Dr Strangelove
июнь 2016.
56549

Какие интересные явления есть в космосе, которые на данный момент не могут объяснить ученые?

Ответить
Ответить
Комментировать
1
Подписаться
77
6 ответов
Поделиться

Их огромная куча! Тут выборка тех, которые можно объяснить в 2-х предложениях. Давайте начнём с ближайшего космоса. 

UPD. Обратите внимание, я ввёл некие правки курсивом после правильных слов, написанных ниже Борисом Штерном.

1. Обрезание пояса Койпера
После 50 а.е. (где заканчивается пояс Койпера) непонятным образом резко возрастает число больших объектов (где-то в 2 раза).

2. Нагрев солнечной короны
Корона - это довольно обширная область, заполненная плазмой, прямо над поверхностью Солнца. Температура плазмы там почему-то достигает более миллиона градусов, тогда как температура самой поверхности где-то около 6000. Что происходит в общих чертах понятно - всяческая магнитогидродинамика.

3. Жизнь на Марсе или на других объектах Солнечной Системы
Тут, собственно, понятно. Есть ли жизнь хоть в какой-нибудь форме?

4. Пролётная аномалия
Очень много спутников используют т.н. гравитационный маневр, чтобы улетать на большие расстояния. Рассчитывается всё с высочайшей точностью, но есть небольшое, совсем незначительное отклонение, не влияющее на траекторию спутника, но заметное для чувствительных приборов. Кажется, что мы не учитываем какую-то дополнительную (незначительную) массу. Некоторые предполагают, что это гало тёмной материи вокруг Солнечной Системы. 

5. Ферми пузыри
Относительно недавно (2010) FERMI/LAT увидел странные структуры над нашей галактикой, излучающие в рентгене и гамма. Возможно [совершенно точно] это следы давней активности чёрной дыры нашей галактики, но пока неясно. 

6. Парадокс Ферми
Собственно, раз так много звезд в галактике, вокруг большинства, скорее всего, должны быть планеты, то хотя бы на какой-то части из них должна быть жизнь. Но тогда почему мы не ловим никакие сигналы от них?

7. Есть ли вблизи взорвавшаяся сверхновая
Наблюдения космических лучей указывают, что окрестность Солнечной Системы очень странная (не соответствует среднему галактики). Все идет к тому, что где-то вблизи (~100 пк) есть взорвавшаяся примерно 2 млн лет назад сверхновая. На это также намекает большое количество найденных изотопов 60Fe на дне океана, которым тоже где-то 2 млн лет.

8. Тёмная материя
Извечный вопрос. Что все-таки такое тёмная материя. Я недавно для ПопМех делал большой обзор гипотез с опровержениями. В итоге все сводится к тому, что это по большей части (>90%) "холодные" частицы типа WIMP или аксионов, которые ищут сейчас в различных экспериментах.

9. Как взрывается сверхновая?
Феноменологически примерно на пальцах понятно, как взрыв происходит. Но до сих пор нормальной модели того, как коллапс в какой-то момент останавливается и превращается в мощный взрыв - нет. UPD: судя по некоторому инсайду, у одной из небезизвестных групп появилась более-менее состоятельная вычислительная модель (если появятся публикации - добавлю сюда).

10. Где скрытые барионы?
Даже если учесть тёмную материю, где-то половина, а у некоторых галактик типа M33 и все 90%, оставшейся обычной (барионной) материи находится непонятно где (не в звездах). Скорее всего, речь идёт о газе и пыли, но наблюдать явно и считать массу довольно трудно.

11. Информационный парадокс чёрных дыр
Если черные дыры действительно существуют в том виде, в котором мы их представляем, то мы сталкиваемся с парадоксом потери информации, что недопустимо с точки зрения любой квантовой теории поля. Две черные дыры образованные из 1 кг атомов водорода и 1 кг, скажем, гелия - абсолютно неразличимы. Тем самым теряется любая информация о том, что попало в черную дыру, а точнее эта информация трансформируется в излучение Хокинга с поверхности черных дыр.

12. Природа OMG частиц
Эти частицы ловили еще в 90'х, но недавно их стали ловить больше. Это частицы с энергиями от EeV до ZeV (это 10^18 до 10^21), т.е. в миллион и миллиард раз больше, чем когда либо получавшиеся энергии на LHC (~ 1TeV). Вроде какие-то частицы локализовали и сказали, что это от блазара Mrk-421, но даже в этом случае, не ясно, как такое страшное ускорение там вообще получается.

13. Природа гамма всплесков
Это весьма короткие сигналы (от миллисекунд до часов), в которых моментально освобождается энергия, сопоставимая со всей энергией излученной Солнцем за весь её жизненный цикл. Механизм (излучения) абсолютно непонятен. 

14. Природа быстрых радио всплесков
Это, опять же, весьма быстрые всплески интенсивности в радио области. Таких событий известно всего от силы 20 штук и поэтому они очень плохо изучены. Пока никакой ясной информации о том, что это - нет. UPD: уже наблюдали гораздо больше, для некоторых объектов даже регулярно, но ничего яснее не стало.

15. Была ли инфляция?
Это главный или один из главных вопросов современной космологии. Сейчас принято считать, что она все же была, уже подразделяют даже различные периоды внутри самой инфляции. Но пока прямых наблюдений не было (BICEP2 сильно облажались в этом плане). Если она была, то пока неясно, как и почему она остановилась (последнее предложение не совсем правильно, остановку считали).

16. Вселенных много или она одна?
Это скорее околофеноменологические спекуляции, нежели теории, но какие-то радикальные наблюдатели все же ищут следы присутствия "соседних" Вселенных.

17. Почему есть асимметрия частиц/античастиц? a.k.a. Барионная асимметрия
Почему обычной материи из которой состоим мы вокруг нас больше, чем антиматерии? Возможное решение состоит учете возможности нарушения C-P инвариантности, но такое нарушение происходит только в очень редких конфигурациях и этого было бы недостаточно для такой большой асимметрии. Так что вопрос пока открыт.

18. Тёмная энергия
Космологические наблюдения показывают, что наша Вселенная расширяется с ускорением. С точки зрения чистой "кинематики" для этого необходимо, чтобы примерно 70% нашей Вселенной имело отрицательную плотность энергии. Что это за консистенция, которая имеет отрицательную плотность энергии - непонятно.

19. Аномальный хаббловский поток
Галактики находящиеся на одинаковых расстояниях должны иметь примерно одинаковое красное смещение (скорость удаления от нас), однако для многих галактик это оказывается не так, и у них помимо скорости "убегания" из-за расширения Вселенной, есть другая странная компонента скорости. Если структурировать данные, оказывается, что, скорее всего, на расстоянии 65 Мпк есть какой-то странный объект (a.k.a. great attractor) массой в десятки тысяч масс Млечного Пути, который и влияет на их движение. Что это, пока неясно.

20. Каково будущее Вселенной?
Сценариев, на самом деле, очень много. Может ли быть так, что Вселенная в итоге расширится до тепловой смерти, все упадет в черные дыры, потом черные дыры излучатся и кроме фотонов у нас ничего не будет? Или произойдет т.н. Big Rip и скорость расширения станет настолько большой, что даже ядерные силы не смогут удержать частички друг с другом и материя разлетится на кварки? Но дело в том, что ускоренное расширение - очень нестабильная фаза, во время нее возможно интенсивное рождение частиц в вакууме (как говорят люди типа Малдасена). Когда-то (во время инфляции) Вселенная-таки уже остановила такое интенсивное расширение, быть может и теперь остановит? А может вообще в какой-то момент начнется обратный отскок, и Вселенная начнет сжиматься обратно? Или может Вселенная живет такими циклами (как пишет Пенроуз)? В общем, это непонятно.

Это далеко не полный список, который я когда-то составлял для публикации у себя в блог. С каждым днём что-то становится ясно, но появляется ещё куча вопросов. Так что можете следить здесь.

P.S. Могу ещё подкинуть непопсовые вопросы.

21. Природа джетов
Непонятно как генерируются, затем коллимируются и распространяются джеты как от активных ядер, так и в звёздных системах. Непонятно, как ультрарелятивистские джеты активных ядер галактик разгоняются (и излучают) до таких энергий.

22. Магнитосфера пульсаров
Модели радио-излучения пульсаров до сих пор не существует. Достаточно состоятельная модель должна будет объяснять, как где-то глубоко внутри пульсаров генерируется высоко-когерентное очень энергичное радио излучение. Этим вопросом люди занимаются с года открытия пульсаров в 1968, но до сих пор никто не придумал ни одной полностью состоятельной модели.

487
-4

И строение нейтронных звезд всё ещё не до конца понятно, кстати :)

0
Ответить

И это тоже, конечно. Поэтому, в частности, точного радиуса нейтронных звёзд тоже никто не знает.

+2
Ответить

Плюс вам в карму. Раньше много лет изучал космологию, но мои знания уже намного отстают от ваших анонсов знаний) Приятно было почитать! Подпишусь!

+14
Ответить
Ещё 32 комментария

Ну космология вперёд движется не так уж быстро. Я, например, начинал учить космологию с книжки Вайнберга 1964 (вроде) года. Это, конечно, уже слишком, но многое актуально.

+1
Ответить

Меня взорвал Карл Саган "Космос" и "Краткая история времени" Хокинга. А вы читали "Элегантную Вселенную" Брайана Грина? В свое время не нашел... Вспомнил.

+2
Ответить

Читал, и Хокинга читал (в 10-11 классе). Не советую вообще читать такую научную популяризацию. 

+5
Ответить

Для общего ознакомления,как мне кажется,неплох Р.А. Сюняев "Физика космоса, маленькая энциклопедия."
и А.В. Засов, К.А. Постнов. "Общая астрофизика"

+1
Ответить

Это да : ) Засов/Постнов - это классика. Есть ещё принстонский учебник хороший Дена Маоза "Astrophysics in a nutshell" (http://press.princeton.edu/titles/8457.html). Она в некотором смысле даже лучше.

0
Ответить

Если не забуду,прочту летом,спасибо)

0
Ответить

А мне нравится лекции Сергея Попова смотреть :)
И Sean Carroll тоже отличный лектор.
А читать некогда практически :(

0
Ответить

>BICEP2 сильно облажались в этом плане

Как вы яхту назовете...

+1
Ответить

Что?

0
Ответить

HAYK, почему не советуете Хокинга читать? Слишком много упрощений?

0
Ответить

Потому что у него много махания руками и неправильных, зато красивых объяснений. 

Скажем так, если вам нужно просто пополнить запас слов и фактов, которые можно сказать девушке на свидании или в компании друзей - то пожалуйста, читайте его. Но если вы хотите реально что-то узнать о Вселенной для себя (а не для статуса в своём окружении), то такой научпоп здесь не поможет.

+8
Ответить

Спасибо за отличный ответ! Музыка просто:) 

+1
Ответить

Больше всего непонятен вопрос связаный с зависимостью гравитации и временем... и ещё почему именно в данной точке пространства начинают образовываться галактики и звёзды... вот нигде не смог хоть что-то подчерпнуть...  подскажите !

0
Ответить

> вопрос связаный с зависимостью гравитации и временем
Не понял, в чём вопрос.

> почему именно в данной точке пространства начинают образовываться галактики и звёзды
Вещество натекает туда, куда искривлено пространство (из-за наличия там массы). В современном понимании сперва тёмная материя каким-то образом гравитирует сама с собой, образуя потенциальные ямки. Позже туда в эти ямки натекает обычное вещество, скапливается там и образует уже звёзды, галактики и т.д.

+8
Ответить

3 утверждение не корректно: на Венере, ещё при первых полётах, когда аппарат высадился в её густой атмосфере на поверхности было замечено странное явление, объяснение которому - форма жизни там есть. Эти редкие кадры можно погуглить в передачах.

-14
Ответить

6 утверждение тоже под сомнение - один раз был пойман в радиочастотном диапазоне сигнал, который не характерен при астрономических явлениях (не та частота). Очень вероятно, это и есть сигнал разумного объекта.

-9
Ответить

> форма жизни там есть
> один раз был пойман в радиочастотном диапазоне сигнал, который не характерен при астрономических явлениях

Я человек простой, верю только в публикации в нормальных журналах. Так что, если можно ссылочку.

Да и что значит не та частота? Вам кажется, астрофизические объекты излучают на каких-то определённых выделенных частотах?

+9
Ответить

ДМИТРИЙ СИМАНКОВ, тоже с интересом вглянул бы на ссылочку, если позволите.

0
Ответить
За это можно влюбиться
0
Ответить

Кто тут спрашивал о чём поговорит с девушкой?)) Вот вам отличные 22 темы! Природа джетов прямо таки претендент на мою любимую, тем более что не попсовая, а значит похоже не избитая тема!))))

0
Ответить

Проблема в том, что (мягко говоря) не с любой девушкой об этом поговоришь.

0
Ответить

HAYK, прошу прощения, это была попытка пошутить :)

+1
Ответить

Да, пардон, у меня в последнее время индикатор сарказма барахлит.

0
Ответить

Айк, а что думаете о звезде KIC 8462852?

0
Ответить

Насколько я понимаю, договоренности про нее пока нет. Мне больше всего нравится версия Мецгера из Коламбии (arXiv:1612.07332) о том, что звезда могла поглотить планету, увеличив светимость и оставив снаружи разорванные куски, которые ее периодически затмевают. Естественно, никакой мегаструктуры там нет, это все брехня научных фантастов.

+2
Ответить

Спасибо за ответ. Интересная версия, я её не слышал.

Вы ещё где-то говорили, что научпоп лучше не читать. А что посоветуете по физике и астрофизике из книг или сайтов, которые одобряете? (желательно на русском)

0
Ответить

Вроде тут уже писал. А вообще, конечно, лучше сначала нормально освоить школьный курс физики и математики.

+1
Ответить

Спасибо! :-)

0
Ответить

Ужасно хочу узнать решение 19 проблемы. Надеюсь, это выяснят еще при моей жизни)))

+1
Ответить

Ну скорее всего, это просто "ядро" очень массивного кластера галактик (вроде люди более-менее по этому поводу договорились). Ничего необычного в целом, конечно, нет. Вопрос скорее технический, как он возник и как его возникновение влияет на различные космологические модели образования кластеров и т.д. 

+1
Ответить

Спасибо вам большое. (=

0
Ответить
+10
Ответить
Прокомментировать

Их на самом деле много. Из интересных есть:

  • Исчезновение информации в чёрных дырах 

 Производят ли чёрные дыры тепловое излучение, как это предсказывает теория? Содержит ли это излучение информацию об их внутренней структуре? Что происходит с информацией, хранящейся в них (квантовая механика не предусматривает уничтожение информации)? Или излучение в какой-то момент остановится, когда от чёрной дыры мало что останется? Есть ли какой-либо другой способ исследования их внутренней структуры, если такая структура вообще существует? Выполняется ли закон сохранения барионного заряда внутри чёрной дыры?

  • Мультивселенная

 Существуют ли физические причины существования других вселенных, которые принципиально ненаблюдаемы? Например: существуют ли квантовомеханические «альтернативные истории» или «множество миров»? Существуют ли «другие» вселенные с физическими законами, являющимися результатом альтернативных способов нарушения очевидной симметрии физических сил при высоких энергиях, расположенные, возможно, невероятно далеко из-за космической инфляции? Могли ли другие вселенные влиять на нашу, вызвав, например, аномалии в распределении температуры реликтового излучения?

  • Будущее Вселенной

 Движется ли Вселенная по направлению к Большому замерзанию, Большому разрыву, Большому сжатию или Большому отскоку? Является ли наша Вселенная частью бесконечно повторяющейся циклической модели?

  • Существование жизни

 Почему Вселенная так устроена, что в ней возможна жизнь?

Еще есть много всяких штук без четкого научного объяснения, как существование Вселенной, но вот Вы можете изучить это самостоятельно


69
-7

Мне кажется речь в вопросе шла о существовании ныне явлений, а не загадок вселенной. Однако последний вариант, с наличием жизни, и правда хороший ответ. Хотя не думаю, что это вообще возможно объяснить ) 

+2
Ответить

Яна, ведь вещи/явления, которые мы ныне не можем объяснить, являются загадками Вселенной, не так ли? Я описала интересующие меня явления, описание природы которых я хотела бы узнать.

0
Ответить

Это не претензия =) Я просто поняла вопрос как "наблюдаемые явления, природу которых не могут объяснить ученые". Не вопросы, которыми мы задаемся про Вселенную "а есть ли..?"

В общем, не берите в голову.

+2
Ответить
Прокомментировать

Только те, где несогласен

2. Про корону в общих чертах понятно - всяческая магнитогидродинамика: пересоединение, алфвеновские волны и т.п.

5. Пузыра Ферми - совершенно точно следы активности черной дыры (джетов), совершенно типичные

10. "Скрытые" барионы хорошо известно где - в пыли и главным образов в газе. Для скоплений галактик 90% газа - типичная величина

13. Механизм события гамма-всплесков в общем ясен - коллапс ядра звезды + джеты, не ясен механизм самого гамма-излучения

15. Доводов за то, что инфляция была предостаточно, хороших альтернативных моделей нет, так что вопрос к числу неясных не относится. Конец инфляции (исключая первую модель Гута) хорошо описан количественно, там нет никаких неясностей.

21. С запуском джетов более менее понятно. Люди научились достаточно хорошо моделировать это дело. В коллимации важную роль играет внешняя среда. Хуже понятно то, как излучают джеты

28
-1

(5) и (13) Да, я имел ввиду как раз то, что непонятен механизм излучения.

(2) Понятно, что кроме МГД там быть ничего не может, но разве явно это считали?

(21) Какую-то самосогласованную задачу (численную) генерации + дальнейшей коллимации джета я вроде не видел. В основном задают руками уже сколлимированный джет.

+1
Ответить

Нагрев короны, насколько знаю, считали на простых моделях, реально, думаю, до этого далеко. Но в принципе получается. Запуск джета, численно  - Сергей Комиссаров, Максим Барков, аналитически - Василий Бескин (это только из русскоязычных)

0
Ответить

Ну, собственно, от Василия Семёновича я и знаю про джеты : ) 

+1
Ответить
Ещё 1 комментарий

Кстати, спасибо за комментарии, я исправил у себя в ответе.

0
Ответить
Прокомментировать

Подкину еще про ближнего соседа, про Марс. Непонятно, куда делась его атмосфера в прошлом. Вернее, понятно, что скорее всего, сдуло солнечным ветром, и продолжает сдувать (http://www.popmech.ru/science/231294-kak-mars-poteryal-svoyu-atmosferu/). Но непонятно, почему исчезло в прошлом магнитное поле, защищавшее Марс от солнечного ветра, (то есть заряженных частиц, плазмы, истекающей из короны Солнца.)

Вот нашу Землю магнитное поле защищает, а если бы не защищало, то Земля выглядела бы примерно так Марс сейчас. А ведь по современным представлениям, когда-то он был теплым, влажным и с плотной атмосферой. Если магнитное поле исчезло из-за охлаждения ядра, то почему оно остыло? Есть разные гипотезы, например, про третий спутник Марса (http://www.ng.ru/science/2013-09-25/9_mars.html), но пока мы знаем слишком мало, чтобы говорить наверняка. Если бы люди слетали на Марс, вот это был бы прорыв — за одну неделю можно было бы узнать столько нового, сколько за десятилетия исследований автоматическими зондами не узнать.

18
0
Прокомментировать

Хочу отметить один из самых странных объектов Вселенной:

Нейтронная звезда / Пульсар 

Пульсары являются одними из самых странных объектов во всей Вселенной. В 1967 году в Кембриджской обсерватории Джоселин Белл и Энтони Хьюиш изучали звезды и нашли нечто совершенно экстраординарное. Это был очень похожий на звезду объект, который как бы излучал быстрые импульсы радиоволн. О существовании радио источников в космосе было известно в течении достаточно долгого времени. Но такой излучающий быстрые импульсы объект был зафиксирован впервые. Они возникали как заводные, один раз в секунду. Сначала подумали, что сигнал исходит от орбитального спутника, но эту идею очень быстро откинули. После того как было найдено еще несколько таких же объектов, их назвали пульсарами благодаря их быстро пульсирующему характеру.

По сути пульсар – это быстро вращающаяся нейтронная звезда. Нейтронная звезда – это сильноуплотненное ядро мертвой звезды, оставшееся после взрыва сверхновой. Эта нейтронная звезда обладает мощным магнитным полем. Это магнитное поле около одного триллиона раз сильнее магнитного поля Земли. Магнитное поле заставляет нейтронную звезду излучать от ее северного и южного полюсов сильные радиоволны и радиоактивные частицы. Эти частицы могут включать в себя различные излучения, в том числе и видимый свет.

6
0
Прокомментировать
Читать ещё 1 ответ
Ответить