« »

пятница, 31 мая 2013 г.

Вождение за три земли. Часть 2. Линдау


четверг, 30 мая 2013 г.

Светопись. Фото 10. Красный квадрат


Фото дня: Большое Магелланово облако в разрезе


28 мая 2013 года

XVI век был веком больших открытий. Не только на Земле, но и на небе. Магеллан сотоварищи первыми из европейцев попали в южное полушарие Земли, и не могли не обратить внимание на два легких звездных облачка, как бы оторвавшихся от Млечного Пути.

Большее из них, Большое Магелланово Облако, оказалось потом для астрономов просто сундуком с сокровищами. Тут и область яростных звездных рождений - туманность Тарантул, тут и самая "свежая" и близкая сверхновая - SN1987А, а само облако  - самая близкая к нам, но все-таки чужая галактика на расстоянии 160 тысяч световых лет, в которой так удобно калибровать цефеиды и смотреть на потоки звезд со стороны... В общем, для астрономов Большое лежит как бы на предметном стекле, препарированное Млечным Путем на части, готовое открывать все новые и новые секреты.

Будете в южном полушарии, используйте шанс посмотреть на него - хотя бы даже в бинокль...

среда, 29 мая 2013 г.

"Катализатор энергии" снова здесь и снова дурачит людей!

21 мая 2013 года

В этот раз премного уважаемый Этан Зигель решил нас порадовать статьей о псевдонауке. Не могу пройти мимо, поскольку это сейчас сильно актуально - как видно, не только для России. Шарлатаны объединились, понавешали себе ничего не значащих побрякушек, назвались "учеными". О том, насколько круто может быть поставлено дело и как эти люди могут дурачить даже самих специалистов в этой области - новая статья Этана.



Научная грамотность - вакцина против всех шарлатанов этого мира, 
спекулирующих на вашем незнании.
Нейл деГрассе Тайсон

Наша песня хороша - начинай сначала. Шарлатаны, которые на весь мир объявили об изобретении прибора холодного термоядерного синтеза - того самого, чьи недостатки уже выставлялись на всеобщее обозрение здесь - только что прошел "независимое тестирование" и теперь уже обзавелся статьей в физическом журнале, которая утверждает, что прибор работает и, должно быть, накачивается каким-то типом ядерной реакции!

Ну.

Давайте-ка для начала посмотрим, какие перспективы открывает подобное открытие. Если есть прибор, работающий на холодном термоядерном синтезе, который может использовать термоядерный синтез, чтобы производить энергию, он изменит мир. У нас будет - я об этом недавно писал - практически неисчерпаемый источник чистой и дешевой энергии, а мы сможем полететь не только на Марс, но и на другие планеты Солнечной Системы. Мы в буквальном смысле могли бы дотянуться до звезд!

Image credit: OeWF (Katja Zanella-Kux).

Image credit: OeWF (Katja Zanella-Kux), via http://www.wired.co.uk/.

 Но просто думать о том, как это было бы замечательно, если б это было правдой, недостаточно - вот если б холодный термоядерный синтез мог бы происходить физически где-то во Вселенной! Это сейчас открытый вопрос, хотя никаких доказательств, что такое где-то существует, у нас нет.

Что мы действительно должны сделать, когда оспариваем подобные экстраординарные заявления - что якобы у нас есть прибор, который способен при низких температурах, из нейтральных атомов, синтезировать атомные ядра других элементов - мы должны потребовать доказательств, чтобы не стать жертвой чьих-то манипуляций.

Image credit: John Cooke, of "Piltdown Man", one of history's most elaborate scientific hoaxes.
Image credit: Джон Кук, открыватель "Пилтдаунского человека" - одной из самых искусных мистификаций в истории.

Что нам нужно, чтобы воспринимать подобные объявления серьезно, это твердое, непротиворечивое доказательство того, что происходит именно заявленное событие. И одной из самых больших ответственностей науки перед обществом является защита от жуликов, торгашей, авантюристов и мошенников, которые при помощи софистики и дешевых трюков хотят добиться ваших денег, времени и доверия.

Image credit: Rossi, Kullander, Essen and the e-Cat, retrieved from energydigital.com.

Image credit: Росси, Кулландер, Эссен и катализатор энергии, с сайта energydigital.com.

Я говорю это исходя из предположения, чтоб большинство из вас не обладают нужными знаниями, чтобы оценить, насколько это верно или же является попыткой "развести" вас на инвестиции во что-то совершенно бесполезное. Но вот некоторые интересующиеся люди уже попали на удочку, и среди них -
Итак, мы хотим спросить - являлся ли этот тест чем-то заслуживающим уважения или был не больше, чем замыливание глаз, как говорит Любош Моти?


Два снимка из теста, который проводили 20 ноября 2012 года. Здесь особенно хорошо виден заряд (распределенный вдоль реактора). Темные линии на фотографии - тени от катушек сопротивления, которые дают только малую часть общего вырабатываемого тепла. Производительность прибора была такова, что реактор разрушился, расплавив внутренний стальной цилиндр и окружающие его керамические слои. Долговременные тесты, которые анализируются в этом отчете, поэтому были намеренно проведены при низких температурах из соображений безопасности.

Image credit: from the Nov. 12, 2012 testing of the E-Cat, via G. Levi et al.



 Давайте-ка ответим на такой вопрос: что бы могло убедить знающего наблюдателя в том, что устройство позволяет осуществлять контролируемую термоядерную реакцию?

Есть несколько способов:
1. Позволить тщательно изучить вещества, вступающие в реакцию до и после реакции, что покажет произошедшие изменения состава ядра.
2. Запустить устройство любым доступным способом, а потом отключить все подведенные к нему источники энергии, чтобы позволить ему вырабатывать энергию достаточное количество времени, чтобы оно могло выдать достаточное количество этой самой энергии и мы могли полностью исключить любые посторонние ее источники (например, химические)
3. Поместить рядом с устройством гамма-детектор. При слабой защите и силе энергий, вовлеченных в этот процесс, гамма-лучи можно будет легко обнаружить.
4. Внимательно следить за тем, чтобы прибор не подпитывался со стороны никакими посторонними источниками энергии. Если общий выход энергии будет  превышать общий расход энергии, это будет достаточно, чтобы исключить любые дополнительные источники (такие, как химические реакции)

Правильно? Как по мне - звучит обоснованно, и я бы по крайней мере принял любую независимую проверку, состоящую хотя бы из трех методов из этого списка - и этого было бы достаточно, чтобы удовлетворить мое самолюбие. Давайте посмотрим, что получилось у них.

Image credit: G. Levi et al.

Image credit: G. Levi et al.


Так же, как и в первоначальном катализаторе энергии, реакция создается в смеси никеля, водорода и катализатора, чей состав представляет собой коммерческую тайну. Производство термальной энергии начинается разрядом, который активируется теплом, создаваемым катушками сопротивления внутри реактора. Как только достигнута температура реакции, ее можно контролировать, изменяя напряжение, приложенное к катушкам.

 Они опять заявляют, что это синтез никеля+водорода, из которого получается медь. Что важно знать, последний раз, когда они это заявляли, в никеле нашли изотопов в количествах, обычных для добываемых на Земле, а в меди (10% всего продукта) - в количествах, которые также встречаются в природе везде на Земле, а не в количествах. которые бы вы могли ожидать как результат синтеза! (Поскольку только никель-62 и никель-64 могут синтезировать вместе с водородом медь, в любом случае невозможно получить десятипроцентную медь!)



 В этом тесте Росси не разрешил изучение реагентов и результатов реакции, говоря о сохранении коммерческой тайны. Поэтому пункт 1 не выполнялся.

Росси также отказался выключить машину из всех внешних источников энергии! Питер Тибергер (уважаемый физик-ядерщик, который писал вот этот пост вместе со мной), показал, насколько просто будет в таком случае обеспечить приток внешней энергии к прибору и одурачить амперметр, измеряющий силу тока в сети. Другими словами, амперметр не покажет никакого тока в системе, хотя ток есть!

Image credit: Peter Thieberger.
Image credit: Peter Thieberger.

Внутри одного из подводящих проводов на самом деле спрятаны два провода. Когда выключатель находится в положении "Вкл",  ток идет по проводам 1 и 3. Амперметры показывают ток, а в катушке есть ток.

На нижнем рисунке выключатель находится в положении "Выкл", амперметры показывают, что тока нет, но, о чудо, катушка остается горячей. Ток на самом деле течет через провода 2 и 3, так что общий ток в сети все равно остается ноль, и амперметр показывает ноль. Второй амперметр пытается снять показания в проводе, в котором вообще нет тока, соответственно показывает тоже ноль.

Поэтому пункт 2 тоже не работает, к системе постоянно подведено напряжение. 

Попыток детектировать гамма-лучи также не проводилось. Пункт 3 тоже не работает.  Читая статью, Росси оставил машину включенной, и скрыл множество важных деталей этого теста, таких как:

"когда начался тест, катализатор был уже запущен"

"не было возможности проверить внутренности контрольного ящика"

Так что в действительности сделала команда?

Image credit: Figure 6, from G. Levi et al.
Image credit: Figure 6, from G. Levi et al.

Видеокамера на штативчике снимала 1 кадр в секунду для записи показаний прибора, который использовали для электрических измерений - в течение всей продолжительности теста.

Они использовали инфракрасную камеру, чтобы измерять с расстояния температуру трубы. Сообщают также, что применяли какие-то детекторы, расставленные вокруг трубы, для обнаружения фотонов высоких энергий, но результаты этих измерений не опубликованы, доступны (как говорят) по запросу. Если вам удастся их получить - черкните в комментарии.

Они заявляют, что удалось хорошо измерить подводящее напряжение и его значение составило 360 Вт в среднем за 4 дня. Никаких данных не приведено, только заявление. Что тут поделаешь - они говорят правду, они верят, что говорят правду или что-нибудь еще? Без актуальных данных, как понять?

Image credit: Figure 14 from G. Levi et al.

Image credit: Figure 14 from G. Levi et al.

Разделенный на 5 секторов снимок трубки катализатора. Фланец не виден. поскольку инфракрасная камера не видит объекты холоднее 150 градусов цельсия.

Короче, трубка разогрелась и оставалась очень горячей - от 3 до 7 раз более горячей, чем вы бы могли ожидать при приложенной мощности нагревателя в 360 Вт постоянного тока - на всем протяжении работы установки.

И затем, когда вы дочитываете до 20й страницы статьи, оп-па! Красный флаг!

В периоды времени, когда катушка оставалась включенной, на жидкокристаллическом экране PCE-830 показывалось мгновенное потребление мощности катализатором и коробкой управления вместе. Это значение, с некоторыми колебаниями, оставалось в пределах 910-930 Вт. Во время всего теста, судя по индикации PCE-830, катушки оставались под напряжением 35% времени, и были выключены 65% времени.

Так... это не было постоянное приложенное напряжение в 360 Вт, а скорее переключение между вкл/выкл, когда катушки получали более 900 Вт примерно треть времени, и значительно меньше около двух третей всего времени. Они также аппроксимируют (вместо того, чтобы измерить) количество потребляемой мощности.

Затем они заявляют:

Image credit: page 22 of G. Levi et al.
Image credit: page 22 of G. Levi et al.

График Рагона
после завершения теста катализатор был открыт, из него были извлечен внутренний цилиндр, изолированный специальными крышками, в котором находилось некоторое количество порошка. Затем его взвесили (1537.6 грамм) и открыли, разрезав посередине на токарном станке. Перед выниманием порошка цилиндр снова взвесили (1522.9 грамм), чтобы компенсировать потерю веса из-зи стружки. Затем производитель цилиндра вынул порошок на своей площадке, к которой у нас не было доступа, и пустой цилиндр снова взвесили (1522.6 грамм). Поэтому вес, который может быть соотнесен с порошком, составляет порядка 0.3 грамма, который может быть приведен к порядку 1 грамм, чтобы исключить возможность внесения ошибки измерениями.

Хорошо, смотрите. Мне надоело притворяться, что это настоящая наука, или что полученные данные хоть как-то можно назвать научно правильными. Если бы это был школьный эксперимент, я бы выставил учащимся F и пригласил на беседу. Здесь нет никакой научной информации, всего лишь предположение об успехе, доверие к данным и совершенно примерные оценки того, что было предоставлено "производителем".

Это совершенно неправильный научный эксперимент. И, конечно же, он совершенно не удовлетворяет критерию - "экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств" (К.Саган - прим.перев).


Наука Псевдонаука
Желание меняться при получении нового факта Застывшие раз и навсегда идеи
Беспощадные проверки коллегами Никаких проверок
Принимает во внимание все новые открытия Выбирает только то, что подходит
Приветствует критическое мышление Принимает критику как заговор
Проверяемые результаты Невоспроизводимые результаты
Заявляет об ограниченности применения Заявляет о безграничных возможностях
Точные измерения Приблизительные оценки

Я также советую вам почитать статью Любоша, поскольку, кажется только он кроме меня понял, насколько ужасной является эта подделка под науку.

Я не вытаюсь разогнать ваш парад, не пытаюсь отрицать, что есть вещи, которых мы не понимаем целиком, и не пытаюсь сказать, что холодный термоядерный синтез невозможен. Я пытаюсь дать вам понятие, что есть определенные стандарты подтверждения или опровержения, по которым следует проверять подобные заявления, а эта жуткая, безобразная статья полностью себя дискредитировала, не ответив ни одному из них.

Но если вы проверите опыт с научных позиций, мы сможем поговорить. Не раньше. А до тех пор вы просто паразитируете на людях, которые недостаточно хорошо знают физику, чтобы видеть насквозь ваши уловки. Поэтому я здесь для того, чтобы воспрепятствовать этому и вызвать шалопаев.


Шалопаи вы, суки. Теперь вы знаете это.

(прим. перев - не имею ни малейшего понятия, кто эти люди сверху и что им нужно. Видимо, какое-то ТВ шоу, хорошо известное обычным американцам)

NASA | HiRISE | Темные лучи и светлые тона


вторник, 28 мая 2013 г.

Светопись. Фото 9. Тор и Муха - сложное в простом


"Величайшая ошибка" Эйнштейна была действительно ошибкой!

17 мая 2013 года


Image credit: Galaxy cluster ACT-CL J0102−4915, courtesy of ESO/SOAR.

Комбинированный снимок, составлен из снимков Хаббла и телескопа SOAR и показывает скопление галактик ACT-CL J0102−4915, которое астрономы прозвали El Gordo - "Толстяк" по-испански. Оно состоит на самом деле из двух скоплений, которые врезаются друг в друга на скорости в сотни км/с, а его свет путешествовал 7 млрд лет, чтобы только достичь Земли. Результирующее скопление видно на снимке как облако большого количества галактик, которое протянулось из левого нижнего в правый верхний угол.



"Тот, кто не ошибался - никогда не пробовал ничего нового" 
А. Эйнштейн

Общая Теория Относительности Эйнштейна была встречена со смесью любопытства, трепета и сдержанного скептицизма. Не каждый день фундаментальной теории - такой, как теория гравитации Ньютона, правившей космосом почти два с половиной века - бросают вызов новички.

Image credit: Brooks/Cole – Thomson publishing, 2005.

И это именно то, что сделал Эйнштейн своей Общей Теорией Относительности в конце 1915 года, почти век назад. Согласно Эйнштейну, ньютоновская гравитация была всего лишь иллюзией. Объекты в действительности не прикладывают друг к другу сил, которые вызывают ускорения или изменения момента импульса - вся Вселенная существует в континууме, который назвается пространство-время, а присутствие материи-энергии искривляет ткань этого пространства-времени, заставляя объекты двигаться так, как они это делают.


Image credit: WGBH Boston, retrieved from http://www.ast.cam.ac.uk/.

Эйнштейновская теория не только вырождается в ньютоновскую гравитацию в слабых гравитационных полях, она также предсказывает орбитальную аномалию Меркурия, которая 50 лет вводила астрономов в состояние ступора. Когда наблюдения затмения Солнца 1919 года показали, что свет от далеких звезд искривляется в полном соответствии с предсказаниями Общей Теории Относительности (а не следует теории Ньютона), это совершило настоящую революцию в науке. 

Image credit: 22 November 1919 edition of the Illustrated London News.
Image credit: Иллюстрированное издание Новости Лондона от 22 ноября 1919 года.


Но еще до того, как все это произошло, Эйнштейна очень сильно беспокоил один аспект его теории. Видите ли, в то время считалось, что Вселенная состоит из равномерно распределенных в пространстве звезд. Более того, считалось, что она стабильна, не менялась в прошлом и не будет меняться в будущем, а звезды равномерно распределены в пространстве по всем направлениям.

Image credit: Bill Keel of University of Alabama, via http://www.astr.ua.edu/.

И, в общем, это представляло собой проблему, которая могла похоронить всю Теорию Относительности - Теория ведь показывала, что Вселенная не стабильна! Если вы разбросаете звезды равномерно (почти равномерно) в пространстве, они начнут искривлять пространство-время своими массами - тем больше, чем больше масса скоплений. Это значит, что те области, где немного больше массы, начнут притягивать все больше и больше материи, и начнут расти со временем!

И, что было еще хуже - независимо от своей формы, по достижению определенного предела, они должны сжиматься, становясь черными дырами!


Image credit: “Black Holes: Portals into the Unknown”, © 1997-2001 Benjamin, via http://library.thinkquest.org/.

Здесь оказался рисунок с прозрачным фоном, поэтому решил продублировать подписи. Сверху слева - Куб, дальше - Конуc, дальше - Сфера, дальше - Сфера с горой. Все это превращается... в идеально сферическую черную дыру! (прим. перев)

Явно не наш случай! И Эйнштейн понимал это. 

Законы гравитации не могли лгать. Возможно, просто было нечто неучтенное. Насколько Эйнштейн мог судить в то время, звезды все время находились на своих местах все время, распределяясь в пространстве на расстояния, по крайней мере, в тысячи световых лет по всем направлениям! Поскольку, очевидно, они не пытались сжаться в какую-то одну точку, Эйнштейн подумал, что должно быть что-то, что сопротивляется гравитации в больших, межзвездных масштабах.

Image credit: Natalie Roe for the SNAP collaboration, via http://snap.lbl.gov/.

Image credit: Natalie Roe for the SNAP collaboration, via http://snap.lbl.gov/.

Надпись: Чтобы поддержать статическую Вселенную, Эйнштейн ввел в ОТО "космологическую постоянную лямбда" (энергию вакуума)  
Подстраивая лямбду, можно было уравновешивать притяжение особым типом "отталкивающей" гравитации.


Он предположил, что за отталкивание отвечает внутреннее свойство под названием космологическая постоянная, которая будет отталкивать ровно так же, как гравитация - притягивать, и тем самым, обеспечивать статичность Вселенной.

Теперь перенесемся на сто лет вперед, к современности.

Image credit: ESA and the Planck Collaboration.
Image credit: ESA and the Planck Collaboration.

 Вселенная в действительности не статична, она расширяется уже миллиарды лет. Что Эйнштейн упустил - Вселенная расширяется в значительно больших, чем наша Галактика, масштабах, и содержит сотни миллиардов галактик. Все это было открыто значительно позже создания ОТО, и за это вряд ли можно винить Эйнштейна, но все равно он был очень собой разочарован, когда понял, что решение было очень близко, а он не обратил на него никакого внимания! По непроверенным данным, он назвал введение космологической постоянной "величайшей" своей ошибкой. 

Если б он смог найти решения, позже предложенные Фридманом, Леметром, Робертсоном и Уолкером, он бы еще тогда предположил, что Вселенная расширяется и никогда бы не вводил непонятную космологическую постоянную.

Image credit: S. Perlmutter et al. (Supernova Cosmology Project).

Image credit: S. Perlmutter et al. (Supernova Cosmology Project).

 А еще с конца 90х мы поняли, что у Вселенной, вообще говоря, все-таки есть своя космологическая постоянная, не равная нулю, и ее называют темной энергией, используя это понятие для объяснения ускорения расширения Вселенной!

Image credit: NASA.
Image credit: NASA.

Надпись на рисунке: замедляющаяся Вселенная  достигает своего настоящего размера за меньший промежуток времени. Затем она может начать сжиматься в точку или расширяться до бесконечности. Стабильно расширяющаяся Вселенная (в центре)  - старше, чем замедляющаяся потому, что ей потребуется больше времени, чтобы достичь своего текущего размера и продолжить расширяться до бесконечности. Вселенная, которая расширяется с ускорением (справа) - еще старше. Коэффициент расширения увеличивается вследствие силы, отталкивающей галактики друг от друга.

Можно было бы подумать, что поскольку, как оказалось, космологическая постоянная все-таки существует, и не равна нулю, и, поскольку это все-таки энергия, присущая самому пространству, то, возможно, Эйнштейн и не сделал ошибки.

Нет ничего более далекого от истины, чем это утверждение. В физике мы предлагаем новые теории, чтобы объяснять наблюдаемые явления и предсказывать новые, которые мы еще не наблюдаем. Вокруг это построена вся теоретическая физика. 

И, мне неприятно вас разочаровывать, но космологическая постоянная Эйнштейна потерпела крах в обоих случаях.

Image credit: Sheldon Faworski and Sean Walker, via http://www.astropix.com/.

Он не  только не смог объяснить, почему звезды в нашей Галактике не находятся, в первом приближении, в стабильных положениях - ну, они в действительности движутся вокруг ее центра по стабильным орбитам - но и не смог предсказать явление расширения Вселенной.

Если бы он выдвинул гипотезу расширения Вселенной вместо создания космологической постоянной, чтобы решить проблему коллапса Вселенной в черную дыру - вот это было бы тогда правильно.

Image credit: retrieved from http://izquotes.com/.

Image credit: retrieved from http://izquotes.com/.

Первый принцип в том, что вы не должны дурачить себя - 
человека, которого проще всего одурачить.
(Ричард Фейнман)

Эйнштейну надо отдать должное. Он был достаточно умен, чтобы признаться всему миру, и прежде всего, самому себе, что это решение было неверным. 

И даже сегодня, оглядываясь в прошлое и признавая, в действительности,  существование космологической постоянной  - темной энергии, энергии расширения Вселенной - Эйнштейн все равно был неправ!

В науке вообще и в физике в частности не достаточно просто дать верный ответ! Нужно дать правильный ответ на основе правильных предположений, иначе вы можете завести себя абы куда.


Image credit: Sean Carroll via Steve Hsu of http://infoproc.blogspot.com/.

Image credit: Sean Carroll, via Steve Hsu of http://infoproc.blogspot.com/.


Возможно, космологическая постоянная и вернулась, но это не имеет ничего общего ни с теми причинами, по которым Эйнштейн вводил ее, ни с тем значением, которое он для нее устанавливал. Иногда, для решения новых загадок вполне подходят и старые идеи.

Почему я это вам говорю? Потому, что производятся попытки пересмотреть нашу историю, чтобы сделать наших героев еще более героическими, дав им первенство и в открытиях, которые они не совершали. Таким образом можно дурачить и самих себя, прощая за те ошибки, которые могут как-то относиться к нашему пути к успеху.


Image credit: European Space Agency.

Image credit: European Space Agency.

 Ошибаться можно. Ошибка - показатель того, что вы пытаетесь, а также того, что вы остаетесь честны с собой. Важно осмыслить потом ее в самом конце. В нашей жизни мы ошибаемся  огромное количество раз, уж в этом-то я уверен.

Что отделяет хороших ученых от всех остальных - это наша воля, наша способность отказываться от идей, которые больше не согласуются с данными, признание того, что мы можем ошибаться и принятие теоретических идей, которые хорошо согласуются с наблюдениями. Мы можем вернуться даже назад, чтобы оживить некоторые идеи прошлого и попытаться применить их по-новому к нашей Вселенной, по мере накопления знаний о ней (но это не значит, что все старые идеи были верны, отнюдь!)

Это наука. Мы каждый день делаем новый шаг к истине. Спасибо, что идете со мной по этой дороге.

Круги на воде


26 мая 2013 года

Удивительный снимок удался Послу-Фотографу Европейской Южной Сержу Брунье. Серж поехал в пустыню Атакама, взобрался на вершину Сьерро-Армазонез, откуда ему открылся совершенно потрясающий вид на нашу Вселенную.

Хотите, разберем этот снимок на запчасти?

Во-первых, Сьерро-Армазонез не просто какая-то там вершина. Это - дом будущего Сверхбольшого Телескопа Европейской Южной - диаметр которого будет около 39 метров. СУПЕРтелескоп будущего! Соответственно, для него нужен был САМЫЙ ЛУЧШИЙ астроклимат. Снимок, как раз, и демонстрирует колоссальное количество звезд на небе.

Во-вторых, в глаза бросаются светлые линии - это звезды, которые движутся вместе с небом при суточном вращении Земли. Если открыть затвор фотоаппарата на несколько минут, небо за это время повернется на определенный угол, и звезды оставят вытянутые следы на приемнике излучения. В данном случае имеет место составная экспозиция из нескольких, обработанная в программе (читай - фотошопе)

В-третьих, прекрасно виден южный полюс неба - вокруг него звезды описывают концентрические круги. А в том месте, где круги становятся практически прямыми (рядом с вышкой, в центре), можно с уверенностью сказать - это небесный экватор. Поскольку снимок составной, полупанорамный, возникает ощущение, что мы находимся в каком-то цилиндре, а не в сфере. На самом деле, это просто следствие составления снимков и искажений, которые возникают при переносе вогнутой поверхности неба на плоскость матрицы широкоугольным объективом.

Смотришь на полюс, и никак не оставляет ощущение кругов на темной воде пространства-времени от брошенного в глубину неба камешка...

понедельник, 27 мая 2013 г.

Что такое Темная Энергия?

Астрофизик, космолог, доктор Этан Зигель ведет отличный блог о природе, структуре и эволюции нашей Вселенной. Все время возвращаюсь к нему - потому, что, пожалуй, он - один из лучших популяризаторов такой сложной для понимания подчас науки как космология.

Итак, что такое темная энергия?



Эйнштейн и его космологическая постоянная (лямбда-член)
с сайта www.scholarpedia.org

Из-за того, что темная энергия составляет около 70 процентов Вселенной, она просто доминирует над обычной материей. Это значит, что темная энергия управляет расширением, и, в конечном счете, определяет судьбу Вселенной

Эрик Линдер (Eric Linder)

Прошло уже некоторое время спустя того момента, когда мы обсуждали темную энергию. Тогда мы говорили о грубейшем просчете Эйнштейна, и потому давайте-ка нырнем в эту тему немножко поглубже.

Image credit: S. Beckwith & the HUDF Working Group (STScI), HST, ESA, NASA.

Это наблюдаемая нами Вселенная - как ее показывает Хаббл - с сотнями миллиардов галактик, вытянутыми в пространстве на 41 млрд световых лет по всем направлениям, показывающими, что происходило со Вселенной в далеком и близком прошлом, а также на что она похожа сейчас. И взгляд этот ограничен только нашим желанием и способностью видеть. Есть три больших комплекта наблюдений, которые говорят нам столько всего о Вселенной в больших масштабах.



Image credit: Northern Galactic Cap from the SDSS-III release, via http://www.sdss3.org/.

1. То, как галактики группируются в большом масштабе.

Рассматривая крупномасштабные исследования галактик, мы видим, как во Вселенной сгруппирована вся материя, как и где она сбита в кучи, а где наоборот - разрежена, где существуют огромнейшие пустоты. Внося различные ингредиенты в модель Вселенной, которой управляет Общая Относительность, мы можем моделировать, как же в ней формировались различные структуры. И мы можем сказать, что такое наша Вселенная - там, где модели совпадают с наблюдаемой нами картиной.

Image credit: ESA and the Planck Collaboration.

2. Температурные флуктуации микроволнового фонового космического излучения.

Рассматривая флуктуации температуры - горячие и холодные пятна - мы можем судить о том, где во Вселенной были самые большие и самые малые плотности, как они группировались по отношению друг к другу - на всем пути обратно во времени - вплоть до момента, отстоящего от Большого Взрыва на 380 тысяч лет!  Поскольку свету пришлось путешествовать с того момента почти целые 13.8 млрд лет (а он путешествует по Вселенной 99.997% всей ее истории), мы можем получить информацию о том, какой была Вселенная в те времена, а также, как она с тех пор расширялась. Эта картина флуктуаций показывает нам также различные комбинации ингредиентов нашей Вселенной.


 Image credit: Kowalski et al., Ap.J., 2008.

3. Прямые наблюдения хорошо известных нам объектов на разных расстояниях/красных смещениях в нашей Вселенной.

Все - от переменных до свойств различных галактик и далеких сверхновых -  помогает нам взбираться по этой космической лестнице. И эти наблюдения говорят нам о том, как развивалась Вселенная от того времени, которое мы можем измерить - и до настоящего.

Со всеми этими тремя комплектами данных - добавляя сюда и другие измерения, хотя основными по-прежнему будут все те же три  - мы можем узнать, что во Вселенной есть материя (31-32%, большинство которой - темная материя), а остальное составляет темная энергия.


Image credit: Planck Collaboration: P. A. R. Ade et al., 2013, A&A Preprint; Аннотации Этана Зигеля.

И вы спросите - что же такое темная энергия, как мы узнаем ее?

В принципе - под принципом я понимаю Общую Относительность - материя, энергия, дефекты топологии и, вообще говоря все остальное, что вы может вбросить в вашу Вселенную - будет влиять на ее расширение и проявляться в двух параметрах - плотность энергии и давление.



Image credit: Large Synoptic Survey Telescope, NSF, DOE, and AURA.

Поскольку, как мы наблюдаем, Вселенная расширяется, и поскольку мы знаем, как ведет себя материя (да, и даже темная материя - согласно Общей Теории Относительности), мы можем судить о плотности и давлении темной энергии. В частности, мы знаем, что давление темной энергии отрицательно, сильно отрицательно.

В Общей Теории Относительности можно соотнести давление любого компонента Вселенной к плотности его энергии таким простым уравнением:

ρ = w P / c2,

где ρ - плотность энергии, Р- давление, с - скорость света, и w- просто какое-то число. 



Image credit: A.V. Vikhlinin, R.A. Burenin, A.A. Voevodkin, M.N. Pavlinsky.

Согласно лучшим имеющимся у нас на текущий момент данным, w=-1. Со временем, мы надеемся определить его лучше, но даже сейчас мы можем определить его с точностью -1 ± 0.08 - что уже очень неплохо.

И вот в чем штука - в теории давление различных космологических компонентов нарастает с дискретностью 1/3. Например:

- у излучения (фотоны и нерелятивистская материя) w=+1/3
- у материи (обычной и темной) w=0, она практически не обладает давлением
- у космических струн (или одномерных топологических дефектов)  w=-1/3. Это грань между тем, что заставляет Вселенную расширяться (меньше этого значения) или нет
- у стен доменов - или у двумерных топологических дефектов w=-2/3
- у космологической постоянной (или у текстур - трехмерных дефектов) w=-1

Это простые свойства.


Image credit: NASA / CXC, via http://chandra.harvard.edu/.


Но темная энергия может быть также чем-то совсем странным. Отношение плотности и давления у нее могут и меняться со временем. Оно может быть чем-то, чего мы совсем не понимаем. Она может быть очень, очень странной, и наши измерения, которые показывают w=-1 - лучшее, что мы сейчас видим - могут соответствовать только тому состоянию, в котором наша Вселенная пока находится.

И что мы обнаружили?


Image credit: Pearson / Addison-Wesley.

Чем дальше в прошлое мы смотрим, тем все лучше и лучше соответствует тому, что мы знаем о космологической постоянной. 

Космологическая постоянная обладает следующими преимуществами:
- ее просто объяснять
- она неизменна (даже если ее значение - 0)
- ей не нужна никакая новая физика вне стандартной модели

Мы продолжим изучать различные варианты темной энергии, квинтэссенция которой - темная энергия, управляемая скалярным полем, конечно же. Но, теоретически, у нас нет пока мотивации в этих исследованиях, пока мы не обнаружим некие подтверждения тому, что темная энергия - нечто большее (или совсем другое), чем простая космологическая постоянная. И, поверьте мне, мы действительно ищем такие подтверждения.


Image credit: LSST and others, via http://www.lsst.org/lsst/science/scientist_dark_energy.

Это не значит, что темная энергия - космологическая постоянная, это значит, что пока это лучшая из имеющихся у нас гипотез - до тех пор пока не появятся опровержения, а таковых пока в виду что-то не видно. Это лучшее, что пока у нас есть.

P.S. там есть еще и отличнейшая статья про ошибку Эйнштейна - собственно, первая из этой серии. Постараюсь перевести в ближайшие дни.

четверг, 23 мая 2013 г.

Мозги Больцмана, Теория Струн и мультивселенные




Крепко сидите на стуле? Уверены? В статье дальше пойдет речь о концепциях, которые неготового читателя могут просто так, на раз, выбить из седла!

Ну, если готовы, пожалуйста - 

22 мая 2013 года
(авторский перевод - т.е. очень близко к исходному тексту. но со своими эмоциональными вставками)
 
Нашей более-менее стройной, вроде как устоявшейся картине мира угрожают... (наберем воздуха в грудь) ЛЕГИОНЫ мозгов без тел, спокойно плавающих себе в глубоком космосе! Однако, новые математические модели на основе теорий струн и их следствия - теории мультивселенных - могут дать выход из этой ситуации и, заодно, приобрести этим противоречивым теориям новых сторонников.

Физики бывают одержимы различными причудливыми идеями годами, но в последнее десятилетие они, кажется, переплюнули сами себя, придумав концепцию т.н. "мозгов Больцмана" - а именно, полностью сформировавшихся в открытом космосе случайным образом сущностей  ...обладающих сознанием!

Может показаться немыслимым (еще бы!), но законы физики целиком такую возможность не исключают. Конечно, все это требует крайне продолжительного времени. Постепенно случайные комки материи и энергии могут образовать работающий разум - по той же логике, по которой миллион обезьян за миллион лет на миллионе пишущих машинок смогут сотворить Шекспира. (хм...я лично читал нечто прямо противоположное)

Большинство моделей предсказывают, что Вселенная будет расширяться экспоненциально до бесконечности, и это, по идее, должно привести к появлению бесчисленного количества мозгов Больцмана, значительно превышающего количество живших, живущих и тех, кто еще будет еще жить людей на планете Земля. 

И это значит, что для нашей Вселенной более типичен опыт как раз мозгов Больцмана, чем обычного земного наблюдателя (Васи Пупкина), на которого мы все так привыкли рассчитывать. Иначе все наши теории становятся ненадежными.

Клэр Жуковски (Claire Zukowski) из Университета Калифорнии в Беркли, говорит: "должен быть типичный земной наблюдатель, а не больцмановский мозг".

Отдельная проблема - то, что мозги Больцмана должны существовать и в далеком будущем Вселенной, когда она будет представлять собой однородную пустоту, и в которой прошлое будет таким же, как и будущее. И потому, получается, наш человеческий опыт становится просто пренебрежимо малым, совершенно не типичным для Вселенной.

Однако, если мы сможем продемонстрировать, что у Вселенной конечная жизнь, это уберет угрозу бесконечно большого числа мозгов Больцмана. Жуковски, вместе с коллегой Буссо считают, что в этом должна помочь теория струн.

Согласно теории струн, может существовать бесконечное множество Вселенных, которые создаются в процессе, который называется вечной инфляцией, когда одна постоянно расширяется в невероятных масштабах, а другие растут внутри нее в виде пузырей. Такое собрание вселенных называется мультивселенной. Многие из этих вселенных могут быть битком набиты мыслящими созданиями - в то время, когда прошлое сильно отличается от будущего, которые дают нам стандартного наблюдателя. Но постепенно, с ходом времени, баланс будет передвигаться в сторону вселенных, которые стали однородными, в них появляются мозги Больцмана, уводя баланс снова в сторону.

Последняя работа Жуковски и Буссо говорит о том, что это не так. От родительской вселенной постоянно отпочковываются все новые вселенные, поэтому ее характеристики определяют, какие именно вселенные рождаются в этот момент и смогут ли они прожить достаточно времени, чтобы их наполнили мозги Больцмана.

Буссо и Жуковски провели матанализ мультивселенных с двумя начальными условиями - старой моделью, впервые предложенной Стивеном Хоукингом и его коллегой Джеймсом Хартли (James Hartley), и новой моделью, выведенной из теории струн. Вселенная Хоукинга-Хартли со временем переполнилась мозгами Больцмана, а в новой продолжило свое господство обычное человеческое сознание, что делает наше восприятие текущей вселенной убедительно нормальным для мультивселенной.

Сама теория струн по-прежнему еще очень противоречива и атакуется со всех сторон за свою чрезмерную сложность и недоказуемость. Но если Буссо и Жуковски правы, она поможет разрешить проблему с мозгами Больцмана, и приобрести еще какое-то количество сторонников.

"Потенциально это добавило возможность экспериментального подтверждения теориям струн и вечного расширения" - говорит Дэниель Харлоу (Daniel Harlow) из Принстонского Университета " Мы должны лучше понять - и дело в том, что эта работа как раз и показывает наше желание понять это лучше."

Комментарий д-ра Майкла: у нас здесь отличный пример, когда ученые пытаются проверять одни концепции другими - иногда настолько призрачными и косвенными, что эти концепции, в свою очередь надо подтверждать еще новыми, еще более призрачными и неуловимыми. А как иначе - на этом рубеже знаний вокруг одна темнота и неизвестность. И тут в дело вступают мысленные эксперименты и зубодробительная математика. Здесь прослеживается цепочка Космология-Эволюция Вселенной-Теория Струн-Мультивселенная-Наблюдатели в ней-Мозги Больцмана. То есть отсутствие в наблюдаемой части нашей Вселенной подобных мозгов... должно ведь о чем-то говорить? Не о том ли, что эта шокирующая теория может быть просто очередным песчаным замком на фундаменте тензорного анализа и интегро-дифференциальных уравнений n-го порядка??

В научном мире достаточно много ученых-космологов, которые резко отрицательно относятся к теории (скорее, даже теориям - их несколько модификаций) струн. Они считают, что за пластами математики этих теорий теряется главное, что отличает науку от схоластики - возможность проверки и опровержения теории экспериментом или наблюдениями. Они считают, что теории струн уводят ученых в тупик, когда наука станет чем-то вроде богословия, где роль священного писания будут играть мат.модели - недоказуемые, непроверяемые в принципе... Манипулируй себе функциями, интегралами да тензорами, интерпретируй как душе угодно... Думаю, что рациональное зерно в этих возражениях есть.

Сама же концепция самопроизвольного зарождения мозгов как физического мыслящего тела в облаке межзвездной пыли выглядит не более фантастично, чем появление жизни на Земли из первичного бульона... В принципе, не исключено наукой, хотя на эту тему споры ведутся уже не первую сотню лет - цитировать не будем, мы не о том пишем здесь.

Но я бы все-таки избегал трактовать эту ситуацию слишком линейно, слишком математически, слишком статистически. Мне кажется, что мы упускаем из виду какую-то очень важную закономерность, которая выводит самозарождение жизни и разума из разряда простой статистики куда-то в более глубокую область, которую, возможно, мы еще даже не в состоянии осознать...

А вы как думаете?

среда, 22 мая 2013 г.

TWA-5B - перепланета или недозвезда?

 Credit: NASA/CXC/Chuo U./Y.Tsuboi et al.

Чандра,
15 апреля 2001 года

Чандра обнаружил, что коричневый карлик под названием TWA-5B, который обращается в бинарной системе TWA-5A, допускает безобразия - ну то есть, излучает рентгеновские лучи. Система находится на расстоянии всего 180 световых лет от нас - рукой подать, и является участником большой группы молодых звезд, которые проецируются на наш небосвод в созвездие Гидра. Радиус орбиты коричневого в 2.75 раз больше радиуса орбиты Плутона. 

На снимке мы видим не реальные диаметры звезд, а всего лишь кружочек рассеяния - инструментальный эффект матрицы, и потому, чтобы представить лучше, как оно на самом деле  - вот этот рисуночек.

(Credit: NASA/CXC/M.Weiss)

Коричневые карлики - в общем, это неудавшиеся звезды. Рычат, плюются, тужатся - но стабильной реакции синтеза внутри достичь не могут. Считается, что массы типичных коричневых карликов - в районе 80 масс Юпитера или 8 процентов массы Солнца и ниже. Потому коричневые светят в инфракрасном диапазоне и черпают энергию своего свечения в постепенном сжатии...

Молодые карлики обладают буйным нравом. Пытаясь сравниться с обычными звездами, они идут на всяческие ухищрения. Их внутренности крайне турбулентны, что приводит к образованию мощных магнитных полей, которые могут даже нагревать их внешние атмосферы (короны) до удивительных температур в миллионы градусов и, значит, тут уже они светятся в рентгеновском диапазоне.

Масса TWA-5B - между 15 и 40 массами юпитера, что делает его одним из самых маленьких коричневых карликов, которые мы сейчас знаем. Он находится почти на границе в 12 масс юпитера, которая, как считается, разделяет "еще-пока-звезды" от "почти-уже-планет". Поэтому результаты Чандры могут указывать на возможности находить... очень массивные экзопланеты!

Комментарий д-ра Майкла: гм, у меня небольшой конфликт вышел с последним утверждением. Юпитер же, (как и другие планеты-гиганты) вроде бы не обладает буйным рентгеновским излучением. Будем искать, в общем. Если найду чего на эту тему дальше - отпишусь.

Кеплер - состояние стабилизировано, но...




21 мая 2013 года

Согласно новому отчету менеджера Кеплера за прошедшую неделю после отказа колеса гироскопа номер 4, инженерам удалось стабилизировать ориентацию и положение аппарата, выведя его из состояния, когда он контролировался тяговыми двигателями в режим  "постоянной направленности". Теперь аппарат считается не аварийным и находится в стабильном состоянии.

Когда телескоп не смог навестись на цель, вся избыточная электроника на его борту была тут же выключена, чтобы исключить возможность усугубления ситуации. Но как только команде удалось привести аппарат в режим "постоянной направленности", электронику снова включили - всю, кроме колесиков гироскопа. В ближайшее время также будет включен и фотометр - чтобы поддерживать необходимые температурные условия на борту аппарата. К сожалению, Кеплер не находится в режиме сбора научных данных (и, вообще говоря, неясно, вернется ли в него когда-нибудь - прим.перев.).

Режим постоянной направленности был разработан с целью экономии топлива для последующих попыток оживить Кеплер. Это состояние, при котором Кеплер будет отталкиваться солнечным давлением прочь от Солнца, а маршевые двигатели  периодическими импульсами будут возвращать его "на место" - эдакий маятник получается. Это режим позволит сэкономить много топлива, давая инженерам возможность снимать и анализировать телеметрию, а также дополнительное время для планирования восстановления аппарата.

В следующие недели специально созванная команда по Преодолению Аномалии будет заниматься исследованиями, как же можно восстановить функции колесика гироскопа. В команду включены специалисты из Эймса, Болл Эйрспейс, Лаборатории Реактивного Движения, и UTC  - производителя колесика. 

Поиск решения может занять недели, может быть, месяцы. Предусмотрены испытания предлагаемых решений на специальном тестовом стенде. 

Пока аппарат стабилен и находится в безопасности. Мы будем рассказывать о наших действиях в следующих новостях.

Спасибо всем, кто присылал выражения сочувствия и поддержки!

понедельник, 20 мая 2013 г.

Вождение за три земли. Часть 1. Боденвердер

Обещал, что будет про путешествие? Вот вам, пожалуйста, Часть первая.

пятница, 17 мая 2013 г.

Тайна вспышки в созвездии Андромеда


4C+29.30


15 мая 2013 года

На этом композитном снимке галактики можно наглядно увидеть, как чудовищная гравитация сверхмассивной черной дыры может приводить к событиям космического масштаба и космических же энергий! Синим цветом показаны рентгеновские лучи (Чандра), желтым - свет оптического диапазона (Хаббл), а радиоволны - розовым (Очень Большой Массив).

Галактика 4C+29.30 находится на расстоянии около 850 млн св. лет от нас. Радиоизлучение приходит от струй вещества, которые движутся со скоростями порядка 80 тыс. км в секунду! Масса черной дыры - сотни миллионов масс Солнца. Концы струй материала также показывают большое количество радиоизлучения - там, где они сталкиваются с межгалактической средой и постепенно замедляются.

Рентгеновские данные показывают положение горячего газа. Яркие области в центре снимка соответствуют температурам газа в млн градусов. Этот материал частично будет потом поглощен дырой, но кружащийся вихрь намагниченного газа вокруг нее продолжит пополнять струи все новыми порциями.

Большинство рентгеновских лучей низких энергий поглощаются пылью и холодным газом непосредственного окружения черной дыры, которые, скорее всего, приняли форму тора (или бублика). Этот тор поглощает также и все фотоны оптического диапазона, поэтому астрономы часто называют черные дыры такого типа "скрытыми". Основной источник света визуального диапазона на этом снимке - обычные звезды галактики.

Яркие точки излучения на внешних краях галактики в рентгеновских лучах и радиоволнах вызываются электронами исключительно высоких энергий, которые летят по спиралевидным траекториям вдоль линий магнитного поля, врезаясь в кучи материала. Большинство своей энергии электроны отдают на нагрев сгустков газа, а некоторые из них еще и продолжают тащить за собой по траектории небольшие порции, размазывая газ вдоль направления струи. Нагревание и "перетаскивание" материала ограничивает поступление нового вещества в черную дыру, управляя ее ростом. Этот процесс служит хорошим объяснением соответствия масс сверхмассивных черных дыр и общей массы вещества их галактик.

четверг, 16 мая 2013 г.

среда, 15 мая 2013 г.

Фото дня: NGC1073 и сквозь нее видны квазары...

3 февраля 2012 года

Красивая пересеченная спираль NGC 1073 проецируется на наш небосвод в созвездии Кита, находится на расстоянии 55 млн световых лет от нас и относится к тому же типу, что и наша собственная Галактика. Здесь есть все - мощные серо-голубые рукава, розовые области формирования звезд, бело-желтая яркая перемычка и центральное утолщение.

Но снимок хорош не только этим. На заднем плане холста Большой Вселенной видны несколько слабых, но от этого не менее замечательных объектов, которые просвечивают сквозь рукава галактики, как свечки сквозь тюль.
PKS 0241+011, QSO B0240+011 и [VV96] J024333.6+01222 - это квазары, исключительно яркие источники излучения, которое выпускает материя, падающая в активные центры галактик, в их сверхмассивные черные дыры!  Но нам они видны как тусклые объекты заднего плана потому, что расположены на огромных расстояниях  в миллиарды световых лет.

Кроме трех квазаров, на снимке виден еще один интересный объект - IXO 5. Это источник сильного рентгеновского излучения, что выдает наличие какого-то высокоэнергетического процесса. В данном случае астрономы подозревают, что это тесная пара звезда - черная дыра, принадлежащая самой NGC 1073.


Тур по сверхновой Кеплера


вторник, 14 мая 2013 г.

Про Вселенную, диапазон яркостей и обработку снимков.

С незапамятных времен подмечено, что человеческий глаз разбирает звезды по видимому блеску так, что звезды соседних звездных величин -  скажем, 4й величины от 5й -  отличаются примерно в 2.5 раза. Этот закон в простонародье носит название формулы Погсона и устанавливает соотношение освещенности от видимого блеска звезд.



где m1, m2 - звездные величины, L1, L2 - освещенности от этих объектов соответственно.

Звезды в пространстве разбросаны почти в случайном порядке, (слово «почти» здесь значит, что мы делаем реверанс в сторону гравитации сверхмассивной черной дыры и темной материи нашей Галактики, конечно же), на самых разных расстояниях от нас, скрыты пылью, и, значит, судить о «true» - яркости звезды по ее видимому на Земле блеску может быть затруднительно.

Но если, скажем, отбуксировать пару-тройку звезд на расстояние в 10 парсек, то сразу же увидим, в чем между ними разница. Вот - огромный голубой гигант, который выстреливает тонны излучения в пространство, и от которого хочется просто закрыться руками – такой он яркий. Вот – звезда типа Солнца, с расстояния в 10 пк ничего особенного собой не представляет. А вот - малюсенький, тусклый красный карлик. Его даже в телескоп с такого расстояния не всегда разглядишь...

Астрономы любят говорить об абсолютной звездной величине, которая связана с видимой простой формулой. Достаточно поставить эту звезду на расстояние в 10 пк и сравнить с эталонной. Эта формула, в общем случае, даже позволяет нам вычислять расстояния до звезд! 

где m - видимая звездная величина, M- абсолютная, d0  - 10 пк, d - расстояние до звезды.

Гигантская разница в яркости объектов Вселенной приводит к тому, что в свете ярких звезд астрономы иногда не могут различить самое интересное. Представьте, если бы мы находились внутри какого-нибудь скопления ярких голубых звезд классов О и В - разве б мы увидели все то богатство тусклых галактик, спрятанных за спинами и боками этих слепящих шаров в небе?

Охотники за экзопланетами, космологи, специалисты по спутникам планет Солнечной Системы находятся как раз в такой ситуации. Попробуй найти следы крошечных, тусклых планеток в слепящем свете звезд! Вот и приходится им всячески изворачиваться, использовать сложные маски, коронографы, чтобы прикрыть такой мешающий свет и где-то на границе чувствительности, в растровом мареве пиксельного шума найти то самое, вожделенное золото открытий большой науки.

Астрофизикам, изучающим облака молекулярного газа, не легче. Это мы привыкли, что наши глаза автоматически подстраиваются по яркости самого яркого объекта в поле нашего зрения, а все остальное, если сильно тусклее, просто выпадает в тень (проверьте сами – наша «TTL схема» работает именно так!). Для ПЗС-матрицы ответ очень прост: больше времени – больше деталей. Но, начиная с определенного момента, яркие части туманностей начинают наоборот, терять детали – тем больше, чем больше экспозиция, и они становятся как бы «выжжеными» внутри – ничего не видно.

Хороший аналог различия в яркостях объектов нашей Вселенной – запись симфонического оркестра. Здесь разница между самым тихим и самым громким звуком может быть такой, что для тихого звука не хватит чувствительности микрофона, а громкий – просто его шокирует.

Только диапазон яркостей во Вселенной гораздо шире!

Возьмите любой необработанный снимок какой-нибудь туманности и попробуйте начать изменять параметры яркости – чем светлее снимок, тем больше деталей вы будете замечать в темных его областях, но так все яркие области просто «утонут», став пятнами света. И вот задача - как же сократить этот диапазон, не потеряв деталей?

На все это накладывается непонятная многим профессионалам необходимость еще показывать эти снимки публике в стиле - «как видно глазу»... вот же петрушка какая! Глаз – отличный прибор, но... прибор с желто-зеленым фильтром внутри, нечувствительный к инфракрасной области (как, впрочем, и к большинству других длин волн), с низкой разрешающей способностью, с довольно низкой, собственной предельной чувствительностью к свету, хотя и динамически меняющейся в зависимости от условий освещения.

Друзья, чтобы увидеть туманность Ориона «так, как видно глазу», надо сесть на космический корабль и подлететь к ней на достаточно близкое расстояние, когда чувствительности ваших колбочек хватит на то, чтобы воспроизвести ее «настоящие» цвета. Все остальное – в известной мере – лишь приближение к этому... И то, мы же помним, что разные люди по-разному воспринимают цвета... Как видит Туманность Ориона, скажем, дальтоник? Или так - вот у меня левый глаз видит в "холодных" цветах, а правый - в "теплых"... Каким глазом смотреть, чтобы получить "true-колор"??

Астрономы используют не «true-колор», а условное кодирование цветом. Давайте, например, рентгеновские лучи обозначим синим, визуальный диапазон – зеленым, инфракрасный – красным. Что мы увидим на таком снимке? Мы увидим массу интересной информации, которая, к сожалению, совершенно скрыта, недоступна глазу человека. Потому специалистам более интересны снимки с цветовым кодированием, чем  «true-колор».


А теперь в дополнение ко всему сказанному ...добавим шум! Да-да, передовые исследования выполняются на самом пределе всего, что можно выжать из чувствительности, широты, разрешающей способности современных цифровых матриц. А наши матрицы тоже ведь не в виртуальном мире «фабрики грез» сделаны – они, по большому счету ...«шумят» И шум этот тем досаднее, чем ниже яркость объектов. А яркость объектов – и так на пределе!



Да и сами объекты Вселенной бывают так далеки, что зачастую занимают даже не один-два пиксела, а всего лишь какую-то его долю, да еще и окружены ореолом рассеяния – на чем ни попадя (например, на оптических деталях) и в этом ореоле совершенно теряются. Попробуй теперь разобраться, что ж ты ночью такого наснимал, если по всему полю, на самом пределе чувствительности идет такой шум, что вместо четких следов планет, у тебя какая-то дикая рябь пикселов.

И тут на передний план выходят разные алгоритмы подавления шума и обработки снимков.

Так что, можно сказать, что астрономия сейчас – не только конкуренция самых больших телескопов, самых чувствительных матриц, самых смекалистых инженеров и самых толковых теоретиков, но и самых лучших алгоритмов обработки изображений. Не используешь подходящий алгоритм – потеряешь открытие, ведь завтра этот же снимок может обработать кто-то немного более сообразительный, чем ты.

Вот такая нешуточная драма на самом деле стоит за таким, с виду простым понятием, как яркость небесных объектов...