вторник, декември 04, 2007

Nasa.gov

NASA с нов дизайн на сайта:


С новия дизайн от американската агенция се надяват да привлекат младите интернет потребители и да конкурират Space.com и раздела за космоса на CNN. Това е първата голяма промяна от 2003 насам.

Още: Universe Today

.

понеделник, ноември 26, 2007

String Theory Summarized

неделя, ноември 25, 2007

Торсионни полета

През 1980-те години в Съветския съюз работи Център за нетрадиционни технологии, в който няколко руски физици разработват теорията на торсионните полета. Тази теория се базира върху допълнение на теорията на относителността, направено от френския математик Ели Картан през 1922 г.

Общата теория на относителността твърди, че всяко тяло деформира тъканта на пространство-времето като я разтяга и огъва. Според допълнението на Картан всяко въртящо се тяло създава торсионни вълни — вълни на усукване — в пространство-времето. А както е известно всяка елементарна частица има характеристика, наречена спин, което се свързва с въртене и съответно с торсионни вълни.

Защитниците на торсионните полета твърдят, че чрез тях се пренася не маса или енергия, а само информация, при това със скорост поне 10^9 пъти тази на светлината! Твърди се, че частицата, пренасяща информация, е неутриното (въпреки, че според най-нови изследвания то има маса) и че чрез торсионните полета може да се влияе на биологични процеси, на електронни уреди и др. Чрез тази теория се обясняват дори хомеопатията, телепатията и други паранормални явления.

Научната общност не приема теорията на торсионните полета поради липса на неопровержими доказателства. Съществуват експерименти, но те и получените резултати са съмнителни.

________
Източник: Wikipedia [en]

сряда, ноември 21, 2007

Инфлация на Вселената ІІ

В предишния пост за инфлацията споменах, че има още два неразрешими проблема, с които тя се справя успешно. Всеки един такъв проблем я прави все по-необходима и обоснована.

Според стандартния модел на елементарните частици (който е една от най-добре тестваните теории въобще), във Вселената трябва да съществува частица, наречена монопол. Такава обаче все още не е засечена в нито един ускорител и учените дълго време се питат защо. Едно от възможните обяснения е следното: след Големия взрив са се образували определен брой частици-монополи, но шеметното разширение на пространството в период от няколко секунди (инфлация) е довело до увеличаване размера на Вселената с милиарди пъти и така концентрацията на тези частици е спаднала значително. Ето защо не можем да ги засечем.

Другият проблем се счита за най-силното доказателство в подкрепа на инфлацията. Това е самата геометрия на Вселената. Стандартното схващане (което се учи в училище) е, че пространството е плоско (Евклидова геометрия). В такова пространство сумата от ъглите във всеки триъгълник е 180°. Върху повърхността на сфера обаче тази сума е по-голяма от 180°.

Каква е нашата Вселена? Наблюденията на микровълновото фоново лъчение показват, че тя се доближава подозрително до плоската Вселена. Това е удивително, защото би значило, че началните параметри са били "програмирани" с изключително висока точност (от порядъка на няколко атома). Инфлацията дава по-правдоподобно обяснение.

Ако една силно закривена повърхнина (например топче за тенис на маса) бъде увеличена до размера на Земята, кривината би станала доста малка, но забележима (и древните са знаели, че Земята е сфера). Ако обаче Земята бъде "раздута" милиарди милиарди пъти, то кривината би станала толкова малка, че нито един наш експеримент не може да я установи. Инфлацията е направила точно това — направила е една изкривена вселена да прилича на плоска.


Така тези проблеми са решени по един отличен начин, но всичко това е за сметка на въвеждането на абсолютно мистериозното разширение, което трябва да е причинено от тайнствена сила. Това е една от основните загадки в съвремената космология.

събота, ноември 17, 2007

Най-странните неща във Вселената: микровълново фоново лъчение

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на микровълновото фоново лъчение. То стои в основата на съвременната космология, защото е най-древното нещо, което можем да видим. Според теорията, в началото е бил Големия взрив, след което ранната Вселена започнала да се охлажда. Тогава все още нямало разлика между материя и взаимодействия и Вселената била напълно непрозрачна. Фотоните се лутали между хаотично движещи се електрони и едва 300 хиляди години след Големия взрив температурата паднала достатъчно, че електроните били заловени в атоми и това дало свобода на фотоните да се разпръснат навсякъде. Микровълновото фоново лъчение е фотография на първата светлина във Вселената.

От възникването му до наши дни това лъчение е пътувало към нас, но пространството не е спирало да се разширява. Заедно с това разширение се е увеличавала и дължината на вълната (т.нар. червено отместване) и сега ако погледнем към границата на видимата Вселена ще установим, че лъчението има температура само 2.7 градуса над абсолютната нула!

Микровълновото фоново лъчение е фундаментално откритие, което промени представите ни за Вселената. На снимката горе се вижда цялото небе в микровълновия диапазон. То изглежда еднородно, но се виждат различни концентрации и се смята, че точно тези флуктуации са заченките на струпванията от материя в най-големите структури на Вселената. И все пак тези разлики в температурата са от порядъка на хилядна от градуса. Микровълновото фоново лъчение е едно от най-изучаваните неща във Вселената и се смята, че то може да ни даде още много отговори.

  • Това е последната статия от поредицата "Най-странните неща във Вселената" на Space.com. Всичките десет неща можете да откриете тук, а после да гласувате за онези от тях, които изглеждат най-странни и важни за науката. Анкетата е горе в дясно.
________
Изображение: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) @ NASA

вторник, ноември 13, 2007

Инфлация на Вселената І

В космологията има теория, известна като "инфлация". Най-общо казано това е главоломно разширение на пространството мигове след Големия взрив. Защо е било необходимо да се въведе подобно странно явление?

Вселената, погледната във възможно най-едър мащаб, е сравнително еднородна. Далечните галактики са разпръснати из пространството равномерно. Дори температурата във всяка една посока е почти еднаква. И все пак тя е толкова голяма, че светлината от най-далечния й край все още не е имала достатъчно време да достигне до другия край (ако разстоянието от Земята до две диаметрално противоположни в небето отдалечени галактики е 10 млрд. св. г., то общото разстояние между двете галактики е 10+10 = 20 млрд. св. г., но Вселената е на 13.7 млрд. години!). Това означава, че не е възможно в ранната Вселена да е станало някакво изравняване на температурите по познатите ни закони за топлообмен. Интересно е, че според традиционната теория на Големия взрив в нито един момент от миналото на Вселената тя не е била достатъчно малка, за да се извърши изравняване на температурите.

Едно от най-добрите обяснения е това за инфлацията. Космолозите предполагат, че в интервала между 10^-35 и 10^-32 секунди след Големия взрив Вселената е претърпяла внезапно шеметно разширение на самото пространство. Това разширение е станало със скорост по-висока от тази на светлината. Теорията на относителността на Айнщайн забранява движение на материя със скорост по-висока от светлинната, но не забранява разширение на самото пространство с такава скорост.

Ако приемем теорията на инфлацията за вярна, то ранната Вселена е била много по-малка и топлообмен е бил възможен. След като температурата се е изравнила, настъпило е главоломното разширение, което отдалечило най-крайните региони на Вселената на толкова големи разстояния, че светлината не е успяла да стигне от единия до другия край.

Тъй както двете галактики от примера по-горе са толкова далеч една от друга, че светлината от едната не е стигнала другата, така има и галактики, чиято светлина не е достигнала нашата. Т.е. наблюдаемата вселена е само част от цялата Вселена.

Инфлацията решава още два проблема, но за тях следващия път.

________
Изображения: NASA

събота, ноември 10, 2007

Най-странните неща във Вселената: мини черни дупки

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на мини черните дупки. Те са известни още като квантови черни дупки, защото са с много малки размери — от порядъка на елементарна частица. При такива мащаби квантовата механика играе огромна роля. Ето защо тези далечни братовчеди на обикновените и свръхмасивните черни дупки може да се окажат едни от най-странните неща във Вселената.

Според теорията, колкото по-малка е една черна дупка, толкова по-плътна трябва да бъде тя, за да съществува. Най-малката възможна черна дупка е от порядъка на Планковата маса (10^-8 kg), а известните ни закони на физиката позволяват съществуването на черни дупки с максимална плътност от 10^97 kg/m³. Такава е била плътността на ранната Вселена мигове след Големия взрив и учените предполагат, че тогава е възможно да са се образували т.нар. първични черни дупки.

Идеята за микроскопичните черни дупки вдъхновила физикът Стивън Хокинг да изследва как биха им влияли квантовите ефекти и през 1974 г. той доказал, че теоретично те би трябвало да излъчват топлинна енергия, обратно пропорционална на масите им. И докато при гигантските черни дупки тази топлина практически не може да се измери (защото е прекалено малка), то при мини черните дупки това е възможно. Този процес е известен като "изпарение".

Днес е невъзможно да създадем черна дупка в лаборатория, защото и за най-леката ще е необходима много повече енергия, отколкото можем да придадем на елементарна частица в ускорител. Дори в бъдещия LHC на CERN няма да могат да се достигнат такива високи енергии. И все пак има надежда. Според теорията, считана за най-близка до квантовата гравитация — теорията на струните (въведение) — Вселената има 11 измерения, а гравитацията е особена с това, че носителите й — гравитоните — не са обвързани с големите измерения и могат да се разпространяват и в скритите (малките) такива. Това значи, че тя (гравитацията) е много по-силна на близки разстояния от колкото се смята, което пък води до заключението, че мини черни дупки може да се образуват при доста по-ниски енергии, достижими в новия ускорител на CERN.

За сега обаче всичко това е само на теория и тепърва ще стане ясно дали Вселената наистина е устроена така. Откриването на мини черни дупки би било и силно доказателство на теорията на струните. LHC трябва да заработи през лятото на 2008 г.

________
Изображения: The case for mini black holes @ CERN
1. Симулация на черна дупка
2. Рисунка на изпарение на черна дупка


сряда, ноември 07, 2007

The X-Ray Evolving Universe Spectrometer (XEUS)

Това е името на бъдеща космическа рентгенова обсерватория, разработка на ESA. Целта на мисията ще бъде:
  • Да изучава най-големите структури на Вселената — купове и групи галактики. Образуването и еволюцията на тези структури зависят от гравитацията (тъмната материя), а разпределението и плътността им — от геометрията на Вселената (тъмната енергия). Близки галактически купове са били изследвани многократно, но все още нищо не се знае за далечните — онези, които са от времето на ранната Вселена.
  • Да изучава съвместната еволюция на галактиките и тяхните свръхмасивни черни дупки. Известно е, че има зависимост между големините на масивните черни дупки и скоростта на въртене на звездите, което е възможно единствено ако те имат общо еволюционно минало. XEUS би била идеалната обсерватория за изследване на тези свръхмасивни черни дупки от зората на Космоса.
  • Да изучава гравитацията в близост до много масивни тела. Рентгенови лъчи от натрупващата се около черни дупки материя носят информация за поведението на материята в изключително силно гравитационно поле, където общата теория на относителността оказва съществено влияние. Така може да бъдат потвърдени теоретични предвиждания като наличието на хоризонт на събитията например.
  • Да изучава материята в близост до много масивни тела (като черни дупки и неутронни звезди). Чрез рентгеновите лъчи от неутронна звезда например може да се разбере размерът и масата на компактния обект, от където пък да научим ядреното уравнение на състоянието и структурата й — дали звездата е изградена от неутрони и протони, или пък от хиперони (частици, съдържащи странни кварки), или дори от свободни кварки.
С множество иновативни технологии XEUS ще задмине всички подобни съвременни обсерватории, с което ще стане безспорен шампион в своята категория. Той ще е съставен от две части и ще бъде изведен в орбита с една ракета Ариана V. Едната част ще съдържа огледала, а другата — детектор. Те ще летят на 35 m една от друга (толкова е фокусното разстояние на огледалата). XEUS може би ще бъде изстрелян чак през 2018 г.

________
Източник (текст и изображения): XEUS official page @ ESA
Изображения:
1. Симулация на галактическа група, както ще изглежда от XEUS
2. Рисунка на двата модула на XEUS


неделя, ноември 04, 2007

Система SI

SI — международната система единици е най-широко разпространената в света. Тя е известна още като метрична система и се използва официално в науката по цял свят. Мерките в SI не са статични; те подлежат на промяна с усъвършенстването на методите за измерване. Промените се приемат с международни споразумения на Генерални конференции по мерките и теглилките, провеждани през 4 години в Париж. Следващата ще бъде проведена от 12 до 16 ноември 2007 г.

Единици

Системата SI се състои от няколко основни единици, множество производни единици и различни приставки. Основните единици и дефинициите им са:
  • за дължина: метър (m) — разстоянието, изминато от светлината във вакуум за 1/299 792 458 от секундата;
  • за маса: килограм (kg) — масата на специален цилиндър-еталон от сплав на платина и иридий, който се съхранява в Международното бюро по мерки и теглилки (BIMP) в Париж;
  • за време: секунда (s) — продължителността на 9 192 631 770 периода на лъчението, съответстващо на прехода между две свръхфини нива на основното състояние на атома на цезий-133;
  • за електрически ток: ампер (А) — постоянният ел. ток, при протичането на който през два безкрайно дълги успоредни проводници с пренебрежимо малко напречно сечение, разположени на разстояние 1 метър във вакуум, ще предизвика сила между тях с големина 2×10- нютона на линеен метър;
  • за термодинамична температура: келвин (К) — 1/273.16 части от термодинамичната температура на тройната точка на водата;
  • за количество вещество: мол (mol) — количеството вещество на система, съдържаща толкова структурни единици, колкото са атомите в 0.012 kg въглерод-12;
  • за яркост: кандела (cd) — това е яркостта в дадена посока на източник на монохроматично лъчение с честота 540×10¹² херца и интензитет в същата посока 1/683 вата на стерадиан (стерадиан е допълнителна единица в SI за пространствен ъгъл).
Проблеми

От основните единици единствено тази за маса се дефинира чрез материален артефакт. Цилиндърът-прототип и шестте му копия се пазят под стъклени похлупаци в сейф в BIMP. Той е произведен през 1880-те и се състои от 90% платина и 10% иридий. В допълнение са произведени и национални прототипи, които се пазят от други държави. При нужда отделните прототипи се калибрират с основния прототип. Понеже с времето прототипите се замърсяват, то те периодично биват почиствани по специален метод. На Генералната конференция през 1999 г. официално е поставена задача да се работи в посока предефиниране на килограма.

Някои учени предлагат цялата система SI да бъде предефинирана чрез фундаменталните константи в природата: скоростта на светлината, константата на Планк, елементарният електричен заряд, константата на Болцман, константата на Авогадро, и др. С повишаване точността на експериментите ще е нужно повишаване точността и на дефинициите на основните единици.

[Update] Случайно намерих една статия [en] относно дефиницията на килограма в SpaceDaily.com.
________
Източник: Международно бюро по мерки и теглилки (BIMP)

събота, ноември 03, 2007

Най-странните неща във Вселената: антиматерия

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на антиматерията. Тя е била обект на публикации тук, в които малко или много става ясно какво представлява: "Антиматерията" и "Частици - античастици".

История

Историята на антиматерията започва през 1928 г. Тогава младият физик Пол Дирак извежда едно математическо уравнение, с което обединява наскоро откритите квантова теория със специалната теория на относителността (и печели Нобеловата награда през 1933 г). Новото уравнение обаче имало две решения — едното с отрицателен електрон, другото с положителен електрон — и Дирак обяснил това със съществуването на изцяло нова Вселена, изградена от антиматерия. В началото на 1930-те положителният електрон (позитрон) бил и експериментално открит, а повече от 20 години по-късно открили и антипротона и антинеутрона. Оказало се, че античастиците могат да образуват антиатоми (антиматерия; всъщност това откритие е от неотдавна). Днес има научен консенсус за това, че Вселената ни е една и е изградена почти изцяло от материя (няма "атнивселена"). Смята се, че в началото са се образували равни количества материя-антиматерия, но поради неясна причина материята е надделяла и днес светът ни е изграден предимно от нея.

Приложения

Все пак има и антиматерия, при това тя се използва например при т.нар. Positron Emission Tomography (PET scan), където от радиоактивен разпад на инжектирана в пациент специална течност се образуват позитрони, които анихилират с близки електрони, отделят се гама-фотони и така може да се проследи как работи мозъкът.

При анихилация на материя и антиматерия се отделя голямо количество енергия. Смята се, че този процес би бил най-ефективният източник на енергия, поради което в американската стратегическа програма от 80-те "Звездни войни" има няколко проекти, в които се предвижда употребата на антиматерия като гориво за ракети и въоръжени космически платформи. На сегашното ниво на технологично развитие обаче това е невъзможно, защото методите за добиване на антиматерия са крайно неефективни и скъпи.

Още една идея за употреба е използването на анихилацията като оръжие. Това е най-страховитото приложение и дано не станем свидетели на подобно нещо.

________
Източник: Antimatter:Mirror of the Universe, Live from CERN
Изображения: CERN, Wikipedia, NASA

петък, ноември 02, 2007

Най-странните неща във Вселената

За съжаление изникна проблем с анкетата за най-странните неща във Вселената (на PollDaddy) и се наложи да я махна :( Пуснах нова анкета в дясно, така че който е гласувал и си спомня за какво е гласувал, или пък иска да промени вота си, може да го направи сега. Който не е гласувал също може сега. Съжалявам за неудобството!

Ето още веднъж претендентите с линкове към подробни статии:

1. Тъмна материя
2. Екзопланети
3. Гравитационни вълни
4. Галактически канибализъм
5. Неутрино
6. Квазари
7. Енергия на вакуума
8. Антиматерия
9. Мини черни дупки
10. Микровълново фоново лъчение

Тук има и тяхно кратко резюме.

сряда, октомври 31, 2007

CERN, Gran Sasso и неутриното

Преди няколко дни Катя ми подсказа за една статия в Нетинфо с източник Physorg. Става дума за експеримент на CERN и Италианския институт за ядрена физика, при който физиците са успяли да запечатат частица неутрино на фотографски филм. За неутриното писах скоро по повод "Най-странните неща във Вселената" тук. И преди това тук. Ето какво представлява самият експеримент:

CNGS — CERN Neutrinos to Gran Sasso

От инсталациите в CERN се изстрелват протони, които бомбардират графитена мишена. Полученият поток от пиони и каони (вид елементарни частици) се насочва с помощта на магнити към италианската Национална лаборатория под планината Gran Sasso (Голям камък) до Рим. Във Physorg и съответно в превода на Нетинфо е объркано със San Grasso — Света мазнина :). По пътя пионите и каоните се разпадат до мюони и мюонно неутрино и накрая специален филтър пропуска само неутриното. То започва 2.4-милисекундно пътешествие в земната кора и след около 730 км стига подземните детектори в Gran Sasso.

Схема на пътя на неутриното, източник CERN-CNGS

От пристигащите милиони неутрина само няколко от тях биват засечени. Засичането на неутрино не е новост — това се прави от десетки години на различни места по света. Новост е фактът, че единият от детекторите в Gran Sasso — OPERA — ще бъде въоръжен със 150000 малки "тухли" от два пласта олово и фотографски филм между тях. Всяка от тези тухли е нещо като фотоапарат, който може много по-прецизно да измери характеристиките на каскадата от частици, които изникват при взаимодействието на неутриното с тухлата. Когато било "фотографирано" първото неутрино на 2 октомври вече е имало 60000 инсталирани тухли. Последвали още десетина сблъсака, като "ударените" тухли веднага били свалени и изпратени за микроскопски анализ.

Целта на експеримента е да бъде засечено тау-неутрино — един от трите "аромати", които неутриното може да има. Понеже изстреляните от CERN неутрина са само мюонни, откриването на тау-неутрино ще е пряко доказателство за свойството му да се променя, което пък значи, че има маса.

неделя, октомври 28, 2007

Най-странните неща във Вселената: енергия на вакуума

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота (всъщност неделя) е денят на енергията на вакуума. Вакуумът по принцип се възприема за празно пространство, но дори в него винаги има някаква енергия. Според квантовата механика тази енергия е дискретна, т.е. състои се от "кванти" (порции). Всичко това може да се представи като мислено приемем, че във всяка точка от пространството има по един квантов хармоничен осцилатор [wiki]. Този сложен модел на вакуума е странен, защото от ежедневния ни опит знаем, че в него няма нищо. Учените смятат, че квантовите хармоничните "трептения" просто се унищожават взаимно и сумарно дават нула. Едно от изключенията на това нулиране е енергията на вакуума.

Енергията на вакуума може да се обясни и по друг начин: като спонтанно раждане на двойка виртуални частици от нищото, които много бързо след това се унищожават (анихилират) — процес, известен като вакуумни флуктуации. Понякога обаче тези виртуални частици взаимодействат с други преди да анихилират, и любопитното е, че точно това е причината за съществуването на фундаменталните сили в природата (като електромагнитната, слабото и силното ядрено взаимодействие, и може би гравитацията).

Какви са последствията от тази странна енергия? Само няколко от тях са:
  • ефектът на Казимир [en] — мистериозна сила на привличане, действаща на много малки разстояния;
  • предсказаното от Хокинг, но недоказано "изпарение" на черните дупки;
  • според общата теория на относителността енергията е еквивалентна на масата, следователно тази енергия на вакуума би трябвало да упражнява гравитационно привличане; това може да окаже влияние на космологичната константа и разширението на Вселената;
Енергията на вакуума се счита, че съществува реално и е част от странностите на Вселената, които все още очакват да бъдат обяснени от учените. Докато това стане факт, тя остава загадка.

________
Изображение: PMA Caltech

вторник, октомври 23, 2007

STS-120 Discovery

Днес за пръв път гледах изстрелване на совалка live по NASA TV. Когато започнах да гледам предаването, то вече вървеше от 3 чáса и оставаха още 3 до старта. Тогава точно транспортираха астронавтите до чакащата ги совалка с едно сребристо автобусче без прозорци. От "бялата стая" (последното място преди да влезнат в кабината на совалката) някои от тях изпратиха видео послания до близките си, след което ги закопчаха на седалките им. След бая време проверки на системи и т.н. всички се изнесоха от стартовата площадка, коридорът за достъп до совалката се разкачи (от NASA увериха, че при нужда от евакуация коридорът може да се върне за секунди), изключиха външното захранване и Дискавъри премина на собствено такова. Около 30 секунди преди старта компютрите поеха автоматичното управление, след което:



Тридесет и петото излитане на совалката Дискавъри премина като по учебник без никакви проблеми. Само по едно време заговориха за някакво парче лед, но се оказа безобидно. Тази мисия (STS-120) има за задача да достави европейския модул Harmony на Международната космическа станция, към който през следващите две мисии ще прикачат един европейски и един японски модул.

Препоръчвам на всеки, който не е гледал изстрелване на живо, да го направи следващия път, защото тръпката от това да си свидетел на най-голямото човешко постижение е огромна :)

________
Видео: CNN от NASA TV

неделя, октомври 21, 2007

Космосът

"Космосът е всичко това, което е, или е било, или някога ще бъде. И най-вялите ни размишления върху Космоса могат да ни развълнуват — по гърба ни полазват тръпки, гласът ни секва, спохожда ни едва доловимо усещане, сякаш от далечен спомен, за пропадане от високо. Знаем, че се доближаваме до най-великата загадка."

— Карл Сейгън, "Космос"

събота, октомври 20, 2007

Най-странните неща във Вселената: квазари

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на квазарите. Това са космически обекти, които за пръв път са наблюдавани с радиотелескопи в края на 1950-те години и силно озадачавали астрономите. Едва по-късно те осъзнали, че квазарите са на огромни разстояния от нас, понеже имат голямо червено отместване. Колкото по-голямо червено отместване има един космически обект, толкова по-бързо той се отдалечава от нас, а колкото по-бързо се отдалечава, толкова по-далеч е той. Квазарите са на края на видимата Вселена и се отдалечават от нас със скорости от порядъка на десетки хиляди километри в секунда поради разширението на тъканта на пространство-времето.

След като са толкова далеч и все пак ние ги виждаме, това може да означава само едно: квазарите са едни от най-мощните източници на лъчение във Вселената. Дори най-мощните. Според изчисленията мощта им е сравнима с тази на стотици галактики, взети заедно!

Днес астрономите считат, че квазарите всъщност са активни ядра на млади галактики. В центъра на почти всяка галактика се предполага, че има свръхмасивна черна дупка, която поглъща феноменално количество материя, но не всичката наведнъж. Материята, която не може да бъде погълната, се върти с огромна скорост на прага на хоризонта на събитията и от вътрешното триене се нагорещява до милиони Келвини. Това е причината активните ядра да излъчват мощни електромагнитни потоци, които пътуват през Космоса вече 13 милиарда години (най-далечният квазар е на 13 млрд св.г.). Поне това е най-добрата теорията, която имаме засега.

________
Изображение 1: Рисунка на квазара GB1508, NASA
Изображение 2: Рентгенова снимка на квазара PKS 1127-145, отдалечен от нас на 10 млрд св.г., Chandra X-Ray Observatory, NASA

петък, октомври 19, 2007

Глобалното затопляне

Може би най-дискутираната тема тази година е за глобалното затопляне. Това от една страна е добре, защото вниманието на обществото се насочва към редица трудно обратими негативни процеси, но от друга страна е лошо, защото други важни проблеми биват пренебрегвани. Все още не знаем със сигурност какво и как причинява регистрираното повишаване на средната температура, поради което има доста хипотези, които и в момента се тестват и анализират.

Тук ще се спра на една от тези хипотези: Слънцето. Енергията от термоядрения синтез на водород в недрата му поддържа почти всяка форма на живот на Земята — ето колко важно е то.

Снимка на Слънцето от космическата обсерватория SOHO

От векове хората знаят, че по повърхността на Слънцето има петна. И докато все още механизмите на образуването им не са изцяло ясни, то едно нещо е сигурно: съществува явление, наречено слънчев цикъл — редуване на периоди с малко и с много петна.

При слънчев максимум се наблюдават много и големи петна по цялата повърхност на нашата звезда. Те се проявяват като източници на слънчеви избухвания, при които се отделят големи количества енергия. При слънчев минимум петната са малко и предимно в полярните зони. Максимумите и минимумите се редуват през приблизително 11 години.

Този цикъл оказва силно влияние върху климата на Земята. Тя е сравнително близо до Слънцето и при избухвания потоци от частици (слънчев вятър) се изстрелват към нея. Счита се, че при минимум температурата по-скоро се понижава, а при максимум има тенденция да се увеличава.

През 17 век слънчев минимум се установил за няколко десетилетия и, случайно или не, тогава се случва и т.нар. Малка ледена епоха, когато в Европа температурите спаднали значително. Тук също има разногласия, но остава фактът, че Слънцето може да влияе на климата ни.

Съвременна теория твърди, че има и друг цикъл, който е с много по-голям период — десетки хиляди години — и евентуално може да обясни древните ледени епохи, когато ледовете са покривали многократно по-големи територии. Но и за тази теория липсват преки доказателства.

Земният климат несъмнено се влияе от Слънцето. Докато не бъде научно доказано обаче, че то е причината за глобалното затопляне, е вредно да се правят каквито и да е уж сигурни изказвания. Истината просто е не знаем. Но междувременно нищо не пречи хората да се възпитават да живеят по-природосъобразно, защото всички ние сме част от биосферата, която се крепи на деликатен баланс. Колкото и малко да е влиянието ни, нека поне е положително. Това е личното ми мнение :)

Залез над Арктика. Image credit: Jeremy Harbeck

сряда, октомври 17, 2007

Още една загадка?

Спомняте ли си проекта GalaxyZoo? Учените помолиха обикновени интернет потребители да им помогнат със сортирането на милион галактики, защото човешкото око е по-добро от компютрите що се отнася до анализа на сложните форми на галактики от дълбокия Космос. Оказва се, че повече от 100 000 души са откликнали на тази молба и като резултат вече имаме интересни данни.

Доскоро астрономите смятаха, че посоката на завихряне на галактиките е произволна — т.е. еднакво вероятно е да намерим въртяща се по часовниковата или обратно на часовниковата стрелка галактика. Но получените данни сочат друго: гледани от Земята, повечето галактики се въртят обратно на часовниковата стрелка. Ако този факт бъде потвърден, то това ще се превърне в още една загадка на Вселената.

За повече информация: Telegraph.co.uk
________
Снимка: Whirlpool Galaxy (M51), HubbleSite

събота, октомври 13, 2007

Най-странните неща във Вселената: неутрино

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на неутриното. За тази елементарна частица е ставало дума преди. Тя е загадка за съвременната физика, защото е много трудно да бъде засечена и е една от най-мистериозните частици. Образува се на много горещи места — например в недрата на Слънцето — където действат процеси на термоядрен синтез. Смята се, че при всеки сблъсък на две водородни ядра (т.е. два протона) се отделя по едно неутрино, но проблемът е, че нашите детектори не успяват да засекат съответстващият на процесите в Слънцето брой неутрина. Това отчасти е така, защото те имат свойството да преминават с много, много висока скорост през познатата ни материя без да взаимодействат с нея. Но това не е цялата истина.

Теорията казва, че има три типа (аромати): електронно, мюонно и тау-неутрино. Оказва се, че неутриното има необичайната способност с времето да преминава от един аромат в друг. А нашите детектори, които разчитат на гигантски обеми от течности (или чист полярен лед), където неутрино се удря в частица материя и може да бъде видяно, са чувствителни само към един от тези аромати (най-лекото — електронното).

Това явление ни подсказва още нещо: неутриното има маса, защото иначе няма как да се превръща от един тип в друг. Въпреки това може би най-голямата загадка във Вселената — тъмната материя — не може да бъде обяснена с фантомното неутрино. Науката тепърва прохожда в тези вълнуващи насоки, а ние ще следим с интерес.

В английската Уикипедия има доста подробна статия за неутриното.

Схема на IceCube Neutrino Detector. Концепцията е да се спуснат хиляди оптични детектори в ледовете на Антарктида, които да улавят редките изблици на излъчване на Черенков (дъжд от вторични частици — своеобразна следа от взаимодействие на неутрино с материята). Защо там и защо толкова дълбоко? Защото само неутриното може да проникне в тези ледове и резултатите няма да бъдат "замърсени" от други частици.

________
На малката снимка: вътрешността на Liquid Scintillator Neutrino Detector в Националната лаборатория Лос Аламос, САЩ. При работа вътре е имало близо 170 тона масло, а засичането е ставало благодарение на 1200 фото-тръби. Този детектор е работил до 1998 г.

вторник, октомври 09, 2007

Нобелова награда за физика, 2007

Днес беше присъдена Нобеловата награда за физика на Албер Фер и Петер Грюнберг за откриването на гигантското магнито- съпротивление (giant magnetoresistance), което стои в основата на съвременните твърди дискове. Откритието нямаше да бъде възможно преди напредъка на иновативните нанотехнологии, защото то разчита на квантово-механични свойства на електроните (като тунелиране). Това се счита и за първото реално приложение на нанотехнологиите в света.

За повече информация:
Блог за наука на Капитал
Official Press Release
Information for the Public [en]

________
Снимки: Nobelprize.org
1. Албер Фер (Albert Fert), Франция
2. Петер Грюнберг (Peter Grünberg), Германия

понеделник, октомври 08, 2007

Laser Interferometer Space Antenna (LISA)

Това е името на първата специализирана космическа обсерватория за пряко засичане на гравитационни вълни от бинарни системи в Млечния път и свръхмасивни черни дупки в други галактики. Тя е съвместен проект на ESA и NASA и планираното изстрелване е през 2015 г. В същността си тя представлява огромен майкълсонов интерферометър [Wiki].

LISA ще се състои от три идентични апарати с формата на хокейни шайби (но по-големи), разположени във върховете на гигантски мислен (приблизително) равностранен триъгълник със страна 5 млн км. Евентуална гравитационна вълна би трябвало да предизвика слаба промяна в разстоянията между "тестовите маси" — по две 4-сантиметрови кубчета във всеки апарат, носещи се в безтегловност и полирани до съвършенство. Кубчетата ще играят роля на огледала и ще отразяват лазерните лъчи от другите два апарата, за да бъде измерена промяната.

От огромно значение ще е предотвратяването на каквито и да е паразитни смущения в относителното местоположение на кубчетата. Смущенията може да са:
  • външни: предизвикани от Слънцето (слънчев вятър, магнитно поле — корпусът ще предпазва кубчетата от тях) и от Земята и Луната (гравитационно въздействие — за да е минимално LISA ще следва Земята по орбитата й на 20° зад нея);
  • вътрешни: електромагнитни полета и термично въздействие при работата на компютъра, както и остатъчно газово налягане.
Позицията на кубчетата спрямо апарата ще бъде постоянно измервана от гравитационен сензор и при нужда микродвигатели ще компенсират смущенията с точност до 10 нанометра. Като резултат LISA ще може да засича нискочестотни гравитационни вълни, които са недостъпни за наземните обсерватории като LIGO, Virgo и др. Но те няма да се конкурират взаимно, а ще се допълват.

Предизвикателствата пред тази бъдеща мисия са много. Тя трябва да се справи със смущенията, с променливите дължини на страните на триъгълника (защото трите уреда няма да могат да ги поддържат перфектни), с влиянието на междупланетните магнитни полета и др.

Препоръчвам ви да посетите страницата на NASA за проекта LISA, която е много подробна и информативна.

________
Изображения: LISA @ NASA

неделя, октомври 07, 2007

Закъсняли гама-лъчи — доказателство за квантова гравитация?

От време на време астрономите се натъкват на изненадващи открития, които се оказват предизвикателство за съществуващите теории. Когато това стане и някава работа бива публикувана в някое от престижните издания, тогава научната общност започва да работи в новите насоки. Изказват се хипотези, търсят се обяснения, наблюденията се повтарят (ако е възможно) и общо взето бавно, бавно се търси логично обяснение.

През 2005 година екип от астрономи наблюдавали такова събитие. Те насочили телескопа MAGIC към блейзара Markarian 501 и засякли поток от високоенергийни гама-лъчи. След като анализирали данните, те стигнали до странни резултати: според изчисленията им високоенергийните гама-фотони пристигнали 4±1 минути по-късно от нискоенергийните фотони. Въпросът е защо едните фотони са закъсняли (т.е. са се движели по-бавно от скоростта на светлината) и засега няма отговор.

Има няколко възможни варианта:
  • Понеже тези лъчи идват от далеч (500 млн св.г.), от недрата на свръхмасивна черна дупка, която не може да погълне всичката материя, падаща върху нея, и понеже механизмите на действие на такива екзотични обекти все още не са ни изцяло ясни, то може високоенергийните лъчи да са се образували 4 минути по-късно. Учените-автори на преработената работа, пусната в arXiv обаче твърдят, че това е малко вероятно.
  • Не е изключено разликата да е възникнала по време на дългото пътуване на лъчите из Космоса, защото не се знае през какво са преминали преди да достигнат нашите детектори.
  • Едно по-екзотично обяснение е предвиденото от някои теории на квантовата гравитация забавяне в зависимост от енергията (честотата) на фотоните, направено преди десетина години.
Докато първите две обяснения са по-обикновени и може би очаквани, то третото е по-особено. Това е така, защото досега няма преки доказателства за която и да е теория на квантова гравитация. Теоретиците се надяват да получат такова доказателство възможно най-скоро, и идеята е, че това може да е дългоочакваното доказателство. Сега, ако наистина е така, то това действително ще предизвика експлозия във физиката. Може би затова редица учени са въодушевени, но само бъдещи наблюдения и изследвания ще покажат каква е истината.

Та да се върнем на "абстрактното" обяснение. (В този параграф ще пропускам изрази като "може би", "предполага се" и т.н. Ясно е, че говорейки за "квантова гравитация" всичко е на ниво непроверени хипотези.) Основната идея е, че високоенергийните фотони причиняват микроскопични флуктуации в тъканта на пространство-времето, които играят ролята на субатомни "лещи". Колкото по-висока енергия има фотонът, толкова по-големи флуктуации ще причинява, т.е. толкова по-трудно ще минава през пространство-времето, следователно ще се забави. Според някои изчисления 4-минутното закъснение за тези 500 млн св.г. се вписват прилежно в тази хипотеза. Четири минути са много, много, много кратко време отнесено към половин милиард години, но не бива да очакваме, че флуктуациите (известни още като "квантова пяна") ще имат голям ефект върху фотоните. По принцип квантовите ефекти действат на субатомно ниво (планкова дължина), което ги прави изключително трудни за откриване. Интересно също е, че от това закъснение може да се определи на какво ниво квантовата гравитация започва да действа. Според някои модели това са около 5×10^17 GeV, според други — 6×10¹º GeV.

Това обяснение на закъсняването на фотоните е по-нестандартно и съответно учените са предпазливи. Самите автори на работата се подсигуряват като твърдят, че са нужни още наблюдения на други мощни източници на гама-лъчи, както и проверка на по-конвенционални хипотези. Едно е сигурно: учените ще имат доста работа.

Относно подробности за използвания телескоп, методите и други неща: статията в блога за наука на Капитал. Допълнително попаднах на интересни нови (за мен) блогове, в които е писано по въпроса, но ще ги прегледам друг път: the reference frame, ars technica.

"Космическата ера на 50 години"

Така е озаглавена статията на Гай Гуглиота в октомврийския брой на National Geographic България.

В нея авторът прави кратък обзор на славното минало на космическата надпревара, както и на това, което може би ни очаква от тук нататък. Прочетох я на един дъх и въпреки че тия дни много се изписа и изговори за космоса, то пак ми беше доста интересно. Завладяващо е когато изведнъж се обръща по-голямо внимание на така специализирани неща, които често остават незабелязани от обременените българи. Дори да е за кратко :)

Този блог досега не се е фокусирал върху изследването на Слънчевата система от роботи или хора, нито върху технологиите за извеждане на апарати в открития космос, но това не значи, че те са по-малко вълнуващи. Напротив, без тях надали щяхме да сме стигнали въобще до тук, до способността ни да надзъртаме милиарди години назад в историята на Вселената и да достигаме нови хоризонти.

Препоръчвам на всеки да прочете статията в NG България, както и да се абонира за 2008 г, защото освен 12-те броя от списанието без аналог в България, ще получи подарък "колекционерско издание с уникални снимки от Космоса" :)

събота, октомври 06, 2007

Най-странните неща във Вселената: галактически канибализъм

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на галактическия канибализъм. Това е може би нещото с най-зловещо име, включено в класацията. Вселената съдържа стотици милиарди галактики, които непрестанно се движат из междугалактическото пространство. Астрономите са наблюдавали редица случаи на сблъсъци между отделни галактики и имат причини (поне теоретично) да предполагат, че такива мащабни събития се случват по-често отколкото сме смятали.

Галактически канибализъм се нарича процес, при който голяма галактика (като Млечния път) привлича с гравитацията си малка галактика (джудже), разкъсва я и я поглъща. Разкъсването става поради галактическите приливни сили [Wiki], които на определено разстояние от голямата галактика (граница на Роше) вече са толкова силни, че преодоляват привличането между отделните звезди в галактиката-джудже и тя се разпада.

Приетият модел на еволюцията на галактиките твърди, че подобни катастрофи трябва да са често срещани, но астрономите са наблюдавали само малък брой такива събития, защото малките галактики са прекалено бледи и трудно се забелязват. Това е снимка на канибализъм в действие, заснета с помощта на японския телескоп Subaru.


Учените смятат, че чрез галактически канибализъм някои галактики може би растат. В нашия Млечен път има звезди, които се предполага, че някога са принадлежали на съседна галактика-джудже. В Андромеда също има следи от малки галактики. В момента е възможно да действа такъв процес между Млечния път и малките му сателити (Магелановите облаци).

При подобни междугалактически взаимодействия много рядко се случват сблъсъци на звезди. Разстоянията между звездите в галактиките са достатъчно големи, че те не само да се разминават, но и може би почти да не усещат случващото се събитие. Това е обнадеждаващо за хората от бъдещето, защото се предполага, че след 4 милиарда години Млечният път и Андромеда ще се сблъскат. Как ли ще изглежда нощното небе тогава ;)


________
Снимка 1: Hubble Space Telescope
Снимка 2: Subaru Telescope (източник)

събота, септември 29, 2007

Най-странните неща във Вселената: гравитационни вълни

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на гравитационните вълни. Общата теория на относителността ни казва, че гравитацията е резултат от изкривяването на тъканта на пространство-времето от масивните тела. При движението на тези тела по определен начин могат да възникнат вълни в тъканта. Тези вълни, подобно на звуковите вълни, се разпространяват във всички посоки, но със скоростта на светлината. При звуковите вълни има сгъстяване и разреждане на въздушните молекули — те пътуват през пространството, докато при гравитационните вълни самите разстояния между точките в пространството се скъсяват или удължават!

Но какво може да причинява тези гравитационни вълни? Достатъчно е някакво тяло или система да извършва ускорително движение по несиметричен начин. Например бинарна система (двойка звезди, звезда и планета...), експлозия на свръхнова (стига да не е напълно симетрична), сливане на черни дупки и др.

Гравитационните вълни могат да преминават през непрозрачни среди, което ги прави много полезни за учените. С тяхна помощ те биха могли да наблюдават сърцевините на черни дупки, които иначе са недостъпни заради плътната въртяща се материя около тях.

Съществуват изключително прецизни уреди, с които физиците търсят гравитационни вълни. Повечето са на базата на лазери, които измерват разстоянието между фиксирани точки. При преминаването на вълна те засичат слабата промяна на това разстояние. Най-чувствителният лазерен интерферометър в момента е LIGO:


LIGO Gravitational Wave Observatory

Други подобни проекти са немско-британския GEO 600, японския TAMA 300 и европейския Virgo. Подобно на програмата SETI@Home всеки може да участва в обработката на данните от LIGO като се включи в Einstein@Home. Бъдещ проект на NASA и ESA е космическата антена LISA, която скоро ще получи отделен пост.

Зад гравитационните вълни стои сериозен теоретичен апарат, но те все още остават един загадъчен феномен, който има потенциала да ни отведе една крачка по-напред към тайните на Вселената.

________
Изображение: NASA

вторник, септември 25, 2007

3D Hubble Space Telescope

В понеделник Warner Bros. и IMAX обявиха, че ще снимат 3D-филм за телескопа ъбъл" в сътрудничество с NASA. Камерата ще полети на борда на космическата совалка през 2008 година, за да документира интересната история на телескопа.

"Зрителите ще бъдат хипнотизирани при пътешествието до най-далечните галактики във Вселената" — Шейна Дейл, зам. администратор на НАСА.

Първото излизане на 3D-камерата на IMAX се състоя през 2001 г. за заснемането на филма "Космическа станция", който може да бъде гледан в първото 3D-кино в България в Mall of Sofia.

Една от другите задачи на мисията STS-125 ще е инсталирането на два нови инструмента:
  • Cosmic Origins Spectrograph — най-чувствителния УВ-спектрограф, монтиран някога на "Хъбъл", който ще изследва структурата на Вселената в огромни мащаби;
  • Wide Field Camera 3 — нова камера, чувствителна в широк диапазон от дължини на вълните, която ще може да заснема в детайли планетите от Слънчевата система, звездите в близки галактики и да надзърне по-далеч от всякога в дълбините на Вселената.
Филмът за "Хъбъл" е планиран да излезе през 2010 година.

________
Източник: NASA
Снимка: HubbleSite Gallery

понеделник, септември 24, 2007

Бозонът на Хигс*

Бозонът на Хигс — фундаменталната частица, предсказана от теоретика Питър Хигс — може да е отговора на въпроса защо частиците имат маса. За да обясним връзката, трябва да осъзнаем важен факт за природата: вакуумът далеч не е празен! Всъщност той е пълен с т.нар. виртуални частици и силови полета. Произходът на масата изглежда е свързан с този феномен.

В теорията на относителността на Айнщайн има съществена разлика между частиците с маса и тези без маса: Всички частици без маса трябва да се движат със скоростта на светлината, докато масивните частици никога не могат да достигнат тази скорост. Но как са се появили частиците с маса? Хигс предположил, че вакуумът съдържа вездесъщо поле, което може да забавя някои (иначе безмасови) елементарни частици — подобно на куршум, движещ се в съд с гъста течност. Такива частици биха се държали като масивни частици и не биха могли да достигнат скоростта на светлината. Други частици (например фотоните на светлината) имат имунитет към това поле, не се забавят и следователно нямат маса.

Въпреки че полето на Хигс не може да се измери директно, ускорителите могат да го възбуждат и да разкриват т.нар. бозони на Хигс, които да видим. Досега експериментите с най-мощните ускорители на земята не са засекли бозони на Хигс, но косвени доказателства сочат, че физиците са изправени пред зашеметяващо откритие.

________
* Превод от електронното списание за физика на елементарните частици symmetry. Автор: Howard E. Haber, University of California, Santa Cruz
Изображение: CERN

неделя, септември 23, 2007

Картографиране на Вселената — Sloan Digital Sky Survey

През 2000 г. е поставено началото на най-амбициозния проект за картографиране на познатата ни Вселена — Sloan Digital Sky Survey. Целта на проекта е да направи детайлни снимки на 1/4 от небето и 3D-карта на около милион галактики и квазари.

Наблюденията се извършват с 2.5-метров телескоп (снимката в дясно) от обсерваторията Apache Point в Ню Мексико, САЩ, на 2800 м надморска височина. Камерата на телескопа има 30 силициеви сензори (CCD матрици) с обща разделителна способност от 120 мегапиксела, охлаждани с течен азот до –80°С за подобряване на чувствителността.

Освен оптични наблюдения, телескопът прави и спектроскопски анализ на 640 избрани обекти във всеки един момент. Светлината от избраните обекти се улавя от 640 оптичени кабели и се записва върху специални плаки. С получената и анализирана информация (по 200 GB на нощ) може да се определи състава, възрастта и разстоянията до наблюдаваните обекти.

Обсерваторията Apache Point в Ню Мексико. Бялата постройка в средата се придвижва на релси и покрива 2.5-метровия телескоп когато той не работи. В малкия купол се намира калибриращият телескоп.

Първата фаза на проекта (SDSS-I) завърши през юни 2005. За 5 години са снимани повече от 200 милиона космически обекти, изследвани са спектрите на 675 000 галактики, 90 000 квазари и 185 000 звезди. Втората фаза (SDSS-II) ще продължи до юни 2008, като през това време се работи в три отделни направления:
  • Sloan Legacy Survey — събиране на данни за още 860 000 галактики и 105 000 квазари, с помощта на които ще можем да добием реална представа за строежа на Вселената;
  • SEGUE — събиране на спектри на 240 000 звезди в нашата галактика, което ще ни помогне да разберем по-добре възрастта, състава и структурата на Млечния път;
  • Sloan Supernova Survey — до края на 2007 г. това проучване търси експлозии на свръхнови тип Іа, което да хвърли светлина върху историята на разширението на Вселената.
Получените данни са достъпни безплатно в Интернет чрез SkyServer (за некомерсиални цели не е необходимо разрешение за ползване).

Галактическия куп Персей (ляво) и сферичния куп М13.

Досега проектът Sloan Digital Sky Survey е предоставил информация, използвана в огромен брой научни изследвания, свързани с редица въпроси — от квазарите на ръба на видимата Вселена, разпределението на галактиките, строежа на звездите в Млечния път, до тъмната материя и тъмнага енергия. Какво по-силно доказателство за успеха на това начинание?

________
Всички снимки са от галерията на SDSS.

събота, септември 22, 2007

Най-странните неща във Вселената: екзопланети

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на екзопланетите. Екзопланетите са планети извън Слънчевата система. Повечето от откритите до момента около 250 от тях са газови гиганти, подобни на Юпитер. Смята се, че най-малко 10% от подобните на Слънцето звезди имат планети, като не е изключено някои от тях да са подходящи за живот.

Съществуват редица методи за откриване на извънслънчеви планети. Тъй като те светят милиони пъти по-слабо от звездите, около които обикалят, то директното им засичане с оптични телескопи много рядко е възможно.


Част от индиректните методи са:
  • астрометрия: отчита се видимото отместване на звездата, дължащо се на влиянието на евентуална планета; това влияние е много слабо, но може да бъде засичано.
  • доплеров метод: отчита се спектралното отместване на звездата, породено от движението й напред-назад поради наличието на планета; това е най-често използвания метод.
  • пулсари: това са останки от масивни звезди, които се въртят страшно бързо и пулсират на много равни интервали; леко нарушение на интервалите е индикация за присъствието на планета.
  • транзитен метод: когато планета мине пред звездата й, яркостта на звездата спада леко; потъмняването на звездата зависи от нейния размер и от размера на планетата.
  • гравитационна микролеща: звездите могат да играят ролята на лещи, като изкривяват лъчи от по-далечни звезди, при което яркостта на далечната звезда временно се увеличава; когато това увеличение е повече от очакваното, то може звездата-леща да има планета, на която да се дължи допълнителното увеличение; телескопът "Хъбъл" откри екзопланета по този начин.
Повечето открити извънслънчеви планети обикалят около звезди, подобни на Слънцето, но в действителност може да има планети и около други класове звезди. Най-често астрономите могат да определят масите и орбиталните характеристики на екзопланетите, както и състава на атмосферите им. Засега откритите планети са доста масивни, но според най-новите хипотези малките, подобни на Земята, планети са по-разпространени от газовите гиганти, които пък са по-лесни за откриване.

Рисунка на планетата Gliese 581 c, автор: Herve Piraud

Има много въпроси, свързани с извънслънчевите планети:
  • Какъв състав имат?
  • Притежават ли спътници?
  • Има ли вода на тях?
  • Възможно ли е там да има живот?
Всяка звезда има т.нар. обитаема зона (виж схемата в дясно). Ако в тази зона има планета, то най-вероятно е точно там условията да са подходящи за живот. Но дори да съществуват примитивни форми на живот, откриването им е непосилна задача. Засега.

събота, септември 15, 2007

Най-странните неща във Вселената: тъмната материя

В продължение на 10 седмици ще ви запозная малко по-подробно с всяко едно от явленията и обектите, включени в анкетата на space.com. Можете да гласувате за вашите фаворити тук :)

Тази събота е денят на тъмната материя. За нея съм писал и преди в поста "Тъмна материя" и в "Пръстен от тъмна материя".

Обикновената материя, която излъчва и отразява светлина, е около 5% от цялата Вселена. Останалото се смята, че е изградено от невидима материя — една от най-големите загадки на космологията.

Смята се, че тъмната материя играе съществена роля в еволюцията на Вселената и теорията на Големия взрив. Според моделите, ако нея я нямаше, познатата ни материя не би могла да кондензира в компактни обекти като звезди и галактики, защото хаотично движещите се частици биха се разпръснали из младата Вселена.

Хипотези за това какво представлява невидимата материя има много. Според нови доказателства доста вероятно е тя да е съставена предимно от нов вид елементарни частици, известни като небарионни (барионите са клас частици, съставени от три кварка, напр. протони, неутрони). Учените вече разграничават два вида тъмна материя: студена и топла. Студената представлява тежки и бавни частици, а топлата са по-леки и бързи. Все още никой не знае кой модел е правилен.

Съществуват и алтернативни обяснения, които предполагат, че просто не разбираме достатъчно добре механизмите, по които работи гравитацията. Възможно е законите на Нютон да важат на малки разстояния, а на по-големи да се променят! Това обяснение обаче трудно се справя с т.нар. гравитационни лещи — ефект от самото присъствие на тъмната материя, която изкривява минаващата наблизо светлина.

Гравитационна леща, която изкривява светлината от галактическия куп Абел 1689. Това явление "издава" присъствието на невидима материя. Кликнете на снимката, за да видите изкривения и удължен образ на някои от галактиките.
Снимка: Hubble Space Telescope


Квантовата механика също предлага теории, които изключват нуждата от невидима материя. Опитите да се изведе теория, обединяваща гравитацията с чудния свят на субатомните частици може да промени представата ни за гравитацията и да получим по-ясна картина за същността на Вселената.

Все още обаче тъмната материя остава загадка! Загадка, която несъмнено трябва да разрешим.

Повече за тъмната материя: Wikipedia [en]; Тъмна материя online [bg]