Category: космос

Category was added automatically. Read all entries about "космос".

Food

Космология, мейнстрим. Акустические волны.

Продолжение. Начало здесь.

Бывают удивительные истории, когда некий вывод, полученный кабинетным ученым на бумаге вне всякой связи с реальностью, вдруг через много лет становятся одной из несущих конструкций науки. Такая история произошла с работой Андрея Дмитриевича Сахарова, сделанной в 1963 году. В этой работе исследована эволюция акустических колебаний вещества в ранней Вселенной и получен очень интересный и красивый результат. По традиции, которая у нас прослеживается в отношении выдающихся работ, исходные положения, принятые Сахаровым, были неверными. Но предсказания из этой работы сыграли большую роль в будущем.

Выше речь шла о том, как начальные неоднородности плотности начинают расти из-за гравитационной неустойчивости. Но это не единственное, что с ними происходит. Неоднородности начинают колебаться без всякой связи с гравитацией — как звуковые волны. «Звуковыми» волны в ранней Вселенной можно назвать лишь весьма условно, уж больно нечеловеческие условия там царили, но их механика точно такая же, как и у звука в атмосфере: движущей силой становится давление среды, зависящее от ее плотности. Сейчас мы знаем, что среда состоит из темной материи и обычного вещества, которые взаимодействуют только через гравитацию и во многих отношениях независимы друг от друга. Акустическим колебаниям подвержено только обычное вещество.

Скорость звука в ранней Вселенной, где среда состоит в основном из ультрарелятивистских частиц, очень велика: c/√3. Напомним, изначально неоднородности Вселенной «заморожены», поскольку их размер превышает размер горизонта, т.е. причинно связанной области пространства. Акустические колебания данной длины волны стартуют, когда входят под горизонт, только не световой, а звуковой горизонт, который в √3 раз меньше. Неоднородность оживает и начинает колебаться и двигаться. Важная вещь: у всех волн данной частоты на старте оказывается одинаковая фаза. Это стоячие волны, подобные волнам на гитарной струне. Их можно наблюдать, например, в порту у бетонной стены причала. Там «стоячесть» обеспечивается интерференцией набегающих и отраженных волн. В результате амплитуда волн синхронно меняется — поверхность то вспучивается высокими буграми, то разглаживается.

Почему «ожившая» неоднородность производит именно стоячую волну? В работе Сахарова это показано математически, попробуем проиллюстрировать эффект «на пальцах». Здесь важную роль играет быстрое расширение. Звуковые колебания в расширяющейся Вселенной описываются уравнением, тождественным уравнению гармонического осциллятора с вязким трением (таким же, как для скалярного поля во Вселенной, таким же, как для шарика на пружинке в вязкой жидкости). Это следует из уравнений Эйнштейна. А роль вязкого трения играет скорость расширения Вселенной -постоянная Хаббла.

Начальные условия, вообще говоря, складываются из случайной суперпозиции неоднородностей разного размера с произвольным распределением производных плотности по времени. Любую начальную конфигурацию можно разложить на не зависящую от времени часть (производная по времени равна нулю) и часть, сильно зависящую от времени. Вблизи момента τ = 0 Вселенная очень быстро расширяется и «вязкое трение» очень велико. Поэтому вторая компонента (быстро меняющаяся) мгновенно затормозится и пропадет. А первая (не зависящая от времени) остается. Далее темп расширения уменьшается, вязкость падает и волны начинают колебаться. Общее решение уравнения колебаний имеет вид С1cos(ωt) + С2sin(ωt), где величины С1 и С2 не зависят от времени (но зависят от точки пространства), ω — частота колебаний. Однако поскольку во вселенной второго слагаемого с синусом нет, то колебания происходят по закону cos (ωt), что соответствует стоячей волне.

Так все выжившие акустические волны оказываются стоячими, причем все волны определенной длины имеют общую фазу. Через четверть периода (ωt = р/2) они проходят через нуль, а через полпериода (ωt = р) вновь достигают максимума (мы слегка огрубляем ситуацию: на самом деле частота волны в процессе расширения вселенной уменьшается, и соотношения не такие простые).



Рисунок 1. Эффект акустических осцилляций, предсказанный Сахаровым и пересчитанный Сюняевым, Зельдовичем и др. для модели горячей Вселенной. Забегая вперед, приводим спектр мощности угловой анизотропии реликтового излучения, полученный космическим микроволновым телескопом «Планк».

Collapse )
Food

Луна

Наша обсерватория:



Перед сном пришлось использовать нашу машину времени и сгонять на четыре миллиарда лет назад.
Но только в режиме наблюдателя.
Про режим присутствия мы с Тёмкой посовещались и решили, что ну его нафиг.
Себе дороже.
Посмотрели, как образуются лунные моря.



Офигенное зрелище, очень впечатлило.
Ну а уж приливная волна какая была!
Food

Внезапно


Обнаружилось, что Тёмка увлёкся орбитальной механикой.
Без всякой подачи с моей стороны, любимая игрушка на планшете - spaceflight simulator.
Пришлось скачивать пиратские моды и вместе считать орбиты.

Позарез нужен ионный двигатель.

P.S.
Ребенок: а почему no fuel source? Там же изотопные генераторы? А... может... они должны стоять...
Папа (читает книжку): Приказом от 8(12) октября 1811 г. командиру корпуса Витгенштейну предписывалось выдвинуться на запад так, чтобы 5-я дивизия "в несколько дней по получении приказа перейти в Тильзите за реку Неман".
Ребёнок: пап, а ионным двигателям кроме энергии что нужно?
Папа (отвлекаясь): рабочее тело еще нужно.
Ребенок: о, работает!
PPS: ребёнок, прочитав: вообще-то я сам до этого догался!

PPS Гравитационные маневры около планет НА ГЛАЗ - это офигенно.
"Тём, а ты сам догался, что двигатели в перигее включать надо? - Сам, а что? Ну гляди, а где еще?"
Food

Телескоп горизонта событий



Позавчера, в день дурака, Европейская Южная Обсерватория заинтриговала всех сообщением:

The European Commission, European Research Council, and the Event Horizon Telescope (EHT) project will hold a press conference to present a groundbreaking result from the EHT.
When: On 10 April 2019 at 15:00 CEST

Как справедливо отметил досточтимый shwed (перепутав, правда, ESA и ESO, что картину не меняет), ребята к дешевому маркетингу и уж тем более к фейкам не склонны.

Слово groundbreaking на что-то намекает.

Collapse )
Food

Гравитационные обсерватории LIGO и Virgo начинают третий наблюдательный период

1 апреля LIGO и Virgo после очередного апгрейда начинают третий наблюдательный период (O3, Observing run-3).
Продлится он около года.





Апгрейд заключался в удвоении мощности лазерных пучков и замене пяти из восьми зеркал.

"We had to break the fibers holding the mirrors and very carefully take out the optics and replace them," says Calum Torrie, LIGO's mechanical-optical engineering head at Caltech. "It was an enormous engineering undertaking."

Чувствительность LIGO повышена на 40%, Virgo почти вдвое.
В итоге радиус, на котором LIGO мог детектировать слияние нейтронных звезд, увеличен с 550 миллионов св. лет до 740 миллионов св.лет.
Соответственно, объем детектируемой сферы для LIGO увеличился в два с лишним раза, для Virgo почти в восемь раз.
Ожидаемое и интригующее, ни разу не наблюдавшееся событие - слияние нейтронной звезды и черной дыры.
Food

Черные дыры промежуточной массы

Николай Горькавый продолжает развивать последствия постулата 2х2=5.
На этот раз он рассказывает, что если в рамках его модели вселенная подпрыгнет 500 раз, то это объяснит двугорбое распределение спектра масс черных дыр (много дыр звёздной массы, некоторое количество сверхмассивных дыр в центрах галактик и совсем мало дыр промежуточной массы).
Ссылается он при этом на статью Carr, B., Silk, J. MNRAS 478, 3756-3775 (2018).
Благоразумно, впрочем, не приводя прямую ссылку на пдфку.
Ну, мне не трудно, вот эта статья.
Ну, что тут можно сказать?
Грустно.
Давайте глянем на Figure 1 в статье. Собственно, интересна подпись под рисунком: там перечисляются методы оценки концентрации черных дыр. Подчеркну: в рисунке отображается относительное количество, но методы-то дают именно концентрацию на кубопарсек. И этих методов множество.
А теперь глянем, с какого пассажа начинается пост: "Хорошо изученные звезды и газовые облака составляют 20% гравитирующей массы Вселенной, остальные 80% содержатся в малоизученной темной материи в виде черных дыр (по самым современным взглядам). Темную энергию не поминать – это антигравитирующее условное понятие. Гравитационные волны тоже – это негравитирующая среда /это и есть его 2х2=5/ - Е.К."
Понятно, да?
Взять график спектра масс черных дыр, постулировать, что это и есть вся темная материя, промолчать, что в абсолютных числах концентрация черных дыр и близко не лежит к требуемой величине - и дальше как ни в чем ни бывало продолжать делать забавные выводы.
То, что два горба запросто могут объясняться разными механизмами формирования, игнорируется.
То, что сверхмассивные дыры в современных моделях играют важнейшую роль в формировании галактик, игнорируется тоже.
В первых циклах его попрыгунчика звёзды, очевидно, формируются у него вообще без галактик, потому что сверхмассивные дыры еще не образовались.
Жалко, что его статью про энтропию никто не согласился брать в печать.
Я бы почитал.
Food

Укладывая ребенка спать

Сначала мы думали, что разные цвета точек на мониторе Странной Машины обозначают агрессивность цивилизаций в галактиках Местной Группы.
Оказалось - фиг мы угадали.
Например, красная точка в видеорежиме (хорошо, что мы не использовали режим "телепорт") вынесла нас в атмосферу красного гиганта, где живут и резвятся плазменные существа размером примерно в 10 тыс км каждый.
Они очень прикольные, играют друг с другом, как котята. Иногда писают протуберанцами.
А синяя точка показала нам вообще удивительное место с плоскими существами, живущими на горизонте событий центральной черной дыры галактики Андромеда.
Еще одна зеленая точка снова перенесла нас на кислородную планету, где мы повалялись и искупались. Подружились с кем-то, похожим на ихтиозавра.
А вот клик по оранжевой точки показал нам астероидный пояс, где живут космические существа, питающиеся астероидами и светом. У них прям какая-то развитая цивилизация, судя по видео.
Надели скафандры, взяли "переводчика" и нажали кнопку "телепорт".
Завтра будем знакомиться.
Food

Излучение Хокинга

Самое ходовое научно-популярное объяснение, почему черная дыра светится, звучит так: "поляризация вакуума, рождаются пары виртуальных частиц, частица с отрицательной энергией сваливается под горизонт, частица с положительной энергией улетает".
Вот тут астрофизик Эмиль Ахмедов рассказывает, что эта картина не имеет никакого отношения ни к работам Хокинга, ни к реальности:



Совсем-совсем другой механизм.
И действительно, почему под горизонт должны сваливаться избирательно только частицы с отрицательной энергией?
Кому лень смотреть целиком, район 45 - 47-й минуты.
Интересна еще разница между "образовавшимися черными дырами" и "вечными черными дырами, которых не бывает".