Вопрос:
Может ли причиной расширения нашей вселенной быть огромная масса других
вселенных, гравитация которых растягивает нашу вселенную.
Означает ли это, что масса мегавселенной (если она существует)
стремится из ее центра к краям, а сама мегавселеная со временем обретает
форму бублика?
Тогда сам "бублик" под воздействием гравитации, наверно, должен сжиматься?
Когда он сожмется до состояния сингулярности, может ли произойти
новый большой взрыв?
Александр
Ответ:
При однородном распределении вещества, а мы предполагаем, что на
очень больших масштабах наша Вселенная однородна, внешние области
не оказывают никакого гравитационного влияния на движение внутренних
областей. Это легко показать в случае гравитации Ньютона и однородного
шарового слоя. Если мы рассмотрим любую точку внутри такой сферы и
рассмотрим силы, которые оказывает небольшой участок сферы на
рассматриваемую точку, то по закону гравитации Ньютона эта сила
будет пропорциональна площади кусочка сферы и обратно пропорциональна
расстоянию от точки до этого участка. Однако, если мы продлим линии
соединяющие рассматриваемую точку и участок сферы дальше, то ты
обнаружим на противоположной стороне сферы соответствующий участок,
который будет оказывать гравитационное притяжение в противоположную
сторону, при этом площадь этого "противоположного" участка будет
прямо пропорциональна квадрату расстояния, а сила обратно пропорциональна
тому же квадрату расстояния. Поэтому притяжение противоположных участков
сферы будет взаимно компенсировать друг друга и в результате со стороны
этой сферы на внутреннюю точку не будет действовать никакая сила, а,
следовательно, и притягивать к себе она ничего не сможет.
Поэтому, внешняя масса, какой бы огромной она не оказалась,
не может являться причиной расширения нашей Вселенной.
Эти рассуждения справедливы только в случае однородного и изотропного
распределения вещества. Если внешняя масса распределена неоднородно
- она сможет и будет оказывать гравитационное влияние, однако в этом
случае движение вещества будет иметь совершенно иной характер, отличный
от однородного расширения, которое мы наблюдаем в нашей Вселеннной.
ведущий н.с., д.ф.-м.н., Д.И. Макаров, 13.05.2020 г.
Вопрос:
Может ли причиной расширения нашей вселенной быть огромная масса других
вселенных, гравитация которых растягивает нашу вселенную.
Означает ли это, что масса мегавселенной (если она существует)
стремится из её центра к краям, а сама мегавселеная со временем обретает
форму бублика?
Тогда сам "бублик" под воздействием гравитации, наверно, должен сжиматься?
Когда он сожмется до состояния сингулярности, может ли произойти
новый большой взрыв?
Александр
Ответ:
В настоящее время в теории рассматривается несколько возможных причин
расширения, точнее, ускоренного расширения Вселенной, которое описывают
с помощью темной энергии.
Одной из простейших является идея, связанная с давлением вакуума,
плотность энергии которого может играть свою роль на гигантских масштабах,
раздувая Вселенную. Вакуум описывают специальным членом в уравнении
Эйнштейна – λ-членом. Можно, в принципе, ввести новое поле,
ответственное за ускоренное расширение, что делается во многих исследованиях.
Кроме того, не исключают и возможность, что ускоренное расширение
Вселенной может быть связано с поправками к действию гравитационной
силы на гигантских масштабах, тогда закон, описывающий притяжение
на таких масштабах, будет выглядеть немного по-другому.
Понятие «мегавселенной» не используется. Привлечение дополнительной
массы снаружи видимой Вселенной не подтверждается наблюдательными
данными по реликтовому излучению и делает невозможным образование
видимых структур нашего мира. Теоретически рассматриваются вселенные
с другими законами природы, другими измерениями и их числом. Их описывают
в рамках идеи Мультивселенной или Мультиверса. Неясно, может ли сила
гравитации проникать сквозь другие измерения, но в рамках описания
многомерной гравитации есть работы о том, как другая вселенная может
(ее называют браной и добавляют цифру - пространственную размерность)
взаимодействовать с нашей 3-браной (нашей Вселенной). Взаимодействие
бран в пространстве большей размерности могло бы, в принципе, дать
ускоренное расширение видимой Вселенной. К сожалению, экспериментально
в настоящее время различные идеи Мультиверса проверить нельзя.
Кроме того, в рамках описания Вселенной как квантового объекта
теоретически также рассматривают некоторые модели эволюции, при
которых существует возможность фазового перехода, причем такого,
что на некотором этапе расширения оно может перейти в сжатие из-за
изменения свойств вакуума.
Но топологические свойства (форма) Вселенной при этом, скорее всего,
меняться не будут. И если наша Вселенная начала свою жизнь как
трехмерная гиперсфера (трехмерная поверхность в фиктивном четырехмерном мире),
что, кстати, соответствует наблюдательным данным по реликтовому излучению,
то при сжатии форма ее сохранится, то есть трехмерной поверхностью
четырехмерного бублика она не станет.
Если Вселенная сожмется до точечного состояния, то возможны отскок
от него и новое расширение с разогревом. Это можно назвать Большим Взрывом.
Таких публикаций тоже много. Но если не будет сжатия, но темная энергия –
это особая сила, растягивающая пространство (ее называют пятой силой или
квинтэссенцией), то ее усиливающееся со временем действие могло бы привести
через десятки миллиардов лет к разрыву всех структур нашей Вселенной и,
возможно, к новым Большим Взрывам уже в каждой точке пространства.
Проверить это, увы, тоже пока нельзя.
ведущий н.с., д.ф.-м.н. О.В.Верходанов, 02.04.2020 г.
Ответ на этот вопрос был подготовлен Олегом Васильевичем за 3 дня до его скоропостижного ухода. Он останется в нашей памяти преданным науке, умным и обаятельным человеком, педагогом и ученым.
Вопрос:
Здравствуйте. Я не астроном, не астрофизик и вообще отношения к космосу не
имею. НО. Все знают, что обратная сторона Луны всегда остается обратной для
нас. Из школьного курса. Объясняется тем, что скорость вращения луны таким
образом совпадает. И за все время наблюдения всеми за Луной она вроде никак
не повернулась, хоть чуть-чуть (насколько я знаю).
А можно ли предположить, что ядро Луны несколько смещена от центра всей
Луны? И сказать, что Земля притягивает ядро Луны и поэтому Луна не может
повернуться к нам другой стороной.
Асет
Ответ:
Здравствуйте!
Вращение Луны вокруг своей оси синхронизировано с периодом обращения Луны
вокруг Земли по причине действия приливных сил со стороны Земли. В результате
этого форма Луны немного отличается от идеального шара – она становится
больше похожей на дыню с двумя горбами (как и Земля, см. рис.1). Величина
горба Луны составляет примерно 13 м (у Земли 0.36 м), но из-за малости
этой величины по сравнению с радиусом Луны - 1737 км, форма спутника для
наблюдателя практически не отличается от шара.
рис. 1
Земля притягивает не только ядро Луны, но и всю Луну в целом. Масса ядра
составляет всего приблизительно 2–3% от полной массы спутника и радиус ядра
составляет 340 км. Центр масс Луны действительно сдвинут почти на 2 км
относительно её геометрического центра в сторону Земли – всей Луны, а не ядра.
Однако не этот факт является причиной того, что Луна всегда обращена к Земле
одной стороной. Смещение центра масс Луны является следствием столкновения Луны
с крупным космическим телом в далёком прошлом (несколько миллиардов лет назад).
Кстати, существует явление, называемое либрацией Луны, в результате которого в
определённые моменты времени мы можем увидеть небольшую часть её обратной
стороны. Это происходит вследствие эллиптичности орбиты, по которой Луна движется
неравномерно, а скорость её вращения вокруг оси остаётся постоянной (см. рис. 2-3).
Из-за этого мы можем видеть почти 2% её «невидимого» полушария.
рис. 2,3
Если возникнут вопросы, пишите.
Подробнее об этом возможно прочитать в учебниках по астрономии или других научных
источниках (в бумажном или электронном виде), например:
http://www.astronet.ru/db/msg/1170734/luna.html
http://www.astronet.ru/db/msg/1169697/node25.html
младший н.с., к.ф.-м.н.,Д.Р. Гадельшин, 13.03.2020 г.
Вопрос:
Здравствуйте. Очень интересует вопрос по чёрным дырам. Я в научно-популярных
роликах так и не встретил ответа на вопрос во что перерождается чёрная дыра,
возможно я очень невнимательно смотрел и слушал. Однако на данный момент я
так понимаю чёрные дыры таковыми и остаются. То есть теоретически вселенная
рано или поздно переродится в совокупность чёрных дыр. Я понимаю, что в любом
случае не доживу до данного события, да и вообще никто не доживёт. Но вопрос
очень интересный. Буду благодарен за любой ответ, даже просто, если вы дадите
направление куда копать.
Благодарю заранее.
Александр
Ответ:
Добрый день, Александр!
С наступившим Вас Новым Годом!
Будущее Вселенной и черных дыр в частности - это завораживающий вопрос.
Если Вы хорошо владеете английским я могу посоветовать вот этот ролик на youtube.
https://www.youtube.com/watch?v=uD4izuDMUQA
Теперь про черные дыры. Так как это объекты, которые ничего не выпускают из
своего поля гравитации, то раз образовавшись черная дыра будет только поглощать
все вещество и радиацию, которая на нее падает. За счет этого она будет только
наращивать свою массу, и как массивный объект никуда не денется и будет жить
очень и очень долго. Однако, есть очень интересный эффект, предсказанный Хокингом, -
так называемое испарение черных дыр. Это теоретическое предсказание, естественно,
никто еще не наблюдал и вряд ли сможет наблюдать в ближайшее время. "Испарение"
черных дыр предсказано при применении квантовых эффектов к общей теории
относительности Эйнштейна. В квантовой теории поля вакуум не является абсолютной
пустотой. В нем происходит постоянное рождение и исчезновение так называемых
виртуальных частиц, которые невозможно наблюдать непосредственно, но которые
ответственны за передачу взаимодействий между реальными частицами. Если такая
виртуальная пара частица-античастица родилась вблизи горизонта событий черной дыры,
то возможна ситуация, когда одна из них попадет под горизонт событий, а вторая
останется снаружи черной дыры. Тогда рождается свободная частица, которая способна
покинуть черную дыру и для внешнего наблюдателя это будет выглядеть как очень
слабое излучение. Этот процесс очень и очень медленный. Время жизни черных дыр,
обусловленный этим испарением, зависит от массы черной дыры и для черной дыры
солнечной массы составляет порядка 10^64 (десять в 64ой степени) лет. Это на много
порядков (на 54 порядка) больше возраста Вселенной, который порядка 14 миллиардов
лет (14 * 10^9).
Однако, далеко не каждый объект во Вселенной в конце своей эволюции превратится в
черную дыру. Для этого он должен быть достаточно массивным. К примеру, наше
Солнце не сможет образовать черной дыры. В конце своей эволюции оно превратится
в белый карлик. Более массивные звезды (10-25 масс солнца) образуют нейтронные
звезды, и только еще более массивные звезды способны образовать черные дыры в
конце своей жизни. Поэтому когда все звезды во Вселенной потухнут она окажется
заполненной кучей холодных и остывающих остатков: планеты, астероиды, белые карлики,
нейтронные звезды и черные дыры.
ведущий н.с., д.ф.-м.н.,Д.И. Макаров, 09.01.2020 г.
