Звездное скопление Омега Центавра (Рис.1) с массой в 4 миллиона солнечных имеет радиус около 90 световых. 10 июля 2024 года в журнале Nature была опубликована сенсационная статья об открытии в этом скоплении черной дыры с массой в 8200 раз больше массы Солнца. Главными свидетелями существования этого невидимого объекта оказались быстрые звезды, которые без гравитационного поля массивной дыры должны были покинуть скопление очень быстро - в течение тысячи лет.

Рис. 1. Омега Центавра – самое яркое и массивное шаровое скопление нашей Галактики (ESO/INAF-VST/OmegaCAM. http://www.eso.org/public/images/eso1119b/)
Рис. 1. Омега Центавра – самое яркое и массивное шаровое скопление нашей Галактики (ESO/INAF-VST/OmegaCAM. http://www.eso.org/public/images/eso1119b/)

Это открытие произошло на фоне современных драматических изменений в космологической парадигме. Шаровые скопления – это интереснейшие объекты, роль которых была ранее значительно недооценена. Судя по всему, именно они отвечают за таинственное соотношение Талли-Фишера. В чем его загадка?

Согласно кеплеровскому закону, который знают даже школьники, квадрат скорости V кругового вращения тел вокруг массивного объекта пропорционален массе M этого объекта:

 Этому закону подчиняются искусственные спутники, планеты и астероиды, логично предположить, что этому закону должны подчиняться и звезды на краях спиральных галактик (Рис. 2).

Рис.2 Спиральная галактика Игла NGC4565, размером в 100 тысяч световых лет, с отчетливым утолщением (балджем) в центре. Балджи спиральных галактик по своим свойствам очень похожи на эллиптические галактики. Ken Crawford http://www.imagingdeepsky.com/Galaxies/NGC4565/NGC4565.htm
Рис.2 Спиральная галактика Игла NGC4565, размером в 100 тысяч световых лет, с отчетливым утолщением (балджем) в центре. Балджи спиральных галактик по своим свойствам очень похожи на эллиптические галактики. Ken Crawford http://www.imagingdeepsky.com/Galaxies/NGC4565/NGC4565.htm

Но в 1977 году наблюдатели Р. Талли и Дж. Фишер обнаружили закономерность M∝V4, которая связывает массу дисковой галактики M и скорость вращения V на ее краю. Зависимость M∝V4 выглядит противоречащей формуле (1), из которой следует, что M∝V2. Отметим, что на краю нашей галактики гравитационное ускорение крайне мало ~10-8 см/сек2, поэтому там могут действовать факторы, которые в условиях более сильных гравитационных полей не проявляются (на поверхности Земли гравитационное ускорение на 11 порядков больше).

Острое противоречие между соотношением Талли-Фишера и классическим законом Кеплера просто шокирует. Шок у израильского ученого Мордехая Милгрома оказался насколько силен, что он отказался от теории гравитации Ньютона-Эйнштейна и предложил модифицированную теорию тяготения (МОНД), где ввел феноменологический гравитационный потенциал на краю галактики, обеспечивающий строгое выполнение закона Талли-Фишера. В МОНД фигурирует новая постоянная - величина гравитационного ускорения 1.2*10-8 см/сек2. Вообще говоря, это классический случай теории ad hoc – то есть такой теории, которая не следует из каких-то фундаментальных законов, а введена специально для объяснения какого-то конкретного наблюдательного феномена.

Уточним, что загадка Талли-Фишера лежит отдельно от проблемы темной материи – ведь последняя введена для объяснения постоянной линейной скорости вращения галактик и не накладывает никаких ограничений на величину этой скорости на краю галактик.

Закон Талли-Фишера не является единственным таинственным феноменом в сложных отношениях галактических масс и скоростей. В 1976 году С. Фабер и Р. Джексон открыли похожую функцию M ∝ σ4 для эллиптических галактик (здесь σ – одномерная дисперсия скоростей). Поразительно, что эта загадочная четвертая степень от скорости появляется в таких разных системах, как плоские спиральные галактики, где звезды обращаются по почти круговым орбитам, и массивные эллиптические галактики, которые вращаются медленно, а звезды в них движутся по сильно вытянутым и наклонным траекториям.

Рис.3 Зависимость Фабера-Джексона для эллиптических галактик (из Википедии). Вместо массы галактик, по горизонтальной оси приведена их светимость, которая прямо пропорциональна массе. По вертикальной оси – дисперсия скоростей звезд.
Рис.3 Зависимость Фабера-Джексона для эллиптических галактик (из Википедии). Вместо массы галактик, по горизонтальной оси приведена их светимость, которая прямо пропорциональна массе. По вертикальной оси – дисперсия скоростей звезд.

            Дальше произошло что-то уже совсем невероятное: в 2000 году в работах Ferrarese & Merrit и Gebhardt и др. было установлено так называемое M-σ или «М-сигма» соотношение между сверхмассивными черными дырами (СМЧД) и дисперсией скоростей звезд в галактическом балдже (см. Рис. 2): M0∝σ4. Масса центральной СМЧД M0 обычно составляет малую часть (~ 0.1%) от массы балджа. Тем не менее, «М-сигма» соотношение означает тесную связь между столь небольшой относительной массой SMBH и таким глобальным параметром, как дисперсия звездных скоростей в балдже. (Отметим, что орбиты звезд в галактическом балдже имеют большой эксцентриситет, сопоставимый с эксцентриситетом орбит в эллиптических галактиках.)

Удивительное «М-сигма» соотношение оказалось в ряду аналогичных зависимостей Талли-Фишера и Фабера-Джексона. Очевидно, что во всех трех феноменах работает какой-то единый механизм, но как оказались связаны скорости кругового вращения на краю спиральных галактик, со скоростями звезд на эксцентриситетных орбитах в балджах и эллиптических галактик? И как компонента балджа в тысячу раз менее массивная, чем сам балдж, сумела повлиять на распределение скоростей в этом балдже? Многие десятки лет на эти острые вопросы не было ответов.

В последние годы стандартная теория иерархического и постепенного образования галактик, разработанная инфляционистами, была поставлена под сомнение наблюдателями (О.К. Сильченко, Происхождение и эволюция галактик, Век2, Фрязино, 2017). Появилась альтернативная теория, которая предполагает, что центральные сверхмассивные черные дыры образовались не после формирования галактик, а до них – и именно сверхмассивные дыры стали центром конденсации галактической материи (А.М. Черепащук, УФН, 184, 387, 2014). Эта концепция важности черных дыр в динамике Вселенной логично дополняется убедительной гипотезой о том, что темная материя состоит из многочисленных черных дыр звездных масс.

Покажем, что в этом сценарии (массивные черные дыры - первичны, галактики - вторичны) есть все возможности для решения загадки Талли-Фишера и других аналогичных соотношений.

Когда возраст расширяющейся Вселенной достиг 380 тысяч лет, протонно-электронная плазма охладилась до 3000 кельвинов и превратилась в нейтральный водород. Изотропность реликтового излучения, которое вырвалось в этот момент из прозрачной среды нейтрального водорода, показывает, что Вселенная в этот момент была очень однородна. Согласно новым воззрениям, в этой среде находилось какое-то количество сверхмассивных дыр, а также большое количество черных дыр звездных масс в роли темной материи.

В однородной среде из водорода и темной материи возникла гравитационная неустойчивость Джинса с длиной волны:                   

Массу образующегося облака Джинса можно оценить так (Зельдович и Новиков, 1975): 

Гравитационное ускорение на границе такого облака Джинса с диаметром в 50 световых лет (т.е. равном области растущей плотности на полудлине волны колебаний) можно оценить как aj~GMj/r2 ~10-8 см/сек2. Вот тут в мозгу у каждого ученого (ну или просто хомо сапиенса) загорается красный сигнал тревоги: отчего во Вселенной, параметры которой меняются на десятки порядков, величина гравитационного ускорения на границе облаков Джинса (размер в сотню светолет) и на краю галактик (сто тысяч светолет) совпадает? Разница в размерах - в тысячу раз!

Когда вопрос правильно поставлен, то ответ найти несложно. Представим себе образование галактики вокруг сверхмассивной черной дыры, которая захватывает неосторожно приблизившиеся облака Джинса, разрывает их и строит вокруг себя галактический диск (или эллипсоид). Этот диск растет, растет, пока не достигает такого размера, что газ (или звезды) на его краю начинаются притягиваться к центру галактики так слабо, что ускорение притяжения достигает величины 10-8 см/сек2. А ведь вокруг юной галактики продолжают плавать многочисленные облака Джинса, которые постепенно превращаются в шаровые скопления из черных дыр и звезд. Эти шаровые скопления возмущают на уровне ~10-8 см/сек2 звезды на краю галактики, загоняя их вглубь или насовсем отрывая их. Тем самым, гравитационные возмущения от облаков Джинса ограничивают R - радиус галактики с массой M условием:

В небесной механике эта область называется "сферой тяготения". Теперь сделаем простое математическое упражнение (вы можете сделать это сами!): получим из уравнения (4) выражение для радиуса R∝M1/2 и подставим в формулу (1). Возведя получившее выражение в квадрат, получим закон Талли-Фишера в аналитическом виде (N. Gorkavyi, Galaxies, 10: 73, https://doi.org/10.3390/galaxies10030073, 2022):

Соотношение (5) поразительно просто и логично объясняет знаменитую загадочную зависимость Талли-Фишера между массой галактик и периферийной скоростью их вращения.

Наши рассуждения относятся к ранней Вселенной. Будет ли ограничение (4) работать в современную эпоху? Конечно, ведь облака Джинса до сих пор никуда не делись, они представляют собой стабильные кластеры из черных дыр и звезд. Эти кластеры постепенно были захвачены в гало галактик, где и движутся по эксцентриситетным и сильно наклоненным орбитам (отметим, что скопление Омега Центавра движется по ретроградной орбите – то есть вращается вокруг центра галактики в направлении противоположном вращению  галактического диска). Гравитационные параметры этих древних облаков мало изменились – и они по-прежнему ограничивают размеры галактик условием (4). Шаровые скопления как пираньи, откусывают от края галактик звезды, чья гравитационная связь с основной галактикой ослабла.

            Аналогичная логика работает и для эллиптических галактик: по какой бы орбите не двигалась звезда, выходя на край галактики, она испытывает возмущения от шаровых скоплений и подчиняется условию (4). Отличие только в том, что для вычисления скорости движения тел в эллиптических галактиках нужно использовать не условие кругового движения (1), а теорему вириала для одномерной дисперсии скоростей, что дает аналитическое выражение для закона Фабера-Джексона:

Рассмотрим происхождение соотношения «М-сигма». Из условия (4) следует, что площадь галактического диска пропорциональна его массе: πR2∝M. Аккреционный рост галактики (и ее балджа) прямо зависит от площади ее диска, а, следовательно, и от ее массы:

Уравнение (7) приводит к экспоненциальному закону роста галактики M=M0exp(γt), где γ – инкремент роста. Отметим, что площадь начального аккреционного диска прямо зависела от размера (или массы) черной дыры, выступившей затравкой для образования галактики. Следовательно, под массой M0 мы можем понимать массу начальной черной  дыры (может быть, с каким-то коэффициентом). Учитывая уравнение (6), мы получаем обоснование «М-сигма» соотношения: связи массы SMBH M0 и одномерной дисперсии хаотических скоростей σ в балдже:

Таким образом, труднообъяснимая «М-сигма» зависимость легко получилась для модели Вселенной с популяцией реликтовых сверхмассивных черных дыр. Соотношение «M-сигма» можно считать прямым следствием и подтверждением аккреционной теории образования галактик вокруг сверхмассивных черных дыр (Рис.4).

Рис. 4. Схема образования и эволюции облаков Джинса и протогалактик в современные дисковые и эллиптические галактики с гало и шаровыми скоплениями звезд. Из книги «Пульсирующая Вселенная», 2024.
Рис. 4. Схема образования и эволюции облаков Джинса и протогалактик в современные дисковые и эллиптические галактики с гало и шаровыми скоплениями звезд. Из книги «Пульсирующая Вселенная», 2024.

В распределении черных дыр по размерам есть не только черные дыры звездных масс (<100 масс Солнца) и сверхмассивные дыры (> 100 тысяч солнечных масс), но и какое-то количество черных дыр промежуточной массы. Когда в ранней Вселенной формировалось огромное количество облаков Джинса, то в них входили в основном черные дыры звездных масс. Но некоторым скоплениям повезло – и в них попали черные дыры промежуточной массы. Такая дыра в одиночку обладает большей возможностью для захвата газа, чем все остальные мелкие дыры шарового скопления. Именно этот газ, захваченный черной дырой промежуточной массы, коллапсирует в светила, которые превращают темное облако Джинса в сияющее шаровое звездное скопление (Рис. 4).

Предположение о том, что все шаровые скопления должны иметь в середине черную дыру промежуточной массы, сначала подтвердилось на примере звездного скопления Mayall II возле галактики Туманность Андромеды, которое обладает массой в 10 миллионов масс Солнца и центральной черной дырой массой в двадцать тысяч солнечных масс. Скопление Омега Центавра с центральной дырой в 8200 масс Солнца расположено в нашей Галактике и служит еще одним важным подтверждением гипотезы о массивных дырах внутри шаровых скоплений звезд.

Подведем итоги вышесказанному: шаровые скопления являются самыми древними коллективными структурами Вселенной, возникшими раньше галактик. Взаимодействуя со сверхмассивными дырами, скопления активно участвуют в росте спиральных и эллиптических галактик. Гравитационные возмущения от шаровых скоплений ограничивают периферийную скорость и размеры галактик, приводя к зависимостям типа Талли-Фишера. Шаровые скопления образованы черными дырами звездных масс и практически невидимы, составляя темную материю - основную часть массы Вселенной (https://elementy.ru//novosti_nauki/434235/Gipoteza_o_tsiklicheskoy_Vselennoy_poluchila_nablyudatelnuyu_podderzhku). Если в скоплении находится черная дыра промежуточной массы, то газ, захваченный этой дырой, превращает темное скопление в шаровое звездное скопление. Массы газа, захваченные сверхмассивными черными дырами, образуют более масштабные звездные структуры - галактики.

Процесс возникновения наблюдаемого распределения черных дыр, а также причины, по которым возле одних черных дыр образуются спиральные дисковые галактики, а возле других – эллиптические галактики, описаны в книге автора «Пульсирующая Вселенная» («Питер», 2024, 2-е  издание).

https://www.piter.com/collection/new/product/pulsiruyuschaya-vselennaya

https://www.ozon.ru/product/pulsiruyushchaya-vselennaya-gorkavyy-nikolay-nikolaevich-1615984186/

https://global.wildberries.ru/product/pulsiruyushhaya-vselennaya-241693344?option=379702500

Комментарии (37)


  1. vanxant
    03.08.2024 19:16
    +1

    Всё-таки интересно, почему граница гравитационной ямы проходит именно по ускорению 1е-8, и какая именно "другая причина" начинает превышать гравитацию? Трение о межгалактический газ?


  1. Gorkavyi Автор
    03.08.2024 19:16
    +3

    Межгалактический газ уменьшает свою плотность при расширении Вселенной (следовательно, не может обеспечивать длительное выполнение закона Талли-Фишера), а вот шаровые скопления не расширяются и являются самыми древними стабильными структурами в нашей Вселенной. Величина 10^-8 задается средней плотностью в момент просветления Вселенной - и таковой до сих пор остается.


  1. avshkol
    03.08.2024 19:16
    +3

    Если тёмной материи так много и это - скопления чёрных дыр, захваченные галактиками, то у большинства звёзд должен появиться хотя бы один компаньон - чёрная дыра, и это было бы заметно по "танцу" большинства звёзд...

    А среди планет, вращающихся вокруг звёзд, да даже в нашей Солнечной системе, почему бы, чисто статистически, не затесаться одной-двум ЧД с массой Юпитера, к примеру?

    (Это размышления, которые навеяны тем фактом, что "тёмной материи" в разы больше обычной)...


    1. Gorkavyi Автор
      03.08.2024 19:16
      +3

      Достаточно доказано существования только одного механизма образования черных дыр: при взрыве сверхновой. Это дает дыры в 4-5 масс солнца и больше. Я не думаю, что существуют мехнизмы, которые бы давали маленькие дыры. В модели циклической Вселенной темная материя, состоящая из черных дыр звездной массы, формирует шаровые скопления, которые практически не видны и движутся в сферическом гало галактики. Шансов для этих дыр повстречать звезду, да еще и образовать с ней пару - это как полярнику, сброшенному на парашюте в центре Антарктиды, случайно найти себе невесту. Единственное место, где звезды и черные дыры тесно "общаются" - это шаровые скопления. Но и тут проблемы - как поймать массивную "невесту", которая с огромной скоростью пробегает мимо? Судя по всему, самый надежный шанс заполучить звезду и черную дыру в паре - это взять двойную звезду и одну из них превратить в черную дыру.


      1. avshkol
        03.08.2024 19:16
        +1

        Не понятен механизм, почему скопления ЧД концентрируются в сферическом гало галактики, а не распределяются по всему телу галактики за миллиарды лет?

        как поймать массивную "невесту", которая с огромной скоростью пробегает мимо?

        Так ведь мимо пробегают миллионы "невест", за миллиард лет должна найтись одна с подходящей скоростью, которую можно захватить? )))


        1. Dmitry_Dor
          03.08.2024 19:16

          мимо пробегают миллионы "невест", за миллиард лет должна найтись одна с подходящей скоростью, которую можно захватить

          Чтобы поймать "невесту" и перевести ее орбиту на замкнутую эллиптическую, нужно погасить вторую космическую скорость, которую она по определению имеет, пролетая мимо него по параболической или гиперболической траектории.
          Одинокий "полярник" это при всем желании не сможет.
          Он всего лишь может изменить направление движения "невесты", послав ее по параболе или гиперболе.
          /zanuda


          1. Gorkavyi Автор
            03.08.2024 19:16
            +1

            Абсолютно верно. Захват рассматривается только в тройных столкновениях, либо при частичном разрушении тела - это очень нетривиальная задача.


        1. Gorkavyi Автор
          03.08.2024 19:16
          +1

          "Не понятен механизм, почему скопления ЧД концентрируются в сферическом гало галактики, а не распределяются по всему телу галактики за миллиарды лет?"

          Скопления ЧД аналогичны шаровым звездным скоплениям, которые находятся в сферическом гало и не рассасываются за миллиарды лет - а огромные звезды гораздо легче захватить, чем маленькие черные дыры такой же массы.


  1. Ext_Art
    03.08.2024 19:16

    Я так понимаю, по сути, это аргумент против теории большого взрыва? Если галактики формируются вокруг уже существующих сверхмассивных черных дыр?


    1. Gorkavyi Автор
      03.08.2024 19:16
      +4

      Вовсе нет. В литературе рассматривается два варианта: 1. сверхмассивные черные дыры возникают в процессе Большого взрыва, с помощью неизвестных квантовых мехнизмов, а потом наращивают вокруг себя галактики; 2. Сверхмассивные дыры уцелели с предыдущего цикла Вселенной, прошли через сжатое состояние Вселенной (в своей книге я его оцениваю в десять светолет, что достаточно ля размещения всех ЧД Вселенной) - и потом образуют вокруг себя галактики. Большой взрыв не обязан начинаться с микроскопического состояния - это изобретение инфляционистов, которые будучи квантовиками по своей природе, не мыслят себя (и Вселенную) без квановой микроскопичности.


      1. Zdravstvuite
        03.08.2024 19:16
        +3

        Зарегистрировался, чтобы поблагодарить Вас, Николай, за то, что наконец-то тёмная материя почернела, а тёмная энергия, прояснившись, посветлела. С одной стороны, существенная часть картины мира, словно в результате улучшившегося разрешения, стала из-за этого графически чёткой. С другой -- пара материя-энергия возвратилась в категорию чёрное-белое, что кажется гораздо более естественным с бытовой, философской, поэтической и т. п. точек зрения. То есть эта самая картина мира становится не просто чётче, она становится ощутимо гармоничней. Вот почему, судя по реакциям на Вашу теорию, не у меня одного мысленное возвращение к ней снова и снова вызывает в уме волны такого уместного здесь глубокого удовлетворения. Спасибо!


        1. Gorkavyi Автор
          03.08.2024 19:16

          Вам спасибо за понимание!


  1. Georgy9
    03.08.2024 19:16

    "теория ad hoc – то есть такая теория, которая не следует из каких-то фундаментальных законов", это не теория, а спекулятивное объяснение, интерпретация фактов. Уровень науки и околонаучных разговоров ощутимо падает.


    1. avshkol
      03.08.2024 19:16
      +2

      Если у нас есть явление, которое не описывается существующими фундаментальными теориями, нам остаётся лишь создать временную теорию, которая задним числом будет подогнана под наблюдаемые явления. Разве вся квантовая физика не такая? ;)


      1. Georgy9
        03.08.2024 19:16

        В теории важно понимание причин происходящих явлений, иначе получается как в анекдоте:

        Блондинка выглядывает в окно и видит, что деревья качаются и ветер несет по улице пыль. У нее в голове тут же появляется теория ad hoc – ветер дует потому, что качаются деревья, ведь когда я машу веером, возникает ветер.


        1. phenik
          03.08.2024 19:16
          +1

          Во времена Аристотеля подобные анекдотические представления были составной частью физики)


          1. Georgy9
            03.08.2024 19:16
            +3

            Кстати, у нас дома случился замечательный пример неверной гипотезы ad hoc. У супруги тесто из недавно купленной свежей муки, которую она всегда использует, стало получаться жидким при той же дозировке, пришлось менять пропорции, но получалось уже не то. Но когда я купил муку, произведенную несколько месяцев назад, все пришло в норму. Она предположила, что свежая мука слишком влажная, поэтому надо выбирать постарее, которая уже подсохла. Какое-то время гипотеза работала, потом перестала, мука любой свежести давала неприемлемый результат.

            Тут-то до меня и дошло, что причина изначально была определена неправильно, а дело было в том, что после приватизации компании "Макфа" там начался бардак, стали использовать зерно с пониженным содержанием клейковины. Пришлось переходить на другую марку.


            1. phenik
              03.08.2024 19:16
              +1

              Не исключено, что это очередной ad-hoc, только в области экономики. Не пользуюсь макфой, но каждый год одно и то же почти со всеми другими производителями продуктов. Весной качество начинает падать, осенью улучшаться. Догадайтесь с чем связан этот сезонный эффект?)


              1. Georgy9
                03.08.2024 19:16

                Это да, есть такая проблема - урожай надо не только собрать, но и сохранить.


    1. Gorkavyi Автор
      03.08.2024 19:16
      +1

      Из вики:

      науке и философии имеется понятие гипотезы ad hoc — гипотезы, выдвинутой для объяснения какого-то особого явления или результатов конкретного эксперимента, не объясняющей при этом другие явления или результаты других экспериментов. При этом ученые зачастую скептически относятся к научным теориям, которые опираются на гипотезы ad hoc."

      В чем я не прав, поясните.


      1. Georgy9
        03.08.2024 19:16

        Вот это уже совсем другое дело – не теория, а гипотеза, вы правы (или вики). То есть, предположение, выдвинутое в надежде, что объяснение поможет продвинуться в понимании. Но когда объяснение просто постулируется ВМЕСТО понимания механизма и объявляется теорией – это путь в никуда, подмена науки спекуляциями.

        В свое время некую "теорию" назвали квантовой механикой, но какая же это теория, если самое главное – причина квантования и механика взаимодействий – как было, так и остается неизвестным, как для блондинки причина ветра. Хорошо еще, что в отличие от нее не утверждают, что они эту причину знают.

        В космологии таких казусов тоже пруд пруди, взять хотя бы ту же темную материю, энергию и прочие незримые и неуловимые сущности.


        1. Gorkavyi Автор
          03.08.2024 19:16
          +1

          "не теория, а гипотеза" - МОНД вполне теория в том смысле, что она предоставила математические уравнения, которые описывают наблюдаемые явления (насколько полно - это отдельный вопрос). Потом даже один ученый построил релятивистский вариант этой теории.


          1. Georgy9
            03.08.2024 19:16

            Еще раз. Не может быть теории ad hoc , только гипотеза в рамках некой теории.


            1. Gorkavyi Автор
              03.08.2024 19:16
              +2

              Кардинально неверно. Если есть фундаментальная теория, то все следствия (или приложения) в ее рамках не являются ad hoc по определению. Если есть необъяснимый эффект, и для его (только для его!) объяснения предложена гипотеза (есть новый закон притяжения) на основе которой строится теория (пусть даже фундаментальная на вид, но опять таки - только для объяснения одного эффекта), то эту теорию логично назвать теорией ad hoc.


  1. Mingun
    03.08.2024 19:16
    +1

    Из статьи я понял, что ключевую роль в создании мироздания таким, как мы его видим, имели некие «облака Джинса». Чего я не понял: это что же всё-таки это такое — «облака Джинса»?


    1. Gorkavyi Автор
      03.08.2024 19:16
      +1

      Шаровые скопления образовались, по общему мнению (с которым я согласен), в результате действия гравитационной неустойчивости Джинса в первые миллионы лет после Большого взрыва. Так как сейчас выясняется, что в результате этого процесса возникли и аналогичные многочисленные скопления из черных дыр, то хочется иметь общий термин для этих объектов. Я называю их облаками Джинса.


      1. Mingun
        03.08.2024 19:16
        +1

        Ваш ответ просто заменяет одну загадку на другую. Что это ещё за загадочная «гравитационная неустойчивость Джинса» — в чём она заключается, чем отличается от остальных неустойчивостей, что даже собственного имени удостоилась?


        1. Gorkavyi Автор
          03.08.2024 19:16
          +1

          Неустойчивость Джинса вовсе не загадочная, а очень хорошо исследованная. Все классические неустойчивости имеют своих авторов: неустойчивости Кельвина-Гельмгольца, Релея-Тейлора, Тьюринга и т.д. Неустойчивость Джинса играет огромную роль в образовании звезд из звездный облаков, потому что она указывает - когда сжимающая гравитация побеждает отталкивающее давление. В том числе, неустойчивость Джинса "сработала" и в ранней Вселенной, создав шаровые скопления обычной и темной материи, часть из которых мы наблюдаем в виде звездных скоплений. Посмотрите в вики статью "Гравитационная_неустойчивость". Впервые о ней задумался Ньютон, но довел до уравнения Джинс.


          1. Mingun
            03.08.2024 19:16
            +1

            Понимаете, она возможно хорошо исследована и известна вам, но не рядовому читателю Хабра (вот я, например, впервые о ней слышу). И тут бы ссылки на статьи / определения, что это вообще такое и с чем его едят.


            1. Dmitry_Dor
              03.08.2024 19:16

              тут бы ссылки на статьи / определения, что это вообще такое и с чем его едят.

              Неустойчивость Джинса


  1. phenik
    03.08.2024 19:16

    Острое противоречие между соотношением Талли-Фишера и классическим законом Кеплера просто шокирует. Шок у израильского ученого Мордехая Милгрома оказался насколько силен, что он отказался от теории гравитации Ньютона-Эйнштейна и предложил модифицированную теорию тяготения (МОНД), где ввел феноменологический гравитационный потенциал на краю галактики, обеспечивающий строгое выполнение закона Талли-Фишера. В МОНД фигурирует новая постоянная - величина гравитационного ускорения 1.2*10-8 см/сек2. Вообще говоря, это классический случай теории ad hoc – то есть такой теории, которая не следует из каких-то фундаментальных законов, а введена специально для объяснения какого-то конкретного наблюдательного феномена.

    Уточним, что загадка Талли-Фишера лежит отдельно от проблемы темной материи – ведь последняя введена для объяснения постоянной линейной скорости вращения галактик и не накладывает никаких ограничений на величину этой скорости на краю галактик.

    Один из пользователей в двух темах (1, 2) довольно аргументированно отстаивал свою точку зрения на эти вопросы, см. эти коменты 1, 2, и другие. У него все сводится к классике, движению по инерции, и константа имеет фундаментальный характер. Знакомы с этой аргументацией?


    1. Gorkavyi Автор
      03.08.2024 19:16
      +2

      Я не думаю, что асимметрия приливных хвостов может служить причиной для развития новой теории гравитации, Kroupa известный бунтарь, чем он мне и симпатичен, но далеко не каждый бунт заканчивается революцией. Я почитаю эту статью и может, что-то еще скажу о ней. А теория МОНД, сколько бы сторонников она не имела (а она имеет их немало), приципиально не удовлетворительна по трем причинам: 1. под ней нет фундаментальной теории, это теория ad hoc. 2. Она не может объяснить, почему барионная составляющая и темная составляющая в сталкивающихся скоплениях типа Пули смещены, хотя по МОНД, нет никакой темной материи, а вся собака зарыта в барионах и новой силе гравитации от них. 3. В теории циклической Вселенной образование и накопление темной материи из черных дыр получается автоматически - и именно в таком количестве, чтобы объяснить невидимую темную материю (калибровка по количеству делается по видимым сверхмассивным дырам в каждой из галактик). И Талли-Фишер объясняется тоже - см. выше. И зачем тогда МОНД?


      1. phenik
        03.08.2024 19:16

        Насчет фундаментальности есть релятивистская версия монд, в которой результат Милгрома является предельным классическим случаем, и где-то даже мелькала информация, что некоторые наблюдения согласуются с ее предсказаниями этой теории.


        1. Gorkavyi Автор
          03.08.2024 19:16

          Есть такая релятивисткая МОНД, но по сравнению с ОТО она очень громоздкая - там кроме тензорных, есть векторные и скалярные компоненты гравполя. Не убедительно. Всегда нужно помнить, что в каждой области науки математика допускает бесконечное множество теорий, а природа - всего лишь одну.


    1. Kodim
      03.08.2024 19:16

      У комментатора по ссылке все "сводится к классике", он придумал, как объяснить 4ю степень в выражении Талли-Фишера, якобы, галактики двигаются по закону инерции Ньютона - но что за сила их двигает? Ответа нет, только многозначительное молчание. Т второе - а куда эта сила девается при обычном кеплеровском движении, которым описываются все остальные свободные движения звезд,планет,астероидов,ракет и т.д. - ответа тоже не дает. Почему планеты,солнце и звезды движутся по кеплеру, а галактики по ньютону?


      1. phenik
        03.08.2024 19:16

        То же пытался с этим разобраться, т.к. не совсем доверяют таким ретротеориям, в которых представления меняются задним числом. Привел ссылки на эти коменты только потому что их автор также критически относится к ТМ состоящей из частиц и дает свое объяснению распределения скоростей. Может @Aeromash сам даст ответ, и сравнит с подходом автора статьи.


  1. vassabi
    03.08.2024 19:16

    чем-то все это напоминает историю с планетами солнечной системы:

    (пьеса "ПЛАНЕТЫ")

    (акт 1)
    ЖУРНАЛИСТ1: все астрономы шарлатаны! Им ничего непонятно в движении планет, они говорят что "уран движется непонятно" и "меркурий движется непонятно".
    ЖУРНАЛИСТ2: не надо жареных новостей - не всем ученым непонятно. Вот тут посмотрите - самый точный и понятный гороскоп, составлен авторитетным астрономом на этот год.

    (акт 2)
    ЖУРНАЛИСТ1: небывалый успех! Окрыта новая планета, которая влияла на Уран - всё согласно расчетам ученых!

    ЧИТАТЕЛЬ: эээ ... а как же "меркурий движется непонятно" ??

    ЖУРНАЛИСТ2: вы что - не видите тренд? завтра откроют планету за меркурием. Зато у нас самые точные гороскопы на неделю вперед.

    (акт 3)

    ЖУРНАЛИСТ1: небывалый успех! Открыта новая теория, которая объясняет траекторию Меркурия - всё согласно расчетам ученых!

    ЧИТАТЕЛЬ: эээ ... а как же новая планета ??

    ЖУРНАЛИСТ2: зачем так переживать? есть там планета или нет планеты - какая вам разница? Это же не влияет на вашу обычную жизнь так сильно, как свежий гороскоп для каждого дня.

    (акт 4)

    ЖУРНАЛИСТ1: все астрономы шарлатаны! Им ничего непонятно в движении звезд, они говорят что "звезды на краю галактик двигаются непонятно" и "звезды внутри галактик двигаются непонятно"!

    ЧИТАТЕЛЬ: (молча смотрит на журналиста1 тяжелым взглядом)
    ЖУРНАЛИСТ2: (к читателю) ох уж эти сказки про движение звезд! А хотите я вам ваш индивидуальный гороскоп с настоящими планетами покажу?

    (занавес)

    UPD: правки орфографии %)