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
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.
Источник
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.
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
Великий аттрактор и ось Вселенной. Вокруг чего вращаются галактики?
Закономерность поведения космических объектов, а именно вращение меньших вокруг больших, наталкивает на мысль, что это правило должно применяться не только к отдельным планетам и их спутникам, но и к целым скоплениям и звездным системам. Так, не является секретом тот факт, что наша Солнечная система со всеми ее планетами вращается вокруг центра галактики Млечный Путь. А что насчет самого Млечного Пути, неужели такое огромное образование в свою очередь вращается вокруг чего-то настолько титанического, что его даже трудно вообразить? Ряд астрономов считают, что подобное действительно имеет место.
Согласно их мнению, в Космосе существует сверхскопление галактик — образование столь массивное, что его гравитационное воздействие распространяется на миллионы световых лет, заставляя вращаться вокруг своего центра даже отдаленные галактики. Существование такого массивного образования — это пока лишь теория, но у него уже есть свое название «Великий аттрактор» . Доказать его наличие — непростая задача, поскольку по направлению движения Млечного Пути не было обнаружено подобных скоплений, известен только факт движения нашей галактики, причем нельзя утверждать, что она движется по круговой орбите.
К тому же существует много других теорий, объясняющих движение галактик, в том числе воздействие темной материи и темной энергии, не говоря уже об изначальном импульсе Большого взрыва.
Кстати, даже если предположить, что Великий аттрактор существует, можно ли брать на себя смелость утверждать, что он сам в свою очередь вращается вокруг чего-то еще более масштабного, например, гипотетической оси Вселенной?
Если исходить из предположений физика Майкла Лонго из Мичиганского университета, считающего, что такая ось существует, то такой сценарий вполне возможен.
Основанием для предположения ученому послужили результаты анализа фотографий более 15 тысяч спиральных галактик, из которых вращающихся против часовой стрелки оказалось больше, что указывает на асимметрию во Вселенной, в настоящее время воспринимаемой как нечто более или менее однородное.
Правда, не совсем понятно, каким образом асимметрия Вселенной доказывает ее вращение, она лишь свидетельствует в пользу разнонаправленности Большого взрыва, ведь если бы он был симметричен, галактики вращались бы в одном направлении.
Источник
Вселенная вращалась в первые эпохи своего существования
ТАСС, 1 июня. Аномалии в характере вращения более чем 200 тыс. галактик показали, что в первые эпохи своего существования Вселенная вращалась. Это в очередной раз подтверждает ее анизотропию, то есть то, что в разных частях Вселенной ее свойства неодинаковы. Об этом астрономы рассказали на 236-й конференции Американского астрономического общества, пишет пресс-служба Канзасского университета.
«Анализируя совершенно разные галактики из двух обзоров неба, мы нашли одни и те же закономерности. Мы предположили, что существует «ось вращения Вселенной». Это вряд ли может быть результатом ошибок в измерениях, как это происходило в случае с реликтовым излучением, так как подобные уникальные закономерности вряд ли могли возникнуть случайно в двух наборах данных», – рассказал о результатах работы один из ее авторов, профессор Канзасского университета Лиор Шамир.
Большая часть космологов считает, что Вселенная возникла из сингулярности – безразмерной точки, которая начала стремительно расширяться в первые мгновения после Большого взрыва. Изначально это происходило со сверхсветовой скоростью, однако впоследствии расширение замедлилось до околосветовых скоростей.
Ученые предполагают, что эти процессы оставили свои следы в том, как в первые эпохи жизни Вселенной распределились видимая и темная материя. Это непосредственно влияет на то, где находятся, как выглядят и как устроены те галактики, которые мы можем наблюдать.
В прошлом космологи считали, что во всех частях Вселенной подобные процессы происходили равномерно. Однако недавно астрономы начали находить намеки на то, что это не совсем так. На подобные мысли ученых навели наблюдения за так называемым реликтовым излучением – микроволновым «эхом» Большого взрыва. Также об этом говорило то, как много рентгеновских лучей вырабатывают тысячи крупных скоплений галактик.
Шамир и его коллеги открыли еще одно свидетельство того, что свойства Вселенной во всех точках пространства не одинаковы. Они обратили внимание на одно простое следствие общепринятых представлений об ее устройстве, связанных с обликом спиральных галактик.
Неоднородная Вселенная
Астрономы предполагают, что галактик, диск которых вращается по часовой стрелке или против нее (если смотреть на них со стороны Земли или с другой точки), во всех уголках мироздания должно быть примерно поровну. Это связано с тем, что при изотропности Вселенной направление их вращения будет зависеть исключительно от случайных факторов.
В прошлом ученые и сотни добровольцев уже неоднократно проверяли это предположение космологов, наблюдая за тысячами отдельных галактик в ближайших окрестностях Млечного Пути. В большинстве случаев эти наблюдения показывали, что правило выполняется. Однако иногда астрономы находили намеки и на то, что это может быть не так.
Шамир и его коллеги попытались внести ясность в этот вопрос с помощью двух крупнейших обзоров неба, SDSS и Pan-STARRS. Астрономы изучили, в какую сторону вращались 200 тысяч спиральных галактик из этих каталогов.
Как оказалось, направления вращения галактик в разных частях Вселенной были распределены не случайным образом. В каких-то ее уголках преобладали спиральные галактики, которые вращаются по часовой стрелке, тогда как в других областях космоса ситуация была обратной. Разница между ними была относительно небольшой, около 2%, однако сам факт подобных расхождений говорит о том, что Вселенная по своей природе неоднородна.
Что интересно, эти различия для близких к нам галактик были почти незаметны, но по мере удаления от Земли они становились все более явными. Как считают ученые, это говорит о том, что ранняя Вселенная была более упорядоченной. Более того, как показывают расчеты Шамира и его команды, внутри нее существовала сложная «ось вращения», которая влияла на распределение материи и формирование спиральных галактик.
«Если у Вселенной есть ось, то она не будет похожа на ось карусели или другой простой объект. Она будет состоять из множества отдельных элементов, у каждого из которых будет свое отклонение. Нам еще предстоит измерить и изучить это», – подытожил Шамир.
Источник