Какой самый странный объект во Вселенной?
По всей Вселенной существует большое количество объектов, которые бросают вызов нашему нынешнему пониманию физики, астрономии и науки в целом. От черных дыр до межзвездных тел Вселенная таит в себе невероятное количество загадочных объектов, которые одновременно завораживают и ставят в тупик человеческий разум. В этой работе рассматриваются 10 самых странных объектов, которые, как известно, в настоящее время существуют во Вселенной. В нем представлен прямой анализ каждой научной аномалии с акцентом на современные теории, гипотезы и объяснения, касающиеся их существования и функционирования как во времени, так и в пространстве.
10 самых необычных объектов во Вселенной
- Антивещество
- Мини-черные дыры
- Темная материя
- Экзопланеты
- Квазары
- Планеты-изгои
- ‘Умуамуа
- Нейтронные звезды
- Объект Хога
- Магнетары
"Смотрите вверх на звезды, а не себе под ноги. Попытайтесь разобраться в том, что вы видите, и задумайтесь о том, что заставляет Вселенную существовать. Будьте любопытны".
— Стивен Хокинг
10. Антивещество
Что такое антивещество?
Как следует из названия, антивещество является полярной противоположностью “обычной” материи и было впервые открыто в 1932 году Полем Дираком. После попытки объединить теорию относительности с уравнениями, которые управляют движением электронов, Дирак предположил, что для работы его расчетов необходима частица (похожая на электрон, но с противоположным зарядом) (известная как позитроны). Однако только в 1950-х годах наблюдение Дирака было подвергнуто проверке с появлением ускорителей частиц. Эти тесты не только предоставили доказательства существования позитронов Дирака, но и привели к открытию дополнительных элементов антивещества, известных как антинейтроны, антипротоны и антиатомы.
По мере продолжения исследований вскоре было обнаружено, что когда эти формы антивещества сталкиваются с материей, они мгновенно аннигилируют друг с другом, вызывая внезапный выброс энергии. По сей день антивещество стало предметом многочисленных научно-фантастических произведений, поскольку его потенциал для научных прорывов феноменален в области физики.
Какую роль антиматерия сыграла в формировании Вселенной?
Антивещество довольно редко встречается во Вселенной, несмотря на широко распространенное мнение ученых о том, что оно сыграло жизненно важную роль в раннем формировании нашей Вселенной (во время Большого взрыва). В эти годы становления ученые выдвинули гипотезу о том, что материя и антивещество должны были быть одинаково сбалансированы. Однако со временем считается, что материя вытеснила антивещество в качестве доминирующего фактора в составе нашей Вселенной. Неясно, почему это произошло, поскольку современные научные модели неспособны объяснить это несоответствие. Более того, если бы антивещество и материя были равны в эти ранние годы существования Вселенной, теоретически невозможно, чтобы что-либо существовало во Вселенной в настоящее время, поскольку их столкновения давно уничтожили бы друг друга. По этой причине антивещество снова и снова доказывало, что является увлекательной концепцией, которая продолжает озадачивать некоторые из величайших умов Земли.
9. Миниатюрные черные дыры
Что такое мини-черные дыры?
Мини-черные дыры, или микрочерные дыры, представляют собой гипотетический набор черных дыр, впервые предсказанный Стивеном Хокингом в 1971 году. Считается, что они сформировались в первые годы существования Вселенной (примерно во время Большого взрыва). Предполагается, что мини-черные дыры чрезвычайно малы по сравнению с их более крупными вариантами и могут обладать горизонтами событий шириной в одну атомную частицу. В настоящее время ученые считают, что в нашей Вселенной существуют миллиарды мини-черных дыр, возможно, некоторые из них находятся в нашей собственной Солнечной системе.
Есть ли свидетельства существования мини-черных дыр во Вселенной?
Не совсем. На сегодняшний день ни одна мини-черная дыра не наблюдалась и не изучалась. На данный момент их существование является чисто теоретическим. Хотя астрономы и физики не смогли представить (или воссоздать) доказательства, подтверждающие их существование во Вселенной, однако современные теории предполагают, что одна миниатюрная черная дыра может обладать таким же количеством материи, как гора Эверест. Однако, в отличие от сверхмассивных черных дыр, которые, как считается, существуют в центре галактик, остается неясным, как создаются эти миниатюрные черные дыры, поскольку считается, что их более крупные варианты возникают в результате гибели сверхмассивных звезд. Если будет обнаружено, что миниатюрные варианты действительно существуют (и образовались в результате другой серии событий вне жизненного цикла звезды), их открытие навсегда изменит наше нынешнее представление о черных дырах во Вселенной.
8. Темная материя
Что такое темная материя?
Теоретически темная материя - это элемент, на долю которого, как полагают, приходится примерно 85 процентов вещества Вселенной и почти 25 процентов ее общей выделяемой энергии. Хотя эмпирических наблюдений этого элемента не проводилось, его присутствие во Вселенной подразумевается из-за ряда астрофизических и гравитационных аномалий, которые невозможно объяснить с помощью современных научных моделей.
Темная материя получила свое название из-за своих невидимых свойств, поскольку, по-видимому, не взаимодействует с электромагнитным излучением (светом). Это, в свою очередь, помогло бы объяснить, почему ее нельзя наблюдать с помощью современных приборов.
Почему темная материя важна?
Если темная материя действительно существует (как считают ученые), открытие этого материала может произвести революцию в современных научных теориях и гипотезах, касающихся Вселенной в целом. Почему это так? Ученые предполагают, что для того, чтобы темная материя проявляла свои гравитационные эффекты, энергию и невидимые свойства, она должна состоять из неизвестных субатомных частиц. Исследователи уже определили несколько кандидатов, которые, как считается, состоят из этих частиц. К ним относятся:
- Холодная темная материя: вещество, которое в настоящее время неизвестно, но, как полагают, движется необычайно медленно по всей Вселенной.
- WIMPs: сокращение от “Слабо взаимодействующих массивных частиц”.
- Горячая темная материя: высокоэнергетическая форма материи, которая, как полагают, движется со скоростями, близкими к скорости света.
- Барионная темная материя: к ней потенциально относятся черные дыры, коричневые карлики и нейтронные звезды.
Понимание темной материи имеет решающее значение для научного сообщества, поскольку считается, что ее присутствие оказывает глубокое влияние как на галактики, так и на скопления галактик (через гравитационный эффект). Понимая это воздействие, космологи лучше подготовлены к тому, чтобы определить, является ли наша Вселенная плоской (статичной), открытой (расширяющейся) или закрытой (сжимающейся).
7. Экзопланеты
Что такое экзопланеты?
Экзопланетами называются планеты, которые существуют за пределами нашей солнечной системы. За последние несколько десятилетий астрономы наблюдали тысячи таких планет, каждая из которых обладает уникальными свойствами и характеристиками. Хотя технологические ограничения препятствуют близким наблюдениям за этими планетами (в настоящее время), ученые могут сделать ряд основных предположений о каждой из обнаруженных экзопланет. Сюда входят их общий размер, относительный состав, пригодность для жизни и сходство с Землей.
В последние годы космические агентства по всему миру уделили значительное внимание планетам, похожим на Землю, в дальних уголках Млечного Пути. На данный момент было обнаружено множество планет, которые сохраняют сходные характеристики с нашим родным миром. Наиболее заметной из этих экзопланет является Проксима b; планета, вращающаяся в обитаемой зоне Проксимы Центавра.
Сколько экзопланет во Вселенной?
По состоянию на 2020 год различными обсерваториями и телескопами (преимущественно космическим телескопом "Кеплер") было обнаружено почти 4152 экзопланеты. Однако, по данным НАСА, подсчитано, что “почти у каждой звезды во Вселенной может быть по крайней мере одна планета” в пределах ее солнечной системы. Если это окажется правдой, то во Вселенной в целом, вероятно, существуют триллионы планет. Ученые надеются, что в отдаленном будущем экзопланеты станут ключом к усилиям по колонизации, поскольку наше собственное Солнце в конечном итоге сделает жизнь на Земле непригодной для жизни.
6. Квазары
Что такое квазары?
Квазарами называют чрезвычайно яркие струи света, которые, как полагают, генерируются сверхмассивными черными дырами в центре галактик. Считается, что обнаруженные почти полвека назад квазары возникают в результате того, что свет, газ и пыль удаляются от краев черной дыры со скоростью света. Из-за сверхскоростного движения света (и его концентрации в виде струйного потока) общий свет, излучаемый одним квазаром, может быть в 10-100 000 раз ярче, чем сама галактика Млечный Путь. По этой причине квазары в настоящее время считаются самыми яркими объектами, которые, как известно, существуют во Вселенной. Чтобы представить это в перспективе, считается, что некоторые из самых ярких известных квазаров излучают почти в 26 квадриллионов раз больше света, чем наше солнце (Петерсен, 132).
Как работают квазары?
Из-за своих огромных размеров квазару требуется огромное количество энергии для питания своего источника света. Квазары достигают этого за счет отвода материала (газа, света и пыли) от аккреционного диска сверхмассивной черной дыры со скоростями, достигающими скорости света. Самым маленьким известным квазарам требуется эквивалент примерно 1000 солнц каждый год, чтобы продолжать светить во Вселенной. Однако, поскольку звезды буквально “поглощаются” центральной черной дырой их галактики, доступные источники энергии со временем резко сокращаются. Как только пул доступных звезд уменьшается, квазар перестает функционировать, погружаясь во тьму в течение относительно короткого промежутка времени.
Несмотря на такое базовое понимание квазаров, исследователи все еще относительно ничего не знают об их общей функции или назначении. По этой причине они в значительной степени считаются одними из самых странных объектов в мире.
5. Планеты-изгои
Что такое планеты-изгои?
Планеты-изгои относятся к планетам, которые бесцельно блуждают по Млечному Пути из-за их выброса из планетной системы, в которой они сформировались. Связанные только гравитационным притяжением центра Млечного Пути, планеты-изгои дрейфуют в космосе с невероятно высокими скоростями. В настоящее время предполагается, что в пределах нашей галактики существуют миллиарды планет-изгоев; однако только 20 наблюдались с Земли (по состоянию на 2020 год).
Откуда берутся планеты-изгои?
Остается неясным, как образовались эти объекты (и стали свободно плавающими планетами); однако была выдвинута гипотеза, что многие из этих планет, возможно, были созданы в первые годы существования нашей Вселенной, когда звездные системы только формировались. Считается, что эти объекты сформировались по схеме, сходной с развитием нашей собственной солнечной системы, в результате быстрого накопления вещества вблизи их центральной звезды. После нескольких лет развития эти планетарные объекты должны были затем медленно удалиться от своего центрального местоположения. Считается, что без достаточного гравитационного притяжения, которое удерживало бы их на орбитах вокруг родительских звезд (из-за отсутствия достаточной массы у их звездной системы), эти планеты медленно удалялись от своих солнечных систем, прежде чем окончательно затеряться в космическом вихре. Считается, что самая последняя обнаруженная планета-изгой находится почти в 100 световых годах от нас и известна как CFBDSIR2149.
Несмотря на наши основные предположения о планетах-изгоях, очень мало известно об этих небесных объектах, их происхождении или возможных траекториях. По этой причине они являются одними из самых странных объектов, которые, как известно, существуют во Вселенной в настоящее время.
4. 'Умуамуа
Что такое "Умуамуа"?
‘Умуамуа относится к первому известному межзвездному объекту, который прошел через нашу солнечную систему в 2017 году. Наблюдаемый обсерваторией Халеакала на Гавайях объект был замечен примерно в 21 миллионе миль от Земли и удалялся от нашего солнца со скоростью 196 000 миль в час. Считается, что странный объект имел почти 3280 футов в длину и примерно 548 футов в ширину. Наблюдавшийся объект имел темно-красную окраску и сигарообразный вид. Астрономы полагают, что объект двигался слишком быстро, чтобы произойти из нашей солнечной системы, но у них нет никаких зацепок относительно его происхождения или развития.
Был ли ‘Умуамуа кометой или астероидом?
Хотя "Умуамуа" впервые была обозначена как комета, когда ее заметили в 2017 году, эта теория была поставлена под сомнение вскоре после ее открытия из-за отсутствия у нее кометного хвоста (характеристика комет, когда они приближаются к нашему солнцу и начинают медленно таять). По этой причине другие ученые предположили, что Оумуамуа может быть астероидом или планетезималью (большой кусок породы с планеты, который был выброшен в космос гравитационными искажениями).
Однако НАСА поставило под сомнение даже классификацию как астероида, поскольку Оумуамуа, похоже, ускорился после того, как завершил свой оборот вокруг Солнца в 2017 году. Более того, объект сохраняет огромные колебания своей общей яркости “в 10 раз”, что зависит от его общего вращения. Хотя объект, скорее всего, состоит из камня и металлов (из-за его красноватой окраски), изменения яркости и ускорения продолжают озадачивать исследователей в отношении его общей классификации. Ученые полагают, что вблизи нашей солнечной системы существует множество объектов, похожих на ‘Умуамуа. Их присутствие имеет решающее значение для будущих исследований, поскольку они могут содержать дополнительные подсказки, относящиеся к солнечным системам за пределами нашей собственной.
3. Нейтронные звезды
Что такое нейтронные звезды?
Нейтронные звезды - невероятно маленькие звезды размером с города земного типа, но обладают общей массой, в 1,4 раза превышающей массу нашего Солнца. Считается, что нейтронные звезды возникают в результате гибели более крупных звезд, масса которых в 4-8 раз превышает массу нашего Солнца. Когда эти звезды взрываются и превращаются в сверхновые, сильный взрыв часто сдувает внешние слои звезды, оставляя небольшое (но плотное) ядро, которое продолжает разрушаться (space.com). Поскольку гравитация со временем сжимает остатки ядра внутрь, плотная конфигурация материалов заставляет протоны и электроны бывшей звезды сливаться друг с другом, в результате чего образуются нейтроны (отсюда и название "нейтронная звезда").
Характеристики нейтронной звезды
Диаметр нейтронных звезд редко превышает 12,4 километра. Тем не менее, они содержат огромное количество массы, которая создает гравитационное притяжение, примерно в 2 миллиарда раз превышающее земное. По этой причине нейтронная звезда часто способна искривлять излучение (свет) в процессе, описываемом как “гравитационное линзирование”.
Нейтронные звезды также уникальны тем, что у них высокая скорость вращения. По оценкам, некоторые нейтронные звезды способны совершать 43 000 полных оборотов в минуту. Быстрое вращение, в свою очередь, заставляет нейтронную звезду своим светом приобретать импульсоподобный вид. Ученые классифицируют эти типы нейтронных звезд как “пульсары”. Импульсы света, испускаемые пульсаром, настолько предсказуемы (и точны), что астрономы даже могут использовать их в качестве астрономических часов или навигационных ориентиров по Вселенной.
2. Объект Хога
Что такое объект Хога?
Объект Хоага относится к галактике, находящейся примерно в 600 миллионах световых лет от Земли. Странный объект уникален во Вселенной благодаря своей необычной форме и дизайну. Объект Хоага не имеет эллиптической или спиралеобразной формы (как большинство галактик), а имеет желтоподобное ядро, окруженное внешним кольцом звезд. Впервые обнаруженный Артуром Хоагом в 1950 году небесный объект первоначально считался планетарной туманностью из-за его необычной конфигурации. Однако более поздние исследования предоставили доказательства галактических свойств из-за присутствия многочисленных звезд. Из-за своей необычной формы объект Хога позже был обозначен как “нетипичная” кольцевая галактика, расположенная примерно в 600 миллионах световых лет от Земли.
Характеристики объекта Хоуга
Объект Хоага - необычайно большая галактика, только ее центральное ядро достигает ширины в 24 000 световых лет. Однако считается, что его общая ширина составляет впечатляющие 120 000 световых лет в поперечнике. Исследователи полагают, что в своем шарообразном центре объект Хоага содержит миллиарды желтых звезд (похожих на наше собственное солнце). Этот шар окружает темный круг, который простирается на 70 000 световых лет, прежде чем сформировать синеватое кольцо из звезд, пыли, газа и планетарных объектов.
Об объекте Хога почти ничего не известно, поскольку остается неясным, как галактика такой величины могла сформироваться в такую причудливую форму. Хотя во Вселенной существуют и другие кольцеобразные галактики, ни одна из них не была обнаружена, где кольцо окружало бы такую огромную пустоту космоса или ядро которой состояло бы из желтых звезд. Некоторые астрономы предполагают, что объект Хоага, возможно, возник в результате прохождения галактики меньшего размера через ее центр несколько миллиардов лет назад. Однако даже при такой модели возникает несколько проблем, связанных с наличием ее галактического центра. По этим причинам объект Хога является поистине уникальным объектом нашей Вселенной.
1. Магнетары
Что такое магнетары?
Магнетары - это тип нейтронных звезд, впервые открытых в 1992 году Робертом Дунканом и Кристофером Томпсоном. Как следует из их названия, теоретически предполагается, что магнетары обладают чрезвычайно мощными магнитными полями, которые испускают в космос электромагнитное излучение высокого уровня (в форме рентгеновских и гамма-лучей). В настоящее время подсчитано, что магнитное поле магнетара примерно в 1000 триллионов раз превышает магнитное поле магнитосферы Земли. В настоящее время известно о существовании в Млечном Пути только 10 магнетаров (по состоянию на 2020 год), но считается, что миллиарды из них присутствуют во Вселенной в целом. Они, несомненно, являются самыми странными объектами, которые, как известно, существуют во Вселенной на данный момент из-за их замечательных характеристик и уникальных свойств.
Как образуются магнетары?
Считается, что магнетары образуются после взрыва сверхновой. Когда сверхмассивные звезды взрываются, из оставшегося ядра иногда возникают нейтронные звезды из-за сжатия протонов и электронов, которые со временем сливаются в скопление нейтронов. Примерно каждая десятая из этих звезд позже станет магнетаром, в результате чего магнитное поле усилится “в тысячу раз”. Ученые не уверены, что вызывает столь резкий всплеск магнетизма. Однако предполагается, что вращение, температура и магнитное поле нейтронной звезды должны достигать идеальной комбинации, чтобы усилить магнитное поле таким образом.
Характеристики магнетаров
Помимо невероятно сильных магнитных полей, магнетары обладают рядом характеристик, которые делают их довольно необычными. Во-первых, они являются одними из единственных объектов во Вселенной, о которых известно, что они систематически трескаются под давлением собственного магнитного поля, вызывая внезапный выброс энергии гамма-излучения в космос примерно со скоростью света (причем многие из этих вспышек непосредственно поражали Землю за несколько лет до этого). Во-вторых, они являются единственными известными звездными объектами, которые испытывают землетрясения. Известные астрономам как “звездотрясения”, эти землетрясения вызывают сильные трещины на поверхности магнетара, вызывающие внезапный выброс энергии (в форме рентгеновского или гамма-излучения), эквивалентный тому, что испускает наше солнце примерно за 150 000 лет.
Из-за их огромного расстояния от Земли ученые практически ничего не знают о магнетарах и их общей функции во Вселенной. Однако, изучая влияние звездолетов на близлежащие системы и анализируя данные об излучении (с помощью радио- и рентгеновских сигналов), ученые надеются, что магнетары однажды предоставят ключевые сведения о нашей ранней Вселенной и ее составе. До тех пор, пока не будут сделаны дополнительные открытия, магнетары будут оставаться одними из самых странных известных объектов в нашей Вселенной.
Подробнее о магнетарах
Заключительные мысли
В заключение, вселенная содержит буквально миллиарды странных объектов, которые бросают вызов человеческому воображению. От магнетаров до темной материи на ученых постоянно оказывают давление, чтобы они представили новые теории, относящиеся к нашей Вселенной в целом. Хотя существует множество концепций, объясняющих эти странные объекты, наше понимание этих небесных тел сильно ограничено из-за неспособности научного сообщества изучить многие из этих объектов вблизи. Однако, поскольку технологии продолжают развиваться пугающими темпами, будет интересно посмотреть, какие новые теории и концепции будут разработаны астрономами относительно этих удивительных объектов в будущем.
Цитируемые работы
Статьи и книги:
- “Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы”. НАСА. 2020. (Дата обращения 24 апреля 2020).
- Петерсен, Кэролин Коллинз. Понимание астрономии: от Солнца и Луны до червоточин и варп-двигателя, ключевых теорий, открытий и фактов о Вселенной. New York, New York: Simon & Schuster, 2013.
- Schirber, Michael. “Крупнейшее звездотрясение за всю историю”. Space.com. 2005. (Дата обращения 24 апреля 2020 года).
Изображения и фотографии:
- Викисклад
Этот контент является точным и соответствует действительности в меру знаний автора и не предназначен для замены формальных и индивидуальных советов квалифицированного специалиста.
© 2020 Ларри Слосон
____________________________________________________
Не забудьте подписаться на канал, если не хотите пропустить ещё больше интересных фактов, которые сделают вас умнее! Этим действием вы также поспособствуете развитию нашего канала, и о новых и интересных фактах смогут узнать больше людей!
Ну а если вы хотите узнать больше фактов, то предлагаем вашему вниманию «Топ 5 Необычных фактов обо всем на свете!»
