Вопросы по астрофизике

[Хольгер]

Про темную энергию -- сейчас она обьясняется следующими гипотезами.
1. Космологическая постоянная -- очень малая (ее наблюдаемое значение отличается от теоретически осмысленного на 120 порядков), но если она действительно не равна нулю, то ее присутствие обьясняет ускорение расширения Вселенной, обнаруженное недавно.
1а. Есть гипотеза, что космолоическая постоянная меняется по мере расширения Вселенной, это тоже может обьяснять ускорение расширения Вселенной.
2. Это расширение может быть обьяснено также присутствием скалярного поля исключительно малой массы (10^-37 масс протона), которое называется квинтэссенцией.
3. Экзотическая теория, популярная 4-5 лет назад -- "вспыхивающей" Вселенной, согласно которой динамика в нашей Вселенной была обусловлена ее столкновением с некоей другой Вселенной.

[Эледем]

Благодарю Вас, эр Хольгер, примерно это я и написал, если пройти по указанной ссылке (по ряду причин мне удобнее теперь писать именно там).
Хотел бы два уточнения внести.
1. Влпрос о массовости скалярного первичного поля - крайне дискуссионный. Насколько я знаю (из личных бесед с профессором Хлоповым) речь все же идет о безмассовом поле. Так как вклада именно в гравитационное (а не обратное) взаимодействие со стороны "Темной Энергии не видно, а необходимое для придания массы этому скаляру нарушение симметрии непонятно откуда может взяться. особенно, если принимается предположение о "преонном" характере этого поля.
  3. Это Вы о последнем варианте Де-Ситтеровского решения основного уроавнения? Там где синус времени для масштабного фактора получается? Кстати, интересные выводы можно получить.

[Хольгер]

Просто я непосредственно общался с авторами ряда фундаментальных публикаций по этой тематике, они говорили, что масса у скалярного поля ненулевая (правда, не отвечали на вопрос, откуда она берется -- в результате действительно по-прежнему остается проблема иерархии масс). Собственно, на мой вопрос, почему модели с квинтэссенцией (скалярным полем) лучше моделей с космологической постоянной, ответ был дан, что модели с квинтэссенцией легче адаптировать к наблюдениям (я даже научно-популярную лекцию на эту тему делал, если что, могу ссылку дать).
А про синус времени -- это в контексте пульсирующей Вселенной?

[Эледем]

Хольгер, нет. Это просто одно из возможных Де-Ситтеровских решений основного уравнения для размерного фактора. Но я уже понял, что Вы имели в виду нечто иное.

[Хольгер]

Да, "вспыхивающая" Вселенная, она же теория Рандалл и Сундрума (Randall-Sundrum) -- это концепция, согласно которой  в пространстве размерности большей, чем четыре (считая время), наиболее ходовая размерность -- 10 -- "плавают" браны (от слова "мембрана") -- замкнутые обьемы, не сообщающиеся друг с другом. Причем гравитационное поле -- во всем пространстве, а другие взаимодействия (сильное, слабое, электромагнитное) -- только внутри бран. В некоторый момент две браны (одна из которых становится нашей Вселенной) -- сталкиваются, и в "нашей" бране инициализируется развитие по сценарию, аналогичному Большому Взрыву с той, однако, разницей,что нет исходной сингулярности.

[Эледем]

 Хольгер, небольшое уточнение. 10-мерные сами браны, насколько я знпю, а пространство, в котором они находятся как раз 11-мерно. Имеются в виду D-браны.

  Да, похоже от описания решений основного уравнения ОТО для Вселенной нам уже никуда не уйти.  И про инфляционную экспоненту (это я и так собирался сделать) и про "пустую Вселенную" и про вариант с отрицательной величиной Космологической постоянной и нулевой энергией-импульсом (чего хотелось избежать).

[Маленький Скорпион]

Эры физики, я прошу прощения, но не могли бы вы то же самое объяснить более простым языком - чтобы понятно стало не только подкованному в данной области специалисту, но и всем остальным, включая детей младшего школьного возраста и военных

[Шкварка]

Эр Эледем, не могли бы Вы ответить на вопрос о Темной материи? Образование "пузырей вакуума" напомнило мне одно из образований ГЧД, которые Вы приводили выше

ГЧД - реликт самых начальных времен существования Вселенной после Великого Взрыва. Пузыри вакуума имеют различную полевую метрику, и некоторые из них не были поглощены "пузырями", имеющими метрику нвшего Мира. "Стенки" таких образований выдержали внешнее давление и запасли просто чудовищную энергию за счет взаимодействия с другими "пузырями". По мере того, как все вокруг устаканивалось и пространственно-временной континуум в окрестностях принял знакомый нам вид, эти объекты стали уже непоглощаемы извне, а в качестве непосредственного взаимодействия с нашим Миром осталась только гравитация

Не одно ли это явление? Или же ГЧД входят в состав барионного вещества?

[Anneto]

Будь проклят тот день, когда я променял физику на политологию!

Эр Эледем, такой вот вопрос: классе в одиннадцатом я прочитал книгу под названием "Перигелий Меркурия", смысл которой заключался вроде как в том, что вроде бы как под влиянием не пойми каких сил орбита Меркурия смещается. Я сейчас уже не помню - то ли в  плоскости своего обращения поворачивается, то ли наоборот,  в смысле, перпендикулярно этой самой плоскости. Начали считать  и нашли, что перигелий Меркурия вроде не совпадает каждый раз с предыдущей точкой, а образует угол, сколько-то секунд.

Стали думать. Во-первых, решили, что Меркурий маленький и легкий и очень близко к Солнцу вдобавок, так что на нем все эффекты от разных взаимодействий заметить и пронаблюдать легче, чем на других планетах.

Во-вторых, стали объяснять. Вроде бы понятно: во всем виновато Солнце - искривление пространства-времени, ну и плюс остальные планеты своей массой постарались. Но это не все! То есть если бы только вышеперечисленное влияло, то угол был бы почти вполовину меньше, чем на самом деле... Так что все на самом деле неясно, и даже иные теории (после и кроме ОТО) не могли полностью все адекватно описать.

Книгу я читал давно (2 года назад) => забыл я очень многое и еще больше напутал всего. И книга вдобавок была еще советских времен, а физическая наука с тех пор, думается мне, хоть немного дальше, но ушла. Поэтому вот мои вопросы: что я напутал (если напутал), что вы, эр Эледем, можете сказать по всему этому, ну и, соответственно, как все это можно было бы объяснить.

Заранее спасибо.

[Хельги]

Эледем, что ты по этому повду думаешь?

Американские астрофизики "избавились" от Большого взрыва
Новую модель эволюции Вселенной, преодолевающую существующие сейчас в космологии противоречия, предложили астрофизики из Университета Северной Каролины в Чэпел-Хилл.

Их гипотеза предусматривает бесконечное повторение этапов расширения и сжатия наблюдаемой Вселенной, но устраняет момент "первородного" Большого взрыва, положившего ей начало.

Согласно теории, предложенной Полом Фрэмптоном, Луисом Джей Рубином и Лорисом Баумом, на этапе расширения наблюдаемой Вселенной, темная энергия — пока совершенно неизвестный компонент нашего мира — заставляет его расширяться все быстрее и быстрее. Она доводит этот процесс до состояния, когда все физические объекты оказываются разлетевшимися на такое расстояние, что не могут воздействовать друг на друга. Все — от черных дыр до атомов — разрушено.

Но за какие-то доли секунды до того мгновения, когда "остановится ход времен" и время исчезнет, все оборачивается вспять, предсказывает новая теория. "Пятна" разорванной материи коллапсируют и станут маленькими Большими взрывами для новых Вселенных. Так когда-то родилась и наша — считают ученые. Этот цикл повторяется уже бесконечное число раз, порождая все новые и новые Вселенные.

Гипотезы о циклическом характере Вселенной существуют уже давно, но они вступали в противоречие с известными фундаментальными законами физики и отвергались. Нынешняя гипотеза все эти проблемы преодолевает. Ее правоту смогут подтвердить или опровергнуть космические обсерватории, которые должны быть выведены на околоземную орбиту в ближайшие годы, передает ИТАР-ТАСС.

http://news.mail.ru/society/1248461/

[Эледем]

Дорогие друзья, приношу извинения за долгое отсутствие. Постараюсь в ближайшие дни подробно ответить на все возникшие вопросы (сейчас сильно по времени зажат).

[Эледем]

Эр Эледем, не могли бы Вы ответить на вопрос о Темной материи? Образование "пузырей вакуума" напомнило мне одно из образований ГЧД, которые Вы приводили выше
Не одно ли это явление? Или же ГЧД входят в состав барионного вещества?

Должен признать, что такая версия существует. Но, как Темная Масса лучше подходят другие варианты. Нынешний эксперимент Pamela как раз направлен на поиск одной из форм Darkmass в виде наиболее легкой суперсимметичной частицы нейтралино (предполагается их наличие в гало нашей Галактики). Уже первые месяцы работы орбитального спектрометра указывают на то, что предположение вполне может оказаться истиной.
Беда ПЧД, как носителя DM заключается в том, что все ЧД со временем "испаряются" за счет квантовых эффектов, а оценка среднего времени жизни именно ПЧД дает величину в 3 раза меньшую, нежели нынешний возраст Вселенной. Пузыри вакуума на роль Темной Массы не подходят по той причине, что их распределение во Вселенной не должно близко совпадать с распределением видимой массы, а Темная Масса, как показывают астрономические наблюдения, по своему распределению к последней очень близка. То есть процессы образования похожие, а наблюдаемые результаты будут весьма различны.

 

Будь проклят тот день, когда я променял физику на политологию!

Эр Эледем, такой вот вопрос: классе в одиннадцатом я прочитал книгу под названием "Перигелий Меркурия", смысл которой заключался вроде как в том, что вроде бы как под влиянием не пойми каких сил орбита Меркурия смещается. Я сейчас уже не помню - то ли в  плоскости своего обращения поворачивается, то ли наоборот,  в смысле, перпендикулярно этой самой плоскости. Начали считать  и нашли, что перигелий Меркурия вроде не совпадает каждый раз с предыдущей точкой, а образует угол, сколько-то секунд.

Стали думать. Во-первых, решили, что Меркурий маленький и легкий и очень близко к Солнцу вдобавок, так что на нем все эффекты от разных взаимодействий заметить и пронаблюдать легче, чем на других планетах.

Во-вторых, стали объяснять. Вроде бы понятно: во всем виновато Солнце - искривление пространства-времени, ну и плюс остальные планеты своей массой постарались. Но это не все! То есть если бы только вышеперечисленное влияло, то угол был бы почти вполовину меньше, чем на самом деле... Так что все на самом деле неясно, и даже иные теории (после и кроме ОТО) не могли полностью все адекватно описать.


Заранее спасибо.

 

 Уважаемый эр  Асмодиан. Уравнения ОТО как раз очень точно описывают дополнительную прецессию перигелия Меркурия (43 угловых секунды за период наблюдений). Вот только сами уравнения настолько сложны, что при их точном аналитическом решении, сплошь и рядом допускают ошибки. Так было и в тот раз. Неучет одной из симметрий, связанной с вращением нашего светила привел к ошибке аккурат в два раза. Впоследствии ошибка была найдена и исправлена, и результат совпал с точностью до 0.1% (здесь уже сама точность наблюдений сказалась). Так что, как Вы правильно восприняли - этот эффект, как раз связан с эффектами "искажения" пространства, описываеме Общей Теорией Относительности.

[Эледем]

Хельги, я хорошо знаком с описываемой гипотезой американцев.
Смысл ее (на языке той же ОТО) заключается в том, что "кривизна" Вселенной такова, что точно переводит ее в обычное"Линейное" пространство. То есть первоначальная кинетическая энергия точно уравновешена за счет гравитационной энергии. Тогда при определенных условиях получается решение Де-Ситтера, которое описывает именно "пульсирующую" Вселенную.
  Что касается "Темной Энергии", то это нечто иное. Вообще эта форма материи действительно обладает довольно необычными свойствами. Попробую их перечислить (беру только основные):
1. Пространственное распределение Темной Энергии абсолютно равномерно во всей видимой Вселенной.
2. Эта форма материи не вступает ни в один из типов взаимодействий с веществом да и полями нашего континуума, за исключением того, что будет описано в следующем пункте.
3. Уравнение состояния Теной Энергии запмсывается так: p= - E (где p - давление, оказываемое на окружающую материю за счет "гравитационного воздействия", а E - ее плотность энергии в единице объема). Следует признать, что подобные "экзотические" решения уравнений "квантовой  термодинамики" известны достаточно давно, и описывали вполне реальные поля при высоких энергиях, но чтобы кто-то имел подобное уравнение состояния при низких энергиях (нерелятивисткий случай), да еще в столь Макромасштабах - это действительно первый случай.
О свойствах Темной Энергии и ее учете в уравнениях ОТО можно очень много говорить (в частности пройди по ссылке Станислава - там это доступно мной описано), но кое-что следует повторить.
Во-первых, это скалярное поле (спин равен нулю)
Во-вторых, эра доминантности Темной Энергии началась сравнительно недавно - примерно 4-5 млрд. лет назад, то есть через 7-8 млрд. лет после Великого Взрыва (в М-теории), на что указывает то, что ускоренно разбегаются лишь весьма отдаленные объекты Вселенной (этот факт и определили-то по изменению спектров излучения сверхновых в крайне отдаленных Галактиках, не принадлежащих к нашему Сверхскоплению Галактик, а его размер, не много не мало 400 млн. световых лет).
В-третьих, сама Темная Энергия, по мнению большинства ученых, работающих в этой области, не имеет к Великому Взрыву прямого отношения. Похожее ее физическая природа вообще не связана со свойствами нашего континуума, а является следствием того состояния МИроздания, которое не ограничено четырьмя хорошо известными нам измерениями. В принципе рассмотрение многомерного мира (не буду врать, точно не помню сколько измерений следует добавить, кажется шесть), позволяет ввести в наш континуум именно такой тип материи (при условии, что гравитация имеет все же квантовый характер).
  Использование Темной Энергии, как лямбда-слагаемого (Космологический член) в уравнениях ОТО еще не означает, что ее физическая природа - это просто гравитационная (отрицательная) энергия вакуума. А американцы безапеляционно утверждают этот фпкт, игнорируя огромный набор других данных, как то (реликтовое излучение и его анизотропия; фантастическая, с точностью до 10 в минус 68 степени подстройка исходных данных в различных областях пространства друг к другу; наконец, первичный элементный состав Вселенной). Ко всем этим явлениям Темная Энергия руку не приложила. А вот почему на определенном этапе она стала доминирующей и равномерно распределена во всем пространстве - дает ответ Теория Космологической Инфляции.   

[Хельги]

То есть, в конечном итоге, Пульсирующей вселенной не получается, и Большой взрыв всё же был... А янки погнались за сенсацией...

[Эледем]

То есть, в конечном итоге, Пульсирующей вселенной не получается, и Большой взрыв всё же был... А янки погнались за сенсацией...

  Э-э-эх, Хельги, безусловно 100% давать нельзя (наука так построена), но 99.95% - это та вероятность, которая этому соответствует.
  А эти янки действительно попытались сотворить нечто вроде суперсенсации. ПРи этом нужно отдать должное специалистам Брукхейвенской Лаборатории - они одними из из первых выступили с критикой этой концепции.