Астрономия

Вселенная полна загадок, и одна из самых интригующих — почему она состоит почти исключительно из материи? В момент Большого взрыва частицы и античастицы должны были появиться в равных пропорциях, но что-то склонило чашу весов в пользу первых.

Виноваты, возможно, нейтрино. Сейчас ученые по всему миру проверяют гипотезу, что они способны быть собственными античастицами (фермионы Майораны) и влиять на наблюдаемую асимметрию. Если эти предположения подтвердятся, мы приблизимся к разгадке, почему космос стал таким, каким мы его знаем.

В предыдущей серии

В прошлой части мы говорили о классических версиях мультивселенной, связанных с инфляцией, циклами и струнной теорией. Теперь посмотрим на более смелые идеи: от квантовых миров Эверетта до гипотезы симуляции и математической Вселенной Тегмарка.

Российский ученый предложил решение информационного парадокса черных дыр, показав, куда должна деваться исчезающая информация.  Работа была опубликована в журнале Modern Physics Letters A. В исследовании удалось показать теоретически, что информационный парадокс исчезает, если предположить, что при испарении черной дыры в нашей Вселенной ее внутренняя часть отделяется и создает новый Большой Взрыв, порождая другую вселенную. В этой модели возникает самосогласованное описание мультивселенной, в котором каждая черная дыра в родительской вселенной является в новой белой дырой или Большим Взрывом.

В исследовании Алексея Морозова из МФТИ не используется дополнительных предположений и проблема решается на том уровне, на котором она возникла.

Несколько лет назад благодаря таким ютуберам, как Nebula Photos, у меня появился интерес к астрофотографии. Вооружённый OM System OM-5 и объективом Olympus на 15-140 мм, я смог сделать со штатива достаточно приличные снимки туманности Ориона, сняв 300 кадров с двухсекундной экспозицией и затем объединив их в Siril.

Понимая, что могу получить более качественные результаты при помощи трекинга, я примерно за €200 купил трекер Move Shoot Move. Он позволил использовать более долгую экспозицию, но находить объекты для съёмки и обеспечивать правильную привязку к полюсам всё равно было довольно сложно. В итоге я потратил кучу времени на изучение подходящих монтировок телескопов с функциями GOTO (автоматического наведения) и трекинга, почти решившись на приобретение моделей в ценовом диапазоне от €1200 до €4000. Для хобби, в котором я пока был новичком, подобные вложения показались мне перебором.

Представьте себе: обычный клерк в патентном бюро перебирает бумаги и вдруг бросает вызов самой Вселенной. Без телескопов, без лабораторий — только ручка, бумага и дерзкая мысль. Так начинается история Альберта Эйнштейна, человека, который решил переписать законы природы. Вместо того чтобы считать гравитацию силой, он увидел её как изгиб пространства-времени. Массивные объекты гнут реальность вокруг себя, а всё остальное катится по этим кривым. Звучит как фантастика? Но именно это объяснило орбиту Меркурия, предсказало чёрные дыры и волны в самой ткани космоса.

Вскоре после того, как в 2013 году было подтверждено существование бозона Хиггса, Стандартная модель физики частиц некоторое время казалась завершённой. Однако поле Хиггса, квантом которого является эта частица, подкинуло множество странных и даже пугающих вопросов о природе массы и самого пространства-времени. Абстрагируемся на время от вопроса о том, сколько на самом деле может существовать бозонов Хиггса, и затронем в этой статье проблему истинного и ложного вакуума, которая связана с природой массы и энергии во Вселенной. Феномен «истинного вакуума» в противовес ложному впервые описал в статье 1977 года Сидни Коулман (1937 — 2007).

Именно поле Хиггса, квантом которого является открытый в 2012 году бозон, сообщает массу всем материальным объектам, а также задаёт минимальный уровень энергии пространства, который понимается как энергия вакуума. Однако, энергия того вакуума, в котором покоится наша Вселенная, может представлять собой лишь локальный, а не глобальный энергетический минимум. В таком случае «наш» вакуум является мнимым или ложным, и нельзя исключать, что в нём в результате квантовых флуктуаций может случайно образоваться более низкоэнергетический регион или даже спонтанно расширяющаяся область, заполненная истинным вакуумом.

Задайте разным людям вопрос о концепции Мультивселенной, и вы, скорее всего, получите самые разные ответы. Некоторые посмотрят на эту идею как на надежду на то, что где-то существует лучшая версия вас — человек, сделавший более смелый выбор, добившийся лучшего результата или избежавший критической ошибки на каком-то этапе жизненного пути. Может быть, где-то там, в Мультивселенной, есть версия вас с лучшей жизнью, более толстым кошельком, лучшей работой и карьерой, или версия, которая не страдала от больших потерь, болезней или неудач, с которыми вам пришлось столкнуться. С другой стороны, возможно, существуют версии вас, которые страдали гораздо сильнее, чем вы, включая версии, в которых вы не дожили до сегодняшнего дня. Мультивселенная, по крайней мере в том виде, в каком о ней думает большинство людей, полна наших надежд и страхов.

11.08.2025, Ави Леб, avi-loeb.medium.com

Фундаментальная неопределенность в отношении нового межзвездного объекта 3I/ATLAS связана с его размером. С типичным альбедо 5% для астероида, его диаметр должен быть 20 километров, чтобы объяснить его яркость. Но, как утверждается в моей первой статье, запас каменистого материала в межзвездном пространстве может доставлять [в Солнечную систему] 20-километровый астероид только один раз в 10 000 лет, даже в том маловероятном случае, что весь этот межзвездный материал упакован в 20 километров породы.

Альтернативная интерпретация яркости 3I/ATLAS заключается в том, что большая часть отраженного солнечного света происходит от плотного облака пыли, которое вышло из гораздо меньшего ядра. Это связало бы наблюдаемое покраснение отраженного солнечного света (как сообщается здесь, здесь и здесь) с небольшими частицами пыли, имеющими размер в полмикрона (половина миллионной части метра), характерный для имеющего красный цвет солнечного света с такой длиной волны.

Но эта связь поднимает новую проблему.

Сотрудники Института космических исследований РАН и МФТИ провели численное моделирование образования пылевых облаков в атмосфере Марса. Работа опубликована в Solar System Research. 

В конце 1990-х — начале 2000-х годов все больше внимания стали уделять исследованиям и описанию пылевой плазмы в ионосферах планет. Это связано, во-первых, с тем, что к этому времени было изобретено достаточное количество методов описания пылевой плазмы и стало возможным применить разработанный подход к изучению природных плазменно-пылевых систем. Во-вторых, результаты, полученные в области природной комплексной плазмы, могут быть полезны для исследований в физике атмосферы, экологии и геофизике. Наконец, в-третьих, изучение ионосферной плазмы, естественно, началось с Земли, и в случае Земли нельзя исключить наличия связи между плазменно-пылевыми процессами ионосферы с одной стороны и с различными видами изменения климата, например процессами глобального потепления, с другой. 

За последние два десятилетия также значительно возрос интерес к исследованию Марса. По результатам миссии Mars Express с использованием инфракрасного спектрометра SPICAM было доказано наличие на Марсе на высотах около 100 км пылевых облаков с характерным размером пылевых частиц порядка 100 нм. Эти облака, по-видимому, состоят из частиц сухого льда и образуются в результате конденсации пересыщенного углекислого газа в марсианской мезосфере. 

В 1964 году астрономы открыли первую чёрную дыру. Она называется Cygnus X-1, и доказательства её существования были обнаружены рентгеновскими детекторами на суборбитальной зондирующей ракете. Cygnus X-1 находится на расстоянии около 7 300 световых лет от нас и имеет массу около 21 солнечных. С тех пор астрономы открывали все более массивные чёрные дыры, в том числе сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) в центре крупных галактик, таких как наша.

Теперь астрономы обнаружили самую массивную чёрную дыру из когда-либо наблюдавшихся. Об этом открытии сообщается в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Исследование называется «Раскрытие чёрной дыры массой 36 миллиардов солнечных масс в центре гравитационной линзы Космической подковы», а его ведущим автором является кандидат наук Карлос Мело из Федерального университета Рио-Гранде-ду-Сул в Бразилии.

Белые карлики — это останки звёзд главной последовательности (наше Солнце тоже принадлежит к этой группе звёзд), у которых закончился водород. Их жизнь с термоядерным синтезом подошла к концу, но они будут излучать остаточное тепло ещё триллионы лет. А их продолжительность жизни превышает текущий возраст Вселенной.

Белые карлики — интереснейшие объекты по нескольким причинам. Около 97% звёзд становятся белыми карликами, поэтому они могут многое рассказать нам об эволюции звёзд. Поскольку они остывают с предсказуемой скоростью, и служат своеобразными «хранителями времени», помогая астрономам определять возраст звёздных скоплений, в которых они находятся. Кроме того, иногда они взрываются как сверхновые типа 1a, которые уже являются стандартными свечами на лестнице космических расстояний. И, наконец, это экстремальные объекты, позволяющие астрофизикам проверять такие вещи, как теория квантовой механики.

В 2024 году международная команда астрономов запустила программу CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey (CAPERS), использующую данные космического телескопа Джеймса Уэбба для идентификации галактик, появившихся во времена «космического рассвета». Этот космологический период наступил менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, и именно тогда сформировались первые галактики во Вселенной. В недавнем исследовании команда CAPERS подтвердила существование чёрной дыры в центре галактики (обозначенной CAPERS-LRD-z9), удалённой от нас примерно на 13,3 миллиарда световых лет.

Астрофизики не знают, существуют ли чёрные дыры прямого коллапса. Их существование – это гипотеза, которую выдвинули, чтобы объяснить, откуда во Вселенной на таком раннем этапе могли появиться сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД). Им не требуется ни звёздный прародитель, ни иерархическое слияние. Вместо этого они коллапсируют напрямую из нестабильного газового облака, прямо как звёзды.

Недавно астрономы, работающие с изображениями, полученными в ходе исследования COSMOS-Web — обзора «Уэбба», наблюдающего за более чем миллионом галактик в космическом времени, — обнаружили нечто странное. Они увидели двуядерную галактику, вероятно, образовавшуюся в результате столкновения двух галактик. Они прозвали её галактикой Бесконечность, потому что она напоминает символ бесконечности

Около трёх десятилетий назад мы не были уверены, что у других звёзд есть планеты, вращающиеся вокруг них. Учёные, естественно, предполагали, что такие планеты существуют, но у них не было доказательств. Теперь мы не только нашли более чем 6000 подтверждённых экзопланет, но и можем наблюдать, как вокруг далёких звёзд формируются планеты-малютки.

Когда звёзды формируются, их окружают вращающиеся диски из газа и пыли, называемые протопланетными дисками. В этих дисках формируются планеты, и в последние годы телескоп ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) исследовал многие из этих дисков. Он обнаружил характерные признаки формирования планет, и мы видим, как они прокладывают орбитальные пути в дисках.

Чем бы ни была тёмная материя, космологи заняты тем, что пытаются понять, какую роль она играет в структуре Вселенной. Наша стандартная космологическая модель, также называемая лямбда-CDM (LCDM), делает ряд предсказаний о том, как формируются и эволюционируют галактики, в основном концентрируясь на гало из тёмной материи. Гало из тёмной материи — это фундаментальные строительные блоки космологической структуры. Учёные часто называют их строительными лесами, на которых построена Вселенная.

Одно из предсказаний LCDM касается галактик-спутников. Согласно теории, каждая галактика формируется и растёт внутри гало из тёмной материи, включая карликовые и спутниковые галактики. Теория LCDM предсказывает, что вокруг Млечного Пути должно находиться больше маленьких гало из тёмной материи, чем сегодня существует тех галактик-спутников, которых мы наблюдаем в реальности. Новое исследование, представленное на Национальном астрономическом собрании Королевского астрономического общества, может дать ответ на эту загадку.

Наша родная планета просто переполнена жизнью. За более чем 4 миллиарда лет непрерывной биологической активности на нашей планете жизнь укоренилась практически в каждой нише — от глубочайших океанских впадин до внутренностей вулканических кратеров, от почти кипящих кислотных геотермальных источников до самых высоких заснеженных горных вершин. Живые организмы есть буквально повсюду, они хорошо приспособлены к своим экологическим нишам и способны извлекать энергию и/или питательные вещества из окружающей среды, чтобы выживать, процветать и размножаться.

Несмотря на огромные различия между анаэробным одноклеточным организмом и человеком, их сходство поразительно. Все организмы опираются на одни и те же биохимические молекулы-предшественники, которые, в свою очередь, построены из одних и тех же атомов: прежде всего углерода, азота, кислорода, водорода и фосфора, а также ряда менее распространённых элементов, необходимых для жизненных процессов.

Учитывая, что всё во Вселенной возникло из одного и того же космического события — горячего Большого взрыва, — можно было подумать, что строительные блоки, необходимые для жизни, присутствовали в ней с самого начала. Может показаться, что жизнь просто обязана была возникнуть во время естественного хода вещей. Как сказал персонаж О. Ж. Грант из кинофильма «Трасса-60», «вероятность любого события — 100%, иначе оно бы не произошло».

«Это, безусловно, увеличивает шансы на её обитаемость и подтверждает, что K2-18 b — наш лучший шанс изучить потенциальную пригодную для жизни среду за пределами Солнечной системы на данный момент».

31.07.2025, Роберт Ли, space.com

«Фьорды! — воскликнул Слартибартфаст. — Я их обожаю! Особенно хороши норвежские. Я за них премию получил».
Дуглас Адамс, «Автостопом по Галактике»

Весной Илон Маск представил план марсианской программы SpaceX под названием «The Road to Making Life Multiplanetary» в Starbase, Техас. Согласно ему, в 2026-м планируется отправить на красную планету первый беспилотный Starship. А долгосрочная цель — миллион колонистов под поверхностью, причем первых планируется доставить уже к 2030 годам. Локация — равнина Аркадия с запасами водяного льда. 

При этом у миссии немало спорных моментов: не продуман процесс дозаправки кораблей на орбите, не решен вопрос адаптации к жизни колонии в изоляции (помните, как от безысходности колонисты погружаются в психоделический туман Chew-Z в «Стигматах» Филипа Дика?). Словом, хороший повод подумать об альтернативе — терраформировании планеты для будущего глобального переселения. 

Этот текст — фантазия больших таймспенов про то, как силами первых колоний и технологий будущего оживить мертвый Марс, про новый дом и про лазерный дизайн планет.

Телескоп Subaru Prime Focus Spectrograph (PFS) официально вступил в эксплуатационный статус, отмечая важную веху в астрономических приборах.

В основе этого достижения лежат технологии нового масштаба». Cobra Fiber Positioners, миниатюрные высокоточные приводы, которые позволяют одновременно выравнивать 2394 оптических волокна на фокальной плоскости телескопа.

В этом блоге я не раз затрагивал вопросы происхождения жизни, вернее, наши представления и аналогии, позволяющие экстраполировать зарождение и развитие земной жизни на условия характерные для других планет и спутников. Опуская всяческие детали, сейчас считается, что для запуска биохимических процессов на планете или спутнике должны быть кислород, вода и магнитное поле — причём в случае спутника последнее требование может удовлетворяться, даже если он просто защищён магнитосферой родительской планеты. Но до сих пор не вполне понятно, что послужило толчком к насыщению древних земных акваторий кислородом и, как следствие, подготовило почву для победы аэробных организмов над анаэробными. Господствующие теории, объясняющие насыщение океана (а затем и атмосферы) кислородом связаны с расцветом цианобактерий, спровоцировавших так называемую «кислородную катастрофу» или «великое окисление» (Great Oxidation Event). В подробной статье уважаемой Елены Наймарк на сайте «Элементы» разобрана история этого понятия, а также объяснено, почему данное явление сложно считать как «катастрофой», так и «событием». Это не отменяет базового факта — до недавнего времени избыток молекулярного кислорода на Земле считался кумулятивным эффектом от жизнедеятельности зелёных растений. Но около года назад появились исследования, позволяющие предположить, что на дне океана могут существовать обильные небиологические источники кислорода. Данную гипотезу выдвинул и обосновал профессор Эндрю Суитмен (Andrew K Sweetman), руководитель кафедры экологии морского дна и биогеохимии в Шотландской ассоциации морских наук. Группа под его руководством опубликовала в журнале «Nature Geoscience» статью о «тёмном кислороде».