхности протекала жидкая вода. До недавнего времени ученым было известно о тысячах местах, которые были покрыты морями и океанами. Об этом, по крайней мере, свидетельствовали глинистые отложения, которые образуются при длительном взаимодействии с водой. Недавно ученые объединили данные, собранные орбитальными станциями Mars Express и Mars Reconnaissance Orbiter, и создали карту с сотнями тысяч мест с признаками наличия воды — получается, что Марс был более водной планетой, чем считалось ранее. Найденные области покрыты не только глиной, но и другими минералами, которые образуются при наличии воды. На эту карту стоит посмотреть всем — она может помочь раскрыть многие тайны Марса.

За последние 50 лет научный прогресс сделал большой шаг вперед. Люди наконец-то осуществляют полеты в космос, умеют лечить считавшиеся смертельными болезни, развивают искусственный интеллект и так далее. Но чем больше ученые совершают научных открытий, тем больше вопросов у них возникает. Например, особенно много вопросов возникло после открытия силы гравитации. Мы прекрасно знаем, что лунная гравитация вызывает приливы и отливы, земная гравитация не дает нам улететь в космос, а солнечная гравитация — не дает улететь в космос самой планете Земля. Но существуют ли какие-либо частицы гравитации, почему держащая атомы вместе сила отличается от силы гравитации и вообще существует ли она на самом деле? Ученые, как минимум на текущем этапе развития науки, ответить на эти вопросы не могут. А какие еще есть неразгаданные тайны?

Что нужно для того, чтобы на планете зародилась и существовала жизнь? На примере Земли можно сказать, что для возникновения живых организмов необходимо наличие звезды вроде Солнца, большого количества воды и кислорода. Недавно ученые из Бернского и Цюрихского университетов провели научную работу и нашли весомые доказательства того, что благоприятные для жизни условия могут возникнуть и на планетах, не похожих на Землю. То есть, где-то в глубинах галактики может находиться темная планета, которая совершенно не похожая на нашу, но является домом для чего-то живого. Если предположение исследователей верно, шансы на обнаружение инопланетян многократно увеличиваются.

Группа исследователей на МКС перехватила марсианский модуль с образцами пород Красной планеты. Дальнейшее исследование оказалось судьбоносным – одноклеточное существо, получившее имя Кэлвин, вступило в контакт с космонавтами. И пока на Земле обсуждали это грандиозное событие, исследователи гибли один за другим. Увы, но обнаруженная форма жизни оказалась идеальным убийцей, готовым на все ради еды. Именно так развивались события в научно-фантастическом фильме 2016 года «Живое». Но может ли нечто хотя бы отдаленно похожее произойти в реальной жизни? Ответ на этот вопрос мы узнаем в ближайшее десятилетие – после того, как космический корабль пролетит мимо нашей планеты, сбросив на Землю драгоценный груз в виде образцов горных пород, почвы и даже марсианского воздуха. Некоторые исследователи полагают, что если на Марсе присутствуют патогены, то могут заразить Землю и привести к непредсказуемым событиям.

В 1977 году аэрокосмическое агентство NASA запустило миссию «Вояджер», которая состоит из двух одноименных космических аппаратов. Научные зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» были предназначены для изучения дальних планет Солнечной системы. Они успешно выполнили свои основные задачи и достигли Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. После этого они вылетели за пределы Солнечной системы и на данный момент являются самыми удаленными от Земли объектами, созданными человеком. Помимо научных приборов, аппарат «Вояджер-1» имеет при себе золотую пластинку с сообщением для возможно существующих инопланетян. На нее записана информация о местоположении Земли, а также изображения и звуки. Недавно стало известно, что у аппаратов заканчивается энергия — спустя 45 лет работы, пришло время с ними прощаться.

Площадь планеты Марс составляет более 144 миллионов квадратных километров, и она полна всевозможными геологическими образованиями. Недавно мощная камера европейской межпланетной станции «Марс-экспресс» смогла снять нечто, что можно было бы вписать в страницы научно-фантастического романа с элементами ужасов. Речь идет о безымянном кратере на южном полушарии Марса, который имеет площадь большого города и внешне напоминает смотрящий в космос безжизненный глаз. По мнению ученых, это образование может открыть много интересных сведений об истории Красной планеты. Давайте же выясним, что из себя представляет снятый на фотографию картер и как он был образован?

Наша Вселенная бесконечна. Это означает, что количество галактик звезд и планет настолько велико, что как бы мы не старались, представить это вряд ли получится. К тому же наш кругозор ограничен наблюдаемой Вселенной. Мы знаем, что за пределами Солнечной системы и Млечного Пути существуют миллиарды галактик и звездных систем, вокруг которых обращаются планеты. Немалая часть из них – газовые гиганты, расположенные вблизи родных звезд. Но иногда астрономам удается обнаружить миры, условия на которых напоминают самый настоящий ад. Так, экзопланета 55 Cancri Е вращается так близко к своей солнцеподобной звезде, что постоянно окутана огнем, а температура на ее поверхности достигает 2436°C. Ничего подобного в нашей Солнечной системе не существует.

ТОП-7 загадок Вселенной

01.12.202101.12.2021

В космосе существует бесчисленное множество тайн и загадок. Есть ли инопланетная жизнь? Что из себя на самом деле представляет Вселенная и как она существует? Что внутри черных дыр и что такое темная энергия? Многие из этих загадок ученые пытаются решить долгие годы. Но некоторые тайны пока не имеют объяснения, и великие умы всего человечества пытаются постичь неизведанное. Мы собрали ТОП-7 самых необъяснимых загадок Вселенной, которые до сих пор заводят ученых в тупик.

Темная материя

Распределение темной материи по Вселенной согласно результатам численного моделирования. Новое исследование предполагает, что эффекты темной материи на самом деле могут быть результатом открытой формы гравитации. Изображение: Herschel / ESA

Планеты, звезды, галактики и все, что мы видим, составляют менее 5% всей Вселенной. Ученые считают, что 27% — это вещество, которое они называют темной материей. Эта материя не взаимодействует со светом или видимой материей, но влияет на нее гравитационно в галактических масштабах. Основываясь на этом косвенном свидетельстве, астрономы полагают, что темная материя является доминирующим типом вещества во Вселенной. Но ее природа остается неясной.

Темная энергия

Темная энергия пока не поддается объяснению

Еще более загадочной является темная энергия. Мы уже знаем, что 32% вещества во Вселенной занимает барионная и темная материя. Что насчет остальных 68% Вселенной? Космологи считают, что это — темная энергия.

Если по отношению к темной материи есть теория о том, что она ответственна за «склеивание» вещества внутри галактик, то темная энергия, наоборот, пытается разъединить галактики друг от друга. Ее состав и природа также неизвестны.

«Мы знаем о существовании и объеме темной энергии, потому что мы видим, как она влияет на расширение Вселенной. В остальном это полная загадка», — объясняют ученые NASA.

Квантовая запутанность

Квантовая запутанность является ключом к развитию безопасных и зашифрованных каналов связи будущего. Фото: Unsplash

Альберт Эйнштейн однажды назвал квантовую запутанность «жутким действием на расстоянии». Его буквально шокировало это открытие. Благодаря этому явлению две частицы в совершенно разных частях Вселенной могут быть связаны друг с другом невидимой силой, воспроизводя поведение своего партнера. При этом расстояние между ними не играет никакой роли — взаимодействие происходит мгновенно. Чтобы частицы могли соединяться на таких расстояниях, они должны посылать сигналы, которые движутся быстрее скорости света, а это невозможно по известным законам физики.

Что внутри черных дыр?

В Млечном Пути могут быть миллионы черных дыр. Фото: SciTechDaily

Черные дыры — это области пространства, в которых сила гравитации настолько велика, что все, что находится рядом с ними, втягивается. Даже свет не может избежать их притяжения. Ученые предсказывают, что в нашей Галактике есть миллионы черных дыр, но никто не знает, что находится внутри них. Предполагается, что после преодоления горизонта событий вещество просто сжимается в сингулярность — область нулевого размера и бесконечной плотности. Понимание того, что находится внутри черных дыр, может помочь объяснить квантовую гравитацию.

Что вызвало Большой взрыв?

Что вызвало Большой взрыв — остается загадкой для науки

Большой взрыв — широко распространенная теория происхождения Вселенной. Из почти бесконечно плотного состояния мощнейший взрыв вызвал расширение, образовав время, пространство и материю. За доли секунды Вселенная расширилась от размеров меньше атома, до размеров больше галактики и продолжила увеличиваться и охлаждаться. Это расширение все еще продолжается и, как выяснил Эдвин Хаббл, даже ускоряется с фантастической скоростью. Так что же вызвало этот Большой взрыв? Увы, никто не знает.

Космический рев

Аэростат с инструментом ARCADE, обнаружившим загадочный рев из космоса. Фото: Wikipedia

В 2006 году ученые начали искать далекие остаточные сигналы после Большого взрыва во Вселенной с помощью инструмента ARCADE, прикрепленного к огромному аэростату. Радиометр обнаружил загадочный остаточный радиоисточник, который оказался примерно в шесть раз сильнее, чем предсказывала теория. Мощный сигнал вызвал большое недоумение ученых, и они до сих пор не знают его происхождение. Это явление известно под названием «космический рев» и остается нерешенной проблемой в астрофизике.

Космические лучи

Космические лучи — это частицы атомов высокой энергии, которые падают на Землю из космоса со скоростью света. Они считаются безвредными, поскольку атмосфера планеты защищает нас от них. Но их обвиняют в проблемах сбоя электроники в спутниках и даже оборудовании на Земле. Ученые пытаются найти решение этой проблемы. Открытые в 1912 году космические лучи до сих пор остаются загадкой, как и источник их происхождения.

Напомним, что ранее астрономам удалось раскрыть тайну «китайской» сверхновой 1181 года.

Вселенная галактика Земля

8 загадочных тайн астрономии | Космос

Чудо всего этого

Предоставлено KIPAC

Вселенная существует примерно 13,7 миллиардов лет, но она по-прежнему хранит множество загадок, которые по сей день продолжают сбивать с толку астрономов. От темной энергии до космических лучей и уникальности нашей Солнечной системы нет недостатка в космических странностях.

Журнал Science обобщил некоторые из самых непонятных вопросов, которые сегодня задают ведущие астрономы. В произвольном порядке, вот восемь самых непреходящих загадок астрономии:

ПЕРВАЯ ОСТАНОВКА: Темная энергия

Что такое темная энергия?

НАСА, ЕКА, Э. Джулло (JPL/LAM), П. Натараджан (Йель) и J-P. Kneib (LAM)

Темная энергия считается загадочной силой, которая разрывает космос на части с постоянно увеличивающейся скоростью, и используется астрономами для объяснения ускоренного расширения Вселенной.

Эту неуловимую силу еще предстоит обнаружить напрямую, но считается, что темная энергия составляет примерно 73 процента Вселенной.

СЛЕДУЮЩАЯ ОСТАНОВКА: Темная материя

Насколько горяча темная материя?

ЭСО/л. Calçada

Темная материя — это невидимая масса, которая, как считается, составляет около 23 процентов Вселенной. Темная материя имеет массу, но ее нельзя увидеть, поэтому ученые делают вывод о ее присутствии на основании гравитационного притяжения, которое она оказывает на обычную материю.

Исследователей по-прежнему интересуют свойства темной материи, например, является ли она ледяной, как предсказывают многие теории, или более теплой.

ДАЛЬШЕ: Пропавшие барионы

Где пропавшие барионы?

Спектр: НАСА/CXC/Унив. Калифорнийский Ирвин/Т. Иллюстрация клыка: CXC/M. Weiss

Темная энергия и темная материя в совокупности занимают примерно 95 процентов Вселенной, а обычная материя составляет оставшиеся 5 процентов. Но исследователи были озадачены, обнаружив, что более половины этой обычной материи отсутствует.

Эта недостающая материя называется барионной материей и состоит из частиц, таких как протоны и электроны, которые составляют большую часть массы видимой материи Вселенной.

Некоторые астрофизики подозревают, что отсутствующая барионная материя может быть обнаружена между галактиками, в материале, известном как тепло-горячая межгалактическая среда, но вопрос о пропавших во Вселенной барионах остается предметом горячих споров.

ДАЛЬШЕ: Взрывы сверхновых

Как взрываются звезды?

А. Равазио (LULI), А. Пелка (LULI), Дж. Майнеке (Оксфорд) и К. Мерфи (Оксфорд)/ Ф. Миниати (ETH).

Когда у массивных звезд заканчивается топливо, они заканчивают свою жизнь гигантскими взрывами, называемыми сверхновыми. Эти впечатляющие вспышки настолько ярки, что могут ненадолго затмить целые галактики.

Обширные исследования и современные технологии пролили свет на многие подробности о сверхновых, но то, как происходят эти массивные взрывы, до сих пор остается загадкой.

Ученые стремятся понять механику этих звездных взрывов, в том числе то, что происходит внутри звезды перед тем, как она взорвется как сверхновая.

ДАЛЬШЕ: Реионизация Вселенной

Что повторно ионизировало Вселенную?

ЕСО/М. Kornmesser

Широко принятая модель Большого взрыва для происхождения Вселенной утверждает, что космос зародился как горячая и плотная точка примерно 13,7 миллиарда лет назад.

Считается, что ранняя Вселенная была динамичным местом, и около 13 миллиардов лет назад она пережила так называемую эпоху реионизации. В этот период водородный туман Вселенной впервые рассеялся и стал прозрачным для ультрафиолетового света.

Ученые долго ломали голову над тем, что вызвало эту реионизацию.

ДАЛЬШЕ: Космические лучи

Каков источник самых энергетических космических лучей?

NSF/Дж. Ян

Космические лучи — это высокоэнергетические частицы, которые проникают в нашу Солнечную систему из глубины космоса, но фактическое происхождение этих заряженных субатомных частиц не дает покоя астрономам уже около века.

Самые энергичные космические лучи необычайно сильны, их энергия в 100 миллионов раз превышает энергию частиц, которые были созданы в искусственных коллайдерах. На протяжении многих лет астрономы пытались объяснить, откуда берутся космические лучи, прежде чем попасть в Солнечную систему, но их источник оказался непреходящей астрономической загадкой.

ДАЛЬШЕ: Наша Солнечная система

Почему Солнечная система такая странная?

SPACE.com

По мере того, как обнаруживаются чужие планеты вокруг других звезд, астрономы пытаются разобраться и понять, как возникла наша Солнечная система.

Различия между планетами в нашей Солнечной системе не имеют простого объяснения, и ученые изучают, как формируются планеты, в надежде лучше понять уникальные характеристики нашей Солнечной системы.

По словам некоторых астрономов, это исследование могло бы на самом деле получить импульс от охоты за инопланетными мирами, особенно если в их наблюдениях за внесолнечными планетными системами возникнут закономерности.

СЛЕДУЮЩИЙ: Солнечная корона

Почему солнечная корона такая горячая?

NASA/SDO/AIA

Солнечная корона — это сверхгорячая внешняя атмосфера, где температура может достигать ошеломляющих 10,8 миллионов градусов по Фаренгейту (6 миллионов градусов по Цельсию).

Солнечные физики были озадачены тем, как Солнце повторно нагревает свою корону, но исследования указывают на связь между энергией под видимой поверхностью и процессами в магнитном поле Солнца. Но подробная механика коронального нагрева до сих пор неизвестна.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Space.com — главный источник новостей об исследованиях космоса, инновациях и астрономии, ведающий хроникой (и отмечающий) продолжающееся расширение человечества за последние рубежи. Первоначально основанный в 1999 году, Space. com всегда был и остается страстью писателей и редакторов, которые являются поклонниками космоса, а также обученными журналистами. Наша текущая команда новостей состоит из главного редактора Тарика Малика; Редактор Ханнеке Вейтеринг, старший космический писатель Майк Уолл; старший сценарист Меган Бартелс; Старший писатель Челси Год, старший писатель Тереза Пултарова и штатный писатель Александр Кокс, специализирующиеся на электронной коммерции. Старший продюсер Стив Спалета наблюдает за нашими космическими видео, а Дайана Уиткрофт является нашим редактором социальных сетей.

Самые загадочные тайны Вселенной

За столетия мы узнали так много, но наука до сих пор не может окончательно ответить на эти удивительно фундаментальные вопросы.

1
/
14

Предоставлено NASA/ESA

Что было до Большого взрыва?

Если Вселенная началась миллиарды лет назад с Большого Взрыва, что ему предшествовало? По словам известного физика Стивена Уильяма Хокинга, доктора философии: Ничего. Однако никто не может знать наверняка; любые события, произошедшие до возникновения Вселенной, не имеют «наблюдательных последствий», как выразился Хокинг, и поэтому мы «с таким же успехом можем вычеркнуть их из теории и сказать, что время началось с Большого взрыва».

2
/
14

Предоставлено NASA/JPL-Caltech/ESA/Институт астрофизики Андалусии, Университет Страны Басков/JHU

Что такое темная материя?

Все и все состоят из «барионной материи»: протонов, нейтронов и электронов. Примерно 30 лет назад астрономы думали, что Вселенная следует тем же правилам — она полностью состоит из барионной материи. Однако за последние несколько десятилетий ученые обнаружили, что только 90 099 5 процентов Вселенной состоит из барионной материи, а остальные 95 процентов они даже не могут обнаружить. Ученые считают, что около 25 процентов состоит из темной материи, но пока никто не может точно сказать, что такое темная материя на самом деле или из чего она состоит. Не пропустите и другие загадки науки, которые еще никто не разгадал.

3
/
14

Предоставлено NASA Goddard

Что такое темная энергия?

Считается, что остальные 70 процентов Вселенной состоят из темной энергии. Что ученые действительно знают о темной энергии, так это то, что она обладает гравитационно-отталкивающим эффектом (то есть напротив гравитационного притяжения) и что он отвечает за расширение Вселенной. Но что именно представляет собой темная энергия, продолжает ускользать от ученых, заставляя НАСА чесать затылки и задаваться вопросом, не ошибся ли Эйнштейн в своей теории гравитации. Одна вещь, которую Альберт Эйнштейн определенно уловил правильно, — это секрет счастья, и это гениально.

4
/
14

Предоставлено NASA

Как гравитация может быть такой сильной и в то же время такой слабой?

Гравитация представляет собой досадный парадокс, который можно резюмировать следующим вопросом: почему простой магнит на холодильник может противостоять гравитационному притяжению всей планеты? Некоторые ученые считают, что гравитация может быть такой же сильной, как и другие фундаментальные силы (например, электромагнетизм и сила, удерживающая ядро вместе), но ее влияние рассеивается, потому что она просачивается в дополнительные измерения. Это объяснение придется делать до тех пор, пока они не придумают что-нибудь получше.

5
/
14

Предоставлено НАСА, ЕКА и Наследием Хаббла (STScI/AURA) – ЕКА/Сотрудничество Хаббла Благодарность: Р. О’Коннелл (Университет Вирджинии) и Комитет по научному надзору WFC3

Насколько велика Вселенная?

Если ученые знают, что Вселенная расширяется, то они должны рискнуть предположить, насколько она велика, верно? К сожалению, ученые не могут присвоить ему номер. Среди прочего им нужно было бы знать форму Вселенной и скорость ее расширения — и это тоже тайны.

6
/
14

Предоставлено NASA Goddard

Какова форма Вселенной?

У ученых есть ряд теорий о форме Вселенной. Но, по данным НАСА, ведущая теория состоит в том, что Вселенная плоская, что заставляет их полагать, что она бесконечна по размеру. Однако, поскольку у Вселенной есть известное начало и, возможно, ожидаемая конечная точка, мы можем наблюдать только ее конечных объемов. Как говорит НАСА: «Все, что мы можем сделать, это то, что Вселенная намного больше, чем объем, который мы можем непосредственно наблюдать».

7
/
14

Предоставлено NASA/JPL/California Institute of Technology

Насколько быстро расширяется Вселенная?

В течение последних шести лет космический телескоп Хаббла вычислял скорость, с которой расширяется Вселенная, и недавно получил то, что считается наиболее точным измерением на сегодняшний день, за исключением того, что скорость находится в прямом противоречии с независимым ( и якобы точные) замеры начала расширение вселенной. Это тревожит астрофизиков, потому что это означает, что мы знаем о нашей Вселенной и ее путях еще меньше, чем мы думали. «Сообщество действительно пытается понять значение этого несоответствия», — сказал ведущий исследователь Адам Рисс, лауреат Нобелевской премии и заслуженный профессор Блумберга в Университете Джона Хопкинса. Узнайте 17 научных фактов, которые оказались неправдой.

8
/
14

манджик/Shutterstock

Действительно ли вселенная является мультивселенной?

«Наша Вселенная может быть всего лишь одной из бесконечного числа вселенных, составляющих «мультивселенную», согласно новостному сайту астрономии space.com, и, как бы странно это ни казалось, за этим стоит настоящая наука. Поскольку существует только конечное число способов расположения частиц в пространстве и времени (помните, что Вселенная плоская и бесконечная), в какой-то момент Вселенная должна начать повторяться. Что приводит к вопросу…

9
/
14

Предоставлено NASA/Ames/Институт SETI/JPL-Caltech

Может ли быть другой вы?

Если вселенная вынуждена повторяться — быть частью мультивселенной — может ли быть другая версия (или несколько версий) вас ? «Если вы посмотрите достаточно далеко, вы столкнетесь с другой версией себя — фактически, бесконечными версиями вас», — сообщает space. com. «Некоторые из этих близнецов будут делать то же самое, что и вы сейчас, в то время как другие сегодня утром наденут другой свитер, а третьи сделают совершенно другой выбор карьеры и жизни». Это считается одной из загадок, на которую мы вряд ли когда-либо получим ответ, но, тем не менее, это интригует. (Возможно, другая версия вас не безнадежно зависима от печенья девочек-скаутов.) Эксперты говорят, что эта теория потребует дополнительных измерений, и если так…

10
/
14

Fred Mantel/Shutterstock

Сколько измерений существует на самом деле?

Три измерения, в которых мы можем быть уверены, относятся к тому, что мы можем воспринимать: длина, ширина и глубина. Ученые также указывают на четвертое измерение времени. Но, согласно Phys.org, хотя это все еще остается загадкой, некоторые потенциальные измерения включают в себя:

Пятое: в котором мы можем видеть мир, немного отличающийся от нашего (что даст нам средства измерения сходств и различий между ним и нашим миром). ).
Шестое: мы можем видеть все возможные вселенные, которые начались так же, как и наша собственная
Седьмое: Мы можем воспринимать все возможные вселенные, которые начинались иначе, чем наша собственная.
Восьмое: Мы видим все возможные вселенные. Период.
Девятое: Нам известны все возможные законы физики и начала вселенной.
Десятое: Мы можем видеть все возможное и мыслимое.

Если вы хотите еще больше развлечься наукой, не пропустите эти 18 научных фактов, которые вы никогда не изучали в школе.

11
/
14

Предоставлено NASA/JPL

Как образовалась Луна?

Гравитационное притяжение Луны ответственно за приливы и отливы океана, но как появилась Луна? В конце концов, прошло сотен миллионов лет после того, как Солнечная система и ее планеты начали формироваться, прежде чем на самом деле появилась Луна. Существует несколько теорий, ни одна из которых не является доказанной. Между тем, один потенциальный ключ к выяснению того, как у нас появилась луна, заключается в том, чтобы понять, почему у Венеры ее нет, по словам Дэйва Стивенсона, профессора планетологии Калифорнийского технологического института. Этого мы тоже пока не придумали.

12
/
14

Предоставлено Ocean Biology Processing Group

Возникла ли жизнь на Земле?

Мы считаем само собой разумеющимся, что жизнь на Земле действительно зародилась здесь, но на самом деле это не так. Ученые находят доказательства того, что жизнь на Земле, возможно, пришла с Марса и была занесена на эту планету метеоритом. Беда в том, что ученые не могут даже договориться о том, какая область науки даст ответ, не говоря уже о том, находится ли наука вообще там, где нам следует искать.

13
/
14

Ursatii/Shutterstock

Существует ли инопланетная жизнь?

С начала 1960-х годов ученые выдвинули теорию о том, что за пределами Земли вполне вероятно существование разумной жизни. Проблема в том, что у нас нет никаких научных доказательств. На самом деле, у нас нет твердых научных доказательств того, что за пределами Земли существует какая-либо жизнь, по крайней мере, пока. Но, возможно, приближается время, когда наука подтвердит, что жизнь существует где-то еще в нашей Солнечной системе, или в галактике, или, по крайней мере, где-то во Вселенной.

14
/
14

Thoom/Shutterstock

Кто здесь главный?

Кто-то или что-то запустило весь процесс, который привел к тому, что вы прочитали эти слова на электронном экране? Или все, что когда-либо происходило в истории, просто результат процесса, управляемого законами науки? Хотя многие известные ученые-мыслители говорят, что Бог — это миф, не все ученые — атеисты. Это то, что мы вряд ли решим — по крайней мере, при жизни. Как только вы соберетесь с мыслями, не пропустите эти 24 астрономических факта, которые вы никогда не изучали в школе.

Первоначально опубликовано: 26 марта 2019 г.

Лорен Кан

Лорен Кан — писатель из Нью-Йорка, чьи работы регулярно появляются в Reader’s Digest, The Huffington Post и ряде других изданий с 2008 года. Она освещает жизнь и стиль, популярную культуру, право, религию, здоровье. , фитнес, йога, развлечения и развлечения. Лорен также является автором криминальной литературы; ее первая полноформатная рукопись «Игра в доверие» вошла в шорт-лист премии CLUE Award 2017 за новые таланты в жанре саспенс-фантастики.

8 загадок современной астрономии, которые ученые до сих пор не могут объяснить

Огромность космоса и загадочная природа космических объектов, населяющих его, дают астрономам достаточно материала для размышлений.

Чтобы раскрыть некоторые из самых непреходящих загадок в области астрономии, журнал Science заручился поддержкой научных писателей и членов Совета редакторов-рецензентов, чтобы выбрать восемь головоломных вопросов, которые сегодня задают ведущие астрономы.

Как Роберт Кунц, заместитель редактора отдела новостей Science, пишет в предисловии к сериалу, участники решили, что «настоящие загадки должны иметь непреходящую силу», а не вопросы, которые могут быть решены с помощью исследований в ближайшем будущем. На самом деле, в то время как некоторые из обсуждаемых тем могут быть однажды решены с помощью астрономических наблюдений, другие, возможно, никогда не будут решены, добавил он.

В произвольном порядке представлены восемь самых захватывающих загадок астрономии, представленных журналом Science:

Что такое темная энергия?
В 1920-х годах астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что Вселенная не статична, а расширяется. В 1998 году космический телескоп Хаббла, названный в честь астронома, изучал далекие сверхновые и обнаружил, что давным-давно Вселенная расширялась медленнее по сравнению с темпами ее расширения сегодня.

Это новаторское открытие озадачило ученых, которые долгое время считали, что гравитация материи будет постепенно замедлять расширение Вселенной или даже заставлять ее сжиматься. Объяснение ускоренного расширения Вселенной привело к причудливой и горячо обсуждаемой концепции темной энергии, которая считается загадочной силой, разрывающей космос на части со все возрастающей скоростью.

Хотя считается, что темная энергия составляет примерно 73 процента Вселенной, эта сила остается неуловимой и до сих пор не обнаружена напрямую.

«Темная энергия может никогда не раскрыть свою природу», — написал штатный сотрудник Science Адриан Чо. «Тем не менее, ученые сохраняют оптимизм в отношении того, что природа будет сотрудничать и что они смогут определить происхождение темной энергии».

Насколько горяча темная материя?
В 1960-х и 1970-х годах астрономы предположили, что во Вселенной может быть больше массы, чем видно. Вера Рубин, астроном Института Карнеги в Вашингтоне, изучала скорости звезд в различных местах галактик. [10 самых странных вещей в космосе]

Рубин заметил, что практически нет разницы в скоростях звезд в центре галактики по сравнению с теми, что находятся дальше. Эти результаты, казалось, противоречат основам ньютоновской физики, которая подразумевает, что звезды на окраинах галактики вращаются медленнее.

Астрономы объяснили это любопытное явление невидимой массой, которая стала известна как темная материя. Несмотря на то, что ее нельзя увидеть, темная материя имеет массу, поэтому исследователи делают вывод о ее присутствии на основании гравитационного притяжения, которое она оказывает на обычную материю.

Считается, что темная материя составляет около 23 процентов Вселенной, в то время как только 4 процента Вселенной состоит из обычной материи, включая звезды, планеты и людей.

«Ученые до сих пор не знают, что такое темная материя, но вскоре это может измениться», — написал Чо. «В течение нескольких лет физики смогут обнаружить частицы вещества».

Но хотя вскоре астрономы смогут обнаруживать частицы темной материи, некоторые свойства материала остаются неизвестными.

«В частности, исследования небольших «карликовых галактик» могут проверить, является ли темная материя ледяной, как предполагает стандартная теория, или несколько более теплой — по сути, вопрос о том, насколько массивны частицы темной материи», — пояснил Чо.

Где пропавшие барионы?
Если темная энергия и темная материя в совокупности составляют примерно 95 процентов Вселенной, то обычная материя составляет около 5 процентов космоса. Тем не менее, более половины этого обычного вещества отсутствует.

Так называемая барионная материя состоит из таких частиц, как протоны и электроны, которые составляют большую часть массы видимой материи во Вселенной.

«Однако по мере того, как астрономы подсчитывают количество барионов от ранней Вселенной до наших дней, их число таинственным образом падает, как будто барионы неуклонно исчезают на протяжении всей космической истории», — пишет Юдхиджит Бхаттачарджи, штатный сотрудник журнала Science.

Согласно Бхаттачарджи, астрофизики подозревают, что между галактиками может существовать отсутствующая барионная материя, известная как тепло-горячая межгалактическая среда, или WHIM.

Обнаружение пропавших барионов во Вселенной остается приоритетом в области астрономии, потому что эти наблюдения должны помочь исследователям понять, как космическая структура и галактики эволюционировали с течением времени.

Как взрываются звезды?
Когда у массивной звезды заканчивается топливо и она умирает, происходит впечатляющий взрыв, называемый сверхновой, которая на короткое время может сиять ярче, чем целая галактика.

ImageJ=1.44h

На протяжении многих лет ученые изучали сверхновые звезды и воссоздавали их с помощью сложных компьютерных моделей, но то, как происходят эти гигантские взрывы, остается астрономической загадкой. [ Галерея: Взрывы сверхновой ]

«В последние годы достижения в области суперкомпьютеров позволили астрономам моделировать внутренние условия звезд с возрастающей сложностью, помогая им лучше понять механику звездных взрывов», — написал Бхаттачарджи. «Тем не менее, многие детали того, что происходит внутри звезды, ведущей к взрыву, а также то, как разворачивается этот взрыв, остаются загадкой».

Что повторно ионизировало вселенную?
Общепринятой теорией происхождения и эволюции Вселенной является модель Большого Взрыва, согласно которой космос зародился как невероятно горячая и плотная точка примерно 13,7 миллиарда лет назад.

Динамическая фаза в истории ранней Вселенной, около 13 миллиардов лет назад, известна как эпоха реионизации. В этот период водородный туман в ранней Вселенной впервые рассеялся и стал прозрачным для ультрафиолетового света.

«Примерно через 400 000 лет после Большого взрыва протоны и электроны достаточно остыли, чтобы их взаимное притяжение стянуло их вместе в атомы нейтрального водорода», — заявил научный писатель Эдвин Картлидж. «Внезапно фотоны, которые раньше рассеивались на электронах, могли свободно путешествовать по Вселенной». [ 10 простых шагов от Big Bang до настоящего ]

Несколько сотен миллионов лет спустя электроны снова были оторваны от атомов.

«На этот раз, однако, расширение Вселенной достаточно рассеяло протоны и электроны, так что новые источники энергии предотвратили их рекомбинацию. «Суп из частиц» был также достаточно разбавлен, чтобы большинство фотонов могли проходить через него беспрепятственно. В результате большая часть материи Вселенной превратилась в светопропускающую ионизированную плазму, которой она и остается сегодня».

Что является источником самых энергичных космических лучей?
Источник космических лучей давно ставит в тупик астрономов, которые потратили целое столетие на изучение происхождения этих энергичных частиц.

Космические лучи — это заряженные субатомные частицы — преимущественно протоны, электроны и заряженные ядра основных элементов — которые попадают в нашу Солнечную систему из глубин космоса. Поскольку космические лучи проникают в Солнечную систему из других уголков галактики, их пути искривляются магнитными полями Солнца и Земли.

Сильнейшие космические лучи необычайно мощные, их энергия в 100 миллионов раз превышает энергию частиц, создаваемых искусственными коллайдерами. Тем не менее, происхождение этих странных частиц остается загадкой.

«После столетия исследований космических лучей самые энергичные пришельцы из космоса остаются упрямо загадочными и, похоже, намерены хранить свои секреты долгие годы», — написал Дэниел Клери, заместитель редактора отдела новостей Science.

Почему Солнечная система такая странная?
По мере того, как астрономы и космические обсерватории открывают чужие планеты вокруг других звезд, исследователи стремятся понять уникальные характеристики нашей Солнечной системы.

Например, хотя четыре самые внутренние планеты чрезвычайно разнообразны, они имеют твердые внешние оболочки и металлические ядра. Четыре самые отдаленные планеты очень разные, и каждая обладает своими отличительными чертами. Ученые изучали процесс формирования планет в надежде понять, как возникла наша Солнечная система, но ответы были непростыми.

«Однако над всеми попытками объяснить планетарное разнообразие навис леденящий призрак случайности», — написал Ричард Керр, штатный сотрудник журнала Science. «Компьютерное моделирование показывает, что хаос карамбольных планетезималей в нашей все еще формирующейся планетарной системе мог так же легко привести к трем или пяти планетам земного типа вместо четырех».

Но поиск чужих миров может помочь ученым, надеющимся получить представление о планетах ближе к дому.

«Помощь может прийти с планет, вращающихся вокруг других звезд», — написал Керр. «Поскольку охотники за экзопланетами выходят за рамки коллекционирования планет исключительно по орбите и массе, им предстоит рассмотреть гораздо большее количество планетарных результатов, помимо того, что может предложить наше местное соседство. Возможно, из зарождающегося разнообразия возникнут закономерности».

Почему солнечная корона такая горячая?
Сверхгорячая внешняя атмосфера Солнца называется короной и обычно нагревается до температур от 900 000 градусов по Фаренгейту (500 000 градусов по Цельсию) до 10,8 миллионов градусов по Фаренгейту (6 миллионов градусов по Цельсию).

«(F) большую часть века физики-солнечники были озадачены способностью Солнца повторно нагревать свою корону, окружающую тонкую корону света, которая появляется из яркого света во время полного солнечного затмения», — сказал Керр.

Астрономы сузили круг виновников до энергии под видимой поверхностью и процессов в магнитном поле Солнца.