Меню

Что крутиться вокруг вселенной

Божьи мельницы: как было открыто вращение самых больших структур во Вселенной

Поговорку «Хочешь жить, умей вертеться» мог бы придумать астроном. Вокруг своей оси вращаются планеты, звезды, некоторые галактики и многие другие объекты. Теперь же ученые неожиданно обнаружили вращение самых больших в космосе структур — нитей, составленных из галактик и вытянутых на сотни миллионов световых лет.

В космической паутине

Когда Вселенная возникла в результате Большого взрыва, она была очень однородной. Ни одну точку новорожденного космоса нельзя было отличить от любой другой. Существовали лишь крошечные различия в плотности материи. Эти мизерные уплотнения стали зародышами грандиозной космической структуры, наблюдаемой сегодня. Ведь там, где больше плотность вещества, сильнее гравитация. А гравитация притягивает окружающую материю, и в результате плотность становится еще больше. Это замкнутый круг, из-за которого изначально крошечная неоднородность растет, как снежный ком.

Впрочем, материя Вселенной собралась не в сферические комья, а в более причудливый узор. Сначала она образовала плоские широкие стены, похожие на блины (они так и называются — «блины Зельдовича»). Потом вещество стянулось от центра каждого «блина» к его краям. Так возникла колоссальная космическая паутина, которую мы наблюдаем сегодня. Она образована нитями (они же волокна и филаменты), состоящими из галактик или скоплений галактик (вопрос, что называть скоплением, достаточно тонкий). Длина этих нитей измеряется сотнями миллионов световых лет, а диаметр — «всего» миллионами. Для сравнения: диаметр Млечного Пути — порядка 100 000 световых лет. Промежутки между нитями образуют так называемые войды (пустоты), в которых галактик практически нет.

Итак, сперва однородная масса разделилась на плоские стены, а потом стены стянулись к краям, собравшись в тонкие нити. Но история скучивания вещества неугомонной гравитацией на этом не закончилась. На наших глазах галактики стекаются к перекрестьям нитей. Волокна космической паутины — это огромные реки. Они текут к гигантским скоплениям галактик, образовавшимся на пересечении волокон. Возможно, когда-нибудь (нескоро даже по астрономическим меркам) материя окончательно стянется в сферические комки, и впечатляющая паутина Вселенной перестанет существовать.

Голова кругом

Не стоит думать, что каждая галактика дисциплинировано движется вдоль космического волокна, словно автомобиль в полосе автомагистрали. На самом деле у каждого «звездного острова» своя траектория. Индивидуальные движения накладываются на общее упорядоченное течение, внося в него долю хаоса. Однако за вычетом этого беспорядка галактики движутся вдоль космических нитей, словно вода в реке вдоль русла. Во всяком случае, так гласит простейший вариант теории, и до сих пор у специалистов не было оснований считать иначе.

Однако в 2020 году был опубликован препринт любопытной теоретической работы. Ее авторы утверждали, что галактики внутри космической нити могут двигаться по винтовой линии. Они словно отслеживают форму огромной пружины, винтовой лестницы или спирали ДНК. Такое движение с некоторой натяжкой можно назвать вращением космической нити вокруг своей оси. Исследователи проиллюстрировали этот процесс специальной анимацией.

Эта гипотеза заинтересовала команду ученых из Германии, Китая и Эстонии.

«Руководствуясь предположением теоретика доктора Марка Нейринка о том, что волокна могут вращаться, мы исследовали наблюдаемое распределение галактик в поисках вращения волокон», — рассказывает соавтор статьи в Nature Astronomy Ноам Либескинд из Потсдамского астрофизического института.

Исследователи использовали данные обзора SDSS, в котором содержались наблюдения за сотнями тысяч галактик. Авторы нанесли на карту тысячи нитей космической паутины, для каждого волокна была прочерчена продольная ось. Затем астрономы тщательно сравнили спектры галактик, расположенных по разные стороны оси. Их интересовало так называемое красное и синее смещение. Эта характеристика позволяет узнать, удаляется объект от наблюдателя или приближается к нему, и с какой скоростью.

Читайте также:  Попаданцы миры содружества вселенная eve

Чтобы понять, что увидели исследователи, возьмите вытянутый предмет (например, ручку, хотя эффект будет заметнее на плоском объекте вроде смартфона). Поднимите его на уровень глаз и медленно поверните вокруг продольной оси. Окажется, что одна сторона вращающегося предмета удаляется от ваших глаз, а другая приближается к ним. Именно это и обнаружили специалисты, отследив движение составляющих волокна галактик относительно наблюдателя. Другими словами, они обнаружили вращение волокон вокруг своей оси.

Конечно, реальные траектории «звездных островов» далеки от идеальной винтовой линии. Это вращение — скорее общий компонент в дрейфе множества галактик, который останется, если убрать их индивидуальные движения. Последние могут и преобладать, делая вращение незаметным. В целом авторы вовсе не утверждают, что вращается каждое волокно в паутине Вселенной. Скорее, вращаются лишь некоторые (наименее «бурлящие») из них. Но это уже само по себе — крупное во всех смыслах открытие.

«Эти фантастические нити материи вращаются, несмотря на то, что они являются тонкими цилиндрами — по соотношению габаритов похожими на карандаши — длиной в сотни миллионов световых лет, но всего несколько миллионов световых лет в диаметре, — комментирует Либескинд. — В этих масштабах сами галактики внутри них — просто пылинки. Они движутся по винтовым линиям, или штопорообразным орбитам, вращаясь вокруг середины нити, но в то же время путешествуя вдоль нее. Подобное вращение никогда раньше не наблюдалось в таких огромных масштабах, и, следовательно, должен существовать пока неизвестный физический механизм, ответственный за вращение этих объектов».

Называя механизм неизвестным, эксперт осторожничает. В теоретической работе группы Нейринка, с которой все началось, винтовое движение галактик в нитях порождается гравитацией колоссальных скоплений галактик, расположенных на концах волокна. Анализируя данные каталога SDSS, Либескинд и его коллеги обнаружили важное свидетельство того, что так и есть: выяснилось, что чем массивнее эти скопления, тем заметнее вращение нити. Это, кстати, один из главных аргументов за то, что обнаруженное движение галактик реально. Будь эффект следствием какой-нибудь погрешности, вкравшейся в сбор или обработку данных, не было бы причин для взаимосвязи между вращением нити и массой скоплений на ее концах.

Впрочем, астрофизикам только предстоит выяснить детали механизма, приводящего в движение структуры, рядом с которыми галактики — просто пыль. Пока остается без ответа и самый интригующий вопрос: влияет ли это вращение на жизнь галактик, звезд и разумных существ.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Источник

Почему вертится Земля и другие космические объекты?

Каждый день Земля делает один оборот вокруг своей оси, вот почему на нашей планете существуют восходы и закаты. Наш каменистый космический дом вертится с тех самых пор, как сформировался 4,6 миллиардов лет назад и будет продолжать вращаться до конца времен, которые, вероятно, наступят после того как Солнце превратится в красного гиганта и поглотит ближайшие планеты. Но когда наша Солнечная система только родилась, все обломки ранней звездной системы вращались вокруг Солнца примерно в одном и том же направлении. Сталкиваясь, обломки также вращали Землю и почти все остальные объекты в Солнечной системе – в этом направлении. Но почему все космические объекты вообще вращаются?

Все объекты во Вселенной вращаются

Читайте также:  Внутренняя вселенная тайная жизнь клетки 2012 великобритания

Как сформировалась Земля и Солнечная система?

Наша планета образовалась из диска газа и пыли, который вращался вокруг новорожденного Солнца. Кусочки пыли и камней в процессе вращения слиплись вместе, формируя планету. По мере ее роста камни продолжали сталкиваться с зарождающейся Землей, тем самым создавая силы, заставляющие ее вращаться. Еще больше интересных статей о Солнечной системе и ее планетах читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Солнце и Солнечная система образовались, когда облако пыли и газа обрушилось из-за собственного веса. Большая часть газа конденсировалась, чтобы стать Солнцем, в то время как оставшийся материал уходил в окружающий планетообразующий диск. Перед тем как коллапсировать, молекулы газа и частицы пыли двигались повсюду, но в какой-то момент некоторые из них немного сдвинулись в одном определенном направлении, приводя в движение его спин. Когда газовое облако коллапсировало, его вращение ускорилось – точно так же фигуристы начинают вращаться быстрее, поджимая руки и ноги.

Формирование Солнечной системы масштабное и красочное событие

Поскольку в космосе не так уж много места, чтобы замедлить ход событий, как только что-то начинает вращаться, оно обычно продолжает движение. У вращающейся ранней Солнечной системы в этом случае было много того, что называется угловым моментом – величиной, которая описывает тенденцию объекта продолжать вращение. В результате, после рождения Солнечной системы, все планеты, вероятно, вращались в одном и том же направлении. А о том, что ждет Солнце в будущем, я писала в предыдущей статье.

Как вращаются планеты Солнечной системы?

Но сегодня у некоторых планет свой собственный спин в движении. Так, Венера вращается в противоположном направлении, как и Земля, а ось вращения Урана и вовсе наклонена на 90 градусов. Ученые не совсем понимают, почему эти планеты такие, но кое-какие идеи у них есть.

Столкновение Венеры с обломками, возможно, привело к тому, что она стала вращаться в другую сторону. Но есть и другая теория – согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature в 2001 году, гравитационное взаимодействие с Солнцем наряду с другими факторами могло привести к замедлению и обратному вращению Венеры. В случае с Ураном исследователи предположили, что столкновения, а точнее одно крупное происшествие с участием нескольких объектов могло привести к вращению планеты в другую сторону.

На изображении симуляция вращения объектов во время формирования Солнечной системы

Вращение – это фундаментальное поведение объектов во Вселенной. Все в пространстве вращается в том или ином направлении.

Астероиды вращаются. Звезды вращаются. Галактики вращаются – по данным NASA, Солнечной системе нужно 230 миллионов лет, чтобы завершить один оборот вокруг Млечного Пути. Но одними из самых быстрых объектов во Вселенной являются пульсары – плотные вращающиеся объекты, которые по сути являются мертвыми массивными звездами. Существуют пульсары, которые могут вращаться сотни раз в секунду. Самый быстрый из известных науке был обнаружен в 2006 году и получил название Terzan 5ad. Он вращается 716 раз в секунду.

Наша Солнечная система – ничем не примечательна по меркам Вселенной

Как пишет Live Science, черные дыры могут быть еще быстрее. Одна из них, согласно результатам исследования 2006 года, под названием GRS 1915+105 вращается где-то от 920 до 1150 раз в секунду! Можете себе представить?

Но все космические объекты – отнюдь не вечный двигатель – они замедляются. Когда Солнце сформировалось, оно вращалось вокруг своей оси каждые четыре дня, в то время как сегодня на один оборот уходит около 25 дней. Исследователи полагают, что его магнитное поле взаимодействует с солнечным ветром, что и замедляет его вращение. Более того, вращение Земли тоже замедляется. Гравитация Луны притягивает Землю таким образом, что слегка замедляет ее движение. А проведенное в 2016 году исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the Royal Society A, показало, что за столетие вращение Земли замедлилось на 1,78 миллисекунды. Как ни крути, Вселенная очень странная.

Читайте также:  Самый далекий объект во вселенной от земли с которым поддерживается связь

Источник

Крутится, вертится — почему каждый объект во Вселенной находится в движении (3 фото)

Любая система звезд во Вселенной рождается из облаков газа и пыли. Они могут быть в сотни или даже в миллионы раз больше, чем Солнце. А вот первично очень рассредоточены и распределены на многие сотни и тысячи световых лет. Если они хоть как-то вращаются, то заметить это сложно, ведь для завершения одного цикла им требуются миллиарды лет. Вокруг них движется вся остальная материя и энергия, которая подвержена притяжению.

Газопылевое облако

Когда два объекта движутся относительно друг друга, гравитация, которую они создают, образует крутящий момент.

Приливное ускорение

Именно так этот феномен назвали астрофизики. Каждое тело, существующее во Вселенной, образовалось с угловым моментом. Из участков газопылевых облаков появляются отдельные звезды и системы. Так родилась и наша Солнечная Система.

Почему некоторые планеты вращаются вспять

Интересно, что осевое вращение небесного тела может существенно меняться. Это может случиться из-за влияния родительской звезды или же иного тела. Например, Венера и Уран. Эти объекты совершают движение в восточно-западном направлении, то есть в противоположную сторону относительно других планет нашей системы. Предположительно, угловой момент этих тел сместился из-за воздействия какого-то очень массивного тела, с которым они столкнулись в определенный момент своего существования.

Материя движется всегда и везде

Да, это кажется очень странным, ведь и мы, и наши дома сегодня, ровно как и неделю назад, находимся на одном месте. Однако и неделю, и сегодня, и через сто лет все на нашей планете будет продолжать лететь вместе с нею со скоростью вращения Земли вокруг Солнца. Она равна 108 000 км/ч. Наша планета проделывает долгий путь в 940 млн км за один цикл. И все живое на планете участвует в этом движении, совершенно не замечая этого.

А что насчет движения галактик

Они безостановочно перемещаются в космическом пространстве. Все дело в гравитации. Именно ее силы связывают их и не дают им рассредоточиться по всей безграничной Вселенной. Это значит, что через несколько миллиардов лет нашу галактику ждет встреча с галактикой Андромеды. Как это произойдет и чем именно закончится, пока неизвестно. Очевидно, более массивная просто-напросто проглотит свою соседку, образовав совершенно новую галактику.

Снимок процесса слияния галактик, полученный с помощью спектрографа Gemini

Возможно, жители Солнечной Системы и вовсе не заметят этого события. Вообще, разумную жизнь на планете Земля в тот момент будет волновать Солнце, которое вот-вот должно будет перейти на следующий этап своей эволюции — стать красным гигантом.

Вращается ли Вселенная

Вероятнее всего, нет. Чтобы понять это, ученые изучали карты космического микроволнового излучения — самого древнего света Вселенной. Карты появились на основе измерений, сделанных в течение пяти лет спутником. Долгие исследования показали, что Вселенная, вероятнее всего, направленности не имеет.

Источник