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

в 15:27, , рубрики: астрономия, Научно-популярное, спросите итана

Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь? - 1
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)?


Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь? - 2
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.

Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь? - 3
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.

Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь? - 4
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.

Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь? - 5
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.

Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь? - 6
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.

Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь? - 7
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.

Спросите Итана: если гравитация притягивает, как может «дипольный отражатель» отталкивать Млечный Путь? - 8
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.

Автор: Вячеслав Голованов

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля