Вращение вселенной. Научно-технический форум SciTecLibrary - Четырехмерное вращение Вселенной

Ныне же есть основания полагать, что Вселенная, скорее всего, еще и вращается вокруг своей оси. По крайней мере данные, свидетельствующие о столь удивительном феномене, получил физик Майкл Лонго из Мичиганского университета.

В рамках проекта Sloan Digital Sky Survey (SDSS) мичиганцы изучили изображения более 15 тысяч спиральных галактик, определяя, в какую сторону они закручены - по часовой стрелке или против, вправо или влево. Исследователи искали зеркальную симметрию во Вселенной, предполагая, что правых и левых галактик должно быть поровну. Оказалось же, что левых - тех, что вращаются против часовой стрелки, - гораздо больше.

Группа Лонго заглянула примерно на 1,2 миллиарда световых лет - аномалия, то есть асимметрия, сохранялась.

Последователи Лонго из Технологического университета Лоуренса (Lawrence Technological University) с помощью специальной компьютерной программы осмотрели уже 250 тысяч спиральных галактик, бросив взор аж на 3,4 миллиарда световых лет. И тоже обнаружили больше левых галактик, чем правых.

Нарушение симметрии небольшое, всего около семи процентов, но вероятность того, что это такая космическая случайность, где-то около одной миллионной, - заявил Майкл Лонго. - Полученные нами результаты противоречат практически всеобщему представлению о том, что Вселенная в достаточно большом масштабе однородна и симметрична.

Ученые полагают: симметричной и однородной - изотропной, выражаясь научным языком, Вселенная получилась бы, если бы возникла из сферически симметричного Большого взрыва. А раз она не такая, то что-то нарушило симметрию во время Зарождения. Скорее всего, некое начальное вращение - против часовой стрелки, которое сопровождало Большой взрыв. Спиральные галактики сохранили его.

Вселенная вполне может вращаться и сейчас, - говорит Лонго. - Наш результат предполагает, что так оно, скорее всего, и есть.

Где точно проходит ось Вселенной? Куда упирается? Относительно чего Вселенная вращается? И в какой среде? Физики и астрономы затрудняются ответить на эти вопросы.

По одним данным, небесная ось наклонена на 25 градусов влево от направления на Северный полюс Млечного Пути, по другим - наклонена на 60 градусов вправо.

В планах ученых - осмотреть еще 10 миллиардов галактик, снимки которых будут получены с помощью так называемого Большого синоптического обзорного телескопа (Large Synoptic Survey Telescope), оснащенного тремя зеркалами (8, 3 и 5 метров в диаметре) и 3200-гигапиксельной камерой (200 тысяч фотографий в год). Его работа начнется в 2020 году в Чили. Похоже, что раньше с осью не разобраться.

А наш мир вдруг начал тормозить

Если верить результатам исследований, опубликованных недавно в журнале Astrophysical Journal Supplement, то Солнечная система движется все медленнее и медленнее. За последние 15 лет ее скорость в межзвездном пространстве снизилась более чем на 10 процентов - с 26,3 километра в секунду до 22,8. К таким выводам пришли ученые большого интернационального коллектива, сравнивая данные, полученные со спутников.

Изменилось и направление движения. В 1993 году приборы, установленные на аппарате «Улисс», показали: мы летели по Вселенной из точки с эклиптическими координатами 75,2 градуса северной широты и 5,2 градуса западной долготы. Теперь же «отправная точка» сместилась к 79,2 градуса северной широты при той же долготе. Такие данные в 2010 году передал спутник IBEX (Interstellar Boundary Explorer), запущенный в 2008 году.

В чем причина феномена, ученые не знают. И не понимают, к добру ли он.

- С чем связано такое замедление движения Солнца в межзвездной среде, еще предстоит понять, - заявил Владислав Измоденов, заведующий лабораторией Института космических исследований Российской академии наук (РАН), участвующий в анализе данных с IBEX. - Над этим сейчас работают несколько научных групп, в том числе и наша.

Солнечная система находится в одном из рукавов Млечного Пути - спиральной галактики. Может быть, замедлилось ее вращение относительно галактического центра? Или мы оказались в районе с какой-то иной ­межзвездной средой? И замедление связано с этим? Непонятно... Равно как нет пока ответа на вопрос, повлияют ли снижение скорости и изменение направления движения Солнечной системы на земные процессы. Например, на климат.

А В ЭТО ВРЕМЯ

Найден двойник Млечного Пути

Космический телескоп «Хаббл» передал на Землю фото галактики NGC 1073, расположенной в созвездии Кита. Ученые уверяют, что она - точная копия нашей. То есть Млечного Пути. Такая же спиральная. Наблюдая со стороны за двойником, астрономы рассчитывают лучше понять процессы, происходящие в оригинале. Может быть, разберутся и с феноменом замедления.
В галактике, столь похожей на нашу, наверняка кто-то живет. Но повидаться вряд ли получится. От нас до NGC 1073 около 55 миллионов световых лет.

АВТОРИТЕТНОЕ МНЕНИЕ

Астрофизик Мартин РИС: «Мы никогда не поймем, как устроено мироздание»

В Великобритании Лондонское королевское общество - это, по сути, национальная академия наук. Так вот ее экс-президент астрофизик Мартин Рис, по совместительству королевский астроном, усомнился в интеллектуальных способностях человеческой цивилизации. Он не питает иллюзий по поводу перспективы ответить на вопросы по поводу образования Вселенной. Мол, не понять нам этого, равно как и законы мироздания... А гипотезы, к примеру, о Большом взрыве, якобы породившем окружающий нас мир, или о том, что параллельно с нашей Вселенной может существовать множество других, так и останутся недоказанными предположениями.

Несомненно, объяснения есть всему, - говорит лорд Рис, - но нет таких гениев, которые смогли бы их понять. Человеческий ­разум ограничен. И он достиг своего предела.
По мнению астрофизика, мы столь же далеки от понимания микроструктуры вакуума, сколь и рыбы в аквариуме, которым абсолютно невдомек, как устроена среда, в которой они живут.

У меня, например, есть основание подозревать, что у пространства ячеистая структура, - продолжает лорд Рис. - И каждая его ячейка в триллионы триллионов раз меньше атома. Но доказать или опровергнуть это или понять, как такая конструкция работает, мы не можем.

Задача слишком сложная, запредельная для человеческого разума. Как теория относительности Эйнштейна для мартышки.

В итоге лорд заключает: мол, верю, что Единая теория, объясняющая устройство мироздания, в принципе существует. Но, чтобы создать ее, никакого человеческого ума не хватит. Более того, все претенденты на подобное авторство наверняка ошибутся.

МОСКВА, 29 авг - РИА Новости . В центре Млечного Пути существует гигантская "яма", заполненная раскаленным газом, которая возникла примерно 6 миллионов лет назад, когда черная дыра в центре нашей Галактики постоянно "пережевывала" и "выплевывала" огромные массы материи, говорится в статье, принятой к публикации в Astrophysical Journal.

"Мы играли в космические прятки, пытаясь понять, куда пропала как минимум половина массы видимой материи в Млечном Пути. Для этого мы обратились к архивным данным, собранным телескопом XMM-Newton, и поняли, что эта масса никуда не спряталась и что она представляет собой раскаленный газ, пронизывающий почти всю галактику. Этот "туман" поглощает рентгеновские лучи", — рассказывает Фабрицио Никастро (Fabrizio Nicastro) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра в Кембридже (США).

Как объясняют ученые, сегодня большинство астрономов считает, что в центре всех галактик обитают сверхмассивные черные дыры - объекты массой в миллионы и миллиарды Солнц, непрерывно захватывающие и поглощающие материю, часть которой "пережевывается" черной дырой и выбрасывается в виде джетов - тонких пучков плазмы, разогнанной до околосветовых скоростей.

В Млечном Пути и в ряде других галактик эта черная дыра находится в "спячке", и джеты у нее отсутствуют. Ученые достаточно долгое время пытаются понять, когда она "заснула" и насколько активной она была в прошлом, и как эта активность влияла на жизнь звезд в центре Галактики и на ее окраинах.

Никастро и его коллеги неожиданно нашли ответ на этот вопрос, пытаясь разрешить другую старую космическую загадку - вопрос того, куда подевалась "недостающая" материя Галактики. Дело в том, что астрономы уже несколько десятилетий пытаются понять, почему масса видимой материи - звезд, планет, пыли, облаков газа и прочих структур - примерно в 2,5-5 раз меньше, чем предсказывают расчеты, основанные на скорости движения звезд вокруг центра Млечного Пути.

Относительно недавно наблюдения за другими галактиками, проведенные при помощи рентгеновской обсерватории "Чандра" и гамма-телескопа "Ферми", показали, что эта "пропавшая масса" может скрываться за пределами галактики в виде "ушей" — гигантских облаков раскаленного газа над и под Млечным Путем, которые не видны ни в одном другом диапазоне излучения, кроме рентгена и гамма-лучей.

Команда Никастро проверила, так ли это на самом деле, используя данные, собранные европейским рентгеновским телескопом XMM-Newton. Ориентируясь на линии кислорода в рентгеновском спектре межзвездной среды, "выдающие" присутствие горячего газа, авторы статьи вычислили его массу и плотность в разных уголках галактики.

Оказалось, что в центре Млечного Пути присутствует гигантский "пузырь" из разреженного горячего газа, протянувшийся на расстояние примерно в 20 тысяч световых лет от его центра. Массы этого газа и других скоплений горячей материи над и под галактикой, по словам астрономов, как раз хватает для того, чтобы покрыть разницу между наблюдениями и расчетами.

Его "родителем", по всей видимости, была сверхмассивная черная дыра Sgr A* в центре нашей Галактики - если она была активна в прошлом, то она выбрасывала огромные массы горячего газа, движущиеся со скоростью в примерно тысячу километров в секунду. Эти выбросы "очистили" те части Млечного Пути, через которые они пролетали, от сколь-либо серьезных скоплений холодной и более заметной для нас материи.

Данный пузырь, как показывают расчеты ученых и наблюдения за молодыми звездами в окрестностях центра Галактики, сформировался примерно 6 миллионов лет назад, когда черная дыра "съела" все свои запасы материи и ушла в "спячку" после 8 миллионов лет "обжорства". Схожим образом, как считают астрофизики, может прекращаться работа далеких от нас квазаров, активных сверхмассивных черных в далеких галактиках.

Четырехмерное вращение Вселенной.
Если Вселенная замкнута, то она обязана вращаться. Все её точки обязаны двигаться с одной и той же 4-скоростью, и с одной и той же угловой скоростью.
Обычный мячик Вы так не раскрутите. Точки мячика возле оси вращения движутся с меньшей линейной скоростью, чем экваториальные точки.

Но замкнутая Вселенная оказывается идеальной в отношении вращения. Она оказывается пространственно однородной и изотропной. Как такое может быть? Ведь на рисунке слева видна явная анизотропия, - мы видим две оси вращения.

Этот рисунок, действительно, помогает нам понять четырехмерное вращение трехмерной неевклидовой гиперсферы x2+y2+z2+q2=r2, погруженной в Евклидово четырехмерное пространство. Но в этом уравнении фигурирует пространственная координата q, которую на рисунке мы отождествили с цветом.

Давайте заменим её на временную координату t, помноженную на скорость света, чтобы получить метры, и на мнимую единичку i, ведь пространство-время псевдоевклидово. То есть получаем уравнение: x2+y2+z2+(ict)2=r2, псевдоевклидовой гиперсферы.

Вы можете посмотреть на вращение в плоскости (x,ict) открыв программу

Отметим, что там вращается электрон, пробегая за свое классическое время правую и левую гиперболу. Там же вы видите как "тень" электрона рисует окружность. Эту окружность мы получим, если разделим каждый элемент гиперболы на соответствующий релятивистский множитель, и просуммируем их. В результате получаем 2pri. Это наводит на мысль что пседвоокружность в замкнутой Вселенной превращается в квазизамкнутую окружность не только для электрона, но и для всех частиц во Вселенной, включая галактики.

Итак куда же девается асимметрия? Для этого вспомним что квадрат 4-скорости (vg, icg) в специальной теории относительности является инвариантом и он равен -c2. Для любого тела! Пространственная часть четырехскорости для покоящегося тела равна нулю, а временная дает нам скорость света.

Берем любую точку замкнутой вращающейся Вселенной. У любой точки существует две оси-плоскости. На одной оси она находится, а другая ось расположена перпендикулярно. Обе являются окружностями. Ось на которой находится рассматриваемая частица содержит координату времени и любую другую, пространственную. Пускай это будет (z,ict). Эта ось движется со скоростью с. Для нашей исследуемой частицы эта скорость будет чисто временной, поскольку она движется вместе с этой осью, а значит покоится относительно этой оси. Другие точки на оси будут получать тем большую пространственную часть, чем дальше они находятся от исследуемой точки. А по временная составляющая 4-скорости падает тем больше, чем дальше она находится от исследуемой точки. Итак, делаем вывод: галактики в двух противоположных направлениях, в которые упирается эта ось-плоскость, будут иметь поперечное красное смещение из-за поворота по координате z.

Поскольку другая ось вращается в перпендикулярном направлении, то там тоже будет наблюдаться поперечное красное смещение, но там оно обусловлено поперечным движением в плоскости (x,y).

Такое вращение объясняет очень много вещей:
наличие спина у каждой частицы;
наличие квантовой функции;
право-левая асимметрия в спиральностях галактик;
почему условный возраст Вселенной 13,34 млрд. лет, всегда!
аномально быстрое вращение периферийных частей галактик;
критическая плотность Вселенной может быть меньше...

Если скорости вращения вдоль осей чуть-чуть отличаются, то мы можем увидеть мультипольную структуру в реликтовом фоне, и небольшую анизотропию в красных смещения галактик.

Группа ученых из Мичиганского университета (США) во главе с Майклом Лонго, исследуя направления вращения 15 872 спиральных галактик, пришла к выводу, что наша Вселенная может с момента рождения вращаться вокруг своей оси, как юла. Кроме того, исследования американцев фактически опровергают гипотезу о том, что Вселенная изотропна и симметрична.

Исследования велись в рамках проекта Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Вначале ученые пытались найти доказательства того, что Вселенная обладает свойствами зеркальной симметрии. В таком случае, рассуждали они, количество галактик, которые вращаются по часовой стрелке, и тех, что "закручены" в противоположном направлении, было бы одинаковым.

Однако оказалось, что по направлению к северному полюсу Млечного пути среди спиральных галактик преобладает вращение против часовой стрелки, то есть они ориентированы в правую сторону. Эта тенденция просматривается даже на расстоянии более 600 миллионов световых лет.

Конечно, все это кажется весьма условным: ведь если наблюдатель будет находиться с другой стороны, то ему будет казаться, что галактика движется в противоположном направлении. Но, тем не менее, понятие направления вращения вполне применимо к видимым проекциям галактик на небесную сферу.

"Нарушение симметрии небольшое, всего около семи процентов, но вероятность того, что это такая космическая случайность — где-то около одной миллионной, — прокомментировал руководитель исследовательской группы Майкл Лонго. — Полученные нами результаты очень важны, поскольку они, похоже, противоречат практически всеобщему представлению о том, что если взять достаточно большой масштаб, то Вселенная будет изотропной, то есть не будет иметь выраженного направления".

Специалисты говорят, что симметричная и изотропная Вселенная должна была возникнуть из сферически симметричного взрыва. Такой взрыв по форме должен был напоминать баскетбольный мяч. Однако, если бы при рождении Вселенная вращалась вокруг своей оси в определенном направлении, то галактики сохранили бы это направление вращения. Но, раз они вращаются в разных направлениях, следовательно, и Большой взрыв имел разностороннюю направленность. Тем не менее, скорее всего, Вселенная до сих пор продолжает вращаться. "Вселенная вполне может вращаться и сейчас. Наш результат предполагает, что так оно и есть", — заявил Лонго.

Кстати, несколько лет назад американский космический зонд, занимавшийся замерами температуры радиационного излучения в разных частях галактик, обнаружил в космосе загадочную линейную область, которая насквозь пронизывает Вселенную. Выяснилось, что именно эта линия является "хребтом", вокруг которого формируется пространственная модель мироздания. Это открытие внесло значительные коррективы в существовавшие до недавних пор представления об эволюции Вселенной.

Например, как утверждает теория относительности, после Большого взрыва Вселенная развивалась хаотично. Однако замеры температуры реликтового излучения свидетельствуют о том, что в ее строении просматривается некая планомерная упорядоченность. При этом вся структура Вселенной формируется вокруг области линейной радиации, так называемой "оси зла", как окрестили ее исследователи.

Ранее Майкл Лонго уже предполагал "правостороннюю" ориентацию Вселенной. Но тогда его выкладки вызвали резкую критику со стороны коллег. В частности, многие указывали на то, что люди, анализируя любое изображение, бессознательно отдают приоритет правой стороне, так как большинство из нас является правшами.

Однако, используя специальные вероятностные методы, Лонго удалось исправить погрешности и получить результаты, схожие с предыдущими. Правда, вразумительный ответ на вопрос, почему именно "правых" галактик больше, пока так и не был получен.

Впрочем, принцип асимметрии характерен для большинства объектов во Вселенной. Если разобраться, то даже человеческое тело не симметрично: всегда существуют более или менее заметные различия между его правой и левой сторонами, не говоря уж о расположении внутренних органов: слева — сердце, справа — печень и так далее. Можно предполагать, что тот же принцип соблюдается и в других сферах мироздания.