Наука: Наука и техника: Lenta.ru
Пентагон опубликовал подтверждение того, что потратил миллионы долларов на изучение неопознанных летающих объектов, чтобы определить, действительно ли они представляют угрозу. Выяснилось, что это лишь верхушка айсберга, и на самом деле Министерство обороны активно занималось финансированием псевдоученых и исследователей, работающих над засекреченными проектами. «Лента.ру» рассказывает, что случилось с правительственной программой, граничащей с научной фантастикой.
Министерство обороны США опубликовало документ, который доказывает, что ведомство финансировало исследования по червоточинам, сверхтехнологичным системам невидимости и манипуляции дополнительными измерениями пространства-времени. Эти проекты спонсировались в рамках загадочного проекта, называемого «Углубленной программой распознавания аэрокосмических угроз» (англ. Advanced Aerospace Threat Identification Program, AATIP).
Впервые об этой программе стало известно в 2017 году, когда New York Times и Washington Post сообщили, что правительственная организация потратила десятки миллионов долларов на изучение НЛО.
Опубликованные изданиями материалы включали в себя видеозаписи встречи пилотов самолетов с неопознанными летающими объектами, однако специалисты выразили скептическое отношение к ним.
Материалы по теме:
Секретные разработки
Разведывательное управление Министерства обороны США опубликовало список названий 38 исследовательских работ, которые финансировались в рамках AATIP. Сделало оно это в ответ на запрос Стивена Афтергуда (Steven Aftergood), директора «Проекта по государственной тайне» Федерации американских ученых, направленного на борьбу с чрезмерной секретностью.
Одна из научных работ в списке озаглавлена как «Проходимые кротовые норы, звездные врата и отрицательная энергия». Ее автором значится Эрик В. Дэвис (Eric W. Davis) из EarthTech International Inc, научно-исследовательской организации, базирующейся в Остине (штат Техас). Ее основателем является одиозный Гарольд Путхофф (Harold Puthoff), бывший физик, а сейчас — парапсихолог, который консультировал ЦРУ по проблемам экстрасенсорного восприятия.
Его организация занимается изучением передовых идей в области физики, в том числе теорий о пространстве-времени, гравитации, квантового вакуума, межзвездных полетов и внеземной жизни. Когда-то Путхофф изучал мистификатора Ури Геллера и пришел к выводу, что тот действительно обладает парапсихологическими способностями. Однако другие исследователи, в том числе иллюзионист и научный скептик Джеймс Рэнди, убеждены, что Геллер просто-напросто обвел Путхоффа вокруг пальца.
Фото: Wikipedia
Фантастическая невидимость
Другой указанный в списке проект посвящен технологиям невидимости. Исследование было проведено немецким ученым Ульфом Леонхардтом (Ulf Leonhardt) из Института Вейцмана в Израиле. Оно касается теоретической квантовой оптики, и в 2006 году работа ученого о создании «невидимой дыры в пространстве, внутри которой можно скрывать объекты», была процитирована журналом Nature.
Такая «дыра» создается, если лучи света огибают объект, который нужно сделать невидимым.
Этого можно добиться с помощью метаматериалов, у которых показатель преломления изменяется особым образом. Эти вещества представляют собой микроскопические кольца или катушки из металлической проволоки на печатных платах, которые взаимодействуют с электромагнитными волнами и изменяют путь, по которому идет свет. Можно сделать аналог черной дыры: одни лучи света огибают объект, а другие по определенным траекториям попадают внутрь, но не могут выбраться. Правда, объект будет невидим только для тех длин волн, с которыми соразмерны элементы метаматериалов.
Все это верно в теории, однако не очень ясно, может ли подобное устройство быть реализовано на практике. Для этого требуется создать метаматериал с правильными свойствами, позволяющими свету аккуратно огибать объект. Возможно ли это, станет известно, вероятно, лишь в отдаленном будущем.
Искусственные червоточины
Еще одно исследование — «Варп-двигатель, темная энергия и манипуляция дополнительными измерениями» — принадлежит физику-теоретику Ричарду Обуси (Richard Obousy), директору некоммерческой организации Icarus Interstellar, занимающейся «исследованием прорывных технологий в области межзвездных путешествий».
Обуси предложил свою концепцию варп-двигателя, то есть устройства, способного двигаться со скоростью выше скорости света, на основе квантовой теории гравитации. До него похожую идею разработал мексиканский физик Мигель Алькубьерре, который нашел способ обойти ограничение на сверхсветовую скорость с помощью искривления геометрии пространства-времени. Однако Обуси проигнорировал теорию общей относительности, использовав концепцию дополнительных измерений в теории струн.
Изображение: Wikipedia
Как пишет Обуси в своей статье, опубликованной в репозитории препринтов arXiv.org, главным компонентом варп-двигателя должна стать отрицательная энергия — экзотическая форма энергии, отсутствующая в теории относительности, однако присутствующая в рамках квантовой теории поля. Одна из разновидностей отрицательной энергии наблюдается при эффекте Казимира, при котором происходит взаимное притяжение двух незаряженных тел (пластинок) из-за квантовых флуктуаций в вакууме. Существование этого эффекта было подтверждено экспериментально, и, по мнению Обуси, это доказывает, что созданию варп-двигателя, в сущности, ничего не мешает.
Обуси считает, что энергия нулевого поля (то есть квантовые флуктуации) может влиять на дополнительные измерения рассматриваемых теорией струн, подобно тому, как она влияет на пластинки при демонстрации эффекта Казимира. Таким образом можно локально увеличить размер лишних измерений, в норме свернутых до субатомных размеров, повлияв на значение космологической постоянной в окрестностях варп-двигателя. Теоретически это модифицирует пространство-время вокруг корабля, создавая подобие пузыря Алькубьерре. Правда, для этого необходимо аннигилировать массу вещества, сравнимую с массой Юпитера. Впрочем, Обуси оптимистичен, и считает, что дальнейшие расчеты позволят снизить объем топлива до приемлемого значения.
***
Что касается других указанных работ, то про них известно гораздо меньше. Например, «Металлические стекла» доктора Хафнагела (Hufnagel) относятся, вероятно, к экспериментальному типу гибкого металлического сплава, а «Биоматериалы» — к финансируемым НАСА биотехнологическим экспериментам в условиях нулевой гравитации.
По словам Стивена Афтергуда, список исследовательских работ дает более наглядное представление, чем занималось Разведывательное управление в рамках AATIP и каков результат этой работы. Министерство обороны официально не признавало существование программы до тех пор, пока она не была раскрыта СМИ. В настоящее время программа AATIP закрыта из-за отсутствия финансирования.
Технологии спутниковой обороны, или способы уничтожения чего-нибудь на орбите / Хабр
Страны все больше рассчитывают на спутники как на важнейшую часть в программах касающихся национальной безопасности. В результате значительная часть оборонных бюджетов выделяется на космические технологии. Космос — это сфера, где еще несколько десятилетий назад невозможно было представить себе гонку вооружений, но теперь это вполне возможно.
Спутники — это не просто инструменты, которые помогают нам найти ближайшие Starbucks, они также помогают в борьбе с меняющейся динамикой мира.
Сегодня Вооруженные силы возлагают большие надежды на космическое оборудование для различных целей, включая сбор разведданных о противниках. Соединенные Штаты, наряду с Россией, лидируют в разработке спутников для различных целей, а Китай может опередить их в ближайшем будущем.
Использование спутников дает определенное преимущество государству не только непосредственно на поле боя, но и в стратегическом противостоянии. Поэтому за последние несколько десятилетий ученые приложили немало усилий для разработки «противоспутникового оружия». Оно включает в себя ракеты, средства радиоэлектронной борьбы, хакерские атаки и даже космические буксиры.
Значимость космических исследований
Ученые пытаются понять огромные возможности космоса. С появлением новых микроспутников многое стало понятным. Мало того, что эти микроспутники можно производить быстро, что позволяет заменять существующие на орбите космические ресурсы за значительно меньшее время, так еще и 2020 год стал знаковым для малых спутников: на орбиту было запущено около 1200 таких спутников.
Хотя эти запуски осуществлялись в основном в коммерческих интересах, они также используются и в военных целях. Военные специалисты видят возможности для обеспечения солдат фронтовыми изображениями, которые помогут принимать тактические решения в режиме реального времени. Единственным недостатком остается то, что малые спутники не работают годами, в отличие от традиционных больших спутников, которые могут эксплуатироваться в течение десятилетий.
Преимущества использования и инвестирования в космические технологии были признаны многими странами. Частный и государственный сектор используют космические спутниковые снимки, телекоммуникации и технологии GPS. Службы определения местоположения, навигации и синхронизации посылают временные сигналы для различных целей, включая отслеживание запасов, точное наведение оружия и планирование маршрутов в небе, на земле и в океане.
Вот как выглядит спутниковая борьба в представлении большинства людей. Источник: www.scientificamerican.
com
О причинах спутниковых конфликтов
Спутники, способные поражать живую силу и технику противника непосредственно на поверхности Земли, существуют только в научной фантастике. Военным ведомствам неоднократно предлагали инженеры создать на орбите боевые лазеры, орбитальные бомбы или просто тяжелые объекты, способные при падении наносить ущерб своей кинетической энергией, но ни один проект так и не был реализован.
Тем не менее объекты на орбите Земли способны существенно влиять на ход военных конфликтов на земле. Возможность наблюдать за обстановкой на поле боя, обеспечивать связь и точное позиционирование, даже в автоматическом режиме, является большим преимуществом для любой космической страны.
Поэтому неудивительно, что страны начали разрабатывать оружие против спутников вместе с самими спутниками.
Огнестрельное оружие в космосе
Самый простой способ нейтрализовать спутник на орбите — физически уничтожить его.
Ведь космические аппараты уязвимы. Никто не защищает их броней, так как это увеличило бы их вес и, соответственно, стоимость запуска. Так что для уничтожения спутника достаточно огнестрельного оружия.
Конечно, такое оружие, стреляющее с земли не сможет сбить спутник. Оно должно быть установлено на другом космическом аппарате, который должен приблизиться к цели на расстояние нескольких километров, что вполне реально технологически в наше время. Порох — вещество, которое может взрываться даже при отсутствии кислорода, поэтому препятствий для выстрела нет.
В истории исследования космоса уже был случай испытания огнестрельного оружия в невесомости. В СССР разработали специализированную 14,5-мм автоматическую пушку, установили ее на станции «Салют-3» и провели испытания.
Модифицированная бортовая пушка, установленная на станции «Салют-3». Источник: alchetron.com
Использование огнестрельного оружия на орбите имеет два основных минуса. Первый — это расстояние до цели.
Второй — это отдача. Согласно закону сохранения импульса, при выстреле любое оружие будет толкать космический корабль в противоположном от цели направлении. В то же время в вакууме нет сил трения и гравитации, которые могли бы компенсировать ускорение от выстрела. Таким образом, либо носитель оружия должен быть очень массивным, либо вам придется тратить дополнительное топливо, чтобы уравновесить отдачу.
Синдром Кеслера
Наиболее существенным недостатком применения оружия в космосе является образование обломков. Ведь они нигде не оседают, а рассеиваются по многочисленным произвольным орбитам и продолжают носиться вокруг Земли, сохраняя свою кинетическую энергию.
Эти обломки могут повредить любой объект на орбите — это может быть МКС, вражеский спутник или ваша собственная космическая инфраструктура. Самое страшное, что чем больше столкновений, тем больше образуется обломков и тем выше угроза новых столкновений.
Такое неконтролируемое увеличение количества мусора может на какое-то время сделать полеты на орбиту просто невозможными.
Так что же все таки может уничтожить спутник?
Ракеты как противоспутниковое оружие
Еще один способ уничтожения спутников на орбите — ракеты. Этот метод интересен тем, что позволяет одним запуском уничтожить как космические аппараты противника, так и боевые блоки баллистических ракет противника. Такое оружие либо просто таранит спутник, либо взрывается рядом с ним, уничтожая аппарат своими обломками.
Соединенные Штаты Америки начали разработку противоспутниковых ракет еще в 50-х годах прошлого века. Первые образцы этого оружия представляли собой модифицированные баллистические ракеты. Они запускались либо с борта стратегических бомбардировщиков, либо с поверхности Земли. А уже в начале 1980-х годов США создали противоспутниковую ракету ASM-135 ASAT, которую мог нести обычный истребитель.
Радиоэлектронное подавление
По сути, спутники, по крайней мере, спутники связи и навигации, являются передатчиками и приемниками радиосигналов, поступающих к ним с Земли. Поэтому они могут быть выведены из строя с помощью радиоэлектронной борьбы.
Российская система радиопомех «Красуха-2». Источник: Википедия
Радиоэлектронная борьба (РЭБ) состоит из двух частей: радиоэлектронного глушения и радиоэлектронной защиты. Первая подавляет или имитирует сигнал со спутника в местах, где его ловит наземная антенна. Для этого на необходимой частоте создаются мощные хаотические колебания. Среди них невозможно получить четкий и качественный сигнал от устройства.
Электромагнитный импульс
В свою очередь, электромагнитное излучение может быть настолько сильным, что вызовет огромные индукционные токи в электрических сетях спутника. В результате этого его чувствительное электронное оборудование просто перегорит.
Визуализация электромагнитного импульса на орбите.
Источник: Asiatimes.com
Теоретически против спутников можно использовать оружие, похожее на антидроны.
Однако с направленным излучением электромагнитного импульса возникают те же проблемы, что и с лазерами. Трудно сфокусировать электромагнитное излучение, создав необходимую плотность энергии на расстоянии в десятки километров. Да и «аккумулятор» для такой «пушки» должен иметь мощность небольшой электростанции.
Лазерное оружие
Также существует более технологически современное средство выведения из строя вражеского спутника — лазеры. Лазер — это сфокусированный поток когерентного излучения. Соответственно, он не режет цель и не разрывает ее на части. Основное воздействие этого оружия — тепловое. Оборудование и конструктивные элементы спутника противника просто выходят из строя из-за перегрева, постепенно плавятся и частично испаряются.
Несмотря на то, что при использовании лазерного оружия не происходит образования большого количества осколков, это его преимущество полностью теряется из-за высокого потребления энергии и необходимости поражать цель на очень большом расстоянии.
Это подводит нас к первой проблеме лазерного оружия — необходимости точной фокусировки луча на цели для создания необходимой концентрации энергии. Это можно сравнить с попыткой поджечь лист бумаги с помощью увеличительного стекла с расстояния в несколько километров.
Лазерное оружие ВМС США. Источник: newscientist.com
Вторая проблема — высокое энергопотребление. Поэтому единственный реалистичный проект лазерной пушки — стационарный, размещенный на Земле. Американские военные должны были просто подключить ее к электростанции. И это устройство оказалось весьма эффективным. Правда, пока что им удалось уничтожить только ракету в атмосфере. Спутники по-прежнему остаются вне зоны его действия.
В 1980-х годах военные инженеры в США и в СССР разработали проекты по размещению лазеров на спутниках. Они должны были питаться от атомных электростанций. Советский Союз даже запустил в космос модель одного из таких устройств. Но в целом все эти усилия закончились ничем.
Радиоэлектронная защита
Чтобы предотвратить попытки заглушить спутниковый сигнал, инженеры используют радиоэлектронную защиту. В основном она состоит из трех методов.
Первый — это использование широкого диапазона частот излучения. Крайне сложно поставить препятствия одновременно на всех частотах. А когда сигнал идет одновременно на нескольких длинах волн, то хотя бы одна из них прорвется к приемнику, а там уже будет изолирована электроникой
Второй метод связан с первым и заключается в передаче цифрового сигнала кодированными пакетами, которые дублируются. Когда пакет таких сигналов распространяется в широком диапазоне, некоторые из них обязательно прорвутся даже через очень сильные помехи, и цифровое устройство на месте составит из них когерентное сообщение.
Наконец, можно использовать еще более широкий диапазон частот и постоянно менять волну, на которой ведется передача. Противник просто не может знать, какая часть спектра излучения должна быть заглушена в данный момент.
Хакеры и спутники
Благодаря современным технологиям можно повредить спутник более изящным способом. Он основан на практике подражания. Вместо того чтобы создавать хаотичные помехи, необходимо воспроизвести сигнал противника, но добавить в него необходимые изменения. Таким образом, можно передать противнику ложные данные.
Управление наземными и орбитальными спутниковыми системами ведется с помощью специализированных компьютерных программ. То есть обмен информацией происходит благодаря написанному коду, что делает весь этот процесс уязвимым для кибератак.
Схема вмешательства в работу спутника. Источник: Arstechnica.com
Атаке могут подвергнуться не только спутники, но и любой элемент системы, передающий или принимающий код. Выявление наиболее уязвимого звена в этой цепи — главная задача военного хакера.
Кибер-атака может произойти через специальный код, на который программа будет реагировать неправильно и в итоге перестанет функционировать.
Другой способ — DDoS-атака. На одно из устройств-компаньонов поступает огромное количество запросов к сетевой инфраструктуре, что значительно превышает ее пропускную способность. В результате система перегружается и начинает работать медленно или вовсе выходит из строя.
Возможность перехвата управления спутниками
Преимущество кибератак заключается в том, что хакер может не только вывести из строя спутник, но и перехватить управление им. Таким образом, можно получить доступ к секретной информации или даже использовать спутники противника для поддержки собственных сил на поверхности Земли.
Одним из способов взлома системы является кража пароля доступа. Чаще всего такую информацию получают агенты спецслужб. Однако хакер может взломать систему, найти ее уязвимость и получить доступ к ней в обход системы авторизации.
Космические буксиры как оружие
Спутник можно вывести из строя не только путем атаки на его электронику, но и просто столкнув его с орбиты с помощью буксира.
Космические буксиры — это орбитальные аппараты, оснащенные мощными двигателями и большим запасом топлива. Обычно они доставляют спутники на целевые орбиты. Или, наоборот, «толкают» к Земле те аппараты, которые перестали функционировать и превратились в космический мусор.
В январе 2022 года китайский спутник Shijian-21 успешно столкнулся с нефункционирующим навигационным спутником Beidou-2 и отправил его на «кладбищенскую орбиту». В этом простом событии американские военные видят потенциальную угрозу для собственной спутниковой инфраструктуры. Ведь если возникнет необходимость, такой буксир может столкнуть и один из американских разведывательных аппаратов. А для некоторых из них, чтобы перестать быть полезными, достаточно просто выйти на неправильную орбиту.
Возможный дизайн китайского буксира. Источник: www.dw.com
Такой буксир без проблем заставит вражеский спутник на низкой орбите упасть на Землю. Достаточно дать импульс на торможение, а дальше он начнет падать сам.
В конце концов, вражеский спутник можно просто украсть. Для этого, опять же, необходимо использовать буксир, который изменит орбиту аппарата. Он синхронизируется, например, с космической станцией, где космонавты разберут его и посмотрят, как он устроен.
Подводя итоги можем сказать, что в настоящее время несколько стран оснащены или, по крайней мере, разрабатывают средства уничтожения спутников, начиная от баллистических ракет и заканчивая глушителями связи. Соединенные Штаты, Китай, Россия, Индия и даже Япония и Франция стремятся укрепить свой противокосмический арсенал для защиты своих все более важных космических активов. Несмотря на то, что разработка противоспутникового оружия все еще находится в процессе и число стран, способных проводить операции в космосе, увеличивается.
Государства вынуждены вкладывать больше средств в свои противокосмические возможности, но в то время существует определенный риск гонки космических вооружений. Этому также способствует отсутствие надлежащего законодательства в отношении испытаний про.
Действующее космическое законодательство предлагает мало ограничений, которые не были бы легко обойдены из-за их неясности или которые не могли бы быть просто искренней попыткой легализации собственных действий государства.
Немного рекламы
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас:Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп.
класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Решение вакуумной катастрофы — SAND
Квантовая теория поля сделала несколько невероятно точных предсказаний о Вселенной, но она также сделала и худшие из них. Одно из далеко не идеальных предсказаний известно как вакуумная катастрофа.
Это относится к огромному расхождению между теоретическими и измеренными значениями энергии вакуума во Вселенной. Это тоже немалая разница — измеренное значение на 120 порядков меньше, чем количество, предсказанное квантовой теорией поля.
Хотя мы думаем о космическом вакууме как о пустом, на самом деле он содержит энергию. Это связано с колебаниями квантовых полей, из которых состоит пространство. Эти поля соответствуют квантовым частицам, таким как электроны, кварки и нейтрино.
Многие физики пытались устранить несоответствие между наблюдаемой и предсказанной плотностью энергии вакуума, используя теорию струн, мультивселенную или другие возможные решения.
Пока ни один из них не устранил полностью это несоответствие.
Новый подход, предложенный физиками Нассимом Харамейном и Амирой Вал Бейкер из Гавайского института объединенной физики в Кайлуа-Кона, Гавайи, предлагает еще одно возможное решение этой проблемы. Их работа была опубликована 13 марта в Журнале физики высоких энергий, гравитации и космологии.
Их подход похож на голографический принцип. Согласно этому принципу информация внутри объема — такого как комната или черная дыра — зависит не от объема, а от площади поверхности его границ. Для комнаты это будет площадь поверхности стен. Для черной дыры это будет площадь поверхности горизонта событий.
Харамейн разработал модифицированную версию голографического принципа, который рассматривает не только информацию, доступную на поверхности, но и информацию внутри, или объем. Он называет это обобщенным голографическим подходом.
«Обобщенный голографический подход не предполагает, что информация о поверхности, доступная внешнему наблюдателю, представляет собой всю информацию, скрытую в объеме.
Вместо этого он смотрит на отношения между ними», — сказал Вэл Бейкер журналу «Наука и недвойственность».
Этот подход рассматривает вселенную — от очень маленькой до очень большой — с точки зрения ее основных единиц. В данном случае это планковские единицы, названные в честь Макса Планка, физика, впервые их предложившего. Это теоретические единицы, а не дюймы или сантиметры.
Если вы представите, что Вселенная — это экран компьютера, вы обнаружите, что основные компоненты объединяются для создания изображения или объекта, который вы видите. На экране компьютера эти мельчайшие единицы называются пикселями. Трехмерная версия называется вокселами или тем, что Харамейн называет планковскими сферическими единицами или PSU.
В соответствии с обобщенным голографическим подходом информация или энергия, содержащиеся в сферической системе, зависят от блоков питания как внутри объема, так и на поверхности. Отношения между внутренней и внешней частью определяют массовую плотность энергии системы.
Вы можете использовать эту сферическую систему для представления всего, что имеет эту общую форму — шар, черную дыру, протон или даже сферическую вселенную.
Харамейн и Вэл Бейкер впервые рассмотрели массу протона с точки зрения количества содержащихся в нем ПСЕ. Из этого они смогли определить его массовую плотность энергии. Они обнаружили, что информация, содержащаяся в протоне, эквивалентна плотности энергии Вселенной.
«Если представить, что вы расширяете протон до радиуса Вселенной, вы получите точное значение плотности энергии вакуума», — сказал Вэл Бейкер. «Таким образом, мы можем определить плотность энергии вакуума в космологическом масштабе, используя этот обобщенный голографический подход».
В отличие от других попыток решить проблему вакуумной катастрофы, использование обобщенного голографического подхода не требовало больших исправлений, чтобы заставить его работать. Этот подход также работал от очень маленького — масштаба Планка — до очень большого, космологического масштаба.
Кроме того, значение плотности массы-энергии расширенного протона было эквивалентно плотности темной материи Вселенной. В отличие от «нормальной» материи, которую мы можем видеть, темная материя не поглощает, не отражает и не излучает свет.
Ученые делают вывод о существовании темной материи на основании ее гравитационного воздействия на видимую материю. По их оценкам, Вселенная на 27 процентов состоит из темной материи и на 68 процентов из темной энергии, а остальная часть состоит из видимой материи, такой как звезды, галактики и планеты.
Так что же означает это решение вакуумной катастрофы для Вселенной?
«Мы думаем, что это означает, что темная материя возникает из-за потенциальной энергии протона, действующего в масштабах Вселенной», — сказал Вэл Бейкер. «Это скрытая энергия, которая недоступна сразу, которую вы не можете увидеть».
Вэл Бейкер сказал, что их следующий шаг — выяснить, как именно темная материя вписывается в это.
Темная энергия, Темная материя | Управление научной миссии
В начале 19В 90-е годы в отношении расширения Вселенной было совершенно ясно одно.
У него может быть достаточно плотности энергии, чтобы остановить расширение и повторное сжатие, у него может быть настолько низкая плотность энергии, что он никогда не перестанет расширяться, но гравитация наверняка замедлит расширение с течением времени. Конечно, замедление не наблюдалось, но теоретически Вселенная должна была замедлиться. Вселенная полна материи, и сила притяжения притягивает всю материю. Затем наступил 1998 год, когда космический телескоп Хаббла (HST) провел наблюдения очень далеких сверхновых, которые показали, что давным-давно Вселенная на самом деле расширялась медленнее, чем сегодня. Так что расширение Вселенной не замедляется из-за гравитации, как все думали, а ускоряется. Этого никто не ожидал, никто не знал, как это объяснить. Но что-то было причиной этого.
В конце концов теоретики придумали три вида объяснений. Возможно, это был результат давно отвергнутой версии теории гравитации Эйнштейна, которая содержала то, что называлось «космологической постоянной».
Возможно, это был какой-то странный энергетический флюид, заполнявший пространство. Может быть, что-то не так с теорией гравитации Эйнштейна, и новая теория могла бы включать какое-то поле, создающее это космическое ускорение. Теоретики до сих пор не знают, каково правильное объяснение, но они дали решению имя. Ее называют темной энергией.
Что такое темная энергия?
Неизвестно больше, чем известно. Мы знаем, сколько существует темной энергии, потому что знаем, как она влияет на расширение Вселенной. В остальном это полная загадка. Но это важная загадка. Оказывается, примерно 68% Вселенной — это темная энергия. Темная материя составляет около 27%. Остальное — все на Земле, все, что когда-либо наблюдалось всеми нашими инструментами, вся обычная материя — составляет менее 5% Вселенной. Если подумать, может быть, ее вообще не следует называть «нормальной» материей, поскольку она представляет собой очень маленькую часть Вселенной.
Вселенная Темная Энергия-1 Расширяющаяся Вселенная
На этой диаграмме показаны изменения скорости расширения с момента рождения Вселенной 15 миллиардов лет назад.
Чем более пологая кривая, тем выше скорость расширения. Кривая заметно изменилась около 7,5 миллиардов лет назад, когда объекты во Вселенной начали разлетаться с большей скоростью. Астрономы предполагают, что более высокая скорость расширения связана с таинственной темной силой, которая раздвигает галактики.
Авторы и права: NASA/STSci/Ann Feild
Одним из объяснений темной энергии является то, что она является свойством пространства. Альберт Эйнштейн был первым, кто понял, что пустое пространство — это не ничто. Пространство обладает удивительными свойствами, многие из которых только начинают понимать. Первое свойство, которое обнаружил Эйнштейн, заключается в том, что возможно появление большего пространства. Затем одна версия теории гравитации Эйнштейна, версия, содержащая космологическую постоянную, делает второе предсказание: «пустое пространство» может обладать собственной энергией. Поскольку эта энергия является свойством самого пространства, она не будет растворяться по мере расширения пространства.
По мере того, как появляется больше пространства, появляется больше этой энергии пространства. В результате эта форма энергии заставит Вселенную расширяться все быстрее и быстрее. К сожалению, никто не понимает, почему космологическая постоянная вообще должна существовать, не говоря уже о том, почему она должна иметь именно то значение, которое вызывает наблюдаемое ускорение Вселенной.
Ядро темной материи не поддается объяснению
Это изображение показывает распределение темной материи, галактик и горячего газа в ядре сливающегося скопления галактик Abell 520. Результат может бросить вызов основным теориям темной иметь значение.
Другое объяснение того, как пространство приобретает энергию, исходит из квантовой теории материи. В этой теории «пустое пространство» на самом деле заполнено временными («виртуальными») частицами, которые постоянно образуются, а затем исчезают. Но когда физики попытались подсчитать, сколько энергии это дало бы пустому пространству, ответ оказался неверным — во многом неверным.
Вышло число 10 120 раза больше. Это 1 со 120 нулями после него. Трудно получить такой плохой ответ. Итак, загадка продолжается.
Другое объяснение темной энергии заключается в том, что это новый вид динамической энергетической жидкости или поля, что-то, что заполняет все пространство, но что-то, чье влияние на расширение Вселенной противоположно влиянию материи и обычной энергии. Некоторые теоретики назвали это «квинтэссенцией» в честь пятого элемента греческих философов. Но если ответом является квинтэссенция, мы все еще не знаем, на что она похожа, с чем взаимодействует и почему существует. Итак, загадка продолжается.
Последняя возможность состоит в том, что теория гравитации Эйнштейна неверна. Это повлияет не только на расширение Вселенной, но и на поведение обычной материи в галактиках и скоплениях галактик. Этот факт дал бы возможность решить, является ли решение проблемы темной энергии новой теорией гравитации или нет: мы могли бы наблюдать, как галактики объединяются в скопления.
Но если окажется, что нужна новая теория гравитации, что это будет за теория? Как она могла бы правильно описать движение тел в Солнечной системе, как это известно из теории Эйнштейна, и при этом дать нам другое предсказание для Вселенной, которое нам нужно? Есть теории-кандидаты, но ни одна из них не убедительна. Итак, загадка продолжается.
Чтобы сделать выбор между возможностями темной энергии — свойством пространства, новой динамической жидкостью или новой теорией гравитации, — необходимы дополнительные данные, более качественные данные.
Что такое темная материя?
Сопоставив теоретическую модель состава Вселенной с объединенным набором космологических наблюдений, ученые пришли к описанному выше составу: ~68% темной энергии, ~27% темной материи, ~5% обычной материи. . Что такое темная материя?
Мы гораздо более уверены в том, чем не является темная материя, чем в том, чем она является. Во-первых, он темный, а это означает, что он не в форме звезд и планет, которые мы видим.
Наблюдения показывают, что во Вселенной слишком мало видимой материи, чтобы составить 27%, требуемые наблюдениями. Во-вторых, это не темные облака обычной материи, материи, состоящей из частиц, называемых барионами. Мы знаем это, потому что могли бы обнаруживать барионные облака по поглощению ими проходящего через них излучения. В-третьих, темная материя — это не антиматерия, потому что мы не видим уникальных гамма-лучей, возникающих при аннигиляции антиматерии с материей. Наконец, мы можем исключить большие черные дыры размером с галактику, исходя из того, сколько гравитационных линз мы видим. Высокие концентрации вещества отклоняют свет, проходящий рядом с ними, от объектов, находящихся дальше, но мы не видим достаточного количества событий линзирования, чтобы предположить, что такие объекты составляют требуемый вклад темной материи в 25%.
Abell 2744: выявлено скопление Пандоры
На этом новом составном изображении Abell 2744 запечатлено одно из самых сложных и драматических столкновений между скоплениями галактик, которые когда-либо наблюдались.
Синим цветом показана карта общей концентрации массы ( в основном темная материя).
Однако на данный момент все еще есть несколько жизнеспособных возможностей темной материи. Барионная материя все еще могла бы составлять темную материю, если бы вся она была связана с коричневыми карликами или небольшими плотными кусками тяжелых элементов. Эти возможности известны как массивные компактные гало-объекты, или «МАЧО». Но наиболее распространенная точка зрения состоит в том, что темная материя вовсе не барионная, а состоит из других, более экзотических частиц, таких как аксионы или вимпы (слабо взаимодействующие массивные частицы).
D В странной галактике пропала материя
Исследователи были удивлены, когда обнаружили галактику NGC 1052-DF2, в которой отсутствует большая часть, если не вся темная материя.
Недавние открытия
| Дата | Дискавери |
|---|---|
23 апреля 2022 г.  |