Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь?

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/02/04/ask-ethan-if-gravity-attracts-how-can-the-dipole-repeller-push-the-milky-way/
  • Перевод

Относительные притягивающие и отталкивающие эффекты участков повышенной и пониженной плотности Млечного пути

Одна из самых необычных вещей, связанных со Вселенной – это кажущаяся большой скорость движения Млечного Пути. Несмотря а то, что космические массы в последнее время были размечены с беспрецедентной точностью, их всё равно не хватает для того, чтобы придать ему видимую скорость. Идея о существовании "великого аттрактора" не совсем соответствует нашим наблюдениям. Присутствующие там массы недостаточно «великие». Но новая идея о существовании дипольного отражателя может, наконец, объяснить эту давнюю загадку. Как это может работать и что это вообще такое? Об этом и спрашивает нас читатель:
Какова механика работы дипольного отражателя? Как может участок космоса, свободный от материи, отталкивать галактики достаточно сильно (и вообще отталкивать)?



Расширение космоса означает, что чем дальше галактика, тем быстрее она от нас отдаляется

Если вы посмотрите на доступные для наблюдения галактики, то увидите, что в среднем они удаляются от нас с определённой скоростью: со скоростью Хаббла. Чем дальше галактика, тем быстрее видимая скорость, с которой она от нас удаляется – таковы последствия существования в расширяющейся Вселенной, управляемой Общей теорией относительности. Но это только среднее значение. У каждой галактики поверх этого накладывается собственное движение, известное, как пекулярная скорость, существующая благодаря гравитационному влиянию на неё всех несовершенств Вселенной.


Различные галактики сверхскопления Девы, сгруппированные вместе. На самых крупных масштабах Вселенная однородна, но на масштабах галактик или скоплений доминируют регионы с повышенной и пониженной плотностью.

Ближайшая к нам галактика, Андромеда, двигается в нашу сторону благодаря гравитационному притяжению Млечного пути. Галактики в ближайшем гигантском скоплении – скоплении Девы – получают прибавку к скорости Хаббла величиной до 2000 км/с. Изучая реликтовое излучение, или микроволновой фон Вселенной, мы можем измерить свою пекулярную скорость во Вселенной.


Диполь реликтового излучения, измеренный COBE, отмечает наше движение по Вселенной относительно покоящейся системы отсчёта реликтового излучения

Этот «космический диполь» в одном направлении имеет красное смещение (мы от него удаляемся), а в другом – синее (мы к нему приближаемся), в результате чего мы можем воссоздать движение всей локальной группы. Мы, Андромеда, галактика Треугольника и всё остальное движется со скоростью 631 км/с относительно Хаббловского потока, и мы знаем, что причиной тому должна быть гравитация. Наблюдая за расположением галактик, мы можем разметить их массы и подсчитать силы их притяжения.


Двумерный срез регионов повышенной (красный) и пониженной (синий/чёрный) плотности Вселенной рядом с нами

Благодаря недавнему проекту "Космические потоки" мы не только разметили ближайшую к нам Вселенную с беспрецедентной точностью, но и обнаружили, что Млечный Путь расположен на задворках гигантского набора галактик, притягивающего нас к себе: Ланиакея. Он вносит существенный вклад в нашу пекулярную скоростью, но его недостаточно для полного объяснения. Гравитационное притяжение – только полдела. А вторая половина относится к гравитационному отталкиванию. Давайте я поясню.


Если бы все места и направления были одинаково плотными, никакого преимущественного притяжения не было бы. Но регионы повышенной плотности притягивают сильнее, а пониженной – слабее, что и создаёт эффективное отталкивание

Представьте Вселенную, в которой равные массы равномерно распределены во всех направлениях. Во всех направлениях, во всех местах Вселенная заполнена материей одинаковой плотности. Если вы поместите дополнительную массу на определённом расстоянии слева от вас, гравитационное притяжение будет притягивать вас влево.

Но если вы удалите часть массы на том же расстоянии справа от вас, вас всё равно будет притягивать влево! В идеально однородной Вселенной вас будет тянуть одинаково во всех направлениях, и эти силы притяжения будут взаимно уничтожаться. Но если удалить немного массы в одном направлении, она не будет притягивать вас так же сильно, поэтому вас будет тянуть в другом направлении.


Диполи чаще всего встречаются в электромагнетизме

Технически это не гравитационное отталкивание, поскольку гравитация всегда только притягивает, но поскольку вас в одном направлении притягивает меньше, чем в остальных, то регион с пониженной плотностью фактически работает как гравитационный отталкиватель. Можно даже представить ситуацию, в которой у вас с одной стороны будет регион с повышенной плотностью, а с другой – с пониженной. Вы одновременно испытаете увеличенное притяжение с одной стороны и увеличенное «отталкивание» с другой. Именно это и описывает идея дипольного отражателя.


Гравитационное притяжение (синий) регионов повышенной плотности и относительное отталкивание (красный) регионов пониженной плотности, воздействующие на Млечный Путь

Сложно измерить, где конкретно находится регион пониженной плотности, поскольку в регионах средней и пониженной плотности обычно нет галактик. Но недавно обнаруженный космический войд, расположенный недалеко от нас, и находящийся с другой от нас стороны по отношению к крупному скоплению притягивающих нас галактик, отвечает за 50% нашего пекулярного движения – именно столько и не хватало в расчётах, где участвовали только одни регионы повышенной плотности.

Наконец мы смогли найти решение этой загадки – почему наше Солнце, галактика и локальная группа двигаются именно так, как двигаются. Гравитация никогда не отталкивает массу, но уменьшение притяжения с одной стороны по отношению к остальным ведёт себя точно так же, как отталкивание. Мы можем различать притяжение в одну сторону и отталкивание в другую, но в астрофизике всё это одно и то же: силы и ускорения. Это никак не связано с тёмной энергией или загадочным пятым взаимодействием; это просто избыток материи в одном направлении и недостаток её в противоположном. В результате мы движемся сквозь Вселенную нашим особым пекулярным образом.

Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology].
Поделиться публикацией
Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

Зачем оно вам?
Реклама
Комментарии 26
  • +1
    Войд (англ. void — пустота) — пространство между галактическими нитями, в котором почти отсутствуют галактики и скопления.

    Исходя из этого определения, в открытом войде просто нет галактик. Однако, это же должно быть учтено в проекте "Космические потоки", покуда там, насколько я понял, воссоздали гравитационное поле с учетом всех известных сейчас галактик. Но ведь в этом проекте то оказалось, что моделирование гравитационного поля с известными нам галактиками (а вместе с ним и с отсутствием галактик в каком-то участке, т.е. с этим самом войдом) не хватает. В чем идея тогда? Он не учтен в моделировании?

    • +1

      Думаю тут дело в том, что за границей сенсорной картины есть бесконечное число материи, которая всё же воздействует на исследуемую часть космоса. Создавая этакое "дежурное" равномерное притяжение, которое позволило пустоте создавать эффект отталкивателя.
      Хотя согласен, по идее в замкнутом кусочке пространства, который моделировали учёные, всё должно бить… Ага, вот оно. Думаю дело в том, что не смотря на то, что плотность вселенной в целом равномерная, тот участок вселенной, которой учёные рассчитывали на гравитационные потоки, слишком маленький (в масштабах вселенной) и недостаточно однородный. У него есть перекос, который мы и видим как дипольный отражатель и большой аттрактор. Наверное.

      • +1
        Мне кажется, учитывается еще тот факт, что плотность межзвездной среды в войдах должна быть меньше, чем в других областях Вселенной.
      • +1
        О, у Итана новая картинка про Большой Взрыв?!
        • 0
          А если все же существует гравитационное отталкивание пустоты?
          • +1

            Существует эффект гравитационного отталкивания пустоты. Целая статья же, вот она.

            • –3

              Караул! Физики мою идею украли!
              Да на здоровье, я только рад буду, что у них наконец-то пространство не только испытывает космологическое расширение, но ещё и расширяется с разной скоростью в локальных областях, в зависимости от концентрации в них материи. И если где-то концентрация или плотность материи меньше, то скорость расширения там выше, и поэтому такой "регион с пониженной плотностью фактически работает как гравитационный отталкиватель".
              Об этом я всегда и говорил, и объяснял причину. Вот, например, из последнего комментария: "области пространства с большей концентрацией материи и меньшей плотностью энергии сжимаются пустыми областями с большей плотностью энергии." Это сказано для объяснения появления дополнительного центростремительного ускорения у галактик и кластеров, что делает ненужной тёмную материю. А более быстрое расширение пространства какого-нибудь войда будет гнать перед собой галактики, усиливать их пекулярную скорость, как в описанном здесь случае.
              Так, глядишь, и до 5 измерения дело дойдёт, и до разумных фотонов… Истина одна, и как не виляй, её не минуешь.


              Хотел сделать отдельный комментарий, а получился ответ, извините.

            • 0
              Отталкивание пустоты — это обратная сторона Притяжению гравитацией большой массы, статья посвящена этой очевидной и элементарной идеи. К чему ваш вопрос?
            • 0
              существенный вклад в нашу пекулярную скоростью

              скорость
              • 0
                В общем, аналог перепада давления как в пылесосе, например?
                • +1
                  Или как ветер из областей с высоким давлением идет в области низкого, только с гравитацией и в огромных масштабах.
                • 0
                  Последние изображения неуловимо напоминают атом, а фраза:
                  «Сложно измерить, где конкретно находится регион пониженной плотности, поскольку в регионах средней и пониженной плотности обычно нет галактик. » — напоминает запрещенные энергетические уровни в атомах.
                  • +2
                    это не так-же, как с носителями заряда? Электроны — "-", отсутствие электрона — "+". Возможно, я все упрощаю, или тут идея совсем другая?
                    • 0
                      Надо полагать, «+» в отсутствие электрона, только если есть протон.
                      • 0
                        простите, забыл добавить: с носителями заряда в электрическом проводнике.
                    • 0
                      Новый «теплород» вместо «тёмной энергии»?
                      • –1

                        всё-таки тут, наверно, автор имел ввиду, что притяжение нашей галактики со стороны той части Вселенной, где находится войд, постоянно ослабевает, т.к. из "расчётов" выпадает вещество, которое находится ещё дальше за войдом, а прибавляется пустота между нашей галактикой и все тем же войдом. Т.е. это не отталкивание, а притяжение, просто не учитывали, что притяжение с одной стороны Вселенной не компенсируется, притяжением с другой. Вроде так это можно понять, ну либо таки выпуклое пространство и антигравитация8) кстати, между двумя достаточно удаленными обьектами пространство будет выглядеть как выпуклое- две ямки и холм между ними, при спуске с этого холма, я так понимаю, время замедляется, растояния сокращаются, значит при поднятии на холм должно быть наоборот- время ускоряется, а растояния растут.

                        • +1
                          «Андромеда, двигается в нашу сторону благодаря гравитационному притяжению Млечного пути»- учитывая что Андромеда тяжелее Млечного Пути, правильнее будет, как минимум, — взаимному притяжению… А вообще интересно как в голове Итана одновременно уживаются притяжение (гравитоны) и искривление пространства-времени.
                          • 0

                            Почему притяжение — это сразу гравитоны? Притяжением может быть названа любая сила направленная в сторону другого тела. В том числе и сила инерции вызванная искривлением пространства-времени.

                            • –1
                              согласно теории относительности гравитация не является силой, но является искривлением пространства-времени (сила она у Ньютона).
                              • 0

                                Силы инерции, хоть и считаются не вполне настоящими, остаются силами.

                                • –1
                                  дело не в силе и не в инерции, а в том что в современной физике, в одних и тех же головах, мирно уживаются в целом подтвержденная теория относительности (not force) и ньютоновское притяжение с гипотетической квантовой гравитацией (гравитоны). Хотя по формуле ньютона безмассовый фотон не должен притягиваться, а он тем не менее «притягивается». Не знаю какая концепция будет принята в будущем, но сейчас одни и те же люди, в зависимости от контекста говорят с разных позиций. Но физики всегда это могут объяснить по аналогии с волна-частица…
                                  • 0
                                    Хотя по формуле ньютона безмассовый фотон не должен притягиваться, а он тем не менее «притягивается».

                                    Нет, по формулам Ньютона для безмассового фотона ничего не получается, потому что ускорение оказывается равно 0/0. Однако, поскольку для любых других тел выполняется условие a=g — то и для фотонов нет причин считать что будет как-то иначе.

                          • –2
                            Если масса тела — это форма движения тела, то я не понимаю об чем, собственно, речь?! Ведь это же фундаментальное свойство материи, стремящееся к нулю!.. Вспомним, «действие равно противодействию»!..
                            • 0
                              Классическое представление о гравитации — это всемирное притяжение.
                              Данное исследование показывает что гравитация бывает как притяжение так и отталкивание.
                              Эффекты отталкивания и притяжения можно последить и на микрообъектах и объектах, сравнимых с размером человека.
                              Нужно снимать шаблонное понимание природы и то чему нас учат в школе и универе, смотреть на мир шире и изучать новые горизонты и возможности в том числе на базе обновленного понимания.
                              • 0
                                Отталкивания как такового нет, просто есть процесс усиления и ослабевания притяжения, возникающих одновременно благодаря неравномерности распределения материи, ох уж эта терминология, запутывающая умы.

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.