Доверие с первого взгляда чаще вызывают кареглазые люди

С первого взгляда люди гораздо чаще доверяют своим кареглазым собратьям, чем голубоглазым. Таковы выводы ученых, которые провели исследование в этой области. Нужно отметить, что результаты исследования слегка противоречат физиогномистике, согласно которой человек, обладающий светлыми глазами, считается надежным и честным.

Во время своего эксперимента ученые из Карлова университета в Чехии показывали добровольцам мужские и женские лица, а затем предлагали оценить степень доверия к каждому «лицу». Таким образом, ученые хотели определить зависимость ответов от формы лица и цвета глаз на фотографиях.

Как выяснилось, «более надежными» добровольцы назвали мужские лица с крупными и округлыми чертами, а для восприятия женских лиц этот параметр оказался неважным. При этом довольно неожиданно выяснилось, что более 60 % людей, которые вызывали доверие с первого взгляда, имели карие глаза, а не с голубые (во время эксперимента ученые ограничились этими двумя цветами).

Глава 6. Крупномасштабная структура Вселенной и ее происхождение

§6.2. Пекулярные скорости галактик

Важным проявлением крупномасштабной структуры Вселенной являются пекулярные скорости галактик. Как уже было сказано, пекулярная скорость — это скорость относительно космической системы отсчета. Наличие пекулярной скорости сказывается в отклонении движения галактик от закона Хаббла.

Наша звездная система также обладает пекулярной скоростью. Эта величина была измерена следующим образом. Еще в 70-е годы было открыта дипольная анизотропияреликтового излучения — в направлении созвездия Льва температура этого излучения на 0.1% выше, чем в среднем, а в противоположном направлении — на столько же ниже. Однако эта неоднородность характеризует не сам микроволновой фон, а наше движение относительно него. Дело в том, что, согласно эффекту Доплера, при сближении приемника излучения с источником длина волны уменьшается (наблюдается синее смещение), а при удалении — увеличивается (красное смещение). Но длина волны связана с температурой излучения по закону Вина. Поэтому дипольная анизотропия реликтового излучения говорит о том, что Солнце вместе с Землей и планетами движется относительно этого излучения в сторону созвездия Льва. Скорость этого движения составляет примерно u=370 км/с. Поскольку реликтовое излучение является излучением Вселенной в целом, можно сказать, что эти 370 км/с — это наша скорость по отношению ко Вселенной в целом.

С другой стороны, давно известно, что Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью v_rot~220-230 км/с. Вектор этой скорости направлен в сторону созвездия Лебедя. Поскольку направления векторов u и v_rot различаются, мы приходим к выводу, что наша Галактика как целое движется относительно реликтового излучения со скоростью примерноv_pec~620 км/с.

Пекулярные скорости галактик вызываются притяжением расположенных рядом крупных систем галактик. Так, пекулярная скорость нашей Галактики вызвана совокупным притяжением ближайшего к нам крупного скопления галактик, скопления Девы, и огромного сгущения галактик, названного Великий Аттрактор, от английского слова "attract" — притягивать (рис. 6.2.1). Оно находится на пересечении нескольких сверхскоплений галактик. Средняя плотность вещества в районе Великого Аттрактора ненамного больше средней плотности Вселенной, но за счет его гигантских размеров его масса оказывается настолько велика, что не только наша звездная система, но и другие галактики и их скопления поблизости (в том числе скопление Девы, ряд близких сверхскоплений) имеют пекулярные скорости, направленные на него, формируя огромный поток галактик. Поскольку галактики, входящие в состав Великого Аттрактора, скрыты межзвездной пылью, входящей в состав Млечного Пути, картографирование Аттрактораудалось выполнить только в последние годы с помощью радиотелескопов. Возможно, помимо Великого Аттрактора, свой вклад в наличие пекулярной скорости вносит притяжение и других систем галактик.

Рис. 6.2.1. Иерархия движений, в которых принимает участие наша планета: вращение Земли вокруг Солнца; вращение вместе с Солнцем вокруг центра нашей Галактики; движение относительно центра Местной группы галактик вместе со всей Галактикой под действием гравитационного притяжения туманности Андромеды (галактики М31); движение к скоплению галактик в созвездии Девы и движение к Великому Аттрактору. Суперпозиция последних двух скоростей и дает скорость движения Млечного Пути относительно космической системы отсчета, измеряемую по величине дипольной анизотропии реликтового излучения.

Изучение сверхновых типа Ia на космологических расстояниях показало, что в очень больших масштабах отклонения от закона Хаббла сравнительно невелики, т.е. потоки галактик, аналогичные падению нашей и других расположенных рядом систем на Великий Аттрактор — это местные явления, существование которых не противоречит справедливости космологического принципа в больших масштабах.

http://cosmo.irk.ru/part6-2.html

Разрыв Вселенной

Разрыв Вселенной
14.03.2003 18:57 | М. Е. Прохоров/ГАИШ, Москва 

Или снова о "призрачной энергии и космическом судном дне".

Статья Калдвелла, Камионковского и Вейнберга "Призрачная энергия и космический судный день" (astro-ph/0302506), которой посвящены заметка Сергея Попова и один из последних APOD'ов, вызвала волну интереса в прессе (см. здесь или здесь). [В последнее время активная реклама любых своих результатов становится "хорошей" традицией англосаксонского научного сообщества.] Поэтому я посчитал необходимым написать более развернутую заметку. То, что приведено ниже - достаточно подробный пересказ упомянутой выше статьи.

---

Наблюдения далеких сверхновых и флуктуаций реликтового излучения с помощью наземных и баллонных экспериментов, а в особенности последние данные эксперимента WMAP показали, что наша Вселенная расширяется ускоренно. Этот факт можно согласовать с теорией, если предположить, что Вселенная в основном заполнена веществом с отрицательным давлением - так называемой темной энергией.

Формально темную энергию можно описать как вещество с уравнением состояния, описываемым одним параметром w -  ("квинтэссенция"), причем это отношение считается постоянным (в рамках рассматриваемых нами предсказаний "будущего" Вселенной - строго постоянным, а для того, чтобы введение темной энергии имело смысл - постоянным на достаточно длительных интервалах времени). Подобное уравнение состояния при определенных значениях w нам хорошо известно: w=1/3 - это излучение, w=0 - пыль, среда без давления, w=-1 - введенный еще самими Эйнштейном ковариантный -член. Для того, чтобы расширение Вселенной, заполненной (преимущественно) подобным веществом, ускорялось, должно выполняться условие w<-1/3.

Обычно рассмотрение ограничивают интервалом -1<w<-1/3. Это ограничение связывают с тем, что из строгого выполнения определения w (как для равновесного состояния, так и для малых возмущений) формально вытекает, что скорость распространения малых возмущений (звука) в квинтэссенции при w<-1 превышает скорость света c, что нарушает принцип причинности. Однако уже предложены несколько вариантов скалярных полей, в которых при выполнении условия w<-1 возмущения распространяются с субсветовыми скоростями. Основное возражение - нарушение причинности - в таких моделях устранено, и теперь мы можем задать сакраментальный вопрос:

Что же происходит за границей w<-1?

Для этой области темных энергий даже придуман специальный термин - призрачная энергия. В этой области нарушаетсяслабое условие энергодоминантности (, см. например astro-ph/0302067). Такое же нарушение энергодоминантности требуется для существования "кротовых нор", из которых можно создать машину времени. Но в космологии нарушение этого условия приводит к совсем другим следствиям, которые составляют основные выводы данной статьи, и именно они вызвали интерес прессы.

Рис. 1. Современные наблюдательные ограничения для космологических параметров, показанные на плоскости . Сплошные красные кривые соединяют точки равных возрастов Вселенной (12 и 14 млрд. лет). Параметры в закрашенных областях допустимы по наблюдениям скоплений галактик и сверхновых. Ярко оранжевым и желтым цветами показаны области их пересечения. Черные сплошные линии показывают дополнительные ограничения, вытекающие из наблюдений гравитационного линзирования квазаров (кривая) и из положения первого акустического пика в спектре мощности анизотропии реликтового излучения (прямые линии, отмеченные числами 218 и 222). На левом рисунке показана диаграмма, ограниченная условием w>-1, как ее обычно и изображают. Справа - та же диаграмма, продолженная в область фантомных энергий. Видно, что есть область параметров с w<-1, удовлетворяющая наблюдениям. Штрих-пунктирные линии на правом рисунке соответствуют одинаковым значениям момента "Большого Разрыва". (Диаграммы построены для значения постоянной Хаббла H0=70 км/с/Мпк, закрашенные области построены для уровня значимости 2.)

Рис. 2. Несколько возможных сценариев расширения Вселенной. Снизу вверх: Нижние три кривые представляют собой Фридмановские сценарии, которые реализуются, если Вселенная заполнена веществом с w>-1/3. Закрытая модель - Вселенная расширяется до максимального размера и затем коллапсирует. Мир существует конечное время. Плоская модель - Вселенная расширяется бесконечно, скорость ее расширения стремится к нулю. Открытая модель - Вселенная также расширяется бесконечно, но на больших временах скорость ее расширения становится постоянной. Открытая и плоская Вселенные существуют неограниченное время и расширяются бесконечно. Вселенная с квинэссенцией или Лямбда-членом (-1<w<1/3) - начиная с некоторого момента времени, расширение Вселенной ускоряется. Время существования Вселенной бесконечно. Вселенная с фантомной энергией (w<-1) - за конечное время размер Вселенной обращается в Бесконечность.

Посмотрим, какую судьбу предсказывают Вселенной различные космологические сценарии.

В плоской и открытой Фридмановских моделях (без темной энергии) расширение продолжается бесконечно, но замедляется. При этом размер горизонта (области, доступной для наблюдения) увеличивается быстрее, чем масштабный фактор Вселенной. По мере расширения Вселенная становится более холодной (падает температура реликтового излучения) и более темной (источники света - галактики и их скопления - удаляются). Однако число видимых галактик (внутри горизонта) возрастает - вблизи горизонта "появляются" новые, ранее не наблюдавшиеся объекты.

Во Вселенной с темной энергией (-1<w<1/3) расширение ускоряется. Этот процесс длится вечно. Вселенная также становится темнее и холоднее, но в этом случае размеры Вселенной возрастают быстрее, чем горизонт. Из видимой области постепенно будут исчезать объекты, расположенные вблизи горизонта. В конце концов "в центре" наблюдаемой области Вселенной останется только один гравитационно связанный объект. Для нас это будет местная группа галактик. Судьба галактик, не входящих в группы и скопления, будет еще более одинокой. Давление и плотность заполняющего Вселенную вещества убывают со временем. Исключением является предельный случай с -членом (w=-1), когда и давление, и плотность вещества остаются постоянными.

Прежде чем перейти к рассмотрению судьбы Вселенной в сценарии с призрачной энергией, надо обсудить вопрос о судьбе гравитационно (и не только) связанных объектов, поскольку это важно. Согласно Общей Теории Относительности, источником гравитационного поля являются как плотность вещества, так и его давление, а точнее, следующая их комбинация  (для изотропных сред). Пусть, как мы и рассматриваем, все пространство заполнено таким веществом, тогда тело (например, планета) обращающееся вокруг звезды с массой M по орбите радиуса R, перестанет быть гравитационно связанным со звездой при выполнении условия

Из этого выражения ясно, что "фоновая" материя делает системы менее связанными, если , т.е. Вселенная должна быть заполнена темной или фантомной энергией (w<-1/3).

В сценарии с темной энергией ее давление и плотность с течением времени убывают, поэтому объекты, которые являются связанными (гравитацией или другими силами) сегодня, будут оставаться такими и в будущем.

Если Вселенную заполняет фантомная энергия (w<-1), то ее масштабный фактор обращается в бесконечность за конечный интервал времени. Это событие авторы статьи назвали "Большой Разрыв" (Big Rip) [почему разрыв - смотрите ниже] - по аналогии с Большим Взрывом (Big Bang). (Здесь присутствует игра слов: Rip - разрыв, RIP - аббревиатура от Remain In Peace ["Покойся с миром"] - типичной английской эпитафии.) Если в качестве примера взять w=-3/2, то при H₀=70 км/с/Мпк Большой Разрыв наступит через 22 млрд.лет (когда Вселенной будет 35 млрд.лет). Так же, как и в сценарии с темной энергией, удаленные объекты постепенно покидают наблюдаемую область, поскольку масштабный фактор быстро возрастает, а граница обозримой области пространства приближается к нам (и все это происходит за конечное время). В этом сценарии плотность и абсолютная величина давления заполняющего пространство вещества (призрачной энергии) возрастают со временем и к моменту Большого Разрыва обращаются в бесконечность, комбинация  становится все более и более отрицательной. Таким образом, обязательно наступит момент, когда гравитационно связанная система с массой M и размером R будет разорвана (распадется). Это произойдет неизбежно, от параметров системы зависит только момент ее разрыва. Будут разорваны и все системы, связанные другими силами, только это произойдет позже, поскольку размеры негравитационно связанных систем меньше, а скрепляющие их силы - мощнее. (Отсюда и взялось название Большой Разрыв.)

Для указанных выше параметров (w=-3/2 и H₀=70 км/с/Мпк) жизнь Вселенной - от Big Bang до Big Rip - выглядит так:

Время	Событие
0	Большой Взрыв
~10-43 с	Планковская эра
~10-36 с	Инфляция
~100 с	Первичный нуклеосинтез
~105 лет	Образование атомов
~109 лет	Образование первых галактик
~15.109 лет	Сегодня
trip-109 лет	Распад скоплений галактик
trip-60.106 лет	Распад Млечного Пути *
trip-3 месяца	Распад Солнечной системы
trip-30 минут	Разрушение (взрыв) Земли
trip-10-19 c	Разрушение атомов
trip=35.109 лет	Большой Разрыв
* Когда начнется распад галактик, размер горизонта будет около 70 Мпк. В этой сфере заключено достаточно много галактик, так что мы сможем наблюдать, как они распадаются (с учетом задержки, связанной с конечностью скорости света).

Не правда ли - будоражащая картина?

---

Что можно добавить к изложению результатов, приведенных в статье Калдвелла, Камионковского и Вейнберга?

1. Чисто теоретически показано, что кроме давно предсказанных вариантов "судьбы" нашей Вселенной - сжатия с последующим коллапсом или бесконечного расширения, найдена еще одна возможность - Большой Разрыв. На сегодняшний день это только интересная теоретическая идея, каких-либо серьезных указаний на возможность реализации подобного сценария нет.
2. Из самых общих соображений ясно, что никакая физика не сможет заставить вещество обладать свойствами призрачной энергии до момента Большого Разрыва. Его свойства изменятся, и далее расширение Вселенной пойдет по-другому. Однако нельзя заранее сказать, как близко к Большому Разрыву она подойдет и какие тела в ней еще сохранятся.

Великий Аттрактор

Более пятой части Вселенной скрыто от нашего взгляда пылью и звездами из диска нашей галактики. Однако за последнее несколько лет астрономы нашли способы заглянуть сквозь эту пелену.

В темную ночь, вдали от городских огней, мы можем легко видеть диск нашей Галактики (Млечный Путь), мерцающий свет от которого в виде широкой полосы пересекает весь небосклон. Это диффузное свечение приходит как от нескольких сотен миллиардов звезд, так и в результате рассеянья света на крошечных частичках пыли и газа в межзвездном пространстве. Мы находимся на расстоянии порядка 8 кпк от центра нашей Галактики в близи от середины этого диска. Для астрономов, изучающих внегалактическую Вселенную вблизи плоскости Млечного Пути, этот восхитительный свет является постоянным источником головной боли. Дело в том, что диск не пропускает около 20% от всего космического излучения, между тем в этих 20% скрыто довольно много интересного.

Например, где-то за диском находятся важные части двух самых больших структур в локальной Вселенной: сверхскопление галактик в cистеме Персей-Печь и "Великий Аттрактор," гигантская агломерация вещества, чье существование было выявлено из анализа движений в космосе нескольких тысяч галактик. Наблюдения выявили значительное число ярких и близких галактик, находящихся в направлении на Млечный Путь. Можно ожидать также соблазнительно большое число еще не выявленных близких галактик, скрывающихся за диском нашей Галактики. Без знания того, что находится за этим экраном, исследователи не могут составить полную карту распределения вещества в нашей части Космоса. Это в свою очередь мешает разрешить некоторые наиболее важные вопросы в космологии. Каковы размеры космических структур? Как они формируются? Какова совокупная плотность вещества во Вселенной?

Только в последние годы астрономы придумали методы, позволяющие заглянуть за диск и восстановить скрытые части Вселенной, приблизившись к пониманию того, какие эффекты должен оказывать диск Млечного Пути на закрываемые им части. Несмотря на то, что эта достаточно сложная задача еще далека от разрешения, некоторые эффектные открытия последнего времени показали, что все эти усилия стоят того. Например, астрономы обнаружили новую галактику, которая могла бы доминировать на нашем небе, если бы ее свет не поглощался диском. Также они обнаружили доселе неизвестное колоссальное скопление галактик и даже смогли бросить первый взгляд на ядро неуловимого Великого Аттрактора.

Осознание факта поглощения света галактик диском Млечного Пути впервые пришло после того как астрономы стали различать внешние галактики и внутренние туманности, и те и другие видимые как просто слабые протяженные объекты. Так как галактики в те времена открывали повсюду, кроме зоны Млечного Пути, эта область была названа "зона избегания". Ученые сейчас знают, что внешние галактики состоят из нескольких миллиардов звезд и бесчетного количества облаков газа и пыли. В зоне избегания свет от галактик обычно теряется в свете огромного числа фоновых звезд или поглощается пылью нашей Галактики.

Астрономы, занимающиеся внегалактической астрофизикой, как правило избегают наблюдать в этой зоне, слишком насыщенной фоновыми объектами по сравнению с другими областями неба. Поворот в сознании произошел 20 лет назад, когда были проведены наблюдения, давшие намек на то, что мы теряем. Простые измерения космического фонового излучения, являющегося остатком от большого взрыва, показали 180 градусную ассиметрию, известную как диполь. Она проявляется в нагреве на 0.1% космического фонового излучения по сравнению со средним в одном направлении и в таком же охлаждении в противоположной стороне. Эти измерения были подтверждены исследованиями на спутнике Cosmic Background Explorer в период с 1989 по 1990, свидетельствующими о том, что наша галактика и ее соседи, составляющие так называемую Местную Группу, движутся со скоростью около 600 км/с в направлении созвездия Гидра. Это направление было получено после поправки за все известные движения, как то: вращение Солнца вокруг центра Галактики и движение нашей Галактики по направлению к ее соседке, спиральной галактике Андромеда.

Какова причина этого движения, которое проявляется в небольшом отклонении от "однородного" расширения Вселенной ? Галактики собираются в группы и скопления, которые в свою очередь составляют сверхскопления, оставляя другие области лишенными галактик. Неоднородно распределенная масса вещества, окружающая Местную Группу может вызвать несбалансированное притяжение, тянущие МГ в одном направлении. На первый взгляд кажется трудно поверить, что галактики могут влиять друг на друга через огромные расстояния, разделяющие их. Но при учете их масс оказывается, что галактики ближе друг к другу, чем индивидуальные звезды внутри нашей Галактики.

Ожидаемая скорость Местной Группы может быть подсчитана из суммирования гравитационных сил, производимых всеми известными галактиками. Несмотря на то, что результирующий вектор находится внутри 20 градусов наблюдаемого космического фонового диполя, вычисления остаются сильно неоднозначными, частично из-за того, что не берутся в рассчет галактики за зоной избегания.

Затянувшееся разногласие между направлением на диполь и ожидаемым вектором скорости вынудили астрономов вводить "аттракторы". Одна исследовательская группа, позднее упоминавшаяся как "Семь Самураев", использовала движения сотен галактик для заключения о существовании Великого Аттрактора находящегося на расстоянии около 60 Мпк [см., например, "The Large-Scale Streaming of Galaxies," Alan Dressler'а; Scientific American, September 1987]. Местная Группа по-видимому поймана в космическое состязание между Великим Аттрактором и находящемся на таком же расстоянии сверхскоплении Персей-Печь. Для того, чтобы знать, которое из них выиграет это гравитационную войну астрономам надо выяснить массу скрытых частей этих структур.

Оба из них являются компонентами длинной цепочки галактик, известных под названием "Сверхгалактическая плоскость". Формирование подобной мегаструктуры тесно связано с природой невидимой темной материи, которая составляет основную массу Вселенной. В цепочках галактик во Вселенной вероятнее всего преобладают частицы так-называемой горячей темной материи (вроде массивных нейтрино), а не холодной темной материи (такие как аксионы, или другие гипотетические частицы). Но астрономы не могут сделать однозначный выбор между этими двумя возможностями до тех пор, пока не сделают полную карту структур.

Приподнимая вуаль

При рассмотрении движения основной массы Местной Группы нельзя игнорировать ни одну из близких галактик. В силу того, что сила притяжения зависит от квадрата расстояния до объекта, основной вклад вносят именно близкие галактики несмотря на их небольшие массы. Любопытно, что пять из восьми самых ярких галактик лежат в зоне избегания; они настолько близки и ярки, что их свет пробивает завесу. Эти галактики принадлежат к группам Центавр A и IC342/Maffei, близких соседей нашей Местной Группы. Помимо известных членов этих групп, которых астрономы умудряются наблюдать, существуют вероятно еще много других, чей свет полностью блокируется нашей Галактикой.