Shkenca ekziston për aq kohë sa ekzistojnë misteret. Sigurisht, ne tashmë dimë shumë për hapësirën, dhe numri i të dhënave të reja po rritet me shpejtësi - disa dhjetëra artikuj të rinj origjinalë mbi astrofizikën shfaqen çdo ditë. Por ka ende pyetje serioze për të cilat nuk ka përgjigje të qarta. Kemi identifikuar dhjetë probleme në fizikën hapësinore, zgjidhja e të cilave mund të plotësojë apo edhe të ndryshojë dukshëm pamjen e botës. Shkencëtarët në planet po punojnë për secilën prej tyre, duke përdorur pajisjet më moderne dhe më të shtrenjta.
Tërheqja gravitacionale e magnetarit dhe rrotullimi i shpejtë ndikojnë shumë në integritetin e kores së tij. Korja ndonjëherë këputet, ashtu si korja e planetit tonë rrëshqet dhe shkakton tërmete; Këto ngjarje u quajtën kështu me vend formacione yjore. Nëse sipërfaqja lëviz qoftë edhe një centimetër, çlirimi i energjisë që rezulton rezulton në një shpërthim masiv!
Këto formacione yjore ndikojnë drejtpërdrejt në fushën magnetike të magnetarit, duke rezultuar në një shpërthim magnetik që është i ngjashëm me një shpërthim diellor, por shumë më i fortë. Në një pjesë të sekondës, një magnetar mund të lëshojë më shumë energji sesa ajo që Dielli mund të dërgojë në një çerek milion vjet!
01. Çfarë është lënda e errët?
Kjo gjëegjëzë është e njohur që nga vitet '30 të shekullit të kaluar. Edhe atëherë, astronomi zviceran Fritz Zwicky arriti në përfundimin se masa reale e grupimeve të galaktikave është shumë më e madhe se masa e gjithçkaje që mund të vëzhgohej në to drejtpërdrejt përmes teleskopëve. Gjithçka tregonte se në hapësirë, përveç substancës me të cilën jemi njohur, ka diçka tjetër që ka masë, por është e padukshme për ne. Kjo substancë misterioze quhet zakonisht "materie e errët".
Edhe atmosfera e jashtme e Tokës u jonizua pjesërisht nga kjo ngjarje. Sa më shumë që studiojmë yjet neutron, aq më të shquar duken ata. Edhe sot, ne jemi ende duke zbuluar gjëra të reja pavarësisht dekadave të kërkimit. Kush e di se çfarë do të mësojmë tjetër për Universin me këtë ritëm!
Sot qëllimi është të përcaktohet se deri në çfarë mase materiali mund të bëhet më i dendur. Nëse dëshironi të balanconi një shufër ari 1 litër, do t'ju duhet ta bëni me pothuajse saktësisht 20 thasë qumësht. Xhuxhi i bardhë mbetet i ngulitur në një mjegullnajë planetare shumëngjyrëshe. Mjegulla do të krijohet nga guarnicionet e jashtme të shkatërruara të diellit.
Lënda e padukshme përbën afërsisht 25% të të gjithë materies në Univers. Problemi është se grimcat e materies së errët ndërveprojnë shumë dobët me njëra-tjetrën dhe me materien e zakonshme. Aq i dobët sa që ky ndërveprim deri më tani nuk ka mundur të zbulohet në asnjë mënyrë - ne shohim vetëm rezultatin e ndikimit gravitacional të këtyre grimcave.
Sot, edhe shkencëtarët konservatorë besojnë se brenda dekadës së ardhshme do të jetë e mundur të "rrëmbesh mjekrën" e grimcave të materies së errët. Gjëja më joshëse është kapja e tyre në laborator. Eksperimente të ngjashme kryhen në miniera të thella për të reduktuar ndërhyrjen nga grimcat e rrezeve kozmike.
Vrimat e zeza në Univers
Xhuxhi i bardhë që rezulton do të jetë pothuajse aq i madh sa Toka, por rreth masës së diellit. Një copë materie me madhësinë e një kubi xhuxhi të bardhë peshon sa një makinë e madhe. Le të jetë pak më shumë? Ende janë kikirikë. Bërthamat e yjeve masive, si dielli, mund t'i ngjeshin zemrat e tyre në një dendësi edhe më të madhe. Dendësia është aq e lartë sa predha atomike shtypen në bërthamat atomike. Lënda është shndërruar kryesisht në neutrone. Prandaj, revolta yjore që rezulton quhet yje neutron.
Optimistët besojnë se të dhëna të reja mbi lëndën e errët mund të merren nga përshpejtuesit si Përplasësi i Madh i Hadronit (LHC). Megjithatë, për mendimin tim, kjo është shumë më pak e mundshme.
As vetë astrofizikanët nuk janë ulur duarkryq. Grimcat e materies së errët mund të asgjësohen (me fjalë të thjeshta - të shkatërrohen reciprokisht). Si rezultat, shfaqet rrezatimi gama, si dhe palë grimcash dhe antigrimcash plotësisht "normale", për shembull, një elektron dhe një pozitron. Astronomët, duke përdorur pajisje me bazë në tokë dhe në hapësirë, po përpiqen të kapin sinjale të rrezeve gama dhe rryma antigrimcash që mund të jenë gjurmë të materies së errët.
Nga brenda, duket se është disa herë më i madh se masat bërthamore! Një litër i masës së një ylli neutron nga brendësia më e thellë e yllit ka të njëjtën masë si të gjitha botët në tokë! Enigma është nëse lënda në zemër të një ylli neutron mund të jetë e pranishme në një formë krejtësisht të re: plazma Quark-Gluon.
Lënda ekzotike në Universin e hershëm Një nanosekondë pas Big Bengut nuk kishte planetë, yje apo galaktika në Univers - madje as elementë kimikë, protone dhe neutrone. Lënda u nda në pjesë të veçanta, aq sa përbërësit e protoneve dhe neutroneve, kuarket, notonin lirshëm në gaz. Kjo gjendje e materies quhet plazma kuark-gluon. Gluonët janë grimca lajmëtare që transmetojnë forcë të fortë. Ju mund t'i ngjitni kuarkët në çifte binjake ose treshe. Ky proces njihet si hadronizim, dhe më pas vazhdoi me ftohjen e mëtejshme të Universit.
Disa mjete
CDMS-2(Kërkimi Cryogenic Dark Matter) - materia e errët kërkohet në një observator të posaçëm nëntokësor në temperatura shumë të ulëta: pak mbi zero absolute. Aktualisht po punohet në Minesota në një thellësi prej 600 metrash. Në vitin 2007 dhe 2008 u regjistruan vetëm dy ngjarje që mund të interpretoheshin si gjurmë të materies së errët.
Për të prodhuar gjendjen ekzotike të materies Quark-Gluon-Plasma, ju duhet ta ngjeshni lëndën shumë fort, deri në pesë deri në dhjetë herë dendësia e masës së bërthamës. Ose dikush e bën pyetjen jashtëzakonisht të nxehtë, deri në një trilion gradë, d.m.th. 000 herë më e nxehtë se qendra e diellit tonë. Të dy tingujt janë jashtëzakonisht të paarritshëm. Ata përshpejtuan bërthamat e rënda atomike të arit dhe i lejuan ato të përplaseshin në një hapësirë të vogël. Kishte një "top zjarri bërthamor" me densitet jashtëzakonisht të lartë në sekonda. Kushtet ishin aq ekstreme sa çështja përfundoi në plazmën Quark-Gluon.
Meqenëse bërthama e bërthamës së plumbit është 207 herë më e rëndë se një proton, energjitë e arritura ishin dukshëm më të mëdha. Kuarkët individualë rikombinohen në mezone dhe barione - "hadronizohen" - dhe trajtohen si rreze. Dendësia e pafundme në një vrimë të zezë? Ka objekte në astrofizikë ku graviteti ka fituar fitoren përfundimtare mbi të gjitha forcat e tjera: vrimat e zeza. Le të supozojmë se vrima e zezë ka tre masa diellore, atëherë madhësia e saj, e treguar nga horizonti i saj i ngjarjeve, është nëntë kilometra. Është padyshim shumë më keq në një vrimë të zezë.
EDELWEISS-2- Bashkëpunimi evropian në kërkimin e lëndës së errët. Eksperimenti filloi në vitin 2009 dhe zhvillohet në laboratorin e thellë nëntokësor Modane në tunelin rrugor Fréjus në Francë. Parimi i kërkimit është i njëjtë si në eksperimentin e mëparshëm.
H.E.S.S.(High Energy Stereoscopic System) është një projekt ndërkombëtar, një kompleks prej katër teleskopësh 12-metërsh, i cili filloi funksionimin në 2004 në Namibi. Mjeti është krijuar për të kërkuar burime të grimcave me energji më të madhe se 100 gigaelektron-volt. Pritet që pikërisht në këtë interval energjetik të gjenden prova të ekzistencës së materies së errët.
Vrimat e zeza janë në masë pa lëndë! Nëse shqyrtojmë zgjidhjet hapësirë-kohë të teorisë së përgjithshme të relativitetit, të cilat përshkruajnë mirë vrimat e zeza kozmike, atëherë mund të gjejmë lakim-integritet. Këtu shtrihet e gjithë masa e vrimës, dhe këtu lakimi dhe dendësia hapësirë-kohë bëhen të pafundme. Këtu fizika arrin kufirin e aftësisë së saj për të përshkruar dhe parashikuar. A ekzistojnë vërtet këto veçori në natyrë? Dimë vetëm se disa objekte atje mund të përshkruhen mirë nga modeli klasik i vrimës së zezë.
MAGJIKE-2(Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cerenkov II) është një teleskop me rreze gama i ndërtuar në Ishujt Kanarie në vitin 2009. Ai përbëhet nga dy pasqyra 17 metra dhe peshon më shumë se 600 tonë.
PAMELA- Kjo nuk ka të bëjë me Pamela Anderson. Bëhet fjalë për një projekt hapësinor ndërkombëtar në të cilin marrin pjesë Rusia (MEPhI, FIAN dhe FTI RAS), si dhe Italia, Suedia, Gjermania dhe India. Pajisja është instaluar në bordin e satelitit rus Resurs dhe tashmë ka prodhuar një rezultat jashtëzakonisht interesant të lidhur me një tepricë të pozitroneve në krahasim me parashikimet e Modelit Standard. Disa studiues e lidhin këtë tepricë me asgjësimin e grimcave të materies së errët.
A ka një densitet maksimal? Fizikanët teorikë mund të llogarisin kufirin në të cilin as përshkrimet e relativitetit dhe as teoritë kuantike nuk janë të mjaftueshme. Kjo është përsëri 78 dhjetëra grumbuj, më shumë se dhjetë herë më shumë se dendësia e masës bazë. Një numër i paimagjinueshëm i madh, por gjithsesi më pak se i pafund - edhe pse afër. Kjo shkallë është aq larg nga e mira dhe e keqja saqë nuk është e arritshme eksperimentalisht. Në këtë aspekt, shkalla Planck është gjithashtu spekulative.
Futja e dendësisë së gravitetit kuantik Planck do të thotë që këtu kërkohet një përshkrim kuantik i gravitetit. Tashmë ka disa kandidatë për teori të tilla gravitacionale kuantike në veçanti. Teoria e fijeve dhe graviteti kuantik janë unaza, por këto janë ende teori spekulative. Ka edhe teste eksperimentale të këtyre teorive, por deri më tani ato nuk i mbështesin ato. Supozoni se e ngjeshim materien gjithnjë e më shumë dhe arritëm dendësinë e Plankut. Parashikimi gravitacional kuantik i ciklit parashikon më pas një "presion kuantik" të jashtëm nga hapësirë-koha e kuantizuar që do të parandalojë kondensimin e mëtejshëm të materies.
AMS- Ky spektrometër magnetik u zhvillua në CERN dhe u instalua së fundmi në Stacionin Ndërkombëtar të Hapësirës. Përdoret për të studiuar rrjedhat kundër grimcave.
02. Çfarë është energjia e errët?
Për njëqind vitet e fundit dihet se Universi po zgjerohet. U diskutua gjithashtu mundësia e zgjerimit të përshpejtuar, por kjo temë është bërë veçanërisht e njohur që nga viti 1998. Pastaj vëzhgimet e supernovave të largëta treguan se galaktikat po largohen nga njëra-tjetra me shpejtësi gjithnjë e më të larta. Ky rezultat është pa dyshim. Thjesht nuk është e qartë se si të shpjegohet.
Mund të shpjegojë edhe fazën e hershme, të dhunshme të zgjerimit të universit të quajtur inflacion. Përmbledhje Shkalla e densitetit të universit është përmbledhur më sipër. Është interesante të theksohet se ne nuk kemi kuptuar shumë më tepër nga sa kuptuam për sa i përket dhjetë grumbujve. Teoria thotë se duhet të ketë një densitet të lartë, dhe më pas duhet të priten efekte krejtësisht të reja. Këto zona mund të testohen eksperimentalisht nga fizikanët, dhe do të jetë interesante të mbani një sy në zhvillimet e ardhshme këtu.
Astronomia është magjepsëse dhe e bukur—dhe e rëndësishme. Për mua ka qenë gjithmonë shumë e rëndësishme t'i ofroj publikut të gjerë njohuri astronomike. Është thjesht kënaqësi të ndash magjepsjen me qiellin me yje dhe shumë gjëra të mahnitshme që ndodhin atje lart. Studiuesit nga Laboratori Kombëtar Brookhaven në Nju Jork prodhoi lëndën më të dendur në Univers brenda një kohe të shkurtër. Në një përshpejtues rrethor, përplasësin relativist të joneve të rënda, bërthamat e dy atomeve të arit përplasen dhe bashkohen me njëra-tjetrën.
Hipoteza më e njohur është se "energjia e errët" e panjohur për ne, e cila përbën jo më pak se 70% të densitetit të Universit, është përgjegjëse për zgjerimin e përshpejtuar.
Çfarë është dhe çfarë veti ka, fizikanët nuk mund ta shpjegojnë me të vërtetë. Ata thjesht nuk e dinë. Por është pikërisht kjo diçka që e bën Universin të zgjerohet gjithnjë e më shpejt.
Kjo dendësi është 20 herë më e madhe se ajo e një ylli neutron. Qëllimi i këtyre eksperimenteve është të studiojnë përbërësit e brendshëm të neutroneve dhe protoneve, të quajtur kuarkë, për të kuptuar më mirë strukturën bazë të materies. Kuarkët janë përbërësit elementar të çdo bërthame atomike. Kuarkët mbahen së bashku nga të ashtuquajturat grimca ngjitëse, gluonet. Së bashku ata formojnë një fashë jashtëzakonisht të fortë. Vetëm në temperatura jashtëzakonisht të larta, të cilat mund të arrihen nga përplasja e bërthamave atomike në përshpejtuesit e grimcave, ka të ngjarë që këto lidhje të ndahen.
Deri më tani, mënyra e vetme për të studiuar energjinë e errët është të analizohen detajet e evolucionit të Universit, si u zgjerua në periudha të ndryshme. Ka arsye për të besuar se pas të shkurtër faza fillestare zgjerimi (inflacioni) shumë i shpejtë u pasua nga një periudhë rreth 5-7 miliardë vjet kur Universi u zgjerua ngadalë. Por më pas frenimi i la vendin përshpejtimit, i cili vazhdon edhe sot e kësaj dite. Pse dhe si ndodh kjo? Cilat ligje rregullojnë veprimin e energjisë së errët? Duket se së shpejti do të dimë pak më shumë për këtë.
Por a nuk janë të sigurt fizikanët për këtë gjendje të supës fillestare kozmike? "Ka disa të dhëna të rëndësishme, por ne kemi ende nevojë për statistika më të mira," tha John Harris nga Universiteti Yale. Matjet e ardhshme në Brookhaven mund ta ofrojnë këtë siguri. Është gjithashtu e vështirë të maten vlerat fizike gjatë këtij momenti jashtëzakonisht të shkurtër të ndikimit. "Nuk është ende e qartë se cilat vlera mund të zbulohen në një plazmë kuark-gluon," thotë fizikani Joachim Bartels i Electron Synchrotron gjerman në Hamburg në këto eksperimente.
Materiali i shkëlqyer kërkimor këtu sigurohet nga shpërthimet e largëta të supernovës. Është prej tyre që ne mund të përcaktojmë shkallën e zgjerimit në pika të ndryshme kohore, sepse ne shohim objekte të largëta siç ishin në të kaluarën.
Disa mjete
"Spectrum-X-Ray-Gamma"- Observatori astrofizik rus, i cili planifikohet të nisë vitin e ardhshëm. Ata premtojnë se do të jetë në gjendje të gjejë më shumë se një milion bërthama të reja të galaktikave aktive dhe deri në 100 mijë grupime të reja galaktikash.
Këtu ata pyesin teoricienët që u thonë fizikantëve eksperimentalë se janë ata me pajisjet e tyre shtëpiake nivel të lartë zbulimet duhet të ndiqen. Përveç strukturës bazë të materies, studiuesit janë të interesuar edhe për origjinën e katër forcave elementare të natyrës? forca gravitacionale, forca elektromagnetike dhe energjia bërthamore e fortë dhe e dobët. Sipas mendimit mbizotërues, këto forca u zhvilluan pas Big Bengut nga një forcë e përbashkët parësore.
Kështu, astronomët e quajnë shpërthimin e Titanikut, me të cilin yjet e mëdhenj përfundojnë jetën e tyre. Deri atëherë, graviteti e tërheq lëndën nga brenda, drejt qendrës së yllit dhe presioni i rrezatimit të jashtëm është në ekuilibër. Nëse rrezatimi bëhet më i dobët, graviteti merr përsipër. Brenda pak të dhjetave të sekondës, lënda e mbështjellësit yjor tani bie në bërthamë dhe kërcen prej andej, në mënyrë që masa të gazit të hidhen në hapësirë. Kur yjet shpërthejnë në një supernova, yjet ndriçojnë aq shumë sa që lëshojnë galaktika të tëra. Ajo që bëhet nga bërthama e mbetur varet nga masa fillestare e diellit të ndritshëm. Vetëm yjet që janë më shumë se 1.4 herë më i madh se masa e diellit tonë mund të arrijnë në fazën e supernovës. Nëse janë më të vegjël, zbehen si xhuxhët e bardhë. Nëse masa e yllit është midis 1, 4 dhe rreth tre masa diellore, bërthama shembet gjatë shpërthimit dhe bëhet një yll neutron. Presioni gravitacional në brendësi të tij rritet aq shumë saqë elektronet shtypen nga lëvozhga e atomeve në bërthamat e tyre. Nga elektronet dhe protonet e pranishme në bërthamat atomike, neutronet prodhohen në këtë proces, dhe neutrinot gjithashtu fluturojnë përreth në sasi të mëdha. Kështu lind materia më e dendur në Univers. Një lugë çaji me lëndë neutronike peshon disa miliardë tonë në Tokë. Tani vjen vrima e zezë. Graviteti i këtij trupi monstruoz qiellor e kufizon hapësirën aq shumë sa, e parë nga jashtë, asgjë nuk mund të shpëtojë nga brendësia e tij në një kohë të kufizuar, madje as drita. Për këtë arsye objekti është i padukshëm. Kufiri i intervalit brenda të cilit graviteti pengon çdo rrjedhë informacioni në botën e jashtme quhet horizonti i ngjarjeve. Diejtë nga të cilët dalin vrimat e zeza kanë diametër prej disa milionë kilometrash. Astronomët presin që ajo të shpërthejë si një supernova në të ardhmen e afërt. Vrimat e zeza që rezultojnë janë vetëm disa dhjetëra kilometra të gjera. Nëse lënda do të ngjeshej në një vrimë të zezë, ajo do të ishte 2.9 kilometra në diametër, dhe toka do të ishte rreth nëntë milimetra. Ekzistojnë gjithashtu të ashtuquajturat vrima të zeza supermasive. Ata kanë shumë miliona masa diellore dhe janë të vendosura në qendrat e galaktikave. Çfarë është një vrimë e zezë? Me aq sa dinë astrofizikanët për vrimat e zeza sot, ata ende luftojnë me një problem: ata nuk e kanë idenë se si është gjendja e materies brenda. Një nga fizikantët e parë gjermanë, Karl Schwarzschild, u përpoq të gjente një zgjidhje. Ai i mori ato nga teoria e përgjithshme e relativitetit. Rezultati: e gjithë masa shembet në qendër të objektit. Në këtë pikë, lakimi i hapësirë-kohës është i pafund, siç janë edhe vlerat e temperaturës dhe densitetit. Kjo krijon një singularitet pikësh. Kushtet e ngjashme mbizotëruan edhe në Big Bengun. Ekziston një metrikë tjetër në një vrimë të zezë që rrotullohet. Ajo u zbulua nga matematikani i Zelandës së Re Roy Kerr. Sipas saj, substanca është e përqendruar në një singularitet në formë unaze. Vetëm: Në këtë pikë ekuacionet e relativitetit dështojnë. Vetëm kur ajo kombinohet me teorinë gravitacionale të gravitetit kuantik, mund të bëhen deklarata kuptimplota rreth lëndës brenda një vrime të zezë. Ndoshta një formë e veçantë e "materies së degjeneruar" ndodh në vrimat e zeza, si në yjet neutronike. Ndryshimi i hapësirës dhe kohës Për këtë, astrofizikanët dinë diçka më mirë për ngjarjet në horizontin e ngjarjeve. Në këtë hapësirë dhe kohë kufitare shkëmbehen kuptimet e tyre. Asnjë energji nuk mund të shpëtojë nga brenda një vrime të zezë, pasi edhe një foton i dukshëm nga jashtë kërkon një sasi të pafundme kohe për të arritur ose për të kaluar horizontin e ngjarjeve. Nëse një anije kozmike jashtë rrezes së përbindëshit gravitacional do të dërgonte një sondë kërkimore drejt saj, ekuipazhi do të trajtohej me një pamje të çuditshme. Nga këndvështrimi i tij, sonda do të ngadalësohet ndërsa afrohet, duke arritur në zonën e ngjarjes, ajo do të ndalojë dhe do të mbetet aty përgjithmonë. Ky është një efekt relativist. Sonda, e cila është në kohën e saj, megjithatë do të përjetonte fundin e pritur: ajo zhytet nën horizontin e ngjarjes dhe më në fund shtrihet në forma spageti ndërsa bie përmes vrimës për shkak të forcave të forta të baticës dhe më në fund copëtohet përpara se të zhduket në singularitet. . Prej disa kohësh, studiuesit e kanë ditur gjithashtu se vrimat e zeza në fakt nuk janë plotësisht të zeza. Ata mund të lëshojnë rrezatim të dobët për shkak të efekteve kuantike. Megjithatë, kjo nuk ndodh nga brenda, por lind në horizontin e ngjarjeve. Kjo u zbulua nga astrofizikani britanik i paralizuar Stephen Hawking. Rrezatimi me emrin e tij transporton masën nga vrima në mënyrë që të avullojë ngadalë, si të thuash. Më në fund, vrimat e zeza kapin grimcat nga rrethina e tyre dhe i gëlltisin përgjithmonë. Kjo do të thotë gjithashtu se informacioni për gjendjet e tyre kuantike, si spin-i i tyre, d.m.th. humbet impulsi i impulsit. Shumë studiues e konsiderojnë informacionin, por si madhësinë bazë të Universit. Disa madje besojnë se i gjithë universi nuk është gjë tjetër veçse një kompjuter gjigant kuantik që vazhdimisht mbështetet në informacionin që përmban. Kështu, energjia e informacionit është e ngjashme. Kështu, ajo nuk mund të shkatërrohet, por duhet të shndërrohet në forma të tjera. Për më tepër, disa rregulla të mekanikës kuantike kërkojnë ruajtjen e tyre. Megjithatë, vrimat e zeza dukej se shkelnin këtë ligj të natyrës me shkatërrimin e informacionit kuantik. Ndërkohë, megjithatë, disa fizikanë besojnë se të paktën disa nga informacionet me rrezatim Hawking mund të rrjedhin përsëri, ose se ata po e kthejnë informacionin e mbledhur jo më vonë se ndezjet e dritës në momentin e vdekjes së tyre. Megjithatë, do të duhet ende pak kohë derisa të kemi qartësi për natyrën e vërtetë të vrimave të zeza. Deri atëherë, ato mbeten objektet më misterioze në Univers.
- Astrofizikanët dinë shumë për formimin e vrimave të zeza.
- Megjithatë, gjendja e objektit të kapur në të është një mister.
- Vrimat e zeza krijohen në një proces dramatik, domethënë një supernova.
- Kur konsumojnë karburantin e tyre bërthamor, ato bëhen të paqëndrueshme.
E PARË- Teleskopi hapësinor amerikan i një gjenerate të re. Shumë i avancuar dhe shumë i shtrenjtë, më shumë se 1.6 miliardë dollarë.Pritet shumë prej tij: zbulimi i planetëve të ngjashëm me Tokën, materia e errët, energjia e errët etj.. Ky teleskop do të jetë në gjendje të shikojë objekte 13 miliardë vite dritë larg nesh. Ata planifikojnë ta lançojnë këtë gjë në vitin 2020, nëse ka para. Dy vjet më parë pritet të nisë teleskopi evropian Euklidi, nga i cili pritet të zgjidhin edhe misterin e energjisë së errët.
Teleskopi i Polit të Jugut- radio teleskop i instaluar në Antarktidë. Me ndihmën e tij, shkencëtarët amerikanë zbuluan kohët e fundit një grumbull galaktikash të vendosura në një distancë prej 7.5 miliardë vite dritë nga Toka.
Teleskopi kozmologjik Atacama- një tjetër teleskop shumë i fuqishëm për vëzhgim në rrezen e mikrovalëve. Ndodhet në shkretëtirën e Kilit.
03. A kishte një fazë të inflacionit?
Universi ynë filloi me fazën e inflacionit. Në momentin e parë të ekzistencës së tij, ajo u zgjerua me shpejtësi të jashtëzakonshme nën ndikimin e një fushe të veçantë fizike. Kjo është hipoteza standarde.
Megjithatë, kohët e fundit disa fizikanë janë të prirur për idenë se një fazë e tillë nuk ekzistonte. Zgjerimi i Universit vazhdoi afërsisht me të njëjtin ritëm si tani (natyrisht, me të gjitha rezervat për evolucionin, zgjerimin e përshpejtuar dhe të ngadaltë). Vëzhgimet do t'ju ndihmojnë të vendosni se kush ka të drejtë.
Megjithatë, për mendimin tim, nuk ka gjasa që të ketë përparim të rëndësishëm këtu në dhjetë vitet e ardhshme. Edhe nëse ndodh, do të ndodhë falë fizikës së grimcave, jo astrofizikës. Në çdo rast, ne duhet të studiojmë gjithçka që na mbetet si kujtim që nga fazat më të hershme të zhvillimit të Universit: rrezatimi kozmik i sfondit mikrovalor dhe valët gravitacionale primare.
Disa mjete
Planck- një satelit që studion rrezatimin relikt, i cili mbart kujtime të fëmijërisë së hershme të Universit.
LISA(Antena hapësinore me interferometër laser) - një interferometër hapësinor me të cilin supozohej të studionte valët gravitacionale. Një ide e bukur astrofizike u pengua nga kriza financiare. Agjencia amerikane NASA refuzoi të marrë pjesë në këtë projekt: ishte shumë i shtrenjtë.
04. Cilat ishin vetitë e yjeve dhe galaktikave të para?
Historia e Universit është studiuar në mënyrë të pabarabartë. Ne e dimë saktësisht se çfarë ndodhi 300 mijë vjet pas Big Bengut. Ishte në këtë moment që substanca filloi të "zhbllotej" ngadalë nga rrezatimi. Por çfarë ndodhi më pas?
Çfarë po ndodhte në hapësirë atëherë është plotësisht e paqartë. "Kohë të errëta" po vijnë. Ne e dimë vetëm se yjet e parë ndriçojnë afërsisht njëqind milionë vjet pas shenjës 300,000-vjeçare. Pastaj galaktikat e para gradualisht fillojnë të rriten. Si ishte? Cilat procese çuan në këtë? Do të ishte interesante ta shihnim këtë...
Duke iu përgjigjur pyetjeve që lidhen me lindjen dhe vetitë e yjeve të parë, do të jetë e mundur të kuptojmë misterin e shfaqjes së vrimave të zeza supermasive në qendrat e galaktikave. Embrionet e këtyre përbindëshave mund të kishin lindur nga yjet e parë shumë masivë. Ose ato mund të kenë ardhur nga shembja e reve të mëdha gazi. Vëzhgimet duhet të sqarojnë se si ndodhi në të vërtetë.
Disa mjete
JWST(James Webb Space Telescope) - teleskopi hapësinor James Webb. Për amerikanët, ky është prioriteti numër një. Për krijimin e tij po ndahen shuma të mëdha parash (po flasim për shumë miliarda dollarë). NASA është gati të sakrifikojë çdo projekt tjetër, por jo teleskopin Webb. Pritet që ai të jetë në gjendje të shohë "dritën e parë" në Univers.
S.K.A.(Square Kilometer Array) është një sistem gjigant radioteleskopësh me bazë tokësore që do të fillojë ndërtimin. Detyrat kryesore të këtij instrumenti do të lidhen edhe me kozmologjinë dhe galaktikat e para.
05. Cila është natyra e vrimave të zeza?
Të gjithë i duan vrimat e zeza. Nëse dikush ka frikë, atëherë ai është gjithashtu i dashur. Të gjithë janë të interesuar. Dhe pyetja e parë: a ekzistojnë vërtet? Në fakt, shumica e ekspertëve nuk dyshojnë në ekzistencën e tyre. Por paradoksi është se në thelb është e pamundur t'i vëzhgosh ato. Edhe fakti i pranisë së tyre në Univers konfirmohet vetëm nga eksperimentet indirekte.
Vrimat e zeza nuk kanë një sipërfaqe në kuptimin e zakonshëm të fjalës. Ajo që kufizon kufijtë e tyre zakonisht quhet horizonti i ngjarjeve. Në thelb nuk mund të gjykojmë se çfarë po ndodh përtej këtij horizonti. Aty është një vrimë e zezë.
Nuk ka asnjë mënyrë për të thyer horizontin nga brenda një vrime të zezë. As materia dhe as rrezatimi nuk mund të dalin nga një vrimë e zezë; nëse diçka bie brenda, ajo është zhdukur përgjithmonë. Të vërtetosh ekzistencën e këtij horizonti nuk është aq e lehtë.
Disa mjete
LIGO(SHBA) dhe Virgjëresha(Itali) - detektorët më të mëdhenj të valëve gravitacionale. Ato janë krijuar për të regjistruar një sinjal që vjen nga vendi i një katastrofe të tmerrshme - bashkimi i vrimave të zeza ose yjeve neutron. Kjo është mjaft e mundur, sepse ka sisteme binare që përbëhen nga yje shumë masivë. Ndërsa yjet plaken, ato kthehen në vrima të zeza që mund të gllabërojnë njëri-tjetrin. Pas instalimit të pajisjeve të reja në LIGO dhe Virgo, ata do të jenë në gjendje të zbulojnë disa bashkime të vrimave të zeza binare në vit. Kjo do të thotë se ne do të shohim se si horizonti ndërvepron me horizontin. Shumë intriguese!
IXO(International X-ray Observatory) - Observatori me rreze X. Duke fluturuar drejt një vrime të zezë, substanca formon një disk në të cilin nxehet në temperatura të larta; mund të vërehet në rrezen X. Kjo është ajo për të cilën IXO do të ishte e dobishme. Por këtu një krizë ndërhyri përsëri në çështjet e hapësirës: krijimi i observatorit është ende në pikëpyetje dhe Evropa tashmë ka braktisur një projekt të ngjashëm, Simbol-X. Vërtetë, sateliti amerikan me rreze X NuSTAR së shpejti do të lëshohet. Të paktën pak shpresë.
06. Nga vijnë rrezet kozmike me energji ultra të lartë?
Në Tokë, ne ndërtojmë makina gjigante, të shtrenjta për të përshpejtuar grimcat në energji të larta. Këto gjëra janë shumë të dobishme. Por ndërkohë, natyra ka disa mekanizma që e lejojnë atë të japë energji shumë më të mëdha tek grimcat.
Rreth një herë në vit, një grimcë e vetme me një energji njëqind milionë herë më të madhe se energjia maksimale e grimcave që mund të arrihet në Përplasësin e Madh të Hadronit fluturon në Tokë, në një zonë me madhësinë e një qyteti të madh, nga hapësira. Rezulton se gjatë ekzistencës së Tokës, më shumë se një milion miliardë grimca të tilla ranë mbi të, gjë që, nga rruga, tregon se asgjë e tmerrshme nuk ndodh.
Vitet e fundit, ka qenë e mundur të tregohet se këto grimca vijnë nga ato rajone të Universit që shtrihen jashtë galaktikës sonë. Ne ende nuk e dimë saktësisht se cilat objekte janë burimet e tyre. Të dyshuarit kryesorë janë bërthamat aktive galaktike. Por si përshpejtohen grimcat drejt energjive të tilla kolosale? As këtë nuk e dimë.
Disa mjete
Observatori Pierre Auger është instrumenti më i fuqishëm për studimin e grimcave kozmike me energji shumë të larta. Ndodhet në Argjentinë. Më shumë se një mijë detektorë dhe 24 teleskopë janë të vendosur në një zonë të madhe. Instalimi është i shtrenjtë, por ia vlen.
07. Si shpërthejnë supernova?
Yjet e mëdhenj (të paktën dhjetë herë më të rëndë se Dielli) i japin fund jetës së tyre me një shpërthim ceremonial. Pasi kanë shteruar rezervat e tyre të karburantit termonuklear, bërthamat e yjeve të tillë fillojnë të ngjeshen me shpejtësi. Ndodh një shpërthim dhe rajonet e tyre periferike humbasin kontaktin me qendrën dhe largohen me shpejtësi prej saj, ndërkohë që çlirohet një energji e madhe. Nga jashtë duket si një blic kolosal - më i ndritshëm se e gjithë galaktika. Astrofizikanët zakonisht e quajnë këtë një shpërthim supernova.
Deri më tani, llogaritjet nuk na lejojnë të kuptojmë siç duhet mekanizmin e këtyre kataklizmave. Por unë dua. Në fund të fundit, pothuajse të gjithë atomet më të rëndë se hekuri u formuan pikërisht si rezultat i shpërthimeve të tilla. Secili prej nesh përmban shumë atome që kanë qenë në flakët e një shpërthimi supernova.
Ne shohim shumë shpërthime supernova dhe i përdorim ato, për shembull, për të përcaktuar distancat kozmike. Por është shumë e vështirë të kapësh një sinjal nga thellësitë e një ylli në shpërthim. Mënyra e vetme është të kapni neutrinot. Kjo grimcë praktikisht nuk ndërvepron me pjesën tjetër të substancës. Për të, i gjithë Universi është transparent. Prandaj, nëse mund të shpresojmë për të paktën një mesazh nga thellësitë e një supernova, ajo mund të jetë vetëm një neutrino.
Kjo është një çështje e vështirë. Vetëm një herë, në vitin 1987, kur një shpërthim ndodhi në një galaktikë xhuxh aty pranë - Renë e Madhe të Magelanit - ishte e mundur të kapeshin disa neutrino. Por kjo është shumë pak për të bërë shumë përparim në zgjidhjen e enigmës.
Disa mjete
Kub akulli- një instalim gjigant në Antarktidë që përdor akullin si detektor. Optimistët besojnë se në vitet e ardhshme do të jetë në gjendje të zbulojë disa dhjetëra neutrino nga ndonjë shpërthim supernova.
Antares- një projekt i ngjashëm me IceCube, vetëm se në vend të akullit ka shumë, shumë tonë ujë, dhe në vend të Antarktidës së ashpër ka një det të ngrohtë në brigjet e Francës.
08. Çfarë ndodhet brenda yjeve neutronike?
Më së shumti substancë e dendur në Univers ekziston në thellësi të yjeve neutron. Pas një shpërthimi të supernovës, bërthama e yjeve vazhdon të tkurret për shkak të gravitetit të njohur. Ai tkurret derisa të kthehet në një top me diametër rreth 20 km, por me një masë si Dielli.
Dendësia mesatare e një objekti të tillë është afërsisht e barabartë me densitetin e një bërthame atomike, dhe në qendër e tejkalon atë dhjetë herë. Është e pamundur të arrihet kjo gjendje e materies në kushte laboratorike. Prandaj, ne i kuptojmë ligjet që e përshkruajnë atë keq. Dihet vetëm se e gjithë lënda që formon një top të tillë ekziston atje ekskluzivisht në formën e neutroneve. Vetëm këto grimca "mbijetojnë" në temperatura dhe dendësi të tilla. Në fakt, kjo është arsyeja pse yjet e tillë quhen yje neutron.
Mund të supozojmë gjithashtu fazën tjetër në zhvillimin e ngjarjeve: Në densitet shumë të larta, materia shndërrohet në një gjendje të re, kur kuarkët nuk janë më të mbyllur brenda protoneve, neutroneve apo grimcave të tjera.
Kjo gjendje e materies quhet kuark. Mund të supozohet se gjatë bashkimit të yjeve neutron, kur "skrapët fluturojnë nëpër rrugët e pasme", gunga të kësaj lënde kuarke - rripa - hidhen në hapësirën ndëryjore. Ju mund të përpiqeni t'i kapni ato, për shembull, duke studiuar rrezet kozmike.
Disa mjete
Nëse në të njëjtën kohë matim me saktësi masën dhe rrezen e një ylli neutron, atëherë problemi do të zgjidhet praktikisht. Deri më tani kjo nuk ka qenë e suksesshme, që do të thotë se ne duhet të vazhdojmë përpara. Puna e teleskopëve të hapësirës me rreze X është veçanërisht e rëndësishme këtu. Ju gjithashtu mund të kërkoni për rripa duke përdorur pajisje si AMS. Nuk ka shumë shpresa për të kapur diçka, por ato janë atje.
09. Sa planete tokësore ka?
Ne shohim përparimin më të madh në astrofizikë në studimin e ekzoplaneteve, domethënë planetëve që rrotullohen rreth yjeve të tjerë. Janë me qindra të tilla, megjithëse i pari u hap më pak se 20 vjet më parë. Dhe së shpejti numri do të shkojë në mijëra.
Në vitet e ardhshme, ne mund të llogarisim edhe në zbulimin e planetëve tokësorë me atmosferë oksigjeni që orbitojnë në një distancë të tillë nga ylli i tyre sa uji atje të jetë në gjendje të lëngshme. Domethënë planetë të përshtatshëm për jetë.
Disa mjete
Keplerit- një anije kozmike amerikane e krijuar posaçërisht për të kërkuar ekzoplanete. Disa muaj më parë, me ndihmën e saj, u përpilua një listë me 1200 kandidatë për ekzoplanetë. Por deri vonë, çdo planet i zbuluar jashtë sistemit diellor konsiderohej një ngjarje e madhe. Megjithatë, progres.
10. Si të shpjegohet "anomalia e pionierit"?
Përveç objekteve hapësinore natyrore, ka edhe ato artificiale. Për shembull, satelitët. As me ta nuk është gjithçka e qartë.
Krijuesit e satelitëve llogaritin shpejtësinë dhe trajektoret e tyre me saktësi maksimale. Të gjitha ndikimet e njohura gravitacionale dhe, në përgjithësi, gjithçka që një satelit mund të hasë në hapësirën e jashtme janë marrë parasysh. E megjithatë disa prej tyre sillen në mënyrë të çuditshme. Më e famshmja është e ashtuquajtura anomali "Pioneri". Satelitët amerikanë Pioneer 10 dhe Pioneer 11, që fluturojnë përtej sistemit diellor, po ngadalësohen pak më shumë sesa duhet të jenë sipas llogaritjeve. Pse? Për këtë ka pasur debate për shumë vite. Nga ana tjetër, disa satelitë (NEAR, Rosetta, Galileo) fituan shpejtësi "ekstra" pas manovrave të gravitetit pranë Tokës.
Shpjegimi më konservator është se në rastin e Pioneers nuk llogaritet rrezatimi termik nga vetë pajisja. Herë pas here shfaqen punime në të cilat autorët tregojnë se cila pjesë e efektit mund të shpjegohet në këtë mënyrë. Nuk është ende e mundur të kuptohet natyra e të gjitha anomalive të fluturimit.
Mund të jetë që do të nevojiten satelitë të veçantë ose modifikime të pajisjeve të planifikuara që mund të sjellin qartësi. Me shumë mundësi, nuk do të nevojitet asnjë "fizikë e re" për të shpjeguar efekte të tilla, por kush e di?
Disa mjete
Satelitë të tjerë artificialë duhet të ndihmojnë në zgjidhjen e misterit të satelitëve artificialë. Për shembull, manovrat e anijes kozmike Juno dhe BepiColombo, të cilat do të nisen në të ardhmen e afërt, si dhe të dhënat nga sateliti New Horizons, i cili tani po fluturon në periferi të sistemit diellor, mund të shtojnë qartësi.
Fotot: NASA, ESA dhe R. Massey (Instituti i Teknologjisë në Kaliforni); SPL/East News; SPL/East News (3); SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions (2); ASS/AP; Universiteti i Kalifornisë Santa Cruz; JPL-Caltech/NASA (2); NASA
Hapësirë. Nuk ka asgjë më interesante dhe misterioze. Ditë pas dite, njerëzimi shton njohuritë e tij për universin, duke zgjeruar në të njëjtën kohë kufijtë e të panjohurës. Pasi kemi marrë dhjetë përgjigje, ne i bëjmë vetes edhe njëqind pyetje të tjera - dhe kështu me radhë gjatë gjithë kohës. Ne kemi mbledhur më shumë Fakte interesante për universin, me qëllim jo vetëm për të kënaqur kureshtjen e lexuesve, por edhe për të rindezur interesin e tyre për universin me energji të përtërirë.
Hëna po largohet nga Toka - po, sateliti ynë po "ik" nga ne me një shpejtësi prej afërsisht 3.8 centimetra në vit. Çfarë do të thotë kjo? Ndërsa rrezja e orbitës hënore rritet, madhësia e diskut hënor të vëzhguar nga Toka zvogëlohet. Kjo do të thotë se një fenomen i tillë si një eklips total diellor është nën kërcënim.
Kliko per te zmadhuar
Një ditë Hëna do të largohet aq shumë sa thjesht nuk do të jetë në gjendje të mbulojë plotësisht diellin edhe në pozicionin më "të favorshëm" - pikat e orbitës së saj më afër Tokës. Lajmi i mirë është se para kësaj, orbita do të "rritet" edhe më shumë se 23 mijë kilometra, e cila do të marrë afërsisht 616 milionë vjet. Pra, tani për tani ne mund të shijojmë të sigurt eklipset.
Substanca më e dendur në univers
Brenda yjeve neutron është lënda më e dendur në univers - për shembull, pesë centimetra katrorë të një lënde të tillë do të peshonin miliarda tonë! Kur një supernova shpërthen (d.m.th., një yll, pasi është ndezur me shkëlqim, "vdes") formohet mbetja e saj: një vrimë e zezë ose i njëjti yll neutron.
Pas shpërthimit, bërthama e yjeve vazhdon të tkurret nën ndikimin e gravitetit. Kështu, ai reduktohet në një top me një diametër prej vetëm 20-30 km. Por masa e një topi të tillë është afërsisht e barabartë me masën e diellit. Në kushte të tilla, vetëm neutronet mbijetojnë - prandaj emri i yjeve. Yjet neutron janë ndër objektet më pak të studiuara dhe më interesante në eksplorimin e hapësirës. Është e pamundur të krijohet diçka e tillë në kushte eksperimentale, kështu që shkencëtarët deri më tani mbështeten vetëm në kërkimin e informacionit duke përdorur teleskopë të fuqishëm.
Planetet ekstrasolare
Në më pak se 30 vjet, shkencëtarët kanë zbuluar pothuajse 2 mijë ekzoplanetë - të ashtuquajturit planetë "ekstrasolar". Kjo do të thotë, astrofizikanët janë bindur për ekzistencën e një numri të madh planetësh në sisteme të tjera planetare, dhe ky numër po rritet së bashku me përparimin teknologjik.
Klikoni mbi foto për ta zmadhuar:
Përveç kësaj, disa planetë orbitojnë nga ylli i tyre në një distancë të përshtatshme për ekzistencën e ujit të lëngshëm. Dhe kjo bën të mundur zbulimin e planetëve të përshtatshëm për jetë. Dhe në të ardhmen e afërt.
Çfarë shkruajnë ata në hapësirë?
Shkencëtarët dhe astronautët amerikanë kanë menduar prej kohësh për hartimin e një stilolapsi që mund të përdoret për të shkruar në hapësirë - ndërsa kolegët e tyre rusë thjesht vendosën të përdorin një laps të zakonshëm me pllaka në gravitetin zero, pa e ndryshuar atë në asnjë mënyrë dhe pa shpenzuar shuma të mëdha. në zhvillimin e koncepteve dhe eksperimenteve.
Dushe me diamant
Sipas një hipoteze, shirat e diamantit ndodhin në Jupiter dhe Saturn - bubullima vazhdimisht tërbohet në atmosferën e sipërme të këtyre planetëve, dhe shkarkimet e rrufesë lëshojnë karbon nga molekulat e metanit. Duke lëvizur drejt sipërfaqes së planetit dhe duke kapërcyer shtresat e hidrogjenit, të nënshtruara ndaj gravitetit dhe temperaturave të mëdha, karboni shndërrohet në grafit dhe më pas në diamant.
Nëse e besoni këtë hipotezë, deri në dhjetë milionë tonë diamante mund të grumbullohen në gjigantët e gazit! Për momentin, hipoteza mbetet ende e diskutueshme - shumë shkencëtarë janë të sigurt se përqindja e metanit në atmosferat e Jupiterit dhe Saturnit është shumë e vogël dhe, duke pasur vështirësi edhe të shndërrohet në blozë, metani ka shumë të ngjarë që thjesht të shpërndahet.
Këto fakte janë vetëm disa nga numri i madh i mistereve të universit. Mijëra pyetje mbeten pa përgjigje, ne ende nuk dimë për miliona fenomene dhe sekrete - brezi ynë ka për çfarë të përpiqet.
Por ne do të përpiqemi të tregojmë më shumë për hapësirën në faqet e faqes. Abonohu në përditësime që të mos humbasësh një episod të ri!
Artikuj të ngjashëm
