100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Астрономы предположили существование планет из странной материи

Астрономы предположили существование планет из странной материи

Астрономы предположили существование планет из странной материи

Новости

Существующая Стандартная модель предполагает наличие кварков – фундаментальных частиц с зарядом и отсутствующих в свободном состоянии. Существует 6 видов кварков, один из которых – «странный». Существует и материя только из «странных» кварков. Предположительно, такую материю имеют не только звезды, но и планеты. Такие частицы обнаруживаются с помощью ускорителей.

Странные кварки в нормальных условиях не могут долго существовать. Они превращаются в продукты распада с большей продолжительностью жизни. Стабилизировать эти кварки, согласно Стандартной модели, можно только благодаря усилению гравитации в ядрах нейтронных звезд (небесных тел радиусом до 20 км, которые состоят в основном из нейтронного ядра и тонкой оболочки с атомных ядер и электронов).

В условиях столь мощной гравитации происходит распад практически всех элементарных частиц, в т.ч. нейтронов на разные виды кварков. Под воздействием высокого давления и гравитации все они постепенно переходят в странные. Так образуется странная материя.

Модели показывают, что такая материя может быть не только плотной, но и стабильной. Если с ней будет взаимодействовать обычное вещество, то оно трансформируется в кварковое. На этом основании строятся предположения о том, что могут существовать звезды из одних только кварков. Правда, ни экспериментально, ни инструментально не удалось подтвердить существование таких объектов и их «странные» свойства.

Китайские астрономы во главе с Цзинь-Цзюнь Гэном из университета в Нанкине предполагают наличие так называемых странных планет. Они гипотетически могут состоять из одной только странной материи. По их словам, найти такие объекты гораздо проще, нежели «странные» звезды. Статья с результатами исследований опубликована в издании Astrophysical Journal .

Планеты со странной кварковой природой должны отличаться на фоне прочих небесных тел. Их плотность должна достигать десятков, а то и сотен триллионов граммов на 1 см3. Поэтому они сохраняются даже в том случае, если находятся невероятно близко возле своей материнской звезды, также состоящей из странной материи.

Основываясь на результаты своих исследований и предположений, китайские астрофизики начали поиск столь экзотических планет. Могут существовать 4 подобных объекта. 2 из них можно обнаружить возле пульсаров, имеющих нейтронную природу. Расстояние до них настолько мало, что возникает второй, не менее интересный вопрос: как планеты существуют, не будучи разрушены столь огромной силой притяжения. Вторые две звезды теоретически могут находиться дальше.

Астрономы начали регистрировать гравитационные волны, которые возникают в результате слияния звезд, состоящих только из нейтронов. Возможно, вскоре удастся получить еще один, не менее интересный сигнал. Он способен появиться в результате падения странной планеты на звезду, содержащую такой же тип материи.

ТОП-10: Планеты, которые гипотетически могли бы существовать в нашей Солнечной системе

В Солнечной системе есть звезда, восемь планет, несколько карликовых планет и множество комет и астероидов. Несколько веков назад люди думали, что существует более восьми планет. Они ошибочно называли астероиды планетами, открывали несуществующие планеты и предсказывали существование других планет.

Некоторые из этих предсказаний сбылись, например, Нептун был открыт после того, как его существование предсказали. Однако многие другие планеты остаются гипотетическими. Мы считаем, что некоторые из этих планет могут существовать в реальности, в то время как другие нет.

10. Вулкан

Фото: Lith. of E. Jones & G.W. Newman

Вулкан – это гипотетическая планета, расположенная между Меркурием и Солнцем. Предположения о ее существовании появились несколько столетий назад после того, как астрономы заметили, что с каждым оборотом вокруг Солнца Меркурий слегка меняет свою орбиту. В 1859 году французский астроном Урбен-Жан-Жозеф Леверье (Urbain-Jean-Joseph Le Verrier) предположил, что это вызвано гравитационным притяжением неоткрытой планеты, находящейся между Меркурием и Солнцем. Он назвал ее Вулканом в честь римского бога кузнечного дела. Леверье добавил, что планету нельзя увидеть, потому что она находится слишком близко к Солнцу.

Читайте так же:
Астрономы обнаружили необычное поведение пульсара

Год спустя астроном-любитель Эдмон Модест Лескарбо (Edmond Modeste Lescarbault) заявил, что заметил маленькую черную точку вблизи Солнца. Леверье сказал, что эта точка — планета Вулкан. Другие астрономы позже утверждали, что заметили неуловимую планету, хотя другие говорили, что этого не может быть. Вскоре Вулкан стали считать первой планетой Солнечной системы, несмотря на отсутствие конкретных доказательств ее существования. Вероятно, потому, что Леверье был авторитетной фигурой в астрономии. За тринадцать лет до этого он предположил существование Нептуна, заметив, что неоткрытая планета меняет орбиту Урана. Кроме того, существование Вулкана было единственным объяснением странной орбиты Меркурия.

Все изменилось в 1915 году, когда общая теория относительности Альберта Эйнштейна опровергла все утверждения о существовании вулкана. Эйнштейн говорил, что такие массивные объекты, как Солнце, могут искривлять время и пространство. Орбита Меркурия часто менялась, потому что он проходил через «искаженное пространство-время», что было вызвано его близостью к Солнцу.

9. Тюхе

Фото: solarsystem.fandom.com

Тюхе – это гипотетическая планета, находящаяся где-то в облаке Оорта на краю Солнечной системы. Предположение о ее существовании появилось в 1999 году, его авторами стали трое астрофизиков из Университета Луизианы (University of Louisiana). Эти трое считали, что размер Тюхе сопоставим с размером Юпитера, но масса втрое больше массы Юпитера, и один оборот вокруг Солнца планета проходит за 1,8 миллиона лет.

С помощью Тюхе астрофизики предложили объяснить существование комет с долгим периодом. Таким кометам для совершения оборота вокруг Солнца требуется более 200 лет. Астрономы привыкли считать, что кометы с длинным периодом появляются из случайных мест в Солнечной системе. Однако астрофизики считают, что на самом деле они выходят из облака Оорта и отбрасываются к Солнцу гравитационной силой Тюхе. В период между 2012 и 2014 годами для поиска Тюхе НАСА использовало свой телескоп Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Он ничего не обнаружил.

8. Планета V

Фото: bigthink.com

3,8 миллиарда лет назад на поверхность Меркурия, Венеры, Земли, Марса и Луны обрушился шквал астероидов. Ученые назвали это явление Поздней тяжелой бомбардировкой (LHB). Однако они не могут сказать, откуда взялись эти астероиды. Некоторые ученые предположили, что астероиды являлись остатками некой планеты V, которая находилась между Марсом и поясом астероидов, который сегодня отделяет Юпитер от Марса. Ученые считают, что планета V была меньше Марса, что может объяснить значительное изменение ее орбиты под влиянием гравитационного притяжения Юпитера и других внешних планет. Вскоре планета V стала нестабильной и потерялась в поясе астероидов, швыряя астероиды к Марсу и другим внутренним планетам. Позже планету V выбросило к Солнцу или далеко на просторы Солнечной системы.

С другой стороны, планета V могла просто выйти из пояса астероидов и врезаться в другую планету. Некоторые астрономы считают, что она врезалась в Марс, создав бассейн Бореалис, занимающий 40 процентов поверхности Марса. Если все было именно так, то астероиды, обрушившиеся на внутренние планеты, вероятно, были частями планеты, которые после удара выбросило в космос. Другие астрономы полагают, что гипотетической планеты V никогда не существовало. Они считают, что LHB случилась после того, как Юпитер и Сатурн изменили свои орбиты, что выбросило астероиды из пояса астероидов к внутренним планетам. Третьи полагают, что астероидный дождь был вызван тем, что гравитационное поле Марса разбило на части большой астероид.

7. Тейя

Фото: The Telegraph

Принято было считать, что современные Земля и Луна появились после того, как планета, которую назвали Тейя, врезалась в раннюю Землю. Столкновение привело к тому, что меньшая по размеру Тейя распалась на фрагменты, которые выбросило в космос. Одним из таких осколков стала Луна.

Читайте так же:
Pegaso Z-102 BS Cupula Berlinetta

Эту теорию опровергли после того, как тесты, проведенные на лунных породах, показали, что Земля и Луна состоят из одного и того же материала. В наши дни ученые считают, что Тейя врезалась в более древнюю Землю около 4,5 миллиардов лет назад. Обе планеты смешались, образовав Землю. Позже фрагмент Земли откололся, образовав Луну.

6. Фаэтон

Фото: thesolarsystem.fandom.com

До недавнего времени астрономы считали, что между Марсом и Юпитером есть неоткрытая планета. Ее существование стало казаться особенно реальным, когда в 1801 году Джузеппе Пиацци (Giuseppe Piazzi) открыл то, что сочли планетой Церера. Год спустя Генрих Ольберс (Heinrich Olbers) открыл то, что сочли планетой Паллада. Вскоре Олберс понял, что Церера и Паллада были частью одной планеты. Это стало еще более очевидным, когда были открыты планеты Юнона и Веста. Позже Церера, Паллада, Юнона и Веста были классифицированы как астероиды и считались остатками гипотетической планеты под названием Фаэтон.

Астрономы того времени считали, что Фаэтон распался, создав четыре крупных астероида и все остальные в поясе астероидов, который сегодня находится между Марсом и Юпитером. Некоторые астрономы полагали, что Фаэтон распался после взрыва, был уничтожен полем Юпитера или наткнулся на другое небесное тело. Некоторые думают, что этим небесным телом была Немезида — гипотетическая звезда, которая, как полагают, находится в нашей Солнечной системе. Однако современные астрономы опровергают существование Фаэтона. Говорят, что астероиды в поясе астероидов всегда были астероидами. Они застряли между Марсом и Юпитером и образовали бы планету, если бы не мощное гравитационное притяжение Юпитера, которое их разделяет.

5. Нибиру

Фото: space.com

Гипотетическая планета Нибиру, предположительно, скрывается где-то в нашей Солнечной системе. В то время как НАСА говорит, что этой планеты не существует, поклонники теории заговора настаивали на том, что она реальна и в 2012 году должна была врезаться в Землю. Для справки, Нибиру также называют Планетой X, и ее не следует путать с гипотетической Девятой планетой, которую тоже называют Планетой X. Скоро мы доберемся и до девятой планеты.

Впервые существование Нибиру предположил Захария Ситчин (Zecharia Sitchin) в его книге, вышедшей в 1976 году, под названием «Двенадцатая планета», где он утверждал, что она совершает оборот вокруг Солнца каждые 3600 лет. Много лет спустя самопровозглашенный экстрасенс Нэнси Лидер (Nancy Lieder) заявила, что инопланетяне предупредили ее о том, что в 2003 году Нибиру врежется в Землю. Позже она изменила дату на 2012 год. В 2011 году мимо Земли прошла комета Еленина, которая затем распалась, подойдя слишком близко к Солнцу.

Последователи теории утверждали, что комета — это планета Нибиру, приближающаяся к Земле. Тот факт, что мы читаем эту статью, означает, что планеты Нибиру, вероятно, не существует. Или она просто пролетела мимо Земли и вернется через 3600 лет.

4. Девятая планета

Фото: solarsystem.nasa.gov

Девятая планета — еще одна гипотетическая планета, скрывающаяся где-то в нашей Солнечной системе. В отличие от Нибиру, НАСА и астрономы из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) полагают, что Девятая планета может существовать, хотя тому нет никаких достоверных доказательств. Астрономы предположили существование Девятой планеты после наблюдения нерегулярных орбит пяти объектов Солнечной системы, расположенных далеко за Нептуном.

Астрономы считают, что Девятая планета такого же размера, как Уран или Нептун, а ее масса в 10 раз превышает массу Земли, при этом она расположена в 20 раз дальше от Солнца, чем Нептун. Они считают, что Девятой планете требуется 10 000-20 000 лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца.

Читайте так же:
Звездные войны из Louis Vuitton

3. Контр-Земля

Фото: AnonMoos

В четвертом веке до нашей эры, греческий философ Филолай предположил существование планеты, которую он назвал Контр-Земля. Он считал, что Контр-Земля всегда находится в противоположном от Земли конце Солнечной системы. Это означает, что Солнце, Земля и Контр-Земля всегда должны находиться на одной линии. Филолай считал, что Контр-Землю нельзя наблюдать с Земли потому, что она всегда заслонена Солнцем. Сегодня мы знаем, что этой планеты никогда не существовало. Если бы она была реальной, мы бы могли наблюдать ее с Земли, потому что каждая планета в Солнечной системе подвержена гравитационному притяжению других планет.

Гравитационное притяжение Меркурия и Венеры изменило бы орбиту Контр-Земли и сдвинуло бы ее с места. В результате ее можно было бы наблюдать с Земли. Со временем Контр-Земля приблизилась бы к Земле, и обе планеты со временем встретились бы. При встрече планет случилось бы одно из двух. Они могли бы столкнуться и образовать новую Землю. Либо, они могли бы разминуться. В этом случае их гравитационное притяжение было бы настолько мощным, что планеты выбросило бы на новые орбиты.

2. Безымянная планета

Фото: forbes.com

Часто после создания планеты нестабильны. Они часто меняют орбиты, потому что те постоянно меняются под влиянием гравитационного притяжения других планет. В 2005 году три группы исследователей воспользовались этой теорией, чтобы предложить модель Найс (Nice ) о формировании Солнечной системы. В прошлом гравитационное притяжение других планет заставило Уран и Нептун поменять орбиты и отдалило Юпитер и Сатурн от Солнца.

Также Юпитер предположительно приблизился ближе к Солнцу, прежде чем вернуться во внешнюю область Солнечной системы. Эту модель приняли за истинную, пока в 2011 году ее частично не опровергли. В то время некоторые ученые говорили, что, если теория верна, то между Марсом и Юпитером должна быть пятая планета. Однако они добавляли, что эту планету, вероятно, выбросило из Солнечной системы гравитационным притяжением Сатурна или Юпитера.

В 2015 году другие ученые опровергли модель Найс, потому что она не объясняла появление внутренних планет (Меркурия, Венеры, Земли и Марса). Они отмечали, что, если бы Юпитер вошел во внутреннюю часть Солнечной системы, он расчистил бы место от внутренних планет. Если бы данная модель была верна, то четыре внутренние планеты образовались бы намного позже четырех внешних. Либо только они смогли выжить после апокалипсиса, устроенного Юпитером. Это означает, что другие внутренние планеты были отброшены дальше в Солнечную систему вместе с одной или двумя планетами из внешней Солнечной системы.

1.Тиамат

Фото: alienresearch.fandom.com

Шумеры верили, что между Марсом и Юпитером находится планета Тиамат. Тем не менее, ведутся споры относительно того, где эта планета находится сегодня. В своей книге «Темная материя, пропавшие планеты и новые кометы» Том Ван Фландерн (Tom van Flandern) утверждал, что планета была уничтожена 65 миллионов лет назад и превратилась в пояс астероидов.

В своей книге «Двенадцатая планета и космический кодекс» Захария Ситчин это оспорил. Он заявил, что Тиамат изменила орбиту и теперь является Землей. Ситчин считал, что изменение орбиты произошло после столкновения с гипотетической планетой Мардук и тремя ее лунами. Ситчин утверждал, что в результате столкновения образовалась новая планета, которая раскололась пополам. Два ее куска приблизились к Солнцу, превратившись в Землю и Луну, а оставшиеся обломки превратились в пояс астероидов. Ситчин добавил, что бывшие луны Тиамат также вышли на новые орбиты. Он предположил, что одна из лун врезалась в Марс, в результате чего появился большой разлом.

Эти “странные” планеты могут состоять из экзотической материи

Странные планеты

Известно, что вокруг пульсара PSR B1257 + 12 вращаются три планеты. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC).

Читайте так же:
Интересные факты о кузнечиках — объясняем суть

Астрономы считают, что шесть экзопланет, вращающихся вокруг нескольких пульсаров могут состоять из экзотической материи, известной как “странная материя”.

Атомы, составляющие обычную материю, имеют ядра, состоящие из протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны состоят из субатомных частиц, называемых кварками. Есть шесть видов кварков: верхний, нижний, очарованный, странный, истинный и красивый. Верхние и нижние кварки самые лёгкие. Каждый протон содержит два верхних кварка и один нижний кварк, тогда как каждый нейтрон имеет два нижних кварка и один верхний кварк.

Учёные изучили странные кварки благодаря использованию ускорителей частиц, но эти кварки быстро распались на более стабильные частицы. Однако предыдущие исследования показали, что странные кварки могут оказаться стабильными в сверхплотных звёздных трупах, известных как нейтронные звёзды.

Нейтронные звёзды – это остатки крупных звёзд, погибших в результате катастрофических взрывов, известных как сверхновые, каждая из этих звёзд имеет массу, примерно в 1,3–2,5 раза превышающую массу Солнца, и умещается в сферу размером с небольшой город или около 20 километров в поперечнике. Их название происходит от их экзотического состава: мощные гравитационные силы этих остатков сжимают протоны и электроны, образуя нейтроны.

Нейтронная звезда

Типичная нейтронная звезда меньше среднего города. Авторы и права: Goddard Space Flight Center.

Теоретически при экстремальных давлениях, обнаруживаемых в ядрах особо тяжёлых нейтронных звёзд, нейтроны могут распасться на кварки. Предыдущие работы предполагали, что при достаточном давлении половина нижних кварков нейтронов может превратиться в странные кварки, что приведёт к возникновению странных кварковых звёзд, состоящих из странной материи.

В принципе, странная материя должна быть тяжелее и стабильнее обычной. Более того, она может даже превращать обычную материю, с которой сталкивается, в более странную материю. Предыдущие исследования показали, что странная кварковая звезда, которая иногда выбрасывает странную материю, может преобразовать нейтронную звезду, вращающуюся вокруг неё в двойной системе, в странную кварковую звезду всего за 1 миллисекунду – 1 секунду.

“Предыдущая работа также показала, что нейтронные звёзды и странные кварковые звёзды должны иметь очень похожие средние плотности”, – сказал Цзинь-Цзюнь Гэн, астрофизик из Нанкинского университета в Китае и соавтор нового исследования, которое идентифицировало экзопланеты, возможно, состоящие из странной материи.

Однако предыдущие исследования также показали, что планеты, состоящие из странной материи, могут существовать, и что учёные могут отличить эти планеты от планет, состоящих из обычного вещества, по их плотности. Обычные планеты имеют плотность не более 30 граммов на кубический сантиметр. Напротив, странные планеты обычно имеют плотность около 400 триллионов граммов на кубический сантиметр. Для сравнения: золото имеет плотность около 19,3 грамм на кубический сантиметр.

“Хотя странная кварковая звезда очень похожа на нейтронную звезду, разница между странной планетой и нормальной планетой огромна”, – сказал Гэн.

Чрезвычайная плотность странных планет означает, что они могут выжить, даже если они окажутся на расстоянии 23,7 километров от странной кварковой звезды, вокруг которой они вращаются, практически касаясь её поверхности. К слову, орбита нормальной планеты может находится не ближе чем в 560 тысячах километров от звезды. Если планета окажется ближе к мёртвой звезде, то она будет разорвана гравитационным притяжением последней.

Теперь, основываясь на обнаруженной особенности этих странных миров, учёные в Китае заявили, что они, возможно, обнаружили четырёх хороших кандидатов на роль странных планет. Эти экзопланеты вращаются вокруг пульсаров – быстро вращающихся нейтронных звёзд, которые, с нашей точки зрения, здесь, на Земле, сияют подобно маякам.

Нейтронная звезда

Нейтронная звезда в представлении художника. Авторы и права: NASA.

Исследователи отметили, что странные планеты также могут вращаться вокруг некоторых белых карликов – остатков нормальных звёзд, которые сожгли всё водородное топливо в своих ядрах, – которые на самом деле являются странными кварковыми карликами. Исследователи обнаружили пять экзопланет в системах белых карликов, вращающиеся подозрительно близко к этим звёздным остаткам, что позволяет предположить, что они также могут быть странными планетами.

Читайте так же:
Как чеканят американские монеты (видео)

Один из способов определить, состоят ли эти экзопланеты из странной материи или нет, – это поискать гравитационные волны. Гравитационные волны – это рябь в ткани пространства и времени, которая генерируется любым движущимся объектом с массой.

По словам исследователей, странная планета, вращающаяся по орбите или сливающаяся со странной кварковой звездой, должна излучать гравитационные волны, отличные от тех, которые излучаются парами нейтронных звёзд и нормальных планет, из-за более высокой плотности странных планет. Они предположили, что текущий проект Advanced LIGO (лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) и будущий телескоп Эйнштейна могут быть в состоянии обнаружить всплески гравитационных волн от слияния странных планет и странных кварковых звёзд.

Астрономы назвали планеты, которые могут состоять из «странной материи»

Гипотетическая кварковая материя может образовывать не только звезды, но и планеты: ученые выбрали несколько подходящих кандидатов.

quark0

©Wikipedia

Ядра атомов обычной материи состоят из протонов и нейтронов, а те, в свою очередь, сложены кварками. Различают шесть видов («ароматов») кварков: например, протоны образованы двумя верхними (u-) и одним нижним (d-) кварками, а нейтроны — одним u- и двумя d-кварками. «Странные» (s-) кварки обнаружены с помощью ускорителей, их содержат более экзотические частицы.

В обычных условиях s-кварки долго не существуют, быстро превращаясь в стабильные продукты распада. Однако теория предсказывает, что они могут стабилизироваться огромной гравитацией в ядрах массивных нейтронных звезд. Даже нейтроны распадаются здесь на верхние и нижние кварки. При дальнейшем увеличении давления и d-кварки могут переходить в s-, образуя «странную», кварковую материю.

Некоторые расчеты показывают, что она может быть не только намного плотнее, но и стабильнее обычной материи. Более того, при их взаимодействии обычное вещество переходит в кварковое. Поэтому предполагается, что могут существовать целые кварковые звезды, хотя пока что ученым не удается достоверно подтвердить такую «странную» природу ни для одного из подходящих объектов.

Однако Цзинь-Цзюнь Гэн (Jin-Jun Geng) и его коллеги из Нанкинского университета предлагают новый, возможно, более простой объект для поисков: «странные планеты», состоящие из гипотетической кварковой материи. Их статья принята к публикации в The Astrophysical Journal и пока представлена в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org.

В самом деле, если плотность нейтронных и кварковых звезд различается не слишком сильно, то «странные» планеты должны сильно выделяться на фоне обычных. В среднем известные нам планеты имеют плотность около 30 г/см3; состоящие из кваркового вещества должны быть в триллионы раз плотнее.

Столь невероятная плотность позволяет им сохраняться даже при нахождении на экстремально близком расстоянии от такой же «странной» звезды и вращаться в паре десятков километров от ее поверхности, не разрываясь мощью приливных сил.

Такие рассуждения позволили китайским астрономам провести поиск подходящих кандидатов, способных оказаться экзотическими планетами из кваркового вещества. В общей сложности они называют четыре таких объекта. Два из них вращаются на тесных орбитах вокруг нейтронных звезд-пульсаров — на таком расстоянии, которое уже заставляет задуматься, отчего они не разрушены. Еще два кандидата лишь немногим дальше этого предела.

Авторы замечают, что самым замечательным подтверждением «странной» природы этих экзопланет могут стать гравитационные волны. Астрономы уже регистрируют эти колебания пространства-времени, возникающие из-за слияния пар нейтронных звезд; возможно, когда-нибудь будет уловлен и такой сигнал, вызванный падением «странной» планеты на «странную» звезду.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию