Журнал Наука и Техника (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 03 (10)

Вопрос: Не так давно СМИ рассказывали о группе исследователей под руководством доктора Дипто Чакрабарти из Массачусетского технологического института (MIT).

Им удалось при помощи орбитального инфракрасного телескопа Спипщера открыть газопылевой (по всем признакам — протопланетный) диск у одного из объектов в созвездии Кассиопеи. Почему этого не видели раньше?

Ответ:Данный телескоп работает в инфракрасной области, он очень мощный и многое может увидеть. И данное открытие является как раз иллюстрацией новых технических возможностей. Люди научились различать такие диски. Они очень маленькие по сравнению с массой самой звезды, но ученые считают их забавными — ведь в них могут образовываться планетки.

Вопрос: А что указывает на то, что это именно протопланетный диск?

Ответ:Для этого надо вспомнить, как образуется нейтронная звезда. Взрывается сверхновая звезда, и большая часть ее огромной массы выбрасывается в открытое пространство. Тогда на прежнем месте остается сжатый объект. И если масса этого сжатого объекта больше некоторой физической массы, то образуется черная дыра, а если меньше — образуется нейтронная звезда. Нейтронная звезда — это маленькая звезда диаметром около 10 км и массой порядка Солнечной массы. Плотность — как в ядре атома или выше. Вот такой получается уникальный объект, но это еще не все — от взрыва сверхновой звезды остаются так называемые «дебри».

Космос — это не Хаос, а Порядок

Вопрос: Что это?

Ответ:Это пыль, состоящая из тяжелых элементов: углерода, кислорода, железа, водорода, гелия. Часть из них может притягиваться обратно к звезде. А поскольку звезда вращается, то дебри тоже будут увлечены этим вращением. И из-за центробежной силы во время вращения эти элементы превращаются в диск. Это универсальный механизм, можно сказать, что так же образуются звезды вроде Солнца или планетные системы вроде Солнечной. Любая протозвезда существует не в пустоте, а в среде из пыли и газа, и когда она сжимается и образует нормальную звезду, то ее всегда сопровождает процесс вращения, и она оказывается окруженной пылью и газом. Практически каждая звезда может иметь такой газо-пылевой диск. Потом он постепенно охлаждается, и в нем могут образовываться планеты. Так, мы предполагаем, наша солнечная система и образовалась.

Вопрос: Как вы можете прокомментировать компьютерное моделирование роста Вселенной, о котором рассказывалось в одном из номеров журнала Nature. Там ведь речь шла о том, что современные космологические структуры — галактики и их кластеры — формировались из газовых “пузырей”, которыми космос был наполнен спустя 300 млн. лет с момента Большого взрыва. И якобы произошло это все гораздо раньше, чем мы предполагали.

Ответ:Есть крупномасштабная структура Вселенной, в которой задействовано то, что больше всего может гравитировать (притягивать). Больше всего в ней скрытой темной материи. Хотя мы и не знаем ее микрофизику, но мы предполагаем, что она состоит из реликтовых осадочных частиц, оставшихся от ранней Вселенной. Частицы эти распределены неоднородно, они начинают стягиваться в объекты, которые изначально могут быть совсем малыми, потом объекты сливаются и образуют объекты большего размера. Возникает такое иерархическое скучивание. Наиболее впечатляющими будут скопления галактик темного вещества. Потом идут сами галактики — вроде нашей. Потом идут карликовые галактики. И так далее. И все это то, что мы могли бы различать, если бы имели «глаза», видящие темное вещество. Глаз таких у нас нет, но по гравитационным проявлениям мы можем судить насколько наше моделирование адекватно, и сейчас оно очень удачно. Когда мы видим, как пробные тела движутся в гравитационном поле, которое создается темным веществом, это подтверждает структуру этого скрытого темного вещества. Это первый слой. Но теперь мы добавим немножко вещества — те самые 4 процента во Вселенной, состоящие из протонов, нейтронов и электронов, которые уже могут светиться. Обычное вещество не доминирует по массе во Вселенной, но оно очень полезно. Из него состоят звезды. С другой стороны, физика обычного вещества сложней, там имеют место такие вещи, как ударные волны, охлаждения, излучения цвета. Это новый уровень. Космологическая парадигма состоит в том, что у нас доминирует темная материя, которая может быть неоднородной и образовывать гало галактики. Эти гало порождают гравитационное поле вокруг себя. Обычное светящееся вещество сваливается в это гравитационное поле, захватывается им. Гало в нашей галактике притягивает вещество ближе к центру. Но дальше возникает вопрос: и как буквально оно работает? Как внутри этого скопления вещества образуются звезды? Как буквально эти звезды вспыхивают, перемешивают химические элементы? Это сложные нелинейные задачи. А точность ответа на них зависит от уровня численного расчета, который включает в себя нелинейную физику светящегося Вещества. И прогресс состоит в том, чтобы компьютеры были более быстрыми и ловкими. Так что результаты, описываемые в упоминаемой вами статье, не изменили картину Вселенной, но существенно углубили.