Артур Миллер - Империя звезд, или Белые карлики и черные дыры

Расстояния от различных галактик до Земли измерить не так легко, и величина постоянной Хаббла определяется с погрешностью 10 %. Возможно также, что Вселенная не всегда расширялась с одинаковой скоростью и постоянная Хаббла в прошлом имела другое значение. По величине постоянной Хаббла можно легко вычислить, что возраст Вселенной составляет примерно 13–16 миллиардов лет (с учетом 10 %-й погрешности). В 1950-е годы были две противоречащие друг другу теории о происхождении Вселенной. В соответствии со «стационарной моделью» Вселенная сегодня такая же, какой была и много-много лет назад, она не меняется. Теория Большого взрыва по Хабблу предполагает, что Вселенная возникла 13 миллиардов лет назад из некоторого начального, сингулярного, состояния и с тех пор непрерывно расширяется. Теория Большого взрыва предсказывает существование фонового микроволнового излучения, соответствующего температуре три градуса Кельвина. (Термин «Большой взрыв» придумал сторонник стационарной модели Вселенной Фред Хойл, выступая на ВВС в 1950 году, чтобы отличать ее от своей собственной теории.) Самым энергичным сторонником теории Большого взрыва был Георгий Гамов. В 1965 году Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили излучение, спектр которого соответствовал излучению абсолютно черного тела с температурой около трех градусов Кельвина. Это излучение пронизывает всю Вселенную и, скорее всего, является «эхом» Большого взрыва. Поразительно, но именно такую температуру предсказывала теория Большого взрыва. Изначально невероятно горячие и плотные массы материи охлаждались по мере расширения Вселенной до трех градусов Кельвина. Работа Пензиаса и Уилсона стала стимулом для современных исследований происхождения Вселенной и считается поворотным моментом в современной космологии. В 2003 году с помощью зонда микроволновой анизотропии Уилкинсона были сделаны самые точные на сегодняшний день измерения температуры Вселенной и, следовательно, определен ее возраст, который, как и предсказывалось, оказался равным 13,7 миллиарда лет, с погрешностью несколько сотен миллионов лет.

Впервые источник радиоволн был обнаружен Янским еще в 1932 году. Как и в случае Чандры, никто не поверил в это открытие.

Термин «оптический» используется потому, что эти объекты «видны» с помощью телескопа и могут быть сфотографированы, хотя невооруженным глазом их и не видишь.

В 1980-е годы с помощью инфракрасных телескопов было показано, что явление, интерпретированное Бааде и Минковским как столкновение двух галактик, на самом деле оптический обман, вызванный поглощением света облаком пыли вблизи радиогалактики Лебедь А.

Обозначения взяты из Третьего Кембриджского каталога источников радиоволн, составленного группой, руководимой радиоастрономом Мартином Райлом.

Ричард Уайт вспоминает, что статья Колгейта была так сложна, что рецензент из Ливермора попросил помощи Уайта. А Уайт, в свою очередь, попросил помощи у ливерморских экспертов в других областях физики. Коллективная рекомендация была такова: хотя некоторые разделы статьи требуют уточнения, ее следует опубликовать. Полностью понять ее никому из них не удалось.

В евклидовой геометрии сумма углов треугольника всегда равна 180 градусам. Такой треугольник может быть изображен на плоскости независимо от ее ориентации по отношению к Земле. Одним из необыкновенных аспектов общей теории относительности является обширное использование неевклидовой геометрии, в которой сумма углов треугольника не равна 180 градусам. Этот подход оказался правильным способом представления структуры пространства-времени и привел к предсказанию ряда физических явлений, связанных с чрезвычайным искривлением пространства вблизи массивных тел типа звезд. Одно из таких явлений — отклонение света звезд вблизи Солнца, которое Эддингтон наблюдал в 1919 году.

В 1978 году Рассел Халс и Джозеф Тейлор обнаружили косвенное подтверждение существования гравитационных волн при наблюдении характеристик двойного пульсара PSR 1913 +16, состоящего из двух нейтронных звезд. Для анализа такой системы следует использовать общую теорию относительности. Халс и Тейлор с помощью точных расчетов обнаружили, что скорость убывания периода орбитального движения связана с испусканием гравитационных волн. В 1993 году они получили Нобелевскую премию по физике «за обнаружение пульсара нового типа, открывшего новые возможности в изучении гравитации».

Сверхгиганты, подобные HDE 226868 и Бетельгейзе, — редкие звезды, которые в тысячу раз больше, чем Солнце, и в сотни тысяч раз ярче его. Если бы на месте Солнца находился сверхгигант, то орбита Земли была бы внутри звезды.

С помощью джетов энергия распространяется из области вокруг сверхмассивной черной дыры и передается лепесткам. Каким образом черные дыры производят эти струи? Одной из возможностей является скопление частиц газа во внутренней части аккреционного диска с образованием такого высокого давления, что часть материи выбрасывается, для предотвращения взрыва. Двигаясь по пути наименьшего сопротивления, частицы вылетают под прямым углом к диску.

В своей речи в Йерксе Фаулер посетовал на то, что Фред Хойл не получил Нобелевскую премию, хотя внес большой вклад в их ранние совместные работы. Скорее всего, Хойл был исключен по двум причинам. Во-первых, он продолжал поддерживать стационарную модель Вселенной, несмотря на убедительные доказательства теории Большого взрыва, а во-вторых, везде и всюду ругал Нобелевский комитет за то, что Джоселин Белл не получила премию за открытие пульсаров, а награда досталась руководителю ее диссертации Энтони Хьюишу.

Согласно квантовой теории, такого понятия, как пустое пространство, не существует. Космос наполнен бурлящими частицами вещества и антивещества, которые появляются и исчезают, постоянно возникая и аннигилируя. Представьте себе, что где-то вблизи горизонта событий интенсивное гравитационное поле черной дыры порождает частицу и ее античастицу. Во время своего мимолетного существования одна из них проваливается за горизонт событий черной дыры. Другая частица не может объединиться со своим партнером и аннигилировать, а потому улетает в космос. В соответствии с уравнением Эйнштейна E = mc 2, улетающие частицы уносят энергию из черной дыры. То же самое происходит, когда создаются два кванта света и один из них улетает. Хокинг сделал предположение, что черные дыры будут с течением времени испаряться из-за подобной «утечки» энергии. Улетающие частицы называются «излучением Хокинга». Время испарения составляет более 10 67лет — невероятно большое по сравнению с возрастом Вселенной — 13 млрд (10 10) лет, так что черные дыры, которые образуются из коллапсировавших звезд, не могут испариться. Но легкие черные дыры с массами в миллиард миллиардов (10 18) раз меньше, чем масса Солнца (10 33грамма), имеют время испарения, сравнимое с возрастом Вселенной. Эти «мини»-черные дыры могли образоваться в момент Большого взрыва, когда Вселенная была сверхплотным, невероятно горячим, кипящим супом, в котором непрерывно возникали квантовые флуктуации. Некоторые из этих дыр должны быть на грани испарения из-за излучения Хокинга, состоящего из элементарных частиц и гамма-лучей, которые в принципе могут быть обнаружены орбитальными обсерваториями. Однако пока ничего подобного не наблюдалось.