Если тёмной материи во Вселенной больше всего по массе, и у неё есть гравитация, где же структуры, состоящие из неё?
Все предприятия, начинающиеся с несдержанного рвения, поначалу могут реализовываться с большою силой, но в итоге обязательно проваливаются.
— Тацит
Не могу поверить, что вышло уже 100 выпусков «Спросите Итана». На каждой неделе вы присылаете свои вопросы, и я выбираю наиболее понравившийся мне, чтобы публично ответить на него. На этой неделе были довольно сложные вопросы, но я не могу сказать «нет» одному из них, от Джерри Мейсона:
Если у тёмной материи есть гравитация, почему она не формирует чёрные дыры или другие структуры?
У тёмной материи (ТМ) действительно есть гравитация, и она действительно не формирует чёрные дыры (ЧД), «тёмные» звёзды, планеты или атомы. Почему же?
Представьте себе Вселенную на самых ранних этапах развития, до того, как появились чёрные дыры, звёзды, планеты и атомы. Это горячее, плотное, расширяющееся «море» вещества и излучения всех допустимых типов. Во Вселенной возрастом в несколько минут уже есть атомные ядра и электроны, нейтрино и фотоны, и вся тёмная материя.
Всё это не только летает с огромными скоростями, но и взаимодействует друг с другом. Всё это подвергается воздействию гравитации (даже фотоны, благодаря эйнштейновской эквивалентности массы и энергии), но гравитация – это не единственный фактор.
Фотонам и электронам хуже всего: они очень часто взаимодействуют благодаря электромагнетизму, рассеиваются и «отскакивают» друг от друга, обмениваясь энергиями и импульсами.
Ядрам лишь немного легче: они более массивные, поэтому взаимодействуют они реже, и с каждым столкновением теряют или приобретают меньший импульс.
Нейтрино повезло: у них нет заряда, они не подвержены электромагнитным взаимодействиям. Они подвержены (кроме гравитации) только слабым взаимодействиям, так что столкновения случаются очень редко.
А вот тёмной материи вообще хорошо: она, судя по всему, взаимодействует только через гравитацию. Никаких столкновений не происходит, она лишь притягивается к другим источникам вещества.
Но вы можете обеспокоиться, что это лишь ухудшит ситуацию. У обычного вещества происходят столкновения и взаимодействия, мешающие гравитационному коллапсу и формированию плотных комков. А тёмная материя в более плотных регионах пространства будет скапливаться в сгустки. Но происходит это не совсем так, как вы представляете себе. Например, что происходит, когда газовое облако коллапсирует и формирует звезду?
Газ, подвергаясь воздействию гравитации, становится плотнее, но вещество, из которого он состоит, держится вместе, что позволяет газу достигать более плотного состояния. А вместе она держится лишь из-за электромагнетизма! Именно поэтому вещество может коллапсировать и создавать связанные объекты вроде звёзд, планет и атомов.
А без этого у вас получится лишь рассеянная, с трудом держащаяся вместе «рыхлая» структура, которую держит только гравитация. Поэтому можно услышать про гало из ТМ, или нити из ТМ на больших масштабах, но не о других структурах, состоящих из неё.
Эти разреженные рыхлые гало очень важны – они представляют собой семена всех связанных структур Вселенной. Это карликовые галактики, нормальные галактики, группы галактик, скопления, сверхскопления и нити, а также все подструктуры этих объектов. Но без дополнительной силы, без «склеивающего» воздействия, удерживающего всё это вместе для обмена энергией и импульсом, ТМ обречена оставаться в таком рыхлом и разреженном состоянии. Обычное вещество может формировать плотные структуры, но ТМ не может сталкиваться неэластично, терять импульс и угловой момент, и, следовательно, вынуждена существовать в виде гало.
Немного не по себе думать о том, что планеты, звёзды, чёрные дыры и всё остальное удерживаются вместе не из-за гравитации – но гравитация служит лишь частью уравнения. Представьте, что вы запустили некий шар из атомов. Что с ним произойдёт?
Естественно, он будет двигаться по параболе (если не учитывать сопротивление воздуха), поднимется до максимальной высоты и будет падать, пока не ударится о Землю. На большом масштабе он будет двигаться по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой будет находиться центр масс Земли, но поскольку на его пути оказывается её поверхность, часть его траектории выглядит, как парабола.
Но если этот шар волшебным образом превратится в кусок ТМ, то результат вас сильно удивит.
Без электромагнитных сил случится много страшного:
• Кроме гравитации, нет других взаимодействий между частицами шара и атомами Земли. Вместо параболы шар ТМ пройдёт через все слои Земли, обогнёт центр по почти идеальному эллипсу (но не совсем идеальному из-за неравномерной плотности Земли), выйдет наружу недалеко от точки входа в поверхность, опять опишет параболу, и так и будет продолжать летать бесконечно.
• Сам комок также ничто не держит вместе! Хотя атомы обычного шара тоже двигаются случайным образом, их удерживает вместе электромагнитное взаимодействие, в результате чего шар сохраняет свою форму. При удалении этого взаимодействия случайные движения частиц ТМ раздербанят этот комок, поскольку одной только гравитации для удержания его недостаточно.
• В результате, со временем ТМ растянется в эллипс, который будет постепенно разрежаться, подобно обломкам кометы (но он будет ещё более разреженным)!
ТМ не может формировать чёрные дыры и другие плотные объекты, поскольку одной лишь гравитации недостаточно для связывания этих объектов. Поскольку гравитация очень слаба, она может связать частицы очень слабо – что приводит к появлению больших, разреженных массивных структур. Для получения плотного комка чего-либо – в виде звезды, планеты, атома – вам нужно взаимодействие сильнее гравитации.
И вполне возможно, что ТМ взаимодействует сама с собой (или с веществом и излучением на каком-то уровне), но если и так, мы можем сказать, насколько это взаимодействие слабое. Оно очень-очень слабое, если вообще не нулевое.
И хотя мы представляем себе, что на больших масштабах только гравитация имеет значение, на самом деле, существовать видимым структурам – тем, что светятся, тем, что содержат молекулы и атомы, тем, что коллапсируют в чёрные дыры – позволяют другие взаимодействия. ТМ, к сожалению, не может образовывать такие структуры, ибо одной гравитации для этого недостаточно.
На этом 100-й выпуск «спросите Итана» завершён!
Комментарии (94)
Kolyagrozamorey
25.10.2016 21:50+2Я правильно понимаю, что если в меня бросить куском ТМ, то он пройдет через меня и я даже не почувствую?
zookko
25.10.2016 21:54смотря какая масса будет у куска
ArkturTierry
26.10.2016 10:24+1какая масса и какая плотность. Обычно ТМ очень разряжена, так что можно считать, что в нас постоянно кидаются очень массивными кусками темной материи, но поскольку плотность этих кусков будет очень маленькой, то размеры этих массивных кусков огромны и градиент гравитационного поля, создаваемого этой массой для нас не заметен. Вот если каким-то образом собрать ТМ в плотный и массивный ком, то да, можно будет заметить. Но по указанным в статье причинам собрать ТМ в плотные куски сами по себе очень трудно, если вообще возможно.
DrZlodberg
26.10.2016 10:02+3Для начала нужно суметь получить этот кусок. По статье получается, что бросить можно разве что облако.
Igor0261
26.10.2016 17:24А вовсе не обязательно кидаться ТМ, для этого подойдет и обычная материя.
При этом если взять гирю и разогнать её до нескольких километров в час то она собьёт тебя с ног.
Если же это будет пуля (импульс тот же) то она сделает в тебе аккуратную дырку.
А вот если разогнать пульку до субстветовых скоростей то весьма вероятно что она с тобой вообще не станет взаимодействовать, прохождение такой «пули» через тебя передаст тебе мизерный импульс и мизерные повреждения.
Greendq
26.10.2016 19:26Хммм, чего-то у меня когнитивный диссонанс. Высокоскоростные пули вообще могут объект разорвать, а «околосветовые» вообще будут игнорировать объекты? Я такое уже наблюдал в физических движках, когда дискретность симулируемой физики очень сильно разнится со скоростью объектов — снаряды не взаимодействовали с объектами, размеры которых были меньше линейной скорости снарядов. Т.е. снаряд со скоростью 100 км/с банально не мог попасть в объект размером в метр.
Igor0261
26.10.2016 20:33Все дело в том что импульс не передается мишени мгновенно, для этого тоже требуется время. Мишень ведь не точка, она имеет какие то размеры.
Если на мишень наедет танк, то вся скорость танка будет передана мишени, то есть танк мишень просто снесет.
Снаряд танка, болванка не может передать весь свой импульс тонкой мишени, просто не успевает потому что скорость распространения импульса в самой мишени ограничена свойствами материала мишени и снаряда. В мишени будет дырка.
(Кстати: если пуля сделана из мягкого материала то она разрушаясь при встрече с мишенью передает импульс куда лучше, повреждения получаются неглубокими но обширными, весь импульс полностью поглощается препятствием. Именно поэтому мягкие пули запрещены.)
Если же встречаются очень твердая пуля летящая с очень большой скоростью, то часто отверстия получаются меньше размеров пули.
К примеру отверстие от подкалиберной иголки меньше диаметра этой иголки.
На счет снаряда со скоростью 100 км/с ни чего сказать не могу, просто нет таких пушек и я ни когда не слышал о таких скоростях в лабораториях.
Скорости космических аппаратов лежат где то в пределах 10 — 15 км/с и ни чего более быстрого я не знаю. может вы знаете.
Быстрее только элементарные частицы и ядра элементов в адронном коллайдере, и вот там то частицы ведут себя как волна, и вот там то «пуля» может пролететь сквозь мишень ни как не взаимодействуя.
При этом чем больше энергия пучка (считай скорость), тем вероятность попадания меньше, даже если мишень шириной на порядок больше ширины пучка.
VenomBlood
26.10.2016 23:13(Кстати: если пуля сделана из мягкого материала то она разрушаясь при встрече с мишенью передает импульс куда лучше, повреждения получаются неглубокими но обширными, весь импульс полностью поглощается препятствием. Именно поэтому мягкие пули запрещены.)
Странно, у нас не только разрешены (США), но и некоторыми рекомендуются к использованию при самообороне и активно используются полицейскими. Потому что пуля летящая навылет имеет большую вероятность помимо нарушителя/преступника задеть еще невинных людей, а hollow point наиболее вероятно останется в теле цели.Greendq
26.10.2016 23:22Кстати, да — у нас тоже для гражданских пули мягкие, из свинца/олова в медной оболочке максимум. Хотя у военных есть и со стальным сердечником.
Igor0261
26.10.2016 23:26-2Да. согласен, это очень странно.
Существует международное соглашение и армии мира не имеют права на использование таких боеприпасов… а американская полиция их использует.
Американские власти вообще не считают нужным исполнять какие либо международные соглашения, они выше этого.
н
Но к ТМ это вообще ни какого отношения не имеет.VenomBlood
26.10.2016 23:55+1Во первых проводите различия между армией и полицией. Посмотрел Гаагскую конвенцию — она только о международных войнах в отношении пуль. А в целом такие пули не запрещены и даже полезны — я объяснил почему. Удачи вам дать полицейскому стрелять в преступника жесткими пулями, которые вылетев из него пришибут еще кого-нибудь. Ну или понижайте мощность выстрела, тогда в преступника в телогрейке можете хоть обстреляться.
Greendq
26.10.2016 23:21В моём случае 100 км/с была просто тестовая скорость в симуляции (игровой). Тупая кинетическая болванка в ваккууме. Хотя я сейчас понимаю, что аналогия всё равно не верна, так как ТМ не взаимодействует также, как и обычная материя. Соответственно, импульс не передаст — разве что тело материи будет размером с Метагалактику и рассматриваться будет система в целом.
black_semargl
27.10.2016 00:15Если формально подойти к вопросу — то субсветовые пули пробьют в мишени дырки диаметром с атомное ядро (в смысле — каждый атом пули)
И только при достаточно толстой мишени пойдёт взаимодействие с выделением всей кинетической энергии.
Dr-Good
25.10.2016 21:59+3Интересно, первое такое простое объяснения ТМ на моей памяти. Это объясняет, почему «частицы» ТМ пока не получается экспериментально найти.
metaprogrammer
26.10.2016 00:11+5Я думаю, что картинка, где шар из темной материи огибает центр Земли, не соответствует действительности. Траектория действительно выглядела бы так, если бы вся масса Земли была бы сосредоточена в ее центре. Тогда, приближаясь к центру Земли, шар притягивался бы всё сильнее, и сила притяжения к центру Земли смогла бы развернуть его по достаточно крутой траектории и отправить в обратном направлении.
Но на самом деле масса Земли рассредоточена, хоть и неравномерно, по всему её объему. Рядом с центром Земли гравитация практически никак не будет действовать на шар, потому что гравитационная сила будет компенсироваться по всем направлениям. Поэтому шар долетит до противоположной стороны поверхности Земли, и только потом начнет движение в обратном направлении.
Kolegg
26.10.2016 00:36+4Не только долетит до противополжной стороны, но и вылетит из нее. Траектория, в идеальном случае, должна быть симметричной относительно центра земли.
vanxant
26.10.2016 04:33Ну разве что совсем в идеальном, конкретно в круговом (эллипс с эксцентриситетом 0). Но само по себе такое случиться не может, для ТМ вообще никогда.
Либо изначальная скорость выше второй космической, тогда траектория будет гиперболической в первом приближении (гипербола симметрична).black_semargl
26.10.2016 18:25Нет — эллипсом там и не пахнет, оно не по-кеплеру летит.
Если мы уроним кусок ЧМ без горизонтальной скорости — то в каждой точке его ускорение будет пропорционально оставшейся под ним массе, он пройдёт через центр планеты и вылетит на другой стороне.
При наличии перпендикулярной скорости — ускорение будет слегка менять вектор и тут я даже не уверен что оно вылетит в оппозитной точке, а не начнёт нарезать многолепестковую кривую.mayorovp
26.10.2016 22:05Забавно — но для идеальной шарообразной планеты там получается именно эллипс (но центр планеты — не в фокусе эллипса, а в его центре!).
Тут все просто. Сила, действующая на частицу ТМ, пропорциональна расстоянию до центра, потому что эффективная масса планеты, воздействующая на частицу, пропорциональна кубу этого расстояния — а в знаменателе стоит квадрат.
Направление силы совпадает с направлением радиус-вектора. Вот и получается, что ускорение частицы при движении в толще планеты пропорционально ее радиус-вектору!
Получается уравнение вида r'' — kr = 0, которое раскладывается на независимые уравнения аналогичного вида для координат. Получается, что каждая координата колеблется вокруг ноля независимо, с одинаковым периодом но разными начальными условиями.
Получается фигура Лиссажу вида 1:1 — то есть эллипс либо отрезок.
Разумеется, когда частица вылетит за пределы поверхности — уравнение движения изменится и траектория станет кеплеровой.
Итоговая траектория частицы получается состоящей из частей 3х эллипсов — двух с фокусами в центре планеты и одного с центром в нем же.
mm7
26.10.2016 00:20+1>ТМ не может формировать чёрные дыры и другие плотные объекты, поскольку одной лишь гравитации недостаточно для связывания этих объектов. Поскольку гравитация очень слаба, она может связать частицы очень слабо
Звучит странно, я думал, что именно гравитация, а не другие силы, удерживает даже свет от вылетания из под горизонта событий ЧД.
По Вашему получается, что если шар из ТМ с силой бросить в ЧД, то он, пролетев сквозь нее, вылетит из под горизонта событий?Kolegg
26.10.2016 00:39+1Нет. Имеется ввиду, что темная материя сама по себе не может образовать ЧД, но взаимодействовать с уже существующей, она будет так же как и вся остальная материя.
VenomBlood
26.10.2016 01:33Вообще они могут формировать ЧД, если у них есть масса, теоретически проблем с этим нет, просто в такую конфигурацию, которая будет черной дырой (или будет с высокой вероятностью способна ей стать) собраться ТМ по наблюдаемым данным не может.
black_semargl
26.10.2016 18:47тут вопрос сложный — ведь как-то она в гало собралась же?
Т.е. частицы ТМ имеют скорость менее 500 км/с — иначе бы они улетели нафиг в меэжгалактическое пространство. Это всего лишь в несколько раз больше чем у межзвёздного газа.
А температура вообще может быть одинаковой (если частица ТМ на порядок легче атома водорода)VenomBlood
26.10.2016 23:17тут вопрос сложный — ведь как-то она в гало собралась же?
В гало собралась, этому ничто не противоречти, но если она действительно не взаимодействет никак кроме как посредством искривления пространства массой — то что заставит эти гало собраться в радиус меньше гравитационного? У меня нет конкретных подсчетов, но судя по тому что мы не видим колоссальных черных дыр — то если такое и возможно то радиус должен быть намного больше чем все то что мы видим.black_semargl
27.10.2016 00:22Ну как не противоречит — ведь частица ТМ без какого-то взаимодействия в принципе не может задержаться в гравитационной яме, а тут их на целое гало застряло. Значит не такая уж она и невзаимодействующая.
Просто остывает ТМ очень медленно — до сих пор температура в миллион градусов. А ЧД начнут образовываться, когда она ещё на шесть порядков остынет, это может триллионы лет займёт.VenomBlood
27.10.2016 00:28На ум приходят как минимум гравитационные волны. Кроме того — ваше «не может задержаться» верно лишь когда в системе из двух тел одно — ТМ и летит напрямую на другое тело из бесконечности. Земля с солнцем тоже взаимодействует лишь гравитационно (все остальные воздействия пренебрежимо малы) и любой прилетевший из-за границ солнечной системы объект тоже будет так взаимодействовать.
black_semargl
27.10.2016 03:44Может и гравитационные, некоторые вообще говорят про пятое взаимодействие — главное что не фотоны, которые мы можем увидеть.
Да, если бы частицы ТМ образовывались внутри галактики — то они могли бы составить гало даже ни с чем не взаимодействуя. Но это ещё более интригующее предположение.
А если они образовались после большого взрыва — то должны быть рассеяны по пространству равномерно.VenomBlood
27.10.2016 04:13А если они образовались после большого взрыва — то должны быть рассеяны по пространству равномерно.
Нет, изначально уже была неравномерность.
VenomBlood
26.10.2016 01:31+1Звучит странно, я думал, что именно гравитация, а не другие силы, удерживает даже свет от вылетания из под горизонта событий ЧД.
Гравитация — это не сила (ну или можете оставить терминологию, но она фундаментально отличается от других известных сил). Гравитация — это свойство пространства, сама метрика не позволяет вам вырваться наружу из-за горизонта черной дыры.
Касательно первого вопроса — проще говоря гравитация притягивает материю друг к другу с огромных расстояний, там где остальные силы беспомощны, но гравитация слаба и не может стянуть пылинки в астероид, тут действуют другие силы, и они начинают действовать на близких расстояниях, когда гравитация уже собрала материю «рядом».vanxant
26.10.2016 04:30Никакие другие силы не способны стянуть пылинки в астероид. Они могут слипнуться при столкновениях, типа как растущий снежный ком, но если какие-то силы уже перекрестили их траектории полёта. Т.е. в вашем рассуждении должно быть не «рядом», а полный контакт, расстояние 0.
VenomBlood
26.10.2016 04:38Как раз таки астероид держится не гравитационно (хотя точнее надо было бы привести не пылинки, а что-то меньшее типа нуклонов/электронов, пылинки может в клубок пыли и могут слепиться, cross section большой, если бы между конкретными пылинками ничего кроме гравитационного взаимодейсвия небыло), как и сами пылинки — они пылинки а не набор элементарных частиц только благодаря другим силам.
И да, расстояние 0 — это уже преодоление кулоновского барьера как минимум, безотносительно остальных проблем, к счастью астероиды таким не балуются.
Welran
26.10.2016 14:04В астероид пылинки собирают электромагнитные силы, слипнуться при столкновении это и есть проявление электромагнитного взаимодействия. Без электромагнитных сил пылинки так бы и остались хаотичным облаком частиц обращающихся вокруг общего центра тяжести. Что по видимому и представляют из себя скопления черной материи. Слабые и сильные силы не участвуют в создании астероида. Разве что если пыли будет так много что атомы астероида коллапсируют в нейтронную звезду.
niknamezanat
26.10.2016 15:47А я слышал, что нейтронные звёзды живут себе без электромагнитных сил, и не жужжат.
black_semargl
26.10.2016 18:35Нейтронные звёзды образуются из обычных, т.е. этап слипания с помощью электромагнитных сил они уже прошли.
Gibboustooth
27.10.2016 00:01Там, вроде бы, действует квантовый принцип запрета Паули (два одинаковых фермиона не могут находиться в одном квантовом состоянии), который не дает веществу сжиматься дальше.
vanxant
26.10.2016 04:28Всё правильно думали. Из ЧД ТМ не выйдет. А вот из протозвезду пролетит насквозь (хоть и не по прямой).
Gibboustooth
26.10.2016 01:24+1У обычного вещества происходят столкновения и взаимодействия, мешающие гравитационному коллапсу и формированию плотных комков.
Я, конечно, не знаток физики, и наверняка более сведущие люди в комментариях меня поправят, но разве столкновение и взаимодействие мешает формированию плотных комков? Мне всегда казалось, что плотные комки образуются именно благодаря столкновениям и взаимодействиям. Частицы в обаках газа за счет взаимных столкновений начинают постепенно терять свои угловые моменты, из-за чего облако сначала эволюционирует в диск, а затем из центральной части диска получается звезда, а из переферийных частей (если там хватает вещества) — планеты. И именно потому, что частицы темной материи не сталкиваются друг с другом, в облаках темной материи ничего подобного не происходит и они остаются облаками. Разве дело обстоит не так?
Газ, подвергаясь воздействию гравитации, становится плотнее, но вещество, из которого он состоит, держится вместе, что позволяет газу достигать более плотного состояния. А вместе она держится лишь из-за электромагнетизма!
Я понимаю, как два атома газа за счет электромагнитных силы формируют молекулу, т.е. как электромагнитные силы удерживают вместе два атома. Но разве две молекулы газа притягиваются друг к другу за счет электромагнитых сил? А не отталкиваются ли? Я не замечал за газами тенденций к образованию плотных сгустков. Честно говоря, я замечал ровно обратное — желание быть подальше друг от друга, равномерно распределившись по предоставленному объему.
simki28781
26.10.2016 04:27-2>>> Я не замечал за газами тенденций к образованию плотных сгустков.
Верно, газ отталкивается сам от себя, при столкновении атомов на больших скоростях газ нагревается и теряет свою кинетическую энергию и потенциальную энергию через излучение, и просто «хаотизацию» движения. В итоге атомы не могут пролететь мимо центра масс облака и улететь от него и застревают в облаке навсегда, по мере падения потенциальной энергии атомов газа, облако уплотняется и превращается в туманность, черную дыру, звезду.
Получается парадокс, отталкивание газа на уровне отдельных атомов, позволяет сгусткам уплотнятся, а не пролетать насквозь друг друга, как показано в статье.
Из интересного, температура реликтового излучения будет рассеивать совсем уж рыхлые сгустки материи, придавая атомам аналог второй космической скорости.Gibboustooth
26.10.2016 04:33+1при столкновении атомов на больших скоростях газ нагревается и теряет свою кинетическую энергию и потенциальную энергию через излучение, и просто «хаотизацию» движения.
Если атомы терают энергию через излучение, то газ остывает, а не нагревается. И движение, соответственно, упорядочивается, а не «хаотизируется».VenomBlood
26.10.2016 04:42Низкая энергия -> высокая энтропия. Высокая энтропия — как раз можно сказать «хаотичность».
Gibboustooth
26.10.2016 04:46Не совсем понимаю. Если тело теряет энергию через излучение, то его энтропия повышается? Т.е. тело, охлажденное до абсолютного нуля (гипотетически) обладает максимальной энтропией?
VenomBlood
26.10.2016 04:58С абсолютным нулем все не так просто. В целом энтропия — это мера, если позволите, количества микросостояний для описания макросостояния и в классических замкнутых системах она всегда увеличивается, изолированные два облака газа вполне можно рассматривать как закрытую систему.
Gibboustooth
26.10.2016 05:09Т.е. правильно ли я понимаю, что у сформировавшейся звездной системы с планетами энтропия выше, чем у первоначального облака, из которого она образовалась? Интуитивно кажется, что звездная система — это менее «хаотичное» образование, чем облако газа.
simki28781
26.10.2016 14:26Если встречаются 2 облака газа с низкой температурой, но высокой встречной скоростью так и будет. Только при взаимодействии атомов облака смогут объединится, рассеяв свою кинетическую и потенциальную энергию относительно общего центра масс.
Каждый атом может обладать низкой температурой (скорость относительно соседних атомов мала), но высокой скоростью и потенциальной энергией относительно центра масс облака, в том числе обладать 2й космической скоростью и покинуть облако.
После взаимодействия с другими атомами, температура газа повышается, и постепенно, после излучения энергии падает и кинетическая и потенциальная энергия относительно центра масс облака.
Пример наша галактика и приближающаяся туманность Андромеды. Газ на каком-нибудь Плутоне имеет температуру -270 градусов, вроде бы энергия маленькая, но относительно общего центра масс с Андромедой у газа огромная и кинетическая и потенциальная энергия. Чтобы удержать этот газ в новой объединенной галактике, нужно рассеять эту энергию, что и будет при столкновении двух тел, плазма быстро остынет и кинетическая и потенциальная энергия уже будет меньше, газ навсегда останется в гравитационной ловушке. А вот темная материя бы пролетела бы насквозь без взаимодействия.Welran
27.10.2016 12:43Расстояния между звездами настолько огромные что никаких прямых столкновений между звездами Млечного Пути и Андромеды практически не будет. Тем более газа с Плутона, просто его энергия относительно центра новой галактики будет другой (вероятно большей) за счет большей орбиты Солнца вокруг нового центра. Общая новая суммарная кинетическая и потенциальная энергии рассредоточится в большем размере новой галактики и в выкинутых за её пределы множества звезд. Кстати это и будет аналогией поведения тёмной материи где каждая частица (звезда) не взаимодействует с другими (не сталкивается) частицами любыми способами кроме гравитации, которая и собирает частицы в скопление (звезды в галактику).
simki28781
27.10.2016 13:43-1Некоторые звезды будут воздействовать гравитационно, не сталкиваясь напрямую, начнется «хаотизация» движения звезд, через гравитационное взаимодействие кинетическая энергия перераспределится (но не потеряется, что интересно). Часть звезд изменивших орбиту попадет в центр галактик, в черные дыры, кинетическая энергия галактик потеряется и они уже не смогут разойтись, будут при каждом сближении взаимодействовать и сближаться всё плотнее. Часть звезд получит ускорение и вообще улетит, тоже забрав с собой кинетическую энергию.
И межзвездный газ начнет сталкиваться, его несколько процентов по массе от общей, разогреваться и снижать скорость движения. Хотя с его плотностью в несколько атомов на метр, взаимодействие газов будет весьма условным.
Общее с темной материей тут есть конечно.
Mad__Max
04.11.2016 05:23У обычного вещества происходят столкновения и взаимодействия, мешающие гравитационному коллапсу и формированию плотных комков.
Я, конечно, не знаток физики, и наверняка более сведущие люди в комментариях меня поправят, но разве столкновение и взаимодействие мешает формированию плотных комков? Мне всегда казалось, что плотные комки образуются именно благодаря столкновениям и взаимодействиям. Частицы в обаках газа за счет взаимных столкновений начинают постепенно терять свои угловые моменты, из-за чего облако сначала эволюционирует в диск, а затем из центральной части диска получается звезда, а из переферийных частей (если там хватает вещества) — планеты. И именно потому, что частицы темной материи не сталкиваются друг с другом, в облаках темной материи ничего подобного не происходит и они остаются облаками. Разве дело обстоит не так?
Это ошибка в переводе просто. В оригинале было как раз что взаимодействия (электромагнитное и сильное) мешают гравитационному коллапсу И формируют более плотные сгустки.
While normal matter has collisions and interactions preventing it from collapsing gravitationally, forming denser clumps, etc.,
В процессе перевода превратилось в мешают грав. коллапсу и формированию плотных сгустков. Хотя написано так, что легко можно неправильное перевести примерно как «казнить нельзя помиловать».
Pinguin
26.10.2016 04:02На гиктаймсе писали полтора года назад, что два скопления тёмной материи прошли друг сквозь друга без видимых изменений. То есть, даже гравитационно, как я из этого понял, тёмная материя сама с собой не взаимодействует. Иначе бы какие-то сгустки закрутились вокруг других в вальсе или хотя бы сильно изменили траекторию, что повлияло бы на общий гравитационный фон.
Только не спрашивайте, как в моём понимании эти скопления скопились.
dipsy
26.10.2016 06:02То есть у них какая-то особая гравитация, с обычной материей взаимодействует, а друг с другом нет? Причем учитывая что «гравитация» это по современным понятиям некое искривление «пространства», а не «сила», тут я не знаю как писать, всё в кавычках, ибо сии понятия настолько неточны и суть их не ясна, насколько это возможно…
mayorovp
26.10.2016 11:04Да нет, все правильно. Именно гравитационно она сама с собой и взаимодействует — но одной только гравитации не хватает, чтобы "спутать" друг с другом столкнувшиеся облака.
В той статье, на которую вы ссылаетесь, говорится как раз о том, что у ТМ, по-видимому, нет никакого "своего", присущего только ей взаимодействия.
arheops
26.10.2016 08:08однако это не отвечает на вопрос про черные дыры. Которые вобщемто вполне разреженные.
allcreater
26.10.2016 13:16+1Просто черные дыры становятся разреженными уже после появления сингулярности и горизонта событий. А вот для их возникновения плотность вещества нужна совершенно адовая…
VenomBlood
26.10.2016 23:24Не нужна, просто рождение черной дыры сразу большого размера (например взять сферу вещества размеров в миллионы световых лет и начать сжимать, при том что вещество имеет гравитационный радиус в сотню световых лет) — уж слишком экзотическое событие. Взрыв сверхновой гораздо менее экзотичен.
LanMaster
26.10.2016 08:41+4С каждым «объяснением» Сигела я понимаю всё меньше и меньше. В плохом смысле.
niknamezanat
26.10.2016 08:491. Согласно этой теории, любой кусок ТМ, сначала должен равномерно распределиться в области, не выходящей за границу орбиты её вращения вокруг близлежащего гравитирующего тела и никакие «случайные» движения частиц ТМ в этом куске не могут «раздербанить» его больше этого размера. Далее, хоть гравитационное взаимодействие и мало, но не равно нулю, следовательно, со временем изначально распределившийся по орбите кусок ТМ постепенно должен стягиваться к центру масс системы. Вопрос только в том, сколько времени это займёт.
2. Если допустить, что ЧД может образовываться из ЧМ, то она же не будет отличаться от ЧД из обычной материи. Откуда вообще взялся вопрос, вынесенный в заголовок?
AlexanderG
26.10.2016 10:51+1Далее, хоть гравитационное взаимодействие и мало, но не равно нулю, следовательно, со временем изначально распределившийся по орбите кусок ТМ постепенно должен стягиваться к центру масс системы.
Только в случае, если этот кусок будет терять импульс относительно основного тела системы. При условии, что он не взаимодействует ни с сам с собой, ни с обычной материей, импульсу деваться некуда и он будет летать по орбите вечно.
Если допустить, что ЧД может образовываться из ЧМ, то она же не будет отличаться от ЧД из обычной материи.
Внутри горизонта событий ЧД ничто не запрещает материи обращаться по орбите вокруг центра масс ЧД, если скорость этого куска материи находится между первой и второй космической для ЧД.niknamezanat
26.10.2016 11:171.Импульс будет уходить через гравитационное взаимодействие с основным телом, разогревая его.
2. Меняем обычную материю на ТМ и для внешнего наблюдателя ничего не меняется, ведь так?AlexanderG
26.10.2016 14:21В пределе да.
Выходит, что так, не беря во внимание тот факт, что внешний наблюдатель и так не мог ничего видеть внутри горизонта событий.
VenomBlood
26.10.2016 23:36+1Внутри горизонта событий ЧД ничто не запрещает материи обращаться по орбите вокруг центра масс ЧД, если скорость этого куска материи находится между первой и второй космической для ЧД.
Внутри Шварцшильдской черной дыры метрика не позволит вам двигаться куда-либо кроме как к центру, если верить классической физике, чтобы верить чему-то другому недостаточно информации. Внутри не-Шварцшильдских черных дыр есть намеки на то что что-то возможно, но далеко не так просто как вокруг звезд, да и орбиты если и есть — обещают быть очень вычурными.
lgorSL
29.10.2016 12:36Только в случае, если этот кусок будет терять импульс относительно основного тела системы. При условии, что он не взаимодействует ни с сам с собой, ни с обычной материей, импульсу деваться некуда и он будет летать по орбите вечно.
Мне кажется, энергия и импульс будут уходить через гравитационное излучение. Возможно, это слишком слабый эффект, но в статье про него ни слова не говорится.
oneiroid
26.10.2016 12:15Газ, подвергаясь воздействию гравитации, становится плотнее, но вещество, из которого он состоит, держится вместе, что позволяет газу достигать более плотного состояния. А вместе она держится лишь из-за электромагнетизма! Именно поэтому вещество может коллапсировать и создавать связанные объекты вроде звёзд, планет и атомов.
Я не физик, но это какой-то полный бред и халатность переводчика и первоисточника.
Кто-нибудь может объяснить, что имеется в виду?
Imposeren
26.10.2016 13:54Сказано калечно но имеется в виду несколько «уровней» причин:
1. если «два куска» газа летят друг к другу из-за гравитации, то при встрече они останутся вместе не из-за гравитации, а из-за других взаимодействий
2. Когда уже что-то столкнулось и образовалось, то вместе оно часто держится тоже не из-за гравитации, например кусок камня остаётся куском не из-за гравитации
3. в конечном итоге гравитация собрираетпланеты звезды и ЧД лишь из: а) таких вот уже самостоятельно держущихся кусков б) из газа в котором без электромагнитного взаимодействия молекулы/атомы пролетали бы друг через друга (насколько я помню, в основном, имен ЭМ взаимодействие обуславливает отталкивание частиц газа друг от друга), и как в примере с ТМ — просто равномерно размазывались бы по пространству
Итого «косвенно» получается, что без ЭМ взаимодействия ничего бы не «комковалось»
mark_blau
26.10.2016 14:25-1В порядке бреда:
если ТМ взаимодействует только гравитационно, без всякой там уличной магии, то солнечная система должна оставлять некоторого рода след, проходя через статичную ТМ.
А уж система из нескольких звёзд – более различимую борозду.
Если есть, чем различить.
kauri_39
26.10.2016 16:43-3У кого хорошее пространственное воображение, может нарисовать себе картину гравитационного воздействия скоплений галактик на пролетающие мимо фотоны без участия тёмной материи, но с таким же по силе гравитационным линзированием.
Известно, что между скоплениями галактик разделяющее их пространство — энергетически плотный вакуум/эфир — расширяется по закону Хаббла. Считается, что с какой скоростью пространство расширяется, с такой скоростью и разлетаются, например, два скопления, расположенные поперёк нашего луча зрения. И если их гравитация искривляет пролетающие мимо них фотоны сильнее, чем на то способна барионная материя скоплений, то к ней принято добавлять в нужном количестве незримую тёмную материю.
Теперь переходим к новой картине, в которой действует неизвестный физикам механизм гравитации. Отличие этой картины в том, что скорость разлёта двух наших скоплений немного ниже, чем скорость расширения пространства между ними. Потому что пространство втекает в скопления и частично поглощается их барионной материей. А вместе с втекающим пространством к скоплениям сносятся и пролетающие мимо них фотоны, как будто они притягиваются к ним некоей тёмной материей.
Втекающее в скопления пространство удерживает на своих орбитах «необъяснимо» быстро вращающиеся галактики. А втекая в галактики, оно удерживает их быстро вращающиеся звёзды. Всё что медленно вращалось, давно упало в более массивные галактики, в их центральные чёрные дыры. Поэтому тёмная материя — лишняя сущность.VenomBlood
26.10.2016 23:50Известно, что между скоплениями галактик разделяющее их пространство — энергетически плотный вакуум/эфир
Я рад что вам известно про эфир, но не надо из поста в пост эту антинаучную ересь нести, пожалуйста, я вам уже пару раз расписал что как и почему.
Потому что пространство втекает в скопления и частично поглощается их барионной материей. А вместе с втекающим пространством к скоплениям сносятся и пролетающие мимо них фотоны
Пространство втекает ровно до момент как LSD отпустит пациента, а т.к. LSD на всех не хватит — предлагаю вам оставить эту «гипотезу».kauri_39
27.10.2016 19:13-3Не превращайте научное мировоззрение в догму, тогда не будет антинаучной ереси. Реальный мир пятимерный, а физика пытается описать его как четырёхмерный. Отсюда тёмная энергия, тёмная материя и тёмная квантовая гравитация. Хотите приблизиться к реальности — читайте мои публикации и критикуйте по существу.
VenomBlood
27.10.2016 22:55+3Реальный мир пятимерный, а физика пытается описать его как четырёхмерный.
Хотите приблизиться к реальности — читайте мои публикации
Успокойтесь, идите отдохните в пятое измерение, наверняка найдете там товарищей по вашей идее.
springimport
26.10.2016 17:09Навеяло фильм где самолет залетел в другую реальность и нужно было срочно улетать чтобы не сожрали монстры.
mm7
26.10.2016 17:30-1я, с моей сермяжной колокольни, вижу это следующим образом:
даже если ТМ не взаимодействует с ТМ, или если ТМ взаимодействует с ТМ гравитационно но без потери импульса, то даже небольшая частица светлой материи (СМ) будет взаимодействовать с ТМ и отбирать у нее энергию импульса, превращая ее в тепло.
В итоге частицы ТМ потеряв импульс начнут притягиваться друг к другу под действием гравитации. А так как они больше никак с друг другом не взаимодействуют, то не могут отталкиваться друг от друга. В итоге они все слипнутся в крупинку, которая начнет нарастать как снежный ком.
Этот процесс медленный. Но неизбежный.
И вполне возможно, что наберется ТМ массы столько, что хватит на ЧД.
Но для этого нужно хоть немножко СМ, чтоб создать «трение».Mad__Max
04.11.2016 05:42ОЧЕНЬ медленный. Настолько что можно считать, что его вообще нет.
Гравитация где-то на 40 порядков слабее ЭМ сил. И соответственно рассеивание кинетической энергии и обмен импульсом с обычной материей только через гравитацию происходят на 40 порядков медленние чем в обычной материи.
А даже для нее на формирование структуры уровня звезды при помощи электромагнитного взаимодействия из разряженного газа уходят минимум несколько миллионов лет. В случае ТМ вся вселенная раньше умрет «от старости» (тепловой смертью или случится большой разрыв, смотря какие космологические модели окажутся правильными) чем ТМ успеет сформировать «темную звезду» или ЧД классическим способом.black_semargl
04.11.2016 11:48Только тут надо учитывать что большую часть времени атомы вообще не взаимодействуют а просто летят в вакууме.
И возможно есть какое-то короткодействующее взаимодействие
Igor0261
26.10.2016 18:48-2С логикой у «Итана» не все хорошо.
Если ТМ не имеет ни какого иного взаимодействия кроме гравитационного, то ни одна частица ТМ не должна была потерять свой импульс с момента «большого взрыва»,
а следовательно ТМ и сейчас должна быть равномерно распределена в пространстве.
Каким образом образовались «нити» и «гало»?
И вообще, вы видели эти нити и гало, или они существуют только теоретически?
Скажу больше: по законам баллистики в зоне где уже есть хоть какое то массивное тело ТМ должно быть существенно меньше чем на удалении, а самая большая плотность должна быть где то в межгалактическом пространстве.
Потому что каждая частица ТМ падает в гравитационную яму с ускорением, пролетает через неё и вылетает с другой стороны, таким образом вблизи массы она движется быстрее и находится существенно меньше времени чем на удалении.
Но тогда эта более плотная масса ТМ где то вне сгустков нормальной материи должна компенсировать гравитацию нормального массивного тела и гравитация должна быть не линейна в различных направлениях в зависимости от положения объекта в пространстве.
Однако ни чего подобного в природе не наблюдается.
Кроме того ТМ падает сквозь огромные расстояния и должна набирать огромные скорости, больше скорости света… или увеличивать свою массу.
Если ТМ не может двигаться быстрее скорости света то даже если она сама и не может формировать новые черные дыры, то запросто может стремительно увеличивать массу тех дыр которые таки уже появились.
Откровенно говоря вся эта свистопляска с темной материей нужна чтобы как то придать жизнеспособность другим, еще более «притянутым за уши» теориям.
Так может все куда проще? Ни какого большого взрыва ни когда не было, вселенная не расширяется, а красное смещение появляется из за потери энергии квантами света.
Кстати: Во всех современных теориях почему то сильно недооценивают влияние кулоновских сил в космических масштабах.
А между тем очевидно что любое тело на которое падает свет обязано приобрести положительный заряд, и это имеет огромное значение, потому что заставляет все недостаточно массивные тела отталкиваться.VenomBlood
26.10.2016 23:46+1Кроме того ТМ падает сквозь огромные расстояния и должна набирать огромные скорости, больше скорости света… или увеличивать свою массу.
Что? Увеличивать массу? Набирать скорость больше света относительно чего-то просто потому что долго летишь?
Откровенно говоря вся эта свистопляска с темной материей нужна чтобы как то придать жизнеспособность другим, еще более «притянутым за уши» теориям.
Она нужна чтобы объяснить наблюдения.
а красное смещение появляется из за потери энергии квантами света.
Космологическое красное смещение как раз и можно определить как потерю энергии квантами света, условно. Условно — потому что энергия — относительный концепт, а систем отсчета в которой энергия сохраняется у нас пока не наблюдается, да и «потеря» — это просто изменения того что мы видим в результате изменения метрики.
А между тем очевидно что любое тело на которое падает свет обязано приобрести положительный заряд, и это имеет огромное значение, потому что заставляет все недостаточно массивные тела отталкиваться.
Падение фотонов — это не какое-то экзотическое событие, никаких нарушений симметрий не наблюдается, а следовательно закон сохранения заряда должен выполняться.mayorovp
27.10.2016 10:11Падение фотонов — это не какое-то экзотическое событие, никаких нарушений симметрий не наблюдается, а следовательно закон сохранения заряда должен выполняться.
Но ведь электрон, выбитый фотоэффектом с поверхности, может приобрести вторую космическую скорость и улететь в космос. Я провел подсчеты — превышения частоты фотона над красной границей фотоэффекта всего в 4 ГГц достаточно чтобы электрон выбрался из гравитационного колодца Луны.
VenomBlood
27.10.2016 23:02Я провел подсчеты — превышения частоты фотона над красной границей фотоэффекта всего в 4 ГГц достаточно чтобы электрон выбрался из гравитационного колодца Луны.
Полагаю посчитали вы для случая падения фотона на единичный атом в пустоте? Ну или как миниум в отсутствии каких-либо других зарядов. Кстати, еще есть Compton Scattering и рождение электрон-позитронных пар высокоэнергетичным фотоном в электрическом поле ядра.
mm7
26.10.2016 19:12+1>вселенная не расширяется, а красное смещение появляется из за потери энергии квантами света.
Вроде как уже лет 40-60 как эту гипотезу «усталости света» опровергли.Igor0261
27.10.2016 02:11-3< Вроде как уже лет 40-60 как эту гипотезу «усталости света» опровергли.>
Ну да конечно, как и теорию эфира.
И теперь у нас волны света и различные полевые взаимодействия распространяются через вакуум, то есть пустоту… и что интересно, так то что ни кто не может толком объяснить как такое вообще возможно, но при этом все согласны.
И частицы возникают из вакуума…
А что если все как раз наоборот и вакуум вовсе не пуст, а заполнен электронно позитронным кристаллом.
А наша нормальная материя это разрывы, дыры в кристалле.
Именно в этом и есть физическая сущность того что каждая частица это одновременно и волна, осцилляция лептона который движется между несколькими ячейками кристалла занимая более одной ячейки.
Движется эта дырка приблизительно так же как дырка в полупроводнике, дырка движется а сам кристалл остается на месте.
Дыры к кристалле снижают плотность и уменьшают скорость волны, то есть скорость света, и волна заворачивает на этой линзе.
А поскольку каждый барион это по сути танцующая на месте волна, то она неизбежно заворачивает в сторону меньшей плотности кристалла, вот вам и гравитация.
В таком виде все наблюдаемые эффекты куда проще объяснимы, но не представляю как люди смогут воспринять что пустотой является не пустое пространство, а как раз наоборот, они сами и есть собрание пустот.
А черные дыры как раз и есть самые настоящие дыры, и маленькие дырочки нормального вещества просто вливаются в эту дырище как капли дождя в море.
при этом поверхность черной дыры излучает энергию столь высоких частот, что мы их не воспринимаем.
Для законченности этой картины необходимо чтобы кванты энергии распространяясь через эфир таки теряли энергию и постепенно превращались в нормальное вещество.
И вот тогда картина мира становится завершенной.
Черные дыры собирают теплоту и вещество и испаряясь превращают их в вибрации очень высоких энергий.
Эти сверхжесткие кванты постепенно превращаются в нейтрино, потом в нормальное вещество, в теплоту и в конце концов поглощаются черными дырами.
3 кварка, это 3 параметра колебания разрыва в трехмерном пространстве.
Круг замкнулся.
Вселенная существует вечно.
Большого взрыва ни когда не было.
Тепловой смерти ни когда не наступит.VenomBlood
27.10.2016 02:45+1Вы забыли рассказать о Нибиру, с которой прилетят Шумеры когда Земля наткнется на Небесную Ось и к власти придут Рептилоиды.
Наверное приятно осознавать что ученые во всем мире — закостенелые дураки не способные принять Правду, а вы — один из немногих обладающих Истинным Знанием.Igor0261
27.10.2016 04:04-1Ну если вам станет легче, то я вам сообщу что я не являюсь автором того что написал.
Есть люди во много раз умнее меня или может еще более сумасшедшие, которые вот все это снабжают формулами и расчетами.
Собственно формулы то в основном те же самые, но толкование иное.
В истории очень много примеров того как официальная версия поддерживалась любой ценой, а любое иное толкование объявлялось сумасшествием.
То толкование которое привел я вовсе не вступает в противоречие с известными фактами и не отменяет большинства уже открытых формул и закономерностей.
А в том что рассказывает Итан тоже полным полно противоречий.VenomBlood
27.10.2016 04:15+1В основном — да, те же самые, только вот оставшееся от «в основном» почему-то на экспериментах согласуется с текущеми общепринятыми теориями, а не с предсказаниями эфирщиков.
mayorovp
27.10.2016 10:01+1То, что Итан местами пишет чушь — это проблема Итана, а не современной физики в целом.
Igor0261
27.10.2016 11:36-2Да, но Итан ведь не сам по себе, он популярно озвучивает официальную версию.
Наверняка он консультировался с теми кто думает что знает ИСТИНУ.
Ну да, эти ребята куда образованнее меня и у них больше прав на истину,
но только если я вижу что не стыкуется, то доверие к умникам пропадает,
потому что я своим глазам и своей логике верю больше чем любым авторитетам.
Теория лептонного эфира тоже может быть ошибочной,
но она куда более логична, а потому лично мне кажется предпочтительнее.mayorovp
27.10.2016 12:38+1Итан озвучивает свою версию, а не "официальную" (кстати, вместо прилагательного "официальный" следует использовать "общепризнанный" — потому что нет никакого единой центральной организации, решающей какую теорию считать верной).
И озвучивает он эту версию довольно коряво — треть его объяснений невозможно понять без специальных знаний, треть объяснений невозможно понять даже при наличии специальных знаний — а оставшаяся треть объяснений даже не делает попытки что-либо объяснить.
Поэтому я и говорю, что когда вы видите что что-то не стыкуется, это проблема Итана, а не физики.
Igor0261
27.10.2016 13:41-1Да вот именно не общепризнанной, потому что далеко не все признают,
а именно официальной, то есть поддерживаемой той частью науки которая получает финансирование от государства. я не вижу ни чего странного в том что такие ученые фондо и грантоеды защищают свою теорию любыми способами.
Я думаю что история с генетикой, продажной девкой империализма и правильным ученым Лысенко может многому научить.
hungry_ewok
А что будет если в черную дыру на полном ходу кинуть кусок темной материи?
Kolegg
То же самое, что и с любой другой частицей.
hdfan2
Вы хотели сказать — лом из чёрной материи?