Почти пусто: астрономы выяснили, сколько во Вселенной материи
Сколько в космосе материи? Ответ на этот вопрос искали и нашли астрономы из США и Египта, опубликовавшие результаты своих исследований в научном журнале Astrophysical Journal.
Космос как винегрет
Из чего состоит Вселенная? Разумеется, в ней есть звезды и планеты. А еще межзвездный газ, которого примерно столько же, сколько звезд (по массе). На бескрайних просторах между галактиками изредка встречаются атомы межгалактического газа. Изредка-то изредка, однако в сумме это вещество весит вчетверо больше, чем звезды и межзвездный газ вместе взятые. Но и это далеко не основной ингредиент космического салата. Ученые уже несколько десятилетий знают о существовании еще одного компонента — темной материи. Это вещество не наблюдается ни в какие телескопы, но более чем ярко проявляет себя своей гравитацией. Под дудку его тяготения пляшут и звезды в галактиках, и галактики в скоплениях.
Существование темной материи — доказанный факт, он надежно установлен несколькими способами. Но вот вопрос, из чего она состоит, более спорный. Несомненно, некоторую ее часть составляют привычные астрономам объекты, такие как черные дыры, коричневые карлики, холодный газ и так далее. Просто они слишком далекие и тусклые, чтобы земные телескопы могли их разглядеть. Эта часть темной материи называется барионной — в честь барионов, то есть класса частиц, к которому относятся протоны и нейтроны. Именно из протонов и нейтронов состоят атомные ядра, а потому к барионной материи относится все знакомое нам обычное вещество.
Однако большинство специалистов склоняются к мысли, что львиная доля темной материи не может состоять из атомных ядер. После Большого взрыва просто не могло образоваться столько барионов, говорят они, и приводят весьма убедительные расчеты. Так что предполагается, что большая часть темной материи состоит из неизвестных частиц, еще не открытых физиками-экспериментаторами. Эта загадочная субстанция вполне логично называется небарионной темной материей. Подчеркнем, что небарионная природа подавляющей части темной материи еще не доказана. Но эта гипотеза настолько авторитетна, что включена в господствующую модель Вселенной ( ΛCDM-модель ).
Однако и это еще не все. Главный ингредиент «космического винегрета» — темная энергия, ускоряющая расширение Вселенной. Существование этого дополнительного ускорения — хорошо проверенный факт, за открытие которого Брайан Шмидт и Адам Рисс в 2011 году удостоились Нобелевской премии по физике. А вот о природе вызывающей его темной энергии ученые продолжают спорить. Большинство экспертов считают, что это некое свойство вакуума или же пронизывающее пространство поле. Встречаются, однако, и более экзотичные версии .
Божественные пропорции
Сколько в мире барионной материи (то есть видимой и некоторой части темной), небарионной темной материи и темной энергии? В каких пропорциях смешан этот салат? Это важный вопрос, от которого зависит, например, как расширяется Вселенная и как образовались галактики и их скопления.
Для начала поясним, как сравнивают материю с энергией. Дело в том, что в любой массе заключена энергия, количество которой можно вычислить по знаменитой формуле Е = mc 2 . И, между прочим, это количество впечатляет: в одном грамме вещества заперто около двадцати килотонн в тротиловом эквиваленте. Пересчитав массу в энергию, космологи выясняют вклад барионного вещества, небарионной материи и темной энергии в полную энергию Вселенной. Такие расчеты проводились неоднократно и разными способами. Но авторы новой статьи использовали собственный путь.
Как взвесить Вселенную
Когда мир был юным, вещество было рассеяно по пространству гораздо более равномерно, чем сейчас. Под действием собственной гравитации оно стянулось в галактики и их скопления. Этот процесс очень сильно зависел от количества материи во Вселенной. Чем больше вещества (барионного и небарионного вместе взятого), тем чаще должны встречаться скопления галактик и тем более высокую массу они должны иметь. Исследователи смоделировали на компьютере образование скоплений галактик при разном количестве материи во Вселенной и сравнили результаты с данными наблюдений.
Это не новый метод, и он успел хорошо зарекомендовать себя. Но авторы внесли в него важное изменение. Они разработали и применили процедуру, которая помогает понять, принадлежит ли та или иная галактика к скоплению. Это непростой вопрос, поскольку при взгляде с Земли мы видим не трехмерную картину, а плоскую. Звездная система, которая кажется нам принадлежащей к кластеру, может на самом деле находиться перед ним или за ним.
Используя свой алгоритм, ученые индивидуально вычисляли массу каждого скопления. Этим их исследование отличается от работ предшественников, в которых использовалась средняя масса многих скоплений. Кроме того, астрономы опирались на собственный каталог скоплений галактик GalWCat19. В нем перечислены более 1800 кластеров, в которые входит в общей сложности более 38500 галактик. Свой каталог авторы сформировали по данным крупнейшего обзора SDSS, выбирая самые яркие и близкие скопления. Особенно важно, что они близкие. Их свет путешествовал до Земли не более 2,5 млрд лет. Это позволяет не делать поправку на расширение Вселенной и те перемены, которые могли произойти в этих кластерах со временем.
Наш мир пуст
Завершив расчеты, исследователи получили, что вся материя в целом (видимое вещество, барионная часть темной материи и ее небарионная часть вместе взятые) обеспечивают только 31% всей энергии во Вселенной. Остальные 69% приходятся на таинственную темную энергию. Отметим также, что, хотя из расчета авторов это и не следует, ранее было установлена доля привычной нам барионной материи среди всей материи Вселенной — она составляет всего 20%.
Результаты авторов не очень отличаются от данных, полученных другими методами. Некоторые измерения отводят темной энергии чуть большую долю космического пирога — более 70%. Другие останавливаются на 68%. Но так или иначе именно это загадочное нечто — по-прежнему самый большой резервуар энергии в космосе.
Совпадение результатов, полученных разными способами — хорошее свидетельство их надежности. Другими словами, похоже, что Вселенная действительно устроена именно так.
Авторы приводят выразительный пример . Представим, что вся материя, в том числе и та, которая обычно считается небарионной, состоит из водорода. Сколько понадобилось бы атомов, чтобы обеспечить ее наблюдаемое количество? В среднем всего шесть атомов на кубический метр пространства. Для сравнения: в стакане воды больше атомов, чем стаканов воды в Мировом океане.
Считанные атомы на кубический метр — это не просто вакуум. Это настолько глубокий вакуум, что его создание лежит далеко за границами технических возможностей человечества. Если усреднить космос, получится пустота. Звезды, планеты и мы сами существуем только потому, что материя не рассеяна по пространству равномерно, а собрана в плотные комки, разделенные пустынными безднами. Возможно, понимание этого факта поможет человечеству осознать свою уникальность в космосе и еще раз удивиться чуду научного познания, позволяющего на основе наблюдений и компьютерных моделей постигать устройство мироздания.
Космические деньги: почему бизнесмены инвестируют в безвоздушное пространство
Космические деньги: почему бизнесмены инвестируют в безвоздушное пространство
Венчурный инвестор Юрий Мильнер инвестирует $100 млн в создание космического корабля. Проект, получивший название Breakthrough Starshot, станет уже второй инвестицией Мильнера в изучение космоса. Летом 2015 года он пообещал вложить $100 млн в поиск внеземных цивилизаций. Оба проекта миллиардер развивает при поддержке физика Стивена Хокинга. Кроме Мильнера в освоение космоса вкладывают и другие крупные бизнесмены. Кого привлекают инвестиции в безвоздушное пространство — в фотогалерее Forbes.
Президент Уральской горно-металлургической компании
Состояние: $3,5 млрд, 29 место в списке Forbes
В 2004 году тогдашний глава «Роскосмоса» Анатолий Перминов и Искандер Махмудов подписали соглашение о участии миллиардера в проекте «Наземный старт», запускающем частные спутники с Байконура. В 2008–2011 годах было запущено всего пять спутников, но партнер Махмудова говорит, что это своего рода форпост, «чтобы быть в тусовке и следить, что происходит в отрасли». Рано или поздно Россия придет к тому же, что США, — передаче производства и запуска космической техники в частные руки, говорит он. «Может, будем и частные полеты в космос организовывать, отрасль интересная, почему нет?».
Судя по всему, в космической теме Махмудов готов сотрудничать не только с государством, но и с частным бизнесом. В марте этого года частная космическая компания «КосмоКурс» первой в России получила разрешение на разработку проекта создания многоразовой системы для полета туристов в космос. По словам гендиректора «Космокурса» Павла Пушкина, техническое задание было согласовано с Роскосмосом, его гендиректор Игорь Комаров «на ура» воспринял этот проект. Инвестором «КосмоКурса» является один из членов списка Forbes, увлеченный космической темой, замечает Пушкин, но его имя называть отказывается.
В середине 2013 года Пушкину, https://meduza.io/feature/2016/04/12/ballistika-a-ne-romantika" target="_blank">сообщает Медуза, позвонили из «Сколково» и рассказали о человеке, который хочет вложить деньги в космос, но не знает — во что именно. Пушкин предложил инвестировать в суборбитальный туризм на многоразовых ракетах-носителях, оценив лишь создание космического комплекса в $ 150–200 млн. Весной 2014 года стороны окончательно договорились о начале работы. В июне 2014 года «Космокурсе» появился второй совладелец — Александр Тукацинский (70%), членом совета директоров Уральской горно-металлургической компании (УГМК), «Кузбассразрезугля» — топ-менеджер из структур Искандера Махмудова.
Юрий Мильнер, основатель группы фондов DST Global
Состояние: $3,2 млрд, 32 место в рейтинге Forbes
«Возможно, где-то там есть жизнь, и не исключено, что разумная жизнь», — считает венчурный инвестор Юрий Мильнер. Летом 2015 года он объявил, что в течение ближайших 10 лет потратит $100 млн на поиск внеземных цивилизаций. Партнером Мильнера выступает профессор Стивен Хокинг, а руководить поисками будет Фрэнк Дрейк, запустивший первый подобный проект еще в 1960 году — за год до рождения Мильнера.
Выделенные Мильнером деньги пойдут на аренду нескольких крупнейших в мире радиотелескопов. Исследователи уже заключили два соглашения для сотрудничества с крупнейшими радиотелескопами — американским Green Bank и австралийским Parks. В России тоже существует собственный проект радиотелескопа — «Миллиметрон», который по плану должен быть запущен через несколько лет. Все данные будут находиться в открытом доступе, для работы с ними будет создан специальный сайт. Поиск внеземных цивилизаций сконцетрируются на трех областях — миллион ближайших к Солнцу звезд, центр нашей галактики Млечный путь, сто ближайших к Млечному Пути галактик (самая близкая — Андромеда). Он отмечал, что статистическая информация, которую собрал запущенный в 2009 году телескоп Кеплер, «позволяет сделать вывод, что только в нашей галактике Млечный Путь есть примерно несколько миллиардов кандидатов на существование жизни».
Кроме того, Мильнер намерен инвестировать $100 млн в проект по созданию космического корабля. «Все представляют себе путешествие в космосе как полет на огромном космическом корабле. Что-то вроде «Звездных войн». Но так это не работает. У нас нет технологий, чтобы двигать корабль с такой массой. Даже построить такую конструкцию стоит несколько триллионов долларов», — рассказывает в интервью Forbes Юрий Мильнер. Он надеется создать космический корабль весом всего несколько грамм. Такой аппарат сможет развивать скорость до 20% от скорости света (300 000 км/сек), что позволит долететь до ближайшей к Земле звездной системы Альфа Центавра за 20 лет.
Генеральный директор и акционер российской авиакомпании S7 Airlines
Выручка: 70,7 млрд рублей
Филев назван в качестве основного покупателя проекта «Морской старт» по запуску космических аппаратов с морской платформы в Тихом океане. Интерес к космосу бизнесмена понятен - он закончил Академию военно-космических сил и затем несколько лет служил военным инженером в ракетных войсках стратегического назначения. О продаже «Морского старта» «Роскосмос» объявил 30 марта 2016 года. Гендиректор госкорпорации Игорь Комаров тогда отказался назвать, кто и за сколько купил проект, отметив лишь, что на него претендовали инвесторы из США, Европы, Китая и Австралии.«Морской старт» был создан в 1995 году для запуска коммерческих спутников в космос, его основателями стали американский Boeing, российская РКК «Энергия», норвежское судостроительное предприятие Kvaerner (сейчас носит название Aker Solutions) и украинские КБ «Южное» и ПО «Южмаш».
С момента введения в действие в 1999 году и до консервации в 2014 «Морской старт» запустил всего 38 космических аппаратов, за те же годы во всем мире было запущено в космос 1102 объекта. Проект оказался глубоко убыточным, что и привело к его консервации и поиску покупателя. Проект может стать прибыльным, если число пусков вырастет как минимум до пяти в год.
Основатель корпорации Virgin Group
Cостояние: $4,9 млрд, 286 место в мировом рейтинге Forbes
В 2004 году Ричард Брэнсон основал компанию Virgin Galactic. На суборбитальный полет с Virgin Galactic стоимостью $200 000 подписались больше 400 человек. Полет будет длиться несколько часов, а состояние невесомости — около 6 минут. Поднимать туристов на стокилометровую высоту (там, как принято считать, начинается космос) будет корабль SpaceShip Two, который разрабатывают совместно Virgin Galactic и Scaled Composites знаменитого конструктора Берта Рутана. Более отдаленные планы Virgin Galactic включают быстрые межконтинентальные перелеты на Земле, рейсы на МКС и орбитальные полеты.
Основатель компаний SpaceX
Состояние: $10,7 млрд, №94 в мировом рейтинге миллиардеров
Элон Маск — персонаж для романа, а не годового отчета акционеров. Выходец из ЮАР, он написал свою первую коммерчески успешную программу в 12 лет: ее купили за $500. В 17 он ушел из дома, в 24 поступил в Стэнфорд, но бросил университет через два дня, чтобы открыть собственную компанию. Через четыре года его компанию Zip2 (система контент-менеджмента) купила AltaVista — за $300 млн. Свое следующее предприятие — систему платежей X.com — он объединил с PayPal, и когда через два года платежную компанию за $1,5 млрд купил eBay, получил как крупнейший акционер $175 млн.
На эти деньги Маск запустил три компании. Одна из них, Space Х отрабатывает технологию сохранения первой ступени Falcon 9 для последующих запусков для удешевления космических полетов. В декабре 2015 года компании впервые http://www.forbes.ru/news/309001-spacex-pokazala-video-posadki-stupeni-r... style="line-height: 22.3999996185303px;">удалось совершить успешную вертикальную посадку ступени на космодром. Перед этим SpaceX совершила еще два подобных испытания, но они провалились. 9 апреля впервые был осуществлен управляемый спуск нижней ступени многоразовой ракеты-носителя на платформу в Атлантическом океане.
Глава и основатель интернет-компании Amazon.com
Состояние: $45,2 млрд, №5 в мировом рейтинге Forbes
Джефф Безос построил собственный космодром в Техасе и основал компанию Blue Origin, которая разрабатывает суда для суборбитального туризма. В ноябре 2015 года его компания ">http://www.forbes.ru/news/306589-kompaniya-dzheffa-bezosa-uspeshno-prove... провела посадку ракеты BE-3, запущенной с космическим кораблем New Shepard. При помощи этого корабля компания рассчитывает доставлять астронавтов на суборбитальную высоту.
Основатели Google
Часть от своего многомиллиардного http://www.forbes.com/profile/larry-page/" target="_blank">состояния (по данным Forbes на 2015 год — $32,6 млрд) Ларри Пейдж (справа) инвестировал в промышленное освоение астероидов. Вместе с Сергем Брином (слева), председателем совета директоров Google Эриком Шмидтом и дважды космическим туристом Чарльзом Симони в 2012 году Пейдж вложился в проект компании Planetary Resources. Она была создана в 2009 году бывшими сотрудниками NASA. Главной целью компании ставилась добыча полезных ресурсов на околоземных астероидах: минералов, благородных металлов и воды, но для начала небесные тела планировалось изучить при помощи небольших орбитальных телескопов. Первый тестовый аппарат Arkyd 3 Reflight был запущен с МКС летом 2015 года.
