Новые виды материи в космосе

ԽԱՉԱՏՈՒՐ ԱԲՈՎՅԱՆԻ ԱՆՎԱՆ ՀԱՅԿԱԿԱՆ ՊԵՏԱԿԱՆ ՄԱՆԿԱՎԱՐԺԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ

ՌԵՖԵՐԱՏ

ՖԱԿՈՒԼՏԵՏ__Մաթեմատիկայի, ֆիզիկայի և ինֆորմատիկայի
ԲԱԺԻՆ__ֆիզիկա
ԿՈՒՐՍ__առաջին
ԱՌԱՐԿԱ— Ժամանակակից աստղագիտության խնդիրները
ԹԵՄԱ__Տիեզերքում մատերիայի նոր ձևերը
ԴԱՍԱԽՈՍ__ Սերյոժա Ներսիսյան
ՈՒՍԱՆՈՂՈՒՀԻ__Դանիելյան Մարգարիտա

ԵՐԵՎԱՆ 2017թ.

Ներածություն
Տիեզերքի մասին մենք շատ քիչ բան գիտենք կամ էլ գրեթե ոչինչ չգիտենք:Վերջին տարիներին գիտական հանրությունն առաջ բերեց բազմաթիվ տեսություններ տիեզերքի ոչնչացման մասին: Հետաքրքրական է այն փաստը, որ առաջ բերված հայտնի տեսությունները միմյանցից շատ են տարբերվում իրենց գիտական ապացույցներով ու հաշվարկներով: Սակայն բնության ճշմարտությունը մեկն է՝ անկախ առաջարկված թեորաներից և տեսություններից:
Տիեզերքը մեզ շրջապատող անսահման և հավերժական նյութական աշխարհն է, Երկրից մինչև տիեզերական տարածության ամենահեռուներում ֆիզիկապես գոյություն ունեցող ամեն ինչը:
Տիեզերքն ընդգրկում է անթիվ բազմությամբ գալակտիկաներ: Մեզ տեսանելի ամենահեռավոր գալակտիկաներն այնքան հեռու են մեզանից, որ դրանցից եկող լույսը մեզ է հասնում միլիարդավոր տարիների ընթացքում:
Մեզանից շատ առաջ մարդիկ կարծում էին, թե Երկիրը Տիեզերքի կենտրոնն է: Այժմ մենք գիտենք, որ չնայած Երկիրը բացառիկ կարևորություն ունի մեզ համար, բայց այն Արեգակի շուրջը պտտվող ընդամենը մի փոքրիկ մոլորակ է, իսկ Արեգակը՝ ընդամենը մեր Գալակտիկայի միլիոնավոր սովորական աստղերից մեկը:

Տիեզերքում մատերիայի նոր ձևերը
Տեսանելի տիեզերքը կազմում է ողջ տիեզերքի միայն 4%-ը։ 1998 թ.-ին գիտնականները ուսումնասիրելով գերնոր (Supernova) աստղերի լույսը եկան այն եզրակացության, որ տիեզերքը ընդարձակվում է մեծացող արագությամբ։ Գիտնականները պարզեցին, որ կա մի էներգիա, որը ստիպում տիեզերքը ընդարձակվել մեծացող արագությամբ և այդ էներգիան ստացավ «Մութ էներգիա» անվանումը, քանի որ այն չի ենթարկվում ֆիզիկայում գործող
օրենքներին։ Մութ էներգիան կազմում է տիեզերքի մոտ 73%-ը։ Այն հավասարաչափ տարածված է ամբողջ տիեզերքում և տիեզերքի վրա ազդում է, որպես հակագրավիտացիոն ուժ։ Եթե մութ էներգիան լիներ թույլ կամ ուժեղ, ապա մեր գալակտիկայում աստղերի առաջացման արագությունը դանդաղ կլիներ և չէին առաջանա բավարար քանակությամբ ծանր էլեմենտներ, որոնցից կազմված է մեր մոլորակը։ Իսկ 1980- ականններին գիտնականները պարզեցին, որ գալակտիկանները արագ են պտտվում, և այդ արագության պատՃառով պետք է, որ հեռանային իրարից և ոչ թե կուտակվեին։ Հետևաբար պետք է լիներ մի մատերիա, որն ապահովոր ինչ-որ ձգողականությամբ։ Այդ մատերիան անվանվեց «Մութ Մատերիա», որը կազմում է տիեզերքի 23%-ը։
Գիտնականները պարզել են, որ մեզ տեսանելի տիեզերքը կազմում է ողջ տիեզերքի միայն 4%-ը։ Մնացած 96%-ը կազմում է մութ էներգիան և մութ մատերիան։

1998 թ.–ին գիտնականները, ուսումնասիրելով գերնոր աստղերի, կամ՝ բռնկվող աստղերի լույսը, եկան այն եզրահանգման, որ իրականում տիեզերքի ընդարձակման արագությունը գնալով մեծանում է։ Սկզբում նրանք կասկածանքով էին վերաբերվում այդ փաստին։ Սակայն ապացույցները ավելի շատացան։ Ուստի գիտնականները որոշեցին պարզել, թե ինչն է ստիպում տիեզերքին ընդարձակվել անընդհատ մեծացող արագությամբ։ Մի կողմից՝ այդ էներգիան ասես գործում է ձգողության ուժին հակառակ, մյուս կողմից, սակայն, այն բոլորովին չի համապատասխանում ֆիզիկայի՝ այսօր գոյություն ունեցող որևէ տեսության։ Այդ իսկ պատճառով այս առեղծվածային էներգիան գիտնականները անվանեցին մութ էներգիա, որը կազմում է տիեզերքի մոտ 75 տոկոսը։
Մութ էներգիան, սակայն, միակ առեղծվածային երևույթը չէ։ Մեկ այլ «առեղծված հայտնաբերվեց 1980–ականներին, երբ գիտնականները ուսումնասիրում էին տարբեր գալակտիկաներ։ Դրանք, ինչպես նաև մեր գալակտիկան չափազանց արագ են պտտվում, և այդ արագության պատճառով պետք է որ հեռանային իրարից և ոչ թե կույտեր կազմեին։ Ակներևաբար, ինչ–որ մատերիա ապահովում է նրանց անհրաժեշտ ձգողականությամբ։ Գիտնականները գաղափար անգամ չունեն, թե ի՞նչ մատերիա է դա։ Այն չի կլանում, արձակում կամ անդրադարձնում որևէ նկատելի ճառագայթ, ուստի գիտնականները այն կոչեցին մութ մատերիա*։ Իսկ որքա՞ն մութ մատերիա կա
տիեզերքում։ Հաշվարկների համաձայն՝ այն կազմում է տիեզերքի ավելի քան 22 տոկոսը։

Ըստ հաշվարկների՝ գիտնականներին հայտնի է տիեզերքի մոտավորապես 4 տոկոսը։ Իսկ մութ էներգիան և մութ մատերիան կազմում են մոտ 96 տոկոսը։ Այսպիսով տեսնում ենք, որ տիեզերքի զգալի մասը գիտնականների համար առեղծված է։
Ըստ հայտնի տեսության`տիեզերքի բոլոր մարմինները շարժվում են սև անցքերի շուրջ: Գրեթե բոլոր հայտնի գալակտիկաների կենտրոնում կան սև անցքեր: Սա կարող է նշանակել, որ աստղերը, և նույնիսկ ամբողջ գալակտիկաներն, ի վերջո պետք է վերանան:
Գիտնականները հաշվարկել են Երկրի և սև անցքի բախման հետևանքները: Ըստ նրանց՝ վաղեմի սև անցքերը գոյացել են Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո:
Այդ օբյեկտներն, ըստ տիեզերական ուսումնասիրությունների, այդքան էլ մեծ ծավալի չեն. հետազոտության շրջանակներում ուսումնասիրվել են մինչև մեկ միլիարդ տոննա մեծության անցքեր: Կատարված հետազոտությամբ գիտնականները հաշվարկել են, թե ինչ տեղի կունենա, երբ այդպիսի անցքը բախվի Երկրի հետ, նաև գնահատել են այդպիսի բախման հավանականությունը: Պարզվել է, որ նման բախման պատճառ կարող է լինել սեյսմիկ ալիքը, որ կհասնի մոլորակի մակերևույթի բոլոր կետերին գրեթե միաժամանակ:

Ըստ գիտնականների նման իրադարձություն մեզ սպասում է մոտ 10 մլն տարի հետո: Իր հերթին նման անցքի անցումը Երկրի կողքով տեղի է ունենում մոտավորապես 100 հազար տարին մեկ: 2011թվականին հունիսին ֆիզիկոսներն առաջարկել են Արևի հետ վաղեմի սև անցքերի բախումը հայտնաբերելու ևս մի ճանապարհ:
Ներկայումս ժամանակակաից աստղագիտության և աստղաֆիզիկայի առջև առաջ են քաշվել բազամթիվ խնդրներ, որոնք հիմք են հանդիսանում վերջիններիս համար: Դրանց շնորհիվ մարդիկ կարողացան պատկերացում կազմել տիեզերքոի ու դրա առանձնահատկությունների մասին, հետևել այդտեղ կատարվող յուրաքանչյուր փոփոխությանը:
Աստղերն ինքնալուսարձակող, ջրածնի ու հելիումի գազային վիթխարի գնդեր են, որոնց կենտրոնում ջերմաստիճանը հասնում է միլիոնավոր, իսկ մակերևույթին՝ հազարավոր աստիճանների: Բացի Երկրից, Արեգակի շուրջը պտտվում են ևս 9 մեծ մոլորակներ (Մերկուրի, Վեներա, Մարս, Յուպիտեր, Սատուռն, Ուրան, Նեպտուն, Պլուտոն և 10-րդ) ու հազարավոր փոքր մարմիններ՝ աստղակերպներ ու գիսավորներ: Բայց դրանք, նույնիսկ միասին վերցրած, զանգվածով շուրջ 100 անգամ փոքր են Արեգակից: Որպեսզի գաղափար կազմենք Տիեզերքի չափերի մասին, դրանք համեմատենք Երկրից դիտվող երկնային մարմինների հեռավորությունների հետ: Լույսի ճառագայթը, որը տարածվում է 300.000 կմ/վ արագությամբ, 1 վայրկյանում կարող է մոտ 8 անգամ պտտվել երկրագնդի շուրջը: Որպեսզի լույսն Արեգակից Երկիր հասնի, հարկավոր է 8 րոպեից մի փոքր ավելի ժամանակ: Մինչդեռ մեզ ամենամոտ Պրոքսիմա աստղից, որը գտնվում է Կենտավրոս համաստեղությունում, լույսը Երկիր է հասնում միայն 4 տարի 4 ամսում: Գիտնականներին հայտնի են բազմաթիվ աստղեր, որոնցից լույսի ճառագայթները մեզ հասնում են հարյուրավոր, հազարավոր, միլիոնավոր, նույնիսկ միլիարդավոր տարիների ընթացքում:

Քանի որ աստղերից եկող լույսը մեզ է հասնում այդքան երկար ժամանակամիջոցում, մենք այժմ աստղերը տեսնում ենք այնպիսին, ինչպիսին դրանք իրականում եղել են հարյուրավոր, հազարավոր, միլիոնավոր տարիներ առաջ:
Կատարված տարբեր հետազոտությունները հնարավորություն տվեցին հեղափոխական ձևով փոխել մեր հայացքն ու պատկերացումները շրջապատող
աշխարհի մասին: Երկրային մակերևույթը հստակ չէ տիեզերքից մի շար փորձեր իրականացնելու համար ու դիտարկումներ անելու համար: Նախորդ դարում տիեզերքում ու դրա շուրջ կատարվող փոփոխություններին հետևում են այսպես կոչված նեղ որկար ոսպնյակի միջոցով, որի օգնությամբ դիտարկվող երևույթի միջև ընկած հեռավությունը կրճատվում էր ընդամենը երկու անգամ: Այսօր գիտություննն զարգացած է, որը հանրավորթւոյւն է տալիս դիտարկումներ անել արդեն տիեզերքից:
Շնորհիվ բազամաթիվ աստղադիտարրանների ու դեպի տիեզերք ուղարկվող արբանյակների ու սարքավորումների յասօր այս ուղղությամբ կատարվու են լուրջ աշխատանքներ: Չնայած նրան, որ արեգակնային համկարգը գտնվում է միլիոնավոր կիլիմետրերով հեռու, հնարվոր է լինում հստակ պատկերացում կազմել դրա մասին ու դրա շուրջ տեղի ունեցող ամեն մի փոփոխություն գրանցել:

Սև խոռոչները միակ օբյեկտներն են տիեզերքում, որոնք կարող են շեղել լույսը պարզապես ձգողական ուժի շնորհիվ: Չնայած տասնամյակներ տևած ուսումնասիրություններին` այս տիեզերական երևույթները դեռևս շարունակում են առեղծված մնալ:
1. Սև խոռոչները բոլորովին չեն կլանում, ինչպես կարծում էին նախկինում: Դրանք մյուս տիեզերական օբյեկտների նման են՝ թեև առավել մեծ ձգողական դաշտով:
2. Սև խոռոչները հայնաբերել է Կառլ Շվարցշիլդը և ոչ թե Էյնշտեյնը, թեև նրա հարաբերականության տեսությունը կանխատեսում էր դրանց գոյությունը:
Սև խոռոչներից կարող էին այլ մոլորակներ սերել: Սև խոռոչները ժամանակի ընթացքում խտանում են: Դրանք ո'չ միայն սպառում են նյութեր, այլև` երբեմն դուրս նետում: Սև խոռոչները դանդաղեցնում են ժամանակը, երբ հասնում ես հորիզոնին, այնտեղ, որտեղից չեն վերադառնում:Սև խոռոչները էներգիայի ամենահզոր աղբյուրն են և կարող են առավել արդյունավետորեն էներգիա արտադրել, քան Արևը:Սև խոռոչները բառացիորեն ձգում են իրենց շուրջը գտնվող տիեզերքը: Սև խոռոչները սա Մեր գալակտիկայի ճիշտ կենտրոնում գտնվում է մինչ այս պահը հայտնի ամենամեծ Սև անցքերից մեկը, սակայն մեզ նրանից բաժանում է 30 000 լուսատարի հեռավորություն:

Սև խոռոչների տեսական կանխատեսումի ժամանակից բաց է մնացել նրանց գոյության հարցը, քանի որ «սև խոռոչե լուծման առկայությունը դեռ չի ապահովում, որ նմանատիպ օբյեկտների կազմավորման մեխանիզմ գոյություն ունի Տիեզերքում: Մաթեմատիկական տեսակետից հայտնի է, որ որպես մինիմում գրավիտացիոն ալիքների կոլապսը հարաբերականության ընդհանուր տեսությունից կայուն կերպով տանում է իրադարձություների հորիզոնի ձևավորմանը, և հետևաբար, և սև խոռոչները, ինչպես ապացուցված է Դեմետրիոս Կրիստոդուլույի կողմից 2000-ականներին (Պրեմիյա Շաո[ru] 2011 թվակինից հետո):
Ֆիզիկայի տեսանկյունից հայտնի են մեխանիզմներ, որոնք կարող են տանել նրան, որ որոշակի շրջան տարածաժամանակային կունենա այն նույն հատկությունները (նույն երկրաչափությունը), որը և համապատասխանում է սև խոռոչի համապատասխան շրջանը: Այսպես, օրինակ, աստղի կոլապսի արդյունքում կարող է տարածաժամանակ ձևավորվել:
Մուգ հատվածը լցված է աստղի նյութով և նրա չափայնությունը որոշվում է այդ նյութի հատկություններով: Հենց այդպիսի իրավիճակների աստղաֆիզիկայում խոսում են ինչպես սև խոռոչների կազմավորման, որ ձևական տեսակետից հանդիսանում է խոսքի որոշակի ազատություն:Արտաքինից, այնուամմենայնիվ, արդեն շատ վաղուց այս օբյեկտը վերածվում է գործնականում սև խոռոչից չտարբերվող, դրա համար էլ տվյալ տերմինը կիրառելի է ստացված կոնֆիգուրացիայի համար շատ մեծ ճշտությամբ:

Իրականում նյութի ակկրեցիայից, մի կողմից, և (հնարավոր է) հոկինգյան ճառագայթումը, մյուս կողմից, ժամանակտարածայինը կոլապսարի շրջակայքի շեղվում է վերը ներկայացված Այնշթայնի հավասրումների ճշգրիտ լուծումներից: Եվ չնայած ցանկացած փոքր շրջանում (բացառությամբ սինգուլյարության մոտակայքի) չափայնությունը շեղված է աննշան, ժամանակատարածայինի գլոբալ պատճառային կառուցվածքը կարող է հիմնավորապես տարբերվել: մասնավորապես, ներկայիս ժամանակտարածայինը կարող է, մի քանի տեսություններով, արդեն և չունենալ իրադարձությունների հորիզոն: Դա կապված է նրա հետ, որ հորիզոնի առկայությունը կամ բացակայությունը, այլնի հետ, և իրադարձությունների, որոնք տեղի են ունենում անվերջ հեռու ապագայի դիտորդի համար:Ժամանակակից ենթադրությունների համաձայն, սև խոռոչի կազմավորման չորս սցենար գոյությու ունի
Մի շարք գիտնականների կարծիքով Սև անցքերը կորցնում են իրենց քաշը ռադիացիոն ճառագայթման արդյունքում, հետևաբար այդ կերպ կարող են իսպառ ոչնչանալ:Թեպետ Սև անցքերը կլանում են լույսը, որի արդյունքում էլ դրանք սև են երևում, այնումանեայնիվ պարզվում է, որ սև բառը այդքան էլ բնորոշ չէ նրանց: Հանդիպում են Սև անցքեր, որոնք ճառագայթում են էլեկտրամագնիսական ալիքներ, ի հակադրություն այն տեսակետի, թե միայն կլանում են:

Սև անցքերը նաև ձայն ունեն: Թեպետ տիեզերական վակուումը թույլ չի տալիս ձայնային ալիքներ որսալ, բայց հատուկ սարքերի միջոցով հնարավոր է լսել Սև անցք «ուղևորվողե տիեզերական մարմինների մասնիկների շարժի ձայնը, որոնք կլանվում են լույսի արագությամբ:հմանափակում են աստղերի քանակը տիեզերքում:
Տարբերում են սև խոռոչների կազմավորման չորս ձև՝
երկու իրական՝
գրավիտացիոն կոլապս, բավականին զանգվածեղ աստղի[en], գրավիտացիոն կոլապս;
գալակտիկայի կենտրոնական մասի կամ պրոտոգալակտիկական գազի կոլապս;
և երկու հիպոտետիկական
Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո (առաջնային սև խոռոչներ) սև խոռոչների կազմավորում ;
միջուկային ռեակցիաներում մեծ էներգիաների ծագումը:
Սև խոռոչների բախումը իրար և այլ զանգվածեղ օբյեկտների հետ, ինչպես նաև սև խոռոչի առաջացման ժամանակ նեյտրոնային աստղերի բախումը, բերում է հզոր գրավիտացիոն ճռագայթման, որը կարելի է հայտնաբերել գրավիտացիոն աստղադիտակ: Այսպես LIGO-ի աշխատակիցները 2016-ի փետրվարի 11-ին հայտնեցին Գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերման մասին,որոնք առաջանում էին,մոտ 30 արեգակնային զանգվածով մինչ 1,3 միլիարդ լուսատրի Երկրից հեռավորության վրա սև խոռոչների միաձուլումից:

Եզրակացություն

Այսպիսով տիեզերքն իրենից ներկայացնում է մի բարդ ու առեղծվածային կողմ աստղագիտության մեջ, որը ունի անընդհատ ուսումնասիրության ու տարբեր նոր հայտնագործությունների կարիք: Դարե շարունակ տեխնիկայի հետ ապված զարգացումները թույլ են տալիս ավելի հատակ պատկերացումներ կազմել ու փոփոխության ենթարկել նախկին ունեցած փաստերը:
Տրաբեր հայտնագործություններ հնրավորությւոն են տալիս խոսել տիեզերքի ու դրա կազմության մասին, հետևել այդտեղ կատարվող յուրաքանչյուր փոփոխության:


Օգտագործված գրականության ցանկ

1. Дымникова И. Г. Чёрные дыры // Физическая энциклопедия. Т. 5. Стробоскопические приборы — Яркость / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол.: Д. М. Алексеев, А. М. Балдин, А. М. Бонч-Бруевич и др. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — С. 452—459. — 760 с
2. Ч. Мизнер, К. Торн, Дж. Уилер. Гравитация. — Мир, 1977. — Т. 3. — 512 с. 3. И. Д. Новиков, В. П. Фролов. Чёрные дыры во Вселенной // Успехи физических наук. — 2001. — Т. 131. — № 3. — С. 307—324.