Տիեզերք

Gaia տիեզերական աստղադիտարանը Ծիր Կաթինում անսովոր երևույթ է հայտնաբերել. Պալոմար 5 աստղային հոսքի կենտրոնում կարող է թաքնված լինել ավելի քան 100 աստղային զանգված ունեցող սև խոռոչներից բաղկացած խումբ, հաղորդում է NakedScience-ը

Այս մասին հայտնում են հետազոտողները, որոնք վերլուծել են գալակտիկայի եռաչափ քարտեզագրման տվյալները: Պալոմար 5-ը աստղերի հոսք է, որը ձգվում է 30,000 լուսային տարի լայնությամբ և գտնվում է Երկրից մոտավորապես 80,000 լուսային տարի հեռավորության վրա:.

Գնդաձև կլաստերները, որոնց թվում է նաև Պալոմար 5-ը, համարվում են վաղ տիեզերքի «բրածոներ»։ Սովորաբար խիտ և գնդաձև լինելով՝ դրանք պարունակում են 100,000-ից մինչև մեկ միլիոն հին աստղ և արժեքավոր տեղեկություններ են տալիս գալակտիկաների և մութ նյութի պատմության մասին։ Այնուամենայնիվ, Պալոմար 5-ը առանձնանում է. այն ունի աստղերի նոսր բաշխում և երկար մակընթացային հոսք, որը տարածվում է երկնային ոլորտի ավելի քան 20 աստիճանի վրա։.

Մոդելը, որը փոխեց ընկալումը

Բարսելոնայի համալսարանի աստղաֆիզիկոս Մարկ Ջիլեսը բացատրեց. «Մենք չգիտենք, թե ինչպես են ձևավորվում այս հոսքերը, բայց մեկ կարծիք կա, որ դրանք խաթարված աստղային կույտեր են»։ Գիտնականները մանրամասն N-մարմինների մոդելավորումներ են անցկացրել՝ հաշվարկելով յուրաքանչյուր աստղի ուղեծրերը և էվոլյուցիան։ Սիմուլյացիաներում ներառվել են նաև սև խոռոչներ, քանի որ դրանց հետ գրավիտացիոն փոխազդեցությունները կարող են աստղեր «դուրս մղել» կույտից։ Արդյունքը անսպասելի էր։ Պալոմար 5-ում այսօր դիտարկված կառուցվածքը ստանալու համար անհրաժեշտ են զգալիորեն ավելի շատ սև խոռոչներ, քան նախկինում կարծում էին։ Ըստ Ջիլեսի՝ «սև խոռոչների քանակը մոտ երեք անգամ ավելի մեծ է, քան սպասվում էր՝ կախված կույտի աստղերի քանակից, ինչը նշանակում է, որ կույտի ընդհանուր զանգվածի ավելի քան 20 տոկոսը սև խոռոչներ են»։ Այս սև խոռոչներից յուրաքանչյուրն ունի մոտ 20 արեգակնային զանգված և ձևավորվել է կույտի պատմության վաղ շրջանում գերնոր աստղերի պայթյունների արդյունքում։.

Աստղակույտի ճակատագիրը և սև խոռոչների որոնումը

Մոդելները ենթադրում են, որ մոտ մեկ միլիարդ տարի անց Պալոմար 5-ը լիովին կքայքայվի։ Մինչև վերջնական անհետացումը, կմնա գալակտիկայի կենտրոնի շուրջ պտտվող սև խոռոչների գործնականում «մաքուր» կույտ։ Սա նշանակում է, որ նմանատիպ ճակատագիր կարող է սպասվել նաև այլ գնդաձև կույտերին։ Կարդիֆի համալսարանի աստղաֆիզիկոս Ֆաբիո Անտոնինին նշել է. «Ենթադրվում է, որ կրկնակի սև խոռոչների միաձուլումների մեծ մասը տեղի է ունենում աստղային կույտերում»։ Հիմնական խնդիրն այն է, որ մենք չենք կարող անմիջապես տեսնել սև խոռոչները։ Նոր մեթոդը թույլ է տալիս մեզ գնահատել դրանց քանակը՝ հիմնվելով նրանց կողմից ժայթքված աստղերի վրա։ Այսպիսով, Պալոմար 5-ը դառնում է բանալին՝ հասկանալու համար, թե որտեղ փնտրել սև խոռոչների ապագա բախումները և միջանկյալ զանգվածի մարմինների հազվագյուտ դասը։.

Նեյտրոնային աստղի մեկ թեյի գդալը կշռում է միլիարդավոր տոննա։ Երբ երկու նման գերխիտ մարմիններ բախվում են, դրանք ոչ միայն ստեղծում են հզոր գրավիտացիոն ալիքներ, այլև թողնում են մշտական ​​սպի տարածաժամանակի հյուսվածքում։.

հաղորդում է Physical Review Letters-ում հրապարակված գիտնականների միջազգային խմբի ուսումնասիրությունը ուսումնասիրում է այսպես կոչված գրավիտացիոն ալիքային հիշողության էֆեկտը: Նեյտրոնային աստղերը ձևավորվում են գերնոր աստղի պայթյունից հետո: Այս կոմպակտ օբյեկտները, որոնք մոտավորապես 20 կիլոմետր տրամագծով են և ավելի մեծ զանգված ունեն, քան Արեգակը, պարունակում են մինչև սահմանը սեղմված նյութ. ատոմները քայքայվում են, և նյութը գրեթե ամբողջությամբ բաղկացած է նեյտրոններից: Երբ երկու նման աստղ մոտենում են միմյանց, համակարգը սկսում է արձակել գրավիտացիոն ալիքներ, որոնք արդեն հայտնաբերվել են LIGO և Virgo դետեկտորների կողմից:

Հիշողության էֆեկտ՝ ալիք, որը երբեք չի անհետանում

Սովորաբար, գրավիտացիոն ալիքը ձգվում և սեղմվում է տարածության մեջ, որից հետո ամեն ինչ վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին: Սակայն Այնշտայնի տեսությունը կանխատեսում է մեկ այլ բան. ալիքի անցումից հետո կարող է մնալ փոքր, բայց մշտական ​​տեղաշարժ: Դետեկտորի մեջ գտնվող մասնիկները ճշգրիտ չեն վերադառնում իրենց սկզբնական դիրքերին: Այս մնացորդային հետքը կոչվում է հիշողության էֆեկտ:.

Առաջին նման հաշվարկները կատարվել են Յակով Զելդովիչի և Ալեքսանդր Պոլնարևի կողմից 1974 թվականին: Հետագայում Դեմետրիոս Քրիստոդուլոուն ցույց տվեց, որ Այնշտայնի հավասարումների ոչ գծայինությունը ուժեղացնում է այս էֆեկտը: Ժամանակակից հետազոտությունները ավելացրել են նոր աղբյուրներ՝ էլեկտրամագնիսական ճառագայթում և նեյտրինոների հոսք:.

Մագնիսական դաշտեր, նեյտրինոներ և ազդանշանի 50 տոկոսը

Իլինոյսի համալսարանի, Աթենքի ակադեմիայի, Վալենսիայի համալսարանի և Մոնտկլերի պետական ​​համալսարանի գիտնականները մոդելավորել են տարբեր զանգվածներով, վիճակի հավասարումներով և մագնիսական դաշտի կոնֆիգուրացիաներով նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը: Նրանք առանձին-առանձին հաշվի են առել նեյտրինոների և բարիոնային նյութի արտանետումը՝ յուրաքանչյուր գործոնի ներդրումը հասկանալու համար:.

Պարզվեց, որ մագնիսական դաշտերը, նեյտրինոները և արտանետված նյութը կազմում են ընդհանուր գրավիտացիոն հիշողության 15-ից 50 տոկոսը։ Ավելին, ավելի ուժեղ մագնիսական դաշտը միշտ չէ, որ նշանակում է ավելի մեծ ազդեցություն. որոշ դեպքերում մագնիսացված համակարգերը ցույց են տվել ավելի փոքր զուտ հիշողություն։ Սև խոռոչներից տարբերվող նեյտրոնային աստղերը կարող են հիշողություն կուտակել ավելի երկար ժամանակ հիմնական բախումից հետո։.

Այս էֆեկտի դիտարկումը կլիներ ընդհանուր հարաբերականության տեսության կարևոր փորձություն: Հիշողության հայտնաբերումը կտրամադրեր տեղեկատվություն նեյտրոնային աստղի զանգվածի, ներքին կառուցվածքի և մագնիսական դաշտի մասին: Գրավիտացիոն ալիքների դետեկտորները կկարողանային արդյունավետորեն հետազոտել գերխիտ նյութը, որը անհասանելի է լաբորատոր փորձերի համար: Չնայած սա միայն առաջին քայլն է, գիտնականները հույս ունեն, որ ապագա դիտարկումները կբացահայտեն տիեզերքում այս «սպին»:.

Ջեյմս Ուեբի տիեզերական աստղադիտակը IRAS 07251-0248 գալակտիկայում հայտնաբերել է բարդ օրգանական մոլեկուլներ։ Ուսումնասիրության արդյունքները հրապարակվել են Nature Astronomy ամսագրում, հաղորդում է NakedScience.ru-ն։

Իսպանիայի աստղաբիոլոգիայի կենտրոնի (CAB) գիտնականները, օգտագործելով Օքսֆորդի համալսարանի մեթոդները, գերլուսավոր ինֆրակարմիր գալակտիկայի միջուկում հայտնաբերել են բենզոլ, մեթան, ացետիլեն, դիացետիլեն, տրիացետիլեն և, Ծիր Կաթինից դուրս առաջին անգամ, մեթիլ ռադիկալ։.

Քիմիան Գալակտիկայի սրտում

IRAS 07251-0248-ի միջուկը ծածկված է գազի և տիեզերական փոշու խիտ շերտերով: Նորմալ ճառագայթումը չի թափանցում այս վարագույրի մեջ, սակայն ինֆրակարմիր ալիքի երկարությունները թույլ են տալիս Ուեբին ուսումնասիրել այնտեղ տեղի ունեցող գործընթացները: Հետազոտողները համատեղել են NIRSpec և MIRI սարքերից ստացված տվյալները 3-28 միկրոն տիրույթում, ինչը թույլ է տվել նրանց որոշել մոլեկուլների կազմը, ջերմաստիճանը և վիճակը, ներառյալ գազերից, սառույցներից և փոշուց ստացված ազդանշանները:.

Գազային միացություններից բացի, հայտնաբերվել են նաև պինդ մարմիններ՝ ածխածնի հատիկներ և ջրային սառույց։ Մեր գալակտիկայից դուրս առաջին անգամ հայտնաբերվել է մեթիլ ռադիկալ՝ մեթանի մոլեկուլի «պոչը»՝ առանց մեկ ջրածնի ատոմի։.

Տիեզերական ճառագայթները որպես քիմիական շարժիչ

Հետազոտողները նշել են. «Մենք հայտնաբերել ենք անսպասելի քիմիական բարդություն՝ տարրերի շատ ավելի բարձր առատությամբ, քան կանխատեսվում էր ներկայիս տեսական մոդելներով։ Սա ցույց է տալիս, որ այս գալակտիկաների միջուկները պետք է պարունակեն ածխածնի մշտական ​​աղբյուր, որը սնուցում է այս հարուստ քիմիական ցանցը», - նշել է CAB-ի ներկայացուցիչ Իսմայել Գարսիա Բերնետեն։.

Գիտնականները պարզել են, որ տիեզերական ճառագայթները խաղում են գլխավոր դեր։ Դրանք քայքայում են պոլիցիկլիկ արոմատիկ ածխաջրածինները և ածխածնով հարուստ փոշու մասնիկները՝ անջատելով փոքր օրգանական մոլեկուլներ։ Այս միացությունները կենդանի բջիջների մաս չեն կազմում, բայց կարող են ծառայել որպես շինանյութեր ամինաթթուների և նուկլեոտիդների ձևավորման համար։.

Ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ գալակտիկաների միջուկները կարող են գործել որպես հսկա քիմիական լաբորատորիաներ՝ ազդելով տիեզերքում օրգանական նյութի էվոլյուցիայի վրա և բացահայտելով նոր հնարավորություններ Ջեյմս Ուեբի տիեզերական աստղադիտակի համար։.

Ինչպես նշվում է Naked Science-ում, իսպանացի աստղաֆիզիկոսները հայտնաբերել են մի գալակտիկա, որը, ըստ հաշվարկների, կարող է լինել Մեծ պայթյունի տարիքի կամ նույնիսկ ավելի հին։ Ուսումնասիրության արդյունքները հրապարակվել են Royal Astronomical Society-ի Monthly Notices ամսագրում։ Եթե տարիքը հաստատվի, Ստանդարտ Կոսմոլոգիական Մոդելը կկորցնի իր կարգավիճակը։

Գիտնականները վերլուծել են 31 գալակտիկա, որոնք դիտարկվել են Հաբլի և Ջեյմս Ուեբի աստղադիտակներով Մեծ պայթյունից 700 միլիոն տարի անց: Այս մարմինների միջին տարիքը դիտարկումից առաջ կազմել է 0.61 ± 0.31 միլիարդ տարի: Սա նշանակում է, որ դրանցից շատերը ձևավորվել են տիեզերքի պատմության սկզբից 100 միլիոն տարուց էլ պակաս ժամանակահատվածում:.

Վաղ տիեզերքը չափազանց հասուն էր

Համաձայն ընդհանուր ընդունված տեսության՝ առաջին աստղերը հայտնվել են հարյուր միլիոնավոր տարիներ անց։ Սակայն դիտարկումները ցույց են տվել, որ զարգացած գալակտիկաները գոյություն են ունեցել դեռևս 200-300 միլիոն տարի անց։ Սա դժվար է բացատրել Ստանդարտ մոդելի շրջանակներում։.

Ժամանակակից գալակտիկաները գրեթե միշտ պարունակում են գերզանգվածային սև խոռոչներ։ Սակայն ստանդարտ սցենարն այն է, որ նման մարմինները ձևավորվում են աստղային սև խոռոչներից, որոնք, իրենց հերթին, առաջանում են Մեծ պայթյունից հետո ձևավորված աստղերից։.

Սև խոռոչի խնդիրը և JADES-1050323 անոմալիան

Սև խոռոչները չեն կարող մի քանի հարյուր միլիոն տարվա ընթացքում կուտակել միլիոնավոր արևների զանգվածին համարժեք զանգված։ Դրանք սահմանափակվում են նյութի կուտակման արագությամբ։ Այլընտրանքային մոդելները, այդ թվում՝ Նիկոլայ Գորկավիի տատանվող տիեզերքի տեսությունը, թույլ են տալիս Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո գոյություն ունենալ մնացորդային սև խոռոչներ, սակայն դրանք անհամատեղելի են Ստանդարտ մոդելի հետ։.

Ամենատագնապալի արդյունքը վերաբերում է JADES-1050323 գալակտիկային։ Հեղինակները գնահատում են դրա տարիքը մինչև 800 միլիոն տարի։ Պաշտոնապես սա 100 միլիոն տարով ավելի մեծ է, քան Տիեզերքի տարիքը այդ ժամանակ։ Հաշվարկների համաձայն՝ սխալի մակարդակը կազմում է 4.7 սիգմա, կամ մոտավորապես մեկ հավանականությամբ մեկ միլիոնից։ Հետազոտողները ընդգծում են, որ տվյալները վերանայման կարիք ունեն։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ գալակտիկաների ձևավորումը Մեծ պայթյունից 100 միլիոն տարուց պակաս ժամանակում լուրջ մարտահրավերներ է ներկայացնում ստանդարտ տիեզերագիտության համար։.

Գրավիտացիան ոչնչացնում է բոլոր մարմինները: Տարածաժամանակի կորությունը, ի վերջո, նյութը վերածում է ճառագայթման: Աշխատանքը հրապարակվել է arXiv նախնական տպագրության սերվերում և նկարագրվել է Phys.org հոդվածում:

Մինչև այժմ համարվում էր, որ միայն սև խոռոչներն են գոլորշիանում: Նեյտրոնային աստղերն ու սպիտակ թզուկները համարվում էին կայուն: Նոր հաշվարկները հերքում են այս տեսակետը: Նույնիսկ առանց իրադարձությունների հորիզոնի, նյութը դատապարտված է ոչնչացման:.

Սև խոռոչի բացառիկության ավարտը

1974 թվականին Սթիվեն Հոքինգը ցույց տվեց, որ սև խոռոչները ճառագայթում են և կորցնում զանգված։ Այս գործընթացը կապված էր իրադարձությունների հորիզոնի հետ։ Համարվում էր, որ առանց դրա գոլորշիացումը անհնար է։ Հեյնո Ֆալկեն, Մայքլ Վոնդրակը և Վալտեր վան Սույլեկը վերանայեցին այս մոտեցումը։ Նրանք ցույց տվեցին, որ տարածության կորությունը որոշիչ գործոն է։ Ուժեղ ձգողականությունն ինքնին խթանում է մասնիկների քվանտային ստեղծումը։.

Ձգողականությունը որպես համընդհանուր կործանիչ

Հետազոտողները համեմատել են ձգողականությունը Շվինգերի էֆեկտի հետ քվանտային էլեկտրադինամիկայի մեջ։ Այնտեղ հզոր էլեկտրական դաշտը վակուումում քայքայում է վիրտուալ մասնիկները։ Ձգողականությունը գործում է նմանատիպ կերպ, բայց մակընթացային ուժերի միջոցով։ Նեյտրոնային աստղերի մոտ վակուումը ստեղծում է իրական մասնիկներ։ Դրանցից մի քանիսը էներգիա են տեղափոխում տիեզերք։ Մնացածը տաքացնում է օբյեկտը ներսից։ Աստղը դանդաղորեն կորցնում է զանգվածը և փայլում է նույնիսկ սառը տիեզերքում։.

Անխուսափելի ավարտի մաթեմատիկան

Գիտնականները ստացել են բանաձև, որը կապում է մարմնի կյանքի տևողությունը դրա խտության հետ։ Որքան խիտ է նյութը, այնքան արագ է գոլորշիացումը։ Այս գործընթացը չափազանց դանդաղ է, բայց անկասելի։ Նեյտրոնային աստղերը կանհետանան մոտավորապես 10⁶⁸ տարվա ընթացքում։ Սպիտակ թզուկները կգոյություն ունենան մոտ 10⁷⁸ տարի։ Նույնիսկ գերզանգվածային սև խոռոչները կանհետանան 10⁹⁶ տարվա ընթացքում։ Սա փոխում է Տիեզերքի «ջերմային մահվան» մասին պատկերացումները։.

Կարմիր կարտոֆիլ գալակտիկայի զանգվածը գնահատվում է 110 միլիարդ արեգակնային զանգված։ Դրա շառավիղը մոտավորապես 3260 լուսային տարի է։ Այնուամենայնիվ, գալակտիկան գրեթե զուրկ է գազից։ Մոլեկուլային գազի զանգվածը չի գերազանցում 7 միլիարդ արեգակնային զանգվածը։ Աստղագոյացման արագությունը տարեկան մոտավորապես չորս արեգակնային զանգված է։ Սա առնվազն տասը անգամ ցածր է նորմայից։ Գիտնականները օբյեկտը դասակարգում են որպես «հանգիստ» գալակտիկա։ Նման կառուցվածքները գործնականում դադարեցրել են նոր աստղերի առաջացումը։ Սա անսովոր է այդքան մեծ օբյեկտի համար։.

Տիեզերական սարդոստայնի պարադոքսը

Գալակտիկան գտնվում է տիեզերական ցանցային հանգույցի կենտրոնում: Նման շրջանները սովորաբար հարուստ են սառը գազով, և զանգվածեղ գալակտիկաները սովորաբար ակտիվորեն աճում են դրանց ներսում: Սակայն MQN01 J004131.9−493704-ը ցույց է տալիս հակառակ պատկերը: Աստղագետները կարծում են, որ գալակտիկան էապես «քնած» է, ինչը հակասում է էվոլյուցիոն մոդելների սպասումներին:.

Ակտիվ հարևանի հետք

Գիտնականները բացատրության բանալին տեսնում են մոտակա ակտիվ գալակտիկայի ազդեցության մեջ։ Ռենտգենյան տվյալները ցույց են տալիս պայծառ ակտիվ միջուկից եկող հզոր շիթ։ Այս հոսքը անցնում է «Կարմիր կարտոֆիլի» մոտով։ Հետազոտողների կարծիքով, շիթն առաջացնում է գազի մեջ ուժեղ տուրբուլենտություն։ Գազը չի կարողանում սառչել և նստել գալակտիկայի վրա։ Արդյունքում, օբյեկտը մնում է առանց աստղերի համար վառելիքի։ Գազի բարձր արագությունը հաստատվում է սպեկտրալ չափումներով։ Աշխատանքը հրապարակվել է arXiv սերվերում։