новости космоса
11888 23
14 июня 2020 09:43:57

Ученые приближаются к разгадке тайны сигнала возрастом 12 миллиардов лет

Сегодня на ночном небе мы видим бесчисленное множество звезд. Однако в то время, когда возраст нашей Вселенной составлял несколько процентов от ее текущего возраста, звезд на небе не было. Сегодня международная команда ученых стала на шаг ближе к обнаружению, измерению и изучению сигнала родом из этой эпохи, который был излучен в то время, когда этот беззвездный период истории Вселенной подходил к завершению 13 миллиардов лет назад, и с того времени непрерывно движется в космосе.

Эта команда сообщала в своей прошлогодней публикации в Astrophysical Journal о 10-кратном повышении качества данных, собранных при помощи радиообсерватории Murchison Widefield Array. В настоящее время члены команды анализируют данные, собранные при помощи этого массива радиоантенн, расположенного в дальней части Западной Австралии, в поисках характерного сигнала со времен этой плохо изученной «темной эпохи» Вселенной.

До начала темной эпохи Вселенная была горячей и плотной. Электроны и фотоны свободно двигались друг относительно друга, благодаря чему свет мог беспрепятственно распространяться по всей Вселенной. Однако затем, по мере расширения и остывания Вселенной, электроны и протоны начали комбинироваться в нейтральные атомы, а фотоны света стали взаимодействовать с этими атомами, рассеиваясь на них, в результате чего Вселенная стала непрозрачной для света. Так менее чем один миллион лет назад наступил период, известный как «темная эпоха» Вселенной.

Эта беззвездная эпоха продолжалась сотни миллионов лет, и на протяжении всего этого времени во Вселенной доминировал нейтральный водород. Когда возраст Вселенной достиг примерно одного миллиарда лет, эти атомы водорода начали конденсироваться, формируя первые звезды, и свет этих звезд стал вновь ионизировать атомы водорода, превращая их в заряженную плазму. Свет первых звезд, таким образом, положил начало периоду истории Вселенной, известному как «эпоха реионизации». Образовавшаяся в этот период плазма доминирует в нашей Вселенной и по сей день.

Несмотря на отсутствие света звезд в «темную эпоху» ученые рассчитывают получить ценные сведения о ней, анализируя характерное излучение нейтрального водорода с длиной волны 21 сантиметр. Однако это излучение, двигаясь по Вселенной на протяжении примерно 13 миллиардов лет, подверглось растяжению до длины волны порядка 2 метров. Именно такие волны пытаются зарегистрировать ученые во главе с В. Ли (W. Li), работающие над анализом сигнала, собранного при помощи радиоантенн массива Murchison Array. В настоящее время исследователи при помощи мощных компьютерных алгоритмов пытаются снизить уровень шума в собранных данных, представляющего собой главную проблему при анализе этого сигнала, поскольку за прошедшие со времени излучения сигнала 13 миллиардов лет в космосе появилось огромное количество источников помех – звезды, галактики, продукты технологий человеческой цивилизации и многое другое.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
elena192 · 14-06-2020

Надо,чтобы эти устройства работали по принципу мерцания в диапазоне:21 см-2м.

2
Leonid3190 · 14-06-2020

"..До начала темной эпохи Вселенная была горячей и плотной. Электроны и фотоны свободно двигались друг относительно друга, благодаря чему свет мог беспрепятственно распространяться по всей Вселенной. Однако затем, по мере расширения и остывания Вселенной, электроны и протоны начали комбинироваться в нейтральные атомы, а фотоны света стали взаимодействовать с этими атомами, рассеиваясь на них, в результате чего Вселенная стала непрозрачной для света. Так менее чем один миллион лет назад наступил период, известный как «темная эпоха» Вселенной..."
Уже второй раз написали галиматью! Не знаю, это машинный перевод так исказил, или журналюга Hot Temp совсем не в курсе 8-(
Читайте этот абзац так:
"До начала темной эпохи Вселенная была горячей и плотной. Свет (фотоны, электромагнитное излучение) не мог беспрепятственно распространяться натыкаясь на ионизированные ядра водорода, гелия и электроны. Свет (излучение) и материя находились в состоянии равновесия. Через 380 тысяч лет расширения температура упала до 3000 гр.К и плотность материи уменьшилась настолько, что этот первичный газ стал прозрачным для света (излучения) и свет отделился от материи. Именно этот свет в виде "реликтового фона" мы сейчас принимаем и изучаем. А расширение и охлаждение продолжалось. Через миллион лет из плазмы образовались нейтральные атомы водорода и гелия, первичный газ, который совершенно прозрачен для света. Но звёзд-то ещё не было, ничего горячего не светилось, наступили "тёмная" эпоха Вселенной."

3
3756 · 14-06-2020

Радиотелескоп на картинке как из фильма ужасов. Жуть.
А как и куда направлено реликтовое излучение. Во все стороны и со всех сторон, что ли? Дальше по модели Вселенной. Вроде было огромное количество горячего сжатого газа. Потом он начал расширяться, охлаждаться. Ну и расширялся бы дальше. Почему начали образовываться облака и дальше - звезды?

4
Leonid3190 · 14-06-2020

37, конечно во все стороны и улетело от места образования, а взамен на это место со всех сторон прилетало такое же излучение, но покрасневшее из-за эффекта Доплера, хотя и образовалось при таких же условиях, но в удаляющихся по закону Хаббла областях вселенной. Этот процесс продолжается до сих пор, к каждой области пространства прилетает это излучение от всё более и более далёких областей вселенной, которые на момент излучения имели всё большую скорость.
В этом газе изначально были квантовые неоднородности плотности, которые после снижения температуры и послужили центрами конденсации и звёзд, и галактик, и скоплений галактик. скоплений

5
viktorchibis92 · 14-06-2020

Leonid, а у меня вопрос к Вашей редакции, причем три.
Первый. Куда делись фотоны эпохи горячей плазмы (до 380 тыс. лет), которые «не могли беспрепятственно распространяться натыкаясь на ионизированные ядра водорода, гелия и электроны», и находились с ними в «состоянии равновесия» (я так понимаю, что постоянно сталкивались, возбуждали частицы - поглощались, и переизлучались). Ведь фотоны «вечны» (не стареют), пропадать не должны. Так мы их видим, или не видим?
Второй. Реликтовое излучение относится к конкретной временной точке – 380 тыс лет (3000 гр К). В каком состоянии в данный момент находилась материя – плазма, или нейтральный газ? Далее Вы пишите, что процесс образования из плазмы нейтрального газа длился до 1 млн лет. А что происходило при этом с температурой материи и её излучением?
Третий. «Через миллион лет … первичный газ (стал) совершенно прозрачен для света. Но звёзд-то ещё не было, ничего горячего не светилось, наступили "тёмная" эпоха Вселенной". Возвращаюсь к первому и второму вопросам. А куда делись те самые первые фотоны, которых было фифти-фифти с частицами материи (а по некоторым источникам гораздо больше)? А какова в данный момент температура этого первичного газа, и он (как АЧД), что-то при этом излучал сам по себе? Такие ли уж «темные» времена были?
Заранее благодарю за ответы.
.
PS: Я сам «задолжал» Вам один ответ насчет «зоны видимости» Вселенной. Что поделаешь, в выходные дни Высшие силы диктуют дачный регламент. А он сильнее космологического. Сегодня не лягу, пока не напишу Вам ответ.

6
Stan54 · 14-06-2020

Уже 60 лет как людям не было послано ни одного инопланетного радиосигнала! Настолько с нами никто не хочет дружить...
(Может быть их и раньше не было послано, однако это невозможно доказать, т.к. раньше нам нечем было ловить).

7
Leonid3190 · 14-06-2020

viktorchibis, это не моя выдумка, это теория Большого взрыва :-(
Первый. Куда делись фотоны эпохи горячей плазмы -- А вот куда деваются фотоны рождающиеся в глубине нашего Солнышка на границе ядра в стомиллионной температуре ядерных реакций? К нам-то на Землю прилетают с характеристической температурой 5800 градусов! Так же как и те, про которые вы спрашиваете, в не прозрачной для них плотностью плазмы они передают свою энергию плазме и исчезают, многут и отразиться с меньшей энергией. Плазма излучает новые фотоны с меньшей энергией, но в бОльшем количестве. Так и передаётся энергия с глубины 700 тысяч км. И видим мы совсем не те фотоны, а свеженькие, родившиеся наверху, в фотосфере прозрачной для них.
Второй. Реликтовое излучение относится к конкретной временной точке – 380 тыс лет.. В каком состоянии в данный момент находилась материя – плазма, или нейтральный газ? -- Ну при 3000 гр.К особо полной ионизации уже не было, Полагаю, что нейтрального газа было гораздо больше, чем ионизированного
Третий. А куда делись те самые первые фотоны -- Так обозначил же "..к каждой области пространства прилетает это излучение от всё более и более далёких областей вселенной, которые на момент излучения имели всё большую скорость" всё краснее и краснее и сейчас мы видим на волне 1..06 мм. А те фотоны, которые родились на мести будущего Млечного пути, наши, родные фотончики с длиной волны 0.97 микрона нас покинули. Их сейчас видят ребята, удалённые от нас на 13.8 млрд световых лет с длиной волны 1.06 мм и, надеюсь, не задают вопросов: Куда делись их родные фотоны?" :-))

8
viktorchibis92 · 14-06-2020

Leonid, Вы загнали в одну частоту (длину волны) реликтового излучения (0.000966 мм*1100 = ~1.063 мм – Ваши циферки, между прочим) и первичные фотоны, нагулявшиеся в первичной плазме, и фотоны при рекомбинации частиц и ядер плазмы в нейтральные атомы водорода и гелия, и фотоны, излучаемые АЧД при температуре 3000 гр К, и тепловые фотоны меньшей энергии, излучаемые остывающим нейтральным газом, равномерно заполняющим пространство ещё до образования галактик. А ведь всё это должны быть разные фотоны, разной энергии, частоты, и длины волны, и принимать мы их должны раздельно. И анализировать отдельно. А не чохом усреднять в «среднюю температуру по больнице». Мне так представляется. ИМХО.

9
Leonid3190 · 15-06-2020

viktorchibis, мы же рассуждаем о ТЕПЛОВОМ излучении, которое имеет НЕПРЕРЫВНЫЙ спектр (от гамма- до радио- диапазона) с максимумом на определённой частоте (длине волны), который свой для каждой температуры (даже есть формула распределения по которой и определяют эту температуру). Поэтому и принято называть одну длину волны, а не расписывать ВЕСЬ спектр.
Все "первичные" фотоны передали свою энергию и исчезли в хаосе непрозрачности. В каждый момент времени от нескольких минут и миллиардных температур до 380000 лет и 3000 градусов излучение находилось в равновесии с материей и имело спектр соответствующий температуре. При наступлении прозрачности излучение оторвалось от материи и так и осталось со спектром для 3000 градусов, в количестве 50/50 по энергии или миллиард фотонов на один барион по штукам.
Рекомбинация имеет не непрерывный спектр, но но вид отдельных линий на спектре и не мне об этом рассказывать, это должен знать каждый со школы, если конечно не прогуливал уроки физики :-))
Мощность теплового излучения остывающего газа на много порядков меньше, чем мощность реликтового.

10
Pupkin-7 · 15-06-2020

Stan
"Уже 60 лет как людям не было послано ни одного инопланетного радиосигнала! Настолько с нами никто не хочет дружить..."
Не хочет...
Но и мы такие сигналы не посылаем(электричества жалко)
Так что все взаимно...

11
Leonid3190 · 15-06-2020

Pupkin, Василий, вы здесь ошибаетесь, посылали уже и не один раз! К примеру:
"ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%90%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%B8%D0%B1%D0%BE";

12
viktorchibis92 · 15-06-2020

Leonid (ком.9), спасибо за ответы. Согласен, что методы (средне)-статистической физики, используемые в теории Теплового излучения «идеального газа» и АЧД правильно связали обобщенные параметры данных «объектов», что находит подтверждение в экспериментальных данных, в том числе по измерению микроволнового фона (реликтового излучения).
Правда смущает тот факт, что нет однозначного ответа – в каком состоянии была материя в точке 380 тыс. лет при температуре 3000 гр. К? Плазма – это одно. Нейтральный атомарный газ – это другое. А массовый процесс рекомбинации – это третье. Кстати, если третий вариант был массовый (а просветление Вселенной очень часто связывают именно с процессом рекомбинации), то, где составляющая реликтового излучения в виде «отдельных линий на спектре»? Очень интересно было бы на неё посмотреть, на предмет набора рекомбинируемых атомов.

13
Leonid3190 · 16-06-2020

viktorchibis, ответить на этот вопрос можно просто: энергия ионизации атомарного водорода соответствует поглощению фотона с длиной волны ~0.09 микрона, а при температуре 3000 максимум излучения на длине волны 0.97 микрона. Стройте график распределения излучения при 3000 грК и считайте (можно даже по клеточкам) полную энергию и энергию на длинах волн равной и меньшей 0.09 микрона. Отношение этих энергий и будет искомая величина. Вот и формула:
r(f,T)=(2*Pi*f^2/c^2)*h*f/(e^(h*f/(k*T))-1), где
f -- частота излучения
T -- температура
c -- скорость света = 299792458
h -- постоянная Планка = 6,626070E-34
k -- постоянная Больцмана = 1,380649E-23
Формула не интегрируется, поэтому исключительно по клеточкам (цифровое интегрирование).

14
postoronnim_-2 · 16-06-2020

Насколько раньше закончились бы цивилизации Мезоамерики, если бы индейцы кидали в море сосуды с посланиями о своем существовании?..

15
viktorchibis92 · 16-06-2020

Leonid, приведя формулу Планка, Вы не уточнили его изначальную позицию, что «энергия излучения может принимать не любые непрерывные значения, а лишь дискретные значения, кратные некоторой единичной энергии. Эта энергия колебательного движения должна быть пропорциональна частоте».
Соответственно, если энергия излучения дискретна, то и частота (длина волны) излучения тоже дискретны. И не о каком непрерывном спектре ТЕПЛОВОГО излучения речи быть не может.
Все, так называемые непрерывные спектры излучения АЧТ – это абстракции, точно также, как и само определение АЧТ. Все эти спектры на самом деле состоят из очень плотного набора спектральных полос, соответствующих определенным физическим процессам образования фотонов. И энергетический максимум данных спектральных полос приходится на наиболее вероятный процесс для конкретных физических условий. Меня интересуют не просто точки на графике, а главным образом эти конкретные процессы, и каким образом из них складывается конкретный суммарный спектр (тем более, что я готов разбирать эти процессы не на уровне фотонов и возбужденных электронов, а на уровне трансформации симплов).
И вот здесь мы подходим к самому интересному. Я неоднократно «пытал» Вас – Почему в филаментах газ ионизирован, а в галактиках присутствуют облака атомарного газа? Почему ионизированный газ в филаментах не рекомбинирует? В этот же ряд можно добавить вопрос -Почему солнечный втер (ионизированный газ) не рекомбинирует, а так и улетает к межзвездное пространство ионизированным? Ведь плотность и температура ионизированного газа в филаментах и межзвездном пространстве ничуть не выше, чем в эпоху первичной рекомбинации. Почему?
Я пришёл к выводу, что никакой первичной рекомбинации в точке 380 тыс лет (3000 гр К) не было. Был единый процесс первичного нуклеосинтеза (по схеме Гамова) всего спектра изотопов в первичном облаке реликтовых нейтронов, причем формировались не ядра изотопов, а сразу нейтральные атомы. И никакие электроны для этого ниоткуда не захватывались, а образовывались внутри этого процесса из симплов при распаде реликтовых нейтронов. Наружу при этом излучались фотоны (и нейтрино), причем для каждого изотопа и соответствующего уровня заполнения электронной оболочки соответствовал фотон соответствующей энергии (ионизации). Плюс, естественно, процессы проходили по нескольким разным вариантам (как и для водорода по трехуровневой схеме).
В данной модели очень важен вопрос температуры. Я думаю, её придется уточнять. Точно так же, как и название (содержание) отдельных космологических эпох. В частности: эпоху кварков – на эпоху симплов; эпоху адронов – на эпоху реликтовых нейтронов. Эпоха первичного нуклеосинтеза остаётся на месте (по порядку следования), но изменяется её содержание. Про этап инфляции и эру до БВ – отдельный разговор.
Вот такая космологическая модель получается по KST.

16
Leonid3190 · 16-06-2020

viktorchibis, т. е. вы понимаете Планка так: если имеется фотон с длиной волны, скажем 1.000..000 нанометр (двадцать шесть нолей), то фотона с длиной волны 1.000..0005 нанометра (тоже двадцать шесть нолей) не может существовать, он не укладывается в вашу линейку?
Или ваша линейка грубее, не 1,62E-35 м, а 1.0E-20 м?
Самые чувствительные сегодняшние спектрографы могут различить разницу скоростей в ~10 см/сек, та что для проверки вашей гипотезы не менее двадцати порядков точности, полагаю не достижимой, как и скорость света :-))
.

17
viktorchibis92 · 17-06-2020

Leonid, я уже говорил, что у меня в KST две базовых модели – модель корпускулы, и модель симпла. Всё остальное – следствия этих моделей. В том числе и модель фотонов, представляющая собой, условно говоря, закрученную в «спиральную пружину» цепочку корпускул, образующую электрический или магнитный вихрь фотона. Длина «спиральных пружин» всех фотонов одинакова, меняется только количество витков «закрутки», и соответственно диаметр – длина волны фотона. Такая модель однозначно предполагает квантование энергии, длины волны, и частоты осцилляции фотона. Вы правильно повернули свой взор в область длинноволновых фотонов. Я здесь уже как-то предлагал эксперимент по «верификации» значения постоянной Планка с помощью двух КА со сверхдлинными полуволновыми вибраторами переменной длины (катушка с проволокой). Передача-приём ЭМ-сигнала с помощью данных вибраторов должна давать разную добротность системы в зависимости от длины вибраторов. Максимальная добротность должна соответствовать длинам кратным обратной величине постоянной Планка. Это позволит провести уточнение параметров квантов пространства (корпускул). Сейчас тут есть вопросы.

18
Leonid3190 · 17-06-2020

"..длинам кратным обратной величине постоянной Планка.." (с)viktorchibis
Постоянная Планка "h" имеет размерность [дж*сек] или [кг*м^2/сек], обратная величина имеет размерность далёкую от [м].
Величина обратная Планковской длине (1,62E-35) равна 6,19E+34 метров, или 6,54E+18 световых лет (напомню, что видимый радиус вселенной 1.38E+10 световых лет).
О каких антеннах вы токуете ?

19
Leonid3190 · 17-06-2020

Заборали программисты форума, принимают скобку с цифрой за символ!
Планковская длина 1.62E-35 м.

20
viktorchibis92 · 17-06-2020

Leonid, я говорил не о равенстве, а об обратной кратности. Точно также, как энергия фотона пропорциональна (кратна) частоте фотона (причем Планк первую редакцию своей формулы писал Е(n)=n*h*f(о), где n=1, 2, 3, …), так и максимальная добротность должна соответствовать длинам волн L(o)/n. Весь вопрос, конечно, чему равны f(o) и L(o), соответствующие истинно минимальному кванту энергии. В KST минимальный квант энергии – это энергия корпускулы, я неоднократно уже приводил её = 1,14Е-77 дж. У Планка минимальная энергия действия h=6,63E-34 дж*с, но это в пересчете на нашу единицу времени – секунду. Если же постоянную Планка пересчитать к планковской единице времени t(p)= 5,39E-44 c, то минимальная энергия по Планку получится равной (6,63E-34)*(5,39E-44)= 3,57E-77 дж. Получается корпускулы с Планком где-то рядом, но всё-таки отличаются. Отличие, кстати, если посчитать равно 3,14, что говорит о том, что за энергию фотонов отвечает не длина волны (частота), а длина окружности и количество вихрей – суммарная цепочка корпускул.
Теперь про экспериментальную проверку квантования добротности приемо-передающей системы. Зачем Вы сразу «ударяетесь» в крайность. Есть другие варианты. Например (для наглядности): 300000 км, 150000 км, 100000 км, 75000 км, 60000 км, 50000 км, и т.д. Делим этот ряд на 10000, и получаем рабочий диапазон длин вибраторов. Делим на 1000 – получаем более точные результаты измерения. И т.д. Главное убедиться, что энергия фотона квантуется не по причине наличия в природе абстрактного кванта действия, а по причине наличия квантов материи, из которых образованы все материальные объекты Вселенной.

21
Leonid3190 · 18-06-2020

viktorchibis, т. е. вы утверждаете "квантуемость" квантов и наличие некоего "шага" в который вписываются все виды энергии?
В общем-то, даже если так, то приведённые приблизительные цифры в минус семидесятых степенях лежат за пределами измерений. И предлагаемая система с "добротностью" (есть-ли она у излучателя?) никак не достигнет этих пределов. Уж надёжнее перейти в область сверхнизких температур :-))

22
viktorchibis92 · 18-06-2020

Leonid, Вы не уловили один «тонкий» момент в моей модели фотонов. Поясню на примере гипотезы старения фотона, скажем, с 1000 витками в закрученной спиральной пружине вихрей из корпускул. Если произойдет флуктуация и одна корпускула «уйдет налево» и выпадет из цепочки, то количество витков в вихре тут же перестроится в 999 шт. (при сохранении общего количества корпускул в закрученной пружине. Дополнительная корпускула будет привлечена из окружающего пространства. Несмотря на сохранение общего количества корпускул, энергия (и частота, равная количеству витков) уменьшатся, а диаметр вихрей (длина волны) возрастет. Уменьшение энергии фотона объясняется тем обстоятельством, что суммарная энергия фотона определяется не только энергией корпускул, но и их взаимодействием, в т.ч. межвитковым (типа межвитковая ЭДС). Вот эти скачки длины волны фотонов и предлагается попытаться зафиксировать. В длинноволновом диапазоне это должны быть очень существенные величины. Другими словами, дискретность энергии фотонов определяется не минимальной дискретой энергии во Вселенной (корпускулы по KST), а дискретностью количества витков корпускул в вихрях фотонов, при равенстве их общего количества.

23
Awrora52 · 19-06-2020

Комментарий заблокирован

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!