PostHeaderIcon 1.Искусственный интеллект.2.Белые карлики.3.Существует ли такое понятие, как чистая энергия?4.Что такое галактика?

Искусственный интеллект — идеальный инструмент для исследования Вселенной.

В попытке понять Вселенную мы становимся одержимыми — нас манит жажда наблюдений. Спутники передают сотни терабайт данных информации каждый год, а всего один телескоп в Чили будет выдавать 15 терабайт картинок космоса каждую ночь. Ни один человек не сможет обработать их вручную. Как говорит астроном Карло Энрико Петрильо, «смотреть на снимки галактик — самая романтическая часть нашей работы. Проблема в том, как оставаться сосредоточенными». Поэтому Петрильо разрабатывает ИИ, который будет ему помогать. 
Петрильо и его коллеги искали явление, которое по сути представляет собой космический телескоп. Когда массивный объект (галактика или черная дыра) оказывается между далеким источником света и наблюдателем на Земле, он изгибает пространство и свет вокруг него, создавая линзу, позволяющую астрономам поближе взглянуть на невероятно старые и далекие участки Вселенной, сокрытые от нашего взгляда. Этот эффект называется гравитационным линзированием, и эти линзы являются ключом к пониманию того, из чего состоит Вселенная. До сих пор искать их было медленно и утомительно. 
Именно здесь нужен искусственный интеллект — и поиск гравитационных линз это самое начало. Как выразился стэнфордский профессор Эндрю Ын, способность ИИ позволяет автоматизировать всё, что «типичный человек может сделать меньше чем за одну секунду мышления». Меньше секунды может показаться не особо щедрым, но когда дело доходит до просеивания больших объемов данных, это просто дар небес. 
Новая волна астрономов рассматривает ИИ не только как сортировщик данных. Они исследуют нечто, что может быть совершенно новым способом поиска научных открытий, когда искусственный интеллект будет отображать части Вселенной, которых мы никогда не видели. 
Но сперва: гравитационные линзы. Общая теория относительности Эйнштейна предсказала это явление еще в 1930-х годах, но первые примеры появились только в 1979 году. Почему? Потому что космос очень и очень большой, и людям нужно было много времени, чтобы его осмотреть, особенно без современных телескопов. Охота на гравитационные линзы была сложной. 
«Линзы, которые у нас есть сейчас, были найдены разными способами», говорит Лилия Уильямс, профессор астрофизики в Университете Миннесоты. «Некоторые были обнаружены случайно, люди искали что-то совершенно другое. Некоторые были найдены людьми, которые их искали, со второго или третьего раза». 
Смотреть на картинки ИИ умеет очень хорошо. Поэтому Петрильо и его коллеги обратились к инструменту ИИ, любимому в Кремниевой долине: типу компьютерной программы, состоящей из цифровых «нейронов», смоделированных по образу настоящих, которые активируются в ответ на ввод. Скормите этим программам (нейронным сетям) кучу данных — и они научатся распознавать схемы и закономерности. Особенно хорошо они работают с визуальной информацией и используются в самых разных системах машинного зрения — от камер в самоуправляемых автомобилях до распознавания лиц на картинках в Facebook. 
Как было написано в статье, опубликованной в прошлом месяце, применение этой технологии для охоты на гравитационные линзы, было удивительно простым. Во-первых, ученые сделали набор данных для обучения нейронной сети — сгенерировали 6 миллионов фейковых изображений с гравитационными линзами и без них. Затем скормили нейронной сети свои данные и оставили разбираться в паттернах. Немного тонкой настройки и получилась программа, распознающая гравитационные линзы в мгновение ока. 
«Отличный классификатор в лице человека разбирает изображения со скоростью тысячу в час», говорит Петрильо. Одна линза находится примерно раз в 30 000 галактик. Поэтому классификатору придется работать без сна и отдыха в течение недели, чтобы найти всего пять-шесть линз. Нейронная сеть, для сравнения, разбирается 21 789 изображений всего за 20 минут. И это с одним древним процессором. 
Нейронная сеть была не такой точной, как компьютер. Чтобы та не проглядела линзы, ей задали широкие параметры. Она выдала 761 возможных кандидатов, которые люди изучили и сократили до 56. Чтобы подтвердить, что это настоящие линзы, придется проверить и подтвердить находки, но Петрильо полагает, что треть окажутся настоящими. Получается примерно по одной линзе в минуту, если сравнивать с сотней линз, обнаруженных всем научным сообществом за последние несколько десятилетий. Скорость невероятная, перспективы — огромные. 
Поиск этих линз необходим для понимания одной из величайших загадок астрономии: из чего состоит Вселенная? Материя, которую мы знаем (планеты, звезды, астероиды и т. д.) представляют лишь 5% всего физического вещества, и еще 95% нам совершенно недоступны. Эти 95% представлены гипотетическим веществом — темной материей, которую мы никогда не наблюдали напрямую. Нам остается только изучать гравитационное влияние, которое она оказывает на остальную Вселенную, и гравитационные линзы служат одним из важнейших индикаторов. 
Что еще может делать ИИ? Ученые работают над рядом новых инструментов. Некоторые, как Петрильо, берут на себя задачу идентификации: классифицируют галактики, например. Другие прочесывают потоки данных в поисках интересных сигналов. Некоторые нейронные сети устраняют искусственные помехи для радиотелескопа, вычленяя только полезные сигналы. Другие использовались для идентификации пульсаров, необычных экзопланет или улучшения телескопов с низким разрешением. Короче говоря, потенциальных применений много. 
Этот взрыв частично объясняется общими тенденциями в области аппаратного обеспечения, которые позволяют расширить поле применения ИИ, вроде доступности дешевой вычислительной мощности. Астрономам больше не нужно просиживать штаны безоблачными ночами, наблюдая за движением отдельных планет; вместо этого они используют сложную технику, которая просматривает участки неба один за другим. Улучшенные телескопы и технологии хранения данных означают, что возможностей для анализа теперь еще больше, говорит Уильямс. 
Анализ больших наборов данных — вот что отлично умеет делать искусственный интеллект. Мы можем научить его распознавать закономерности и заставить работать его неустанно, и он ни разу не моргнет и не ошибется. 
Волнуются ли астрономы, что они доверяют машине, которой может не хватить человеческого понимания, чтобы обнаружить нечто сенсационное? Петрильо говорит, что нет. «В целом люди более предвзяты, менее эффективны и более склонны к ошибкам, чем машины». Уияльмс соглашается. «Компьютеры могут упускать определенные вещи, но они будут упускать их систематически». Но пока мы знаем то, чего не знают они, мы можем разворачивать автоматизированные системы без особого риска. 
Для некоторых астрономов потенциал ИИ выходит за рамки простой сортировки данных. Они считают, что искусственный интеллект может быть использован для создания информации, заполняющей слепые пятна в наших наблюдениях за Вселенной. 
Астроном Кевин Шавински и его команда, специализирующаяся на астрофизике галактик и черных дыр, используют ИИ для повышения разрешения размытых снимков телескопов. С этой целью они развернули нейронную сеть, которая непревзойденно генерирует вариации изучаемых данных, будто хороший фальсификатор имитирует стиль известного художника. Эти же сети использовались для создания фейковых изображений снимков звезд; фейковых аудиодиалогов, имитирующих настоящие голоса; и других типов данных. По мнению Шавинского, такие нейросети создают информацию, которая была ранее нам недоступна. 
В работе, опубликованной Шавинским и его командой в начале этого года, они показали, что эти сети могут улучшать качество снимков космоса. Они понизили качество изображений ряда галактик, добавили шума и размытия, а затем пропустили их через нейросети вместе с оригинальными снимками. Результат был поразительный. Но ученые пока не могут им поделиться. 
Шавински осторожно относится к проекту. В конце концов, он идет вразрез с основными принципами науки: вы можете узнать Вселенную, только наблюдая ее непосредственно. «По этой причине этот инструмент опасен», говорит он. И его можно использовать только тогда, когда у нас есть точные данные и когда мы можем проверить результат. Можно обучить нейросеть генерировать данные о черных дырах и отправить ее на работу в определенный участок неба, который до сих пор был плохо исследован. И если она найдет черную дыру, астрономы должны будут подтвердить находку собственноручно — как в случае с гравитационными линзами. 
Если эти методы окажутся плодотворными, они могут стать совершенно новыми методами исследования, дополнить классическое компьютерное моделирование и старое доброе наблюдение. Пока все только начинается, но перспективы очень многообещающие. «Будь у вас этот инструмент, вы могли бы взять все данные из архивов, улучшить некоторые из них и извлечь большую научную ценность». Ценность, которой прежде не было. ИИ станет научным алхимиком, помогающим нам превращать старые знания в новые. И мы могли бы исследования космос, как никогда раньше, даже не покидая Землю. Источник: hi-news.ru

_____________________________________________________________________________________________

Белые карлики характеризуются быстрым сжатием.

Впервые в истории астрономических наблюдений было зафиксировано сжатие белых карликов. Это удалось сделать ученым из России и Италии. Такие процессы возможны с «выгоревшими», компактными звездами в начальные этапы их жизни. Сжимающийся объект был зафиксирован в созвездии Кормы. 
Одна из гипотез говорит о том, что белые карлики — это «останки» солнцеподобных звезд, на начальном этапе жизни которых происходит сильное сжатие из-за постоянного понижения температуры. За первые несколько лет такое сжатие приводит к уменьшению радиуса космического объекта в сотни раз. Но подтвердить существующую теорию было крайне сложно, так как известные ученым белые карлики имели большой возраст, и измерить из радиус было практически невозможно. 
Российские астрофизики во главе с Сергеем Поповым, которые работают Государственном астрономическом институте имени П.К.Штернберга, проводили наблюдение систему с двойной звездой HD49798/RX J0648.0-4418; она расположена в 2 000 световых лет от нашей планеты. По мнению исследователей объект с периодом вращения в 13 секунд , представляет собой белый карлик, возраст которого не достиг 2 миллионов лет. 
Было замечено, что за последние несколько десятилетий период вращения космического объекта уменьшается на 7 наносекунда в год. Проанализировав полученные в ходе наблюдения данные, астрофизики пришли к выводу, что сжатие белого карлика происходит со скоростью 1 см в год. Источник:  kosmos-x.net.ru

______________________________________________________________________________________________

Существует ли такое понятие, как чистая энергия?

Энергия играет важнейшую роль не только в нашей повседневной жизни, наполненной технологиями, но и в фундаментальной физике. Химическая энергия, хранящаяся в бензине, преобразуется в кинетическую энергию наших средств передвижения, а электроэнергия с электростанций преобразуется в свет, тепло и другие виды энергии в наших домах. Но эта энергия будто бы существует в виде одного свойства независимой системы. Но обязательно ли всё должно быть именно так? 
Существует ли чистая энергия, возможно, некоторое малое время перед тем, как превратиться в частицу или фотон? Или это всего лишь удобная математическая абстракция, эквивалент, используемый нами в физике? 
На фундаментальном уровне энергия может принимать различные виды.
Простейшая и самая известна форма энергии выражается через массу. Обычно мы не рассуждаем в терминах эйнштейновского E = mc2, но каждый физический объект, когда-либо существовавший во Вселенной, состоит из массивных частиц, и просто потому, что у них есть масса, у этих частиц есть и энергия. Если эти частицы движутся, у них появляется дополнительная энергия – кинетическая, или энергия движения.
Наконец, эти частицы могут связываться друг с другом различными способами, формируя более сложные структуры – ядра, атомы, молекулы, клетки, организмы, планеты и т.п. Эта разновидность энергии известна как энергия связи, и она на самом деле отрицательная. Она уменьшает массу покоя всей системы, и поэтому ядерный синтез, происходящий в ядрах звёзд, может испускать столько света и тепла: превращая массу в энергию через ту же самую формулу E = mc2. За 4,5 миллиардолетнюю историю Солнца оно потеряло примерно массу Сатурна просто из-за синтеза гелия из водорода. 
Солнце представляет другой пример энергии: свет и тепло, идущие в виде фотонов, отличающихся от описанных нами форм энергий. Есть и безмассовые частицы – частицы без энергии покоя – и эти частицы, фотоны, глюоны и гипотетические гравитоны, движутся со скоростью света. Однако они переносят энергию в виде кинетической энергии, и, в случае глюонов, отвечают за энергию связи внутри атомных ядер и протонов.
Фундаментальный вопрос состоит в том, может ли энергия существовать независимо от любой из этих частиц. Существовала соблазнительная возможность того, что это она существует отдельно в виде гравитации: много десятилетий мы наблюдали за орбитами двойных нейтронных звёзд – двух остатков коллапсировавших звёзд, вращавшихся вокруг друг друга. Благодаря измерениям длительности импульсов пульсаров, когда одна из звёзд отправляет регулярные сигналы в нашу сторону, мы смогли определить, что эти орбиты уменьшаются и сближаются по спирали. С возрастанием их энергии связи должно происходить излучение энергии в какой-либо форме. Мы могли засечь эффекты уменьшения, но не излучаемую энергию.
Единственным способом объяснить это было введением некоего типа гравитационного излучения: нам нужно было, чтобы гравитационные волны существовали. Первое слияние чёрных дыр, зафиксированное детектором LIGO 14 сентября 2015 года, должно было проверить эту теорию. В тот день мы зафиксировали две чёрные дыры, по спирали сближавшиеся друг с другом, и прямые гравитационные волны, испущенные этим слиянием. Изначальные чёрные дыры обладали массами в 36 и 29 солнечных; итоговая дыра после слияния имела массу в 62 солнечных.
Пропавшие три солнечных массы были излучены в виде гравитационных волн, и сила уловленных нами волн точно совпадала с расчётной, необходимой для сохранения энергии. Эйнштейновское E = mc2 и перенос энергии в виде частиц или физических явлений снова были подтверждены. 
Энергия принимает различные формы, и некоторые из них фундаментальны. Масса покоя частицы со временем не меняется, как не меняется она от частицы к частице. Энергия этого типа присуща всему во Вселенной. Все остальные существующие формы энергии связаны с ней. Атом в возбуждённом состоянии несёт больше энергии, чем атом в основном состоянии – из-за разницы в энергии связи. Если вы хотите перейти на более низкое состояние энергии, вам нужно испустить фотон; нельзя сделать этот переход, не сохраняя энергию, и эту энергию должна унести частица – пусть и безмассовая.
Странный факт состоит в том, что энергия фотона, или любая кинетическая форма энергии (энергия движения) не фундаментальна, а зависит от движения наблюдателя. Если вы движетесь навстречу фотону, его энергия для вас будет казаться больше (длина волны сдвигается в синюю часть спектра), а если вы двигаетесь от него, его энергия будет меньше, и он будет казаться сдвинутым в красную часть спектра. Энергия относительна, но для любого наблюдателя она сохраняется. Вне зависимости от взаимодействий энергия никогда не существует сама по себе, а только лишь как часть системы частиц, массивных или нет.
Есть один вид энергии, которая, вероятно, может обойтись без частиц: тёмная энергия. Та форма энергии, что заставляет Вселенную расширяться с ускорением, может оказаться энергией, присущей самой ткани Вселенной! Такая интерпретация тёмной энергии внутренне непротиворечива и совпадает с наблюдениями за удалёнными и удаляющимися от нас галактиками и квазарами. Единственная проблема – эту форму энергии нельзя использовать для создания или уничтожения частиц, и конвертировать между другими формами энергии. Она кажется сущностью в себе, не связанной взаимодействиями с другими формами энергии, существующими во Вселенной. 
Так что полностью ответ на вопрос о существовании чистой энергии будет таким: 
• Для всех существующих частиц, массивных и нет, энергия – одно из их свойств, и не может существовать отдельно. 
• Для всех ситуаций, в которых кажется, что энергия теряется в системе, допустим, при гравитационном угасании, существует какая-либо форма излучения, уносящая эту энергию, сохраняя её. 
• Тёмная энергия может оказаться чистейшей формой энергии, существующей вне зависимости от частиц, но, за исключением расширения Вселенной, эта энергия недоступна ни для чего другого во Вселенной. 
Насколько нам известно, энергия – это не то, что можно изолировать в лаборатории, но одно из множества свойств, которыми обладают материя, антиматерия и излучение. Создание независимой от частиц энергии? Возможно, Вселенная этим и занимается, но пока мы не научимся создавать или уничтожать пространство-время, у нас такие действия не выходят. 
Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики», и «Трекнология: наука Звёздного пути». Источник: geektimes.ru

____________________________________________________________________________________________

Что такое галактика?

История изучения планет и звезд измеряется тысячелетиями, Солнца, комет, астероидов и метеоритов — столетиями. А вот галактики, разбросанные по Вселенной скопления звезд, космического газа и пылевых частиц, стали объектом научного исследования лишь в 1920-е годы.
Галактики наблюдали с незапамятных времен. Человек с острым зрением может различить на ночном небосводе светлые пятна, похожие на капли молока. В Х веке персидский астроном Абд-аль-Раман аль-Суфи упомянул в своей «Книге о неподвижных звездах» два подобных пятна, известных теперь как Большое Магелланово облако и галактика М31, она же Андромеда. С появлением телескопов астрономы наблюдали все больше таких объектов, получивших название туманностей. Если английский астроном Эдмунд Галлей в 1716 году перечислил всего шесть туманностей, то каталог, опубликованный в 1784 году астрономом французского военно-морского флота Шарлем Мессье, содержал уже 110 — и среди них четыре десятка настоящих галактик (в том числе и М31). В 1802 году Уильям Гершель опубликовал перечень из 2500 туманностей, а его сын Джон в 1864 году издал каталог, где было более 5000 туманностей.
Природа этих объектов долгое время ускользала от понимания. В середине XVIII века некоторые проницательные умы увидели в них звездные системы, подобные Млечному Пути, однако телескопы в то время не предоставляли возможности проверить эту гипотезу. Столетием позже восторжествовало мнение, что каждая туманность — это газовое облако, подсвеченное изнутри молодой звездой. Позже астрономы убедились, что некоторые туманности, в том числе и Андромеда, содержат множество звезд, однако еще долго не было ясно, расположены они в нашей Галактике или за ее пределами. И лишь в 1923—1924 годах Эдвин Хаббл определил, что расстояние от Земли до Андромеды как минимум троекратно превосходит диаметр Млечного Пути (на самом деле примерно в 20 раз) и что М33, другая туманность из каталога Мессье, удалена от нас на никак не меньшую дистанцию. Эти результаты положили начало новой научной дисциплине — галактической астрономии.
Вселенная заполнена галактиками разного размера и разных масс. Их количество известно весьма приблизительно. Семь лет назад орбитальный телескоп «Хаббл» за три с половиной месяца обнаружил около 10 000 галактик, сканируя в южном созвездии Печи участок небосвода, в сто раз меньший, нежели площадь лунного диска. Если предположить, что галактики распределяются по небесной сфере с такой же плотностью, получится, что в наблюдаемом космосе их 200 млрд. Однако эта оценка сильно занижена, поскольку телескоп не смог заметить великое множество очень тусклых галактик.
Среди галактик есть и карлики, и гиганты. В авторитетном оксфордском справочнике Companion to Cosmology 2008 года издания написано, что самые мелкие галактики содержат миллионы звезд, а самые крупные — триллионы. Эта информация уже успела устареть. Как рассказал «ПМ» профессор Техасского университета в Остине Джон Корменди, в последние годы было открыто семейство мини-галактик всего лишь с сотнями звезд: «Это так называемые ультракомпактные карлики, линейные размеры которых лежат в пределах 20 парсек. Несмотря на малое количество звезд, масса таких галактик составляет миллионы и десятки миллионов солнечных масс. Скорее всего, в этом в основном повинна темная материя, хотя некоторые ученые полагают, что немалый вклад принадлежит черным дырам и нейтронным звездам. Как бы то ни было, старое определение галактики как крупного автономного звездного скопления больше не работает». На верхней границе галактического спектра находятся сверхгиганты диаметром порядка мегапарсека, у которых численность звездного населения достигает сотни триллионов. 
Форма и содержание.
Галактики различаются и морфологией (то есть формой). В целом их подразделяют на три основных класса — дисковидные, эллиптические и неправильные (иррегулярные). Это общая классификация, есть гораздо более детальные.
Дисковидная галактика — это звездный блин, вращающийся вокруг оси, проходящей через его геометрический центр. Обычно по обе стороны центральной зоны блина имеется овальное вздутие — балдж (от англ. bulge). Балдж тоже вращается, однако с меньшей угловой скоростью, нежели диск. В плоскости диска нередко наблюдаются спиральные ветви, изобилующие сравнительно молодыми яркими светилами. Однако есть галактические диски и без спиральной структуры, где таких звезд много меньше. 
Центральную зону дисковидной галактики может рассекать звездная перемычка — бар. Пространство внутри диска заполнено газопылевой средой — исходным материалом для новых звезд и планетных систем. Галактика имеет два диска: звездный и газовый. Они окружены галактическим гало — сферическим облаком разреженного горячего газа и темной материи, которая и вносит основной вклад в полную массу галактики. Гало вмещает также отдельные старые звезды и шаровые звездные скопления (глобулярные кластеры) возрастом до 13 млрд лет. В центре едва ли не любой дисковидной галактики, как с балджем, так и без балджа, расположена сверхмассивная черная дыра. Самые крупные галактики этого типа содержат по 500 млрд звезд.
Млечный путь.
Солнце обращается вокруг центра вполне рядовой спиральной галактики, в состав которой входят 200−400 миллиардов звезд. Ее диаметр приблизительно равен 28 килопарсекам (чуть больше 90 световых лет). Радиус солнечной внутригалактической орбиты — 8,5 килопарсек (так что наше светило смещено к внешнему краю галактического диска), время полного оборота вокруг центра Галактики — примерно 250 миллионов лет. 
Балдж Млечного Пути имеет эллипсовидную форму и наделен баром, который обнаружили совсем недавно. В центре балджа находится компактное ядро, заполненное звездами различного возраста — от нескольких миллионов лет до миллиарда и старше. Внутри ядра за плотными пылевыми облаками скрывается достаточно скромная по галактическим стандартам черная дыра — всего лишь 3,7 миллиона солнечных масс. 
Наша Галактика может похвастаться двойным звездным диском. На долю внутреннего диска, который имеет по вертикали не более 500 парсек, приходится 95% звезд дисковой зоны, в том числе все молодые яркие звезды. Его охватывает внешний диск толщиной в полторы тысячи парсек, где обитают звезды постарше. Газовый (точнее, газо-пылевой) диск Млечного Пути имеет в толщину не менее 3,5 килопарсек. Четыре спиральных рукава диска представляют собой области повышенной плотности газо-пылевой среды и содержат большинство самых массивных звезд. 
Диаметр гало Млечного Пути не менее, чем вдвое больше диаметра диска. Там обнаружено порядка 150 глобулярных кластеров, причем, скорее всего, еще с полсотни пока не открыты. Возраст старейших кластеров превышает 13 миллиардов лет. Гало заполнено темной материей, имеющей комковатую структуру. До недавнего времени полагали, что гало почти шарообразно, однако, по последним данным, оно может быть значительно приплюснуто. Общая масса Галактики может составлять до 3 триллионов солнечных масс, причем на долю темной материи приходится 90−95%. Масса звезд Млечного Пути оценивается в 90−100 миллиардов масс Солнца. 
Эллиптическая галактика, как и следует из ее названия, имеет форму эллипсоида. Она не вращается как целое и потому не обладает осевой симметрией. Ее звезды, которые в основном имеют сравнительно небольшую массу и солидный возраст, обращаются вокруг галактического центра в разных плоскостях и иногда не по отдельности, а сильно вытянутыми цепочками. Новые светила в эллиптических галактиках загораются редко в связи с дефицитом исходного сырья — молекулярного водорода.
Как самые крупные, так и самые мелкие галактики относятся к эллиптическому типу. Общая доля его представителей в галактическом населении Вселенной всего около 20%. Эти галактики (возможно, за исключением самых мелких и тусклых) также скрывают в своих центральных зонах сверхмассивные черные дыры. Эллиптические галактики имеют и гало, но не столь четкие, как у дисковидных. 
Все прочие галактики считаются иррегулярными. Они содержат много пыли и газа и активно порождают молодые звезды. На умеренных расстояниях от Млечного Пути таких галактик немного, всего-то 3%. Однако среди объектов с большим красным смещением, чей свет был испущен не позже, чем через 3 млрд лет после Большого взрыва, их доля резко возрастает. Судя по всему, все звездные системы первого поколения были невелики и обладали неправильными очертаниями, а крупные дисковидные и эллиптические галактики возникли гораздо позже.
Рождение галактик.
Галактики появились на свет вскоре после звезд. Считается, что первые светила вспыхнули никак не позднее, чем спустя 150 млн лет после Большого взрыва. В январе 2011 года команда астрономов, обрабатывавших информацию с космического телескопа «Хаббл», сообщила о вероятном наблюдении галактики, чей свет ушел в космос через 480 млн лет после Большого взрыва. В апреле еще одна исследовательская группа обнаружила галактику, которая, по всей вероятности, уже вполне сформировалась, когда юной Вселенной было около 200 млн лет. 
Условия для рождения звезд и галактик возникли задолго до его начала. Когда Вселенная прошла возрастную отметку в 400 000 лет, плазма в космическом пространстве заменилась смесью из нейтрального гелия и водорода. Этот газ был еще чересчур горяч, чтобы стянуться в молекулярные облака, дающие начало звездам. Однако он соседствовал с частицами темной материи, изначально распределенными в пространстве не вполне равномерно — где чуть плотнее, где разреженнее. Они не взаимодействовали с барионным газом и потому под действием взаимного притяжения свободно стягивались в зоны повышенной плотности. Согласно модельным вычислениям, уже через сотню миллионов лет после Большого взрыва в космосе образовались облака темной материи величиной с нынешнюю Солнечную систему. Они объединялись в более крупные структуры, невзирая на расширение пространства. Так возникли скопления облаков темной материи, а потом и скопления этих скоплений. Они втягивали в себя космический газ, предоставляя ему возможность сгущаться и коллапсировать. Таким путем появились первые сверхмассивные звезды, которые быстро взрывались сверхновыми и оставляли после себя черные дыры. Эти взрывы обогащали космическое пространство элементами тяжелее гелия, которые способствовали охлаждению коллапсирующих газовых облаков и потому делали возможным появление менее массивных звезд второго поколения. Такие звезды уже могли существовать миллиарды лет и потому были в состоянии формировать (опять-таки с помощью темной материи) гравитационно связанные системы. Так возникли долгоживущие галактики, в том числе и наша. 
«Многие детали галактогенеза еще скрыты в тумане, — говорит Джон Корменди. — В частности, это относится к роли черных дыр. Их массы варьируют от десятков тысяч масс Солнца до абсолютного на сегодняшний день рекорда в 6,6 млрд солнечных масс, принадлежащего черной дыре из ядра эллиптической галактики М87, расположенной в 53,5 млн световых лет от Солнца. Дыры в центрах эллиптических галактик, как правило, окружены балджами, составленными из старых звезд. Спиральные галактики могут вовсе не иметь балджей или же обладать их плоскими подобиями, псевдобалджами. Масса черной дыры обычно на три порядка меньше массы балджа — естественно, если оный наличествует. Эта закономерность подтверждается наблюдениями, охватывающими дыры массой от миллиона до миллиарда солнечных масс». 
Как полагает профессор Корменди, галактические черные дыры набирают массу двумя путями. Дыра, окруженная полноценным балджем, растет за счет поглощения газа, который приходит к балджу из внешней зоны галактики. Во время слияния галактик интенсивность поступления этого газа резко возрастает, что инициирует вспышки квазаров. В результате балджи и дыры эволюционируют параллельно, что и объясняет корреляцию между их массами (правда, могут работать и другие, еще неизвестные механизмы).
Иное дело безбалджевые галактики и галактики с псевдобалджами. Массы их дыр обычно не превышают 104−106 солнечных масс. По мнению профессора Корменди, они подкармливаются газом за счет случайных процессов, которые происходят недалеко от дыры, а не простираются на целую галактику. Такая дыра растет вне зависимости от эволюции галактики или ее псевдобалджа, чем и обусловлено отсутствие корреляции между их массами. 
Растущие галактики.
Галактики могут увеличивать и размер, и массу. «В далеком прошлом галактики делали это гораздо эффективней, нежели в недавние космологические эпохи, — объясняет профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Круз Гарт Иллингворт. — Темпы рождения новых звезд оценивают в терминах годового производства единицы массы звездного вещества (в этом качестве выступает масса Солнца) на единицу объема космического пространства (обычно это кубический мегапарсек). Во времена формирования первых галактик этот показатель был весьма невелик, а затем пошел в быстрый рост, продолжавшийся до тех пор, пока Вселенной не исполнилось 2 млрд лет. Еще 3 млрд лет он был относительно постоянным, потом начал снижаться почти пропорционально времени, и снижение это продолжается по сей день. Так что 7−8 млрд лет назад средний темп звездообразования в 10−20 раз превышал современный. Большинство доступных наблюдению галактик уже полностью сформировались в ту далекую эпоху».
В общих чертах эта тенденция понятна. Галактики увеличиваются двумя основными способами. Во‑первых, они получают свежий материал для звездообразования, втягивая из окружающего пространства газ и частицы пыли. В течение нескольких миллиардов лет после Большого взрыва этот механизм исправно работал просто потому, что звездного сырья в космосе хватало всем. Потом, когда запасы истощились, темп звездного рождения упал. Однако галактики нашли возможность увеличивать его за счет столкновения и слияния. Правда, для реализации этого варианта необходимо, чтобы сталкивающиеся галактики располагали приличным запасом межзвездного водорода. Крупным эллиптическим галактикам, где его практически не осталось, слияние не помогает, зато в дисковидных и неправильных оно работает. 
Курс на столкновение.
Посмотрим, что происходит при слиянии двух примерно одинаковых галактик дискового типа. Их звезды практически никогда не сталкиваются — слишком велики расстояния между ними. Однако газовый диск каждой галактики ощущает приливные силы, обусловленные притяжением соседки. Барионное вещество диска теряет часть углового момента и смещается к центру галактики, где возникают условия для взрывного роста скорости звездообразования. Часть этого вещества поглощается черными дырами, которые тоже набирают массу. В заключительной фазе объединения галактик черные дыры сливаются, а звездные диски обеих галактик теряют былую структуру и рассредоточиваются в пространстве. В итоге из пары спиральных галактик образуется одна эллиптическая. Но это отнюдь не полная картина. Излучение молодых ярких звезд способно выдуть часть водорода за пределы новорожденной галактики. В то же время активная аккреция газа на черную дыру вынуждает последнюю время от времени выстреливать в пространство струи частиц огромной энергии, подогревающие газ по всей галактике и тем препятствующие формированию новых звезд. Галактика постепенно затихает — скорее всего, навсегда.
Галактики неодинакового калибра сталкиваются по‑иному. Крупная галактика способна поглотить карликовую (сразу или в несколько приемов) и при этом сохранить собственную структуру. Этот галактический каннибализм тоже может стимулировать процессы звездообразования. Карликовая галактика полностью разрушается, оставляя после себя цепочки звезд и струи космического газа, которые наблюдаются как в нашей Галактике, так и в соседней Андромеде. Если же одна из сталкивающихся галактик не слишком превосходит другую, возможны даже более интересные эффекты. 

 

 

Комментарии запрещены.

Мой электронный адрес

Если кто хочет со мной связаться, или есть какие то предложение, информации. Об пожеланиях, ошибках и.т.д.. Пишите, вот моя электронная почта:
alavka907@gmail.com

Свежие записи
Август 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июл    
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  
Архивы

Август 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июл    
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031