Журнал "Наука и Техника" (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 03 (10)

Вопрос: А что указывает на то, что это именно протопланетный диск?

Ответ:Для этого надо вспомнить, как образуется нейтронная звезда. Взрывается сверхновая звезда, и большая часть ее огромной массы выбрасывается в открытое пространство. Тогда на прежнем месте остается сжатый объект. И если масса этого сжатого объекта больше некоторой физической массы, то образуется черная дыра, а если меньше — образуется нейтронная звезда. Нейтронная звезда — это маленькая звезда диаметром около 10 км и массой порядка Солнечной массы. Плотность — как в ядре атома или выше. Вот такой получается уникальный объект, но это еще не все — от взрыва сверхновой звезды остаются так называемые «дебри».

Космос — это не Хаос, а Порядок

Вопрос: Что это?

Ответ:Это пыль, состоящая из тяжелых элементов: углерода, кислорода, железа, водорода, гелия. Часть из них может притягиваться обратно к звезде. А поскольку звезда вращается, то дебри тоже будут увлечены этим вращением. И из-за центробежной силы во время вращения эти элементы превращаются в диск. Это универсальный механизм, можно сказать, что так же образуются звезды вроде Солнца или планетные системы вроде Солнечной. Любая протозвезда существует не в пустоте, а в среде из пыли и газа, и когда она сжимается и образует нормальную звезду, то ее всегда сопровождает процесс вращения, и она оказывается окруженной пылью и газом. Практически каждая звезда может иметь такой газо-пылевой диск. Потом он постепенно охлаждается, и в нем могут образовываться планеты. Так, мы предполагаем, наша солнечная система и образовалась.

Вопрос: Как вы можете прокомментировать компьютерное моделирование роста Вселенной, о котором рассказывалось в одном из номеров журнала Nature. Там ведь речь шла о том, что современные космологические структуры — галактики и их кластеры — формировались из газовых “пузырей”, которыми космос был наполнен спустя 300 млн. лет с момента Большого взрыва. И якобы произошло это все гораздо раньше, чем мы предполагали.

Ответ:Есть крупномасштабная структура Вселенной, в которой задействовано то, что больше всего может гравитировать (притягивать). Больше всего в ней скрытой темной материи. Хотя мы и не знаем ее микрофизику, но мы предполагаем, что она состоит из реликтовых осадочных частиц, оставшихся от ранней Вселенной. Частицы эти распределены неоднородно, они начинают стягиваться в объекты, которые изначально могут быть совсем малыми, потом объекты сливаются и образуют объекты большего размера. Возникает такое иерархическое скучивание. Наиболее впечатляющими будут скопления галактик темного вещества. Потом идут сами галактики — вроде нашей. Потом идут карликовые галактики. И так далее. И все это то, что мы могли бы различать, если бы имели «глаза», видящие темное вещество. Глаз таких у нас нет, но по гравитационным проявлениям мы можем судить насколько наше моделирование адекватно, и сейчас оно очень удачно. Когда мы видим, как пробные тела движутся в гравитационном поле, которое создается темным веществом, это подтверждает структуру этого скрытого темного вещества. Это первый слой. Но теперь мы добавим немножко вещества — те самые 4 процента во Вселенной, состоящие из протонов, нейтронов и электронов, которые уже могут светиться. Обычное вещество не доминирует по массе во Вселенной, но оно очень полезно. Из него состоят звезды. С другой стороны, физика обычного вещества сложней, там имеют место такие вещи, как ударные волны, охлаждения, излучения цвета. Это новый уровень. Космологическая парадигма состоит в том, что у нас доминирует темная материя, которая может быть неоднородной и образовывать гало галактики. Эти гало порождают гравитационное поле вокруг себя. Обычное светящееся вещество сваливается в это гравитационное поле, захватывается им. Гало в нашей галактике притягивает вещество ближе к центру. Но дальше возникает вопрос: и как буквально оно работает? Как внутри этого скопления вещества образуются звезды? Как буквально эти звезды вспыхивают, перемешивают химические элементы? Это сложные нелинейные задачи. А точность ответа на них зависит от уровня численного расчета, который включает в себя нелинейную физику светящегося Вещества. И прогресс состоит в том, чтобы компьютеры были более быстрыми и ловкими. Так что результаты, описываемые в упоминаемой вами статье, не изменили картину Вселенной, но существенно углубили.

Вопрос: А о каких пузырях там идет речь?

Ответ:Когда говорят о пузырях, которые образуются, то не имеют в виду гигантские пузыри между скоплениями галактик, а упоминают сравнительно маленькие пузыри — с точки зрения космологии — внутри нашей солнечной системы. Это такая своеобразная внутренняя структура в межзвездной среде. Авторы статьи утверждают, что они хорошо воспроизводят свойства так называемых эллиптических галактик (галактики делятся на спиральные и эллиптические). Спиральные галактики сплющенные и у них есть характерный узор спирали.

Вопрос: А как различать космологию и космогонию?

Ответ:Космогония — старое слово, относящееся к истории образования планетных систем и галактики. А космология — это наука о строении Вселенной в целом.

Вопрос: Кроме физики элементарных частиц, с какими еще научными дисциплинами космология непосредственно связана?

Ответ:В свое время астрономия привела к развитию физики, математики. В таком же смысле космология сегодня относится к физике элементарных частиц, к теории гравитации, к численному моделированию.

Вопрос: А не наоборот? Если раньше из астрономии рождались научные области, то сейчас космология питается новыми направлениями?

Ответ:Нет, не так. Если бы наша Земля была огорожена зеркальной оболочкой, и мы не видели, что происходит в космосе, мы не обнаружили бы темной материи, темной энергии, мы бы не знали, что вещества больше, чем антивещества и мы имели бы теоретическую картину в физике элементарных частиц, которая сильно отличалась от сегодняшней. Есть так называемая стандартная модель физики элементарных частиц, которая очень хороша, но внутри ее мы не можем объяснить темное вещество, мы не можем объяснить, почему нет антивещества в космосе, мы не можем объяснить сущность темной материи, а это очень обширная тема. Потому мы и ждем результатов большого адронного ускорителя в ЦЕРНе, что он как раз будет сталкивать частицы на энергиях, приближающихся к необходимым для образования скрытого вещества. Или, например, мы не можем объяснить так называемую инфляционную стадию очень ранней Вселенной. Каждая из этих причин очень серьезная проблема, заставляющая нас строить теорию вне стандартной модели. И все это диктуется астрофизикой и космологией. Они определяют физикам то, что является проблемой.