понедельник, 12 ноября 2012 г.

Новая сущность. Часть 14. Открытие бездны


    Федор Дергачев 

    Продолжаю анализ движения звезд в галактическом ядре... 

    Модель Галактики Млечный Путь

    Начну, правда, издалека. Как-то, пройдя по ссылке в поисковой системе, я нашел следующее нелицеприятное высказывание:

    «Составитель атласа взаимодействующих галактик Воронцов-Вельяминов пессимистически высказался в том духе, что в собранном им банке данных имеется около 160 объектов, для которых невозможно подобрать даже гипотетического истолкования, не говоря уж об обоснованных расчетах и теориях. Правда, уже предпринимаются попытки объяснить необычное поведение взаимодействующих галактик за счет каких-то неизвестных… сил.., которые якобы проявляют себя лишь в случае очень больших масс и расстояний... Короче говоря, изворотливость теоретиков столь же безгранична, как и Вселенная!» («Перемычки между галактиками». 22 апреля 2011 года). [Не привожу ссылку, чтобы не создавать рекламу сайту – Ф.Д.].

    Каково же было мое удовлетворение, когда я приобрел монографию «Физика галактических дисков», в которой авторы–«теоретики» А.М. Фридман и А.В. Хоперсков нисколько не «изворачивались», а абсолютно честно признавали несовершенство существующих математических моделей. Мое уважение к авторам совершенно искреннее.

    Вначале процитирую «нейтральный» (вроде бы) обзор:

    «Наши представления о структуре и физике Галактики меняются по мере уточнения фотометрических и кинематических данных, полученных из наблюдений. К числу ее важнейших характеристик относится кривая вращения. Имеется значительное число работ, в которых определяется радиальная зависимость скорости вращения динамически холодной компоненты… Разные галактические подсистемы имеют разную скорость вращения… Звездный диск вращается в целом медленнее газовой компоненты (V < Vgas , где Vgas(r) – скорость вращения газа и молодых звезд, а V (r) характеризует старое звездное население). При построении модели Галактики важнейшим параметром является круговая скорость вращения Vc(r), которая определяет пространственное распределение гравитационного потенциала и, следовательно, массы. Наряду со звездным и газовым дисками существенную роль играет и сфероидальная подсистема… Дисковая и сфероидальная подсистемы имеют сложную структуру, что выражается в выделении отдельных компонент, различающихся по своим физическим свойствам. В звездном диске можно выделить тонкую и толстую компоненты.., а в сфероидальной подсистеме – гало, балдж и ядро.
    Одну и ту же кривую вращения можно построить при сильно различающихся параметрах дисковых и сфероидальных компонент… Дополнительные ограничения накладывает на модель Галактики использование данных о дисперсии [разбросе – Ф.Д.]  скоростей звезд. В основе такой возможности лежит естественное предположение о том, что диск, образуемый старым звездным населением, в котором сосредоточенна основная масса, гравитационно устойчив
    При построении моделей кривой вращения, как правило, предполагается выполненным условие Vc = Vgas, то есть при наличии только круговых движений пренебрегают градиентом давления в радиальном балансе сил… Осесимметричные модели в ряде случаев заметно различаются массой своих основных компонент…  Построение неосимметричных моделей, в частности, включающих бар, возможно только методом динамического моделирования…» (Фридман А.М., Хоперсков А.В. «Физика галактических дисков». – М, ФИЗМАТЛИТ, 2011, стр. 453-454. Глава 9 «Модель Галактики (Milky Way)». 9.1. «Кинематика и распределение вещества». 9.1.1. «Закон вращения Галактики в околосолнечной окрестности»).


    Ядро галактики: бар и балдж несовместимы

    В этом месте отойду от текста монографии, чтобы процитировать заметку о баре (перемычке) в центре нашей Галактики Млечный Путь, опубликованную в СМИ через год после подписания в печать книги «Физика галактических дисков».

    «Андреа Кундер из Межамериканской обсерватории Серро-Тололо (CTIO), расположенной в северной части Чили, и его коллеги представили данные о том, как вращается гипотетическое вытянутое звёздное образование (перемычка), расположенное в центральном балдже Млечного Пути.

Область Млечного Пути, изученная проектом BRAVA. Справа внизу виднеется силуэт телескопа «Бланко». Слева внизу можно заметить кусочек Большого Магелланова Облака 
    В рамках более широкого исследования радиальной скорости балджа BRAVA (Bulge Radial Velocity Assay) группа учёных, собранная Майклом Ричем из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США), измерила скорость большой выборки старых красных звёзд по отношению к центру Галактики. За четыре года наблюдений с помощью четырёхметрового телескопа «Бланко» CTIO, расположенного в чилийской пустыне Атакама, было получено почти 10 тыс. спектров этих гигантов: это крупнейшая однородная выборка радиальных скоростей, которая использовалась для изучения ядра Млечного Пути.
    Анализ движения звёзд подтвердил гипотезу о том, что в центральном балдже нашей Галактики есть массивная перемычка, один конец которой направлен почти точно в сторону Солнца (отклонение составляет около 20˚). И вращается она как твёрдое тело.
    Хотя Млечный Путь вращается почти так же, как детская вертушка на палочке (звёзды, расположенные в спиральных рукавах, обращаются вокруг центра галактики), вращение перемычки имеет цилиндрический характер. Это открытие — большой шаг вперёд в объяснении образования центральной области Млечного Пути.
    10 тыс. спектров в целом соответствуют компьютерной модели формирования перемычки из звёздного диска, которую разработал Цзюньтай Шэнь из Шанхайской обсерватории (КНР). Данные противоречат традиционному представлению о том, что центральная область Галактики была создана хаотическим слиянием газовых облаков на заре истории Вселенной. Действительно, газ сыграл некоторую роль, но уже на том этапе, когда он в значительной степени оказался организован в массивный вращающийся диск, который затем превратился в перемычку из-за гравитационного взаимодействия звёзд. («Предложен новый взгляд на перемычку в центре Млечного Пути». 20 декабря 2011 года, 13:04).

    А теперь привожу подробную цитату из монографии, содержащую признание несовершенства существующих математических моделей, описывающих движение звезд в центре галактического диска.

    «Принято считать, что скорость вращения холодной подсистемы в центральной области r < 1 кпк [килопарсека] имеет ярко выраженный максимум на радиусе r = 0,3 кпк… Если предположить равенство Vc = Vgas, то для объяснения центрального максимума у круговой скорости необходимо учитывать массивный балдж с концентрированным ядром… Центральная плотность сфероидальной подсистемы в этом случае превышает Mсолнца/пк3.
    Однако концентрированный и массивный балдж не позволяет сформировать долгоживущий бар в динамических моделях… Происходит его вековое разрушение, механизм которого аналогичен действию массивной центральной черной дыры… Происходит диссипация бара, причем симметризация идет от самых центральных областей на периферию диска, что обусловлено механизмом разрушения бара…
    Как показали динамические модели с различными параметрами балджа, при уменьшении массы центральной сферической подсистемы (балдж+ядро) и/или увеличении шкалы ядра балджа… время жизни бара увеличивается. Это накладывает ограничения на параметры балджа. Таким образом, концентрированный массивный балдж… оказывается невозможно согласовать с наличием долгоживущей центральной перемычки.
    …Динамическая модель должна допускать существование долгоживущего бара с отношением полуосей 1,6. С этой точки зрения модели с массивным и концентрированным балджем с ab ≈ 100 пк не объясняют наблюдаемый бар. Если даже на начальной стадии эволюции холодного диска начинает формироваться бар, то в дальнейшем он разрушается из-за рассеяния на центральном потенциале ядра балджа.
    В рамках моделей с an > 200 пк и [массой бара] Mb  [10 млрд. масс Солнца] не удается объяснить резкий центральный максимум у круговой скорости Vc» (Фридман А.М., Хоперсков А.В. «Физика галактических дисков», стр. 458-460. Глава 9 «Модель Галактики (Milky Way)». 9.1. «Кинематика и распределение вещества». 9.1.3. «Кинематика центральной области, концентрированный балдж и бар»).

    Пора вернуться к вопросу о новой сущности.

    Движение «по законам» и «против законов» Кеплера

    Все эти вроде бы отвлеченные академические рассуждения о твердотельном движении затмили собой тот факт, что для свободного вращения в поле, образованном гравитационными потенциалами, данное движение ВООБЩЕ не свойственно.

    Интересно сравнить тезисы о твердотельном движении с последними публикациями о вращении центральных областей спиральных галактик. Непосредственно в ядре нашей Галактики, в окрестностях сверхмассивной черной дыры, движение звезд вполне подчиняется законам Кеплера и твердотельным никак не является.
    «Присутствие центральной массивной черной дыры или плотного звездного ядра должно давать Кеплеровскую кривую вращения вблизи центра [Галактики]». («Физика галактических дисков», стр. 470. Глава 9 «Модель Галактики (Milky Way)». 9.4. «Мини-спираль в центре Галактики – результат неустойчивости сверхотражения». 1.4.4. «Что мы знаем о мини-спирали?»).
    «Присутствие СЧД [сверхмассивной черной дыры] в нашей Галактике можно считать доказанным, учитывая прямые наблюдения за движением звезд в самом центре по кеплеровским орбитам». («Физика галактических дисков», стр. 54. Глава 1 «Наблюдаемые свойства дисковых галактик». 1.5. «Активные галактики»).


    Итак, согласно кривым вращения, в центральной области диска нашей Галактики есть звезды, двигающиеся не по законам Кеплера (твердотельно), и там же (по результатам прямых наблюдений) - звезды, обращающие вокруг центра строго в соответствии с этими законами.
    Опять делаю вывод – налицо действие на звезды сил не только гравитационной природы, причем ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ.

    Как я указывал ранее, то же самое можно сказать в результате сравнения скоростей вращения диска и гало спиральных галактик.

    «В совокупности молодые звёзды, газ и пыль образуют вращающийся с большой скоростью диск Галактики, тогда как гало старых звёзд почти не вращается. При этом диск как бы вложен в подсистему старых звёзд… Оказывается возможным такое своеобразное состояние, когда диск вращается внутри почти неподвижного гало».
    «Дело теперь даже не в увеличении скорости вращения при удалении от центра - для ее объяснения, в конце концов, «высосали из пальца» «темную материю».
    Но подсистемы! Плоская вращается вопреки всем законам Ньютона, а сферическая подсистема (гало), проходящая ТАМ ЖЕ, двигается еле-еле!
    …Получается, что в одних и тех же районах галактик (и нашей, и других спиральных) звезды вращаются с принципиально различными скоростями, в зависимости от того, в какую подсистему они входят! То, что они резко различаются и по возрасту, и по химическому составу - только «добавляет перцу».
    «Темная материя» такой разнобой объяснить уже никак не может. Гравитационное поле в одной точке может быть одно, даже если оно самое «экстравагантное»! Если же в одном месте одна звезда вращается быстро, а другая - медленно, это уже не объяснить никакой темной материей - это значит, что действует НЕ ТОЛЬКО гравитация.
    Итак, в спиральных галактиках действуют исполинские силы не только гравитационной природы, и ДЕЙСТВУЮТ ОЧЕНЬ ИЗБИРАТЕЛЬНО. Так что «темная материя», даже если она и существует, или «MoND» (модифицированная ньютоновская динамика) в этом случае совершенно бесполезны для объяснения феномена». (Ф.Д. «Извне. Часть 1. Об обращении небесных сфер»).

    Далее делаю более общий вывод - твердотельное движение в центрах спиральных галактик (истинное, а не волновое) является следствием не только гравитации, но и  проявлением новой сущности.

    «Масса каждой [центральной сверхмассивной] черной дыры составляет полпроцента от галактической. Этот факт, кстати, наводит на интересные мысли о вращении плоских подсистем спиральных галактик:
    «Действительно, сверхмассивные «черные дыры» играют определяющую роль в развитии галактик. Но это происходит, несмотря на то, что масса такой «черной дыры», расположенной в центре галактического ядра, составляет в среднем полпроцента (0,005) от массы видимой части спиральной галактики. Стало быть, речь не идет о классическом гравитационном влиянии, как, например, в случае с Солнцем и планетами, где масса светила составляет 0,99 от массы Солнечной системы в целом». ("Черные дыры" - повелители галактик? Комментарий Ф.Д.)  

    Впрочем, мысль эта - далеко не новая, академик В.А. Амбарцумян сформулировал подобную на примере нашей Галактики еще 40 лет назад, правда, для ядра (5% ее массы), а не для заключенной в ней черной дыры (0,5%):

    «Хотя ядро Галактики - его центральное образование, однако основную часть массы Галактики составляют миллиарды входящих в нее звезд. Иными словами, большая часть массы распределена во всем объеме Галакти­ки, и движение здесь по существу происходит вокруг общего центра тяжести. Динамическое воздействие самого ядра на звезды относительно невелико в отличие от планетной систе­мы, где динамическое воздействие Солнца определяет в ос­новном движения планет»… (Выдержки из доклада академика В. А. Амбарцумяна  на Юбилейном заседании Общего собрания Академии наук СССР, посвященном 500-летию со дня рождения Н.Коперника, 6 марта, 1973 г. «Вестник Академии наук СССР», №5, 1973, стр. 46-56).

    Вопрос в том, что вращение такой системы должно быть неустойчивым». (Ф.Д. «Тайная история Вселенной». 06 января 2012 года).

    В этом и заключается ключ к признанию необходимости новой сущности, вопреки «бритве Оккама». В «Части 3» данного Интернет-исследования я уже анализировал следующий принцип: «сферически-симметричная материальная оболочка не создает никакого гравитационного поля во внутренней полости». (Новиков И.Д. «Эволюция Вселенной» - 2-е изд., перераб. – М.; «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1983. Глава 1 «Расширяющаяся Вселенная», параграф 2 «Теория предсказывает нестационарность Вселенной», стр. 15-16).
    И если в «коронах» на окраине галактик еще можно «худо-бедно» призвать на помощь темную материю, то в центре галактического диска не поможет даже такая «экзотика».  Академик В.А. Амбарцумян указывал, что «динамическое воздействие самого ядра на звезды относительно невелико в отличие от планетной систе­мы, где динамическое воздействие Солнца определяет в ос­новном движения планет». Но что же тогда говорить о «самом ядре»Вращение галактического центра должно являться явно неустойчивым (за исключением нескольких парсеков в непосредственных окрестностях центральной сверхмассивной черной дыры – там, что важно, как раз действуют законы Кеплера).
    Аккуратнейшие А.М. Фридман и А.В. Хоперсков осторожно выдвигают «естественное предположение о том, что диск… гравитационно устойчив». («Физика галактических дисков», стр. 453. Глава 9 «Модель Галактики (Milky Way)». 9.1. «Кинематика и распределение вещества». 9.1.1. «Закон вращения Галактики в околосолнечной окрестности»).
    Но это «предположение» основано лишь на наблюдаемом факте устойчивости галактических структур, а вот достигнут этот факт «гравитационно» или с возможным использованием новой сущности – еще вопрос.

    «Новая сущность». Часть 15. «Гравитационная неустойчивость в Галактике»http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/11/15.html

3 комментария:

  1. Перемычки приходят с возрастом

    "Перемычка, свойственная большинству спиральных галактик, — явление не преходящее, а приходящее, ранее отсутствовавшее почти во всех галактиках и лишь в последние пару миллиардов лет ставшее общей чертой двух третей «спиральников».

    Том Мелвин (Tom Melvin) из Портсмутского университета (Великобритания) и его сотрудники на большом статистическом материале подтвердили, что перемычки появляются у спиральных галактик по мере роста их возраста и массы, то есть в грядущем они будут у всех галактик вроде нашей.

    Спиральных галактик, как вы помните, довольно много, и примерно две трети из них, как и наш Млечный Путь, имеют перемычку — «полосу» ярких звёзд, выходящую из центра и пересекающую галактику посередине. Если в обычной спиральной галактике её ветви выходят непосредственно из ядра, то в «перемычечных» начинаются на концах перемычек.

    По существующим гипотезам, перемычки являются очагами звездообразования, возникающими из-за орбитального резонанса, при пропускании сквозь себя газа из спиральных ветвей. При этом, по идее, они должны быть преходящи и со временем разрушаться, после чего исходная галактика превращается из спиральной с перемычкой обратно в обычную спиральную.

    Используя данные волонтёрского интернет-проекта Galaxy Zoo, классифицирующего типы галактик по изображениям, которые получены в проекте Слоановского цифрового обзора неба, астрономы установили, что в целом история наблюдаемых спиральных галактик отклоняется от такого сценария.

    В самом деле, если для галактик, свет от которых шёл до наших телескопов 8 млрд лет, доля «перемычечных» среди спиральных была равна каким-то 11%, то уже 2,5 млрд лет тому назад она удвоилась, а за последующее до современности время выросла до 66%, то есть ещё утроилась. Чем вызвано столь активное появление перемычек со статистической точки зрения, понять довольно легко: чем массивнее наблюдавшаяся галактика, тем выше для неё вероятность обзавестись перемычкой. А поскольку с возрастом галактики часто сталкиваются, увеличивая свою массу, рост доли имеющих перемычку вроде бы не должен удивлять.

    С другой стороны, появление перемычки оказалось для галактики не только признаком зрелости, но и до некоторой степени знаком снижения плодовитости: они «отключают» образование новых звёзд, отбирая для перемычки газ, из которого могли бы сформироваться новые звёзды в диске.

    Всё это означает, что перемычка может быть не сколько переходным этапом в жизни зрелой спиральной галактики, сколько возрастным признаком, склонным к появлению во всё большем числе галактик этого типа.

    Отчёт об исследовании вскоре появится в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/(ISSN)1365-2966 , а его препринт доступен на сайте http://arxiv.org/abs/1401.3334

    Подготовлено по материалам Королевского астрономического общества http://www.ras.org.uk/news-and-press/news-archive/254-news-2014/2383-hubble-and-galaxy-zoo-find-bars-and-baby-galaxies-don-t-mix "

    (17 января 2014 года, 14:06). http://compulenta.computerra.ru/universe/astronomy/10010945/

    [Ф.Д. https://plus.google.com/103263750784622441418/ ]

    ОтветитьУдалить
  2. Ученые нашли связь между массой центрального балджа и цветом галактики

    "Вселенная состоит из миллиардов галактик, в каждой из которых находится разное количество звезд – от сотен тысяч до сотен миллиардов. Большое количество галактик – эллиптической формы, красного цвета и в основном состоят из старых звезд. Другие галактики – спиральные, рукава которых расходятся, создавая тонкий голубой диск вокруг центрального красного балджа. В среднем, звезды в спиральных галактиках намного моложе звезд эллиптических галактик.

    Группа астрономов, которой руководил Аза Блак (Asa Bluck), профессор канадского Университета Виктории , обнаружила относительно простую связь между цветом галактики и размером ее балджа, - чем более массивным является балдж, тем краснее галактика. Ученые опубликовали результаты своего исследования в журнале "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

    Аза и его команда использовали данные Слоановского Цифрового Небесного Обзора (Sloan Digital Sky Survey) для того, чтобы распределить по группам более полумиллиона галактик различных цветов, форм и масс. Затем они использовали программу распознавания образов для того, чтобы, исследовав форму каждой галактики, увидеть, как пропорция красных звезд в галактики изменяется с изменением других свойств.

    Ученые обнаружили, что масса центрального балджа (независимо от того, насколько велик диск, окружающий его), является ключевым моментом, от которого и зависит цвет всей галактики. Определенная масса балджа означает, что галактика будет красной и в ней не будет новых молодых звезд.

    Почти во всех галактиках в центре находятся сверхмассивные черные дыры. Масса балджа тесно связана с массой черной дыры; чем более массивна черная дыра, тем большее количество энергии высвобождается в окружающую черную дыру галактику в форме рентген-лучей и джетов, которые могут раздувать и нагревать газ, предотвращая формирование новых звезд". (23 апреля 2014, 17:03:25). http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=5797

    ОтветитьУдалить
  3. Астрономы нашли следы присутствия темной материи в центре Галактики

    "Европейские астрофизики обнаружили намеки на присутствие темной материи в центре Млечного Пути, проследив за скоростями вращения звезд и облаков пыли и газа в разных частях Галактики, и опубликовали свои выводы в статье в журнале Nature Physics.

    "Это открытие поможет нам улучшить наши представления о структуре и эволюции Галактики. Вдобавок к этому оно должно дать толчок всем экспериментам по поиску частиц темной материи, которые наши коллеги предпринимают в самых разных уголках Земли", - говорит Мигель Пато (Miguel Pato) из Технического университета Мюнхена (Германия).

    Темной материей ученые называют гипотетическое вещество, которое проявляет себя исключительно через гравитационное взаимодействие с галактиками и другими сгустками видимой материи. Большинство астрономов полагают, что каждая галактика обрамлена гало, "поясом" из темной материи, которая не дает звездам и облакам газа разбежаться. За последние годы ученые смогли обнаружить и подтвердить существование таких невидимых колец у далеких от нас галактик, замеряя скорости движения звезд в различных их частях.

    Как отмечает Пато, подобные наблюдения практически невозможно осуществить внутри нашей Галактики, особенно для светил в ее центре, так как мы находимся в одном из ее рукавов и движемся вместе с другими звездами Млечного Пути. Тем не менее какие-то ограниченные измерения скорости вращения других светил и иных небесных тел вокруг центра Галактики все же возможны.

    Авторы статьи собрали все предыдущие наработки в этой области и использовали известные нам скорости вращения звезд для проверки компьютерной модели Млечного Пути, в которой темная материя в принципе отсутствовала. Подобный прием позволил астрономам проверить, есть ли это загадочное вещество в нашей Галактике в принципе, а также выяснить, где сосредоточены его сгустки.

    Как и ожидали ученые, им удалось достаточно легко подтвердить, что темная материя в нашей Галактике присутствует. Что интересно, она встречается не только в "кольце"-гало на окраинах Млечного Пути, но и в центральной ее части, о чем раньше астрономы говорили крайне редко. По мнению астрофизиков, данное открытие поможет их коллегам уточнить модели распределения темной материи по всем галактикам в целом и понять, где ее лучше искать". (10 февраля 2015,17:19). http://ria.ru/science/20150210/1046938737.html

    ОтветитьУдалить