Новая сущность. Постскриптум

Послесловие. http://artefact-2007.blogspot.ru/2013/01/blog-post.html

    Федор Дергачев

    Еще одна возможная тема рассуждений вокруг новой сущности» не дает мне покоя. Пока не готов ее озвучивать в законченном виде. Но знаю одно – старина Эшер Саттон над ней глубоко задумался бы, не отвергнув «с ходу».   

    Чтобы обозначить эту тему, напомню один из пунктов плана дальнейших исследований (п. 1 - «изучение любых возможных вариантов внешнего воздействия на нашу Метагалактику»).

    Упорядоченная структура галактик возникла гораздо позже, чем считалось

    «Астрономы думали, что дисковидные галактики из близких нам районов Вселенной приняли свою нынешнюю форму около 8 млрд лет тому назад и затем почти не меняли её, - комментирует Сьюзен Кэссин из Центра космических полётов имени Годдарда, крупнейшей лаборатории НАСА. - Тенденция, которую мы наблюдали во время нынешнего исследования, показывает прямо противоположное: галактики постоянно и устойчиво изменялись в течение этого периода».

«NASA | Astronomers Uncover a Surprising Trend in Galaxy Evolution»

«A study of 544 star-forming galaxies observed by the Keck and Hubble telescopes shows that disk galaxies like our own Milky Way unexpectedly reached their current state long after much of the universe's star formation had ceased. Over the past 8 billion years, the galaxies lose chaotic motions and spin faster as they develop into settled disk galaxies. Please note: The closing time-lapse in this video is Copyright © 2012 by Rochner Films. All rights reserved. Used under authorization. Courtesy of Rochner Films». http://www.youtube.com/watch?v=voq3Wfr5cho

    Сегодня галактики, которым свойственно частое звездообразование, имеют форму упорядоченных дисковидных систем. Наша Галактика, галактика Андромеды и многие другие демонстрируют примеры вращающихся дисковидных структур, где периферия перемещается вокруг чётко выраженного галактического ядра.

При всех обстоятельствах упорядоченность структуры диска галактики тем выше, чем больше её масса. (Иллюстрация NASA, Goddard Space Flight Center) 

    В ранней Вселенной всё было не так: звезды не вращались вокруг центра, как, например, наше Солнце вокруг центра Млечного Пути, а, напротив, летели кто куда. Лишь постепенно их движение приняло одно направление и стало упорядоченным вращательным. Но произошло это, замечают исследователи, значительно позже, чем предполагалось.

    Причём чем выше была масса галактики, тем быстрее она эволюционировала в упорядоченную дисковидную структуру: более массивные уже в ранний период (6–7 млрд лет назад) имели диск с краями, вращающимися вокруг центра. Со временем скорость вращения периферийных областей галактик нарастала. И с этим снижалось количество неупорядоченных структур и упорядочивалось движение в них звёзд и газовых облаков.

  «NASA | Computer Model Shows a Disk Galaxy's Life History»
«This cosmological simulation follows the development of a single disk galaxy over about 13.5 billion years, from shortly after the Big Bang to the present time. Colors indicate old stars (red), young stars (white and bright blue) and the distribution of gas density (pale blue); the view is 300,000 light-years across. The simulation ran on the Pleiades supercomputer at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif., and required about 1 million CPU hours. It assumes a universe dominated by dark energy and dark matter». Credit: F. Governato and T. Quinn (Univ. of Washington), A. Brooks (Univ. of Wisconsin, Madison), and J. Wadsley (McMaster Univ.). http://www.youtube.com/watch?v=_Ssc1GsqHds

    Астрономы полагают, что миф об упорядоченности структур галактик уже к периоду, относящемуся к красному смещению, равному z = 1 (8 млрд лет назад), смог продержаться так долго потому, что все исследования морфологии галактик отбрасывали «исключения» - то есть галактики, которые не выказывали упорядоченности. В итоге «исключений» часто было больше, чем правил. А подбор только «правильных» галактик для демонстрации упорядоченности дисков уже при z = 1 приводил к ложным выводам, на основании которых галактики-«исключения» впредь отбраковывались за нетипичность.

В современной галактике М 31 (Андромеды), как и в нашей, спиральные рукава вращаются вокруг центра. 8 млрд лет назад в большинстве случаев движение звезд на периферии галактик скорее напоминало броуновское

    Избегая такой фильтрации, изучив движение звёзд 544 галактик по проекту Deep Extragalactic Evolutionary Probe 2 (DEEP2) Galaxy Redshift Survey при помощи космического телескопа «Хаббл» и двойного 10-метрового наземного телескопа Обсерватории Кека, авторы выяснили, что не только 8, но даже и 2 млрд лет назад далеко не все галактики закончили формирование упорядоченных дисков, характеризуемых вращением вокруг их ядер.

    Результаты исследования означают, что, скорее всего, схожую историю имел и Млечный Путь. Очевидно, до ряда слияний, резко увеличивших массу нашей Галактики, и в ней бóльшая часть звёзд двигалась в разных направлениях и как бог на душу положит.
    Соответствующее исследование опубликовано в издании Astrophysical Journal, а с его препринтом можно ознакомиться здесь». (Подготовлено по материалам НАСА: «Astronomers Uncover A Surprising Trend in Galaxy Evolution». 10.19.12). 

    Источник: http://science.compulenta.ru/715881/ (22 октября 2012 года, 18:22). 

    «Дальше, чем кажется сегодня возможным…»

    До появления вышеприведенного исследования НАСА при анализе будущего Метагалактики я в целом соглашался с высказываниями типа следующего:

    «В настоящее время структуры все еще формируются и сложные формы жизни летят на волне энтропии порожденной горячими солнцами, сияющими в холодном небе.

    Но в конечном счете эти звезды померкнут, галактики рухнут в черные дыры, черные дыры будут испаряться, и все, что нам останется - жидкая каша элементарных частиц на фоне энергии вакуума». (Шон Кэрол. «Что делать, если время действительно существует?»)

    Но исследование НАСА не просто вносит коррективы в прежнее видение, а создает принципиально иную парадигму развития Метагалактики.

    Дело в том, что «усложнение структуры галактик», происходящее в течение последних миллиардов лет, и с такой же перспективой на будущее, приводит к уменьшению энтропии (меры неупорядоченности) Вселенной, а стало быть, прямо противоречит второму началу термодинамики.

    «Давайте разберемся, почему с момента своего возникновения в начале XIX века термодинамические законы занимают столь прочное положение в физике. Поговорим о глубокой взаимосвязи, существующей между ними и теорией информации, - взаимосвязи, которая позволяет выявить их полную согласованность не только с квантовой теорией, но и с теорией относительности. Сказать по правде, я абсолютно уверен, что в XXI веке термодинамика приведет нас к новой революции в физике.

    По сути своей термодинамика это наука о теплоте, а конкретнее – о ее превращениях и практическом применении. Второй закон был выведен в 1824 году французским инженером Сади Карно, который стремился раскрыть причины неэффективной работы паровых двигателей, повсеместно используемых тогда в промышленности. Ученый пришел к выводу, что часть тепла, вместо того чтобы совершать полезную работу, неизбежно теряется, переходя в более холодную внешнюю среду. И это одно из проявлений более общей закономерности: теплота самопроизвольно передается от более нагретых тел к менее нагретым до тех пор, пока их температуры не выровняются…

    Через несколько десятилетий после Карно немецкий физик Рудольф Клаузиус описал данный процесс, используя введенное им понятие энтропии – меры неупорядоченности системы. Согласно его точке зрения, все происходящие во Вселенной процессы способствуют повышению энтропии. Так, тепло, сконцентрированное в одной точке, то есть находящееся в относительно упорядоченном состоянии, всегда рассеивается в направлении более холодных областей, в которых уровень хаотичности выше.

    Опираясь на этот принцип, Клаузиус выдал весьма неутешительный прогноз: однажды все тепло максимально рассредоточится во Вселенной и наступит ее «тепловая смерть», поскольку в ней больше не сможет протекать ни один полезный процесс». (Влатко Ведрал, профессор квантовой теории информации в Оксфордском университете (Великобритания) центре квантовых технологий в Сингапуре. «Термодинамическая революция». «NewScientist.ru», № 12, 2012, стр. 37-38).

    Выходов всего два, и оба противоречат общепринятой парадигме, даже если не рассматривать их в связке.

    Первый выход – незамкнутая Метагалактика, что категорически неприемлемо для модели Большого взрыва.

    «Сейчас многие считают… идею [«тепловой смерти» Вселенной] неверной, так как все процессы ведут к увеличению энтропии только в замкнутой, не обменивающейся ничем с окружающим миром системе. Вселенную при всем желании сложно назвать замкнутым объектом: не так уже много мы знаем о ней и ее окружении. – Ред. журнала». (Там же, стр. 38).

    Также см. публикацию «Выполняются ли законы термодинамики для Вселенной заполненной только темной энергией». (31 Декабря 2010, 0:52).

    Второй выход – разумное вмешательство в динамику галактик, что не может быть принято официальной наукой априори.

    «Возможно, именно из-за таких мрачных предсказаний второе начало термодинамики долго не хотели признавать справедливым. В частности, свои сомнения в его правомочности выражал в 1867 году британский физик Джеймс Клерк Максвелл. Он соглашался с тем, что неодушевленная материя подчиняется второму закону: тепловая энергия всегда передается от более теплого объекта к более холодному, а молекулы красителя при растворении в воде из организованного состояния переходят в хаотическое, но ни в коем случае не наоборот. Но как быть с живыми организмами? Они намеренно производят с вещами какие-то действия, позволяющие упростить им жизнь. Следовательно, они могут попытаться уменьшить энтропию вокруг себя и тем самым нарушить второе начало термодинамики.

    Информация правит миром

    Этот парадокс (его называют «демон Максвелла») сильно беспокоил физиков, ведь закон либо универсален, либо служит лишь ширмой для чего-то более глубокого. Загадку удалось разрешить только в 1970-х годах. Сделал это американский физик Чарльз Беннетт, опираясь на труды своего коллеги Рольфа Ландауэра из IBM и теорию информации, разработанную Клодом Шенноном десятью годами ранее. Идея заключалась в следующем. Разумное существо, несомненно, может манипулировать объектами окружающего мира с целью уменьшения энтропии. Однако для этого ему сначала необходимо осознать тот порядок, в котором находятся вещи вокруг него.

    Данные сведения должны быть где-то закодированы – скажем, в памяти «демона». Когда память полностью заполняется или существо умирает, происходит своего рода перезагрузка – информация возвращается в окружающую среду, и энтропия возрастает как минимум на столько, на сколько ее перед тем удалось снизить «демону». Таким образом, второй закон соблюдается». (Там же, стр. 38-39).

    Причем кроме нового прочтения эволюции отдельных звездных систем, можно указать на исполинские («сверхбольшие») структуры, собранные из «непонятно как» взаимодействующих галактик – в качестве примера приведу кластер, который называют «Великой стеной Слоуна». Длина – приблизительно 1/60 от диаметра наблюдаемой Вселенной.

    «Великая стена Сло́уна (Sloan Great Wall) — группа галактик, простирающаяся более чем на миллиард световых лет. Представляет собой стену из галактик, которая на данный момент признана наибольшей из известных структур во Вселенной. В длину «стена» простирается на 1,37 миллиарда световых лет [это приблизительно 1/60 от диаметра наблюдаемой Вселенной]. Располагается она приблизительно на расстоянии 1,2 миллиарда световых лет от Земли.

    Великая стена Слоуна почти в 3 раза больше Великой стены CfA2, предыдущего рекордсмена по протяжённости.

    Об открытии Великой стены Слоуна было объявлено 20 октября 2003 года учёными Дж. Ричардом Готтом и Марио Юричем из Принстонского университета. Это открытие было сделано благодаря данным Слоуновского цифрового небесного обзора (SDSS)». (Материал из Википедии — свободной энциклопедии).

    «Великая стена Слоан»: самая крупная структура 

Авторы и права: У. Шаап (Университет г. Гронингена) и др., Обзор "Красное смещение галактик" на системе 2dF 

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2dF_Galaxy_Redshift_Survey.gif?uselang=ru

    «Какая самая крупная структура во Вселенной известна Вам? Ответ будет зависеть от того, какое Вы дадите определение слову "структура". Главным кандидатом в настоящее время является группа галактик под названием Великая стена Слоан, которая была открыта в Цифровом обзоре неба Слоан. Великую стену Слоан можно видеть на этой контурной карте, полученной в результате цифровой обработки данных обзора галактик "Два градуса". На карте показаны галактики, расположенные в пределах миллиарда световых лет, или, что то же самое, с красными смещениями до 0.1.

    Указанная Великая стена Слоан простирается на более чем миллиард световых лет, больше, чем какая-либо открытая структура. Критики беспокоятся, что Великая стена Слоан может не быть связанной структурой, поскольку она сейчас не представляет собой связанную гравитационную систему, и ее части никогда может быть и не станут связанными гравитационно». (7.11.2007). http://www.astronet.ru/db/msg/1224357

    Возникает вопрос о силах, скрепляющих эту исполинскую стену: если «ее части никогда может быть и не станут связанными гравитационно», то каким способом они «связаны» сейчас?

    «A team of the British, American, and Hungarian astronomers have reported even larger structures. As per their findings, the universe is crossed by at least 13 «Great Walls», apparent rivers of galaxies 100 Mpc long in the surveyed domain of 7 billion light years. They found galaxies clustered into bands spaced about 600 millon light years apart. The pattern of these clusters stretches across about one-fourth of the diameter of the universe, or about seven billion light years. This huge shell and void pattern would have required nearly 150 billion years to form, based on their speed of movement, if produced by the standard Big Bang cosmology (Lerner 1990). 

Figure 4: SDSS 3D Universe Map Credit: Sloan Digital Sky Survey Team, NASA, NSF, DOE

    The "Sloan Great Wall" of galaxies, as detected by the Sloan Digital Survey (Fig. 4), has earned the distinction of being the largest observed structure in the Universe (Richard et al. 2005). It is 1.36 billion light years long and 80% longer than the Great Wall discovered by Geller and Huchra. It runs roughly from the head of Hydra to the feet of Virgo. It would have taken at least 250 billion years to form, if produced following a "Big Bang" creation event». (Ashwini Kumar Lal, Ph.D. (Deputy Adviser, Ministry of Statistics & Progrmme Implementation New Delhi, India), and Rhawn Joseph, Ph.D. (Cosmology.com; Emeritus, Brain Research Laboratory, California, USA). January 30, 2010). http://journalofcosmology.com/BigBang101.html

    Цитата приведена в форуме http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,73751.200.html (#203, jovo, 10.10.2010, 23:17:20).

 
«Superclusters of Galaxies. The Great Sloan Wall [cosmic web]» http://video.mail.ru/mail/pugachev_sergei/univers/72.html

    Сверхбольшие структуры галактик

    «В наблюдательной космологии в последнее время заметна тенденция к открытию все больших размеров структур в пространственном распределении галактик. В настоящей работе на основе предложенного метода, было показано, что распределения галактик по фотометрическим красным смещениям в сетке глубоких обзоров галактик могут быть использованы в качестве инструмента исследования сверхбольших структур во Вселенной с размерами достигающими тысяч Мпк [Мегапарсек, 1 000 000 пк - Ф.Д.].

    Анализ распределений галактик по фотометрическим красным смещениям в глубоких полях COSMOS, FDF, HUDF и HDF-N показал, что наблюдаемые флуктуации чисел галактик в больших бинах красных смещений (0.1 - 0.3) значительно превышает уровень ар и, следовательно, могут быть обусловлены коррелированными структурами. Существенный вклад в наблюдаемые флуктуации так же могут давать систематические эффекты, которые требуют дополнительного исследования.

    Интересным фактом является то, что относительные флуктуации плотности в полях COSMOS-HUDF-FDF имеют похожее поведение. Поскольку данные по этим полям получены на разных инструментах и обработаны с помощью разных программных систем, то представляется возможным, что существенный вклад в наблюдаемые флуктуации дают реальные сверхбольшие структуры. Таким образом, можно сделать предположение, что наблюдаемые флуктуации могут содержать так же сигнал соответствующий сверхбольшим структурам в пространственном распределении галактик с масштабами в Гигапарсеки [Гигапарсек, 1 000 000 000 пк - Ф.Д.]. Например, поля HUDF и FDF разнесены на небе друг относительно друга на 36 градусов, следовательно поперечный размер сверх-большой структуры на расстоянии z - 1 составляет около 1700 Мпк/h.

    Существование сверхбольших структур согласуется с уже известными большими структурами во Вселенной, полученными различными наблюдательными методами. Например, хорошо известна структура размером около 500 Мпк/h, открытая в обзоре SDSS (Sloan Great Wall (Gott et al., 2005)). В работе (Sylos Labini et al., 1998) на основе каталогов красных смещений, доступных до 1998 г., найдено свидетельство наличия структур с размерами до 1000 Мпк/h. Из анализа каталога SDSS LRG DR5 в работе (Васильев, 2008) обнаружены большие флуктуации концентрации галактик на масштабах 100 - 300 Мпк/h. В работе (Padmanabhan et al., 2007) используя фотометрические красные смещения выборки галактик SDSS LRG найдено, что степенной закон спектра мощности продолжается до масштабов Л = 1200 Мпк.

    Можно отметить, что открытие крупномасштабного «темного потока», как на основе наблюдений эффекта Сюняева-Зельдовича для рентгеновских скоплений галактик (Kashlinsky et al., 2008), так и пекулярных скоростей галактик (Watkins et al., 2009), означает существование крупномасштабного движения всего местного объема размером 300 Мпк/h, что согласуется с существованием сверхбольших структур с масштабами в 1000 Мпк/h.

    Для будущего изучения пространственного распределения галактик на Гигапарсеках необходимы:

    • организация наблюдений сетки глубоких многополосных обзоров, покрывающих большую область небесной сферы, с ячейкой ~ 10° х 10°, в узлах которых находятся поля размером ~ 10' х 10',

    • использование разных телескопов и методик оценки фото-z для наблюдений одних и тех же глубоких полей,

    • использование модельных радиальных распределений галактик, получаемых из LCDM моделей эволюции крупномасштабной структуры в интервале красных смещений 0.1 - 6,

    • изучение распределения красных смещений гамма-всплесков (GRB) в различных областях неба,

    • построение искусственных каталогов однородно распределенных галактик, в которых моделируется процесс наблюдения глубоких полей и систематические эффекты, связанные с оценкой фотометрических красных смещений». (Заключение диссертации по теме «Астрофизика и звездная астрономия», Набоков, Никита Валентинович).

    Рано делать какие-либо выводы и обобщения. Но очевидно, что проявления новой сущности в Метагалактике предстоит очень внимательно изучать и анализировать. И официальной науке не удастся по-прежнему уходить от очевидного. 

Космография локальной Вселенной. «Знаете вы это или не знаете, хотите вы этого или не хотите - а все мы перемещаемся в пространстве в сторону Великого Аттрактора. Сверхскопления, волокна, стены, огромнейшие пустоты - все на этом, без сомнения, самом содержательном обзоре всего, что существует в нашей части Вселенной в пределах 6 мегапарсек. Рассматриваются галактики из каталога V8K».

    «"Новая сущность" в действии: гигантская структура в созвездии Льва». http://artefact-2007.blogspot.ru/2013/01/blog-post_12.html

    На эту тему:
    «Предыстория Вселенной». (21 марта 2012 года). http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/03/blog-post_21.html