Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Чёрная дыра

Перевод Над Млечным Путём возвышаются огромные пузыри размером с галактику

09.02.2021 00:17:30 | Автор: admin

Десятилетия астрономы спорили о том, является ли пятно на фотографиях космоса близко расположенным объектом небольшого размера, или чем-то огромным и далёким. Новая рентгеновская карта звёздного неба поддерживает второй вариант.




На этой рентгеновской карте [кликабельно] чётко видны огромные пузыри, идущие вверх и вниз от диска Млечного Пути. Скорее всего, их породила сверхмассивная чёрная дыра в центре Галактики.

Когда Питер Предель, астрофизик из немецкого Института внеземной физики Общества Макса Планка, впервые обратил внимание на новую карту самых горячих объектов Вселенной, он сразу же распознал на ней последствия галактической катастрофы. Ярко-жёлтое облако вздымалось на десятки тысяч световых лет в одну сторону от плоского диска Млечного Пути, а его чуть более бледный двойник отражением простирался в противоположную сторону.

Структура была настолько очевидной, что её вроде бы излишне было подробно описывать в письменном виде. Однако журнал Nature не принял бы от нас публикацию в виде одной картинки, а редактор не сказал бы что-то вроде Ага, вижу, сказал Предель. Поэтому нам пришлось провести кое-какой анализ.

Опубликованные 9 декабря 2020 года в журнале результаты передвинули одну идею из области пограничных теорий в мейнстрим.

В 1950-х астрономы впервые заметили возвышающуюся над нами к северу от галактической плоскости арку, испускающую радиолучи. В последующие десятилетия Северный полярный пик стал чем-то вроде небесного теста Роршаха. Некоторым в нём виделись относительно близко расположенные остатки бывшей звезды. Другим свидетельства масштабного взрыва.

Противоречия возникали из-за основной головной боли всех астрономов заглядывающие в космос исследователи лишены восприятия глубины. Мы видим двумерную карту трёхмерной Вселенной, сказал Каустав Дас, исследователь из Калифорнийского технологического института.

Несколько десятилетий астрономы считали, что Северный полярный пик был частью нашего галактического региона. В некоторых исследованиях утверждалось, что он связан с близлежащими газовыми облаками. Другие, видя, как он искажает находящиеся на его фоне звёзды, и делали вывод, что это остатки сверхновой пылевое облако, служащее надгробием погибшей звезде.

Но Йосиаки Софуэ, астроном из Токийского университета, всегда считал, что Северный полярный пик выглядит слишком вычурно для простого облака звёздных останков. Он считал, что эта арка является частью огромной невидимой структуры пары пузырей, охватывающих с двух сторон центр Галактики. В 1977 году он опубликовал симуляцию, выдающую цифровые облака в виде пика, и с тех пор рассказывал всем готовым его выслушать, что этот пик возвышается на десятки тысяч световых лет над диском. Он описывал его как расширяющуюся ударную волну от галактического бедствия, случившегося миллионы лет назад.

Но если Софуэ был прав, то к югу от галактической плоскости тоже должен была существовать двойник этой структуры. Но астрономы не видели никаких его следов, и большинство из них эта теория не убедила.

А затем в 2010-м космический гамма-телескоп Ферми уловил слабое гамма-свечение двух огромных полушарий, простирающихся примерно на 20 000 лет в обе стороны от центра Галактики. Для Северного полярного пика они были слишком маленькими, однако в остальном были очень похожи на облака горячего газа галактических масштабов, предсказанные Софуэ. Астрономы задумались: если в Галактике есть парочка пузырей, почему бы пику не быть частью второго набора?



Ситуация кардинально изменилась после открытия пузырей Ферми", сказал Юн Катаока, астроном из японского университета Васэда, работавший вместе с Софуэ.

Новые изображения закрепили изменения во мнениях. Они были получены с eROSITA, рентгеновского космического телескопа, запущенного в 2019 году для отслеживания влияния тёмной материи на галактические скопления. Команда eROSITA выпустила предварительную карту в июне. Это был результат первых шести месяцев наблюдений.

На карту нанесены рентгеновские пузыри, выросшие примерно на 45 000 световых лет, в которых заключены гамма-пузыри Ферми. Испускает рентгеновские лучи газ, разогретый до 3-4 млн градусов Кельвина, расширяющийся со скоростью 300-400 км/с. При этом северный пузырь не просто идеально совпадает с Северным полярным пиком на фото прекрасно виден его зеркальный двойник, как и предсказывал Софуэ. Особенно мне было радостно видеть южный пузырь, так похожий на мою симуляцию, сказал он.

До полной интерпретации всех наблюдений Северного полярного пика пока далеко это задача сложная, к тому же, на его переднем плане могли случайно оказаться недалеко расположенные останки сверхновой, из-за чего обе интерпретации наблюдений могут оказаться частично верными. В сентябре Дас с коллегами использовали новейшие методы наблюдений за удалёнными звёздами, чтобы показать, что на расстоянии 450 световых лет есть какая-то пыль по галактическим стандартам, рукой подать.


На композитном изображении, где синим обозначены рентгеновские лучи, а красным гамма-лучи, рентгеновские пузыри и пузыри Ферми явно видны.

Однако смысл грибовидных облаков eROSITA ясен что-то в центре Млечного Пути очень неплохо рвануло 15-20 млн лет назад. Примерно в то время, когда на Земле появлялись первые гиены и куницы.

Думаю, что на сегодня дебаты можно заканчивать, сказал Предель, 25 лет потративший на разработку eROSITA.

Что же там рвануло? Судя по тому, что эти облака получились такими огромными и горячими, есть два правдоподобных варианта.

Либо появилась и взорвалась волна из десятков тысяч звёзд что-то вроде процесса, идущего в галактиках со вспышками звездообразования. Однако пузыри кажутся очень чистыми, в них нет осколков тяжёлых металлов, которая должна была там остаться случае взрывающихся звёзд. Металлов там очень мало, поэтому я не думаю, что это связано со вспышкой звёздной активности, сказал Катаока [металлами астрономы называют все элементы тяжелее гелия / прим. пер.].

Либо во взрыве нужно обвинить сверхмассивную чёрную дыру, расположившуюся в самом сердце Галактик. Сегодня этот левиафан массой в 4 млн солнечных ведёт себя относительно тихо. Но если в какой-то момент к нему слишком близко подобралось большое облако газа, чёрная дыра зажглась бы, как прожектор. Она бы не только полакомилась незадачливым прохожим, но и разбросала бы половину его энергии вверх и вниз от плоскости диска, надув бы рентгеновские пузыри и пузыри Ферми. Хотя, как говорит Предель, две этих парочки могли появиться в разные моменты времени.

Астрономы давно изучают галактики, выстреливающие джеты вверх и вниз от плоскости их дисков, и думали над тем, что же заставляет центральные сверхмассивные чёрные дыры в таких галактиках вести себя особенно агрессивно. Пузыри Ферми и eROSITA говорят о том, что основную разницу в поведении, возможно, обеспечивают просто разные временные промежутки.
Подробнее..

Перевод Неуловимая черная дыра средней массы обнаружена

15.04.2021 00:12:17 | Автор: admin
Раньше считалось, что черные дыры бывают либо совсем небольшого размера, либо огромного XXL. Однако, благодаря новой стратегии поиска, ученым удалось обнаружить черную дыру средней, промежуточной массы, что дает нам надежду на выявление новых подобных областей.

Черная дыра средней массы отсутствующее звено между черными дырами размером со звезду и сверхмассивными гигантами.

В центре почти каждой большой галактики находится сверхмассивная черная дыра. Эти титаны, превышающие массу Солнца в миллиарды раз, влияют на эволюцию галактик, в сердце которых они расположены.

Однако астрономы не могут понять, как они достигли таких огромных размеров. Похоже, что некоторые из них сформировались всего 600 миллионов лет спустя после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял лишь 4% от ее нынешнего возраста. С точки зрения того, как мы понимаем процесс роста черных дыр, это кажется невозможным. Для создания такой массивной черной дыры так рано просто не хватило бы времени, утверждает Лукаш Выржиковский, астроном из Варшавского университета. То есть без чего-то такого, из чего они могли бы вырасти, уточняет он.

Такими семенами, как полагают, могут быть черные дыры средней массы гигантские черные дыры, недостающее звено между черными дырами звездной массы, образованными в результате смерти звезд, и сверхмассивными черными дырами. Черные дыры средней массы должны весить от 100 до 100 000 солнечных масс, и, по мнению ученых, они представляют собой важнейший этап в процессе роста монстров в центрах галактик.

Главная проблема в том, что их сложно обнаружить. Черные дыры ничего не излучают, сказал Дэниел Хольц, астрофизик из Чикагского университета, Поэтому их очень сложно найти.

Астрономы уже выявили несколько потенциальных кандидатов на звание черная дыра средней массы. В прошлом году при помощи космического телескопа Хаббл им удалось обнаружить черную дыру в 50 000 солнечных масс, поглощающую звезду; другой кандидат в 20 000 раз тяжелее Солнца, HLX-1, кажется, занят тем же.

Исследователи утверждают, что благодаря новому методу они нашли черную дыру массой до 55 000 солнечных. Статья об этом открытии была недавно опубликована в журнале Nature Astronomy, в ней также представлена стратегия поиска, которая поможет обнаружить гораздо больше подобных черных дыр в будущем.

Исследованием руководил Джеймс Пейнтер, докторант Мельбурнского университета. В 2018 году научный руководитель и соавтор Пэйнтера Рэйчел Вебстер попросила его проанализировать примерно 2700 гамма-всплесков (ярких вспышек энергии, которые, предположительно, являются результатом слияния нейтронных звезд или гигантских сверхновых звезд), данные о которых были собраны гамма-обсерваторией НАСА Комптон (англ. Compton Gamma Ray Observatory, CGRO) между 1991 и 2000 гг.

Он искал пары почти идентичных гамма-всплесков, следовавших один за другим с небольшим перерывом. Двойная вспышка может указывать на то, что гамма-всплеск линзируется объектом, находящимся между ним и нами. Таким массивным объектом, искривляющим свет всплеска на пути к Земле, может быть черная дыра средней массы.

Во всем наборе данных из 2700 гамма-всплесков автоматизированное программное обеспечение Пейнтера выделило только один случай. В 1995 году обсерватория Комптон зарегистрировала вспышку от предполагаемого гамма-всплеска, который произошел, когда Вселенной было около 3 миллиардов лет. Спустя полсекунды был зарегистрирован почти идентичный всплеск.

Команда пришла к выводу, что между Землей и гамма-всплеском находится черная дыра средней массы. Гамма-всплеск располагался не ровно по центру черной дыры, поэтому его свет прошел по двум разным путям, один из которых был немного длиннее. Линза влияет на путь двух фотонов, двигающихся вдоль противоположных краев черной дыры, объясняет соавтор Эрик Трейн, астрофизик из Университета Монаша. Вот почему одну вспышку мы видим раньше другой.


Черная дыра как линза: черная дыра средней массы могла искривить изучение от далекого гамма-всплеска. Свет, двигающийся по двум путям, достигнет Земли за разное время, поэтому будет выглядеть как две вспышки.

Но это объяснение убедило не всех. По словам Натали Уэбб, астрофизика из Исследовательского института астрофизики и планетологии во Франции, одна из сложностей заключается в том, что мы не знаем, сколько черных дыр средней массы существует во Вселенной. Насколько нам должно повезти, чтобы ровно между нашей планетой и гамма-всплеском находилась такая дыра? По расчетам некоторых людей, таких дыр огромное количество, 1000 на галактику, и в этом случае подобное может произойти, считает Уэбб. Если бы они встречались реже, то да, это было бы менее вероятно.

Другая проблема заключается в том, что мы недостаточно знаем о самих гамма-всплесках возможно, вспышки появляются дважды естественным образом, а не в результате линзирования. Они все такие разные и странные, говорит Хольц. Главный вопрос здесь: может ли это быть просто двойной гамма-всплеск?. Линзирование также могло быть вызвано шаровым звездным скоплением (большое скопление старых звезд, обладающее симметричной сферической формой), но команда считает, что это маловероятно, поскольку шаровые скопления в 100 раз менее распространены, чем черные дыры промежуточной массы. Шансы, что скопление окажется в нужном месте, малы, утверждает Трейн.

Конкретно эти вспышки были обнаружены более двух десятилетий назад, поэтому мы, скорее всего, уже никогда не узнаем наверняка. Более захватывающая перспектива заключается в том, что описанный метод поиск черных дыр средней массы, которые действуют как линзы, поможет нам совершить еще больше открытий в будущем.

Выявление популяции черных дыр промежуточной массы с помощью линзирования увлекательное занятие, считает Хольц. Выржиковский использовал данные телескопа GAIA для поиска черных дыр средней массы, которые искривляют свет звезд, а не гамма-всплесков, но похвастаться ему пока нечем.

Черные дыры средней массы могли бы не только объяснить рост сверхмассивных черных дыр, но и предоставить доказательства в пользу другой загадки космоса темной материи. Темная материя, которая, по мнению ученых, составляет 85% массы Вселенной, возможно, сама по себе была важнейшим ингредиентом, подпитывающим рост черных дыр промежуточной массы. Очень сложно создать подобную черную дыру из обычной материи, утверждает Выржиковский. Это требует слияния множества звезд, а в [ранней] Вселенной для этого было недостаточно времени.

Ожидается, что новые телескопы помогут в охоте за неуловимыми черными дырами средней массы. По словам Пейнтера, потенциал данных обсерватории Комптон десятилетней давности уже исчерпан, но можно проанализировать еще около 7000 гамма-всплесков, полученных с помощью других телескопов. К тому же, космический гамма-телескоп Ферми НАСА (анг. Fermi Gamma-ray Space Telescope) продолжает обнаруживать их и сейчас. Пришло время проанализировать другие наборы данных в поисках новых случаев линзирования, сказал Пейнтер.

Многие надеются, что загадка таинственных черных дыр промежуточной массы, а вместе с ней и рост сверхмассивных черных дыр, скоро будут решены, и не важно при помощи какого метода. Все верят, что они есть, говорит Трейн. Они точно должны существовать где-то во Вселенной. Нужно только найти, где именно.
Подробнее..

Перевод Как образуются астрофизические кротовые норы и как мы можем их наблюдать

11.06.2021 18:10:18 | Автор: admin

Любой вопрос или замечания Вы можете написать в комментариях. Также я открыт для личного диалога втелеграмеили беседы внашем чате. А еще у меня естьтелеграм-канало космологии.

Введение

Червоточины, кротовины или кротовые норы (англ.: Wormholes) это гипотетические пространственно-временные структуры с нетривиальной топологией (см. примечание 1), соединяющие либо две области одной вселенной, либо две разные вселенные (см. рис. 1). Входы в червоточину называются "устьями", а область между "устьями" (mouth) именуют "горлом" (throat). Простейшая конфигурация кротовой норы представляет собой два устья, соединенных одним горлом. Возможны и более сложные структуры кротовин [1].

Примечание переводчика 1: Тривиальной топологией называют ту топологию, которая обладает минимальным возможным количеством открытых множеств, т.е. пустого множества и всего пространства. Если предположить, что существуют две разных вселенные, обладающие топологией сферы и соединяющиеся между собой только одной кротовой норой, то такое пространство-время будет обладать тривиальной топологией сферы. Если же кротовиной соединяются между собой две разные части одной вселенной, то такое пространство-время будет обладать уже нетривиальной топологией тора. Если две вселенные, обладающие топологией сферы, соединяются между собой двумя и более кротовыми норами, то результирующее пространство-время также будет обладать нетривиальной топологией. Система вселенных, соединенных между собой несколькими кротовыми норами, также будет обладать нетривиальной топологией.

Рис.1: Если представить наше трехмерное пространство в виде двухмерной поверхности, то червоточина может быть представлена в виде цилиндрической поверхности, соединяющей две области в одной вселенной или двух разных вселенных. Входы в червоточину называются ее устьями, они соединяются горлом.Рис.1: Если представить наше трехмерное пространство в виде двухмерной поверхности, то червоточина может быть представлена в виде цилиндрической поверхности, соединяющей две области в одной вселенной или двух разных вселенных. Входы в червоточину называются ее устьями, они соединяются горлом.

Червоточины не являются предсказанием ни одной теории гравитации, в т.ч. ОТО, и об их существовании можно делать лишь предположения, основанные на том, что кротовые норы представляют собой пространственно-временные структуры, существование которых вероятно в искривленных пространствах. Механизм образования и существования этих структур описывается в зависимости от конкретной теории гравитации по-разному отсюда и исходят проблемы существования червоточин в нашей Вселенной.

Первые попытки решить проблему кротовых нор относят к Эйнштейну и Розену (см. раздел "Формирование..."), [2], а сами червоточины впервые были рассмотрены Мизнером и Уилером в 1957 году [3]. Существуют так называемые "проходимые" и "непроходимые" кротовины и особый интерес к себе привлекают именно проходимые это те, которые можно пересекать в обоих направлениях, т.е. те, которые являются коротким путем для путешествий на большие расстояния без нарушения скоростного предела. В ОТО проходимые червоточины допустимы лишь при наличии экзотического вида материи, чтобы устья кротовых нор постоянно были открыты в противном случае червоточина будет схлопываться и закрывать свои устья [6-8], вероятно, превращаясь в обычную черную дыру. В других теориях гравитации надобности в экзотической материи нет [11-14].

Поскольку мы не можем быть уверены в абсолютной правильности теории относительности для нашей Вселенной, то можем предполагать, что проходимые червоточины могут существовать и без специального вида материи. Астрофизические наблюдения могут искать кротовые норы, и за последние тридцать лет сформировалось несколько гипотез их поиска во Вселенной, которые стали особенно актуальны в последние годы, связанные со стремительным прогрессом средств наблюдений, способствующих изучению и поиску новых методов наблюдений кротовин.

В данном материале будут рассмотрены основные методы поиска макроскопических проходимых червоточин. Сначала будут описаны основные механизмы формирования и стабильности проходимых кротовых нор, затем будут рассмотрены сами методы их поиска и наши успехи, связанные с этими методами.

Формирование макроскопических проходимых кротовых нор

Для существования таких объектов как червоточины требуется наличие астрофизических механизмов, способных к созданию этих структур и поддержанию их стабильности на достаточно долгом промежутке времени, ограниченном временем их обнаружения. В классической общей теории относительности существование таких механизмов ограничено топологической цензурой (см. приложение 2). Тем не менее квантовые эффекты позволяют нам обойти эту цензуру.

Примечание переводчика 2: Принцип топологической цензуры гласит о том, что при отсутствии некоей экзотической формы материи во вселенной, описываемой Общей теорией относительности, нетривиальная топология пространства-времени не может быть обнаружена сторонним наблюдателем, так как время коллапса ее областей намного меньше времени, требуемого свету для пересечения этих областей.

Решение проблемы непроходимых червоточин, мост Эйнштейна-Розена

Рассмотрим черную дыру в статической метрике:

\delta s^2 = -\left(1-\frac{2GM}{r}\right)\delta t^2 + \frac{\delta r^2}{1-\frac{2GM}{r}} + r^2 \delta \Omega.

Применив преобразование координат:

u^2 = r - 2GM,

получим метрику, содержащую два несвязанных асимптотически плоских пространства с общим горизонтом. Такая червоточина является необратимой, содержит горизонт событий и может соединять только области двух различных вселенных (см. рис. 2). Проблема заключается в том, что расстояние между устьями у такой червоточины бесконечно, следовательно, устья не могут взаимодействовать за пределами червоточины. Другая проблема состоит в том, что горло кротовой норы определяется распределением массы, потому почти всегда оно будет неустойчиво к малейшим возмущением, за чем будет следовать разрушение под собственной силой тяжести. Для предупреждения этого требуется наличие отталкивающей силы, удерживающей червоточину от разрушения. Неизвестно, возможно ли создать такую кротовую нору, так как мы все еще не знаем, как концентрировать энергию отрицательной плотности в макроскопических объемах. Другим способом обеспечивать стабильность кротовины является ее очень тонкое горло, разрушение которого маловероятно уже при наличии небольшого количества энергии отрицательной плотности.

Рис.2: Диаграмма Пенроуза для червоточины Эйнштейна-Розена. Горло червоточины (горизонт), представлено двумя пунктирными линиями (см. приложение 3). Примечание: уместно заменить термин нулевой бесконечности на термин изотропной бесконечности или светоподобной бесконечности (от англ.: null infinity).Рис.2: Диаграмма Пенроуза для червоточины Эйнштейна-Розена. Горло червоточины (горизонт), представлено двумя пунктирными линиями (см. приложение 3). Примечание: уместно заменить термин нулевой бесконечности на термин изотропной бесконечности или светоподобной бесконечности (от англ.: null infinity).

Примечание переводчика 3: Форма записи метрики пространства-времени определяется выбором системы координат. Диаграмма Пенроуза описывается системой координат, где неограниченная вселенная изображается в ограниченной области, а граница называется бесконечностью, так как состоят из точек, бесконечно удаленных во времени. Изобразим в ограниченной области геодезические кривые каждая из них упрется в две точки на границе, где первая точка будет пределом, к которому стремится точка на геодезической, когда время стремится к минус бесконечности (прошлая бесконечность), а вторая будет пределом, к которому стремится точка на геодезической, когда время стремится к плюс бесконечности (будущая бесконечность). Бесконечность бывает времениподобная (time-like), светоподобная (null) и пространственноподобная (spatial), в зависимости от того, каким является касательный вектор у соответствующей геодезической.

Механизм образования червоточин

Очевидным источником образования кротовых нор является квантовая гравитационная фаза ранней Вселенной, в которой флуктуации топологии пространства-времени позволили бы образование червоточины. С другой стороны, те же флуктуации способствуют образованию областей с отрицательной плотностью, которые обеспечивают стабильное состояние червоточины. Из микроскопических масштабов с ходом расширения Вселенной такие области становятся макроскопическими, а значит потенциально наблюдаемыми. Та же аналогия распространяется на суперструнную теорию, где суперструны с ростом размеров Вселенной растягиваются до больших суперструн и поддерживают стабильность кротовин.

В литературе существует множество моделей голографической вселенной, в которой 3+1-мерное пространство или брана встроено в пространство более высокой размерности [27-29]. Брана по своим свойствам не обязательно прямая: она может изгибаться, скручиваться и даже пересекать себя, а потому точки пространства на такой бране могут быть удалены на большие расстояния вдоль самой браны, но иметь короткий путь в объемлющем пространстве. Если рассмотреть две параллельные браны, относящиеся к разным вселенным, и поместить на них по черной дыре, то мы можем попробовать образовать червоточину, заставив искривить пространства-времена так, чтобы браны соприкоснулись. Такая конструкция, при условии массивных устьев, минимизирует потребность в экзотическом виде энергии для стабильного существования кротовой норы, но может случиться, что длинное горло начнет фрагментироваться на более мелкие части для того, чтобы минимизировать свою энергию.

Поиск астрофизических червоточин

Большинство кротовых нор, рассмотренных в литературе, являются имитациями черных дыр, потому нам требуется различать черные дыры и кротовины. Заметим, что некоторые червоточины могут не являться имитациями черных дыр: например, могут не иметь положительной массы, а следовательно, и аккрецирующей материи вокруг них. Тем не менее такие структуры оказывают влияние на свет (см.: микролинзирование).

А. Гравитационное линзирование

Самый очевидный способ обнаружения червоточин, основанный на поиске событий микролинзирования. Он рассмотрен в работах как первая попытка обнаружения червоточин [33, 34]. В работе Торреса показано, что определенные червоточины могут производить такие события микролинзирования как гамма-всплески; на основании этого авторы определили верхний предел плотности массы кротовиноподобных объектов во Вселенной [35].

Рис.3: Эволюция интенсивности фонового источника при прохождении червоточины с эффективной отрицательной массой (слева) и нормального компактного объекта (справа). Кривые соответствуют значениям параметров воздействия; наименьший параметр воздействия характеризуется более выраженной модуляцией интенсивности источника и наоборот: от зеленого до красного. Иллюстрация взята из [34].Рис.3: Эволюция интенсивности фонового источника при прохождении червоточины с эффективной отрицательной массой (слева) и нормального компактного объекта (справа). Кривые соответствуют значениям параметров воздействия; наименьший параметр воздействия характеризуется более выраженной модуляцией интенсивности источника и наоборот: от зеленого до красного. Иллюстрация взята из [34].Рис.4: Верхние границы доверительных вероятностей для плотности числа червоточин Эллиса во Вселенной (68% и 95%). Данные поиска квазаров Слоановского цифрового обзора. По оси абсцисс: радиус горла червоточины в единицах парсек/h, где h масштабный коэффициент Хаббла. Иллюстрация взята из [55].Рис.4: Верхние границы доверительных вероятностей для плотности числа червоточин Эллиса во Вселенной (68% и 95%). Данные поиска квазаров Слоановского цифрового обзора. По оси абсцисс: радиус горла червоточины в единицах парсек/h, где h масштабный коэффициент Хаббла. Иллюстрация взята из [55].Рис.5: Диаграмма Пенроуза для червоточины, соединяющей две вселенные (раздел Вращающиеся звезды).Рис.5: Диаграмма Пенроуза для червоточины, соединяющей две вселенные (раздел Вращающиеся звезды).

Б. Вращающиеся звезды

При условии гладкого соединения двух пространств проходимой червоточиной объекты одного пространства, находящиеся в окрестности первого устья, будут испытывать влияние объектов, находящихся в окрестности второго устья из другого пространства. Это предоставляет нам интересную возможность наблюдать за вращающимися вокруг черных дыр (потенциальных устьев) звездами и обнаруживать наличие постороннего воздействия на них.

Смоделируем проходимую червоточину, у одного устья которого находится тестовый объект (или наблюдатель), а у другого источник возмущений гравитационного поля (ориг.: perturber). Устья располагаются в шварцшильдовских пространствах-временах областью радиуса R такого, чтобы он превышал гравитационный радиус устья, т.е. R > rg 2GM. Выведя гравитационные возмущения perturber'а мы сможем определить дополнительное ускорение наблюдателя в нашем пространстве-времени:

a \approx -\mu \frac{R}{A}\frac{1}{r^2},

где масса источника возмущений из другого пространства-времени, A радиальное расположение этого источника, r радиальное расстояние от наблюдателя до центра червоточины. Для извлечения наблюдательного эффекта рассмотрим эллиптическую орбиту источника возмущений:

\Delta a = \mu R\left(\frac{1}{r_p}-\frac{1}{r_a}\right)\frac{1}{r^2}.

Если орбита объекта вытянута так, что ra > rp, то можем выразить эту величину как:

\Delta a = \mu \frac{R}{r_p}\frac{1}{r^2}.

Рассмотрим конкретный пример звезду S2, вращающуюся вокруг центра нашей галактики Sgr A*, где расположена сверхмассивная черная дыра с M = 4 106 Mсолн. Масса звезды S2 составляет 14Mсолн, ее орбитальный период составляет 15,9 лет и большая полуось имеет размер 1031,69 астрономических единиц. Ускорение звезды составляет 1,5 м/с2 и измерено с точностью 4 10-4 м/с2. На рисунке ниже показано, с какой точностью возможно исключить ситуацию, в которой подобная звезда на другом конце червоточины (если мы предположим, что Sgr A* является таковой) воздействует на S2 на расстоянии нескольких гравитационных радиусов. Для точности определения воздействия источника возмущений на другой стороне нам нужно исключить все консервативные объяснения, такие как возмутители на нашей стороне или релятивистские эффекты высшего порядка.

Рис.6: График ограничений на массу (ось ординат, массы Солнца Mс) и радиуса перицентра rp (ось абсцисс, 2GMс) для гипотетической звезды, вращающейся вокруг Sgr A* с обратной стороны червоточины и возмущающей орбиту S2 на нашей стороне. Линии представляют собой ограничения с точностью ускорения S2, равной 410^4 м/с*с, 210^5 м/с*с и 10^6 м/с*с соответственно.Рис.6: График ограничений на массу (ось ординат, массы Солнца Mс) и радиуса перицентра rp (ось абсцисс, 2GMс) для гипотетической звезды, вращающейся вокруг Sgr A* с обратной стороны червоточины и возмущающей орбиту S2 на нашей стороне. Линии представляют собой ограничения с точностью ускорения S2, равной 410^4 м/с*с, 210^5 м/с*с и 10^6 м/с*с соответственно.

Прямой способ наблюдения эффекта дополнительного ускорения поиск отклонений орбиты объекта от ожидаемого невозмущенного кеплеровского или общего релятивистского значения. Подробно, с учетом расчета дополнительных периодических изменений орбитальной скорости объектов, это было рассмотрено в [62]. Чтобы оценить изменение орбитальной скорости, вызванное дополнительным ускорением, мы можем предположить, что оное происходит раз в орбитальный период источника возмущений с другой стороны червоточины T0. Мы представляем себе воздействие источника на наблюдателя как импульсивное и происходящее вблизи перицентра. Сравнивая ошибку измерений изменения скорости с дополнительным ускорением, мы можем определить верхний предел массы источника возмущений:

\mu > \frac{1}{G}\frac{r'_p}{r_g} r^2_{avg} \frac{1}{f'^2 T'} \sigma_{\nu} \left (\frac{T'}{\tau}\right)^{1/2},

где ravg среднее расстояние наблюдаемого объекта от червоточины (большая полуось), f0 = r'p/r'a, v неопределенность измерения скорости. Поскольку из законов Кеплера следует, что T0 r'p3/2 этот предел r'p1/4.

Очевидно, что нам нужно подбирать чистые системы без динамических изменений, вызванных чем-либо посторонним кроме источника возмущений. Например, для черной дыры с R = 106 м и радиусом орбиты 106 rg предел массы источника возмущений должен быть на 4 порядка ниже, чем полученный из наблюдений S2 за год.

В. Визуализация тени червоточины

Попытки визуализировать сверхмассивные черные дыры и их т.н. тени начались более 20 лет назад [71]. Граница тени черной дыры соответствует сфере захвата фотонов и ее анализ таким образом может ограничить геометрию пространства-времени вокруг компактного объекта [72]. Исследование природы сверхмассивных черных дыр на основе изучения их тени стало весьма актуальным после публикации изображения тени черной дыры в центре галактики M87, полученного в рамках проекта Event Horizon Telescope Collaboration [16].

Большинство пространств с червоточиной имеют сферу захвата фотонов за пределами их устьев. Если кротовина окружена каким-либо тонким излучающим газом, то наблюдатель сумеет увидеть тень кротовины. В работе [73] было проведено первое исследование тени кротовой норы, где было отмечено, что размер тени кротовой норы может значительно отличаться от тени черной дыры из-за различного изгиба света (см. рис. 7). Происходит это потому, что проходимые червоточины не имеют горизонта и их гравитационное поле слабее, чем поле черных дыр, потому ожидаемо, что и размеры тени и области захвата фотонов меньше, чем у черных дыр.

Предположив, что граница червоточины представляет собой круг и что нам известны спин и угол наклона черной дыры и потенциальной червоточины, полученные в ходе независимой оценки, мы можем сравнить потенциальную червоточину и черную дыру. Осесимметричная червоточина всегда будет иметь тень в форме деформированной окружности. Такой тест мы можем провести и для анализа изображения сгустка плазмы, аккрецирующего вокруг сверхмассивного объекта (будь то червоточина или черная дыра) [83]: в этом случае видимое изображение материала будет разным из-за различия в изгибе света в пространстве около червоточины или черной дыры.

Еще один тест основан на внутренних свойствах проходимых кротовин он предоставляет возможность обнаружить излучение, испускаемое с другой стороны червоточины [84, 85]. Такой тест действительно способен отличить червоточину от черной дыры. Заметим, что современные методы визуализации работают на миллиметровой длине волны, потому наблюдать оптическое изображение источника по ту сторону горла червоточины не представляется возможным.

Г. Спектр аккреционного диска

Анализ свойств излучения, испускаемого из внутренней части аккреционного диска вокруг компактного объекта потенциально может стать успешным инструментом для исследования природы источника. Наилучшей системамой для такого анализа является система с геометрически тонким и оптически толстым аккреционным диском, т.е. тем диском, у которого аккрецирующий материал имеет большой угловой момент.

Компактный объект представлен черным кругом с аккрецирующим диском на рис. 7. Каждая точка на диске находится в локальном тепловом равновесии и имеет спектр, подобный спектру черного тела. Весь диск имеет многотемпературный спектр черного тела. Для компактных объектов со звездной массой (M 10 Mс) спектр будет иметь пик в рентгеновском диапазоне (0,1-1 кэВ), а для сверхмассивных объектов (M 105-1010 Mс) в ультрафиолетовом (1-100 эВ). Тепловые фотоны диска могут подвергаться комптоновскому рассеиванию на свободных электронах в т.н. короне, представляющей собой более горячее (Te 100 кэВ) электронное облако в области сильной гравитации компактного объекта. Часть рассеянных фотонов могут создавать дополнительное освещение аккреционного диска, а само рассеяние и поглощение с последующей флуоресцентной эмиссией создают отражательный компонент [90].

Рис.7: Смоделированное изображение оптически тонкой области излучения для черной дыры Шварцшильда (слева) и проходимой сферически-симметричной червоточины (справа). Координаты осей абсцисс и ординат указаны в единицах гравитационного радиуса системы. Иллюстрация взята из [73].Рис.7: Смоделированное изображение оптически тонкой области излучения для черной дыры Шварцшильда (слева) и проходимой сферически-симметричной червоточины (справа). Координаты осей абсцисс и ординат указаны в единицах гравитационного радиуса системы. Иллюстрация взята из [73].Рис.8: Компактный объект с аккрецирующим геометрически тонким и оптически толстым диском. Иллюстрация взята из [89].Рис.8: Компактный объект с аккрецирующим геометрически тонким и оптически толстым диском. Иллюстрация взята из [89].

Исследования конкретных решений червоточин представлены в работах [91-94]. Однако существует два факта, которые необходимо принимать во внимание при использовании данного метода обнаружения кротовых нор. Во-первых, метод работает только для компактных объектов со звездной массой, т.к. для сверхмассивных объектов с максимумом излучения в УФ-диапазоне поглощение пыли ограничивает возможности для точного измерения спектра диска. Во-вторых, тепловой спектр диска имеет простую форму, в результате чего при анализе реальных данных мы обнаружим сильное вырождение параметров, что ставит под сомнение возможность отличить черную дыру от червоточины [95].

Стоит отметить и то, что в случае проходимых червоточин можно ожидать, что часть материала может перетекать по горлу из одного устья в другое, что может создать движение вещества в противоположных направлениях, а, следовательно, и генерирование гамма-вспышек [103].

Д. Гравитационные волны

Гравитационно-волновые тесты представляют собой еще один подход к поиску астрофизических червоточин. В отличие от электромагнитных тестов, зависящих от метрики пространства-времени и упомянутых ранее, гравитационно-волновые тесты требуют еще и вычисления сигнала гравитационной волны из уравнений теории, поэтому необходимо уточнить, какую гравитационную модель мы будем брать за основу.

Рис.9: Эволюция деформации, разделения черной дыры и ее относительной скорости для события GW150914 со временем. Иллюстрация взята из [15].Рис.9: Эволюция деформации, разделения черной дыры и ее относительной скорости для события GW150914 со временем. Иллюстрация взята из [15].

Эксперименты LIGO и Virgo в настоящее время достигли чувствительности, позволяющей обнаружить слияние двух компактных объектов звездной массы каждые несколько дней. Коалесценция состоит из трех стадий: движения по спирали, слияния и финальной стадии. На стадии движения по спирали два тела вращаются вокруг общего центра масс, теряя свою энергию и угловой момент за счет излучения гравитационных волн. Расстояние между телами уменьшается, а относительная скорости и частота обращения увеличивается. На фазе слияния образуется один объект. После слияние следует финальная стадия, в которой образовавшийся объект излучает гравитационные волны, чтобы прийти к равновесной конфигурации.

Перед фазой слияния два объекта находятся относительно далеко друг от друга, а само сближение занимает слишком малый промежуток времени для того, чтобы провести точное измерение геометрии пространства-времени. Это легче сделать, если массы двух объектов значительно различаются, например, как в работе [104], где авторы рассматривают черную дыру массой 5Mс и червоточину массой 200Mс. Подобная система нами еще не наблюдалась, но, вероятно, она будет обнаружена в будущем, например, в связи с использованием космических гравитационно-волновых антенн (типа eLISA). Червоточины могут иметь очень разные приливные свойства и даже могут порождать периодические всплески после стадии слияния [105]. Вообще фаза слияния потенциально информативна для определения природы компактного объекта и проверки теории гравитации, но все еще неприступна из-за необходимости в точных и продолжительных измерениях сигнала и сложности делать теоретические предсказания.

Излучение гравитационных волн в стадии слияния и финальной стадии характеризуется так называемыми квазинормальными модами (KHM), которые в зависимости от конкретной модели могут предоставить информацию о природе компактных объектов [107-113]. Текущие гравитационно-волновые данные еще не в состоянии проверить эти модели, поскольку необходимы точные измерения по крайней мере нескольких KHM, что достижимо в обозримом будущем.

Заключение

Существование проходимых червоточин во Вселенной это экзотическая и увлекательная гипотеза, которая на данный момент представляет единственную возможность для межзвездных и межгалактических путешествий в далеком будущем. В последние годы произведен большой прогресс в исследованиях компактных объектов, что побуждает к новым исследованиям и проверкам природы компактных объектов в ближайшем будущем. К сожалению, нам не удалось процитировать и обсудить все материалы из области изучения кротовых нор. Тем не менее, мы надеемся, что этот обзор послужит в качестве отправной точки для заинтересованного читателя в изучении этого увлекательного направления астрофизических исследований.

Комментарий переводчика

Оригинальная статья 2105.00881(gr-qc) Козимо Бамби и Деяно Стойковича была представлена на arXiv.org 3 мая 2021 года, последнее изменение от 8 мая 2021 года. Цитата из обзора препринтов astro-ph Сергея Б. Попова: Обзор посвящен астрофизическим поискам червоточин. Конечно, маловероятно, что они встречаются в природе, тем не менее интересно узнать, как бы они могли проявляться, и какие наблюдательные пределы на эти проявления имеются. Кроме того, статья начинается с понятного физико-исторического введения. Все материалы, использованные в качестве источников к этому материалу, представлены в конце оригинальной статьи.

Ну и напоминаю, о том, чтобы читатель не стеснялся задать вопрос или поправить меня в комментариях. Также у меня естьтелеграм-канал, где я рассказываю о последних новостях космологии и астрофизики, а также пишу об астрофотографии. Пишите мне вличкуилинаш чат. Всем добра!

Подробнее..

Фантазии на тему мироздания о веществе и материи

30.07.2020 10:07:11 | Автор: admin
Материально ли вещество? Науку уже давно, лет сто, сиё не интересует. Ибо, приведу цитату: "согласно квантовой теории поля, субатомный мир это мир, где повсюду существует несчетное количество полей, а частицы это локальное колебание этого поля, постоянно перемещающегося со временем". Где или в чём эти поля вопрос неправильный они просто есть.

В статье "Фантазии о физической причине лоренцева сокращения, объясняющей инвариантность скорости света и пр." была математически обоснована зависимость положения вещественных частиц от конфигурации и скорости распространения физических полей в пространстве. Поскольку там речь тоже о полях и частицах, нечто общее в этих концепциях есть.

Замечу, что измышляемые серьёзными учёными science fiction theories, зачастую гораздо более сумасшедшие, чем изложенные в данной статье, где, опираясь на уже обоснованное, фантазируем о полях и частицах, которые существуют не в абстрактном математическом пространстве, а как физически реальные в нашем общем со звёздами 3-х мерном пространстве.

1.Материя

В вышеупомянутой статье (обозначим её источником [1], ибо на неё придётся неоднократно ссылаться) было показано, что все феномены эйнштейновской СТО получают простое и наглядное объяснение в нашем 3-х мерном пространстве, без привлечения 4-мерного пространства-времени Минковского только если пространство не пусто, а заполнено некоей материей, которая не в сжатом состоянии воспринимается нами как пустота. И в этой материальной среде существуют и распространяются с конкретной скоростью физические поля определяющие местоположение и взаимодействие частиц, энергия покоя и движения которых зависит от степени сжатия занимаемого ими участка первоматерии. Как ни странно, этого предположения оказалось достаточно и никаких постулатов не потребовалось.

Первоматерия не имеет ничего общего с субстанцией имеющей устоявшееся название "Мировой эфир" или "светоносный эфир". К моменту создания теории относительности эфир понимался как некая субстанция, существующая наряду с размещающимися в ней вещественными частицами, в которой существуют и по которой распространяются физические поля, иногда представляемые в виде некоего вихревого движения эфирных частиц. Опыт Майкельсона показал, что такого эфира не существует.

Первоматерия концептуально отличается от этого классического эфира. В ней вещественные частицы представлены как напряжения и деформации (сжатие, например) локальных участков первоматерии, и они не могут существовать вне или без неё. Первоматерия уклончиво называется учёными "физический вакуум" (обозначим ФВ), про согласие которого с опытом Майкельсона говорить не принято. Субстанцию первоматерии обозначим аббревиатурой СФВ.

Из гл.1 статьи [1] следует, что материальные частицы (атомы, молекулы ) располагаются в определённых узлах картинки взаимодействующих физических полей, связанных с частицами. И это понятно, не по своей же воле и желанию они там располагаются.

Однако и внутренние процессы в элементарных частицах тоже подвержены преобразованиям Лоренца. Это доказывается, например, замедлением распада субсветовых мюонов, возникающих при взаимодействии высокоэнергетичных космических частиц с атомами в верхних слоях атмосферы. Иначе они не успели бы долететь до поверхности земли. И тем, что в синхрофазотронах приходится учитывать фактор возрастания массы частиц от скорости, что бы там не разгонялось: электроны, протоны или ионы.

Значит и само внутреннее строение частиц и их движение тоже полностью определяется напряжениями и деформациями первоматерии. И значит наряду с первоматерией никакой иной материи не существует. Иначе лоренцево сокращение и пр. феномены СТО не наблюдались бы у частиц.

Из того факта, что физические поля могут быть как продольные, так и поперечные, приходится сделать вывод, что субстанция первоматерии должна быть твёрдой и упругой. А быть может даже имеющей некую кристаллическую микроструктуру. Как и почему она имеет такие свойства, здесь не важно. Твёрдой будем считать субстанцию, в которой возникают силы напряжений при её механических деформациях сжатия и сдвига. Энергия материи, как обосновано в [1], может быть представлена энергией её механической деформации сжатия.

Вещественные частицы, естественно, не могут протискиваться сквозь твёрдую материю. Это значит, что воспринимаемые нами вещественные частицы должны представлять собой особые состояния деформаций и напряжений той же материи, а не какую-то отличающуюся от неё сущность. Они перемещаются, исчезая там где были, и появляются, можно сказать телепортируются, в новом месте, которое соответствует новым узлам суперпозиции полей напряжений материи. Ну как не вспомнить из Пушкина: "Движенья нет, сказал мудрец брадатый. Другой смолчал и стал пред ним ходить." И заключительные слова Пушкина: "Ведь каждый день пред нами солнце ходит, Однако ж прав упрямый Галилей".

Далее будут рассматриваться, в качестве гипотез разумеется, только такие механизмы физических явлений, которые могут быть реализованы в 3-х мерном пространстве первоматерии. Пока они не подкреплены теоретическими расчётами и являются вообще-то измышлениями, но они следуют из концепции математически обоснованной в статье [1].

2.Стабильность вещественных частиц

До сих пор не выдвигались какие-либо предположения, кроме как о существовании материи и наличия в ней физических полей.
А вот сейчас предположим, что первоматерия имеет предел прочности. Ибо вряд ли может существовать нечто абсолютно прочное. Соответственно, когда предел прочности материи под силовым воздействием полей будет превышен, то она просядет. То есть некоторая часть СФВ вокруг точки концентрации напряжений, скажем так, коллапсирует, образуя вещественную частицу , в результате чего объём материи там уменьшится, а значит уменьшится и напряжение сжатия вокруг этой точки.

Но для того, чтобы после снятия избыточного напряжения внешних полей этот участочек не распрямился, необходимо наличие внутреннего давления во всём объёме первоматерии. А некоторое снижение давления и сжатия СФВ вблизи частицы обусловлено снижением сопротивляемости коллапсировавшего участка СФВ. Внешнее для корпускулы давление компенсируется тангенциальными напряжениями области материи вокруг неё. Корпускула вместе с окружающей её областью пониженного внутреннего давления вокруг сжатого участка СФВ выглядит примерно как на рис.1.

Возможно стабильность вещественных частиц обусловлена иным физическим механизмом, но все дальнейшие рассуждения и гипотезы будут опираться именно на вышеуказанный. Тогда это внутреннее давление во всём объёме первоматерии не предполагается, а является необходимо неизбежным ввиду явного существования стабильных частиц.

3.Гравитация

Уже понятно, что эта область пониженного давления в СФВ представляет собой гравитационное поле корпускулы. Важно обратить внимание на то, что источником этого поля является не корпускула, а окружающая её СФВ. Если две подобные корпускулы сблизить, то между ними возникнет сила притяжения вследствие избыточного давления со стороны СФВ окружающей обе корпускулы, как на рис.2.

Равенство гравитационной и инерционной масс можно объяснить.
Чтобы переместить некий объём тела из области близкой к корпускуле в удалённую от неё область с более сжатой первоматерией, надо затратить работу по сжатию тела равную такой же при его ускорении, согласно гл.6 статьи [1]. Следовательно, на тело в гравитационном поле действует сила равная необходимой для придания ему ускорения свободного падения.

Естественно предположить, что в участках первоматерии разной плотности и скорость света различна. В статье [1] было показано, что скорость течения времени и др. физические характеристики зависят от скорости света и плотности первоматерии в локальном участке. Поэтому все теории гравитации, декларирующие мировой константой скорость света в вакууме, скорее всего несостоятельны. В общем, примерно понятно, как можно начинать строить теорию гравитации.

4.Тёмная энергия и тёмная материя

Поскольку в твёрдой субстанции ФВ, что следует из существования стабильных частиц, присутствует внутреннее давление, то вследствие оного первоматерия стремится расшириться что, собственно, и замечено как расширение вселенной, причём с ускорением. И вот эта энергия внутреннего сжатия первоматерии давлением, по-видимому, и является тем, что называют тёмной энергией.

Однако на слуху и тёмная материя. Что это такое не знает никто, но уже есть масса теорий на уровне математической эквилибристики, разумеется. Заметим, что согласно излагаемой здесь теории, в области скопления вещества сила внутреннего давления в СФВ ослаблена. Это может быть отражено или как уменьшение гравитационной постоянной, или как уменьшение массы, так как при меньшем давлении уменьшается и энергия сжатия СФВ, которая и есть эквивалент массы. Всё расставить по местам должна новая материальная теория гравитации.

Тем не менее уже можно утверждать, что из-за большей концентрации вещества внутри галактик, звёзды там притягиваются друг к другу и к центру слабее, чем те же звёзды наблюдаемые на периферии галактик, где внешнее давление в межгалактической материи больше. И всё выглядит так, будто в галактике больше создающего гравитацию вещества, чем ожидалось, избыток которого и списывается на тёмную материю.

5.Частицы

Мы все знаем, что упругий стержень хорошо сопротивляется нажиму вдоль него, но если его слегка изогнуть, сопротивление резко падает. Образование корпускулы с поворотом схематично показано на рис.3

При определённых соотношениях давления в СФВ, механических свойств первоматерии и размеров корпускулы, она окажется устойчивой.

Противодействующих сил напряжений сдвига будет недостаточно, чтобы снова развернуть её обратно, а ослабленной силы давления в СФВ вокруг корпускулы будет недостаточно, чтобы закрутить её сильнее. Таким образом, при данной величине давления в СФВ деформации граничной области корпускулы имеют конкретные константные значения, которые мы связываем с понятиями различного типа зарядов, спина и т.п. Внутреннее содержание коллапсированной области совершенно не играет никакой роли, так как все свойства корпускулы полностью выражаются величиной константных значений и форм напряжений на её границе.

Каждая корпускула представляет собой нелокальный объект, все свойства которого (масса, заряд и пр.) определяются конфигурацией полей во всей первоматерии вселенной вокруг корпускулы. Вот эти внешние поля частицы, видимо и определяют её движение в силовых полях и прочих взаимодействиях. Сила внешнего ускоряющего поля действует на связанные с частицей поля, которые сжимаются по Лоренцу по мере роста скорости.

Логично предположить, что при неупругих соударениях и др. взаимодействиях приводящих к трансформации частиц, границы корпускул и их коллапсированные ядра как бы исчезают и образуется иной, общий объект, ещё не представленный в частицах. И там, вероятно, происходит локальное увеличение давления и плотности первоматерии с сопутствующим увеличением скорости света.

Квантовые числа, соответствующие совокупным граничным значениям определяемым внешними полями на поверхностях корпускул до взаимодействия, должны как бы в своей совокупности сохраняться и после взаимодействия. Сохранение квантовых чисел, скорее всего, обусловлено тем, что весь спектр местных напряжений в СФВ быстро (быть может даже со скоростями взаимодействия превышающих скорость света в вакууме) и локально находит воплощение в наборе пусть даже нестабильных, но быстро образующихся частиц. А затем всё распределяется по стабильным частицам.

Энергия, заключённая на текущий момент во всех сжатых состояниях частиц, должна сохраняться и во всех последующих процессах в объёме всей вселенной. Даже если пара частиц аннигилирует, то энергия СФВ, потенциально присутствующая в коллапсированных ядрах корпускул и представляющая их массы покоя, должна быть по новому представлена в виде энергий других, образовавшихся при этом частиц вместе с их кинетической энергией (соответственной их лоренцеву сокращению), энергий излученных фотонов и пр. Ибо давление в первоматерии, обусловленное, по-видимому, глобальными причинами, остаётся постоянным.

6.Физические поля

Как уже знаем, радиальные напряжения сжатия СФВ вокруг корпускулы соответствуют гравитационному полю. Допустим, что напряжения сдвига по правилу буравчика задают вектор электрического поля. Тогда угол поворота верхней части корпускулы относительно нижней определяет её электрический заряд. Взаимный поворот может быть левым или правым отсюда положительные и отрицательные заряды.

Магнитное поле может порождаться динамикой движения электрических полей и зарядов и, возможно, представлено деформациями продольных смещений в СФВ. Соответственно, если выпуклость соответствует северному магнитному полюсу, то с другой стороны обратная ей вогнутость южному.

Допускаю, что могу ошибаться в сопоставлении физических полей деформациям и напряжениям СФВ. Критерием истины тут мог бы быть вывод уравнений Максвелла исходя из деформационной модели твёрдого ФВ. Теоретикам было бы наверное интересно заняться решением этой реальной и актуальной проблемы, довершив незаконченный труд Максвелла.

На рис.4 условно изображена гипотетическая простейшая заряженная частица.
Закрученность (вид спереди по стрелкам), которая способствовала коллапсированию в корпускулу, фиксируется действием сил внутреннего давления в СФВ (фиолетовые стрелки).
Для нас это заряд корпускулы и электрическое поле вокруг неё.
Деформации смещения в её окрестностях мы бы интерпретировали как присущий корпускуле магнитный момент.
Корпускулу на рис.3 и рис.4 будем условно считать электроном. Более сложным частицам возможно соответствуют конструкции из многогранников.
На рисунках ниже представлены гипотетические схемы взаимодействия простейших заряженных элементарных частиц.

На рис.5 иллюстрируется, что при наличии давления в СФВ разноимённые заряды притягиваются, а одноимённые отталкиваются (рис.6). Конечно сами схемы не доказательны, но от них можно начать танцевать, чтобы определить упругие свойства ФВ. Например, его модуль Юнга и коэффициент Пуассона.

Полагаю, понимание динамики полей при движении элементарных электрических зарядов могло бы, при наличии в том заинтересованности, способствовать созданию электромагнитных движителей.
Идеи как бы есть (не варп-двигатель), а вот теории пока нет.

7.Корпускулярно-волновой дуализм

Только напряжения могут перемещаться в неподвижной материи, в фокусе концентрации которых и возникает ядро частицы.

В процессе движения, заключённая в ядре частицы материя может частично восстанавливаться из сверхсжатого состояния с тем, чтобы в новом месте локализации фокуса напряжений, как результата взаимодействия полей, снова коллапсировать в ядро частицы. Возможно подобными процессами объясняется и тунеллирование частиц сквозь потенциальные барьеры.

Опыт Клауса Йонссона интерференции электронов на двух щелях однозначно свидетельствует о том, что каждый электрон суть волна и, являясь нелокальным объектом (строго говоря, бесконечным), в той или иной степени проходит через обе щели, но материализуется (в акте взаимодействия полей) в конкретной точке детектора.

Если мы попытаемся отследить, через какую из щелей он конкретно проходит, то тем самым мы детектируем (материализуем) электрон в самой щели, а после он уже от неё движется с сохранением своего исходного импульса к экрану и мы получаем просто изображения двух щелей. Детектор достаточно поставить в одну из щелей, и, если электрон в ней не пойман, значит, он прошёл большей частью через другую щель: детектор не может материализовать пол-электрона. Интерференция всё равно наблюдаться не будет.

8.Идеи правят миром

Корпускулы, т.е. вещественные частицы, всего лишь фиксируют и персонифицируют картинку создавших их полей. Но гносеологически проблема гораздо глубже. Мы интуитивно уверены, что проявленные свойства объекта определяются его ВНУТРЕННЕЙ природой. А на самом деле иногда оказывается НАОБОРОТ: свойства, приписываемые нами объекту (частицам и не только) определяются свойствами и состоянием того, что ВНЕ объекта. И вот это ВНЕШНЕЕ формирует и управляет объектом, которым оно (внешнее) всего лишь олицетворяется и персонифицируется. Ну а нам КАЖЕТСЯ, что это внешнее как бы порождается самим этим объектом.

Заметим, что физические поля, характеризуемые изменениями параметров среды первоматерии, образуют структуры, которые по сути являются виртуальной информацией записанной на материальном носителе. При создании вещественных частиц эти информационные образы записываются в долговременную память мироздания. Вещественные частицы тоже являются всего лишь образами, однако более устойчивыми. Но и они, тем не менее, могут динамически модифицироваться достаточно энергичными полевыми образами. Причём инициатива изменения определяется динамикой информационных структур физических полей, так как только их изменение определяет движение и затем положение вещественных тел.

Если информацию обозначить понятием дух, а вещество, как и принято, называть материей, то вот и ответ на волнующий философов вопрос, что первично дух или материя.

Фантазии, излагаемые далее, не следуют логически напрямую из концепции вещества как изменённого состояния участков первоматерии. И их, допустим, ошибочность никак не влияет на истинность самой этой фантастической концепции.

9.Спин ?

Можно предположить, что сопротивление СФВ сжатию ослабевает не только при взаимном скручивании плоскостей, но и ещё чуть-чуть при нарушении симметрии вдоль оси вращений, как изображено на рис.8.

Вследствие этого вдоль оси возникает смещение СФВ, воспринимаемое как магнитный момент. Вот такое нарушение симметрии, возможно, и связано с одним из понятий спина. На рис.8 изображены условно электрон и, как его зеркальное отражение, позитрон.

Рис.9 показывает, почему электроны на орбиталях атомов предпочитают группироваться парами с противоположными спинами. Заряд ядра атома (в центре) обозначен коричневым цветом. (Ввиду большей массы ядро ожидаемо должно иметь меньшие размеры).

10.Космология

Попробуем реконструировать космологическую историю вселенной, основываясь на вышеизложенной концепции первоматерии. В оправдание попытки отмечу, что господствующую теорию о возникновении вселенной из сингулярности считаю математическим экзерсисом гораздо более фантазийным, чем даже нижеизложенное.

Итак, мы предполагаем, что Метагалактика заполнена первоматерией, находящейся под давлением и частично в сверхсжатом состоянии в корпускулах. Резонный вопрос а откуда взялось это внутреннее давление?
Возможно дело в том, что вселенная, то есть первоматерия в ней, расширяясь, давит на соседние вселенные, чьё инерционное сопротивление и обуславливает в ней это внутреннее давление.
Логично предположить, что именно величиной этого давления в первоматерии и, соответственно, её плотностью определяются значения мировых констант.

Инерция (масса), как обосновывается в [1], присуща именно СФВ как мера заключённой в ней энергии сжатия и лишь олицетворяется видимым присутствием сопутствующих вещественных тел. Вероятно, в одних вселенных Космоса происходит расширение ФВ, а в соседних сжатие, потом наоборот, так что в целом объём Космоса можно принять стабильным.

Понятно, что из-за внутреннего давления первоматерия должна расширяться, что и замечено реально как ускоряющееся расширение вселенной. И понятно, что при этом внутреннее давление в СФВ вероятно будет ослабевать в объёме вселенной. И, возможно, когда-нибудь ослабнет настолько, что не сможет уже удерживать вещественные элементарные частицы в сжатом коллапсированном состоянии.

Они начнут распрямляться, переходя в упругое состояние СФВ, воспринимаемое нами как пустое пространство. В итоге, из вселенной начнёт исчезать вещество, естественно вместе со всеми её обитателями, пока она вся не станет пустым пространством, которое, однако, продолжит расширяться. Это является первым из возможных сценариев совершенно неизбежной гибели всякой жизни в нашей вселенной.

После продолжительной стадии расширения, возможно уже в виде пустого пространства или до того, вселенная может начать сжиматься вследствие противодействия соседних вселенных или, быть может, вследствие упругих сил растяжения, если таковые вообще могут быть в СФВ. Сжимаясь, бывшая вселенная в своём объёме набирает кинетическую энергию, которой будет достаточно, чтобы превысить предел упругости СФВ и заставить коллапсировать значительную часть первоматерии вселенной. Примерно аналогично тому, как подобное, предполагается, происходит при образовании вещественных частиц.

Если это условие не будет выполнено, то в этом участке первоматерии вещества не возникнет, соответственно и статуса вселенной он не получит. Итак, где-то в центре бывшей и будущей вселенной начинает образоваться значительный по массе и размерам участок сверхсжатой СФВ, который мы назовём привычным термином чёрная дыра (ЧД).

Отметим, что в её формировании главным фактором является прочность первоматерии и динамика движения, а не гравитация. И в эту глобальную ЧД перетекает значительный объём бывшей вселенной, вместе со всем сущим в ней и это второй из возможных сценариев совершенно неизбежной гибели всякой жизни в нашей вселенной.

Как обосновано выше, вокруг участка с коллапсированным участком СФВ образуется область с пониженным давлением и в тем большей степени, чем больший объём СФВ был коллапсирован. По мере перетекания СФВ в ЧД уменьшается давление вокруг и внутри ЧД, и в какой-то момент его оказывается недостаточно для удержания первоматерии в этом сверхсжатом состоянии. И тогда ЧД вскипит и станет белой дырой.

Вселенная начнёт расширяться, тем более, что остаточное давление в СФВ, окружающей ЧД, будет таким же как в ней самой. В толще вскипевшей глобальной ЧД станут появляться пузыри упругого пространства ФВ, восстанавливающегося из вещества в состояния коллапса. Разумеется в пару от вскипевшей ЧД образуются также всевозможные вещественные элементарные частицы. Пузыри будут расти и сливаться, а осколки глобальной ЧД сгруппируются на границах пузырей в виде сеточки, которую мы сейчас называем ячеистой структурой скоплений галактик, что можно видеть на рис.11.

И вот это всё и есть так называемый Большой взрыв, который, как видим, весьма протяжён и в пространстве, и во времени.

Итак, часть первоматерии из коллапсированного и сверхсжатого в ЧД состояния перейдёт в нормальное упругое состояние большего объёма, которое мы воспринимаем как обычное пустое пространство. А это вызовет увеличение давления в СФВ в окрестностях глобальной ЧД и в ней самой, что в свою очередь приостановит освобождение прочей заключённой в ней массы первоматерии.

Вероятно осколки от взорвавшейся глобальной ЧД можно наблюдать в центре больших галактик в виде сверхмассивных ЧД. А сами галактики образовались из вещества создававшегося вокруг этих останков и в процессе испарения самой глобальной ЧД. Обнаружены молодые галактики на расстояниях порядка 13 млрд. св.лет, в центре которых УЖЕ есть сверхмассивные ЧД. То есть сначала ЧД, а потом галактики, а не наоборот.

Замечено пропорциональное соотношение массы чёрной дыры в ядре галактики и размеров самой галактики. Пропорциональность масс центральной чёрной дыры и массы галактики может быть объяснена степенью расходования скрытого вещества исходных ЧД, что, в общем, характеризует степень использования энергетического потенциала всей вселенной.

Попробую проиллюстрировать это следующим примером. Пусть имеем несколько надутых воздушных шариков разной величины в некоем замкнутом объёме воздуха. Понятно, что давление внутри и вне шаров почти одинаково. Пусть затем объём (в котором плавают шары) увеличится вдвое (соответственно уменьшится давление, но это не важно). Ясно, что вдвое увеличатся и размеры каждого шарика как больших, так и маленьких. Только исходные чёрные дыры в процессе общего расширения вселенской области первоматерии меняют не свой размер, а пропорционально освобождают вещество.

Для стадии после образования галактик может наблюдаться определённый гомеостазис, когда, несмотря на перманентное расширение первоматерии, давление в ней, а значит и величины мировых констант, остаются постоянными за счёт освобождения вещества из ЧД в ядрах галактик. Судя по всему, наша вселенная находится как раз на такой стадии. По мере расширения вселенной запасы сверхсжатой первоматерии в ЧД галактик будут израсходованы, и тогда станет уменьшаться и сама величина давления в СФВ и, соответственно, станут изменяться значения мировых констант.

Следует отметить, что в данной фантазийной теории механизм происхождения ЧД отличается от общепринятого и связан не с невозможностью свету преодолеть её тяготение, а, как уже упоминалось, с сопроматовскими параметрами упругости и прочности первоматерии и механикой сплошных сред (МСС). Но естественно ЧД обладает гравитацией соответственно своей массе. А вследствие снижения плотности первоматерии вблизи границы ЧД там тоже должны, как и в ОТО, наблюдаться феномены замедления времени, но вследствие меньшей скорости света.

Хотелось бы надеяться, что какие-нибудь из изложенных в статье фантастических идей, будучи творчески доработаны профессионалами-теоретиками, быть может подвигнут некоторых из них рискнуть (в чём я дико сомневаюсь) стать творцами новой физики.

Используемые источники:
  1. "Фантазии о физической причине лоренцева сокращения, объясняющей инвариантность скорости света и пр."
Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru