ТЕЛЕСКОП ИМ. ХАББЛА ИЗУЧАЕТ РОЛЬ ТЕМНОЙ ЭНЕРГИИ В ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ
Последние новости с космического телескопа Hubble говорят о том, что возможно, Эйнштейн был
прав относительно недостающей "темной" энергии. Эта странная форма энергии должна противосто-
ять гравитационному сжатию Вселенной. По мнению ученых это должно обеспечивать не только все-
общий баланс сил, но и заставлять Вселенную постоянно расширяться. Тем не менее в любом случае
последние исследования показывают, что наша Вселенная ещё просуществует не менее 30 миллиардов
лет."Сейчас мы больше Эйнштейна уверены в реальности космологической константы, или по крайней ме- ре темная энергия не изменяет её достаточно быстро (если вообще изменяет) чтобы относительно быс- тро привести Вселенную к своему концу," - говорит ученый Адам Риес (Adam Riess) из Научного Инс- титута Космического телескопа им. Хаббла в Балтиморе.
Риес использовал телескоп Хаббла для наблюдения далеких сверхновых звезд, чтобы определить на их примере разрушительную природу действия темной энергии, когда возраст Вселенной был вдвое мень- ше её текущего возраста. Определение яркости некоторых типов новых звезд дает возможность космо- логам измерить скорость расширения Вселенной в её прошлом. Под воздействием темной энергии, окутывающей галактики сверхновые вспыхивают ярче.
Riess и его команда участвовали в программе GOODS ( Great Observatories Origins Deep Survey - Наблю- дение далеких объектов с помощью Великих космических обсерваторий). В процессе наблюдений уче- ные обнаружили 42 сверхновых звезды, включая 6 звезд из 7-ми наиболее отдаленных из всех извест- ных на данный момент. По сути дела, проведенные недавно измерения яркости удаленных древних взрывов сверхновых показывают, что расширение Вселенной начало ускоряться от 4 до 6 миллиардов лет тому назад, когда сила отталкивания темной энергии начала превышать силу притяжения гравита- ции. На изображениях космического телескопа им. Хаббла даны примеры удаленных взрывов этих сверхновых. hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2004/12
Ученым пока почти не известна сила темной энергии и её постоянство, но согласно расчетам - темная энергия составляет около 70% всей энергии Вселенной, а значит является её доминирующей составля- ющей. Сейчас есть две основных теории согласно которым сила темной энергии остается неизменной с мо- мента рождения Вселенной или же растет способствуя ускоренному расширению Вселенной.
Все же имеющихся данных недостаточно для точного предсказания отдаленного будущего нашей Все- ленной. Если сила темной энергии неизменна, то Вселенная будет продолжать своё бесконечное рас- ширение. Если сила темной энергии растет, то Вселенная будет распадаться на всё более мелкие части и частицы, пока не будет полностью поглощена темной энергией. Тем не менее также не исключается и эволюционный сценарий по которому расширение Вселенной затем сменится сжатием. Как видно, в любом случае нашу Вселенную неизбежно ожидает конец.. Вопрос лишь в том - когда он случится и каким будет. astronet.ru/db/msg/1196732 spaceflightnow.com/news/n0402/21darkenergy
ФИЗИКИ ДОКАЗАЛИ, ЧТО ИНФОРМАЦИЯ О СТРУКТУРЕ ВЕЩЕСТВА ПОГЛОЩЕННОГО
ЧЕРНОЙ ДЫРОЙ НЕ ИСЧЕЗАЕТ БЕССЛЕДНО
Известный популяризатор науки и специалист по черным дырам Стивен Хокинг (Stephen Hawking)
на пару с Кипом Торном (Kip Thorne) - профессором теоретической физики из Калифорнийского тех-
нологического института ( Caltech ), проспорил Джону Прескиллу ( John Preskill ) - также профессору
теоретической физики из Калифорнийского технологического института. В 1997 году эти три космо-
лога заключили между собой ставшее вскоре широко известным пари относительно того, исчезает
или нет информация, поглощаемая черными дырами вместе с материальными носителями, то есть
меняется ли вообще внутреннее состояние черной дыры в зависимости от конкретных характерис-
тик частиц, которые ею поглощены. На первый взгляд странный вопрос в переводе звучал пример-
но так: "Что изменится, если уронить в черную дыру не что-нибудь "случайное", а какой-нибудь
конкретный том Британской энциклопедии?.."
Полная "Британника" сегодня стоит полторы тысячи долларов, так что сумма "на кону" оказывается
вполне существенная, хоть и не большая для миллионера Хокинга. А Торну "раскошеливаться" уже не
впервой. Как-то он уже спорил с тем же Хокингом, есть ли у черной дыры "волосы" или нет. Торну,
утверждавшему, что "волосы" есть, пришлось покупать Хокингу годовую подписку на Playboy.
Хокинг предположил, что какая-либо конкретика - т.е. какие именно частицы, энциклопедии или да-
же звезды сгинут в черной дыре, уйдя под "горизонт событий" - не имеет ровным счетом никакого
значения. Черная дыра не только сожрет все это с аппетитом и не подавится, но и "сотрет" всю ин-
формацию о своем преступлении, будто его и не было, это своего рода "идеальный чистильщик". Но
такая теория серьезно противоречила законам квантовой механики, возникал так называемый "инфор-
мационный парадокс" ( information paradox ).
Теперь физики-теоретики из Университета штата Огайо (Ohio State University) во главе с профессором
Самиром Матуром (Samir Mathur) предложили решение этого парадокса в рамках теории струн (то есть
теории, которая рассматривает все частицы во Вселенной в качестве крошечных "вибрирующих" струн
или "стрингов" (string). Они вывели полную систему уравнений, из которой следует, что информация
продолжает сохраняться в любом случае при любых коллизиях - даже в той немыслимой путанице
"струн", которая заполняет черную дыру от ее сердцевины до "поверхности" - то есть горизонта собы-
тий. В результате получается, что взгляд на черные дыры как на "гладкие", лишенные индивидуальнос-
ти объекты, имеющие только считанное число параметров ( собственно, вес и момент вращения ), как
считалось ранее, по сути неверен. На самом деле черные дыры представляют собой своего рода "во-
локнистые пушистые шары" или "пушистые колобки из струн".. Впрочем, никто, наверно, не откажет-
ся при случае прикинуться белым и пушистым вместо того скользкого и черного, что есть на самом
деле..
В классической модели черных дыр сверхмассивный объект-коллапсар вроде гигантской звезды или
ее останков в результате выгорания ядерного топлива или звездного взрыва сжимается до такой сте-
пени, что формирует чрезвычайно компактный "шарик", обладающий в самом центре бесконечным
гравитационным потенциалом, то есть образуется "прокол пространства-времени", "сингулярность".
В результате образования такой сингулярности в пространстве возникает сферическая поверхность,
при пересечении которой любой материальный объект или излучение безвозвратно исчезают для это-
го мира. Эта граница называется "горизонтом событий" и считается своего рода границей самой чер-
ной дыры, которая, понятное дело, не имеет иных границ.
Размеры этой "оболочки", то есть "горизонта событий", зависят как от массы объекта, который поло-
жил начало формированию черной дыры, так и от дальнейшей активности коллапсара ( грубо говоря,
от того, сколько материи он потом сможет еще сожрать). Для образования черной дыры нужна звезда
с массой порядка 30 солнечных масс. Если бы произошел коллапс Солнца, то его "горизонт событий"
имел бы диаметр около 3 км. Для тела с массой Земли "горизонт событий" составит лишь 1 сантиметр.
Но независимо от того, какой исходный материал послужил основой для формирования сингулярнос-
ти, область "горизонта событий" считалась раньше лишенной каких-либо структурных особенностей
или измеримых характеристик. То есть "горизонт событий" такой черной дыры абсолютно гладок, ли-
шен какой-либо структуры, по которой можно было бы догадаться, что было с материей раньше, до ка-
таклизма.
Конечно, существует феномен так называемого "испарения" черных дыр, предсказанный Хокингом и
советскими теоретиками ("хокинговская радиация"), непрерывное рождение пар виртуальных частиц
вблизи "горизонта событий". Вылеты частиц из различных частей пространства вблизи горизонта
черной дыры в таком случае должны быть коррелированными, но совершенно неясно, как такая кор-
реляция может осуществляться. На самом деле это абсолютно бессмысленный шум, лишенный каких
бы то ни было различительных признаков. Никакую исчезнувшую информацию по этому шуму восста-
новить невозможно, и что именно мы опустим внутрь: том "Британники" или пачку журналов Playboy
точно такого же веса, - уже через мгновение различить будет принципиально невозможно. Хуже того,
подобное непрерывное испарение может привести к тому, что черная дыра попросту исчезнет вместе
со всей "скопившейся" информацией.
"Проблема с классической теорией состоит в том, - объясняет Матур, - что вы могли использовать лю-
бую комбинацию частиц, чтобы сделать черную дыру: протоны, электроны, звезды, планеты, - без раз-
ницы. Могли быть миллиарды способов получить черную дыру, и, согласно классической модели, ко-
нечное состояние системы будет всегда тем же самым". Однако этот вид однородности нарушает кван-
товомеханический закон обратимости. В физике всегда должна существовать теоретическая возмож-
ность проследить ход любого процесса от конца к начальному состоянию, включая тот процесс, за
счет которого и образовалась черная дыра. Если же все черные дыры "на одно лицо" и имеют одну и
ту же форму, то "жизнь" ни одной из них не может быть изучена "от конца к началу", то есть вся инфор-
мация о частицах, которые создали ее, будет потеряна навсегда.
На вопрос, что будет, если уронить в такую дыру том Британской энциклопедии, предлагалось даже
отвечать примерно так: содержащаяся в нем информация не исчезает, а переносится в другую Вселен-
ную, одну из множества тех самых "пузырьков" в общей "пене" пространства-времени, туннелем в ко-
торый и является та или иная черная дыра. Другая гипотеза состояла в том, что черные дыры никогда
не "испаряются" полностью, а съеживаются до размеров микрочастиц и в таком виде сохраняют всю
содержащуюся в них информацию до конца существования нашей Вселенной. Для таких "информаци-
онных частиц" даже придумали подходящие названия - "информоны", "инфотоны".
В 2000 году вышеозначенный информационный парадокс под номером восемь был назван в числе
десяти важнейших проблем физики, которые должны быть решены в течение следующего тысячеле-
тия. Этот список включал проблемы вроде определения продолжительности жизни протона ( собст-
венно, прежде всего вопрос о его стабильности или нестабильности), а также объяснение происхож-
дения Вселенной с помощью теории квантовой гравитации.
Матур начал работать над разрешением информационного парадокса, когда был еще доцентом в Мас-
сачусетском технологическом институте (MIT), но вплотную занялся им только с 2000 года в Огайо.
Вместе с Олегом Луниным он сделал расчеты структуры объектов, которые находятся в промежутке
между простыми струнными состояниями и большими классическими черными дырами. А недавно
Матур, Ашиш Саксена (Ashish Saxena) и Иогеш Сривастава (Yogesh Srivastava) нашли, что та же самая
картина "пушистых шаров" ("fuzzball") действительна и для объектов, приближающихся к классической
черной дыре. Новые результаты публикуются в журнале Nuclear Physics B. Согласно теории струн, все элементарные частицы во Вселенной: протоны, нейтроны и электроны, - состоят из различных комбинаций струн. Однако эти крошечные струны могут формировать также и крупные черные дыры за счет феномена, названного дробным растяжением (fractional tension). Струны- -стринги - это нечто, поддающееся растягиванию, как и гитарная струна, однако каждый такой объект допускает только фиксированное число "растяжений". И точно так же, как длинную гитарную струну проще щипать, чем короткую, длинный "канат", сплетенный из квантовомеханических струн, легче растягивать, чем отдельный "стринг". Таким образом, когда очень много струн соединяются вместе для того, чтобы сформировать множество частиц, необходимых для очень массивного объекта вроде черной дыры, получившийся объединенный шар из струн оказывается очень эластичным и расширя- ется до большого диаметра.
Когда физики из Огайо получили свою формулу для диаметра "мягкой" или "ворсистой" черной дыры, сделанной из струн, выяснилось, что этот диаметр как раз и соответствует диаметру "горизонта собы- тий" черной дыры, выведенному согласно классической модели. А так как, по мысли Матура, струны продолжают существовать и в черной дыре, и природа этих струн напрямую зависит от частиц, кото- рые составляли первоначальный исходный материал коллапсара, то каждая черная дыра оказывается столь же уникальной, как и любая другая звезда, планета или галактика, которая и породила этот чудо- вищный квазизвездный объект. При этом "стринги" от любого вещества, поглощаемого черной дырой во время ее дальнейшего монструозного существования, точно также оставляют свой неповторимый след.
Это означает, что история черной дыры в принципе действитель-
но может быть прослежена назад до ее первоначального состояния
в виде обычного объекта Вселенной, то есть информация выживает
в любом случае при любых коллизиях, а значит ни Британская эн-
циклопедия, ни "рукописи не сгорят" совершенно бесследно даже
в недрах черной дыры. Вселенная способна вечно аккумулировать
в себе информацию о каждом объекте и частице..источник: http://grani.ru/Society/Science/p.62251.html
