Кеңістік

NakedScience хабарлауынша , Gaia ғарыштық обсерваториясы Құс жолында ерекше құбылысты анықтады: Паломар 5 жұлдызды ағынының орталығында 100-ден астам жұлдыздық массадағы қара құрдымдардан тұратын топ жасырынып жатуы мүмкін.

Бұл туралы галактиканың 3D картаға түсіру деректерін талдаған зерттеушілер хабарлады. Паломар 5 - Жерден шамамен 80 000 жарық жылы қашықтықта орналасқан, диаметрі 30 000 жарық жылына созылып жатқан жұлдыздар ағыны.

Паломар 5 сияқты шар тәрізді шоғырланымдар алғашқы Әлемнің «қазбалары» болып саналады. Әдетте тығыз және сфералық, оларда 100 000-нан миллионға дейін ежелгі жұлдыздар бар және галактикалар мен қараңғы материяның тарихы туралы құнды түсініктер береді. Дегенмен, Паломар 5 ерекшеленеді: онда жұлдыздардың сирек таралуы және аспан сферасының 20 градустан астамына созылып жатқан ұзын толқын ағыны бар.

Түсінікті өзгерткен модель

Барселона университетінің астрофизигі Марк Джилес былай деп түсіндірді: «Біз бұл ағындардың қалай пайда болатынын білмейміз, бірақ бір ой - олар бұзылған жұлдыз шоғырлары». Ғалымдар әрбір жұлдыздың орбиталары мен эволюциясын есептеп, егжей-тегжейлі N-дене модельдеуін жүргізді. Модельдеулерге қара құрдымдар да енгізілді, себебі олармен гравитациялық өзара әрекеттесу жұлдыздарды шоғырдан «шығарып жіберуі» мүмкін. Нәтиже күтпеген болды. Бүгін Паломар 5-те байқалған құрылымды алу үшін бұрын ойлағаннан әлдеқайда көп қара құрдымдар қажет. Джилестің айтуынша, «шоғырдағы жұлдыздар санына негізделген қара құрдымдардың саны күтілгеннен шамамен үш есе көп, яғни шоғырдың жалпы массасының 20 пайыздан астамы қара құрдымдар». Бұл қара құрдымдардың әрқайсысының массасы шамамен 20 күн массасына тең және шоғыр тарихының басында супернова жарылыстарынан пайда болған.

Шоғырдың тағдыры және қара құрдымдарды іздеу

Модельдер шамамен бір миллиард жылдан кейін Паломар 5 толығымен ыдырайды деп болжайды. Ол толығымен жойылып кетпес бұрын, галактикалық орталықты айналып өтетін қара құрдымдардың іс жүзінде «таза» шоғыры қалады. Бұл басқа шар тәрізді шоғырларды да осындай тағдыр күтіп тұрғанын білдіреді. Кардифф университетінің астрофизигі Фабио Антонини: «Қара құрдымдардың бірігуінің көпшілігі жұлдыз шоғырларында болады деп есептеледі», - деп атап өтті. Негізгі мәселе - біз қара құрдымдардың өздерін тікелей көре алмаймыз. Жаңа әдіс олардың санын олар шығаратын жұлдыздарға негіздеп бағалауға мүмкіндік береді. Осылайша, Паломар 5 болашақ қара құрдымдардың соқтығысуын және сирек кездесетін орташа массалы нысандар класын қайдан іздеу керектігін түсінудің кілтіне айналады.

Бір шай қасық нейтрон жұлдызы затының салмағы миллиардтаған тоннаны құрайды. Осындай екі аса тығыз нысан соқтығысқан кезде, олар тек қуатты гравитациялық толқындарды ғана емес, сонымен қатар кеңістік-уақыт құрылымында мәңгілік тыртық қалдырады.

хабарлауынша , Physical Review Letters журналында жарияланған халықаралық ғалымдар тобының зерттеуі гравитациялық толқындарды есте сақтау эффектісін зерттейді. Нейтрондық жұлдыздар аса жаңа жұлдыз жарылысынан кейін пайда болады. Диаметрі шамамен 20 шақырым және массасы Күннің массасынан үлкен бұл ықшам нысандарда шегіне дейін сығылған зат бар: атомдар жойылады, ал материал толығымен дерлік нейтрондардан тұрады. Мұндай екі жұлдыз бір-біріне жақындағанда, жүйе LIGO және Virgo детекторларымен анықталған гравитациялық толқындарды шығара бастайды.

Есте сақтау әсері: ешқашан кетпейтін толқын

Әдетте, гравитациялық толқын кеңістікті созып, қысады, содан кейін бәрі бастапқы қалпына келеді. Дегенмен, Эйнштейннің теориясы басқа нәрсені болжайды: толқын өткеннен кейін кішкентай, бірақ тұрақты ығысу қалуы мүмкін. Детектордағы бөлшектер бастапқы орындарына дәл оралмайды. Бұл қалдық із жад эффектісі деп аталады.

Мұндай алғашқы есептеулерді Яков Зельдович пен Александр Полнарев 1974 жылы жүргізді. Кейінірек Деметриос Христодулу Эйнштейн теңдеулерінің сызықтық еместігі бұл әсерді күшейтетінін көрсетті. Қазіргі заманғы зерттеулер жаңа үлес көздерін – электромагниттік сәулеленуді және нейтрино ағынын қосты.

Магнит өрістері, нейтринолар және сигналдың 50 пайызы

Иллинойс университетінің, Афины академиясының, Валенсия университетінің және Монклер мемлекеттік университетінің ғалымдары массалары, күй теңдеулері және магнит өрісінің конфигурациялары әртүрлі нейтрондық жұлдыздардың бірігуін модельдеді. Олар әрбір фактордың үлесін түсіну үшін нейтринолар мен бариондық заттардың лақтырылуын бөлек ескерді.

Магнит өрістері, нейтринолар және лақтырылған заттар жалпы гравитациялық жадтың 15-тен 50 пайызына дейін құрайтыны белгілі болды. Сонымен қатар, күшті магнит өрісі әрқашан үлкен әсерді білдірмейді: кейбір жағдайларда магниттелген жүйелер таза жадтың кішірек екенін көрсетті. Қара құрдымдардан айырмашылығы, нейтрондық жұлдыздар негізгі соқтығысудан кейін жадты ұзағырақ жинай алады.

Бұл әсерді бақылау жалпы салыстырмалылық теориясының маңызды сынағы болар еді. Есте сақтауды анықтау нейтрондық жұлдыздың массасы, ішкі құрылымы және магнит өрісі туралы ақпарат береді. Гравитациялық толқын детекторлары зертханалық тәжірибелер үшін қолжетімді емес аса тығыз затты тиімді түрде зерттей алады. Бұл тек алғашқы қадам болғанымен, ғалымдар болашақ бақылаулар ғаламдағы бұл «тыртықты» ашады деп үміттенеді.

Джеймс Уэбб ғарыштық телескопы IRAS 07251-0248 галактикасының тереңінде күрделі органикалық молекулаларды тапты. Зерттеу нәтижелері Nature Astronomy журналында жарияланды, деп хабарлайды NakedScience.ru.

Испаниядағы Астробиология орталығының (CAB) ғалымдары Оксфорд университетінің әдістерін қолдана отырып, аса жарық инфрақызыл галактиканың өзегінен бензолды, метанды, ацетиленді, диацетиленді, триацетиленді және Құс жолынан тыс жерде алғаш рет метил радикалын анықтады.

Галактиканың жүрегіндегі химия

IRAS 07251-0248 ядросы газ бен ғарыштық шаңның тығыз қабаттарымен жабылған. Қалыпты сәулелену бұл пердеден өтпейді, бірақ инфрақызыл толқын ұзындықтары Webb-ке онда болып жатқан процестерді зерттеуге мүмкіндік береді. Зерттеушілер NIRSpec және MIRI құралдарынан алынған 3-28 микрон диапазонындағы деректерді біріктіріп, газдардан, мұздардан және шаңнан келетін сигналдарды қоса алғанда, молекулалардың құрамын, температурасын және күйін анықтауға мүмкіндік берді.

Газ тәрізді қосылыстардан басқа, қатты заттар – көміртегі түйіршіктері және су мұзы – ашылды. Біздің галактикадан тыс жерде алғаш рет метил радикалы – метан молекуласының «құйрығы» – бір сутегі атомы минус – анықталды.

Ғарыштық сәулелер химиялық қозғалтқыш ретінде

Зерттеушілер: «Біз күтпеген химиялық күрделілікті анықтадық, қазіргі теориялық модельдер болжағаннан әлдеқайда жоғары элементтердің көптігі байқалды. Бұл галактикалардың ядроларында осы бай химиялық желіні қамтамасыз ететін көміртегінің тұрақты көзі болуы керек екенін көрсетеді», - деп атап өтті CAB өкілі Исмаэль Гарсия Бернете.

Ғалымдар ғарыштық сәулелердің маңызды рөл атқаратынын анықтады. Олар полициклді хош иісті көмірсутектер мен көміртегіге бай шаң бөлшектерін ыдыратып, ұсақ органикалық молекулаларды бөліп шығарады. Бұл қосылыстар тірі жасушалардың құрамына кірмейді, бірақ олар аминқышқылдары мен нуклеотидтердің түзілуі үшін құрылыс блоктары ретінде қызмет ете алады.

Зерттеу галактикалық ядролардың алып химиялық зертханалар ретінде қызмет ете алатынын, Әлемдегі органикалық заттардың эволюциясына әсер ететінін және Джеймс Уэбб ғарыштық телескопының жаңа мүмкіндіктерін аша алатынын көрсетеді.

басылымында хабарланғандай , испан астрофизиктері есептеулер бойынша Үлкен жарылыспен бірдей немесе одан да ерте болуы мүмкін галактиканы ашты. Зерттеу нәтижелері Monthly Notices of the Royal Astronomical Society журналында жарияланды. Егер жасы расталса, Стандартты космологиялық модель өз мәртебесінен айырылады.

Ғалымдар Хаббл және Джеймс Уэбб телескоптарымен Үлкен жарылыстан 700 миллион жыл өткен соң байқалған 31 галактиканы талдады. Бұл нысандардың орташа жасы бақылау алдында 0,61 ± 0,31 миллиард жыл болды. Бұл олардың көпшілігі Әлем тарихы басталғаннан кейін 100 миллион жылдан аз уақыт өткен соң пайда болғанын білдіреді.

Ертедегі әлем тым жетілген болып шықты

Жалпы қабылданған теорияға сәйкес, алғашқы жұлдыздар жүздеген миллион жылдан кейін пайда болған. Дегенмен, бақылаулар дамыған галактикалардың 200-300 миллион жылдан кейін пайда болғанын көрсетті. Мұны Стандартты модель шеңберінде түсіндіру қиын.

Қазіргі галактикаларда әрдайым аса үлкен қара құрдымдар болады. Бірақ стандартты сценарий бойынша мұндай нысандар жұлдыздық қара құрдымдардан пайда болады, ал олар өз кезегінде Үлкен жарылыстан кейін пайда болған жұлдыздардан пайда болады.

Қара құрдым мәселесі және JADES-1050323 аномалиясы

Қара құрдымдар бірнеше жүз миллион жыл ішінде миллиондаған күн массасына тең масса жинай алмайды. Олар материяның жиналу жылдамдығымен шектеледі. Николай Горькийдің тербелмелі әлем теориясын қоса алғанда, балама модельдер Үлкен жарылыстан кейін бірден реликті қара құрдымдардың болуын ескереді, бірақ олар Стандартты модельмен үйлеспейді.

Ең алаңдатарлық нәтиже JADES-1050323 галактикасына қатысты. Авторлар оның жасын 800 миллион жылға дейін деп бағалайды. Ресми түрде бұл сол кездегі Әлемнің жасынан 100 миллион жылға үлкен. Есептеулер бойынша қателік деңгейі 4,7 сигма немесе шамамен миллионнан бір мүмкіндік. Зерттеушілер деректерді қайта қарауды қажет ететінін атап өтеді. Дегенмен, Үлкен жарылыстан кейін 100 миллион жылдан аз уақыт өткеннен кейін галактикалардың пайда болуы да стандартты космологияға елеулі қиындықтар туғызады.

Гравитация барлық нысандарды жояды. Кеңістік-уақыт қисықтығы ақырында материяны сәулеленуге айналдырады. Жұмыс жарияланды және Phys.org мақаласында сипатталған.

Осы уақытқа дейін тек қара құрдымдар ғана буланып кетеді деп есептелді. Нейтрон жұлдыздары мен ақ ергежейлілер тұрақты деп саналды. Жаңа есептеулер бұл пікірді жоққа шығарады. Оқиға көкжиегі болмаса да, материя жойылады.

Қара құрдымның ерекшелігінің соңы

1974 жылы Стивен Хокинг қара құрдымдардың сәуле шығаратынын және массасын жоғалтатынын көрсетті. Бұл процесс оқиға көкжиегімен байланысты болды. Онсыз булану мүмкін емес деп есептелді. Хайно Фальке, Майкл Вондрак және Вальтер ван Сулек бұл тәсілді қайта қарастырды. Олар кеңістіктің қисықтығы шешуші фактор екенін көрсетті. Күшті тартылыс күшінің өзі бөлшектердің кванттық пайда болуын тудырады.

Гравитация әмбебап жойғыш ретінде

Зерттеушілер гравитацияны кванттық электродинамикадағы Швингер эффектісімен салыстырды. Онда қуатты электр өрісі вакуумдағы виртуалды бөлшектерді жыртады. Гравитация да солай әрекет етеді, бірақ толқын күштері арқылы. Нейтрондық жұлдыздардың жанында вакуум нақты бөлшектерді жасайды. Олардың кейбіреулері энергияны ғарышқа алып кетеді. Қалғандары нысанды ішінен қыздырады. Жұлдыз массасын баяу жоғалтады және тіпті суық ғаламда да жарқырайды.

Сөзсіз ақырдың математикасы

Ғалымдар нысанның өмір сүру ұзақтығын оның тығыздығымен байланыстыратын формула шығарды. Зат неғұрлым тығыз болса, булану соғұрлым жылдам болады. Процесс өте баяу, бірақ тоқтаусыз. Нейтрондық жұлдыздар шамамен 10⁶⁸ жылдан кейін жоғалып кетеді. Ақ ергежейлілер шамамен 10⁷⁸ жыл бойы өмір сүреді. Тіпті аса үлкен қара құрдымдар да 10⁹⁶ жылдан кейін жоғалып кетеді. Бұл Әлемнің «жылу өлімі» туралы түсінігін өзгертеді.

Қызыл картоп галактикасының массасы 110 миллиард күн массасына тең деп есептеледі. Оның радиусы шамамен 3260 жарық жылы. Дегенмен, галактикада газ жоқ дерлік. Молекулалық газ массасы 7 миллиард күн массасынан аспайды. Оның жұлдыз түзілу жылдамдығы жылына шамамен төрт күн массасын құрайды. Бұл қалыптыдан кемінде он есе төмен. Ғалымдар нысанды «квеиссент» галактикасы ретінде жіктейді. Мұндай құрылымдар жаңа жұлдыздардың пайда болуын іс жүзінде тоқтатты. Бұл мұндай үлкен нысан үшін ерекше жағдай.

Ғарыштық тор парадоксы

Галактика ғарыштық тор түйінінің орталығында орналасқан. Мұндай аймақтар әдетте суық газға бай, ал үлкен галактикалар әдетте олардың ішінде белсенді түрде өседі. Дегенмен, MQN01 J004131.9−493704 керісінше көріністі көрсетеді. Астрономдар галактиканың негізінен «ұйқыда» деп санайды, бұл эволюциялық модельдердің күткендеріне қайшы келеді.

Белсенді көршінің ізі

Ғалымдар бұл түсініктеменің кілтін жақын маңдағы белсенді галактиканың әсерінен көреді. Рентген деректері жарқын белсенді ядродан қуатты ағынның шыққанын көрсетеді. Бұл ағын «Қызыл картоптың» жанынан өтеді. Зерттеушілердің айтуынша, ағын газда қарқынды турбуленттілік тудырады. Газ салқындамай, галактикаға орналаса алмайды. Нәтижесінде нысан жұлдыздарға отынсыз қалады. Газдың жоғары жылдамдығы спектрлік өлшеулермен расталады. Жұмыс arXiv серверінде жарияланды