вселенная

«James Webb» открыл вторую по удаленности от нас галактику среди всех известных Увидеть столь древний объект помог эффект гравитационного линзирования. Космический телескоп «James Webb» открыл вторую по удаленности от нас галактику среди всех когда-либо наблюдавшихся. Она обнаружена на снимке области гигантского скопления Пандора и, по оценкам астрономов, уже существовала спустя всего 330 миллионов лет после Большого взрыва. Результаты исследования представлены в журнале The Astrophysical Journal Letters. «О ранней Вселенной известно очень мало, и единственный способ узнать о том времени и проверить наши теории – изучить самые далекие галактики. До нашего открытия было известно только три подтвержденные галактики, расположенные на столь экстремальном расстоянии. Теперь их пять, мы добавили в коллекцию вторую и четвертую по удаленности от Земли», – рассказывают авторы исследования. Свет от галактик, получивших обозначение UNCOVER z-13 и UNCOVER z-12, путешествовал до Земли примерно 13,4 миллиарда лет. Однако, по расчетам астрономов, сегодня из-за расширения Вселенной они удалены от нас на расстояние около 33 миллиардов световых лет. «Эти ранние галактики подобны маякам, свет которых пробивается сквозь очень разреженный газообразный водород, заполняющий раннюю Вселенную. Открытие таких объектов является важнейшим для понимания того, как появились первые галактики», – заключили авторы исследования.

Физик увеличил возраст Вселенной вдвое

С новым днём, пидоры!

Согласно новому исследованию канадского физика, возраст Вселенной может достигать 26,7 миллиарда лет. Эта гипотеза бросает вызов доминирующей космологической модели и весьма сложно доказуема, но при этом может ответить на некоторые проблемные вопросы ранней Вселенной.

Эволюция Вселенной, начиная с Большого Взрыва слева, за которым следует появление Космического Микроволнового Фона. Формирование первых звезд завершает космические темные века, за которыми следует образование галактик

В течение многих лет астрофизики рассчитывали возраст нашей Вселенной, измеряя время, прошедшее с момента Большого взрыва, и изучая самые старые звезды на основе красного смещения света, исходящего от далеких галактик. Делали это так: все сверхновые типа Ia (надежно опознаваемые по спектру) имеют близкую энергию вспышки, однако их наблюдаемая яркость разная, поскольку они находятся на разном расстоянии от Земли. Сравнивая яркость этих «стандартных свечей космологии», можно понять, насколько удалены от нас те галактики, в которые входят эти сверхновые.

Затем астрономы обнаружили, что объекты, которые таким методом определены как далекие, выглядят очень красными в сравнении со сходными объектами, определенными как близкие (космологическое красное смещение). Чтобы объяснить эту странность, сначала предложили модель «утомленного света» — что фотоны с расстоянием теряют энергию, отчего становятся более «красными» (то есть более длинноволновыми). Это объяснение не работало по целому ряду причин, включая, например, ту, что вспышки сверхновых в далеких областях Вселенной длятся, на взгляд астрономов, дольше, чем в близких.

Поэтому вместо гипотезы «утомленного света» увеличение красного смещения с расстоянием объяснили общей теорией относительности. Согласно ей красное смещение — нормальный исход для фотона, летящего через пространство-время, которое расширяется. Это объясняло и то, почему вспышки сверхновых в ранней Вселенной шли дольше, чем в ближней: из-за растягивания фотонов от далеких сверхновых астрономы наблюдали кажущееся замедление времени для событий в ранней Вселенной. По расчетам в рамках этого подхода, наблюдаемое красное смещение от далеких галактик дает четко определенную скорость их удаления друг от друга за счет расширения Вселенной — примерно 70 километров в секунду на мегапарсек. Если поделить расстояние между далекими галактиками и нами на эту величину, получается 13,8 миллиарда лет — выходит, Большой взрыв, породивший нынешнюю Вселенную, случился именно тогда.

Сложности с возрастом

Однако в последний десяток лет начали накапливаться слабо совместимые с классической моделью развития Вселенной данные. Существуют некоторые очень древние звезды, такие как Мафусаил (HD 140283) и другие, которые должны были сформироваться 13,5 миллиарда лет назад. Между тем до сих пор считалось, что между Большим взрывом и образованием первых звезд должны были пройти многие сотни миллионов лет. Также ученые обнаружили некоторые галактики из ранней Вселенной, находящиеся на продвинутой стадии космической эволюции: хотя они видны нам такими, какими были лишь через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, они содержат относительно богатые тяжелыми элементами звезды, для формирования которых требуется большое время звездной эволюции.

Чтобы разрешить это противоречие, профессор Раджендра Гупта (Rajendra Gupta) из Оттавского университета (Канада) предложил объединить гипотезу «усталого света» с объяснением красного смещения через расширение Вселенной в рамках теории относительности. Работу на эту тему ученый опубликовал в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

По мнению астрофизика, в сочетании с моделью усталого света обретают смысл и гипотезы о том, что фундаментальные физические константы, управляющие взаимодействием между частицами, могут меняться со временем. Включая те константы, на основании которых вычисляются космологическое красное смещение и возраст Вселенной.

Если константы действительно меняются таким образом, то временные рамки формирования ранних галактик, наблюдаемых на больших красных смещениях, могут быть увеличены с нескольких сотен миллионов лет до нескольких миллиардов лет. Это дает больше времени на развитие галактик и появление старых звезд в ранней Вселенной. В итоге Гупта предположил, что вероятный возраст Вселенной — 26,7 миллиарда лет, то есть примерно вдвое больше современных оценок.

Новые ответы, новые вопросы

В своем подходе Гупта пытается убрать противоречия между наблюдаемым в рамках теории относительности небольшим возрастом Вселенной (13,8 миллиарда лет) и очень зрелыми галактиками, которые астрономы открыли в последний десяток лет. Скажем, галактике HD1 — 13,463 миллиарда лет, она образовалась лишь через 324 миллиона лет после Большого взрыва. При этом она еще очень яркая, на уровне многих современных галактик. Современная мейнстримная космология не может объяснить, как за такое короткое время могло появиться достаточное количество звезд, нужное для образования яркой галактики. Неудивительно, что на этом фоне Гупта обратился к гипотезе конца 1920-х об утомленном свете.

Однако его работа, во-первых, объяснила далеко не все слабые места «утомленного света». Например, если бы фотоны «утомлялись» с расстоянием, то спектр реликтового излучения (от момента Большого взрыва) выглядел бы совсем не так, как сейчас. Теоретически, произвольно меняя физические константы (исходя из предположения Гупты, что они меняются со временем), можно попробовать объяснить и это, но тут наступает «во-вторых».

Второй слабостью подхода Гупты следует назвать то, что его крайне сложно проверить, если это вообще возможно. Если мы будем исходить из того, что физические константы в ранней Вселенной менялись, можно объяснить почти любые наблюдения из нее. Но подтвердить, менялись ли они описанным образом, мы не можем, поскольку эксперименты в ранней Вселенной недоступны. Следовательно, гипотеза Гупты слабо проверяема, что ставит ее на грань ненаучности.

Альтернативные мнения

Есть и другие попытки объяснить существование очень зрелых галактик в очень ранней Вселенной — на основе одной только теории относительности и без привлечения экзотических гипотез типа «утомленного света» или изменяющихся со временем физических констант. По мнению сторонников этой точки зрения, наша Вселенная — циклическая, претерпевающая сжатия с последующим расширением.

При этом из одного цикла Вселенной в другой переходит значительная популяция «реликтовых» черных дыр, служащих «семенами» для быстрого формирования галактик и такого же быстрого начала звездообразования в них. Наиболее полная на сегодня теория из такого ряда изложена в вышедшей в 2023 году книге физика Николая Горькавого «Осциллирующая Вселенная». В рамках нее возраст Вселенной тоже превышает 13,8 миллиарда лет (столько прошло лишь с последнего Большого взрыва), но уже не вдвое, а в огромное количество раз.

Статья спизжена отсюда

Эх...

Ученые говорят, что Вселенная медленно испаряется

Согласно известной теории Стивена Хокинга, черные дыры со временем испаряются, постепенно теряя массу в виде особого излучения, поскольку горизонт событий разрушает окружающие квантовые поля. Новые исследования показали, что это происходит и с другими объектами в космосе.

Оказывается, драматический обрыв горизонта событий может быть не столь критичным для этого процесса – достаточно крутой наклон в искажении пространства-времени может сделать то же самое. Авторами работы являются астрофизики Майкл Вондрак, Вальтер ван Суйлеком и Хейно Фальке из Радбудского университета в Нидерландах.

Излучение Хокинга или что-то очень похожее на него может не ограничиваться черными дырами. Оно может быть везде, а это значит, что Вселенная очень медленно испаряется прямо на наших глазах.

Мы демонстрируем, что, кроме хорошо известного излучения Хокинга, существует еще и новая форма излучения,
– говорит Майкл Вондрак.

Вондрак и его коллеги математически воспроизвели тот же эффект при различных гравитационных условиях. Они показали, что далеко за пределами черной дыры искривление пространства-времени играет большую роль в создании излучения. Там частицы уже разделены приливными силами гравитационного поля.

Что-угодно достаточно массивное или плотное может привести к значительному искривлению пространства-времени. Гравитационное поле этих объектов заставляет пространство-время искривляться вокруг них. Черные дыры являются наиболее экстремальным примером, но пространство-время также искривляется вокруг плотных мертвых звезд, таких как нейтронные и белые карлики, а также вокруг массивных объектов, таких как скопление галактик.

В этих сценариях, как обнаружили исследователи, гравитация все еще может влиять на флуктуацию квантовых полей достаточно, чтобы порождать новые частицы, очень похожие на излучение Хокинга, не требуя катализатора горизонта событий.

Через очень долгий период это привело бы к тому, что все во Вселенной в конце концов испарилось бы, подобно черным дырам. Это меняет не только наше понимание излучения Хокинга, но и наш взгляд на Вселенную и ее будущее,
– заключают исследователи.

Впрочем, вам не о чем беспокоиться в ближайшем будущем. Черной дыре с диаметром горизонта событий всего 6 километров (масса такой будет равна массе Солнца) понадобится 1064 года, чтобы испариться. Однако размеры черных дыр иногда настолько гигантские, а звезд в космосе настолько много, что всей Вселенной понадобятся миллиарды лет.

Снимок остатков самой молодой сверхновой нашей галактики, сделанный «Джеймсом Уэббом»

Сверхновая в созвездии Кассиопея вспыхнула 340 лет назад. Это самые молодые остатки события такого рода в нашей галактике. Размеры остатков Cas A простираются на 10 световых лет и удалены от нас на 11 тыс. световых лет. Поскольку событие случилось сравнительно недавно, рассмотрение объекта — отличный способ узнать о характере, направлении и интенсивности разлёта остатков. Сверхчувствительные инфракрасные приборы «Уэбба» позволяет в деталях рассмотреть структуру газа и пыли после события и воссоздать историю звезды даже до момента её взрыва.

Остатки Кассиопея А ранее широко изучались рядом наземных и космических обсерваторий, включая рентгеновскую обсерваторию NASA «Чандра». Эти данные, полученные на разных длинах волн, были объединены с данными «Уэбба» для воссоздания детальной картины происшествия. Добавим, все изображения с «Уэбба» получены в невидимом для человеческого глаза диапазоне, и поэтому для общего использования и эстетики они специально раскрашиваются. По мере повышения частоты электромагнитного излучения объекта ему присваивают цвета от красного до синего.

На полученном «Уэббом» снимке Cas A сверху и слева по границам картинки мы видим завесы из материала оранжевого и красного цвета, рождённые излучением тёплой пыли. В этих областях выброшенное звездой вещество сталкивается с окружающим околозвездным газом и пылью. Ярко светящееся вещество звезды в виде пестрых нитей ярко-розового цвета лежит чуть глубже остывающей пыли и выделяется благодаря свечению смеси различных тяжелых элементов, таких как кислород, аргон и неон и других.

Во внутреннем пространстве объекта выделяется петля зелёного цвета, проходящая от центра к правому краю. В ней много пузырьков, природу которых учёные пока объяснить не могут, но отчаянно пытаются. Детальный разбор этого изображения — шанс приблизиться к пониманию происхождения космической пыли в межзвёздном пространстве. Её неожиданно много даже в молодых галактиках. Сверхновые — это один из предполагаемых источников космической пыли во Вселенной, но до конца этот вопрос так и не решён. Наблюдение за Cas A с помощью «Уэбба» позволит пролить толику света на эту загадку.

«Понимая процесс взрыва звёзд, мы читаем свою собственную историю происхождения», — говорят астрономы.

Создана гигантская интерактивная карта Вселененой для людей, которые не являются учёными.

Телескоп Sloan Digital Sky Survey (SDSS) сканирует космос почти каждую ночь уже более 20 лет. Телескоп отображает различные части неба в течение долгого времени, чтобы создать всеобъемлющий атлас в различных масштабах, включая 4 миллиона звезд в нашем Млечном Пути, галактики в нашей Местной группе и другие, удаленные на миллиарды световых лет.

Два астронома Университета Джона Хопкинса, Брис Менар и Никита Штаркман, собрали данные SDSS, чтобы создать плотную визуализацию одного клина Вселенной. В нижней части этого «космического кусочка пиццы» расположены мы. Оттуда карта расходится в пространстве и времени, от настоящего к 13,7 млрд световых лет от нас. И речь идёт всего лишь о клине в 10 градусов, который сам по себе является лишь небольшой частью гигантской сферы.

На карте изображено 200 000 крошечных точек, каждая из которых представляет целую галактику, содержащую миллиарды звезд, планет и других объектов. Цвета этих точек указывают на идентичность и характеристики галактик. Бледно-голубые точки — это спиральные галактики, расположенные в пределах 2 миллиардов световых лет от Земли. Затем точки начинают желтеть, так как на карте преобладают эллиптические галактики — они ярче и их видно издалека.

На расстоянии от 4 до 8 миллиардов световых лет карта становится красной. Это по-прежнему эллиптические галактики, но их световые волны «смещены в красную сторону или растянуты к красному концу спектра из-за расширения Вселенной. После этого карта снова становится синей — это квазары, галактики с очень активными сверхмассивными черными дырами в центре, излучающими синий свет.

Ближе к более широкой части карты точки снова становятся красными, поскольку квазары с красным смещением становятся практически единственным, что все еще видно на таком огромном расстоянии. А потом, спустя миллиард световых лет почти полной тьмы, мы достигаем края наблюдаемой Вселенной. Хотя технически за этой границей находится больше Вселенной, мы не можем её увидеть, потому что не прошло достаточно времени, чтобы свет из такого далекого места достиг нас.