Перейти к содержимому


Астроновости

космос и немного физики

Сообщений в теме: 1507

#1441 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 12 Март 2019 - 09:01

Призрачная галактика сохранилась почти неизменной со времени своего формирования

Изображение

Далеко в космосе расположена уединенная галактика. Она очень слабо светится, однако мало изменилась на протяжении миллиардов лет – и астрономы точно не знают, как эта галактика оказалась на своем месте и как происходило ее формирование.

Галактика DGSAT I, открытая в 2016 г., относится к классу сверхдиффузных галактик, то есть галактик имеющих относительно большие размеры при низкой светимости. Но эта необычная галактика нарушает многие правила, выведенные для сверхдиффузных галактик.

Большинство других сверхдиффузных галактик (концепция, относительно новая для астрономов) расположены внутри густонаселенных, бурлящих скоплений галактик. Астрономы считают, что в результате мощных столкновений, происходящих в этих скоплениях, в космос выбрасываются, словно конфетти из хлопушки, сверхдиффузные галактики.

Однако галактика DGSAT I имеет уединенное расположение. Она почти не испытывала на протяжении своего существования столкновений с другими галактиками и поэтому, вероятно, мало изменилась со времени своего формирования, сообщается в заявлении, сделанном исследователями из обсерватории им. Кека, расположенной на Гавайях.

Для объяснения происхождения галактики DGSAT I ученые проанализировали ее химический состав при помощи спектроскопа Cosmic Web Imager обсерватории им. Кека. Полученные данные показали, что эта галактика не только «бледная», но и «анемичная» - в ее составе было обнаруженное пониженное по отношению к магнию количество железа. Этот факт весьма необычен, поскольку, как правило, при взрывах сверхновых в космос выбрасываются оба этих металла в определенном соотношении.

«Пока мы не до конца понимаем наблюдаемого соотношения между этими элементами, однако одна из рабочих версий предполагает, что мощные взрывы сверхновых привели к тому, что размер галактики пульсировал в эпоху ее формирования, в результате чего отношение магния к железу возросло», - пояснил один из авторов исследования Аарон Романовски из Обсерваторий Калифорнийского университета, США.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronew...=20190312050031





Физики увидели переход между ферми-жидкостью поляронов и идеальным газом

Изображение
Zhenjie Yan et al. / Physical Review Letters, 2019

Физики из Франции и США впервые увидели переход между ферми-жидкостью поляронов и идеальным газом в несбалансированной системе сильно взаимодействующих фермионов. Для этого ученые использовали метод радиочастотной эмиссионной спектроскопии — снимали спектр возбуждений системы и следили, как характерная ширина спектрального пика зависит от температуры. Кроме того, исследователи измерили сжимаемость газа спиновых примесей и массу фермиевских поляронов, которые образуются в системе при низких температурах. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

При комнатной температуре большинство газов можно считать почти идеальными и описывать с помощью уравнения Менделеева — Клапейрона. Грубо говоря, дело в том, что в таких условиях энергия молекул размазана в широком диапазоне, квантовые состояния частиц пересекаются редко, и потому квантовыми эффектами в целом можно пренебречь. Однако при понижении температуры частицы «встречаются» все чаще и чаще, и квантовые эффекты перевешивают классические. В зависимости от того, какой статистике подчиняются молекулы газа, при нулевой температуре он превращается либо в бозе-конденсат, все частицы которого находятся в одном квантовом состоянии, либо в ферми-газ, в котором частицы занимают разные состояния из-за принципа запрета Паули.

Разумеется, на практике охладить газ до абсолютного нуля не получается, а потому его поведение всегда немного отличается от идеального. Кроме того, даже при низких температурах частицы могут сильно взаимодействовать друг с другом, и тогда система будет напоминать скорее жидкость, чем газ. Поведение таких «почти идеальных» систем физики описывают с помощью квазичастиц — возбуждений, которые распространяются на фоне идеальной системы и напоминают «настоящие» частицы. В частности, им можно приписать заряд и массу (точнее, энергетический спектр определенной формы). Квазичастицы позволяют существенно упростить описание квантового газа или жидкости. При низкой температуре отклонения от идеального квантового газа слабые, поэтому описание в терминах квазичастиц хорошо работает. Однако при увеличении температуры время жизни квазичастиц быстро уменьшается, и система переходит в классический режим. В промежуточном состоянии оба подхода теряют применимость, а потому его важно исследовать, чтобы лучше понять свойства квантовых систем.

Группа физиков под руководством Мартина Цверляйна (Martin Zwierlein) исследовала подобные переходы в несбалансированном ферми-газе сильно взаимодействующих атомов лития-6, которые находились на одном из трех низших уровней сверхтонкой структуры (для удобства ученые пронумеровали их в порядке возрастания энергий). Большинство атомов находилось в состоянии |3〉 и смотрели спином вверх, оставшиеся атомы находились в состоянии |1〉, а их спин был направлен вниз. Подробно прочитать, как ученые получили такую систему, можно в кратком пересказе журнала Physics.

При низких температурах несбалансированный ферми-газ приближенно описывается феноменологической теорией ферми-жидкости, разработанной Львом Ландау еще в середине 1950-х годов. Квазичастицами в данном случае выступают фермиевские поляроны — спиновые примеси (атомы в состоянии |1〉), «одетые» облаком возбуждений. При высокой температуре поляроны быстро распадаются, и система превращается в классический идеальный газ. Чтобы понять, большая температура или маленькая, ее нужно сравнить с температурой Ферми, которая примерно равна 5×10−6 кельвинов.

Чтобы уловить момент перехода, ученые использовали метод радиочастотной эмиссионной спектроскопии (rf ejection spectroscopy) — светили на систему радиоволнами, которые переворачивали атомы из состояния |1〉 в состояние |2〉, в котором частица практически не взаимодействует с остальными атомами. Измеряя число «перевернутых» атомов, физики восстанавливали спектр возбуждений системы. В свою очередь, по форме спектра исследователи определяли параметры квазичастиц. В частности, самая важная информация содержалась в характерной ширине спектрального пика, по которой можно определить энергию связи и скорость распада поляронов.

Изображение
Спектр возбуждений системы при различных температурах. Из картинки видно, как узкий пик, отвечающий поляронам при низкой температуре, постепенно сдвигается и размывается
Zhenjie Yan et al. / Physical Review Letters, 2019


Изображение
( B) Спектр возбуждений системы при различных температурах и энергиях. © Температурная зависимость характерной ширины пика. Пунктирные линии аппроксимируют ее квадратичной зависимостью в области низких температур и обратной коренной зависимостью в области высоких температур
Zhenjie Yan et al. / Physical Review Letters, 2019

Физики обнаружили, что при низких температурах характерная ширина пика росла квадратично, а при высоких — падала обратно пропорционально квадратному корню из температуры. В промежуточной области зависимость достигала максимума. Эти зависимости совпадают с теоретическими предсказаниями для скорости распада поляронов в ферми-жидкости и для скорости рассеяния в классическом идеальном газе. Таким образом, ученые впервые увидели переход между несбалансированной ферми-жидкостью и классическим газом (переходы в ферми-газах с равным числом спинов вверх и вниз раньше уже наблюдались).

Кроме того, с помощью эмиссионной спектроскопии ученые измерили массу поляронов, возникающих в квантовом режиме, и оценили сжимаемость газа спиновых примесей. Для этого физики следили за высокотемпературным «хвостом» спектра, который характеризует корреляции между атомами, возникающие на близких расстояниях. Измеренная таким образом масса поляронов оказалась примерно на 25 процентов больше массы атомов лития, что хорошо согласуется с численными расчетами и предыдущими экспериментами.

Изображение
Сжимаемость газа спиновых примесей в зависимости от температуры. Пунктирной линией отмечена теоретическая зависимость
Zhenjie Yan et al. / Physical Review Letters, 2019

В октябре 2017 года физики из Китая, Германии и Австралии смоделировали одномерную ферми-жидкость — так называемую жидкость Латтинжера — с помощью ультрахолодного газа атомов рубидия-87. С помощью такой модельной системы физики одними из первых исследовали переход между состоянием квантового газа и жидкости Латтинжера через промежуточное критическое состояние.

Про то, как статистика сказывается на свойствах квантового газа и почему при большой температуре отличия между ферми-газами и бозе-газами стираются, подробно рассказывает статья «Квантовые газы при низких температурах». А про интересные свойства, которыми обладают бозе-конденсаты, можно прочитать в материалах «Ниже критической температуры» и «Чашка жидкого гелия».

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...mi-to-Boltzmann






Зонд НАСА впервые увидел "перемещения воды" на Луне

Изображение
© РИА Новости / Владимир Сергеев

МОСКВА, 11 мар — РИА Новости. Планетологи впервые проследили за тем, как молекулы воды перемещаются из одного региона Луны в другой, наблюдая за ее видимой стороной при помощи приборов зонда LRO. Выводы ученых представлены в журнале Geophysical Research Letters.

"Нам было крайне сложно измерить количество воды у поверхности Луны из-за того, как свет отражается от ее поверхности. Вдобавок в прошлом наши коллеги фиксировали чрезмерно большие количества "мигрирующей" поверхностной влаги, которые нельзя объяснить любыми физическими процессами", — рассказывает Майкл Постон (Michael Poston), геолог из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере (США).

Считается, что на Луне сложились условия, препятствующие накоплению и сохранению больших запасов воды. Отсутствие атмосферы и слабое притяжение делает невозможным существование молекул Н2О в виде жидкости или пара, а лед на открытой поверхности будет постепенно испаряться под действием солнечного ветра.

Тем не менее вода на Луне все же существует — в 2009 году индийский зонд "Чандраян" обнаружил воду в южном полушарии спутника Земли, а в 2012 году зонд LRO нашел иней в кратерах на северном полюсе и скрытые залежи льда в десятках других темных кратеров на поверхности спутницы Земли. Их обнаружение заставило ученых гадать, откуда взялась вода на Луне, кто ее туда принес и как ей удалось выжить, не испарившись под действием лучей Солнца.

Некоторые астрономы сегодня предполагают, что большая часть запасов воды на естественном спутнике нашей планеты носит астероидное или кометное происхождение. Другие планетологи считают, что вода попала туда не в далеком прошлом, а непрерывно возникает в результате "бомбардировки" видимой стороны Луны потоками солнечного ветра, в котором есть и водород, и кислород.

Постон и его коллеги разрешили эти противоречия, проследив за тем, как молекулы воды, присутствующие в приповерхностном слое грунта, "отрываются" от поверхности спутницы Земли во время самой теплой части лунного дня. Часть из них "переезжает" в более темные уголки планеты, а другие улетучиваются в космос.

Ученых, как отмечает Постон, интересовала одна простая особенность этого процесса — как сильно меняется количество молекул воды над поверхностью Луны в тот момент, когда она попадает в тень Земли и поток заряженных частиц, испускаемых светилом, сильно ослабевает. Если теория о преимущественно "солнечном" происхождении воды верна, тогда доля воды должна несколько снизиться после подобного "земного" затмения.

Эти наблюдения раскрыли несколько интересных вещей, о которых раньше ученые не подозревали. Во-первых, оказалось, что источником этой влаги были не микроскопические кристаллики льда в приповерхностных слоях грунта или более глубокие и древние залежи влаги, а зерна пыли, напрямую впитывавшие в себя молекулы воды и высвобождавшие их при нагреве.

Во-вторых, их число оказалось несколько меньшим, чем раньше предполагали ученые, что позволяет объяснить присутствие воды в почве Луны, не прибегая к экзотическим объяснениям. Вдобавок детектор воды LAMP, установленный на борту LRO, не зафиксировал никаких изменений в доле ее молекул при наступлении "затмений", что ставит под сомнение существенную роль солнечного ветра в формировании лунных запасов влаги.

Отсутствие изменений говорит о том, что вода "сбегает" с Луны не так часто, как раньше считали сторонники этой теории, и указывает на возможный механизм ее накопления в грунте спутницы Земли. Эти сведения, как считают ученые, будут важны при выборе места и постройке будущих постоянных колоний на ее поверхности.
https://ria.ru/20190...1551687618.html





Ученые нашли в Гренландии следы античного "солнечного апокалипсиса"

Изображение
Вспышка на солнце
© NASA / GSFC/SDO

МОСКВА, 11 мар – РИА Новости. Геологи нашли во льдах Гренландии следы мощнейшей вспышки на Солнце, произошедшей примерно в 660 году до нашей эры. Она могла бы вызывать коллапс цивилизации, если бы произошла в нашу эпоху, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.

"Если бы эта буря случилась сейчас, то у нее были бы самые серьезные последствия. Наше открытие показывает, что вероятность появления подобных вспышек сегодня сильно недооценивается. Все это говорит о том, что мы должны найти способ лучше предсказывать и защищаться от подобных катаклизмов", — заявил Раймунд Мушелер (Raimund Muscheler) из университета Лунда (Швеция).

На Солнце периодически происходят вспышки — взрывообразные эпизоды выделения энергии в виде видимого света, тепла и рентгеновского излучения. Мощные вспышки "пробивают" магнитный щит Земли, и в результате этого они нарушают работу систем радиосвязи, спутников и угрожают здоровью космонавтов, работающих на МКС или на орбите.

К примеру, вспышка на Солнце в марте 1989 года лишила Канаду большой части ее электросетей, нанеся ущерб на 13,2 миллиона долларов США. Еще одна похожая космическая катастрофа произошла в ноябре 2003 года, когда вспышка класса X45 лишила Швецию электричества на несколько часов, повредила обсерваторию ACE и временно ослепила солнечный зонд SOHO.

Адриан Мелотт (Adrian Melott) из университета штата Канзас в Лоуренсе (США) и его коллега Брайан Томас (Brian Thomas) из университета Уошберна в Топеке (США) изучали "супервспышку" на Солнце в 8 веке нашей эры, чьи следы были недавно найдены в годичных кольцах японских кедров.

Считается, что наиболее мощная вспышка произошла в 1859 году во время так называемого "события Каррингтона". Во время этой мощнейшей вспышки выделилось приблизительно 10 йоттоджоулей (10 в 25 степени) энергии, что в 20 раз больше энергии, выделившейся во время падения метеорита, уничтожившего динозавров и морских рептилий. По недавним прогнозам НАСА, вероятность повторения такого события сегодня составляет около 12%.

По этой причине, как рассказывает Мушелер, историки, астрономы и физики сегодня активно пытаются найти следы других мега-вспышек в ископаемой и письменной истории Земли, которые помогли бы нам определить, как часто происходят подобные события, и какие последствия стоит ожидать от них.

К примеру, шведские геологи и японские физики нашли следы мощной вспышки на Солнце, произошедшей в 774 году нашей эры, изучая изотопный состав годичных колец древних японских кедров. Вдобавок, пару лет назад историки нашли упоминания еще одной вспышки, возникшей в 1204 году, в двух китайских и японских средневековых хрониках.

Мушелер и его коллеги открыли следы еще одной, гораздо более мощной катастрофы, произошедшей во времена падения Ассирийской империи и Древнего Египта, изучая химический и изотопный состав образцов льда, формировавшихся на территории Гренландии в последние 100 тысяч лет.

Многовековые льды, как объясняют авторы статьи, содержат в себе небольшое, но заметное количество бериллия-10 – радиоактивного изотопа этого металла, который образуется только в атмосфере Земли в результате столкновения разогнанных космических частиц с атомами азота.

Большой период полураспада, около 1,36 миллиона лет, позволяет использовать долю бериллия-10 в качестве индикатора активности Солнца и интенсивности "бомбардировки" Земли космическими лучами.

Существует еще один "космический" изотоп, хлор-36, чьи атомы появляются в атмосфере совершенно иным путем. Это позволяет отличить солнечные вспышки от взрывов сверхновых – в первом случае доли бериллия и хлора повысились бы одинаковым образом, а во втором выросла бы концентрация только второго элемента.

Концентрация и того, и другого изотопа, как обнаружили Мушелер и его коллеги, резко повысилась в тех слоях льда, которые сформировались в седьмом веке до нашей эры. В это же время, как показывают годичные кольца деревьев, резко выросла и доля "космического" углерода-14.

Точно измерив доли всех трех элементов, ученые пришли к выводу, что имеют дело с сверхмощной вспышкой на Солнце, чья сила была как минимум в 10 раз выше, чем у самых мощных вспышек современности, и сопоставима по силе с катаклизмом 774 года. При этом у нее был необычно жесткий спектр, который бы особенно негативно повлиял и на современную электронику, и на любых живых существ на орбите и на поверхности Земли.

Открытие третьей мощной вспышки в относительно недавнем прошлом, как считает Мушелер, говорит о том, что частота подобных событий сегодня сильно недооценивается. Поэтому разработка методов их предсказания и защиты цивилизации от их последствий должно стать главным приоритетом для ученых, заключает геолог.
https://ria.ru/20190...1551704672.html





Телескоп Spitzer открыл двойную систему из двух коричневых карликов

Коричневые карлики - это объекты, менее массивные, чем Солнце, и не способные запустить водородный синтез внутри себя. По крайней мере, если говорить об их массе, они представляют собой нечто среднее между планетами и звездами, и при этом астрономы предполагают, что они даже образуются и развиваются не так, как нормальные планеты и звезды. Эффект микрогравитационных линз уже зарекомендовал себя отличным способом их обнаружения, поскольку такой эффект зависит не от очень слабого света этих объектов, а от их массы.

Изображение
На диаграмме показана орбита космического телескопа Spitzer вокруг Солнца. © NASA / Spitzer

Когда свет проходит от звезды к коричневому карлику, выступающему в роли микрогравитационной линзы, создается искаженное изображение, которое позволяет обнаруживать и классифицировать искажающий этот свет объект. Это можно сравнить с предметом, который виден сквозь ножку стеклянного фужера. До сих пор с помощь. эффекта микрогравитационных линз удалось открыть 32 коричневых карлика. Пять из них являются отдельными, единичными объектами, но большинство коричневых карликов находятся в двойных системах и являются спутниками слабых карликовых звезд типа М.

И именно это предполагает основополагающие ограничения в отношении сценариев появления коричневых карликов. Важнейшим параметром коричневого карлика является его масса, но измерить массу самой линзы с помощью эффекта микрогравитационной линзы чрезвычайно трудно. Этот метод позволяет измерять усиленное и искаженное отображение звезд по мере его изменения во времени, потому что местоположение точки наблюдения с Земли меняется. Но эта техника не обеспечивает возможностей манипуляций с расстояниями до объекта, и чем больше расстояние, тем больше массы требуется для получения такого же количества искажений.

Ученые разобрались в этой проблеме и предположили, что измерение параллакса поможет определить расстояние до темного объекта, если при этом удастся отследить событие микрогравитации из двух достаточно отстоящих друг от друга точек наблюдения. Параллакс - это видимое угловое расстояние между положениями звезды в двух разных местах наблюдения.

Космический телескоп Spitzer, вращающийся вокруг Солнца на орбите, «догоняющей» Землю, в настоящее время находится на расстоянии 1,66 астрономических единиц от Земли (астрономическая единица - это среднее расстояние между Землей и Солнцем). Spitzer уникален с точки зрения этой характеристики и уже успел успешно измерить расстояния параллакса сотен событий микрогравитационной линзы, помогая, таким образом, астрономам определять массы искажающих объектов.

Астрономы Дженнифер Йи и Ин-Гу Шин из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) входили в состав команды, которая использовала Spitzer и наземные телескопы для изучения необычного явления микрогравитационной линзы. Объект с каталожным обозначением MOA-2016-BLG-231 находится на расстоянии около 9 400 световых лет в диске нашей галактики.

Форма его искаженной световой кривой показывает, что это, вероятно, пара коричневых карликов с массами примерно в двадцать одну и в девять масс Юпитера соответственно. Меньший из них как раз находится на нижнем пределе массы, чтобы считаться коричневым карликом, а не гигантской планетой. И это только пятая двойная система, в которой оба объекта являются коричневыми карликами. А полученная в результате этого открытия улучшенная статистика позволяет астрономам вплотную заняться поиском механизмов образования таких объектов.
https://kosmos-x.net...2019-03-11-5636





Магнитное поле в центре галактики Сигара

Изображение
Авторы и права: НАСА, Обсерватория SOFIA, Е. Лопес-Родригес; НАСА, телескоп "Спитцер", Дж. Мустакас и др.
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Являются ли галактики гигантскими магнитами? Да, но магнитные поля в галактиках обычно намного слабее, чем на поверхности Земли, они имеют сложную структуру и их трудно измерить. Однако недавно с помощью инструмента HAWC+ на борту летающей (на самолете Боинг-747) обсерватории SOFIA удалось зарегистрировать далекие магнитные поля, наблюдая инфракрасное излучение, поляризованное при отражении от пылинок. Наблюдения M82, или галактики Сигара, с помощью HAWC+ показали, что центральное магнитное поле перпендикулярно к диску и параллельно сильному сверхгалактическому ветру. Наблюдения подтверждают гипотезу, что центральное магнитное поле в М82 помогает ветру переносить массу миллионов звезд из центральной области звездообразования. На картинке магнитные линии наложены на изображения в оптике (серый цвет) и в излучении водорода (красный цвет), полученные на Национальной обсерватории Китт Пик, а также на снимок в инфракрасном свете (желтый цвет), полученный обсерваторией SOFIA и космическим телескопом "Спитцер". Галактика Сигара удалена от нас на 12 миллионов световых лет, ее можно увидеть в бинокль в созвездии Большой Медведицы.
http://www.astronet.ru/db/msg/1461372

#1442 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 13 Март 2019 - 09:07

Физики объяснили пониженную скорость ядерного бета-распада взаимодействием между нуклонами

Изображение

Физики из Германии, Канады и США объяснили, почему измерения переходов Гамова — Теллера в ядрах тяжелых элементов (то есть бета-распада) занижают значение аксиальной константы связи. Для этого ученые численно рассчитали вероятности переходов с помощью эффективной теории поля, которая учитывает взаимодействие между соседними нуклонами, и показали, что полученные значения совпадают с экспериментом. Статья опубликована в Nature Physics.

Одна из самых распространенных в природе ядерных реакций — это бета-распад, в ходе которого нейтрон превращается в протон, а затем испускает электрон и электронное антинейтрино. На более фундаментальном уровне этот процесс выглядит как переход d-кварка в u-кварк и виртуальный W-бозон, который впоследствии распадается на более легкие частицы. В бета-распаде могут участвовать как свободные, так и связанные в атомные ядра нейтроны. В зависимости от того, как ориентированы спины вылетевших после бета-распада фермионов (электрона и антинейтрино), бета-распады дополнительно разделяют на переходы типа Ферми (спины смотрят в противоположные стороны) и переходы типа Гамова — Теллера (спины смотрят в одну сторону). Бета-распад играет важную роль во вспышках сверхновых, в которых рождаются тяжелые химические элементы; с помощью бета-распада ученые датируют археологические артефакты и горные породы, а также ищут «новую физику» за пределами Стандартной модели.

Французский физик Анри Беккерель открыл бета-распад радиоактивных ядер еще в 1896 году, и с тех пор ученые довольно хорошо изучили этот процесс. К сожалению, даже в такой хорошо изученной области остаются открытые вопросы. Около пятидесяти лет назад физики обнаружили, что аксиальная константа связи (один из параметров теории электрослабых взаимодействий), измеренная по распадам тяжелых ядер за счет процессов Гамова — Теллера, примерно на 25 процентов меньше значений, полученных во всех остальных экспериментах. Чтобы объяснить это противоречие, ученые предлагали учесть корреляции между нуклонами и обмен мезонами. К сожалению, подтвердить эту гипотезу с помощью расчетов «из первых принципов» не удалось из-за высокой сложности квантовой хромодинамики. Проверить это предположение на практике ученые тоже не смогли. Таким образом, «загадка ядерного бета-распада» до сих пор оставалась неразрешенной.

Группа физиков под руководством Гота Хагена (Gaute Hagen) эту загадку с помощью численных расчетов. Вместо стандартных моделей атомного ядра, которые описывают его как набор отдельных взаимодействующих нуклонов ученые использовали эффективную теорию квантовой хромодинамики. Грубо говоря, эффективная теория учитывает основные вклады от физики высоких энергий с помощью численных коэффициентов, найденных в других экспериментах. В частности, она описывает бета-распады, в которых одновременно участвует два нуклона — например, превращение двух протонов в протон и нейтрон, нейтрона и протона в два нейтрона. Вообще говоря, исследователи использовали несколько эффективных моделей, коэффициенты которых были измерены в разных экспериментах. В рамках таких моделей ученые численно рассчитали ведущие поправки к стандартным матричным элементам Гамова — Теллера, которые описывают бета-распад различных ядер. Из-за большой сложности вычислений ученым пришлось использовать суперкомпьютер «Титан» производительностью около 27 петафлопс.

Сначала исследователи рассмотрели бета-плюс-распад ядра олова-100 до ядра индия-100. Ядро олова-100 дважды магическое, то есть его нейтроны и протоны полностью заполняют все ядерные оболочки. В этом ядре можно пренебречь тонкими эффектами, связанными с частичным заполнением оболочек, поэтому в его распаде доминируют «чистые» переходы Гамова — Теллера. Следовательно, выделить релятивистские вклады в таком распаде будет проще. В самом деле, теоретически рассчитанное «ослабление» аксиальной константы связи в бета-распаде ядра олова-100 лежало в диапазоне между 15 и 27 процентами, что отлично согласуется с экспериментом. Как и ожидалось, основной вклад в «ослабление» вносило взаимодействие между двумя нуклонами.

Изображение
Скорость бета-распада ядра олова, рассчитанная на основании стандартной теории (пустые символы) и эффективной теории (заполненные символы) для различных моделей распада
P. Gysbers et al. / Nature Physics, 2019

Затем физики численно рассчитали интенсивность процесса Гамова — Теллера в более легких ядрах. Всего исследователи рассмотрели семь ядер, число нуклонов в которых менялось от трех (тритон) до 14 (кислород-14). В расчетах ученые использовали модель, которая точнее всего совпала с экспериментом в случае ядра олова-100. Во всех семи случаях численное значение отклонялось от эксперимента менее чем на пять процентов. Таким образом, ученые заключают, что взаимодействие между нуклонами почти полностью объясняют расхождение между экспериментом и стандартной теорией переходов Гамова — Теллера.

Изображение
Скорость бета-распада ядра олова, рассчитанная на основании стандартной теории (пустые символы) и эффективной теории (заполненные символы) для разных радиоактивных ядер
P. Gysbers et al. / Nature Physics, 2019

Численные расчеты в ядерной физике требуют больших вычислительных мощностей, поэтому справиться с ними могут только современные суперкомпьютеры. В частности, для таких вычислений часто используют суперкомпьютер «Титан», принадлежащий Национальной лаборатории Ок-Ридж. Например, в ноябре 2015 года американские физики впервые рассчитали с помощью «Титана» размер нейтронной оболочки ядра кальция-40 и выяснили, что он гораздо меньше, чем считалось раньше. В марте 2017 группа χQCD впервые вычислила с помощью того же суперкомпьютера вклад глюонов в спин протона. В ноябре 2018 физики рассчитали «состав» массы протона, то есть вклады энергии покоя легких кварков, кинетической энергии кварков и глюонов, а также аномального вклада, связанного с тяжелыми кварками. А в феврале 2019 ученые численно оценили вклады кварков и глюонов в распределение давления и касательных напряжений внутри протона. Кроме того, в июне прошлого года в Национальной лаборатории Ок-Ридж заработал новый суперкомпьютер Summit мощностью около 200 петафлопс, на котором физики планируют выполнить еще более сложные расчеты.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...12/Gamov-Teller






Мощная солнечная вспышка оставила радиоактивный след в гренладском льду*

Изображение
NASA

Ученые обнаружили свидетельства исключительно сильной вспышки, которая произошла на Солнце около 660 года до нашей эры, и в результате которой Земля столкнулась с потоком высокоэнергетических частиц. Реакции данных частиц с атомами в атмосфере привели к появлению нестабильных радиоактивных ядер, которые ученые обнаружили в слоях гренландского льда. Анализ показал, что данное событие было примерно на порядок мощнее, чем любое непосредственно зафиксированное человеческим оборудованием, и сравнимо с самым мощным из известных, произошедшем в 774–775 году нашей эры. Результаты представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Время от времени на Солнце происходят явления, сопровождающиеся попаданием заряженных частиц в межпланетное пространство, то есть рождением солнечных космических лучей. Эти частицы могут быть ускорены либо непосредственно у звезды при пересоединении магнитных силовых линий во время вспышки, либо дальше от светила при взаимодействии с ударными волнами в плазме, оказавшейся в космосе вследствие коронального выброса массы. Затем потоки частицы движутся вдоль линий магнитного поля и могут попасть на Землю, в случае чего говорят о наблюдении всплеска солнечных космических лучей, при котором интенсивность потока может вырастать в десятки раз по сравнению с фоновым значением галактических космических лучей.

Солнечные космические лучи в основном состоят из протонов, но в них также встречаются и более тяжелые ядра: дейтерий, тритий, различные изотопы углерода, кислорода, неона и даже никель. Ядерные реакции с участием частиц космических лучей приводят к появлению редких не Земле изотопов, в том числе углерода-14, бериллия-10 и хлора-36. Значительные потоки солнечных космических лучей представляют угрозу как для аппаратуры спутников и здоровью космонавтов на орбите планеты, так и для наземной инфраструктуры, так как планетарного магнитного поля недостаточно для отклонения частиц с высокой энергией. В результате может быть нарушена работа навигационных систем и спутниковой передачи данных, а также затруднены полеты воздушных судов.

Ученые регистрируют все подобные события лишь на протяжении последних 70 лет, однако до появления современной науки и измерительной техники на Солнце происходили намного более мощные вспышки и выбросы частиц. В частности, такие события можно определить по концентрации углерода-14 в годичных кольцах наиболее старых деревьев. Таким образом удалось оценить интенсивность двух наиболее сильных всплесков активности звезды, которые произошли 1245 и 1025 лет назад.

В 2017 году ученые обнаружили резкие повышения концентрации углерода-14 в годичных кольцах деревьев около 2680 лет назад, однако подобная особенность может быть следствием разных событий, в том числе близкой сверхновой или гамма-всплеска. Раймунд Мушелер (Raimund Muscheler) из Лундского университета и его коллеги решили изучить ледяные керны соответствующего возраста из Грендандии и обнаружили в них повышенные содержания изотопов бериллия-10 и хлора-36 — радиоактивных изотопов с периодами полураспада в сотни тысяч лет. Полученные данные подтверждает гипотезу о связи всплеска концентрации с солнечным протонным событием. Оценочная интенсивность данного события превышает в 10 раз всплеск 1956 года — самый значительный из зарегистрированных научной аппаратурой.

Изображение
Результаты измерения избытка концентрации углерода-14. Вертикальными линиями показаны ежегодные измерения с ошибками, серая область — калибровочная кривая радиоуглеродного метода IntCal13 с одним стандартным отклонением.
Paschal O’Hare et al. / PNAS, 2019


Изображение
Результаты измерения концентраций бериллия-10 и хлора-36 в двух различных кернах гренландского льда. Пунктирные линии соответствуют фоновым значениям. На верхнем графике серым отмечены предсказываемые моделью скорости образования углерода-14.
Paschal O’Hare et al. / PNAS, 2019

Теперь ученые обладают данными о трех подтвержденных экстремальных солнечных протонных событиях за последние 2700 лет. Однако имеющиеся данные не позволяют сделать надежных оценок частоты подобных событий, которые «представляют угрозу современному обществу», пишут авторы в статье. «Я считаю, что статистическая основа для оценок частоты встречаемости очень слабая, — комментирует Мушелер. — Мы знаем о трех подобных событиях: в 660 году до нашей эры и 775 нашей эры, а также несколько более слабом в 993 году нашей эры — но было бы крайне спекулятивно утверждать, что они происходят раз в тысячу лет. Нам понадобится больше данных в высоком временном разрешении об углероде-14, бериллие-10 и хлоре-36 для уверенных оценок».

Пики концентрации углерода-14 в древесных кольцах около 775 и 993 годов нашей эры относятся к так называемым событиям Мияке по имени первого автора статьи, в которой о них впервые сообщалось. Мы публиковали поднобный текст о том, как такие особенности позволяют сличать радиоуглеродную шкалу датировки с дендрохронологической (на основе годичных колец деревьев) и уточнять методы определения возраста образцов.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...ar-proton-event






22 марта 2019 года мимо Земли пролетит астероид размером с дом

Мы уже стали постепенно привыкать к тому, что астероиды действительно представляют собой реальную опасность для Земли и жизни на ней. Ведь только за этот год уже восемь раз космические обломки диаметром от двух до двадцати пяти метров пролетали мимо нашей планеты на расстоянии более близком, чем орбита Луны. И это при том, что практически все эти небесные тела обнаруживаются, как говорится, уже на подходе к Земле, иногда всего за несколько суток до достижения точки, где астероид и наша планета сближаются более всего.

Изображение
Фото с сайта https://watchers.news/

И вот теперь к нам летит очередной и самый крупный в этом году странник, который тоже пройдет возле Земли ближе, чем Луна. 22 марта 2019 года недавно обнаруженный астероид, получивший обозначение EA9, пронесется возле Земли на удалении 0,80 расстояния до Луны / 0,00204 астрономических единиц (305 179 км / 189 629 миль). При этом нужно отметить, что это один из редких астероидов, которые были обнаружены системами поиска еще до его критического приближения к нашей планете.

https://thumbs.gfyca...naco-mobile.mp4

Этот объект впервые был замечен астрономическим обзором обсерватории Маунт-Леммон 9 марта 2019 года. Он принадлежит к группе астероидов категории атонов и имеет предполагаемый диаметр от 17 до 37 м (55,7 - 121,3 фута).

https://thumbs.gfyca...sfox-mobile.mp4

Астрономы подсчитали, что астероид пролетит мимо нас со скоростью 5,37 км / с (относительно Земли) в 01:58 UTC 22 марта.

Он станет уже девятым обнаруженным астероидом с начала года, пролетевшим на расстоянии менее 1 расстояния до Луны. Эти данные были получены 11 марта.
https://kosmos-x.net...2019-03-12-5639






Астрономы открыли самую тесную пару звезд в двойной системе

Ученые обнаружили двойную систему с самой тесной парой молодых звездных объектов высокой массы из когда-либо изученных. Это предоставило им ценную «лабораторию» для проверки теорий о формировании массивных двойных звезд.

Владимир Гильен

Изображение

Международная команда астрономов под руководством Лидского университета определила рекордно короткое расстояние между молодой массивной звездой PDS 27 и ее массивным компаньоном: всего 30 астрономических единиц (а.е.), или 4,5 миллиарда километров. Это примерно то же расстояние, что отделят Нептун от Солнца. Таким образом, на сегодня эта пара звезд находится на самом близком расстоянии в двойной системе. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

«Это волнительное открытие, ведь наблюдение и симуляция массивных двойных систем на ранних стадиях их формирования — одна из главных сложностей современной астрономии, — говорит ведущий автор исследования Евгения Кумпия. — С PDS 27 и ее компаньоном у нас теперь есть самая близкие, самые массивные молодые звездные объекты в двойных системах, обнаруженных на данный момент».

В рамках исследования команда также определила компаньона другой массивной звезды — PDS 37. Анализ показал, что расстояние между PDS 37 и ее компаньоном где-то между 42 и 54 а.е., что сравнимо с расстоянием от Солнца до Плутона. Несмотря на то что эта пара находится друг от друга дальше, чем PDS 27, она все равно стала важным открытием, учитывая необходимость наличия подтвержденных массивных молодых двойных звездных систем в астрономических исследованиях.

Изображение
Наблюдения 2MASS (фоновое изображение) в 2003 году выявили сильно покрасневший источник, что указывает на молодую природу PDS 27. PIONIER обеспечивает в 2000 раз более высокое угловое разрешение, что позволяет увидеть, что PDS 27 - это двойная система / © University of Leeds

«То, как эти двойные системы формируются, — спорный вопрос, в поисках ответа на который было выдвинуто несколько теорий, — рассказывает доктор Кумпия. — Наблюдательные исследования двойных систем на ранних стадиях важны для подтверждения теорий об их формировании. PDS 27 и PDS 37 — редкие и важные «лаборатории», которые помогут в информировании и при проверке теорий по формированию двойных систем высокой массы».

PDS 27 по крайней мере в 10 раз массивнее Солнца и находится в восьми тысячах световых лет от Земли. Для определения присутствия звездных компаньонов PDS 27 и PDS 37 команда использовала самое высокое пространственное разрешение инструмента PIONIER Очень большого телескопа в Европейской южной обсерватории. Этот инструмент совмещает световые лучи четырех восьмиметровых телескопов и имитирует один телескоп диаметром 130 метров. Итоговая высокая пространственная разрешающая способность позволила команде рассмотреть такие тесные двойные системы, несмотря на их отдаленность от нас и близость друг к другу.

«Следующий важный вопрос, который мы старались избегать из-за сложностей с наблюдением: почему так много массивных звезд в двойных системах? Астрономам в последнее время стало понятно, что массивные звезды практически никогда не рождаются одни — как минимум с одним компаньоном. Но причины, почему так происходит, еще довольно туманны, — говорит соавтор исследования профессор Рене Оудмейер. — Массивные звезды оказывают влияние на их космическую среду. Звездный ветер, энергия и взрывы сверхновых, которые они создают, в свою очередь, могут повлиять на образование других звезд и галактик. Эволюция и судьба высокомассивных звезд довольно сложны, но предыдущие исследования показали, что на них в значительной степени могут влиять свойства двойных систем. Открытие молодых массивных двойных звезд — важный шаг в поисках ответов на многие вопросы об этих звездных объектах».
https://naked-scienc...-samuyu-tesnuyu

#1443 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 14 Март 2019 - 08:56

Вокруг Меркурия обнаружено кольцо пыли, а на орбите Венеры – группа астероидов

Изображение

Два новых открытия могут изменить наши, казалось бы, устоявшиеся представления о внутренней части Солнечной системы.

Меркурий делит свою орбиту с обширным кольцом пыли, указывается в недавнем исследовании. Кроме того, облако астероидов, которое еще до сих пор ни разу не наблюдалось учеными, может быть источником аналогичного пылевого гало в окрестностях Венеры, отмечается в другом исследовании.

Как Венера, так и Земля при движении вокруг Солнца собирали частицы пыли из окружающего пространства действием своей гравитации. Однако ранее считалось, что вокруг Меркурия такого пылевого кольца не существовало по причине слишком интенсивного воздействия на частицы пыли со стороны Солнца и малой массы Меркурия. Но в новом исследовании группа, возглавляемая Гильермо Стенборгом (Guillermo Stenborg), показала наличие пылевого кольца вокруг Меркурия шириной порядка 15 миллионов километров. Исследование базируется на наблюдениях, проведенных при помощи космических аппаратов НАСА STEREO, и компьютерных моделях, построенных командой. Эти результаты были опубликованы в ноябре минувшего года в журнале Astrophysical Journal.

В другом новом исследовании два ученых НАСА, Марк Кучнер (Marc Kuchner) и Петр Покорны (Petr Pokorný) попытались определить источник пыли аналогичного пылевого кольца, расположенного вдоль орбиты Венеры. Ширина этого кольца составляет 10 миллионов километров, а плотность пыли в нем всего лишь на 10 процентов превышает плотность пыли в окружающем кольцо пространстве.

Как выяснилось в результате этого анализа, ни один из известных источников пыли в Солнечной системе – включая Пояс астероидов, Облако Оорта, кометы семейства Юпитера и другие источники – не может отвечать за пыль, находящуюся на орбите Венеры. Тогда авторы работы предположили, что на орбите «планеты-сестры» нашей Земли может находиться прежде никем не наблюдаемая группа астероидов. Согласно Кучнеру и Покорны, эти астероиды до сих пор никем не были замечены, поскольку, во-первых, никто не предполагал искать их именно там, где они есть, а во-вторых, наблюдения небольших тусклых объектов на орбитах планет, лежащих во внутренней части Солнечной системы близко к Солнцу, связаны со значительными трудностями.

Это второе исследование опубликовано вчера, 12 марта, в журнале Astrophysical Journal Letters.
https://www.astronew...=20190313105000





Вращение астероида Бенну - цели миссии по возврату образцов грунта - ускоряется

Изображение

В конце 2018 г. космический аппарат под названием Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer (OSIRIS-REx) прибыл к астероиду Бенну, который он будет изучать на протяжении нескольких ближайших лет.

Теперь в новом исследовании сообщается, что скорость собственного вращения астероида Бенну возрастает с течением времени – наблюдение, которое поможет ученым глубже понять эволюцию астероидов, потенциальную угрозу, которую они могут представлять для Земли, а также возможность добычи полезных ископаемых с их поверхности.

Астероид Бенну находится на расстоянии 110 миллионов километров от Земли. Он движется в пространстве со скоростью примерно 101000 километров в час, а кроме того вращается, совершая один полный оборот вокруг своей оси в течение 4,3 часа.

В этом новом исследовании, проведенном группой астрономов во главе с Майком Ноланом из Университета штата Аризона в Таксоне, США, руководителем научной группы миссии OSIRIS-REx, сообщается, что скорость вращения космического камня постоянно увеличивается, так, что период его вращения сокращается примерно на 1 секунду каждые 100 лет.

Такое увеличение скорости со временем может привести к изменениям в форме космического камня – с увеличением скорости вращения от него могут начать отрываться фрагменты материала, согласно авторам исследования.

Эти находки помогут ученым понять характер изменений, происходивших с этим космическим камнем, таких как сходы лавин и другие долгосрочные изменения, поиск которых будет произведен при помощи аппарата OSIRIS-REx.

Наиболее вероятной причиной этого необычного возрастания скорости вращения астероида Бенну авторы работы считают так называемый эффект Ярковского, обусловленный давлением солнечного света на астероид с одной из его сторон. Для проверки этой и других гипотез о причинах ускорения вращения данного космического камня будут проведены специальные исследования при помощи аппарата OSIRIS-REx в этом году, сообщили представители научного коллектива.

Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
https://www.astronew...=20190313112555





Квантовую систему заставили вернуться к прошлому состоянию

Изображение
МФТИ

Коллектив ученых из России, США и Швейцарии теоретически обосновал и реализовал преобразование квантовой системы, после которого она самостоятельно эволюционирует к одному из предыдущих состояний. В некотором смысле это эквивалентно «обращению вспять» течения времени в весьма специфической ситуации. В рамках экспериментов физикам удалось с высокой точностью вернуть в исходное систему из двух и трех кубитов. Статья с описанием результатов опубликована в журнале Scientific Reports.

Большинство законов физики, например, классической механики, симметричны относительно времени, то есть не делают различий для прямых и обратных процессов. В связи с этим в физике актуальной проблемой является стрела времени, то есть причина существования выделенного направления течения процессов. Один из стандартных подходов к этому вопросу — рассмотрение в контексте статистической физики и второго начала термодинамики, которое утверждает, что энтропия замкнутой системы не убывает, то есть в отсутствии внешнего воздействия неупорядоченность должна возрастать.

Квантовая механика привнесла новый взгляд на проблему стрелы времени, выдвинув две новые гипотезы. Первая, независимо сформулированная Львом Ландау и Джоном фон Нейманом, гласит, что необратимость физических процессов проистекает из актов макроскопических измерений квантовых систем. Вторая, за авторством Юджина Вигнера, утверждает, что обращение во времени является неунитарной операцией, в то время как эволюция квантового состояния обязана быть унитарной, то есть описываться унитарным оператором, произведение которого с сопряженным к нему оператором дает единичный оператор.

В работе под руководством Гордея Лесовика из МФТИ предлагается новый взгляд на квантовую природу стрелы времени. Авторы показывают, что, несмотря на невозможность существования универсального оператора обращения времени, его можно получить в некоторых ситуациях, однако для его реализации всегда необходимо создание внешней по отношению к преобразуемой системе. В классическом случае для обращения достаточно зеркально отразить скорости всех частиц в системе, но в квантовой механике необходимо также обратить фазы волновых функций всех частиц, и именно это невозможно осуществить в общем случае. Однако если этого удастся достичь, то подействовав на квантовую систему, которая изначально находилась в состоянии Ψ0, а спустя время τ — в состоянии Ψ1, оператором обращения, по истечению еще τ она вновь должна оказаться в состоянии Ψ0.

Изображение
Волновая функция в процессе эволюции расширяется в пространстве. Затем на нее воздействует потенциал специальной формы, который проиозводит операцию сопряжения волновой функции. При дальнейшей эволюции волновая функция возвращается к исходной с точностью в 86%.
G. B. Lesovik et al. / Scientific Reports, 2019

Физики оценивают вероятность самопроизвольного сопряжения волновой функции в простейшей ситуации нахождения отдельной частицы в пространстве, заполненном единственным полем, которое играет роль внешней системы. Для конкретики авторы рассматривают электрон в поле фотонов реликтового излучения с современной температурой 2,7 кельвинов. Анализ показывает, что для текущего возраста Вселенной типичное время самопроизвольного обращения τ оказывается порядка 6×10-11 секунд, но даже при этом вероятность случайного появления электромагнитного поля нужной конфигурации столь мала, что при реализации подобного эксперимента 10 миллиардов раз в секунду за время жизни Вселенной нам в среднем лишь раз посчастливится зафиксировать подобную ситуацию.

Авторы также анализируют ситуацию двух частиц, не находящихся в состоянии квантовой запутанности. Оказывается, что если частицы достаточно близки (их волновые функции перекрываются, и объекты нельзя считать уединенными) простые флуктуации поля, такого как электромагнитное поле реликтовых фотонов, уже не смогут произвести необходимого воздействия. Еще более сложной является ситуация нескольких запутанных частиц, когда они образуют единую систему, описываемую единой волновой функцией. В таком случае оказывает необходимо проведение особого рода операций над двумя частицами сразу.

Также физики провели экспериментальную демонстрацию разработанного протокола. Для этого они обращали состояния публично доступного квантового компьютера IBM, который симулировал рассеяние электронов в одномерном случае. Авторы проводили исследования для случая двух и трех сверхпроводящих кубитов. Реализация данного опыта происходила в четыре этапа. Изначально все кубиты приводятся в основное энергетическое состояние, после чего они начинают свободно эволюционировать в течение определенного времени. Затем, благодаря возможности квантового компьютера управлять состоянием кубитов, их волновые функции преобразовывались — в частности, проходили процедуру сопряжения. В результате получалось специальное состояние, которое после свободной эволюции в течение такого же времени превращалось в исходное основное.

Тем не менее, из-за неидеальности оборудования и неустранимых ошибок при работе и считывании информации, конечное состояние не всегда полностью соответствовало исходному. Так при работе с двумя кубитами физикам удалось достичь точного соответствия в 85% случаев, а с тремя в 49% по результатам 8192 реализаций каждого варианта.

Изображение
Вероятности нахождения квантового компьютера из двух и трех кубитов в различных состояниях после реализации процедуры обращения во времени.
G. B. Lesovik et al. / Scientific Reports, 2019

В заключении авторы пишут, что их работа открывает новые возможности для исследования природы стрелы времени в случае реальных квантовых систем. Ученые отмечают, что сложность проведения подобных манипуляций над рассмотренными квантовыми системами полиномиально увеличивается с ростом количества необходимых для их полного описания параметров. Однако в более реалистичных ситуациях с учетом взаимодействий эта зависимость может оказаться иной, что будет определять характерные времена.

Для описания тонкостей работы квантовых устройств мы делали целую серию материалов под названием «Квантовая азбука». Конкретно про устройство и возможности квантовых компьютеров мы также готовили текст в рамках этого цикла.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...m-time-reversal





Физики из России провели самую точную проверку теории относительности

Изображение
Схема эксперимента с атомными часами
© Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

МОСКВА, 13 мар – РИА Новости. Пара атомных часов помогла российским и немецким физикам провести самую точную проверку специальной теории относительности и доказать, что она правильно описывает поведение пространства-времени на уровне элементарных частиц. Их выводы были представлены в журнале Nature.

Эти опыты — своеобразное логическое продолжение знаменитых экспериментов американских физиков Майкельсона и Морли, пытавшихся еще в 1887 году подтвердить существование так называемого "эфира" — особой светоносной формы материи, по которой должны были распространяться волны света.

По представлениям науки того времени, эфир должен был обладать крайне причудливыми свойствами, и скорость света в нем должна была быть не постоянной, а зависящей от направления движения луча. Соответственно, свойства света должны были меняться по мере вращения Земли вокруг Солнца.

Опыты Морли и Майкельсона, а также появившаяся позже специальная теория относительности (СТО) Эйнштейна, положили конец этим заблуждениям. Сегодня физики считают, что свет и все остальные виды электромагнитного излучения движутся по всем направлениям с одинаковой (инвариантной) скоростью. Аналогичным образом, все физические законы работают одинаковым образом во всех системах отсчета и вне зависимости от углов их поворота.

Этот постулат является краеугольным камнем всех современных теорий, в том числе и Стандартной модели физики, без которого они просто не будут работать. Тем не менее, существует небольшая группа физиков, специализирующихся на изучении квантовой теории гравитации, чьи расчеты показывают, что это правило может не работать на уровне отдельных элементарных частиц.

Вдобавок, еще в 2006 году астрономы обнаружили неоднородности в реликтовом излучении, микроволновом "эхо" Большого взрыва. Они нашли в космосе особый участок, "ось зла", в котором энергия была выше, чем в других уголках Вселенной. Как считают многие ученые, это означает, что некоторые ее "районы" могут расширяться быстрее, чем соседние, и наоборот.

Группа физиков под руководством Сергея Порсева из Института ядерной физики в Гатчине доказала, что теория Эйнштейна правильно описывает поведение пространства-времени и на этих уровнях, наблюдая за работой двух сверхточных атомных часов.

Как работают подобные часы? В роли их "маятника" выступают ионы иттербия, заточенные в специальной электромагнитной "ловушке" и охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю.

Компьютер "стреляет" по этим ионам из лазера, заставляя их электроны колебаться между разными энергетическими уровнями. Время перехода между этими состояниями и частота этих колебаний одинакова для всех атомов одного типа, что позволяет очень точно отслеживать ход времени.

Порсев и его коллеги обратили внимание на то, что "ось зла" и другие потенциальные неоднородности в структуре пространства-времени будут особым образом влиять на характер движения электронов вокруг атомов иттербия в то время, когда они находятся в возбужденном состоянии. При этом, что важно, на них не будут влиять другие потенциальные источники помех, к примеру, магнитные поля, способные внести погрешности в измерения.

Руководствуясь этой идеей, ученые повторили эксперимент Морли и Майкельсона, установив атомные часы в одной и той же лаборатории под определенными углами по отношению друг к другу и наблюдая за их работой на протяжении полугода.

Если пространство-время неоднородно по своей природе, то в работе часов должны были периодически появляться расхождения, связанные с движением Земли по орбите и вращением вокруг ее оси. В противном случае они будут равны нулю.

Как показали эти замеры, различия в частоте колебаний электронов между часами не превышали 0,0000000000000002% в любой момент времени. Это означает, что реальной разницы между ними не было и что специальная теория относительности не нарушается на уровне элементарных частиц и корректно описывает поведение пространства-времени на макро- и микроуровне.
https://ria.ru/20190...1551768497.html





Физики опровергли существование объективной реальности

Изображение
Фото: IBM Research

Физики впервые провели эксперимент, доказавший существование парадокса друга Вигнера, согласно которому двое ученых могут наблюдать различные состояния одной и той же физической системы одновременно. Об этом сообщается в журнале MIT Technology Review.

Исследователи воспроизвели мысленный эксперимент физика Юджина Вигнера, согласно которому один из ученых — друг Вигнера — измеряет в лаборатории состояние фотона, который может иметь вертикальную или горизонтальную поляризацию. До измерения фотон находится в суперпозиции, то есть в двух состояниях одновременно. Сам Вигнер наблюдает за экспериментом издалека и не может определить, какой результат получил его друг.

С точки зрения Вигнера, и фотон, и сама лаборатория находятся в суперпозиции даже тогда, когда его друг уже получил результат. Он даже может провести интерференционный эксперимент, подтверждающий, что суперпозиция все еще существует. Это входит в противоречие с точкой зрения друга, которому уже известно состояние фотона, и он может позвонить Вигнеру и сказать, что измерение было сделано. Таким образом, ученые как бы существуют в двух противоречащих друг другу реальностях.

Исследователи воспроизвели мысленный эксперимент Вигнера с шестью запутанными фотонами. Физики сначала рассмотрели пару запутанных физических систем в двух разных лабораториях, в одной из которых находится друг Боба, а в другой — друг Алисы. Каждый из них измеряет состояние своей системы и записывает результат (переменные A0 и B0). Сами Боб и Алиса находятся вне лабораторий и могут либо измерить состояние записи, полученной друзьями, то есть подтвердить их результат, либо измерить состояние всей системы в целом (и записи, и лаборатории) и получить переменные A1 и В1. После этого Алиса и Боб сравнивают свои результаты и строят распределение вероятностей для четырех различных исходов P(Ax, By).

Если существует объективная реальность, и свободный выбор Алисы и Боба не влияет на полученные ими результаты, то можно построить единое распределение вероятностей, согласующееся с неравенствами Белла. Однако их нарушение, которое свойственно для квантовых объектов, показывает, что фрагменты информации, полученной Бобом, Алисой и их друзьями, не могут существовать в рамках единой и независимой от наблюдателя системы.

Ученые провели данный эксперимент на интерференционной установке и показали, что неравенства Белла нарушаются на пять стандартных отклонений, что однозначно подтверждает парадокс друга Вигнера. Тем не менее исследователи допускают наличие неучтенных скрытых параметров, однако эта проблема свойственна всем экспериментам по нарушению принципа локального реализма. На настоящий момент такие скрытые параметры обнаружены не были.
https://lenta.ru/new.../03/13/reality/





"Звезды-зомби" несутся после взрыва сверхновых сквозь вселенную

Еще в 2005 году впервые были обнаружены звезды, которые настолько быстро мчатся через Млечный Путь, что в какой-то момент они неизбежно покинут нашу галактику. Несмотря на интенсивные поиски, на сегодняшний день обнаружено не более двух десятков таких гиперскоростных звезд (HVS). Международная команда астрономов отследила три такие звезды, которые, очевидно, пережили взрывы сверхновых. Исследователи сообщают в своем исследовании, что «звезды-зомби» могут дать новое представление о происхождении и распределении тяжелых элементов во вселенной. Предварительный отчет уже опубликован на препринт-сервере «arXiv».

Изображение
Художественное изображение белого карлика (в «пончике» справа), который высасывает материю из звезды-компаньона и, в конечном итоге, взорвется. Исследователям удалось обнаружить остатки таких карликов, которые, возможно, пережили сверхновую. Иллюстрация: NASA/JPL-Caltech

Вопрос о том, откуда у этих звездных торопыг появился столь огромный импульс для преодоления гравитационного поля нашей галактики, является весьма спорным. «Предпочтительным объяснением представляется разрыв двойной звездной системы под действием чудовищной черной дыры в центре Млечного Пути», - говорит Ульрих Хебер из Университета Эрланген-Нюрнберг, соавтор исследования. - «Правда, исследования последних лет показали, что это не может быть единственным механизмом такого центробежного катапультирования».


Необычный состав

Используя данные космического телескопа Gaia Европейского космического агентства ESA, исследователи впервые смогли трехмерно измерить следы HVS в Млечном Пути и определить их происхождение. В ходе систематического поиска новых высокоскоростных звезд астрономы объединили эти данные с другими астрономическими каталогами, что позволило им сделать поразительное открытие: они обнаружили три HVS, поразительно напоминающие экзотическую гиперскоростную звезду HVS LP 40-365, которую другие исследователи обнаружили совершенно случайно два года назад.

Наблюдения же с использованием больших телескопов принесли определенность: все три кандидата напоминают LP 40-365 точно также, как одно яйцо похоже на другое - это новый класс HVS. А особенностью этих звезд является прежде всего их химический состав. Они состоят в основном из неона и кислорода и не имеют никаких следов водорода и гелия. Ка же такое возможно?


Звездные останки

«Взрывные процессы термоядерного синтеза, например, в водородной бомбе, могут превращать легкие химические элементы в тяжелые элементы вплоть до железа», - говорит Роберто Радди из Университета Эрланген-Нюрнберг, ведущий автор исследования. - «В астрономии это действительно может обнаруживаться в сверхновых, вызванных взрывом так называемого белого карлика, дегенерировавшей звезды размером с планету земного типа. И такой карлик взрывается, как только он поглотит достаточно массы от своей звезды-компаньона».

Предыдущие цифровые моделирования предполагали, что такой взрыв полностью разорвет белого карлика. А звезда-компаньон останется в одиночестве и будет выкинута из Млечного Пути, превратившись в HVS. Но новые модели взрыва теперь позволяют утверждать, что белый карлик ни в коем случае не уничтожается полностью: приблизительно 20 процентов его массы вполне способны пережить взрыв, а именно та часть, что состоит из продуктов ядерного синтеза неона, кислорода, магния, алюминия и элементов группы железа, таких как марганец.


Теория механизма катапультирования

Именно это и является химической сигнатурой, обнаруженной в LPS LP 40-365. Это дает исследователям основание предположить, что в этом случае речь как раз и идет о «переживших» такие события. Тем не менее, до сих пор неясно, почему реликты сверхновой не содержат углерода, хотя в соответствии с компьютерной моделью они должны там присутствовать. «Это один из оставшихся без ответа вопросов, на которые еще предстоит ответить», - говорит Радди.

Тем не менее, у исследователей уже есть теория о том, как может происходить турбулентный процесс вращения. Для того, чтобы произошел обмен масс и, следовательно, произошел взрыв, звезда-компаньон должна подойти очень близко к белому карлику, при этом обе звезды должны вращаться вокруг общего центра тяжести с предельной скоростью. В результате своего взрыва белый карлик дает пинок своему партнеру, ломая двойную звездную систему, так что оба партнера летят на высокой скорости в разных направлениях.
https://kosmos-x.net...2019-03-13-5640





Астрономические явления на весеннем небе

Изображение
Авторы и права: Universe2go.com
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Что можно будет увидеть на небе этой весной? На картинке показаны некоторые астрономические явления для северного полушария Земли. Картинка похожа на циферблат с центром внизу, причем события, которые произойдут в начале весны, отмечены слева, а ожидаемые в конце весны – справа. Объекты, сравнительно близкие к Земле, показаны ближе к фигурке человека с телескопом около середины нижнего края картинки. Однако почти все изображенные явления можно будет увидеть без телескопа. Каждый год весной на небе видны одни и те же созвездия, а метеорный поток Лириды достигает максимума в середине апреля. Как и в другие времена года, Международную космическую станцию (МКС) можно будет иногда увидеть как яркое пятно, движущееся по небу после заката. После весеннего равноденствия, которое наступит на следующей неделе, день станет длиннее ночи в северном полушарии Земли. Всю весну продолжительность дня будет увеличиваться. К концу весны Юпитер можно будет увидеть все раньше ночью. В мае будет два полнолуния, второе обычно называют Голубой Луной.
http://www.astronet.ru/db/msg/1461667






Белые дыры: невероятные антиподы черных дыр

Представьте себе область в космосе, в которую не может проникнуть ни единая частица материи. Она извергает невероятно мощные потоки излучения и светит с силой тысяч обычных звезд. Это — белая дыра, загадочный «антипод» черной дыры.

Василий Макаров

Изображение

Черные дыры — одни из самых загадочных объектов Вселенной. Эти необычные области считаются коллапсирующими ядрами мертвых звезд и широко известны за свою способность удерживать любую материю за счет мощнейшего гравитационного притяжения. Насколько астрономам известно на сегодняшний день, черные дыры так плотны и массивны, что ничто не может покинуть их горизонт событий. Однако они — вовсе не единственная разновидность космических «дыр».


Безмассовая сингулярность

Допустим, что вы пытаетесь создать математическую модель, описывающую пространство-время вокруг черной дыры. В какой-то момент вы берете и просто… вычитаете всю массу, всю реально существующую материю, из расчетов. То, что в итоге останется в уравнении, известно теоретикам как «белая дыра», или безмассовая сингулярность.

Как следует из названия и как многие уже наверняка догадались, белая дыра — это антипод черной. Впервые ее концепция появилась в 1970-х, и астрофизики не устают играть с ней по сей день.

Если горизонт событий черной дыры препятствует тому, чтобы даже свет достиг скорости отрыва, у белой эта область является абсолютным, непроницаемым щитом. От черной дыры невозможно убежать, а в белую невозможно проникнуть. Черная дыра поглощает вещество, белая — извергает его. Если представить себе существование такого объекта в реальном мире, то это будет невероятно яркий объект, излучающий энергию в космос с чудовищной силой.

До сих пор астрономы еще ни разу не наблюдали белую дыру. Некоторые физики считают, что в реальном мире такие объекты не могут существовать по определению, поскольку тому есть ряд причин.

Первая и самая основная — механизм формирования. У нас уже есть правдоподобные модели возникновения черных дыр, пускай это и просто гипотезы. Однако для возникновения белой дыры необходима буквальная перемотка времени, а это граничит с научной фантастикой. По факту, объект должен начаться с сингулярности и двигаться в обратном направлении, пока не соберется обратно в звезду. Это потребовало бы уменьшения энтропии, что грубо нарушает второй закон термодинамики.

С сингулярностью все тоже не так просто. Единственный способ установить наличие сингулярности — это определить ее физические координаты во Вселенной. Иными словами, конкретный участок космоса должен изначально сформироваться с готовым шаблоном в виде сингулярности. Астрофизик Карен Мастерс поясняет, что до сих пор у ученых не было повода считать, что подобное «шаблонное» формирование Вселенной вообще имело место быть.


Когда миф становится явью

Но давайте на секунду представим себе, что белая дыра все же возникла в реальном мире. Согласно математическим уравнениям, внутри нее в пространстве-времени не может быть материи, в том числе и черной дыры. То есть, не важен даже размер этой материи: как только она каким-то образом попадает в указанную область пространства, сам факт существования в этой области белой дыры становится невозможным. А материи в космосе много. Иными словами, если белая дыра и рождается во Вселенной, то существует весьма непродолжительное время. И если предположить, что такие дыры были в мире изначально, с момента его зарождения — то они были бы уничтожены за миллиарды лет до того, как в глубинах первичного океана Земли появился хотя бы намек на жизнь.

Так что сегодня белые дыры существуют лишь на бумаге. Впрочем, стоит отметить, что и черные дыры до недавнего времени также были лишь красивой теорией. Фактически, ученые даже нашли во Вселенной явление, которое можно объяснить существованием белых дыр. Имя ему — гамма-всплеск. Это одно из самых ярких и высокоэнергетических событий в космосе, во время которого за 10 секунд излучается больше энергии, чем наше Солнце способно породить за 10 миллиардов лет!

Гамма-всплески сопровождаются остаточным свечением, указывающим на то, что это результат взрыва звезды. В 2017 году астрономам даже повезло наблюдать такой всплеск, вызванный столкновением двух нейтронных звезд. Это опровергло ряд гипотез — несколькими годами ранее ученые предполагали, что источником гамма-всплесков служат пресловутые белые дыры. Однако в процессе обсуждения родилась довольно смелая, но более реалистичная идея: что, если Большой взрыв был на самом деле просто сверхмассивной белой дырой?

Существует и еще одна интересная гипотеза, согласно которой белая дыра — это конечная стадия развития дыры черной. Вероятно, мы не наблюдаем их лишь потому, что наша Вселенная довольно молода, и еще ни одна черная дыра не успела «состариться» в достаточной степени. Но, как бы то ни было, энтузиазм астрономов не утихает, и они продолжают искать среди бескрайних просторов космоса следы, указывающие на присутствие этих феноменальных явлений.
https://www.popmech....rnyh-dyr/#part0





Астероид Оумуамуа «ускорился» покидая солнечную систему. И вот почему

Виктория Ветрова

Изображение

Межзвездный посетитель – астероид Оумуамуа оставил много загадок после своего стремительного полета через солнечную систему.

Изменения его яркости подразумевают, что это было сигарообразное, космическое тело, но мы не видели его достаточно близко, чтобы знать его истинные очертания. Мы не знаем точно, из чего он состоит. Мы не знаем, откуда он взялся, хотя подозреваем, что гигантская планета выгнала его из другой звездной системы.

Однако одна из самых странных загадок заключается в том, что Оумуамуа, похоже, «нажал» на газ, вылетая из внутренней солнечной системы. Тело двигалось чуть быстрее, чем следовало бы, если бы единственным, что влияет на его движение, оказалось притяжение Солнца.

Лучшее предположение Марко Микели (Координационный центр ESA-NEO при ЕКА и Астрономическая обсерватория INAF в Риме), Карен Мич (Институт астрономии, Гавайский университет) и их коллег, когда обнаружили аномалию, заключались в том, что лед испарился с поверхности астероида от яркого солнечного света, что и придало телу дополнительное ускорение. Тем не менее, никаких наблюдений выделений газов не было обнаружено.

В выпуске «Astrophysical Journal Letters» аспирант Дэррил Селигман (Йельский университет) и его советник Грег Лафлин (также Йельский университет) и Константин Батыгин (Калифорнийский технологический институт) сообщают, что нашли решение — и, нет, это не космический корабль пришельцев. Группа вновь рассмотрела все наблюдения, сделанные во время хулиганского визита Оумуамуа, и пришла к выводу, что причиной ускорения может быть дегазация.

Исследователи смотрели на то, что произойдет, если падающий солнечный свет создаст «подруливающую» струю водяного пара в точке астероида, которая направлена прямо на Солнце. Такая струя будет мигрировать по поверхности.

Крошечный толчок от этой мигрирующей струи заставил бы космическое тело качаться взад-вперед, подобно маятнику. Исследователи говорят, что это раскачивание объясняет как ускорение, так и периодическое изменение яркости Оумуамуа.

Однако не все ученое сообщество согласно с таким решением. Роман Рафиков (Кембриджский университет, Великобритания) настроен более скептически. Ни на одном из графиков авторов изменений яркости объекта не воспроизводится реальная кривая блеска, создаваемая вращающимся вытянутым объектом.

Он добавил, что команда не пыталась точно подогнать свою модель под реальную кривую блеска, потому что они упростили форму космического тела, а затем изменили пропорции. Астероид Оумуамуа был более неправильным.

Мы никогда не узнаем наверняка, что произошло: астероид Оумуамуа сейчас находится за пределами орбиты Сатурна и не вернется. Мы можем только подготовиться к следующему межзвездному гостю.

Источники: https://www.skyandte...s-might-be-why/
https://rwspace.ru/n...ot-pochemu.html

#1444 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 15 Март 2019 - 09:18

Астрономы заметили ускорение вращения астероида Бенну*

Изображение
Анимация вращения Бенну, смонтированная из снимков, полученных камерой MapCam 4 декабря 2018 года перед первым пролетом OSIRIS-REx над северным полюсом астероида.
NASA/Goddard/University of Arizona

Астрономы обнаружили, что период вращения астероида Бенну, который сейчас изучает межпланетная станция OSIRIS-REx, сокращается примерно на одну секунду каждые сто лет. Это может привести к его разрушению через несколько миллионов лет, а за процесс ускорения, по мнению ученых, ответственен YORP-эффект. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters.

500-метровый околоземный астероид (101955) Бенну является представителем углеродных астероидов спектрального класса В. Изучение подобных объектов может дать важную информацию о формировании и эволюции Солнечной системы, кроме того, считается, что богатые углеродом астероиды, такие как Бенну, могут быть ответственны за поставку аминокислот и воды на молодую Землю. Бенну был выбран в качестве цели для автоматической межпланетной станции OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer), которая в настоящее время изучает его с орбиты. В начале июля 2020 года станция сблизится с поверхностью астероида и соберет с нее при помощи специального манипулятора 60 граммов пыли и фрагментов породы, после чего, в марте 2021 года, космический аппарат отправится к Земле и сбросит в атмосферу капсулу с грунтом в сентябре 2023 года.

В новой работе группа астрономов во главе с Майком Ноланом (Mike Nolan) изучала, как изменяется скорость вращения астероида со временем. Для этой цели ученые проанализировали данные наземных наблюдений за Бенну, проводившихся в 1999 и 2005 годах, а также данные за 2012 год, полученные космическим телескопом «Хаббл» и новые результаты, полученные OSIRIS-REx. Оказалось, что период вращения Бенну сокращается примерно на одну секунду каждые сто лет, это может привести к тому, что в течение нескольких миллионов лет скорость вращения астероида вырастет достаточно сильно для того, чтобы начался процесс его разрушения. Сейчас, по данным OSIRIS-REx, Бенну совершает один оборот вокруг своей оси за 4,3 часа.

Существует несколько гипотез, объясняющих изменение скорости вращения, такие как изменение момента инерции из-за столкновения с другим объектом или потерей массы в результате различных процессов. Однако наиболее вероятным механизмом ускорения, которое наблюдалось у других околоземных астероидах, начиная с (54509) YORP, является эффект Ярковского — О'Кифа — Радзиевского — Пэддэка, заключающийся в изменении скорости вращения астероида ассиметричной формы под действием солнечного излучения. Правильность этой идеи должен подтвердить OSIRIS-REx на основании дальнейших наблюдений, в ходе которых он определит точную форму астероида, тепловые свойства поверхности и распределение силы тяжести вблизи нее.

Еще одна действующая миссия по доставке грунта с астероида — автоматическая станция «Хаябуса-2». Зонд 27 июня 2018 года прибыл к своей цели — астероиду 162173 Ryugu, который принадлежит к наиболее распространенному типу астероидов — классу С. Изучение химических свойств его вещества позволит ученым судить о составе протосолнечной туманности.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...4/seismic-stars






Черная дыра в центре Млечного Пути оказалась непричастна к полету гиперскоростной звезды*

Изображение
Kohei Hattori

Астрономы проанализировали точные измерения параметров движения ближайшей к Солнцу гиперскоростной звезды, которая движется более чем в два раза быстрее средней скорости звезд в нашей галактике. Оказалось, что звезда LAMOST-HVS1 была выброшена не из центра Млечного Пути, а из диска. Это противоречит изначальным оценкам и гипотезам о происхождении подобных звезд, так как считалось, что только в окрестности сверхмассивной черной дыры в центре Галактики могут быть подходящие условия, сообщают ученые в The Astrophysical Journal.

Абсолютное большинство звезд в спиральных галактиках вовлечено в круговое движение вокруг центра. Млечный Путь, который относится к системам такого типа, в этом смысле не исключение — в нем средняя скорость движения звезд составляет примерно 220 километров в секунду. Однако в последние годы астрономы открыли небольшое подмножество звезд, чьи скорости превышают средние более чем в два раза. Такие звезды называют гиперскоростными, они могут двигаться по необычным траекториям, а энергии их движения может быть достаточно для преодоления гравитации Млечного Пути и выхода в межгалактическое пространство.

На данный момент известно не более 30 подобных звезд, но по оценкам в нашей галактике их должно быть около тысячи, что составляет крохотную долю от общего количества светил. Предложено несколько сценариев их появления, но обычно предполагается, что это происходит в результате прохождения двойной звезды вблизи сверхмассивной черной дыры. В таком случае одна из звезд может выйти на орбиту гравитационно доминирующего тела, а второй передастся большая часть энергии движения распавшейся системы, в результате чего она приобретет очень высокую скорость — такую ситуацию также называют «гравитационной пращей». Если эта теория о происхождении данных светил верна, то экстраполяции в прошлое траекторий гиперскоростных звезд всегда должны указывать на центр Млечного Пути, где расположена черная дыра с массой около 4 миллионов солнечных.

Работа астрономов из США и Германии под руководством Гурава Куллара (Gourav Khullar) из Чикагского университета посвящена восстановлению траектории LAMOST-HVS1 — ближайшей к Земле гиперскоростной звезды (расстояние около 13 килопарсек) с массой 8,3 солнечных при помощи данных астрометрического телескопа Gaia и спектроскопических наблюдений, проведенных на Магеллановых телескопах в Чили. Оказалось, что текущие параметры ее движения не совместимы с предположением о получении большой скорости в центре Млечного Пути. Согласно выводам ученых, LAMOST-HVS1 вылетела из галактического диска на расстоянии около 3 килопарсек от центра примерно 33 миллиона лет назад с начальной скоростью около 568 километров в секунду. Такая большая скорость также исключает возможность ее получения в результате взрыва сверхновой в двойной системе.

Авторы выдвигают альтернативное объяснение — звезда получила столь высокую скорость после нескольких удачных гравитационных маневров в области с высокой концентрацией массивных тел, которой может быть плотное молодое скопление звезд с общей массой более 1000 солнечных. В такой среде не исключено взаимодействие с черной дырой промежуточной массы (100 и более масс Солнца), очень массивной звездой схожей массы или неоднократный обмен гравитационной энергией с обычными крупными звездами с массой около 30 солнечных. По примерным оценкам авторов, за последние 30 миллионов лет одна гиперскоростная звезда подобная LAMOST-HVS1 могла появиться в результате близкого прохождения двух массивных двойных звезд, от 3 до 15 после пролета у черной дыры промежуточной массы и от 2 до 8 под воздействием одиночной очень массивной звезды. Ученые отмечают, что подходящего скопления среди известных нет, но оно может скрываться за облаком пыли в части диска Млечного Пути под названием Рукав Наугольника.

Ученым уже были известны покидающие скопления звезды, но их избыточные скорости не превышали сотни километров в секунду. Однако LAMOST-HVS1 является первой детально исследованной массивной гиперскоростной звездой, поэтому авторы предполагают, что и другие подобные светила могут приобретать столь высокие скорости в плотных скоплениях, а не исключительно у сверхмассивных черных дыр, как многие считали ранее. Рекордной скоростью движения обладает нейтронная звезда RX J0822-4300 — она пролетает около 1500 километров в секунду. Параметры движения обычных гиперскоростных звезд как правило известны с большими ошибками, однако они существенно меньше, хотя встречаются значения около 800 километров в секунду (HVS 3) и даже 900 (Gaia DR2 1383279090527227264).

Гиперскоростные звезды в последние годы стали активной областью исследований, особенно в связи с появлением высокоточных данных миссии Gaia. Тем не менее, введенные в строй ранее инструменты также могут быть полезны — не так давно астрономы нашли двойную систему подобных звезд, а Hubble помог разобраться в связанной проблеме взрывающихся далеко от галактик сверхновых.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...ty-star-no-smbh






Сверхмассивная черная дыра помогла протестировать один из ключевых принципов ОТО

Изображение
ESO/M. Parsa/L. Calçada

Физики использовали данные, полученные в ходе наблюдений за звездой S2 на орбите вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, для проверки локальной пространственной инвариантности — одной из основ теории относительности. Этот принцип утверждает, что результаты физических измерений в условиях свободного падания не зависят от места их проведения. Авторы не смогли обнаружить искомых отклонений, что позволяет установить самые сильные на данный момент ограничения не степень нарушения этого принципа, сообщают авторы в Physical Review Letters.

Общая теория относительности (ОТО) — это доминирующая сегодня в научном мире теория тяготения, предложенная в начале XX века Альбертом Эйнштейном. Она опирается на несколько фундаментальных принципов, справедливость которых необходимо независимо проверять для полной уверенности в правильности всех рассуждений и сравнении ОТО с конкурирующими теориями гравитации. Самым базовым утверждением является слабый принцип эквивалентности. У него существует несколько эквивалентных формулировок, в частности «гравитационная и инертная массы любого тела равны» и «все пробные тела в похожих точках пространства-времени под действием данного гравитационного поля будут испытывать одинаковые ускорения вне зависимости от их свойств, в том числе массы покоя».

На основе слабого принципа эквивалентности формулируются более сложные утверждения, в том числе так называемый принцип эквивалентности Эйнштейна. Он объединяет выполнение трех условий: слабого принципа эквивалентности, а также локальной лоренцевой и пространственной инвариантностей. Локальная лоренц-инвариантность предполагает, что результат локального не связанного с гравитацией эксперимента не зависит от скорости оборудования, а локальная пространственная инвариантность добавляет к этому независимость также и от положения в пространстве-времени. При этом также предполагается, что все эти измерения лишены непосредственного влияния со стороны тяготения, то есть сделаны в условиях свободного падения, а также малых размеров, что позволяет игнорировать приливные силы и вариации гравитационного потенциала.

На данный момент физики провели множество экспериментов в попытке найти отклонения от ее предсказаний и справедливости основополагающих принципов. Такие свидетельства могли бы указать на возможные теоретические направления развития, потому что различные теории гравитации могут отличаться от ОТО в плане совместимости с базовыми принципами. В частности, ученые надеются, что таким образом удастся, по крайней мере, частично разобраться в природе темной материи и темной энергии. Однако такие проверки проводились в слабых полях, например, создаваемых Солнцем или белыми карликами, что значительно ограничивает их возможности, так как в таком случае даже отличие ОТО от механики Ньютона проявляется не очень сильно.

В работе международной коллаборации GRAVITY описываются результаты проверки локальной пространственной инвариантность в наиболее сильных гравитационных полях, когда-либо использованных для подобных измерений. На этот раз астрофизики изучали спектр свет звезды S2 на орбите вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Так как светило находится достаточно близко к черной дыре, то испущенным фотонам приходится преодолевать гравитацию сверхмассивного тела, на что они расходуют энергию — этот эффект называется гравитационным красным смещением. Более того, эллиптическая форма орбиты звезды обеспечивает сближение на различные расстояния. В результате становится возможным измерение гравитационного красного смещения при различных значениях гравитационного потенциала.

В данном случае в случае справедливость локальной пространственной инвариантности означает, что гравитационное красное смещение часов должно зависеть только от изменения гравитационного потенциала. В рамках этой работы ученых конкретно интересовало излучение водорода и гелия, атомы которых являются «часами», то есть системами с периодическими процессами. Исследователи сравнивали относительное изменение частот излучения водорода и гелия в различных точках орбиты вокруг черной дыры. В результате средний показатель оказался равным 2,4×10-2, но ошибки были примерно в два раза больше, что согласуется с нулевым значением, как и должно быть в случае справедливости локальной пространственной инвариантности. Если бы это условие не выполнялось, то частоты излучения водорода и гелия в разных точках орбиты менялись бы несогласованно.

Изображение
Разница между изменением частот излучения гелия и водорода в зависимости от времени наблюдения. Пунктирная линия показывает гравитационный потенциал (правая шкала), сплошная линия — усредненные данные, серая область показывает разброс в одно стандартное отклонение.
A. Amorim et al. / Physical Review Letters, 2019

Данная оценка является далеко не самой сильной, так как длительные измерения в солнечной системе с использованием очень стабильных лабораторных источников излучения позволяют достичь большей точности, однако этот результат получен в значительно более сильном гравитационном поле, чем все предыдущие. Также авторы пишут, что к моменту следующего прохождения звездой S2 периботроса (ближайшей к черной дыре точки орбиты) в 2034 году должен начать полноценно работать крупнейший наземный телескоп E-ELT с диаметром главного зеркала 39 метров. Его инструменты позволят наблюдать более подходящие линии излучения с гораздо более высокой точностью, что, по оценкам авторов, сделает оценки приведенным методом примерно в 10000 раз точнее, а это поставит их на один уровень с самыми сильными, полученными на данный момент. Помимо этого, станет доступно детальное наблюдение менее ярких звезд у черной дыры и прямая проверка слабого принципа эквивалентности.

Изображение
Сравнение результатов различных экспериментов по проверке выполнения принципа локальной пространственной инвариантности. По вертикальной шкале отложено ограничение на связанный с нарушением коэффициент, по горизонтальной — безразмерный гравитационный потенциал, в котором было проведены измерения.
A. Amorim et al. / Physical Review Letters, 2019

Коллаборация GRAVITY не первый раз использует звезды на орбите сверхмассивной черной дыры для проверки общей теории относительности. В прошлом году назад они представили результаты измерения самого эффекта гравитационного красного смещения. Это стало первой прямой проверкой ОТО вблизи сверхмассивной черной дыры.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...tion-invariance





Астрономы определили самый идеальный тип звезд для поиска обитаемых планет

При поиске внеземной жизни за пределами Солнечной системы речь идет не только о поиске потенциально благоприятных для жизни планет для их дальнейшего исследования. Ведь еще большую роль в вопросе возможности существования жизни на таких потенциальных планетах играют их центральные светила. И вот теперь астрономы определили самый, по их выражению, идеальный тип звезд для обнаружения потенциально пригодных для жизни миров.

Изображение
Символической изображение: пригодная для жизни экзопланета. © A. Müller

В одной только нашей собственной галактике, Млечном Пути, насчитывается от 100 до 300 миллиардов звезд. Никто не станет сомневаться в целесообразности того, что еще до конкретного поиска жизни на одной из еще более многочисленных планет возле каждого такого «солнца» важно не только вычленить, какие из звезд имеют планеты с наибольшей вероятностью пригодности для жизни, но и идентифицировать те звезды, планеты которых мы способны иденифицировать, как таковые, и исследовать с Земли так, чтобы открылась возможность вообще обнаружить тамошнюю потенциальную жизнь.

И вот в рамках недавнего исследования американские астрономы поставили перед собой именно этот вопрос. Как сообщает в журнале Astrophysical Journal Letters команда под руководством Джады Арни из Центра космических полетов имени Годдарда NASA, именно такими звездами являются звезды категории K.

Звезды типа К уступают по яркости нашему Солнцу, но они все же более яркие, чем самые слабые из известных звезд (так называемые красные карлики), что делает их идеальной целью наблюдения при изучении свойств орбитальных планет.

При этом звезды К могут быть очень старыми: от 17 до 70 миллиардов лет. То есть вполне достаточное время, чтобы жизнь не только появились на их планетах, но и, как можно надеяться, развилась в сложные и разумные формы этой самой жизни. Для сравнения: наше собственное Солнце (так называемый желтый карлик категории G) имеет продолжительность жизни всего в 10 миллиардов лет. Кроме того, звезды типа K значительно менее активны, чем так называемые красные карлики - карликовые звезды категории M.

Хотя звезды типа М и обеспечивают по причине их тусклости наилучшие условия для наблюдения за орбитальными планетами и составляют целых 75 процентов всех звезд, то есть являются самой распространенной категорией звезд Млечного Пути, они в большей своей части обладают чрезвычайно высоким уровнем активности. Другими словами, связанные с ними потоки чрезвычайно сильны, а вредная радиация, исходящая от них, представляется угрозой для любой гипотетически существующей жизни на поверхностях их планет. И недооценивать этого фактора нельзя. Кроме того, красные карлики значительно ярче и горячее в течение примерного первого миллиарда лет своего существования, что представляет явную угрозу океанам планет, вращающихся на относительно близких к звезде орбитах. Это значит, что до того, пока эти планеты попадут в так называемую «зону жизни» вокруг своей звезды, океаны могут давным-давно полностью испариться, то есть планета не будет уже иметь базового условия для возникновения жизни.

«А вот звезды типа К, в свою очередь, являются некой идеальной формой между похожими на Солнце звездами и красными карликами», - комментирует вышеизложенное Арни. В своем исследовании ученый-планетолог изучил, как биосигнатуры - следы жизни - могут выглядеть на гипотетических планетах возле звезд типа К.

В принципе, одновременное присутствие кислорода и метана в атмосфере планеты большинство ученых-планетологов и астробиологов считают важным и сильным указанием на возможность наличия там жизни земного типа. Причина: оба газа реагируют друг с другом и обычно разрушают друг друга. Если планетарная атмосфера все еще содержит оба газа, это означает, что газы производятся в сопровождающем режиме и, скорее всего, происходят из биологических систем - то есть организмов.

Тем не менее, чтобы иметь возможность найти эти так называемые биомаркеры в атмосфере далекой планеты, эти газы должны там присутствовать в соответствующих высоких пропорциях, чтобы их можно было идентифицировать как таковые с помощью телескопов с Земли или с космических телескопов.
https://kosmos-x.net...2019-03-14-5641






Панорама долины Настойчивости

Изображение
Авторы и права: НАСА, Лаборатория реактивного движения – Калтех, Корнелльский университет, Университет Аризоны
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Это – последняя панорама долины Настойчивости от марсохода "Оппортьюнити". Картинка смонтирована из 354 изображений, полученных панорамной камерой марсохода в трех спектральных полосах с 13 мая до 10 июня 2018 года, она охватывает 360 градусов и представлена в искусственных цветах. Несколько кадров внизу слева были получены только в одном фильтре и показаны черно-белыми. Они были сделаны незадолго до начала пылевой бури, охватившей Марс в июне 2018 года, из-за которой работающий на солнечной энергии марсоход закончил свою 15-летнюю миссию. Правее центра картинки указан пункт, в котором "Оппортьюнити" въехал в долину Настойчивости, двигаясь вдоль западного вала кратера Индевор. Видны следы марсохода, протянувшиеся от горизонта до места его последней стоянки на Красной планете.
http://www.astronet.ru/db/msg/1461854






ALMA увидела, как формируется планетарная система, похожая на нашу

Изображение
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), KUDO ET AL.

Японские исследователи обнаружили места формирования планет вокруг молодой звезды, напоминающей наше Солнце, сообщается на сайте ALMA. Два кольца пыли вокруг звезды удалены от нее на том же расстоянии, что и пояс астероидов и орбита Нептуна – от Солнца. Это позволяет предположить, что мы являемся свидетелями формирования планетарной системы, аналогичной нашей.

Считается, что Солнечная система образовалась из облака космического газа и пыли 4,6 миллиарда лет назад. Изучая молодые планетарные системы, формирующиеся вокруг других звезд, астрономы надеются узнать больше о нашем происхождении.

Томоюки Кудо (Tomoyuki Kudo) из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) и его команда наблюдали за молодой звездой DM Tau, используя комплекс радиотелескопов Atacama Large Millimeter Array (ALMA). DM Таu находится в 470 световых годах от Земли в созвездии Тельца. Ее масса составляет примерно половину массы Солнца, а возраст оценивается в три-пять миллионов лет.

«Предыдущие наблюдения показали две разные модели диска вокруг DM Tau, – сказал Кудо. – Некоторые исследования предполагали, что радиус кольца соответствует тому же месту, где находится пояс астероидов Солнечной системы. Другие наблюдения указывают на такой радиус, при котором диск находился бы на том же расстоянии от своей родительской звезды, что и Нептун – от Солнца. Наши наблюдения ALMA дали четкий ответ: оба предположения верны. У DM Tau два кольца».

Исследователи также обнаружили яркое пятно во внешнем кольце. Это указывает на локальную концентрацию пыли, которая могла бы стать местом формирования планеты, подобной Урану или Нептуну.

Источник: alma-telescope.jp
https://scientificru...ozhaya-na-nashu






В ЦЕРН при участии ученых ИЯФ СО РАН и НГУ обнаружили новую частицу

Изображение
Сигнал от частицы ψ3(1D) эксперимента LHCb

Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), объявила об открытии нового состояния c-кварка и анти c-кварка – частицы ψ3(1D). Экспериментальное наблюдение этой частицы позволило закрыть один из пробелов в кварковой модели. Результаты были представлены на Международном совещании по электрон-позитронным столкновениям в области энергии от Phi до Psi, сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.

Кварковая модель – часть Стандартной модели, описывающая сильные взаимодействия. В частности, она описывает возможные состояния c-кварков и анти c-кварков (очарованных кварков и очарованных анти-кварков). Многие состояния (то есть частицы) кварковой модели уже наблюдались экспериментально, и их свойства определены с высокой точностью.
Связанным состоянием c-кварка и анти c-кварка является чармоний, среди которых одним из самых легких считается джи-пси мезон (J/ψ-мезон). С момента открытия J/ψ-мезона (1974 г.) было обнаружено достаточно много чармониев.
«Чармонии – очень большой класс частиц, среди которых известно более 20 состояний. Но в этом классе есть и белые пятна – частицы, которые предсказываются моделью, но не наблюдаются в эксперименте. Много лет их искали, но не находили, – рассказывает сотрудник коллаборации LHCb, старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова НИЦ «Курчатовский институт», кандидат физико-математических наук Иван Беляев. – Сигнал от частицы, который мы увидели, обладал удивительным свойством – он был очень узким, хотя для частиц с данной массой типичная ширина должна была быть в 10-20 раз больше. В течение полугода мы проверяли, не ошиблись ли – это первое, что должен сделать физик, когда получает такую красивую картинку. Но теперь уже точно есть повод для радости – мы увидели ту частицу, которою долгое время не удавалось обнаружить».
Новая частица ψ3(1D) была обнаружена в распаде на D0 анти-D0 и D+D-. Это стало возможно именно сейчас благодаря тому, что в эксперименте на LHCb было набрано необходимое количество статистики.

«В эксперименте LHCb отобрали набор D+D- и D0 анти-D0, и построили инвариантную массу: энергию частиц в системе центра масс. Далее при анализе спектра инвариантных масс был обнаружен сигнал при энергии 3842 МэВ с достаточно маленькой шириной», – пояснил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий кафедрой физико-технической информатики ФФ НГУ, сотрудник коллаборации LHCb, кандидат физико-математических наук Павел Кроковный.
Наблюдаемая масса и узкая ширина действительно позволяют говорить об обнаружении нового состояния чармония со спином 3, которое ранее не наблюдалось ни в одном эксперименте. Однако массы и ширины недостаточно, чтобы идентифицировать частицу полностью, поэтому необходимо продолжать набор статистики.
Павел Кроковный отметил, что в физике высоких энергий принято верифицировать результаты в независимых экспериментах на других установках. Параллельно с экспериментами на LHCb, где изучаются аннигиляции при протон-протонных столкновениях, проверить вероятность рождения ψ3(1D) можно также в эксперименте Belle II в Японии, в котором происходит столкновение электронов и позитронов.
«Мы ждем, что эксперимент Belle II, в котором одну из главных ролей играет группа из Будкеровского института, не увидит ψ3(1D). Но для нас это будет положительным результатом. Дело в том, что частицы со спином 3 и не должны рождаться в эксперименте с электрон-позитронным столкновением. Ее отсутствие будет означать, что мы на LHCb видим ту самую частицу. 11 марта на Belle II будет начат набор данных на модернизированном коллайдере SuperKEKb», – добавил Иван Беляев.
Помимо участия в международных коллаборациях LHCb и Belle II, специалисты ИЯФ СО РАН и НГУ проводят и собственные исследования в области физики элементарных частиц на ускорительных комплексах ВЭПП-2000 и ВЭПП-4М. Например, ранее на детекторе КЕДР с самой лучшей в мире точностью была измерена масса J/ψ-мезона. Кроме того, идет интенсивная работа над новым будущим проектом Супер C-Тау фабрики, который позволит вести исследования физики чармониев на качественно новом уровне.

Источник: www.inp.nsk.su
https://scientificru...ovuyu-chastitsu






Астрономы исследовали аномальный источник радиоизлучения

Дмитрий Мушинский

Изображение

Британо-немецкая группа астрономов провела наблюдения за своеобразным радиомагнетаром, известным как XTE J1810–197, который включился в декабре 2018 года после почти десятилетнего периода покоя. Результаты этих наблюдений дают больше информации о свойствах магнетара и были представлены в статье, опубликованной 6 марта на arXiv.org.

Магнетары — это нейтронные звезды с чрезвычайно сильными магнитными полями, более чем в квадриллион раз сильнее магнитного поля нашей планеты. Распад магнитных полей в магнитарах приводит к излучению высокоэнергетического электромагнитного излучения, например, в форме рентгеновских лучей или радиоволн.

На сегодняшний день было идентифицировано только 23 магнитара, и XTE J1810–197 с периодом вращения около 5,54 секунды и напряженностью магнитного поля на уровне 2 триллионов Гс был обнаружен как первый из четырех известных таких объектов, излучающих радиопульсации. Радиоизлучение от XTE J1810–197 было обнаружено в 2004 году, через год после того, как наблюдался выброс рентгеновского излучения от этого источника. Впоследствии звезда демонстрировала сильно изменяющееся импульсное радиоизлучение до конца 2008 года, когда она вошла в состояние радиомолчания.

В ожидании радиореактивации XTE J1810–197, группа астрономов во главе с Линой Левин из Центра астрофизики Jodrell Bank в Университете Манчестера (Великобритания), начала наблюдать этот магнитар в 2009 году с помощью телескопа Ловелла в Обсерватории Jodrell Bank (JBO). 8 декабря 2018 года ученые обнаружили яркий импульсный радиосигнал на частоте 1,52 ГГц от этого источника, что ознаменовало конец почти десятилетия его радиомолчания.

«Проведя почти десятилетие в состоянии радиомолчания, аномальный рентгеновский Pulsar XTE J1810–197 снова включился в начале декабря 2018 года. Мы наблюдали этот радиомагнитар на частоте 1,5 ГГц с ежедневной частотой с момента первого обнаружения радио реактивация 8 декабря 2018 года », — сообщают астрономы.

Согласно исследованию, профиль импульса XTE J1810–197 значительно изменился с момента обнаружения. Однако изменения профиля, наблюдаемые в течение первых двух месяцев после реактивации, были менее экстремальными по сравнению с тем, что наблюдалось в последний раз, когда этот источник был активным.

Исследователи сообщают, что величина производной спиновой частоты XTE J1810–197 увеличилась в 2,6 раза по сравнению с 48-дневным набором данных, причем наиболее быстрое увеличение произошло в течение первых 15 дней.

Кроме того, астрономы идентифицировали 50-миллисекундные колебания, наблюдаемые в профиле импульса магнетара в течение примерно 10 дней после его повторного обнаружения. Эти колебания имеют характерную частоту 20 Гц и наблюдаются на разных частотах и ​​на разных телескопах одновременно. Авторы статьи предполагают, что такие колебания могут быть связаны с поверхностными волнами, инициируемыми в коре нейтронных звезд с широким спектром частот.

В заключительных замечаниях исследователи предлагают дальнейший мониторинг XTE J1810–197, чтобы выяснить, будет ли профиль импульса магнетара испытывать больше изменений во времени.
https://rwspace.ru/n...zlucheniya.html

#1445 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 16 Март 2019 - 08:46

Космическая обсерватория SDO увидела движение Луны вспять

Изображение
NASA/Goddard/SDO

Обсерватория солнечной динамики SDO смогла пронаблюдать необычное затмение Солнца Луной, в ходе которого естественный спутник Земли сначала остановился, а затем стал двигаться в обратном направлении, сообщается на сайте NASA.

Космическая обсерватория SDO (Solar Dynamics Observatory), наблюдающая за Солнцем, часто фиксирует частичные и полные затмения звезды, вызываемые Землей или Луной, благодаря своему расположению на геосинхронной орбите. Вечером 6 марта 2019 года аппарат в течение четырех часов наблюдал за прохождением Луны по Солнцу, которая в максимуме затмения закрыла 82 процента диска звезды. Край лунного диска выглядит четким из-за отсутствия атмосферы, в случае затмения Солнца Землей край диска нашей планеты выглядел бы размытым.

NASA's Solar Dynamics Observatory Catches Lunar Freeze Frame
https://www.youtube....h?v=CbtPi8nEwYs

Однако в ходе наблюдений аппарат, двигаясь по своей, более короткой орбите, чем у естественного спутника Земли, сначала обогнал движущуюся полосу тени, создаваемую Луной, а затем стал двигаться в обратном направлении. Именно поэтому складывается ощущение, что Луна в ходе затмения в какой-то момент останавливается и начинает двигаться в обратном направлении. Это не первый случай подобных наблюдений, однако в этот раз SDO смогла заснять весь процесс необычного движения спутника Земли.

Изображение
Схема наблюдения затмения Солнца Луной аппаратом SDO
NASA/SDO

Сейчас на Солнце наблюдается минимум активности — уровень коротковолнового излучения от звезды, который последние месяцы и так находился на рекордно низком уровне, упал ниже порога чувствительности приборов. О том, что это означает и как связано с ожиданием нового цикла солнечной активности, рассказывается в нашем специальном материале «Прогнозируем солнечный цикл».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne.../moon-sun-tango






Физики измерили асимметрию между вкладами морских антикварков в спин протона

Изображение
Brookhaven National Laboratory

Группа STAR показала, что вклад морских u-антикварков в спин протона больше, чем вклад морских d-антикварков, хотя вероятность рождения u-антикварков ниже. Для этого ученые измерили асимметрию вперед-назад для W±-бозонов, рождающихся в столкновениях поляризованных пучков протонов, и пересчитали ее в отношение средних спинов морских антикварков разного аромата. Статья опубликована в Physical Review D.

При низких энергиях протон ведет себя как «полноценная» частица, однако на самом деле он состоит из более легких частиц, причем его внутренний состав довольно сложен. Во-первых, протон содержит два u-кварка и один d-кварк, которые физики называют валентными кварками. Во-вторых, кварки «склеены» друг с другом глюонным полем. В-третьих, при распаде глюонов постоянно рождаются и уничтожаются виртуальные пары кварк-антикварк — так называемые морские кварки. В основном в «кварковом море» преобладают легкие u- и d-кварки, однако иногда в нем встречаются и более тяжелые частицы. При больших энергиях эта картина еще больше усложняется, поскольку виртуальные кварки и глюоны начинают вести себя как «настоящие» частицы — в частности, независимо участвуют в процессах рассеяния. Подробнее про состав протона можно прочитать в статье «Многоликий протон».

Когда физики догадались до такой сложной внутренней структуры протона, у них возник логичный вопрос: какой вклад различные составляющие вносят в характеристики протона как «полноценной» частицы? В частности, из чего складывается его спин? Долгое время считалось, что спин протона полностью складывается из валентных кварков: два кварка смотрят в одну сторону, один — в противоположную. Напомним, что спины протона и кварков равны ½, поскольку все эти частицы являются фермионами. Однако в 1989 году физики из ЦЕРН выяснили, что эта картина верна только для покоящегося протона, тогда как при больших энергиях спин валентных кварков не превышает ⅓ от спина протона. Объяснить этот результат физики-теоретики не могли, а потому сложившуюся ситуацию назвали «кризисом спина протона» (proton spin crisis). В каком-то смысле, этот кризис до сих пор остается неразрешенным, поскольку измерить вклады остальных компонент ученые до сих пор не смогли.

В частности, важно выяснить, какой вклад в спин дают морские кварки разных ароматов (типов). Вообще говоря, ожидалось, что виртуальные пары u- и d-кварк-антикварк рождаются с одинаковой вероятностью, поскольку физики не знают причин, по которым глюоны могут предпочитать какой-то из этих ароматов. Тем не менее, несколько лет назад группа STAR, работающая на коллайдере тяжелых ионов RHIC (The Relativistic Heavy Ion Collider), обнаружила, что морских d-антикварков в протоне больше, чем морских u-антикварков. Эта находка заставила ученых задуматься о возможной асимметрии между вкладами морских антикварков разного аромата в спин протона. Казалось бы, можно было ожидать, что d-антикварки, которых в целом больше, вносят более существенный вклад.

Группа STAR измерила эту асимметрию и неожиданно получила противоположный результат: вклад u-антикварков в спин протона больше вклада d-антикварков. Для этого ученые проанализировали данные коллайдера RHIC по столкновениям поляризованных и не поляризованных пучков протонов, собранные в 2013 году. Энергия пучков в системе центра масс составляла 510 гигаэлектронвольт, а суммарная светимость данных составила примерно 250 обратных пикобарн.

Чтобы сравнить вклады в спин антикварков разных ароматов, физики измерили асимметрию вперед-назад для W±-бозонов, рождающихся в столкновениях протонов. Другими словами, ученые измерили сечение процессов, в пучок протонов был поляризован положительно (σ+) или отрицательно (σ), а затем разделили разницу сечений на сумму и получили значение асимметрии. Разумеется, измерить эти сечения напрямую невозможно, поскольку W-бозоны быстро распадаются, однако их можно однозначно восстановить по сечениям и направлениям электронов или позитронов, которые рождаются в ходе распадов. Подробнее про асимметрию вперед-назад можно прочитать в лекциях по теории электрослабых взаимодействий (лекция 5). Затем физики учли, что полученные значения асимметрии для W и W+-бозонов в ведущем порядке выражаются через распределения спинов u-кварков, d-кварков и соответствующих антикварков. Более того, для ультрарелятивистских W-бозонов можно пренебречь вкладами антикварков, а для медленных бозонов — вкладами кварков. Следовательно, по асимметрии медленных бозонов можно однозначно восстановить асимметрию между вкладами спинов антикварков. Кроме того, к этим данным исследователи добавили данные об электронах, которые вылетают перпендикулярно линии столкновения и похожим образом связаны с суммой распределений спинов антикварков.

Изображение
Столкновение протонных пучков, вылетающие частицы и их связь со спинами морских антикварков
Brookhaven National Laboratory

Оказалось, что на энергии порядка трех гигаэлектронвольт и при значениях частичного преданного импульса x менее 0,25 четко различима асимметрия между вкладами u-антикварков и d-антикварков в спин протона. При этом вклад u-кварков больше, хотя в среднем вероятность их рождения меньше. К сожалению, сказать об абсолютных значениях вкладов эксперимент не позволяет. Тем не менее, ученые считают, что этот результат позволяет лучше понять место морских кварков в составе протона — в частности, он показывает, что вклад морских кварков, который ранее считался пренебрежимо малым, может оказаться гораздо заметнее.

Изображение
Величина асимметрии между u-антикварками и d-антикварками в диапазоне значений 0,05 < x < 0,25 и энергии Q ~ 3 гигаэлектронвольта
STAR Collaboration / Physical Review D, 2019

В феврале 2016 года группа PHENIX уточнила вклад глюонов в спин протона, отталкиваясь от измерений на коллайдере RHIC, и подтвердила, что этот вклад положителен. В марте 2017 группа χQCD впервые рассчитала вклад глюонов теоретически в рамках решеточной КХД. В результате ученые получили, что суммарный спин глюонов равен примерно половине спина протона.

Еще один интересный вопрос, связанный с составом протона, — это его масса. Так же, как и в случае спина, валентные кварки обеспечивают сравнительно небольшую часть массы этой частицы. Согласно последним теоретическим расчетам, выполненным в рамках решеточной КХД, энергия покоя кварков обеспечивает около 9 процентов массы протона, кинетическая энергия — 32 процента, напряженность глюонного поля — 36 процентов, а аномальный вклад, связанный с тяжелыми кварками, — 23 процента. Впрочем, эти расчеты еще предстоит проверить в прямых экспериментах.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...5/sea-asymmetry






Квантовый хаос запретил квантовой системе достигнуть нулевой температуры

Изображение
Takeshi Morita / Physical Review Letters, 2019

Японский физик Такеши Морита показал, что хаотические квантовые системы невозможно охладить до абсолютного нуля, причем ограничение напрямую связано с ляпуновской экспонентой системы. Для этого ученый «перевернул» неравенство, доказанное Малдаценой, Шенкером и Стэнфордом для квантовых систем с большим числом степеней свободы, а затем проверил предположение на «игрушечной» системе. Статья опубликована в Physical Review Letters.

Если вы бросите шарик в ямку, он непременно скатится в самую низкую ее точку — при этом неважно, где шарик находился изначально и как быстро двигался. Поэтому можно сказать, что поведение шарика не зависит от начальных условий. Прямой противоположностью такой системы являются система с динамическим хаосом, в которой даже очень маленькое изменение начальных условий приводит к непредсказуемым последствиям. Более строго «непредсказуемость» можно определить с помощью траекторий в фазовом пространстве, то есть объединенном пространстве координат и импульсов: если расстояние между любыми близко расположенными траекториями со временем уменьшается, то система стабильна, если экспоненциально растет — хаотична. Показатель такой экспоненты называют ляпуновской экспонентой. Простой пример хаотичной системы — это система гравитирующих трех тел или бильярд Синая. Более сложный пример — атмосфера Земли. Именно из-за ее хаотичности невозможно предсказать погоду на большой период времени.

Обобщением классического хаоса на квантовые системы является квантовый хаос. В этом случае определить «непредсказуемость» по скорости разбегания траекторий невозможно (потому что нельзя выделить какую-то однозначную траекторию), поэтому физики оценивают квантовый хаос с помощью специального коррелятора (дальше мы будем его называть просто коррелятором). Эта аналогия основана на следующем утверждении. Если рассмотреть одномерную квантовую систему, подставить в коррелятор оператор импульса частицы в начальный момент времени и оператор координаты частицы в конечный момент времени, а затем перейти к классическому пределу ℏ → 0, то квантовое определение воспроизведет классическое. Разумеется, это утверждение выполняется не без оговорок — например, нужно потребовать, чтобы волновая функция частицы была локализована. Время, в течение которого выполняется это условие, называется временем Эренфеста или временем перемешивания (scrambling time). На более длинных временных отрезках экспоненциальный рост коррелятора, характерный для классических хаотических систем, не наблюдается. Как бы то ни было, квантовый хаос является единственным обобщением классического хаоса на истинно квантовые системы, а потому играет важную роль в современной теоретической физике.

В основном, интерес к квантовому хаосу обусловлен следующими двумя открытиями. Во-первых, в 2008 году Ясухиро Секино (Yasuhiro Sekino) и Леонард Сасскинд (Leonard Susskind) показали, что коррелятор на фоне вечной черной дыры в двумерном пространстве анти-де Ситтера растет экспоненциально, а его ляпуновская экспонента пропорциональна температуре Хокинга и обратно пропорциональна постоянной Планка. После этого ученые предположили, что черные дыры являются самыми хаотичными квантовыми объектами в природе, то есть их ляпуновская экспонента максимальна. Во-вторых, в 2015 году Хуан Мальдацена (Juan Maldacena), Стивен Шенкер (Stephen Shenker) и Дуглас Стэнфорд (Douglas Stanford) доказали, что гипотеза Сасскинда и Секино действительно выполняется для квантовых систем с большим числом степеней свободы. Следовательно, система с максимальной ляпуновской экспонентой должна голографически описывать черную дыру. Вскоре такая система была найдена (SYK), и в настоящее время ее связь с черными дырами активно изучается.

Однако японский физик Такеши Морита (Takeshi Morita) посмотрел на результат Малдацены, Шенкера и Стэнфорда с другой стороны — грубо говоря, «перевернул» доказанное ими неравенство. С одной стороны, ляпуновская экспонента квантовой системы с температурой T ограничена сверху: λ ≤ 2πT/ℏ (постоянная Болцмана здесь безразмерна и равна одному). С другой стороны, в квантовой системе с ляпуновской экспонентой λ температура ограничена снизу: T ≥ ℏλ/2π. Следовательно, охладить хаотическую систему до нулевой температуры принципиально невозможно. В классическом пределе ℏ → 0 это ограничение, очевидно, исчезает. Грубо говоря, состояние с нулевой температурой разрушается из-за квантовых флуктуаций. Ранее подобных ограничений на температуру квантовой системы известно не было.

Чтобы проверить эту гипотезу, Морита рассмотрел «игрушечный» пример хаотической системы — движение частиц в рассеивающем квадратичном потенциале. Классические фазовые траектории такой системы имеют гиперболическую особую точку в нуле (так называемое седло), с которой и связана хаотичность системы — если бросить частицу около этой точки, предсказать ее траекторию будет довольно сложно. Затем физик ввел гамильтониан системы перешел к квантовому описанию ее поведения. В этом случае частицы могут протуннелировать сквозь потенциал, причем вероятность выбора «классической» траектории (то есть отражения) экспоненциально падает вместе с энергией частицы. Поэтому такую систему можно интерпретировать как квантовую систему с двумя уровнями энергии, в которой основным «уровнем» выступают классические траектории, а возбужденным — квантовые. Более того, такой системе можно сопоставить отличную от нуля температуру, определяющую заселенность ее уровней. Такая температура будет прямо пропорциональна ляпуновской экспоненте.

Изображение
Поведение траекторий частицы в фазовом пространстве около гиперболической точки
Takeshi Morita / Physical Review Letters, 2019

Грубо говоря, такая интерпретация имеет следующий физический смысл. Разделим пространство системы пополам и рассмотрим только левую часть пространства. С одной стороны, если частица с энергией E из этого пространства туннелирует через потенциал, то энергия полупространства увеличивается на E. С другой стороны, если через потенциал туннелирует частица с энергией E из правого полупространства, энергия левого полупространства также увеличивается на E. Следовательно, левое полупространство аналогично двухуровневой системе с температурой T = ℏλ/2π, и охладить систему ниже этой температуры в принципе невозможно.

Еще боле четко эта аналогия проявляется, если рассмотреть не одну частицу, а фермионную жидкость, движущуюся на фоне рассеивающего квадратичного потенциала. Аналогично случаю частицы можно показать, что такая система термализуется, то есть переходит в состояние с температурой T = ℏλ/2π. Более того, туннелирование частиц сквозь потенциал можно воспроизвести с помощью акустического излучения Хокинга, что еще больше усиливает связь системы с квантовым хаосом.

В принципе, работа Такеши Морита может иметь не только теоретический, но и практический результат — например, открытый эффект может ограничить минимальную достижимую температуру. Тем не менее, связь этого эффекта с реальными (а не «игрушечными») системами пока не очевидна.

На прошлой неделе физики из США и Канады разработали систему кубитов, в которой можно проверить корректность квантового перемешивания информации (quantum scrambling). Такие процессы напрямую связаны с квантовым хаосом, поэтому авторы утверждают, что с помощью их системы можно исследовать черные дыры. Впрочем, ляпуновская экспонента в их случае не была максимальной, поэтому такое соответствие пока находится под вопросом.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...5/quantum-chaos

#1446 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 17 Март 2019 - 09:02

Астрономы разглядели структуру облаков «Летучей мыши»

Изображение
ESO

Астрономы получили новое изображение отражательной туманности «Летучая мышь». Снимок был сделан с помощью телескопа VLT (Very Large Telescope) в рамках программы «Космические сокровища ESO», сообщается на сайте Европейской южной обсерватории.

NGC 1788, или туманность «Летучая мышь», расположена на расстоянии 1300 световых лет от Земли в созвездии Ориона. Она была открыта астрономом Уильямом Гершелем и представляет собой отражательную туманность, которая видна благодаря скоплению молодых звезд, находящемуся внутри туманности. Свет от них рассеивается на близлежащих пылевых облаках.

Считается, что форма туманности создана мощными звездными ветрами от окрестных массивных звезд, а в ее недрах идут процессы формирования новых звезд — десятки очень молодых звезд, окруженных пылевыми коконами, были обнаружены в ходе наблюдений за туманностью в инфракрасном и миллиметровом диапазонах длин волн.

Благодаря чувствительному спектрографу FORS2, установленному на одном из 8,2-метровых телескопов комплекса VLT (Very Large Telescope) в Чили, астрономы смогли разглядеть самые мелкие структурные особенности в газовых и пылевых облаках туманности. Они не были видны на снимках, получавшихся ранее на других телескопах. Это позволяет исследовать механизмы звездообразования в подобных системах, а также проследить влияние излучения от звезд на газовые облака.

Zooming into the Cosmic Bat
https://youtu.be/-U4FmySaSQs

В ходе проекта «Космические сокровища ESO» астрономы получают фотографии интересных и просто красивых объектов, когда телескопы не могут вести научные наблюдения из-за неподходящих условий. В тех случаях, когда полученные данные могут в дальнейшем быть использованы для научных целей, они сохраняются в научном архиве. Ранее мы рассказывали, как в рамках этой программы ученые получили снимки остатка погибшей звезды и туманности Череп и Кости.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...16/ngc-1788-VLT





OSIRIS-REx разглядел на астероиде Бенну валун размером с горбатого кита

Изображение
NASA / Goddard / University of Arizona

Космический аппарат OSIRIS-REx прислал новый снимок участка поверхности астероида Бенну. На нем различим валун, размером с горбатого кита, и небольшая область, пригодная для забора грунта. В ближайшие несколько месяцев станция составит карту практически всей поверхности астероида, сообщается на сайте миссии.

Старт автоматической межпланетной станции OSIRIS-REx состоялся в сентябре 2016 года. Целью миссии является 500-метровый околоземный астероид (101955) Бенну, относящийся к спектральному классу В. Его исследование может дать важную информацию о формировании и эволюции Солнечной системы, включая и ответ на вопрос о том, какие малые тела могут быть ответственны за поставку аминокислот и воды на молодую Землю.

После прибытия к астероиду OSIRIS-REx начал изучение состава грунта при помощи спектрометров, которые помогли выяснить, что в прошлом минералы, составляющие Бенну, могли взаимодействовать с жидкой водой. Зонд также определил приблизительные массу, плотность и объем астероида.

В настоящее время OSIRIS-REx находится на низкой устойчивой орбите вокруг астероида, совершая один оборот вокруг него за 61,4 часа. При этом расстояние до поверхности Бенну меняется от 1,6 до 2,1 километра. За несколько месяцев аппарат должен составить карту около восьмидесяти процентов поверхности астероида и получить детальные снимки с максимальным разрешением не менее пяти сантиметров на пиксель для выбора места забора грунта.

25 февраля 2019 года станция при помощи камер MapCam и PolyCam получила новые снимки участка поверхности размером 180 метров в поперечнике в северном полушарии астероида. На момент съемки OSIRIS-REx находился в 1,8 километра от Бенну. В центре области, покрытой валунами и фрагментами породы различных размеров, виден небольшой практически лишенный крупных камней участок с реголитом. Подобный рельеф интересует ученых как удобное место для забора грунта. Один из крупных валунов, расположенный левее островка с реголитом, имеет ширину пятнадцать метров, что сопоставимо с размером горбатого кита.

Ожидается, что в начале июля 2020 года станция сблизится с поверхностью астероида и при помощи специального манипулятора соберет с нее 60 граммов пыли и фрагментов породы. После этого в марте 2021 года космический аппарат отправится к Земле и сбросит капсулу с грунтом в сентябре 2023 года.

О том, насколько хорошо вы разбираетесь в астероидах, вы можете узнать, пройдя наш тест «Строительный мусор Солнечной системы».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne.../whale-on-Bennu





Затмение Солнца Фобосом охладило поверхность Марса

Изображение
Затмение Солнца Фобосом: вид с камеры IСС
NASA / JPL-Caltech

Автоматическая станция InSight, работающая на поверхности Марса, смогла впервые пронаблюдать при помощи радиометра затмения Солнца Фобосом и определить падение температуры поверхности в эти периоды. Об этом сообщается в блоге на сайте DLR.

Старт новой автоматической исследовательской миссии InSight состоялся в мае 2018 года. Основная ее задача — исследование внутреннего строения Марса и геологических процессов, идущих в его недрах. Посадка на поверхность планеты произошла 26 ноября 2018 года в районе нагорья Элизиум. После посадки станция успешно развернула солнечные панели и передала на Землю снимки, благодаря которым стало понятно, что она села в небольшой, засыпанный песком и пылью, ударный кратер и немного наклонена на бок.

В середине декабря прошлого года на поверхность Марса спустили сейсмограф SEIS, который вскоре накрыли ветро- и теплоизолирующим колпаком. В феврале 2019 года на поверхность планеты опустили второй научный инструмент миссии — HP3, предназначенный для измерения тепловых потоков в марсианском грунте. В начале февраля начала свое полноценное функционирование система APSS, собирающая данные о погодных условиях.

В первой половине марта станция InSight смогла пронаблюдать три затмения Солнца одним из спутников Марса — Фобосом. Такие затмения длятся около тридцати секунд. Несмотря на кратковременность таких событий радиометр показал падение температуры поверхности примерно на один градус Цельсия, а бортовые камеры смогли увидеть уменьшение освещенности окрестностей станции в ходе затмения. Эти данные пригодятся при исследовании геофизических параметров самого верхнего поверхностного слоя Марса.

Изображение
Затмение Солнца Фобосом: вид с камеры IDC
NASA/JPL-Caltech/DLR

Что же касается инструмента HP3, который ранее приостановил свою работу, то у команды миссии есть две основные версии случившегося. По одной из них, бур столкнулся с крупным фрагментом скальной породы и просто бьет по ней, все больше расширяя скважину. По другой гипотезе, задняя часть бура зацепилась за опорную конструкцию при встрече с небольшим камнем, из-за чего сейчас сохраняется его наклон примерно на 15 градусов относительно вертикальной оси. Анализ собранных данных и разработка плана устранения этой проблемы продолжаются.

О том, как работают научные приборы InSight, и о других подробностях миссии можно прочитать в нашем материале «Заглянуть внутрь Красной планеты», а про загадки марсианской геологии рассказывается в другой нашей статье «Сейсмограф для Марса».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...ght-new-results





Вид на M101

Изображение
Авторы и права: Кристоф Калцеис, Центральноевропейская конференция по фотографированию небесных объектов 2019
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Большая красивая спиральная галактика M101 была занесена в знаменитый каталог Шарля Мессье одной из последних, но это не означает, что в нем она – одна из худших. Эта гигантская галактика, достигающая в диаметре примерно 170 тысяч световых лет, почти в два раза больше нашей Галактики Млечный Путь. M101 была одной из первых спиральных туманностей, которые лорд Росс наблюдал в самый большой телескоп 19-го века – Левиафан Парсонтауна. В поле зрения современного телескопа вместе с M101 видны окруженные дифракционными лучами звезды Млечного Пути и карликовая галактика-спутник M101 – NGC 5474 (внизу справа). Цвета звезд Млечного Пути можно найти и в свете звезд далекой островной вселенной. В ее ядре доминирует свет холодных желтоватых звезд. Вдоль спиральных рукавов виден голубой свет горячих молодых звезд, смешанных с поглощающими свет полосами пыли и розоватыми областями звездообразования. Известная также как галактика "Вертушка", M101 находится в северном созвездии Большой Медведицы, на расстоянии около 23 миллионов световых лет. Искаженная форма NGC 5474, вероятно, обусловлена ее гравитационными взаимодействиями с M101 в прошлом.
http://www.astronet.ru/db/msg/1462020






NGC 3324 в Киле

Изображение
Авторы и права: Мартин Пью
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Это яркое космическое облако сформировано звездными ветрами и излучением горячих молодых звезд из рассеянного скопления NGC 3324. На фоне светящегося газа выделяются силуэты пылевых облаков. Размер этой области звездообразования, похожей на карман – около 35 световых лет. Она находится на расстоянии 7500 световых лет в богатом туманностями южном созвездии Киля. Картинка смонтирована из изображений, полученных с узкополосными фильтрами. Излучение ионизованных атомов серы, водорода и кислорода показано красным, зеленым и синим цветами, эта схема часто применяется для демонстрации данных, полученных телескопом им.Хаббла. Некоторым кажется, что яркие области туманности, окаймленные поглощающей свет пылью с правой стороны, создают профиль узнаваемого лица. Популярное название области – туманность Габриэла Мистраль, в честь чилийской поэтессы, лауреата Нобелевской премии.
http://www.astronet.ru/db/msg/1462172





Новая трехмерная карта поможет ответить на давние космологические вопросы

Австралийские ученые создали трехмерную карту магнитного поля небольшого участка Млечного Пути. Это проложило путь к новым открытиям, которые улучшат понимание происхождения и эволюции Вселенной.

Владимир Гильен

Изображение

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal. Ведущий исследователь, доктор Арис Тритсис из Исследовательской школы астрономии и астрофизики (RSAA) Австралийского национального университета (ANU), отметил, что это исследование стало первым, в ходе которого было произведено томографическое измерение силы магнитного поля нашей Галактики.

«Наша работа проложила путь к открытиям будущего, связанным с эволюцией Млечного Пути, образованием звезд и планет, а также ранними этапами нашей Вселенной», - говорит доктор Тритсис.

Магнитное поле и космическая пыль Галактики ведут себя подобно вуали, затемняющей излучение из ранних этапов развития Вселенной, известное как реликтовое излучение. Они также мешали ученым испытать космологические модели эволюции Вселенной.

Изображение
Трехмерный вид двух облаков, в которых было измерено магнитное поле, и их расположение в Млечном Пути / © Aris Tritsis/Space Nebula Plugin for Unreal Engine 4/Fabian Fuchs & Linus Fuchs

Для сравнения, 15 мГс (микро Гаусс), обычно наблюдаемые в межзвездном пространстве, как показано на изображении выше, в 10 миллионов раз меньше мощности магнита для холодильника. Несмотря на то, что магнитное поле имеет небольшое значение и охватывает десятки или сотни световых лет, оно чрезвычайно важно для всех процессов, упомянутых в этой статье.

«У нас теперь есть средства для измерения величины магнитного поля во всех регионах нашей Галактики, что позволяет нам лучше понять эволюцию Вселенной, - отмечает доктор Тритсис. – Данная работа доказывает, что такое амбициозное исследование выполнимо. Нашим следующим шагом будет создание полной трехмерной карты магнитного поля Галактики и изучение всех связанных с ним астрофизических процессов».

Соавтор исследования Кристоф Федеррат отметил, что команда выяснила, что величина магнитного поля Галактики оказалась выше, чем предполагалось ранее.

«Большинство моделей, предсказывающих силу магнитного поля нашей Галактики для каждого местоположения и расстояния от Солнца, основаны на наблюдениях, неспособных исследовать магнитное поле в трех измерениях», - говорит Федеррат.

Василики Павлиду, еще один соавтор исследования, говорит, что оно стало важным шагом к пониманию того, как сверхвысокоэнергетические космические лучи путешествуют через нашу Галактику. Космические лучи – это высокоэнергетические частицы, порой достигающие гораздо более высоких энергий, чем способны достичь земные ускорители частиц.

«Понимая структуру и силу магнитного поля, мы можем повысить наши шансы на обнаружение местоположения источников этих высокоэнергетических частиц и можем исследовать новую физику на экстремальных энергиях», - отмечает Павлиду.
https://naked-scienc...ehmernaya-karta

#1447 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 18 Март 2019 - 09:29

НАСА предупредило о приближении крупного астероида

Изображение
Рисунок астероида около планеты Земля
© Fotolia / AND Inc

МОСКВА, 18 мар — РИА Новости. Крупный астероид EA2 пролетит мимо Земли на расстоянии около 305 тысяч километров, свидетельствуют данные на сайте НАСА.

Это на 80 тысяч километров меньше, чем расстояние до Луны.

Объект максимально сблизится с нашей планетой 22 марта. Скорость его движения — около пяти километров в секунду, диаметр — от 18 до 40 метров.
Встроенное видео

https://twitter.com/...685520057380865

В сентябре ученые НАСА сообщали о приближении к Земле астероида SP1 размером от 70 до 160 метров, который пролетел мимо на расстоянии 5,87 миллиона километров.
https://ria.ru/20190...1551880331.html







Магнитное поле Юпитера создает «гольфстрим» в океане Европы

Французские астрономы нашли доказательства того, что сильное магнитное поле Юпитера вызывает в океане, скрытом под замерзшей поверхностью юпитерианской луны Европы, мощное океанское течение, которое, в свою очередь, может иметь значение для принципиального существования жизни на этом спутнике планеты-гиганта.

Изображение
Вид юпитерианской луны Европы. © NASA

Как сообщили Кристоф Гиссинджер и Людовик Петитдеманж из Физической лаборатории Нормале Университета PSL в Париже в журнале Sciecne Astronomy, их анализ основан на данных исследования зонда NASA Galileo, который с 1995 по 2003 год изучал Юпитер и его луны.

Исследователи определили, что магнитное поле Юпитера достаточно сильно, чтобы воздействовать на его спутники. А в сочетании с соленым подповерхностным океаном, это приводит к высокой проводимости, которая, в свою очередь, может стать причиной сильного течения внутри этого океана.

Петитдеманж и Гиссинджер продемонстрировали с помощью многочисленных компьютерных моделей, что такой поток, скорее всего, будет образовываться вблизи экватора и перемещать воду со скоростью в несколько сантиметров в секунду, в направлении, противоположном вращению этой луны.

Такое встречное течение должно воздействовать в виде геологических напряжений на ледяную поверхность Европы и вызывать появление трещин и разрывов, которые действительно имеют место на ледяном панцире этой луны Юпитера.

Изображение
Компьютерные модели океанических течений внутри океана Европы. ©/источник: Petitdemange und Gissinger, Science 2019

Дуэт ученых утверждает также, что энергия магнитного поля соответственно передается океану, в результате чего его части - вероятнее всего, вокруг полюсов - могут улетучиваться с этого космического тела. «Если дело обстоит действительно так, то также должна существовать возможность найти доказательства того, что ледяная корка Европы становится тем тоньше, чем больше талая вода достигает ее поверхности», - говорят исследователи. - «Это обстоятельство также наблюдается в виде гейзероподобных фонтанов на полюсах Европы».

Описанное в исследовании океаническое течение в океане Европы ученые сравнивают с земным Гольфстримом, который распределяет не только тепло, но и другие жизненно важные компоненты в земных океанах. «Если на Европе все-таки существует жизнь, то тамошний океанический поток может выполнять аналогичную функцию».
https://kosmos-x.net...2019-03-17-5644




M106: спиральная галактика со странным ядром

Изображение
Авторы и права: НАСА, Европейская Южная обсерватория, Национальная астрономическая обсерватория Японии, Джованни Паглиоли; Обработка: Р.Коломбари и Р.Гендлер
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Что происходит в центре спиральной галактики M106? M106 – это вращающийся диск из звезд и газа. На этом изображении в галактике доминируют голубые спиральные рукава и красные полосы пыли около ядра. Ядро M106 ярко светится в радиоволнах и рентгеновских лучах. В рентгене были обнаружены два джета, проходящие сквозь всю галактику. Из-за необычного свечения центральной области M106 относится к классу Сейфертовских галактик, среди которых она является одной из ближайших. Огромное количество светящегося газа падает на центральную массивную черную дыру. M106 имеет и другое обозначение – NGC 4258. Она удалена от нас всего на 23.5 миллионов световых лет, ее размер – 60 тысяч световых лет. Галактику можно увидеть в небольшой телескоп в созвездии Гончих Псов.
http://www.astronet.ru/db/msg/1462294

#1448 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 19 Март 2019 - 09:05

Движение потоков реголита объясняет необычные свойства поверхности Фобоса

Изображение

Эксцентричная орбита спутника Марса Фобоса может обусловливать движение потоков порошкообразного материала по поверхности спутника, показывает новое исследование – и эти выводы могут стать ключом к таинственному происхождению Фобоса.

Темно-серый спутник Марса Фобос составляет в диаметре всего лишь 22,5 километра, однако он является крупнейшим из двух спутников Красной планеты, превышая по массе второй спутник, Деймос, более чем в 7 раз. Фобос обращается вокруг Марса на среднем расстоянии всего лишь в 6000 километров – ближе, чем любой другой спутник планеты в Солнечной системе; в результате Фобос совершает полный оборот вокруг родительской планеты всего лишь за одну треть земных суток.

Предыдущие научные работы обнаружили странную неоднородность на поверхности Фобоса. Одни участки поверхности являются красноватыми, в то время как другие – голубоватыми, пояснил Рон Баллоуз (Ron Ballouz), главный автор нового исследования и астрофизик Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA).

Для объяснения этой загадочной неоднородности в новом исследовании команда Баллоуза изучила свойства реголита – тонкодисперсного материала, покрывающей собой поверхность Фобоса – который движется по поверхности спутника Марса под действием гравитационных возмущений, связанных с эксцентриситетом орбиты Фобоса. Команда выяснила, что в голубоватых зонах происходит постоянное движение реголита из-за изменения уклона естественных форм рельефа при приближении и отдалении спутника от родительской планеты – в то время как в красноватых зонах движения реголита почти не происходит. Разница в цвете этих зон, считают ученые, обусловлена процессами выветривания, в результате которых реголит, постоянно пребывающий неподвижно на поверхности, постепенно приобретает красноватый оттенок.

Эти новые результаты могут помочь понять таинственное происхождение Фобоса. У ученых имеется две основные версии происхождения крупнейшего спутника Красной планеты: он либо мог образоваться из материала Марса при столкновении последнего с астероидом, либо представляет собой космический камень, захваченный гравитацией планеты. Эти новые результаты, считают Баллоуз и его коллеги, свидетельствуют в пользу второй из версий, поскольку в случае первого сценария постоянно обновляющийся материал голубоватых зон должен быть близок по составу к материалу Марса – однако это предположение не получило подтверждения в результате проведенного анализа.

Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
https://www.astronew...=20190319055823






Объект Ultima Thule является «Франкенштейном», выяснили астрономы

Изображение

Спустя менее чем три месяца после того, как космический аппарат НАСА New Horizons («Новые горизонты») прошел мимо далекого, холодного космического камня, ученые начинают получать представление об истории формирования этого объекта, получившего название Ultima Thule.

В серии презентаций, представленных вчера, 18 марта, на 50-й конференции наук о Луне и планетах, ученые миссии представили новые данные о топографии и составе материала этого космического камня, которые помогли им получить новые сведения о происхождении данного объекта.

Вскоре после пролета зонда New Horizons мимо объекта Ultima Thule научная команда миссии подтвердила, что этот космический камень, называемый официально 2014 MU69, на самом деле представляет собой тесную двойную систему. Продолжающийся в настоящее время анализ черно-белых снимков высокого разрешения, присланных на Землю зондом, подтвердил, что две доли этого объекта формировались раздельно и что более крупная доля, называемая Ultima, сформировалась в результате агрегации относительно небольших камней – и представляет собой нечто вроде «Франкенштейна».

Однако, когда команда обратилась к цветным снимкам, она не нашла на них подтверждения предполагаемой структуре агрегата. Красная поверхность объекта MU69 демонстрирует небольшие вариации цвета, соответствующие геологическим формам на поверхности, однако отнюдь не предполагаемым небольшим геологическим субъединицам. Состав небольших камней, из которых, предположительно, формировалась агрегационная структура, слишком мало отличается, чтобы это предположение получило подтверждение, отмечают ученые миссии.
https://www.astronew...=20190319063151






NASA рассказало о прошлогоднем взрыве болида над Беринговым морем

Изображение
Mikhail Chubarets

Астероид размером около 10 метров взорвался в середине декабря 2018 года над акваторией Берингова моря, мощность взрыва составила около 170 килотонн в тротиловом эквиваленте — это самый мощный подобный взрыв со времен падения Челябинского метеорита. Хотя падение болида произошло несколько месяцев назад, известно об этом событии стало только сейчас, сообщает журнал New Scientist. BBC отмечает, что NASA о взрыве сообщили военно-воздушные силы США, так как его зафиксировали военные спутники.

Космические объекты небольшого размера постоянно входят в атмосферу Земли, порождая «падающие звезды» — метеоры, если камень оказывается большим, а яркость метеора становится сопоставима с яркостью Венеры, то астрономы говорят о полете болида. Астероиды размером от нескольких до десятков метров, как правило, не долетают до поверхности Земли и взрываются на большой высоте. В большинстве случаев эти взрывы происходят над океаном или незаселенными районами, их фиксируют благодаря инфразвуковым станциям Организации договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний.

Как отмечается в каталоге болидов NASA CNEOS, утром 19 декабря над Беринговым морем (координаты 56,9N, 172,4E) на высоте около 25,6 километра взорвался болид, двигавшийся со скоростью 32 километра в секунду — мощность взрыва составила 173 килотонны в тротиловом эквиваленте. В астрономической рассылке MPML уточняется, что масса объекта могла составить около 1,4 тысячи тонн, а диаметр примерно 11–12 метров.

Взрыв болида над Беринговым морем в декабре 2018 года
https://www.youtube....h?v=KvxYVpg_ey8

BBC сообщает, что исследователи подобных событий ищут возможных свидетелей взрыва среди авиапассажиров, поскольку он случился относительно недалеко от маршрутов, соединяющих Азию и Северную Америку. Кроме того, в рассылке MPML обнародовали видео, на котором след от объекта зафиксирован спутниками NASA Terra и Himawari-8 японского метеорологического агентства.

В феврале еще один болид взорвался в небе над западной частью Кубы, жертв или значительных разрушений не было. Местные жители собирали его предполагаемые фрагменты, упавшие на их дома и в окрестностях города Виньялес.

Ольга Добровидова, Сергей Кузнецов
https://nplus1.ru/ne...19/03/18/bering




Физики еще раз усомнились в открытии следов "тяжелой" темной материи

Изображение
Темная материя
© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, Depositphotos / Alexmit

МОСКВА, 18 мар – РИА Новости. Ученые провели еще одну проверку результатов эксперимента DAMA/LIBRA, открывшего темную материю в 2011 году, и не увидели периодических сигналов, свидетельствующих о ее существовании. Это в очередной раз поставило под сомнение эти замеры, говорится в статье, опубликованной в электронной библиотеке arXiv.org.

"Только один эксперимент за все время поисков темной материи, DAMA/LIBRA, дал позитивные результаты. Эти выводы до сих пор не были ни подтверждены, ни опровергнуты так, чтобы это не зависело от выбора модели для интерпретации замеров. Наши первые замеры показывают, что пока никаких следов существования этого сигнала нет, хотя они могут появиться в будущем", — пишут физики, работающие с детектором ANAIS.

Первые слухи об открытии темной материи начали распространяться в 2010-2011 годах, когда участники коллаборации DAMA/LIBRA начали анализировать данные, собираемые в итальянской глубинной шахте Гран-Сассо фотодетектором, полностью изолированном от внешнего мира.

По замыслу создателей этого устройства, темная материя нашей Галактики, пролетающая через детектор по мере движения Земли по орбите вокруг Солнца, будет вызвать вспышки света. Их частота и интенсивность должна меняться по определенному шаблону, который диктуется распределением темной материи по Млечному Пути.

Подобные флуктуации, как до сих пор заявляют участники DAMA/LIBRA, им действительно удалось зафиксировать, однако у большинства других физиков полученные ими результаты вызвали вопросы. Они были связаны с тем, что сила взаимодействий темной материи и кристаллов йодида натрия, в которых рождались эти вспышки, была разной зимой и летом и в целом зависела от времени года.

Ни на одном другом детекторе такой "сезонности" темной материи не было зафиксировано, что заставило физиков искать ошибки в работе детекторов DAMA/LIBRA. Сегодня большинство исследователей считает, что сигнал "темной материи" порождали нейтроны, рождающиеся в породах шахты Гран-Сассо под действием потока нейтрино, исходящих от Солнца.
Несмотря на десятки опровержений, некоторые сомнения у ученых все же оставались, так как ни один другой прибор не использовал кристаллы йодида натрия для поиска темной материи и не обладал той же чувствительностью, что и итальянский детектор. Недавно были построены сразу два детектора, COSINE и ANAIS, использующие тот же материал, что позволило их создателям максимально точно и достоверно проверить результаты замеров DAMA/LIBRA.

Первые данные наблюдений с COSINE уже были опубликованы в конце прошлого года. Его создатели не зафиксировали никаких следов существования темной материи, а также намеков на то, что частота вспышек света, возникающих внутри кристаллов, как-то зависела от времени года и положения Земли относительно ядра Галактики.

Схожие результаты, как отмечают Джулио Амаре (Julio Amare) из университета Сарагосы (Испания) и его коллеги, получила их установка ANAIS, построенная под вокзалом в испанской деревни Канфранк на глубине в 800 метров почти два года назад. Она содержит в себе девять кристаллов йодида натрия, весящих примерно 112 килограмм, что сопоставимо с массой детекторов DAMA/LIBRA и достаточно для относительно быстрой проверки их работы.

Для этого ученые проследили за вспышками, возникавшими внутри них в двух диапазонах энергий, на которых работала итальянская установка, предварительно дождавшись исчезновения всех радиоактивных атомов из кристаллов, возникших там благодаря космическим лучам.

Первые предварительные результаты этих замеров, как отмечает Амаре, говорят в пользу того, что открытие DAMA/LIBRA будет признано ошибочным. Испанским физикам не только не удалось зафиксировать тех колебаний, о которых говорили их итальянские коллеги, но и найти намеки на принципиально иные тренды, несовместимые с данными со "старшего брата" ANAIS.

Тем не менее, уровень статистической значимости этих наблюдений, по словам испанских исследователей, пока слишком низок – он составляет 1,75 сигма – для того, чтобы говорить о "полноценном" опровержении результатов замеров DAMA/LIBRA. Поэтому физики не исключают возможности того, что пока отсутствующие "сезонные" колебания в частоте вспышек появятся внутри ANAIS в последующие месяцы и годы.

Окончательный ответ на этот вопрос, по текущим оценкам Амаре и его коллег, будет получен в ближайшие пять лет, когда их установка накопит достаточное количество данных для полной проверки всех заявлений и открытий DAMA/LIBRA.
https://ria.ru/20190...1551893643.html





Туманности Ориона и Конская Голова

Изображение
Авторы и права: Марио Заунер
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Темная туманность Конская Голова и сияющая туманность Ориона – пример космических контрастов. Они расположены в одном из самых узнаваемых созвездий ночного неба, удалены от нас на 1500 световых лет, а на этой замечательной картинке видны в противоположных углах. Знакомая туманность Конская Голова выглядит как темное облако внизу слева, ее маленький силуэт выделяется на фоне свечения водорода (в линии Hα), окрашенного здесь в оранжевый цвет. Самая восточная звезда пояса Ориона – Альнитак – находится левее Конской Головы. Ниже Альнитака видны ярко светящиеся облака и эффектные темные полосы пыли – туманность Пламя. Замечательная эмиссионная область – туманность Ориона (или M42) – находится в верхнем правом углу, она окружена голубым свечением отражающей свет пыли. Немного левее видна отражательная туманность, которую иногда называют Бегущий Человек. Волокна светящегося водорода разбросаны по всей области.
http://www.astronet.ru/db/msg/1462443




оффтоп

Мюоны помогли измерить перепад потенциалов грозового облака в 1300000000 вольт

Изображение
pixnio.com

Группа GRAPES-3 измерила максимальный перепад потенциалов между верхней и нижней частью грозового облака и получила рекордное высокое значение 1,3 миллиарда вольт, которое, тем не менее, отлично согласуется с теоретическими оценками. Для этого ученые следили за колебания потока мюонов, которые регистрировал телескоп G3MT, и сравнивали их с численной моделью грозового облака. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics.

В 20-х годах прошлого века Чарльз Вильсон (Charles Wilson) обнаружил, что молнии возникают из-за объемного разделения заряда грозовых облаков, создающего сильное электрическое поле. Стандартный механизм, который объясняет подобное разделение, выглядит следующим образом. Поскольку Земля в целом заряжена отрицательно, около ее поверхности возникает постоянное электрическое поле напряженностью около 130 вольт на метр. Это электрическое поле поляризует крупинки града, которые образуются во время грозы, и заставляет их передавать небольшой отрицательный заряд при столкновениях с переохлажденными каплями воды. После этого капли подхватываются восходящими потоками воздуха, а градинки продолжают падать под действием силы тяжести. В результате заряд грозового облака разделяется, словно в плоском конденсаторе. В свою очередь, это создает сильное вертикальное электрическое поле, еще сильнее поляризует градины и ускоряет процесс разделения зарядов. Таким образом, напряженность электрического поля в грозовом облаке быстро растет, пока не достигает порога электрического пробоя воздуха. В этот момент облако пронизывает молния.

Чтобы измерить электрические поля грозы и проверить эту теорию, физики запускают в облака самолеты и метеорологические зонды. Подобные опыты показали, что разность потенциалов между «дном» и «верхушкой» облака превышает десятки миллионов вольт. В частности, в ходе грозы 1990 года в Нью-Мексико ученые получили значение около 130 миллионов вольт, которое в настоящее время является рекордным. Впрочем, даже такие высокие разности потенциалов не дотягивают до теоретической оценки, которая превышает миллиард вольт для облаков толщиной несколько километров. Кроме того, на высокие потенциалы косвенно указывает гамма-излучение гроз: в 2011 году спутник AGILE зарегистрировал гамма-кванты с энергией сто мегаэлектронвольт, которые не могли родиться при разнице потенциалов порядка ста миллионов вольт. Получается, что измерения с помощью метеорологических зондов дают неверные результаты. Поэтому ученые стараются измерить разницу потенциалов в грозовом облаке независимым способом.

Группа GRAPES-3 придумала такой способ: для этого физики предложили использовать мюоны, которые рождаются в атмосферных ливнях космических лучей. В основе этого метода лежит тот факт, что под действием электрического поля грозы мюоны — заряженные частицы — отклоняются, а их наблюдаемый поток изменяется во времени и пространстве. Следовательно, если достаточно точно измерить подобные колебания, с помощью численных расчетов можно восстановить примерную картину электрических полей грозового облака.

Мюонный телескоп G3MT, которым располагает группа GRAPES-3, позволяет провести подобные измерения. Этот прибор установлен в Утакаманде (Индия) на высоте 2200 метров над уровнем моря. Каждую минуту он регистрирует более 2,5 миллионов мюонов, которые прилетают из 169 направлений, расположенных в телесном угле около 2,3 стерадиан. Таким образом, G3MT может измерить средний поток мюонов, прошедших сквозь грозовое облако, с погрешностью около 0,1 процента. Кроме того, погрешность, с которой телескоп измеряет направление движения мюона, не превышает четырех градусов. Наконец, ученые дополнили мюонный телескоп мониторами электрического поля, чтобы более точно отслеживать временны́е изменения электрического поля грозового облака.

Чтобы упростить вычисления, ученые приблизили грозовое облако плоским конденсатором, обкладки которого параллельны поверхности Земли. Конечно, распределение зарядов в настоящем облаке гораздо сложнее, однако такое приближение качественно ухватывает происходящие процессы и позволяет оценить порядок перепада потенциалов в облаке. Всего физики рассмотрели три варианта толщины и положения облаков. В первых двух вариантах верхняя граница облака находилась на высоте десять километров, а его толщина составляла два или восемь километров. В третьем варианте облако простиралось с десяти до двадцати километров в высоту. Стоит отметить, что наиболее реалистичной является первая конфигурация, которая лучше всего приближает параметры реального грозового облака. Для всех трех конфигураций ученые численно рассчитали ожидаемый поток мюонов с помощью метода Монте-Карло (пакет CORSIKA), дополненного моделями взаимодействия частиц высоких энергий (пакеты FLUKA и SYBILL). В первых двух случаях результаты практически не отличались. В третьем случае ученые получили поток примерно на 15 процентов меньше. Поэтому ученые оценивали перепад потенциалов в облаке с помощью первых двух моделей, которые давали более консервативные оценки.

Всего физики собрали данные по 184 грозам, произошедшим в период между 2011 и 2014 годом, и выделили среди них семь наиболее крупных событий. К сожалению, колебания потока мюонов в шести случаях имели сложный временной профиль, который не позволял восстановить перепады потенциалов с помощью простой модели. Однако для последней грозы, которая произошла первого декабря 2014 года и длилась около 18 минут, ученые все-таки смогли провести численные расчеты и получить значения потока, которые совпадали с данными наблюдений. В результате ученым удалось отследить дрейф грозового облака, из-за которого смещался «провал» в потоке мюонов, и оценить пиковый перепад потенциалов в облаке. Согласно этой оценке, перепад превышает 1,3 миллиарда вольт. Это в десять раз превышает значения, полученные с помощью метеозондов.

Изображение
Верхний ряд: интенсивность потока мюонов, измеренная в одном из восьми направлений и усредненная в течение двух минут. Нижний ряд: разность потенциалов между верхней и нижней частью облака в зависимости от времени, восстановленная по соответствующим картинкам из верхнего ряда
GRAPES-3 Collaboration / Physical Review Letters, 2019


Изображение
Смещение грозового облака в ходе измерений
GRAPES-3 Collaboration / Physical Review Letters, 2019

В 2015 году физики из Лос-Аламоской национальной лаборатории в США придумали, как с помощью космических мюонов можно исследовать внутреннюю структуру зданий и механизмов (точнее, ученые придумали, как увеличить разрешение картинок и скорость их построения). В сущности, предложенный метод не отличается от компьютерной томографии, в которой рентгеновские лучи заменили мюонами. В январе 2016 года археологи «заглянули» с помощью нового метода внутрь Ломаной пирамиды в Египте, а в ноябре 2017 года мюоны нашли «тайную комнату» в пирамиде Хеопса. Подробно о практических применениях мюонов рассказывает материал «Упавшие с неба». А прочитать, как построить детектор в домашних условиях и увидеть мюоны собственными глазами, можно в блоге Владимира Королёва.

Из-за высоких напряжений грозы часто называют «природными ускорителями элементарных частиц». Энергия тормозного излучения электронов, разогнанных в таком «ускорителе», настолько велика, что может запустить фотоядерные реакции. По крайней мере, так предсказывали расчеты теоретиков. Тем не менее, на практике следы фотоядерных реакций, протекающих во время грозы, впервые удалось измерить всего два года назад: во время грозы 6 февраля 2017 года японские физики зарегистрировали послесвечение от аннигиляции электрон-позитронных пар, которое было бы невозможно без редких радиоактивных изотопов.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...on-thunderstorm

#1449 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 20 Март 2019 - 08:55

Космический «синий паук» на Марсе

Изображение

Снимок, сделанный орбитальным кораблем Европейского космического агентства (ЕКА), запечатлел большого, волосатого, синего паука, распространяющий свои ноги по марсианскому ландшафту.

Но на самом деле, так называемый паук - это картина, оставленная на хребте безумными пылевыми ветрами, когда сотни или даже тысячи вихревых торнадо образовались в этом районе, сообщили в своем заявлении представители ЕКА .

Орбитальный корабль ExoMars от ЕКА и Роскосмоса сделал этот снимок еще 8 февраля в регионе Terra Sabaea, на Марсе с использованием системы стереоизображения поверхности (CaSSIS). Синие следы представляют собой части хребта, которые были подвержены ветрам торнадо. Хотя фактический цвет материала темно-красный, он отображается в виде синего цвета - этот метод усиливает контраст поверхностных объектов.

Неизвестно, почему так много пылевых дьяволов (или пыльных торнадо) сошлись вдоль хребта, хотя горы региона могут влиять на поток воздушных масс и способствовать образованию торнадо, заявили представители ЕКА.

"Синий паук" - не первое забавное фото марсианской поверхности. В 1976 году космический корабль NASA "Викинг-1" сделал снимок горы на Марсе, которая имела странное сходство с человеческим лицом, а марсоход Curiosity сделал снимки, которые, казалось бы, изображали крысу, ящерицу и даже плавающую ложку - неудивительно, что все они оказались скалами странной формы.
https://www.astronew...=20190319173926





Рюгу оказался наполовину полой «кучей щебня»

Изображение
Watanabe et al. / Science, 2019

Астрономы использовали данные японского зонда «Хаябуса-2» для оценки физических параметров астероида Рюгу. В среднем это тело оказалось лишь немногим плотнее воды, но наличие большого количества льда в нем не ожидается, из-за чего, по оценкам ученых? его суммарная пористость превышает 50 процентов. По этому параметру Рюгу оказался схож с астероидами Итокава и Бенну, которые астрономы называют «кучами щебня», так как они не являются монолитными телами, а представляют собой скопление небольших обломков. Статья опубликована в журнале Science.

Рюгу — это околоземный астероид C-класса с очень низкой яркостью, к которому в 2018 году прибыл японский зонд «Хаябуса-2». Основной целью аппарата является получение материала с поверхности тела и доставка его на Землю в 2020 году. Уже были проведены исследования при помощи спускаемых зондов и осуществлен первый забор вещества.

В текущем номере журнала Science вышло сразу три научных работы с результатами исследования Рюгу (1, 2, 3). Статья, написанная под руководством Сей-Итиро Ватанабэ (Sei-Ichiro Watanabe) из Нагойского университета, описывает физические параметры тела, такие как форму, массу и плотность. Оптические наблюдения позволили определить рельеф объекта и размер. В целом Рюгу выглядит как приплюснутый волчок: его экваториальный радиус равен 502 метрам, а полярный на 18 процентов меньше. Измерения массы на основе силы гравитации дали значение 4,5×1011 килограмм. Отсюда можно вычислить среднюю плотность, которая оказывается равно 1,19 граммам на кубический сантиметр.

С одной стороны, присутствие большого количества водяного льда могло бы объяснить столь низкую плотность (что и предполагается в случае углеродистых тел в поясе астероидов), но Рюгу находится гораздо ближе к Солнцу — на таком расстоянии все тела должны нагреваться примерно до 250 кельвинов, что выше температуры сублимации льда даже при ожидаемом в центре тела давлении в 8 паскаль. Также ожидаемое время диффузии составляет порядка 105 лет при типичном динамическом времени жизни околоземных астероидов около 107 лет. Таким образом, лед и с поверхности должен был испариться, и внутри не мог спрятаться.

Остается предположить, что астероид — высокопористое тело, так как его объем должен быть более чем наполовину пустым пространством, если предположить, что твердая фракция по плотности соответствует наименьшему значению среди углистых хондритов (2,42 грамма на кубический сантиметр). Получается, что Рюгу не является монолитным телом, а представляет собой связанную гравитационными силами «кучу щебня», подобно уже исследованному астероиду Итокава.

Изображение
Модель поверхности астероида Рюгу
Watanabe et al. / Science, 2019

В экваториальном сечении Рюгу весьма близок к идеальному кругу, что говорит о деформации под действием центробежных сил. Однако сегодня он делает один оборот вокруг оси за 7,6 часов, что слишком долго для эффективного изменения формы. Астрономы предполагают, что в прошлом астероид вращался намного быстрее, возможно, почти в 2 раза быстрее.

На данный момент ученые не могут сказать когда Рюгу приобрел такую форму. Возможно, это произошло на ранних этапах его развития, спустя небольшое время после его предположительного рождения в результате катастрофического разрушения родительского тела, но не исключен и вариант медленного постепенного искривления из-за вращения. Для выяснения истории астероида и проверки гипотезы о значительном замедлении вращения необходимо детально исследовать вещество на поверхности. Авторы отобрали семь потенциальных мест для осуществления следующего забора грунта: четыре на центральном хребте и три на чуть более высоких широтах. Однако в средних широтах высаживался спускаемый модуль MASCOT, поэтому ученые выбрали участок L08 на экваториально хребте для отбора материала.

Изображение
Рассмотренные места потенциально сбора материала для выяснения истории астероида Рюгу. Была выбрана область L08.
Watanabe et al. / Science, 2019

Мы подробно следим за миссией «Хаябуса-2» и пишем об всех основных результатах, чему посвящен специальный раздел нашего сайта Приключения «Хаябусы-2».

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...ous-rubble-pile







Рюгу оказался самым темным из всех посещенных космическими аппаратами небесных тел

Изображение

Астрономы опубликовали результаты исследования японским зондом «Хаябуса-2» астероида Рюгу в инфракрасном спектре. Оказалось, что данный объект темнее всех посещенных космическими аппаратами тел, он отражает даже меньше света, чем ядро кометы Чурюмова—Герасименко. Также удалось оценить химический состав поверхности астероида — в ее состав должно входить углеродом и частично гидрированные минералы. Результаты опубликованы в журнале Science.

Основной задачей японского зонда «Хаябуса-2» является сбор вещества с поверхности околоземного астероида Рюгу и возвращение материала на Землю. В прошлом году космический аппарат достиг пункта назначения, начал исследование при помощи спускаемых зондов, в феврале этого года совершил первый забор грунта, а возвращение запланировано на 2020 год.

Рюгу выходит в группу аполлонов, то есть астероидов, пересекающих орбиту Земли с внешней стороны. Он принадлежит к темному спектральному C-классу и должен преимущественно состоять из углерода и его соединений. Предыдущие наблюдения поверхности Рюгу указывали, что он похож на известные на Земле метеориты из группы хондритов, однако отсутствие более детальной спектральной информации затрудняло подробное определение состава.

В текущем выпуске журнала Science опубликовано сразу три работы с первыми детальными результатами исследования космического тела (1, 2, 3). Статья, первым автором которой является Кохэй Китадзато (Kohei Kitazato) из Университета Айдзу в Японии, посвящена анализу спектра отраженного инфракрасного излучения, полученного при помощи прибора NIRS3 (Near Infrared Spectrometer — Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона). В этой области находятся спектральные линии, соответствующие растяжениям связи -OH и колебаниям атомов в молекуле воды, поэтому изучение этого света позволяет уточнить состав поверхности.

К моменту выбора места для сближения с астероидом 17 августа 2018 года NIRS3 успел получить свыше 69 тысяч спектров. Все они показывают наличие связанного с нагревом излучения на длинах волн от 2,1 до 2,4 микрон, что позволяет оценить температуру на дневной стороне Рюгу — она оказалась в диапазоне от 330 до 370 кельвинов. Учет этого излучения позволил вычесть его из суммарного свечения астероида, оставив только отраженный свет Солнца, которому посвящен дальнейший анализ.

Оказалось, что коэффициент отражения Рюгу очень мал практически по всей поверхности — на длине волны в 2 микрона в среднем он отражает 1,7 ± 0,2 процента падающего света, что в целом согласуется с оценками по видимому излучению. Эта величина заметно меняется в различных местах, причем более яркие области по большей части расположены вдоль экваториального хребта и по периметру кратеров, также лучше отражают отдельные валуны. На всех спектрах выделяется слабая узкая линия поглощения на длине волны 2,72 микрон, интенсивность которой составляет от 7 до 10 процентов от уровня континуума. Ученые отождествляют эту линию с -OH группой, которая связана с катионом, по-видимому, магнием. Это может являться указанием на присутствие большого количества богатых данным металлом филлосиликатов, таких как серпентин и сапонит, которые встречаются у хондритов.

Изображение
Первый ряд — отражательная способность на длине волны 2 микрона, второй ряд — поверхностная температура на дневной стороне, третия ряд — интенсивность линии поглощения на длине волны 2,72 микрона. В первом столбце западное полушарие, во втором — восточное. Желтым цветом обозначены неизученные области.
Kitazato et al. / Science, 2019

Рюгу оказался не только темнее любого исследованного с близкого расстояния космического тела, но и темнее большинства образцов вещества хондритов, которые считаются связанными с астероидами класса C: у исследованных в лаборатории веществ коэффициент отражения находится в диапазоне от 0,03 до 0,1. Столь низкая и однородная отражательная способности говорит о покрытии всей поверхности Рюгу хорошо поглощающим веществом. Авторы не смогли однозначно выяснить его состав, но кандидатами являются углерод, непрозрачные минералы вроде магнетита, а также получающиеся в результате соударений с другими астероидами продукты.

В результате ученые выдвигают несколько гипотез, объясняющих инфракрасный спектр Рюгу. Во-первых, он мог почернеть из-за раздробления и нагрева, вызванных столкновениями с другими телами — это согласуется с его рыхлым строением. Во-вторых, в прошлом его орбита могла быть существенно ближе к Солнцу — в таком случае воздействие солнечного ветра могло изменить его поверхность. И, в-третьих, похожими спектральными особенностями обладают темные частицы межпланетной пыли, однако во всем ближнем инфракрасном диапазоне их спектр никто не изучал, поэтому прямого сравнения сделать нельзя. В любом случае, лабораторные исследования привезенного с астероида материала должны пролить свет на его происхождение.

Мы подробно следим за миссией «Хаябуса-2» и пишем об всех основных результатах, чему посвящен специальный раздел нашего сайта — Приключения «Хаябусы-2».

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne.../Ryugu-the-dark






Астрономы нашли на Ультиме Туле метанол

Изображение
Геоморфологическая карта поверхности Ультимы Туле
NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Команда автоматической межпланетной станции New Horizons рассказала о новых открытиях, сделанных в ход анализа данных, собранных в ходе сближения аппарата с объектом Пояса Койпера 2014 MU69, или Ультима Туле, в начале этого года. Ученым удалось построить первую геологическую карту поверхности объекта и обнаружить в составе поверхностного слоя водный лед и органические вещества, такие как толины и метанол. Эти результаты исследователи представили на на 50-й Лунной и планетарной научной конференции (LPSC), материалы доклада доступны на сайте миссии.

New Horizons стал первым космическим аппаратом, пролетевшим мимо Плутона на близком расстоянии летом 2015 года. Благодаря накопленным за несколько дней данным астрономы узнали,что на Плутоне есть криовулканы, ледники, горные цепи и признаки подповерхностного океана, а также впервые увидели его спутники Харон, Никту, Гидру и Кербер в деталях. После пролета руководство миссии решило в период с 2016 по 2021 год исследовать пояс Койпера, расположенный на расстоянии 30–55 астрономических единиц от Солнца и содержащий тела, оставшиеся после формирования Солнечной системы.

Основной целью исследований стал объект 2014 MU69, или Ультима Туле (Ultima Thule — название было дано в честь мифического острова на севере Европы в древней и средневековой литературе и картографии), мимо которого станция пролетела 1 января 2019 года. Ультима Туле является транснептуновым объектом из пояса Койпера и совершает один оборот вокруг Солнца за 295 лет. Снимки, полученные аппаратом, показали, что объект похож на снеговика, а его окраска напоминает похожие по расцветке области, обнаруженные на северном полюсе Харона и на Плутоне.

Передача данных, собранных в ходе близкого пролета будет продолжаться еще 20 месяцев, однако уже сейчас на основании полученных фотографий и данных с научных инструментов зонда астрономы смогли узнать много нового об Ультиме Туле. Так, например, недавно выяснилось, что форма объекта гораздо более необычная, чем считалось ранее, что привело к перестройке модели образования 2014 MU69. Предполагается, что две доли объекта образовались около 4,5 миллиардов лет путем слипания ледяных тел во внешней части протосолнечной туманности, образовав систему, состоявшую из двух и более тел. В дальнейшем одно или несколько тел покинули систему, убрав часть орбитального импульса, после чего оставшиеся два объекта долгое время медленно сближались, вращаясь вокруг общего центра масс, после чего слиплись, образовав контактную двойную систему.

Изображение
Этапы образования Ультимы Туле
NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/James Tuttle Keane

Команде миссии удалось составить первую геоморфологическую карту поверхности Ультимы Туле и выделить на ней места расположения возвышенностей, впадин, кратеров и борозд. Самая крупная 8-километровая впадина получила название «Мэриленд» и является главным кандидатом на роль ударного кратера. Тем не менее, многие из впадин и ям на поверхности Ультимы Туле могут быть расширившимися трещинами или образоваться в результате сублимации летучих веществ. Канавки на поверхности Ультимы Туле, создающие рисунок отдельных плит, могут быть границами небольших тел, являющихся «строительными блоками» долей объекта. Цвет поверхности 2014 MU69 характеризуется как «ультра-красный» и схож со цветами классических объектов Пояса Койпера. Прослеживается неоднородность раскраски поверхности, в частности более голубоватые цвета наблюдаются в области перемычки, канавках и на дне впадин, а возвышенности имеют более красноватый оттенок. Это может быть связано как с рельефом, так и составом поверхности — спектры, полученные зондом, указывают на наличие в поверхностном слое 2014 MU69 толинов, водяного льда, а также метанола.

Изображение
Трехмерная модель Ультимы Туле
NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute


Изображение
Различия в цвете поверхности Ультимы Туле
NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute


Изображение
Цветное изображение Ультимы Туле и данные о составе поверхности
NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute


Изображение
Кратеры, ямы и желобки на поверхности Ультимы Туле
NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute


Изображение
Борозды и возвышенности на поверхности Ультимы Туле
NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute


Изображение
Сравнение цвета поверхности Ультимы Туле с цветом других тел в Солнечной Системы
NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Подробнее об открытиях, сделанных аппаратом New Horizons, читайте в нашем материале и на специальной странице.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...metanol-on-mu69






Зонд НАСА раскрыл секрет рождения и родину "астероида судного дня"

Изображение
Американская межпланетная станция OSIRIS-REx, предназначенная для доставки образцов грунта с астероида (101955) Бенну
© NASA's Goddard Space Flight Center

МОСКВА, 19 мар – РИА Новости. Самый опасный околоземный астероид Бенну возник внутри главного пояса астероидов относительно недавно, около 100 миллионов лет назад, в результате мощного "космического ДТП", раздробившего на части несколько еще более крупных объектов. Об этом пишут участники научной команды зонда OSIRIS-REx в серии статей в журнале Nature.

"Первые спектроскопические данные показывают, что Бенну действительно содержит первичную материю Солнечной системы и что ее возврат на Землю поможет нам понять, как вода появилась на Земле и какую роль она играла в эволюции Солнечной системы. Пока все говорит о том, что астероиды действительно могли "завезти" ее на нашу планету", — пишут Данте Лауретта (Dante Lauretta), руководитель миссии, и его коллеги.

В начале сентября 2016 года специалисты НАСА успешно вывели на околоземную орбиту зонд OSIRIS-REx, главная цель которого – сближение и забор грунта с поверхности астероида Бенну (1999 RQ36). Он успешно достиг этого небесного тела в начале декабря и передал на Землю первые фотографии "астероида судного дня".

Он оказался очень похож по форме и окраске на еще одно небесное тело, астероид Рюгю, который сейчас изучается японской миссией "Хаябуса-2". В ближайшие шесть месяцев OSIRIS-REx будет составлять карту поверхности Бенну, после чего ученые выберут место, откуда будет взят образец вещества массой около 60 грамм.

В отличие от Рюгю, где японский зонд "Хаябуса-2" не нашел воды, датчики OSIRIS-REx зафиксировали большие количества следов ее присутствия в породах "астероида судного дня". По текущим оценкам ученых, материя Бенну содержит в себе рекордное количество минералов, возникших под действием жидкой воды или других форм влаги.

Помимо воды, ученые нашли намеки на то, что недра Бенну устроены крайне хаотичным образом и содержат в себе большое число пустот и особо плотных зон. Это говорит о том, что "астероид судного дня" возник из осколков других крупных небесных тел, живших в главном поясе астероидов и столкнувшихся в относительно недавнем прошлом.

Судя по числу кратеров на его поверхности, Лауретта и его коллеги предполагают, что это произошло примерно 100-1000 миллионов лет назад. В свою очередь, необычная форма астероида, похожего на угловатую юлу или гигантский кубик сахара, возникла по одному из двух еще более экзотических сценариев.

С одной стороны, в прошлом Бенну мог обладать небольшим "спутником", который он разорвал на части, что привело к формированию "горба" на его экваторе. С другой стороны, он мог приобрести кубическую форму благодаря тому, что часть его внутренних пустот обрушилась, а поверхность – сильно просела или просто деформировалась.

Что еще интересно, ученые измерили скорость вращения Бенну и обнаружили, что она достаточно быстро растет. По их оценкам, она должна была удвоиться за последние 1,5 миллиона лет. Подобное ускорение вращения "астероида судного дня", как предполагают исследователи, началось относительно недавно, так как за 100 миллионов лет жизни он бы разогнался до таких значений, что стал бы нестабильным.

Это, по всей видимости, означает, что орбита Бенну могла сильно меняться в недавнем прошлом, или же форма астероида была совсем другой в прошлые эпохи его жизни. Как это повлияет на его будущее и на состояние его запасов "первичной материи" Солнечной системы, предсказать достаточно сложно.

Пока, как отмечают Лауретта и его коллеги, ученым не удалось найти следы органики на поверхности "астероида судного дня" и понять, откуда берется загадочная пыль в его ближайших окрестностях. Оба этих вопроса, как надеются планетологи, будут решены после сближения и забора материи с его поверхности.

По их текущим планам, эта процедура состоится в июле следующего года, однако уже сейчас специалисты НАСА, памятуя о проблемах "Хаябусы-2", выбрали четыре наиболее интересных и безопасных точки для забора образцов на экваторе и в приполярных регионах Бенну.

В ближайшее время OSIRIS-REx совершит несколько "нырков" в сторону этих точек и детально изучит их структуру для выбора основного и резервного места для посадки. Если эта процедура пройдет успешно и ей не помешают булыжники, усеивающие поверхность Бенну, зонд запустит капсулу с первичной материей Солнечной системы в сторону Земли. Она совершит посадку на территории штата Юта в конце сентября 2023 года.
https://ria.ru/20190...1551937568.html






Астрономы впервые увидели, как рождается двойная звезда

Изображение
Планета Kepler-1647b
© Фото : Lynette Cook

МОСКВА, 19 мар — РИА Новости. Планетологи открыли уникальные "звездные ясли", внутри которых формируется не одна, а сразу две звезды. Их обнаружение поможет ученым раскрыть тайны рождения самых крупных светил Галактики и причудливых планет-"татуинов", говорится в статье, опубликованной в Nature Astronomy.

"Мы давно спорили о том, когда именно возникают двойные звезды. Это может происходить как на первых стадиях коллапса молекулярного облака, так и на более поздних этапах жизни "звездных яслей". Наши наблюдения четко показали, что двойные звезды возникают очень рано", — рассказал Ичэнь Чжан (Yichen Zhang) из Центра передовых исследований RIKEN в Сайтаме (Япония).

Большинство звезд в Млечном Пути, как считают ученые, обитают в пустоте космоса не в гордом одиночестве, как Солнце, а в составе двойных или тройных звездных систем. К примеру, ближайшая к нам звездная семья состоит из трех светил — двух солнцеподобных желтых карликов, Ригеля Кентавра (альфа Центавра A) и Толимана (альфа Центавра B), а также красного карлика проксимы.

В прошлом некоторые астрономы считали, что звезды всегда рождаются поодиночке и лишь позже могут формировать пары или тройки. Первое же детальное изучение свойств двойных звезд и их перепись показали, что это не так: они появляются внутри одних и тех же газопылевых облаков и проводят всю жизнь в компании друг друга.

Проверка этой гипотезы и раскрытие тайн рождения двойных и тройных звезд, объясняет Чжан, усложнялись тем, что подобные светила формируются в центральных регионах "звездных ясель". Они скрыты под толстой шубой из пыли и газа, непрозрачной для видимого света и многих других видов электромагнитных волн.

Поэтому астрономы раньше никогда не находили полноценный зародыш двойной звездной системы на первых стадиях его развития. Это мешало раскрыть механизмы образования подобных звездных семей и вычислить, как часто они рождаются.
Чжан и его коллеги сделали первое открытие такого рода, изучая c помощью микроволнового телескопа ALMA крупное газопылевое облако IRAS07299-1651, расположенное в созвездии Кормы на расстоянии 5,5 тысячи световых лет от Земли.
ALMA видит даже самые холодные скопления газа и пыли во Вселенной и позволяет искать невидимые объекты, такие как зародыши звезд и черные дыры, наблюдая за тем, как они перемешивают окружающее пространство и поедают газопылевые облака.

Этот телескоп помог ученым найти внутри IRAS07299-1651 сразу два зародыша крупных звезд, находящихся друг от друга на очень близком расстоянии — всего 180 астрономических единиц, средних дистанций между Землей и Солнцем. Их общая масса примерно в 18 раз выше, чем у нашего светила, а один виток вокруг компаньона каждая звезда совершает почти за 600 лет.

Наблюдения за движением газа вокруг них показали, что оба светила возникли в результате появления очагов нестабильности в газопылевом диске, внутри которого формировалась более крупная звезда. Он разбился на несколько частей, две из которых стали прародителями пары еще не сформировавшихся голубых гигантов, чья масса будет в 12 и шесть раз выше солнечной.

Общее происхождение газопылевых дисков этих звезд, как считают Чжан и его коллеги, говорит о том, что они начинают формироваться на самых ранних этапах эволюции "звездных яслей". Ученые планируют найти другие подобные объекты с помощью ALMA и выяснить, является ли IRAS07299-1651 исключением из правил — или же это пример того, как рождаются почти все двойные звезды.
https://ria.ru/20190...1551925888.html




Астрономы запечатлели рождение двойной звездной системы (на ту же тему, что и предыдущая статья)

Дмитрий Мушинский

Изображение

Ученые из отдела RIKEN начальных исследований в Японии, Технологического университета Чалмерса в Швеции и Университета Вирджинии в США, а также их коллеги, впервые провели наблюдения за молекулярным облаком в процессе разрушения и формирования двух массивных протозвезд, которые в конечном итоге станут двойной звездной системой.

Не смотря на то, что большинство массивных звезд обладают орбитальными звездными компаньонами, астрономам до сих пор непонятно, каким образом это происходит. Например, являются ли звезды рожденными вместе из общего спирального газового диска в центре коллапсирующего облака, или они спариваются позже во время случайных встреч в многолюдном звездном скоплении.

Понять динамику формирования бинарных файлов было сложно, потому что протозвезды в этих системах все еще окружены густым облаком газа и пыли, которое не дает большей части света вырваться в пространство. К счастью, их можно увидеть с помощью радиоволн, так как они могут отображаться с достаточно высоким пространственным разрешением.

В текущем исследовании, опубликованном в журнале «Астрономия природы», исследователи, возглавляемые Иченом Жангом из отдела новаторских исследований RIKEN и Джонатаном К. Танем из Университета Чалмерса и Университета Вирджинии, использовали массив телескопов ALMA в северной части Чили. Им удалось наблюдать с высоким пространственным разрешением звездообразующую область, известную как IRAS07299-1651, которая находится на расстоянии 1,68 килопарсека, или около 5500 световых лет.

Наблюдения показали, что уже на этой ранней стадии облако содержит два объекта: массивную «первичную» центральную звезду и другую «вторичную» формирующуюся звезду, также большой массы. Впервые исследовательская группа смогла использовать эти наблюдения для определения динамики системы. Наблюдения показали, что две формирующиеся звезды разделены расстоянием около 180 астрономических единиц — единицей приблизительно равной расстоянию от Земли до Солнца. Следовательно, они довольно далеко друг от друга. В настоящее время они вращаются вокруг друг друга с периодом не более 600 лет, а их общая масса по крайней мере в 18 раз превышает массу нашего Солнца.

Еще одним открытием исследования было то, что двойные звезды вырастают из общего диска, питаемого коллапсирующим облаком. Это указывает на сценарий, при котором вторичная звезда двойного звена образовалась в результате фрагментации диска, первоначально возникшего вокруг первичного. Это позволяет изначально меньшей вторичной протозвезде «украсть» падающую материю от своего родного брата, а в конечном итоге они должны стать похожими друг на друга «близнецами».
https://rwspace.ru/n...oj-sistemy.html





Эйбелл 370: скопление галактик – гравитационная линза

Изображение
Авторы и права: НАСА, ЕКА, телескоп им.Хаббла; Обработка и авторские права: Рожелио Бернал Андрео (DeepSkyColors.com)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Что это за странные дуги? На изображении скопления галактик Эйбелл 370 астрономы заметили необычную дугу. Природа дуги сначала оставалась непонятной. Более подробные изображения показали, что дуга возникла в результате не наблюдавшегося ранее астрофизического явления – гравитационного линзирования, причем линзой был центр всего скопления галактик. В настоящее время мы хорошо понимаем, что самая яркая дуга в скоплении является наложением двух искривленных изображений совершенно обычной галактики, которая случайно оказалась за гигантским скоплением. Гравитация Эйбелл 370 заставляет лучи света от далеких галактик, впрочем как и свет от других объектов, отклоняться от прямолинейной траектории, так что они приходят к наблюдателю разными путями. Это явление можно сравнить с тем, как лучи света проходят через бокал c вином. Почти все желтые пятна на этой картинке представляют собой члены скопления Эйбелл 370. Внимательный взгляд позволит заметить на картинке множество дуг и искаженных частей дуг, которые являются изображениями более далеких галактик. Изучая Эйбелл 370 и распределение построенных скоплением изображений, астрономы могут восстановить распределение обычного и темного вещества в скоплении галактик и во Вселенной.
http://www.astronet.ru/db/msg/1462580






Угарный газ может оказаться признаком жизни

Для нас с вами монооксид углерода ядовит, поэтому немудрено, что биологи традиционно рассматривают его скопление как признак отсутствия жизни в этом месте. Однако, на других планетах это может быть не так.

Сергей Сысоев

Изображение

В марте 2021 года, после запуска космического телескопа James Webb, ученые получат возможность наблюдать атмосферы некоторых ближайших к нам экзопланет земного типа и собирать данные об их составе. В преддверии этого события группа биологов из США и Японии попробовала смоделировать состав атмосферы планеты, на которой только что появилась жизнь. Ориентиром им послужила Земля такой, какой она была в далеком прошлом, когда жизнь на планете уже была, а биогенного кислорода в ее атмосфере еще не было.

В сегодняшней земной атмосфере угарного газа очень мало — попав в воздух он быстро окисляется, превращаясь в химически нейтральную углекислоту. Но, как выяснилось при моделировании, древняя биосфера Земли могла поддерживать концентрацию CO примерно на уровне 100 частей на миллион (ppm) — на несколько порядков больше сегодняшней. Жить в таком мире мы бы не смогли, а вот микробов там уже тогда было очень много.

Это означает, что при будущих исследованиях экзопланет должно быть уделено особое внимание наличию в их атмосферах значимых количеств угарного газа, которое вполне может являться следствием деятельности живых существ, а значит — признаком их наличия.

Ознакомиться с подробностями можно в статье, опубликованной в The Asrophysical Journal.
https://www.popmech....iznakom-zhizni/






Удивительное сходство фотографий Юпитера и Земли

Ученые сравнили снимки, полученные от космического аппарата Juno (который сейчас вращается вокруг Юпитера), с фотографиями земных морей — и выявили очаровательное сходство.
Юпитер — это массивный и безжизненный газовый гигант, окруженный поясом астероидов. Масса этого колосса в 2,5 раза больше, чем у всех прочих планет Солнечной системы вместе взятых! Все-таки не зря он был назван в честь предводителя римских богов.

Земля — его полная противоположность. Крошечный каменистый мир, расположенный слишком близко к Солнцу, да к тому же еще и населенный. Сравнивать наш мир с Юпитером смешно, ведь он его масса в 317,8 раза больше массы Земли.

Изображение
NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran/CC NC SA

Однако, вне зависимости от размера планет, законы физики все же универсальны, а значит сходства есть везде. Фотографии космического корабля NASA под названием Juno (что сейчас вращается вокруг Юпитера) и фотографии аппарата Landsat-8 (который находится на орбите Земли) это лишь подтверждают.

На Юпитере и на Земле движение жидкости регулируется одинаково. Поэтому знаменитые клубящиеся облака планеты-гиганта удивительном образом напоминают… Да-да, массу фитопланктона, подхваченную течением Балтийского моря! Норман Кьюринг из Центра космических полетов имени Годдарда описывает модели текущей воды как комбинацию ламинарных (гладких и равномерных) и турбулентных (хаотических и неравномерных) потоков.

Изображение
Landsat-8

Астрономы уверены, что в атмосфере Юпитера можно выделить три отдельных слоя облаков, и именно их взаимодействие и помогает создавать эти удивительные визуальные паттерны. NASA даже приглашает всех желающих использовать изображения, полученные Juno, для собственных художественных нужд. Так, каждый желающий может загрузить получившийся результат в галерею JunoCam, на всеобщее обозрение.
https://www.popmech....pitera-i-zemli/

#1450 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 21 Март 2019 - 08:26

Земля по составу оказалась близка к Солнцу, но с меньшим содержанием летучих

Изображение

Ученые из Австралийского национального университета обнаружили, что Земля состоит из тех же элементов, что и Солнце, однако содержит меньше летучих элементов, таких как водород, гелий, кислород и азот.

Главный автор этого нового исследования доктор Хайян Ван (Haiyang Wang) сказал, что в своей работе он и его коллеги произвели лучшую на сегодняшний день оценку состава Земли и Солнца с целью создания нового инструмента для измерения элементного состава других звезд и каменистых планет, движущихся по орбитам вокруг них.

«Состав каменистой планеты является одним из наиболее важных «недостающих звеньев» в наших поисках обитаемых планет во Вселенной», - сказал доктор Ван из Школы астрономии и астрофизики Австралийского национального университета.

Другие каменистые планеты во Вселенной по составу представляют собой обедненные летучими веществами версии родительских звезд, так же, как и в случае Земли, добавили авторы.

Соавтор Вана Чарли Лайнуивер (Charley Lineweaver), адъюнкт-профессор Школы астрономии и астрофизики Австралийского национального университета, сказал, что вокруг каждой звезды можно наблюдать некое подобие планетной системы.

«Большинство звезд, вероятно, имеют вокруг себя каменистые планеты, расположенные в обитаемой зоне или вблизи неё», - сказал он.

Еще один соавтор исследования Тревор Айэлэнд (Trevor Ireland) из Школы наук о Земле Австралийского национального университета сказал, что проведенный командой анализ основан на сравнении состава земных горных пород с веществом метеоритов и внешней оболочки Солнца.

«Это сравнение дало много ценной информации о процессах, протекавших при формировании Земли», - сказал он.

Исследование будет опубликовано в журнале Icarus.
https://www.astronew...=20190320112317





Ровер НАСА в 1997 г., возможно, исследовал берега древнего марсианского моря

Изображение

Первая вездеходная миссия НАСА на Марс под названием Pathfinder могла запечатлеть 22 года назад пейзаж, который в древности представлял собой участок суши, затопленный водой, переливающейся из Внутреннего моря Красной планеты в Северный океан.

Эта посадочная зона лежит на пути перелива воды из древнего моря, которое испытывало катастрофические повышения уровня воды вследствие большого количества осадков и подъема уровня подповерхностных вод. Эта зона на поверхности Марса может скрывать следы былого присутствия жизни, считает главный автор нового исследования, старший научный сотрудник Планетологического института США Алексис Родригес (Alexis Rodriguez).

Примерно полвека назад космический аппарат Mariner 9 («Маринер-9») сделал снимки нескольких крупнейших в Солнечной системе каналов на поверхности планеты. Орбитальные наблюдения этих гигантских каналов показали, что они были сформированы примерно 3,4 миллиарда лет назад в результате мощных наводнений. Чтобы проверить эту гипотезу, на Марс был отправлен ровер под названием Sojourner на борту посадочного аппарата Mars Pathfinder. Однако визуальный анализ поверхности Марса, проведенный при помощи ровера по его прибытии на планету, не позволил однозначно подтвердить гипотезу гигантского наводнения, поскольку местные флювиальные формы рельефа указывали на то, что глубина затопленных зон должна была быть примерно в 10 раз меньше, чем предполагалось при наблюдениях с орбиты. Таким образом, результаты этого исследования не позволили однозначно отвергнуть альтернативную версию происхождения каналов на Марсе, согласно которой каналы могли сформироваться в результате движения потоков лавы.

В новом исследовании Родригес и его коллеги возвращаются к сценарию, согласно которому каналы на Марсе были сформированы в древности потоками воды. Согласно авторам статьи, ровер НАСА в 1997 г. совершил посадку в области, которая на древнем Марсе была затоплена на относительно небольшую глубину. Это объясняется тем, что в этой области поверхности Красной планеты по относительно высоко лежащей площадке происходил перелив в Северный океан воды из гипотетического Внутреннего моря, питаемого осадками и грунтовыми водами. Это море, как показывают наблюдения, находилось примерно в 250 километрах к югу от места посадки ровера. Согласно компьютерным моделям, построенным авторами исследования, Внутреннее море довольно быстро испарилось, когда вода стала покидать Красную планету, что и объясняет отсутствие характерных террас на равнинах северного полушария Марса, подобных тем, которые образовывались на Земле при медленном испарении морей.

Теперь Родригес и его команда предлагают более подробно исследовать зону, в которой совершил посадку ровер Sojourner, поскольку в этой местности могут быть обнаружены следы пребывания живых организмов, которые, возможно, существовали во Внутреннем море Марса.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
https://www.astronew...=20190320202111






Астероид Рюгу назвали остатками более крупного небесного тела с радиоактивным ядром

Изображение
German Aerospace Center

Астероид Рюгу представляет собой скопление фрагментов более крупного небесного тела, которое некогда могло содержать водяной лед и органические молекулы, сообщается в журнале Science. Кроме того, оно могло содержать внутренний источник тепла в виде радиоактивных элементов.

Летом 2018 года автоматическая межпланетная станция «Хаябуса-2» вышла на стабильную орбиту вокруг Рюгу — астероида C-класса, который, по мнению ученых, может содержать первичное вещество протосолнечной туманности. Уже в течение первой недели после прибытия станция провела съемку небесного тела с расстояния 20 километров, благодаря чему исследователи смогли построить трехмерные модели. Позднее команда миссии выяснила, что поверхность Рюгу покрыта булыжниками и фрагментированными скалами, а также почти лишена риголита. Более подробно о других открытиях космического аппарата «Хаябуса-2» вы можете прочитать в специальной рубрике.

В журнале Science было опубликовано сразу три статьи с первыми детальными результатами исследования космического тела (1, 2, 3). В работе, выполненной под руководством Сеиджи Сигуты (Seiji Sugita) из Университета Токио астрономы проанализировали данные оптической навигационной камеры, лазерного альтиметра и термальной инфракрасной камеры «Хаябусы-2» и рассказали о геоморфологии и термальных свойствах Рюгу.

Поверхность астероида покрыта ударными кратерами, что позволяет оценить ее возраст. В целом, меньшее количество кратеров на поверхности тела может означает его меньший возраст, поскольку у метеоритов было меньше времени на то, чтобы упасть в определенную область. Кроме того, столкновения с более крупными телами происходят реже, чем с мелкими. Проанализировав плотность распределения кратеров диаметром 100–200 метров, ученые пришли к выводу, что возраст поверхности Рюгу составляет 10–100 миллионов лет. Большой разброс в датировке исследователи объясняют малой твердостью поверхности астероида, что влияет на размер кратеров на некрупных телах.

Данные бортовой камеры ONC показали, что Рюгу представляет собой астероид темного спектрального класса Cb, соответствующего переходу между объектами С и В класса в классификации SMASS. Это позволяет отнести его семейству либо Эвлалии, либо Нисы, которые считаются прародителями многих астероидов в астероидном поясе между Марсом и Юпитером. Кроме того, спектр Рюгу соответствует умеренно «обезвоженным» углеродистым хондритам.

Валуны на поверхности Рюгу, вероятно, представляют собой, осколки его «прародителя», так как некоторые из них слишком велики, чтобы быть веществом, выброшенным при падении метеорита. Кроме того, ученые утверждают, что небесное тело, от которого некогда откололся Рюгу, могло содержать водяной лед и органические молекулы. Позже значительная часть воды испарилась, при этом полученные данные и сравнение с образцами метеоритов показали, что причиной тому был внутренний, а не внешний источник тепла. Сигута и его соавторы предполагают, что, по всей видимости, родительское небесное тело образовалось достаточно рано и содержало большие концентрации радиоактивных элементов, таких как алюминий-26, которые могли нагревать его изнутри, или сформировалось достаточно близко к Солнцу, и тогда степень внутреннего нагрева могла бы рассказать о том, где находилась снеговая линия в ранней Солнечной системе.

В том же выпуске Science ученые также рассказали, что Рюгу представляет собой пористое тело, плотность которого лишь немногим больше плотности воды. Кроме того, он оказался самым темным небесным телом из всех, посещенных аппаратами.

Кристина Уласович
https://nplus1.ru/ne...0/Ryugu-summary





OSIRIS-REx зарегистрировал потоки пыли с поверхности астероида Бенну

Изображение
NASA/Goddard/University of Arizona

Астероид Бенну, который изучает американский космический аппарат OSIRIS-REx, выбрасывает в космос собственное вещество. Это открытие стало неожиданностью для ученых, так как подобная активность астероидов весьма редка. Об этом сообщается в журнале Nature Communications и пресс-релизе NASA.

Зонд OSIRIS-REx прибыл к околоземному астероиду Бенну в самом конце 2018 года и вышел на круговую орбиту вокруг него. В течение двух лет аппарат будет исследовать космическое тело, но главной целью миссии является получение образцов грунта с поверхности астероида и отправка его на Землю. Считается, что подобные Бенну тела должны состоять из гидрированных минералов с включением органических молекул — согласно одной из теорий, подобные объекты могли сыграть важную роль в формировании подходящих для развития жизни условий на ранней Земле.

В новом выпуске журнала Nature и его дочерних тематических изданиях вышла целая серия статьей с первыми подробными научными результатами изучения Бенну. В заметке, первым авторов которой значится Карл Уильям Хердженротер (Carl William Hergenrother) из Аризонского университета, описывается непосредственное окружение астероида. Астрономы искали возможные относительно крупные спутники в окрестностях Бенну, но не обнаружили подобных тел размером от нескольких десятков сантиметров.

Тем не менее, приборы зонда зафиксировали другое потенциально осложняющее забор грунта обстоятельство — заметный выброс пыли. Об этом лишь вскользь упоминается в уже опубликованных статьях, но некоторые подробности приводятся на сайте NASA. 6 января ученые обнаружили струю небольших частиц, которые вылетали с поверхности Бенну, а в течение последующего месяца было зафиксировано еще 10 подобных событий. Ученые также обратили внимание, что некоторые находящиеся на орбите астероида частицы со временем выпадают на его поверхность. Предварительные оценки указывают, что такие частицы не должны представлять опасности для аппарата и не помешают собрать материал с поверхности.

Изображение
Частицы улетают прочь с поверхности Бенну
NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin

Астрономам известно несколько случаев подобной активности у объектов из пояса астероидов — они начинают пускать подобные струи при приближении к Солнцу. Бенну почти сразу после прибытия зонда миновал ближайшую к Солнцу точку своей орбиты, поэтому выбросы частиц могут быть связаны с возгонкой льда на его поверхности, но ученые не спешат делать однозначные выводы, так как на счет природы данного вида активности существует немало различных гипотез.

Хотите проверить свои знания об астероидах — пройдите наш тест «Строительный мусор Солнечной системы».

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne.../20/dusty-bennu





Американские астрономы открыли самую быструю "мертвую звезду" Галактики

Изображение
Пузырь древней сверхновой и огненный след пульсара, выброшенного из ее центра в далеком прошлом
© Jayanne English, University of Manitoba, using data from NRAO/F. Schinzel et al., DRAO/Canadian Galactic Plane Survey and NASA/IRAS

МОСКВА, 20 мар — РИА Новости. Американские астрофизики открыли необычную "мертвую звезду" — пульсар, разогнанный взрывом породившей его сверхновой до рекордной скорости. Описание открытия будет опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

"Скорость его движения — 1130 километров в секунду — такова, что в далеком будущем он сбежит из нашей Галактики. Что именно произошло с этим пульсаром, пока не совсем ясно, однако мы предполагаем, что его могли разогнать гидродинамические нестабильности, возникшие в сверхновой в момент ее взрыва", — заявил Дейл Фрейл (Dale Frail) из Национальной радиоастрономической обсерватории (США).

Подавляющее большинство светил вращается вокруг центра Галактики со скоростью не выше ста километров в секунду. Но с середины 2000-х астрономы открыли два десятка так называемых гиперскоростных звезд, которые движутся столь быстро, что преодолели притяжение Млечного Пути и фактически покинули его.

Что заставило эти звезды стать космическими изгоями? Ученые считают, что они разгоняются до таких скоростей за счет гравитационного взаимодействия со сверхмассивной черной дырой в центре Галактики или в результате взрыва сверхновых в тесных двойных системах, расположенных неподалеку от этого гигантского объекта.

Другие варианты формирования таких звезд считались маловероятными, так как размеры и притяжение Галактики слишком велики, чтобы они могли разогнаться до сверхвысокой скорости просто при взрыве сверхновой в тесной паре светил. С другой стороны, в последние годы ученые открыли несколько необычных гиперскоростных звезд, движущихся явно не из центра Галактики и нарушающих это правило.

Фрейл и его коллеги обнаружили еще одну "неправильную" гиперскоростную звезду, когда изучали пульсары в рамках проекта Einstein@Home (объединяющего компьютеры многих тысяч любителей астрономии, согласившихся пожертвовать вычислительные ресурсы для анализа данных, которые собирает орбитальный телескоп "Ферми").

Внимание американских астрофизиков привлек пульсар PSR J0002+6216 в созвездии Кассиопеи — примерно в 6,5 тысячи световых лет от Земли. В отличие от большинства подобных объектов он расположен не внутри останков сверхновой или в относительно чистой области открытого космоса, а неподалеку от кокона взорвавшейся звезды.

Эта особенность "мертвой звезды" заставила Фрейла и его команду детально изучить как сам пульсар, так и облако раскаленного газа CTB 1, удаленное от него примерно на 50 световых лет. Первые данные и снимки с радиотелескопа VLA принесли массу неожиданных открытий.

Во-первых, оказалось, что PSR J0002+6216 движется с невероятно большой скоростью — 1130 километров в секунду. Это делает его вторым по быстроте объектом Галактики — после US 708, обычной звезды главной последовательности, мчащейся со скоростью 1200 километров в секунду.

Во-вторых, траектория движения пульсара говорит о том, что он родился в центре CTB 1 примерно десять тысяч лет назад, когда его прародитель исчерпал запасы водорода и гелия и взорвался. Это в очередной раз ставит под сомнение предположение о том, что только сверхмассивные черные дыры могут выбрасывать звезды из галактик.

Как отмечают ученые, изначально пульсар двигался медленнее, чем расширялся кокон сверхновой, но скорость движения газа и пыли довольно быстро упала из-за взаимодействия с межзвездной средой. Это произошло примерно пять тысяч лет назад, о чем говорит яркий огненный след пульсара, возникший после его выхода из кокона сверхновой.

Как надеются Фрейл и его коллеги, последующие наблюдения за CTB 1 и PSR J0002+6216 помогут понять, что именно привело к катапультированию пульсара из Млечного Пути, и позволят раскрыть внутренние механизмы возникновения сверхновых.
https://ria.ru/20190...1551949908.html





Невероятно красивое видео солнечного торнадо

Торнадо, смерчи, циклоны и даже воронка воды вокруг слива в ванной — завораживающее зрелище. Но наблюдать их непосредственно (кроме последнего случая) может быть очень опасно для жизни. Впечатляющие гигантские вихри не уникальны для нашей планеты: например, на Солнце они формируются из потоков раскаленной до миллионов градусов плазмы.

Василий Парфенов

Изображение

Огромные массы ионизированного газа направляются вдоль линий магнитного поля в верхних слоях нашей звезды. Порой такие течения сталкиваются и закручиваются в фантастическом танце, подобно облакам на земле. На видео запечатлен один из таких плазменных торнадо, состоящий из частиц температурой порядка 2,8 миллионов градусов Цельсия.

A Plasma Tornado Was Just Spotted By NASA On Sun’s Surface
https://www.youtube....h?v=2TQx1YvgE7s

Высота плазменных торнадо достигает 60 тысяч километров, что почти в пять раз больше диаметра Земли. А скорость потоков частиц внутри вихря может превышать 300 тысяч километров в час, в 600 раз быстрее, чем самые мощные ураганы на нашей планете. Такие явления наблюдаются достаточно часто, время их жизни составляет до 40 часов.

Tornado Season On The Sun?
https://youtu.be/r-zt8qnTcLM

Такие записи составлены из тысяч кадров, сделанных Обсерваторией солнечной динамики NASA (Solar Dynamics Observatory или сокращенно SDO). Она делает снимки в десяти различных диапазонах ультрафиолетового спектра. Запущенный в 2010 году космический аппарат расположен на геосинхронной орбите вокруг Земли. Его основная задача — изучение атмосферы Солнца для лучшего понимания взаимодействия между звездой и ближайшими планетами.
https://www.popmech....chnogo-tornado/

#1451 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 22 Март 2019 - 09:05

Ученые нашли «дымоходы» между центром Млечного Пути и пузырями Ферми

Изображение
Ponti et al. / Nature, 2019

Анализируя наблюдения в рентгеновском диапазоне, астрофизики обнаружили в центре нашей галактики структуры размером около сотни парсек, которые они назвали «дымоходами». Авторы считают, что вдоль этих образований вещество и энергия от процессов в самом центре Млечного Пути перемещаются к пузырям Ферми — гигантским областям вне плоскости Галактики, заполненным горячим газом. Результаты опубликованы в журнале Nature.

В центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра. Если на такой объект падает значительное количество вещества, то он проявляет активность: гравитационная энергия преобразуется в тепловую, появляется интенсивное свечение, а часть падающей материи выбрасывается назад в виде струй. В частности, такие процессы должны отвечать за наблюдаемые свойства квазаров.

Черная дыра в Млечном Пути, также называемая Стрелец A*, не проявляет высокой активности в данный момент. Однако существуют указания на то, что она была заметно активнее миллионы лет назад. Одним из таких фактов является существование пузырей Ферми — двух заполненных очень горячим газом областей размером свыше семи килопарсек, расположенных вне плоскости галактики прямо у ее центра. По одной из существующих гипотез, они появились благодаря струям высокоэнергетических частиц из центра Млечного Пути, бившим во времена высокого темпа поглощения вещества черной дырой. Согласно альтернативному взгляду, они связаны с активным этапом звездообразования, когда появлялось много больших и горячих звезд с сильными ветрами, которые относительно быстро закончили существование в виде сверхновых. Сегодня эти пузыри наблюдаютс как два огромных пятна в гамма-диапазоне, а их границы рядом с плоскостью Галактики видны также в рентгеновском диапазоне.

Другим свидетельством активности Стрельца A* являются структуры размером около 15 парсек, наблюдаемые как в радио-, так и в рентгеновском диапазоне. Они находятся в непосредственной близости от центрального объекта и указывают на существование коллимированных потоков вещества от него. Однако на промежуточном масштабе было известно только об одной несимметричной области радиоизлучения размером 150 парсек. В работе под руководством Габриэле Понти (Gabriele Ponti) из Института внеземной физики Общества Макса Планка описывается обнаружение двух областей промежуточного размера в рентгеновском диапазоне. Они простираются от центра Млечного Пути до основания пузырей Ферми. Астрофизики назвали их «дымоходами», по которым движется вещество, либо от взрывов сверхновых, либо выбрасываемое черной дырой.

Изображение
Структура рентгеновского излучения центра Млечного Пути. В центре изображения находится черная дыра, несимметричные овалы — галактические дымоходы, белые дуги — границы пузырей Ферми, плоскость Галактики отмечена горизонтальной линией.
G. Ponti et al. / Nature, 2019

«Мы знаем, что исходящие из галактики потоки материи и энергии играют определяющую роль в формировании и изменении ее облика — они являются ключевым компонентом, влияющим на то, как галактики и другие структуры формируются и эволюционируют, — говорит Понти. — К счастью, наша Галактика предоставляет нам близкую лабораторию для детального исследования и изучения движения потоков в космосе вокруг нас».

Авторы пишут, что «дымоходы» прослеживаются до галактической широты около 0,2 градусов и по структуре связываются с примыкающей к черной дыре областью радиусом в 15 парсек. В этой центральной области наблюдается очень сильная зависимость поверхностной яркости в рентгеновском диапазоне от расстояния, что говорит о наличии значительного градиента давления, который не может быть скомпенсирован гравитацией. Следовательно, здесь материя должна двигаться от центральной области.

Оценки ученых показывают, что тепловая энергия, содержащаяся в непосредственно прилегающей к центру области и «дымоходах», вполне может объясняться как вспышками сверхновых в центральном скоплении, так и активностью черной дыры, например, происходящим раз в несколько тысяч лет приливным разрушением подлетевшей слишком близко звезды. Поэтому авторы пока затрудняются точно сказать, какой именно процесс ответственен за появление данных структур.

Самая центральная область Млечного Пути представляет значительный интерес для науки, поэтому ее исследованию посвящено множество работ. В частности, ученые выяснили, что эта область начала формироваться 11 миллиардов лет назад, находящаяся там черная дыра помогает формироваться звездам, а еще там наблюдаются не встречающиеся в других местах объекты.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...lactic-chimneys





Ученые сообщили о резком росте солнечной активности

Изображение
Вспышка на солнце
© NASA / GSFC/SDO

МОСКВА, 21 мар — РИА Новости. Лаборатория рентгеновской астрономии Солнца Физического института РАН сообщила о резком росте солнечной активности в последние сутки.

В среду и четверг ученые зафиксировали три вспышки класса С (где А — самая слабая, а Х — наиболее интенсивная).
"Индекс вспышечной активности впервые за несколько месяцев достиг желтого уровня (пиковое значение составило 3,5 по десятибалльной шкале)", — сообщили в лаборатории.

Отмечается, что происходящее не связано с началом 25-го цикла солнечной активности, который длится около одиннадцати лет.

Ученые объяснили эти вспышки сжиганием "топлива" предыдущего цикла.

"Таким топливом являются магнитные поля, которые формируются под поверхностью Солнца и выносятся потоками плазмы наружу вместе с избыточной энергией", — пояснила лаборатория.

Между тем для ученых остается загадкой, почему магнитные поля предыдущего цикла все еще присутствуют на Солнце спустя семь лет после максимума, который пришелся на 2012 год.
https://ria.ru/20190...1551992615.html






"Плевки" черных дыр помогли ученым уточнить свойства темной материи

Изображение
Квазар 3C 279 в представлении художника
© ESO/M. Kornmesser

МОСКВА, 21 мар – РИА Новости. Наблюдения за выбросами сверхмассивных черных дыр неожиданно помогли российским космологам сузить поле поисков аксионов, сверхлегкой формы темной материи. Их выводы были опубликованы в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

"Представляете, как здорово?! В течение многих лет изучаешь себе квазары, а тут приходят коллеги-теоретики и оказывается, что результаты наших высокоточных поляризационных измерений можно использовать для понимания природы темной материи!", — рассказывает Юрий Ковалев, руководитель научных лабораторий в ФИАН и Московском физико-техническом институте.

Достаточно долгое время ученые считали, что Вселенная состоит из той материи, которую мы видим, и которая составляет основу всех звезд, черных дыр, туманностей, скоплений пыли и планет. Но первые наблюдения за скоростью движения звезд в близлежащих к нам галактиках показали, что светила на их окраинах движутся в них с невозможно высокой скоростью, которая была примерно в 10 раз выше, чем показывали расчеты на базе масс всех светил в них.

Причиной этого, как сегодня считают ученые, была так называемая темная материя – загадочная субстанция, на чью долю приходится примерно 75% от массы материи во Вселенной. Как правило, в каждой галактике примерно в 8-10 раз больше темной материи, чем ее видимой "кузины", и эта темная материя удерживает звезды на месте и не дает им "разбежаться".

Сегодня почти все ученые уверены в существовании темной материи, однако ее свойства, помимо ее очевидного гравитационного влияния на галактики и скопления галактик, остаются загадкой и предметом споров среди астрофизиков и космологов. Достаточно долго ученые предполагали, что она сложена из сверхтяжелых и "холодных" частиц-"вимпов", никак не проявляющих себя, кроме как притягивая видимые скопления материи.

Безуспешные поиски "вимпов" в последние два десятилетия заставили многих теоретиков считать, что темная материя на самом деле может быть "легкой и пушистой" и состоять из так называемых аксионов – сверхлегких частиц, похожих по массе и свойствам на нейтрино. Их первые поиски тоже завершились безрезультатно, что заставило космологов задуматься, где и как их следует искать.

Известный российский физик-теоретик Сергей Троицкий, работающий в Институте ядерных исследований РАН в Троицке, и его коллеги смогли значительно сузить поле поисков "легкой" темной материи, изучая данные, которые собирали их коллеги из МФТИ, ФИАН и Финляндии, проводившие "перепись" ядер активных галактик при помощи ряда наземных радиотелескопов.
Как космология и радиоастрономия оказались связаны друг с другом? Дело в том, что аксионы, если они действительно существуют, могут особым образом взаимодействовать с фотонами, частицами света, если те проходят через сильные магнитные поля, существующие в окрестностях центральных черных дыр в галактиках или других "намагниченных" компактных объектов.

Эти взаимодействия, в свою очередь, будут влиять на то, как происходит поляризация света и радиоволн – то, насколько сильно будут "закручены" волны в результате их взаимодействия с магнитными полями черных дыр. Соответственно, наблюдения за выбросами черных дыр в активных ядрах галактик позволяют проверить теории, описывающие поведение разных форм аксионов.

"Сначала нам показалось, что сигнал отдельных астрономических объектов вырисовывает синусоиду. Но проблема заключается в том, что период этого синуса должен определяться массой частиц темной материи, а значит, должен быть одинаковым у всех объектов. Для наших 30 объектов эти периоды никогда не повторялись", — отмечает Троицкий.

Отсутствие подобной периодичности в поляризации излучения "плевков" черных дыр означает, что аксионы, чья масса примерно на 21 или 23 порядка меньше, чем у электрона, или практически не взаимодействуют со светом, что не укладывается в общепринятые сегодня теории, или не существуют в принципе.

"Это значит, что взаимодействие с излучением наших сверхлегких частиц можно смело ограничить. Мы не исключаем существование таких аксионов, но мы показали отсутствие их взаимодействия с фотонами, тем самым получив ограничение на существующие модели, описывающие состав темной материи", — заключает теоретик.

В дальнейшем российские физики планируют искать следы существования более тяжелых частиц темной материи, существование которых допускается в других теоретических моделях. Для этого нужны иные методы наблюдений и спектральные диапазоны. По словам Сергея Троицкого, альтернативные модели имеют более жесткие ограничения.
https://ria.ru/20190...1551990309.html





Физики ЦЕРН ищут "зачарованные" частицы в первичной материи Вселенной

Изображение
Так художник представил себе стокновение сверхмалых частиц
© Fotolia / kamilsezai

МОСКВА, 21 мар – РИА Новости. Российские и зарубежные физики, работающие в рамках коллаборации NA61/SHINE в ЦЕРН, начали поиски так называемых "зачарованных" частиц в кварково-глюонной плазме, аналоге первичной материи мироздания. Первые итоги их опытов были представлены на конференции MESON 2018 и в журнале EPJ Web of Conferences.

"Исследование кварк-глюонной плазмы — одна из фундаментальных физических задач. Важную роль в ее решении играют частицы под названием D-мезоны, содержащие один очарованный кварк. Наблюдать за ними очень сложно, так как они образуются крайне редко", — рассказывает Григорий Феофилов, заведующий лабораторией физики сверхвысоких энергий СПбГУ.

Так называемая кварково-глюонная плазма, или "квагма", представляет собой материю, "разобранную" на самые мельчайшие частицы – кварки и глюоны, обычно удерживаемые внутри протонов, нейтронов и других частиц так называемым сильным ядерным взаимодействием.

Для "освобождения" кварков и глюонов необходимы гигантские температуры и энергии, которые, как сегодня считают ученые, существовали в природе только в момент Большого Взрыва. По этой причине в природе не существует примеров этой материи, которые можно было бы изучать при помощи телескопов или других приборов.

Примерно десять лет назад физики обнаружили, что такие условия можно воспроизвести, если сталкивать ионы свинца друг с другом при помощи мощных ускорителей частиц. Достаточно долгое время ученые считали, что иным образом "квагму" получить невозможно, однако несколько лет назад они выяснили, что этого же можно добиться, сталкивая одиночные протоны.
Эти открытия позволили специалистам ЦЕРН, в том числе десяткам российских физиков, приступить к прямому изучению свойств первичной материи Вселенной, а также наблюдениям за рождением различных экзотических частиц, которые раньше ученые не могли "видеть" напрямую.

Ученые давно пытаются точно измерить свойства сверхтяжелых частиц, содержащих в себе один или два "зачарованных" ©, "прелестных" (B) или "странных" (s) кварка. Особенности их распадов или их физические свойства, как подозревают ученые, могут содержать в себе намеки на "новую физику", выходящую за пределы Стандартной модели.

К примеру, участников NA61/SHINE интересовало то, как часто происходит так называемое "открытое очарование" – формирование D-мезонов, самых легких частиц, содержащих в себе один "зачарованный", а также верхний или нижний кварк.
Новый детектор SAVD, установленный в кольцо ускорителя SPS в декабре 2016 года, позволил физикам впервые напрямую проследить за их рождением. Для этого ученые проследили за непосредственными продуктами распада одного из типа таких частиц, нейтральных D-мезонов, состоящих из зачарованного кварка и верхнего антикварка.

"Ранние разработки СПбГУ для эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере позволили нам провести первые измерения открытого очарования в столкновениях ядер как раз при тех энергиях, где ожидается образование кварк-глюонной плазмы в рамках проекта NA61/SHINE", — продолжает ученый.

Как передает пресс-служба Российского научного фонда, поддерживавшего исследования физиков ЦЕРН, эти замеры завершились полным успехом – отечественным и зарубежным специалистам впервые удалось напрямую "увидеть" то, как рождаются нейтральные D-мезоны при столкновениях ионов свинца.

Сейчас Феофилов и его коллеги анализируют данные, полученные позже в ходе наблюдений за столкновениями двух других типов тяжелых ионов – ксенона и лантана, а также информацию, собранную в ходе последней сессии работы БАК перед его отключением и началом очередного большого обновления в декабре прошлого года.

Как надеются ученые, их расчеты помогут им вычислить точную частоту "открытого зачарования" внутри кварково-глюонной плазмы и сравнить ее с тем, как быстро формируются так называемые чармонии – пары из зачарованного кварка и антикварка. Этот показатель уже был в прошлом точно вычислен российскими и зарубежными участниками коллабораций ЦЕРН.

Сопоставление частоты их образования критически важно для раскрытия свойств квагмы и поиска следов "новой физики". Теория предсказывает, что они должны возникать в первичной материи Вселенной реже, чем при столкновениях протонов, однако пока подтвердить или опровергнуть это нельзя. Итоги работы в рамках NA61, как заключают ученые, даст окончательный ответ на этот вопрос.
https://ria.ru/20190...1551982430.html






Асимметрию между материей и антиматерией впервые заметили в распадах D-мезонов

Изображение
CERN

Анализ данных, собранных детектором LHCb в течение первого и второго сеанса работы Большого адронного коллайдера, позволил обнаружить нарушение CP-инвариантности для D0-мезонов. Эта симметрия связывает частицы и античастицы, а ее нарушение указывает на фундаментальные различия между этими типами материи. Результаты были представлены на конференции Rencontres de Moriond и опубликованы на сервере документов CERN.

CP-симметрия, также называемся комбинированной четностью, представляет собой произведение двух преобразований: замены всех зарядов на противоположные и зеркального отражения пространства. Электромагнетизм и сильные взаимодействия являются инвариантными относительно операции CP-преобразования. Это означает, что все подобные процессы не меняются при такой трансформации. Однако эта симметрия может нарушаться при явлениях с участием слабого взаимодействия. Нарушение CP-симметрии необходимо в космологии для объяснения отсутствия заметного количества антиматерии в наблюдаемой Вселенной. Однако измеренное в физике частиц отклонение очень мало, CP-симметрия практически выполняется, ее нарушения не хватает для описания дисбаланса между материей и антиматерией в окружающем мире.

Впервые нарушение CP-симметрии обнаружили в 1964 году при изучении нейтральных каонов, за что была вручена Нобелевская премия по физике в 1980 году. Теоретическое решение было выдвинуто в работах Никола Кабиббо, Макото Кобаяси и Тосихидэ Маскава. Они предложили естественную модификацию уравнений, которые потом стали частью Стандартной модели физики частиц. Однако из их идеи следовало существование еще одного — третьего — поколения кварков, которое на тот момент известно не было. Первый кварк третьего поколения был обнаружен в 1977 году, но наиболее полноценным подтверждением теории стало обнаружение второго семейства частиц, демонстрирующих нарушение CP-инвариантности — B-мезонов, в состав которых входит b-кварк из третьего поколения. Это удалось выяснить только в XXI веке, что также было отмечено Нобелевской премией в 2008 году.

Ранее нарушение устанавливалось только для частиц, состоящих из кварков с зарядом -1/3: странные s-кварки входят в состав каонов, а прелестные b-кварки — B-мезонов. Также нарушение CP-инвариантности предсказывалось для еще одного типа частиц — D-мезонов, в состав которых входит представитель второго типа кварков с зарядом +2/3 — очарованный c-кварк. В первых данных Большого адронного коллайдера были указания на наличие нарушения при распадах D-мезонов, но полная статистика первого сеанса не подтвердила этого. В новой публикации коллаборации LHCb сообщается, что физикам впервые удалось твердо установить нарушение для этих частиц.

В статье описывается анализ всех собранных между 2011 и 2018 годами данных о распадах D0-мезонов (состоят из c и анти-u кварков) и их античастиц (состоят из анти-c и u кварков) на пары каонов или пионов. В этих процессах Стандартная модель предсказывает крошечное нарушение CP-инвариантности на уровне 10-3–10-4. Дополнительной сложностью в данном случае являются идентичные каналы распада частиц и античастиц. Чтобы точно знать, какая именно частица распалась, физики исследовали два случая, когда это можно установить по наличию дополнительных частиц. Если D0 получается из D*(2010)-мезона (D*+ → π+D0), то его появление сопровождается π+­-мезоном, а появление D̅0 в соответствующем процессе (D*- → π-0) — π--мезоном. Аналогично отслеживается рождение в так называемых полулептонных распадах, к которым, в частности, относится распад B-мезонов (B+ → μ+νD̅0 и B- → μ-ν̅D0), только частицей-индикатором выступает мюон или антимюон.

Подсчитав количество случаев распада по различным каналам можно вычислить степень асимметрии A, которая определяется как отношение разницы количества распадов частицы и античастицы в данном канале к их сумме: А = [ N(D0 → f) − N(D̅0 → f) ] / [ N(D0 → f) + N(D̅0 → f) ], где f — это либо пара каонов, либо пара пионов, а N — количество. Однако эта величина зависит не только от настоящей физической асимметрии, но и дополнительных источников, таких как неодинаковая вероятность детектирования продуктов реакций. Поэтому следует взять разность асимметрий, полученных для двух каналов распада — в таком случае связанные с особенностью установки вклады сократятся. В результате проведения данных операций физики получили значение нарушения симметрии ∆ACP =(−15,4±2,9)×10−4.

Авторы называют достижение важным по нескольким причинам. Во-первых, CP-нарушения в процессах с участием c-кварков ранее не наблюдали, во-вторых, такие явления — единственная возможность проверить CP-инвариантность для кварков с зарядом +2/3, в-третьих, это дает дополнительную информацию к получаемой при изучении каонов и B-мезонов.

Большой адронный коллайдер в данный момент выключен и находится на модернизации, но анализ данных продолжается и физики еще порадуют нас новыми открытиями. О всех последних результатах мы сообщает в теме «Второй сезон Коллайдера».

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...on-cp-violation






Сверхновая в накопителе

Когда наша вселенная родилась, в ней вообще не было тяжелых элементов. Эти элементы образовались в течение времени внутри звезд или даже возникали в результате взрыва звезд, когда они превращались в сверхновые. Но вот только что именно при этом происходит, исследовать, находясь на Земле, чрезвычайно сложно. Но прогресс наблюдается и здесь: одной из групп ученых удалось значительно продвинуться и в этом направлении.

Изображение
Впервые кольцо для накопления ионов было использовано для изучения синтеза водорода и ксенона при температурах, возникающих при звездных взрывах. © Mario Weigand, Goethe-Universitä

При взрывах звезд или на поверхности нейтронных звезд тяжелые элементы образуются в результате захвата ядер водорода (протонов). Это происходит при чрезвычайно высоких температурах, но, в то же время, при относительно низких энергиях. Международная исследовательская группа, координируемая Университетом Гете (Германия), в настоящее время преуспела в исследовании захвата протонов на экспериментальном кольцевом накопителе Центра исследований тяжелых ионов (GSI) им. Гельмгольца.

Как сообщают исследователи в своем отчете, они хотели максимально точно определить вероятность захвата протона в астрофизических сценариях. Они столкнулись с двумя проблемами, объясняет Ян Глориус из Исследовательского отдела GSI по атомной физике: «Реакции, скорее всего, в астрофизических условиях происходят в интервале энергий, который ученые обозначают, как окно Гамова. В этом интервале атомные ядра довольно медленные и, следовательно, их трудно получить в необходимой интенсивности. Кроме того, сечение эффективности, то есть вероятность захвата протона, очень сильно уменьшается вместе с энергией. Поэтому до сих пор практически не удавалось создать подходящие соотношения для таких реакций в лабораторных условиях».

И это при том, что решение было предложено еще десять лет назад Рене Рейфартом, профессором экспериментальной астрофизики в университете Гете: Низкие энергии в диапазоне окна Гамова можно более точно отрегулировать, если обеспечить вращение тяжелых реагентов в ускорителе, где они сталкиваются с находящимся в состоянии покоя протонным газом. Своих первых успехов он добился в сентябре 2015 года с группой молодых исследователей Центра Гельмгольца. Впоследствии его группа получила отличное подкрепление от профессора Юрия Литвинова, который возглавляет финансируемый Европейским Союзом исследовательский проект ASTRUm в GSI.

В ходе эксперимента обе исследовательские группы сначала произвели ионы ксенона. В экспериментальном накопительном кольце (ЭНК) эти ионы замедлялись и приводились во взаимодействие с протонами. Это привело к реакциям, в которых ядра ксенона захватили протон и превратились в более тяжелый цезий - процесс, который также происходит и в астрофизических сценариях. «Этот эксперимент играет решающую роль в продвижении нашего понимания нуклеосинтеза в космосе», - не скрывает радости Рейфарт. - «Благодаря мощной системе ускорителя GSI мы смогли усовершенствовать экспериментальную технологию для торможения тяжелого ударного партнера. И теперь мы более точно знаем, в каком диапазоне находятся предсказанные ранее только теоретически скорости реакций. В будущем же мы сможем смоделировать формирование элементов во вселенной с еще большей точностью».

Проведенные эксперименты проводились в рамках исследовательского сотрудничества SPARC (Научно-исследовательское сотрудничество по атомной физике накопленных частиц), части исследовательской программы FAIR. Также эти исследования позволили усовершенствовать теоретическую базу, а также различные приборы и аппаратуру, которые будут использоваться астрофизиками и в дальнейшем.
https://kosmos-x.net...2019-03-21-5648





Рюгу откололся от одного из двух более массивных астероидов*

Изображение
JAXA, UNIV. OF TOKYO, KOCHI UNIV., RIKKYO UNIV., NAGOYA UNIV., CHIBA INST. OF TECHNOLOGY, MEIJI UNIV., UNIV. OF AIZU, AIST / SCIENCE NEWS

Планетологи из японской команды миссии «Хаябуса-2» сузили список претендентов на родительское тело Рюгу до двух более отдаленных и более древних астероидов, передает портал Science News. Основными кандидатами названы астероиды Полана (Polana) и Эулалия (Eulalia).

Небольшой размер Рюгу (около 900 метров в диаметре), и особенности его породы заставляют ученых думать, что астероид образовался после разрушения более крупного тела около 700 миллионов лет назад. Исследователи полагают, что астероид, скорее всего, произошел из внутренней части главного пояса астероидов Солнечной системы, который находится между Марсом и Юпитером. Но было трудно точнее определить происхождение Рюгу, пока космическая станция «Хаябуса-2» не прибыла на астероид в июне 2018 года.

«Хаябуса-2» показала, что поверхность Рюгу темного цвета и что цвет распределен равномерно. По словам планетологов, цвет околоземного астероида лучше всего совпадает с цветом астероидов из главного пояса: Поланы, ширина которого составляет около 55 километров, и Эулалии шириной 37 километров. Как оценили ученые, вероятность того, что Рюгу произошел от одного из этих двух космических тел, составляет 80-90%.

Химический состав Рюгу говорит о том, что на его материнском астероиде вначале было немного воды, но ее большая часть была потеряна до распада, который привел к отколу Рюгу. Определив точное время, когда на Рюгу или на его «родителе» были вода, ученые смогут понять, как этот ценный ресурс мог быть доставлен ​​на Землю астероидами в годы формирования Солнечной системы.

В конце 2020 года «Хаябуса-2» вернется на Землю вместе с образцами грунта астероида Рюгу. Анализ образца позволит определить возраст астероида и его материнское космическое тело. Рюгу «постарше» скорее всего произошел бы от Поланы, а Рюгу «помладше» был бы частью Эулалии.

Ранее «Научная Россия» сообщила о том, что на поверхности астероида Бенну могут быть водоносные минералы.

Источник: www.sciencenews.org
https://scientificru...vnyh-asteroidov






Астрономы обнаружили в ранней Вселенной галактику, наполненную пылью

Изображение
NAOJ

С помощью радиотелескопов ALMA, ученые из Японии изучили галактику MACS0416_Y1, которая находится от нас расстоянии 13,2 миллиарда световых лет в созвездии Эридан. В этой галактике скопилось очень много пыли от умерших звёзд – такое количество не может объяснить ни одна стандартная модель, что заставляет учёных переосмыслить историю звездообразования, говорится в пресс-релизе на сайте ALMA. Сейчас астрономы полагают, что в MACS0416_Y1 произошло два интенсивных звездных «бума»: один через 300, а другой через 600 миллионов лет после Большого взрыва.

Хотя звезды и считаются ведущими актерами на сцене Вселенной, есть и не менее важные актеры второго плана: звездная пыль и газ. Космические облака пыли и газа являются местами звездообразования и умелыми рассказчиками истории Вселенной.

«Пыль и относительно тяжелые элементы, такие как кислород, распространяются в космосе во время гибели звезд, – сказал Йоичи Тамура ( Yoichi Tamura), доцент Нагойского университета (Япония) и ведущий автор исследования. – Следовательно, обнаружение пыли в определенный момент времени указывает на то, что многие звезды уже сформировались и умерли задолго до этого».

Используя ALMA (Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив Atacama), Тамура и его команда обнаружили далекую галактику MACS0416_Y1. Сигналы радиоизлучения из этой галактики, которые ученым удалось зафиксировать, долетали до нас 13,2 миллиарда лет. Другими словами, они дают представление о том, как галактика выглядела 13,2 миллиарда лет назад, то есть всего через 600 миллионов лет после Большого взрыва.

При этом Космические телескопы «Хаббл», и «Спитцер», а также Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории наблюдали свет от звезд в галактике; и, судя по цвету световой волны, этим звёздам всего около четырёх миллионов лет.

Как отмечают ученые, за четыре миллиона лет такое количество пыли не могло образоваться. А это значит, что в галактике скрываются старые звёзды, которые, возможно, уже погибли.

Чтобы объяснить эту странную «пылевую инфляцию», астрономы создали новую модель, которая не предполагает сильных расхождений с нынешними представлениями ученых о процессах, происходящих во Вселенной. Согласно ей, первый всплеск звездообразования в галактике MACS0416_Y1 начался через 300 миллионов лет после Большого взрыва и длился 100 миллионов лет. После этого активность звездообразования на некоторое время затихла, а затем возобновилась через 200 миллионов лет. Исследователи считают, что ALMA наблюдала эту галактику в начале второго поколения звездообразования.

Источник: alma-telescope.jp
https://scientificru...olnennuyu-pylyu

#1452 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 23 Март 2019 - 09:02

Физики рассчитали плотность состояний магнитных квазимонополей в спиновом льду

Изображение
Masafumi Udagawa & Roderich Moessner / Physical Review Letters, 2019

Два физика из Японии и Германии впервые рассчитали плотность состояний магнитных квазимонополей в спиновом льду, напрямую диагонализируя гамильтониан возбуждений системы. Затем ученые рассмотрели эволюцию системы в конфигурационном пространстве и построили качественную модель, которая аналитически воспроизводит численные расчеты. Поскольку плотность состояний квазимонополей и магнитная восприимчивость спинового льда практически совпадают, расчеты ученых можно проверить в прямом эксперименте. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

В классической теории электромагнетизма магнитных монополей (заряды, на которых начинаются и заканчиваются линии напряженности магнитного поля) не существует. Другими словами, сколько бы вы не делили магнит на более мелкие кусочки, у каждого кусочка обязательно будет северный и южный полюс. В то же время, магнитные монополи естественным путем возникают в Квантовой теории поля — в частности, такие частицы объясняют квантование электрического заряда и неизбежно появляются в теории великого объединения. Поэтому физики активно ищут монополи в эксперименте. К сожалению, до сих пор ученым так и не удалось поймать «настоящие» магнитные монополи. Подробно про эти неудачные поиски рассказывает статья «Половинка от магнита».

С другой стороны, магнитные монополи можно искать среди квазичастиц — низкоэнергетических возбуждений квантовой системы, состоящих из большого числа «настоящих» частиц. В 2008 году Клаудио Кастельново (Claudio Castelnovo), Родерих Месснер (Roderich Moessner) и Шиваджи Сондхи (Shivaji Sondhi) теоретически показали, что такие квазичастицы возникают в квантовой спиновой жидкости. Спиновая жидкость — это система, в которой не существует однозначного состояния с минимальной энергией; грубо говоря, ее кристаллическая решетка устроена таким образом, что спины не могут выбрать, в какую сторону им выгодно «смотреть» (подробнее о спиновой жидкости можно прочитать в нашем интервью с Алексеем Китаевым). Одна из простейших спиновых жидкостей — это спиновый лед, кристаллическая решетка которого сложена из равносторонних треугольных пирамидок, в вершинах которых расположены спины. Два из четырех спинов «смотрят» внутрь пирамидки, оставшиеся два — наружу. Для простоты в работе 2008 года ученые рассматривали именно спиновый лед, в котором квазимонополи представляют собой возбуждения идеальной структуры, переворачивающие один из спинов в противоположную сторону. Вообще говоря, такие возбуждения всегда возникают парами, чтобы суммарный магнитный момент спинового льда оставался нулевым. Однако в дальнейшем квазимонополи движутся независимо, поэтому их можно рассматривать как отдельные квазичастицами.

Практически сразу после открытия Кастельново, Месснера и Сондхи признаки магнитных квазимонополей были обнаружены в настоящем спиновом льду — кристалле титаната диспрозия Dy2Ti2O7. К сожалению, эти признаки не были абсолютно прозрачными — в частности, ученые не понимали, до какой степени поведение квазимонополей совпадает с обычными низкоэнергетическими квазичастицами. В отличие от обычных квазичастиц, при описании квазимонополей нельзя перейти к пределу, в котором отсутствует взаимодействие между спинами. Это усложняет теоретическое описание и анализ экспериментальных данных. Кроме того, динамику магнитных квазимонополей очень сложно отделить от динамики калибровочного (в данном случае электромагнитного) поля — следовательно, нельзя однозначно сопоставить спектр возбуждений с образованием квазимонополей.

В новой статье Родерих Месснер и Масафуми Удагава (Masafumi Udagawa) впервые рассчитали плотность состояний двух квазимонополей, напрямую диагонализируя гамильтониан системы. Плотность состояний ρ(E) — это функция, которая подсчитывает число состояний системы, попадающих в небольшой промежуток энергий со средней энергией E. Оказалось, что полученная плотность состояний сильно отличается от плотности для свободной частицы (или квазичастицы), то есть взаимодействие с калибровочным полем действительно вносит существенный вклад в динамику квазимонополей. Кроме того, физики вычислили магнитную восприимчивость системы, отталкиваясь от полученной плотности состояний, и показали, что этот результат можно проверить напрямую с помощью неупругого рассеяния нейтронов на спиновом льду.

Сначала ученые рассмотрели простейшую модель квантового спинового льда — XXZ-модель на решетке пирохлора. Проще говоря, физики помещали спины в вершины кристаллической решетки, составленной из правильных треугольных пирамидок, и считали, что спины в основном «чувствуют» взаимную ориентацию только вдоль оси z, перпендикулярной плоскости с индексом Миллера [111]. Затем ученые рассмотрели возбуждения над одним из основных состояний этой модели, которые сводятся к образованию двух квазимонополей. Чтобы построить пространство таких возбуждений, ученые переворачивали один из спинов в основном состоянии и генерировали новые состояния с помощью процессов обмена. Для простоты исследователи ограничились ячейкой из 32 спинов с периодическими граничными условиями. Наконец, физики нашли собственные вектора гамильтониана в таком пространстве (то есть диагонализовали гамильтониан) и рассчитали плотность состояний двух квазимонополей. Расчеты, которые заняли чуть меньше трех часов, ученые выполнили на процессоре Intel Xeon E5-2695.

Изображение
Ячейка, с которой работали ученые. Желтым шаром отмечен магнитный квазимонополь
Masafumi Udagawa & Roderich Moessner / Physical Review Letters, 2019

В результате ученые получили магнитную восприимчивость спинового льда и плотность состояний магнитных квазимонополей и показали, что эти зависимости практически совпадают. Обе зависимости получились несимметричными: их максимум приходится на отличное от нуля значение, при отрицательных энергиях они плавно возрастают, а при положительных энергиях быстро спадают. Теоретически, диапазоны энергий, для которых ученые получали зависимости, доступны для проверки с помощью неупругого рассеяния нейтронов на спиновых льдах.

Изображение
Магнитная восприимчивость спинового льда (красный) и плотность состояний магнитных квазимонополей (желтый)
Masafumi Udagawa & Roderich Moessner / Physical Review Letters, 2019

Чтобы объяснить возникающую асимметрию распределений, физики учли перестройку калибровочного поля, прикрепленного к магнитным квазимонополям. Для этого ученые перешли в конфигурационное пространство, которое строится из всех возможных ориентаций спинов решетки, и построили в этом пространстве граф, который описывает перемещение монополя по льду. В ходе такого перемещения спины частиц поворачиваются, то есть калибровочное поле, окружающее квазимонополь, меняется. Поскольку в рассмотренной системе существуют замкнутые пути квазимонополя, после которых спины возвращаются в исходное состояние, построенный физиками граф сводится к так называемому кактусу Хусими. Рассматривая перемещение системы между вершинами этого графа, исследователи аналитически воспроизвели результаты численных вычислений. Таким образом, этот подход не только позволяет качественно учесть перестройку калибровочного поля, но и показывает, что ячейка из 32 спинов, которая использовалась для численных расчетов, корректно описывает спиновый лед, содержащий макроскопически большое число частиц.

Изображение
Путь квазимонополя, которое возвращает систему в исходное состояние (слева) или нет (справа)
Masafumi Udagawa & Roderich Moessner / Physical Review Letters, 2019


Изображение
Граф в конфигурационном пространстве, по которому перемещается система во время движения магнитного квазимонополя
Masafumi Udagawa & Roderich Moessner / Physical Review Letters, 2019

В декабре 2017 года физики из Имперского колледжа Лондона рассчитали нижнюю границу для массы «настоящего» магнитного монополя — элементарной частицы, имеющей ненулевой магнитный заряд. Для этого ученые рассмотрели столкновения тяжелых ионов или в нейтронные звезды с сильными магнитными полями, а затем показали, что масса магнитных монополей, которые рождаются в таких экстремальных условиях, должна превышать массу протона.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...22/monopole-ice





Обнаружены 83 сверхмассивные черные дыры, возраст которых почти соответствует возрасту Вселенной

Изображение
Древние черные дыры

Ученые-астрономы обнаружили 83 новых сверхмассивных черных дыр, возраст которых почти равен возрасту доступной для изучения части Вселенной. Идентификация этих черных дыр и определение их параметров проводилось путем анализа их яркости и спектра излучения. Они представлены в виде красных точек, разбросанных на первом из приведенных здесь изображений. Каждая из таких точек представляет собой яркое активное ядро, в районе которого "плещутся" целые океаны энергии, испускаемой ярко светящейся материей, проваливающейся сквозь горизонт событий черной дыры.

Группа ученых, обнаружившая эти черные дыры, работала на трех телескопах, Subaru Telescope на Гавайях, Gemini South Telescope в Чили и Gran Telescopio Canarias, Канарские острова, Испания. Но основным инструментом, который позволил обнаружить и изучить черные дыры, стала супер-камера HSC (Hyper Suprime-Cam), установленная на телескопе Subaru японской Национальной астрономической обсерватории.

Возраст обнаруженных черных дыр оценивается в 13 миллиардов лет. Согласно имеющимся на сегодняшний день данным, Большой Взрыв произошел около 13.3 миллиардов лет назад, а Земля сформировалась приблизительно 4.5 миллиарда лет назад. Все эти цифры говорят о том, что обнаруженные черные дыры стали самыми первыми из чрезвычайно плотных и массивных космических объектов, возникших спустя всего 300 миллионов лет с момента "толчка", запустившего процесс расширения и формирования Вселенной.

Изображение
Квазар

Все обнаруженные черные дыры являются типичными квазарами, ядром которых являются собственно черные дыры, окруженные диском и ореолом из ярко светящейся материи. Энергия и материя, которые в силу известных причин не прошли сквозь горизонт событий дыры, извергаются в пространство в виде двух потоков, двигающихся практически со скоростью света. Эти потоки имеют название джетов и они "бьют" из полярных областей квазара в направлении, почти перпендикулярном плоскости диска окружающей дыру материи.

Ученые надеются, что дальнейшее изучение этих древнейших черных дыр позволит им найти ответы на некоторые из фундаментальных вопросов, касающихся условий космической окружающей среды во Вселенной на самых ранних этапах ее существования. Во-вторых, ученым еще неизвестны процессы и механизмы, результатами действия которых является формирование столь гигантских черных дыр в ранней Вселенной и астрономы надеются найти некоторые касающиеся этого подсказки в новом наборе собранных научных данных.

Первоисточник - https://www.slashgea...holes-13569647/
https://www.dailytec...-vselennoy.html





В Млечном Пути нашли одно из старейших звездных скоплений

После долгого изучения специалисты наконец смогли определить возраст звездного скопления HP 1. Как оказалось, оно является одним из старейших известных скоплений — не только в Галактике, но и во Вселенной в целом.

Изображение
Gemini Observatory/AURA/NSF; composite image produced by Mattia Libralato of Space Telescope Science Institute

HP 1 находится в галактическом балдже. Об этом звездное скоплении известно уже довольно давно, однако с его датировкой ученые не могли определиться. В новом исследовании специалистам уже удалось наиболее детальные наблюдения за кластером, используя телескоп Джемини юг обсерватории Джемини, располагающийся в чилийских Андах.

Исследователи использовали телескоп телескоп Джемини, а также архивные изображения, полученные «Хабблом», для исследования наиболее тусклых звезд в скоплении, а также для изучения 11 переменных звезд типа RR Лиры. Полученная специалистами информация позволила определить, что кластер находится примерно в 21 500 световых лет от Земли.

Ученые также смогли определить металличность звезд в HP 1 (это позволяет говорить об их возрасте: чем выше металличность, тем звезда моложе, и наоборот). Так, звезды в данном кластере имеют настолько низкую металличность, что они, как предполагают ученые, сформировались в период, когда Вселенной еще не было и миллиарда лет. Согласно выводам исследователей, возраст HP 1 составляет примерно 12,8 млрд лет.

«HP 1 играет важную роль в нашем понимании формирования Млечного Пути, — отмечает астроном Леандро Кербер (Leandro Kerber). — Оно (данное звездное скопление — прим. ред.) помогает нам заполнить пробел в понимании прошлого и настоящего нашей Галактики».

Долгое время считалось, что наиболее старые звездные кластеры могут быть найдены только в дальних уголках Галактики. В недавнее время, однако, было обнаружено довольно много таких скоплений в галактическом балдже — в центральном региона Млечного Пути, простирающемся примерно на 10 000 световых лет.

Работа, посвященная новому исследованию, была опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; кратко о результатах сообщается в пресс-релизе на сайте обсерватории Джемини.
https://www.popmech....dnyh-skopleniy/





Видео 360 градусов: центр галактики Млечный Путь

Дмитрий Мушинский

Изображение

Хотите отправиться в путешествие по центру Млечного Пути? Теперь это возможно благодаря новой иммерсивной визуализации сверхвысокой четкости. Эта модель позволяет посмотреть окрестности центра Галактики с точки зрения центральной сверхмассивной черной дыры, в том направлении, которое выберет пользователь.

Визуализация сделана на основании комбинированных данных от сверхмощного компьютера NASA и рентгеновской обсерватории «Чандра». Она показывает влияние десятков массивных звездных гигантов с сильными ветрами, дующими с их поверхностей в регионе в нескольких световых годах от сверхмассивной черной дыры, известной как Стрелец A * (сокращенно Ag*).

Galactic Center 360-degree Visualization
https://youtu.be/wBxW2_B9_Is

Эти ветры обеспечивают запас материала для потенциальной подпитки сверхмассивной черной дыры. Как и в предыдущей визуализации, зритель может наблюдать плотные скопления материала, стекающиеся в направлении Sgr A*. Эти скопления образуются, когда сталкиваются ветры массивных звезд вблизи Sgr A *. Наряду с наблюдением за движением этих масс, зрители могут наблюдать, как газ относительно низкой плотности падает в направлении Sgr A *. В этой новой визуализации синий и голубой цвета представляют рентгеновское излучение горячего газа с температурой в десятки миллионов градусов. Красный цвет показывает умеренно плотные области более холодного газа с температурой в десятки тысяч градусов, а желтым обозначен более холодный газ с самой высокой плотностью.

Скопление рентгеновского излучения медленно движется, когда он находится далеко от Sgr A*, а затем набирает скорость и обволакивает зрителя в тот момент, когда он входит внутрь. Иногда скопления газа сталкиваются с газом, выбрасываемым другими звездами, что приводит к вспышке рентгеновских лучей при нагревании газа, а затем он быстро остывает. Вдалеке от зрителя в фильме также показаны столкновения быстрых звездных ветров, создающих рентгеновские лучи. Считается, что эти столкновения обеспечивают основной источник горячего газа, который и видит «Чандра».

Когда взрыв происходит из газа в непосредственной близости от черной дыры, выбрасываемый газ сталкивается с материалом, утекающим от массивных звезд на ветрах, отталкивая этот материал назад и вызывая его свечение в рентгеновских лучах. Когда вспышка стихает, ветер возвращается к стабильным показателям, а рентгеновские лучи исчезают.
https://rwspace.ru/n...echnyj-put.html

#1453 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 24 Март 2019 - 09:26

«Пульсар-снаряд» был вытолкнут со стороны сверхновой с гигантской скоростью

Изображение

В результате взрыва сверхновой было выброшено с огромной скоростью сверхплотное, стремительно вращающееся звездное ядро, которое движется в пространстве со скоростью почти 4 миллиона километров в час, оставляя за собой искрящийся «хвост» длиной 13 световых лет.

Исследователи следили за этим звездным ядром, называемым пульсаром, при помощи космической гамма-обсерватории НАСА Fermi («Ферми») и астрономической радиообсерватории Very Large Array (VLA) Национального научного фонда США. Этот пульсар находится на расстоянии примерно 6500 световых лет от Земли и был впервые открыт в 2017 г. Скорость движения этого пульсара в пространстве примерно в 5 раз превышает среднюю скорость движения пульсаров в космосе, указывают исследователи.

Этот пульсар, известный как J0002+6126, вероятно, был выброшен из родительской системы в результате взрыва сверхновой, указывают исследователи. Длинный «хвост» этого объекта, наблюдаемый в радиодиапазоне, представляет собой ударную волну, образующуюся при ударе этого «пушечного ядра» о газ и пыль межзвездного пространства, указывают авторы работы.

Сверхновая, в результате которой был выброшен этот пульсар, вероятно, произошла примерно 10000 лет назад; объект удалился на расстояние порядка 53 световых года от эпицентра взрыва. По истечении примерно 5000 лет этот пульсар прошел сквозь оболочку из газа и осколков, которая была дополнительно заторможена материалом межзвездного пространства.

Исследователи не до конца понимают механизм разгона пульсара в результате взрыва сверхновой; одно из возможных объяснений состоит в том, что при коллапсе звезды сформировался плотный сгусток материи, который существовал достаточно продолжительное время, чтобы ядро звезды могло начать ускоренно двигаться в его сторону, пояснили авторы работы.

Исследование было представлено на собрании Американского астрономического общества, проходившем в Калифорнии.
https://www.astronew...=20190323235835






оффтоп

Удлинение ледниковых циклов в плейстоцене может быть связано с ослаблением циркуляции океанических вод

Изображение
Рис. 1. Исследовательское судно JOIDES Resolution, участвующее в Международном проекте бурения в океане (IODP — International Ocean Discovery Program) в порту Йокогамы. Изучение 169-метрового керна из скважины, пробуренной на дне Южного океана с борта этого судна, позволило ученым изучить историю изменения температуры и солености вод за последние 1,5 млн лет. Фото с сайта iodp.org

История климатических изменений Земли за последние 2,6 млн лет — это непрерывное чередование ледниковых периодов и межледниковий. Регулярная смена холодных периодов более теплыми объясняется колебаниями количества достигающего Земли солнечного излучения, связанными с периодическими изменениями орбитальных параметров Земли. В промежутке 2,6–1,25 млн лет назад ледниковые циклы длились по 41 тыс. лет. Однако в середине плейстоцена (между 1,25 и 0,7 млн лет назад) произошел какой-то сбой в «климатической машине», после которого ледниковые циклы стали намного длиннее (около 100 тыс. лет). Этот феномен получил в палеоклиматологии название «проблема 100 тысяч лет». Исследование международной группы ученых, опубликованное недавно в журнале Science, показало, что смена цикличности оледенений совпадает по времени со сменой режима циркуляции между глубоководными и поверхностными водами в Южном океане, что указывает на определяющую роль антарктического региона в эволюции климата Земли.

Из-за периодических изменений параметров своей орбиты Земля регулярно проходит через периоды глобального похолодания (ледниковые периоды), сменяющиеся более теплыми межледниковыми эпохами. Первым в 1920-е годы заметил и описал ледниковые циклы сербский инженер и климатолог Милутин Миланкович (подробнее см. статью Циклы Миланковича), связав их с изменением поступающей к поверхности Земли солнечной радиации (инсоляции), которая, как раз и зависит от орбитальных параметров Земли. На данный момент известны следующие периодические колебания параметров земной орбиты:
1) Лунно-солнечная прецессия: поворот земной оси со средним периодом около 25,8 тыс. лет.
2) Колебания угла наклона земной оси к плоскости ее орбиты с периодом 41 тыс. лет.
3) Колебания эксцентриситета орбиты Земли с периодами 95, 125 и 400 тыс. лет.
4) Прецессия перигелия орбиты Земли и восходящего узла орбиты с периодами 26 и 10 тыс. лет соответственно.

Суммарное влияние всех этих орбитальных параметров (из которых три первых являются определяющими) дает цикличность смены холодных и теплых эпох с периодичностью примерно 100 тыс. лет. Эту периодичность и заметил Миланкович, описывая климатические изменения за последние 500 тыс. лет. Главным орбитальным параметром, влияющим на климат, он считал эксцентриситет орбиты (рис. 2).

Изображение
Рис. 2. Эффекты, вносящие вклад в циклы Миланковича. По горизонтали — шкала времени в тысячах лет. Precession — прецессия; obliquity — наклон земной оси; eccentricity — эксцентриситет; solar forcing — количество солнечной радиации на широте 65° С. Ш.; stages of glaciation (стадии ледниковых циклов): hot — теплые и cold — холодные. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

Впоследствии гипотезу Миланковича о ледниковой цикличности для последних 500 тыс. лет блестяще подтвердил в своих многочисленных работах основатель палеоокеанографии Чезаре Эмилиани. В качестве главного индикатора палеотемператур он использовал изотопный показатель кислорода δ18О в ископаемых раковинах фораминифер. В связи с тем, что изотопное фракционирование (разделение изотопов) кислорода сильно зависит от температуры, коэффициент δ18O является одним из базовых показателей, по которым определяют температуру воды в прошлом. Например, известно, что повышение температуры воды на 1°С приводит к снижению δ18O на 0,22‰ (S. Epstein et al., 1953. Revised carbonate-water isotopic temperature scale).

Позднее появился еще один очень важный источник информации о палеотемпературах — ледовые керны скважин, пробуренных в ледниках Гренландии и в Антарктиде. Изотопно-кислородные данные, полученные по этим кернам очень точные, но, к сожалению, охватывают только последние 800 тыс. лет (подробнее о проектах ледового бурения в Антарктиде см.: Климат Антарктиды в течение последних 800 тысяч лет определялся изменениями орбиты Земли, «Элементы», 17.08.2007).

В 2005 году в журнале Paleoceanography and Paleoclimatology вышла обобщающая статья, в которой были собраны данные по δ18O в кальците раковин фораминифер, охватывающих по времени последние 5,3 млн лет (L. E. Lisiecki, M. E. Raymo, 2005. A Pliocene‐Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records). Это исследование позволило проследить периодичность ледниковых циклов намного дальше вглубь истории Земли. На обобщающем графике, построенном по результатам этого исследования (рис. 3) видно, что заметное глобальное похолодание наступило около 2,6 млн лет назад. С тех пор началось чередование резко различающихся по температуре ледниковых и межледниковых стадий. При этом сначала ледниковые циклы длились 41 тыс. лет, а с середины плейстоцена — уже 100 тыс. лет.

Изображение
Рис. 3. График изменения температуры за последние 5 млн лет (составленный на основе статьи L. E. Lisiecki, M. E. Raymo, 2005. A PliocenePleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records). По горизонтальной оси — возраст в млн. лет; вертикальная шкала слева — отклонение средних глобальных температур от базового значения; вертикальная шкала справа — значения δ18O в кальците бентосных фораминифер, в ‰. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

Тогда и возникла «проблема 100 тысяч лет» — необходимость найти причину изменения ледниковой цикличности. Также стало ясно, что главным орбитальным фактором, определяющим климатические колебания, является угол наклона земной оси к плоскости ее орбиты, а не эксцентриситет, и возникло предположение, что изменения орбитальных параметров только инициируют глобальные изменения климатической системы, которые затем могут усиливаться или ослабляться действием других, вполне земных факторов, таких как концентрация парниковых газов в атмосфере или объем континентальных льдов.

После так называемого среднеплейстоценового переходного периода (MTP — mid-Pleistocene transition), продолжавшегося с 1,25 млн лет до 700 тыс. лет назад, ледниковые циклы стали длиннее, температуры ледниковых фаз стали значительно ниже, а периоды межледниковья короче. Орбитальные параметры при этом никак не менялись (считается, что после поздней тяжелой бомбардировки орбиты планет земной группы оставались стабильными, см. D. N. Lin, 2008. The Genesis of Planets). Зато концентрация СО2 в атмосфере снизилась существенно (B. Hönisch et al., 2009. Atmospheric Carbon Dioxide Concentration Across the Mid-Pleistocene Transition), составив около 180 ppm по сравнению со значениями 200–220 ppm до MTP, что не могло не вызвать ослабление парникового эффекта. Скорее всего, с этим и был связан сбой в ледниковой цикличности. Но что вызвало такое изменение содержания углекислого газа в атмосфере Земли?

Международная группа ученых во главе с Самюэлем Жаккаром (Samuel Jaccard) из Бернского университета предположила, что ответ на этот вопрос и разгадку «проблемы 100 тысяч лет» в целом надо искать в глубинах океана, ведь в океанских водах содержится в 60 раз больше углерода, чем в атмосфере. Следовательно, даже незначительные колебания содержаний СО2 в водах океана могут существенным образом повлиять на климатическую систему планеты.

Изучив состав раковин фораминифер в керне скважины ODP1094, пробуренной в 1998 году в 2500 км от побережья Южной Африки в направлении на море Уэдделла в рамках Международного проекта бурения в океане (IODP — International Ocean Discovery Program), авторам удалось восстановить параметры температуры и солености приповерхностных и глубинных вод Южного океана за последние 1,5 млн лет. Результаты исследования опубликованы в недавнем выпуске журнала Science.

Объектами исследования были раковины планктонных фораминифер Neogloboquadrina pachyderma, обитающих в приповерхностной зоне водной толщи океана, и бентосных (донных) фораминифер Cibicidoides spp. и Melonis pompilioides. Используя отношение концентраций магния и кальция (Mg/Ca), а также изотопный состав кислорода в кальците, из которого сложены ископаемые раковины этих одноклеточных организмов (δ18О), авторам удалось восстановить историю изменения режима вертикальных циркуляций океанских вод в течение среднеплейстоценового переходного периода.

Изображение
Рис. 4. Одна из участвовавших в исследовании раковин фораминифер под электронным микроскопом. Фото с сайта phys.org

Однако показатель δ18O зависит не только от температуры, но и от солености воды. Ввод в рассмотрение еще одного коэффициента, зависящего от температуры, — отношения магния к кальцию в оболочках фораминифер (магний выводится из состава раковин при более высоких температурах) позволил авторам определить оба этих важнейших для понимания эволюции океана показателя. Кроме того, значения δ18O в приповерхностных водах, полученные по результатам анализа раковин планктонных фораминифер, служит индикатором скорости испарения, поскольку морская вода, содержащая легкий изотоп 18О, испаряется быстрее.

Вертикальные циркуляции в океане имеют очень важное значение: они перемешивают воды, имеющие разную температуру и соленость, и обеспечивают доставку питательных веществ и углерода из нижних слоев водной толщи в верхние. Схема вертикальной циркуляции вод современного Южного океана показана на рис. 5.

Изображение
Рис. 5. Схема вертикальной циркуляции вод современного Южного океана на плане (А) и в разрезе (В). Область, показанная на разрезе, на плане обозначена черным прямоугольником. Белым треугольником обозначена скважина 1094, материал которой использовался для исследования. Цветные шкалы справа от рисунков: А — средняя летняя температура поверхности воды в °С; В — соленость в ppm. Сокращения на рисунке: PF — Антарктический полярный фронт (Antarctic Polar Front); SAF — Субантарктический фронт; STF — Субтропический фронт (Subtropical front); AABW — антарктические донные воды (Antarctic bottom water); LCDW — нижние циркумполярные глубокие воды; UCDW — верхние циркумполярные глубокие воды; AAIW — антарктические промежуточные воды (Antarctic Intermediate Water); NADW — североатлантические глубокие воды (North Atlantic Deep Water); SAMW — субантарктические режимные воды (Subantarctic Mode Water). Рисунок из дополнительных материалов к обсуждаемой статьи в Science

В настоящее время в атлантической зоне Южного океана имеются две ячейки вертикальной циркуляции — северная и южная. В северной ячейке воды из глубинной зоны NADW, обогащенные СО2 и питательными веществами, поднимаются к поверхности и далее, подгоняемые постоянно дующими в этой части Южного полушария ветрами, устремляются по направлению к экватору. Здесь, на границе Антарктического полярного фронта и Субантарктического фронта они формируют так называемую зону Антарктической конвергенции — благоприятную среду для обитания морских организмов. Двигаясь далее на север, эти воды, отдав в атмосферу содержавшуюся в них углекислоту, погружаются вглубь, под массив более теплых вод SAMW. Для южной ячейки характерен постоянный круговорот глубинных и поверхностных вод у берегов Антарктиды (рис. 5).

Новое исследование позволило выяснить, что в среднем плейстоцене (по сравнению с более ранним периодом) температура и соленость поверхностных вод в Южном океане стали ниже, а соленость глубинных вод, наоборот, возросла. Это видно по снижению значений δ18O и интегрированному показателю температур поверхностных и придонных вод (рис. 6).

Изображение
Рис. 6. Изменения параметров поверхностных (красные графики) и придонных (черные графики) вод Южного океана за последние 1,5 млрд лет (приведены данные для холодных фаз ледниковых циклов). Верхняя шкала — возраст в млн лет. Левая шкала — значения δ18O в кальците раковин фораминифер (в ‰). Правая шкала — температура (в °С). Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Кроме того, усилилась стратификация (расслоение) водной толщи. Все это является свидетельством того, в конце переходного периода (примерно 700 тыс. лет назад) интенсивность работы ячеек вертикальной циркуляции уменьшилась. Ослабление вертикальной циркуляции и перемешивания между собой глубинных и поверхностных вод привело к длительному застаиванию в поверхностной зоне вод, обедненных СО2 и питательными веществами, и меньшему притоку обогащенных углекислотой вод с глубины. В результате поверхностные воды начали больше потреблять углекислоту из атмосферы, чем отдавать в нее. К тому же ослабление океанической циркуляции ослабило приток теплых поверхностных вод из субантарктической зоны в высокие широты (рис. 7).

Изображение
Рис. 7. Схема работы ячеек вертикальной циркуляции Южного океана до начала среднеплейстоценового переходного периода (1,25 млн лет назад, слева) и после его окончания (700 тыс. лет назад, справа). Черные пунктирные линии обозначают меньшую интенсивность по сравнению со сплошными линиями. Светло-голубые волнистые стрелки показывают выделение СО2 водами океана в атмосферу; темно-голубые — поглощение водами СО2 из атмосферы. Слева — условная шкала содержания углерода в воде. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Science

Сокращение содержания СО2 в атмосфере (уменьшение парникового эффекта) и охлаждение высоких широт — два фактора, которых было вполне достаточно, чтобы включились механизмы обратной связи. Во-первых, чем медленнее идет перемешивание, тем слабее парниковый эффект и тем ниже температуры. Во-вторых, чем медленнее идет перемешивание, тем дольше остаются на поверхности талые воды ледников, обладающие низкими температурой, соленостью и плотностью, из-за чего снижается температурный градиент между поверхностными и глубинными водами, что приводит к еще большему затуханию процесса перемешивания. При понижении температуры снижаются темпы таяния ледников, а, следовательно, увеличивается альбедо Земли (возрастает отражательная способность ее поверхности), меньшее количество солнечной радиации достигает поверхности планеты, и поверхность еще больше охлаждается и т. д.

Авторы пока не могут ответить на вопрос о первичной причине снижения темпов перемешивания вод Южного океана в среднем плейстоцене. Они также не утверждают, что этот фактор является главным в смене режимов оледенения. Но, по их мнению, он был одним из важнейших в возникновении цепочек обратной связи, которые 700 тыс. лет назад запустили процесс «глобального охлаждения». Начиная с этого момента, для того, чтобы вывести глобальную климатическую систему Земли из ледникового периода в межледниковье, требовалось совпадение уже сразу нескольких орбитальных параметров.

Источник: Adam P. Hasenfratz, Samuel L. Jaccard, Alfredo Martínez-García, Daniel M. Sigman, David A. Hodell, Derek Vance, Stefano M. Bernasconi, Helga (Kikki) F. Kleiven, F. Alexander Haumann, Gerald H. Haug. The residence time of Southern Ocean surface waters and the 100,000-year ice age cycle // Science. 2019. V. 363. P. 1080–1084. DOI: 10.1126/science.aat7067.

Владислав Стрекопытов
https://elementy.ru/...anicheskikh_vod

#1454 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 25 Март 2019 - 09:18

Небесное тело алмазной формы

Межпланетная станция OSIRIS-REx узнала характеристики астероида Бенну

Изображение

Девятнадцатого марта в журнале Nature вышло сразу несколько статей, посвященных анализу данных, собранных автоматической межпланетной станцией OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) за полгода работы вблизи небольшого околоземного астероида (101955) Бенну. Редакция N + 1 решила разобраться, о чем поведал ученым этот темный представитель малых тел Солнечной системы, форма которого похожа на алмаз.

Несмотря на то, что основная цель миссии — взять пробу грунта с поверхности Бенну и доставить его на Землю, научная программа по дистанционному изучению астероида, рассчитанная на два года, имеет не меньшее значение. В нее входит определение характеристик Бенну (таких как форма, масса, плотность, состав и морфология поверхности, ее тепловые и фотометрические свойства) и сравнение этих данных с результатами наземных наблюдений, а также с результатами, полученными другими исследовательскими миссиями, например японской «Хаябусой-2», изучающей астероид Рюгу.

Все это поможет не только разобраться в различиях между разными типами астероидов, но и понять, как они образовались в ранней Солнечной системе и эволюционировали на протяжении многих миллионов лет.

До прибытия OSIRIS-Rex набор известных фактов о Бенну включал в себя немногое. Это околоземный углеродистый астероид диаметром примерно 500 метров, входящий в группу Аполлонов и относящийся к спектральному классу В. Он совершает один оборот вокруг Солнца за 1,2 года, двигается по орбите, пересекающей орбиты Земли и Марса, и относится к потенциально опасным объектам.

Зато теперь мы знаем о Бенну и его параметрах гораздо больше.


Портрет астероида

Внешне Бенну похож на волчок или необработанный алмаз. Средний диаметр астероида оценивается в 490 метров, в полярных областях он у́же, а шире всего в экваториальной области, где расположен кольцевой хребет. Объем Бенну составляет 0,0615 кубического километра, а общая площадь поверхности оценивается в 0,782 квадратного километра, так что астероид прекрасно поместился бы в центре Москвы, не заняв слишком много места.

Изображение
Глобальная цифровая модель рельефа Бенну
O. S. Barnouin et al./Nature Astronomy (2019)

Если сравнивать Бенну с другими астероидами, к которым летали межпланетные станции, то его объем в 3,5 раза больше, чем у астероида (25143) Итокава, и в шесть раз меньше, чем у астероида (162173) Рюгу.

Изображение
Карта поверхности астероида Бенну
D. N. DellaGiustina et al./Nature Astronomy (2019)

В августе прошлого года, когда OSIRIS-REx только подлетал к Бенну, была начата кампания по изучению его окрестностей. Астрономы при помощи бортовых камер искали пылевые шлейфы, связанные с процессами дегазации веществ в поверхностном слое Бенну, а также его естественные спутники. Это было важно не только с точки зрения науки, но и для безопасности самой межпланетной станции, которой предстояло работать вблизи астероида.
По мере приближения к Бенну области поиска все больше сужались, а точность увеличивалась, но, тем не менее, не удалось обнаружить никаких объектов диаметром свыше 24 сантиметров в сфере Хилла, чей размером составляет 31 километр. Пылевых шлейфов, по состоянию на сентябрь 2018 года, также обнаружено не было, а верхний предел пылеобразования с поверхности астероида был оценен в 150 граммов в секунду, что является очень низким значением по сравнению с другими астероидами и кометами.

Однако кое-что запечатлеть все-таки удалось. В начале января 2019 года, когда станция работала на очень низкой орбите, всего в 1,61 километра от поверхности Бенну, ей впервые удалось наблюдать поток частиц, улетающих с поверхности астероида, а в течение следующих двух месяцев эти открытия повторились. Никакой опасности для аппарата эти частицы не представляют.

Оценка массы для Бенну составляет 7,329 × 1010 килограмма, он немного тяжелее Итокавы, но на порядок легче, чем Рюгу. Знание массы и объема дают нам возможность оценить плотность астероида, которая составляет 1190 килограмм на кубический метр и сравнима со средней плотностью астероида Рюгу.

Если учесть, что объемные плотности исследованных на Земле метеоритов типа CL- и CM-хондритов лежат в диапазоне от 1570 до 2200 килограммов на кубический метр, то можно придти к выводу, что общая объемная пористость астероида составляет 50–60 процентов, что сравнимо с пористостью других углеродистых астероидов.

Это означает, что Бенну, как и Рюгу, представляет собой не монолитный объект, а «кучу щебня». О том же свидетельствует и небольшое смещение центра масс астероида. Предполагается, что в прошлом Бенну испытал столкновение с другим крупным небесным телом и прошел период вторичной аккреции, когда образовавшиеся в результате катаклизма обломки упали на его поверхность.

Изображение
Пылевой шлейф, покидающий Бенну. Снимок сделан 19 января 2019 года
NASA

Были получены данные и о гравитационном поле астероида. Гравитационный параметр Бенну составляет 4,892 метра в кубе на секунду в квадрате, максимальное значение ускорения свободного падения вблизи поверхности достигается на полюсах (80 микрометров на секунду в квадрате), а минимальное — на экваторе (26 микрометров на секунду в квадрате). Таким образом, вещество на поверхности Бенну находится в микрогравитационной среде, где слабые силы сцепления частиц друг с другом сопоставимы с силами гравитации и трения.

На экваторе астероида валун с радиусом один метр будет оказывать на поверхность давление около 0,1 Паскаля (это в несколько раз меньше, чем давление, оказываемое на поверхность Земли листом бумаги формата А4), а чтобы покинуть астероид, частица на экваторе должна иметь скорость от 2 до 4 сантиметров в секунду.

Один оборот вокруг своей оси Бенну совершает за 4,27 часа, однако так будет не всегда. Оказалось, что период вращения Бенну сокращается примерно на одну секунду каждые сто лет, что объясняется эффектом Ярковского — О'Кифа — Радзиевского — Пэддэка, заключающимся в изменении скорости вращения астероида ассиметричной формы под действием солнечного излучения.

Это может привести к тому, что в течение нескольких миллионов лет скорость вращения астероида вырастет достаточно сильно для того, чтобы начался процесс его разрушения.

Благодаря OSIRIS-REx астрономы с большой точностью определили форму Бенну, способную многое рассказать о его строении и эволюции, а также построили карты рельефа и уклона поверхности в разных областях астероида. На нем наблюдаются четыре основных продольных хребта (два в северном полушарии, два в южном) в направлении север-юг и длинные линейные борозды, свидетельствующие о том, что Бенну, несмотря на свою пористость, обладает достаточной прочностью структуры.

Предполагается, что астероид, возможно, был близок к полному разрушению во время формирования экваториального пояса, который достаточно стар, судя по большому количеству покрывающих его ударных кратеров.

Если сравнить Бенну и Рюгу — два небесных тела, похожих по форме и типу, то окажется, что Рюгу обладает другим рельефом и не отличается такой же внутренней жесткостью. Это означает, что эволюция отдельных астероидов, даже похожих друг на друга размерами и типом, способна придать им совершенно разные свойства, формы и особенности рельефа. Получается, что подогнать подобные тела к единой эволюционной модели невозможно.


Царство камней и кратеров

При первом взгляде на поверхность Бенну в глаза бросается обилие валунов, кратеров и скал. Ее возраст оценивается от ста миллионов до одного миллиарда лет — в согласии с идеей о том, что что небольшие околоземные астероиды имеют часто обновляемую поверхность из-за частых столкновений с другими телами, процессов, идущих под влиянием приливных сил или нагрева, и микрометеоритной бомбардировки.

Предполагается, что Бенну мог образоваться в другом месте (в Главном поясе астероидов), а в роли околоземного объекта существовать около десяти миллионов лет.

Размеры ударных кратеров на поверхности Бенну составляют от десяти до 150 метров и более, а сама поверхность усеяна более чем 200 валунами диаметром более 10 метров. Крупные валуны имеют размеры от 40 до 100 метров и, в основном, находятся вблизи полярных областей (это связано с миграцией мелких валунов и реголита к экваториальным областям). Существуют предположения, что самые большие валуны являются фрагментами родительского тела астероида.

Изображение
Валуны различных размеров и форм на поверхности Бенну
K. J. Walsh et al./Nature Astronomy (2019)

Структура некоторых валунов похожа на ударные брекчии, что служит еще одним доказательством крупного столкновения Бенну с другим телом в прошлом и последовавшими за этим процессами вторичной аккреции. Многие из валунов покрыты трещинами, что свидетельствует об эрозии поверхности в течение длительного времени.

Изображение
Одна из наблюдавшихся на Бенну темных областей
D. N. DellaGiustina et al./Nature Astronomy (2019)


Изображение
Примеры кандидатов в ударные кратеры на Бенну (а,b,c) и оценки возраста поверхности (d) на основании распределения кратеров
K. J. Walsh et al./Nature Astronomy (2019)


Изображение
Распределение валунов с размерами более 8 метров по поверхности астероида
K. J. Walsh et al./Nature Astronomy (2019)


Изображение
а) Гистограмма распределения альбедо поверхности Бенну, B) один из самых темных валунов на поверхности астероида, c) 30-метровый валун, который определяет основной меридиан, d) валун и его более яркий обломок, е) самый яркий объект, найденный на Бенну.
D. S. Lauretta et al./Nature Astronomy (2019)

Бенну — один из самых темных объектов в Солнечной системе с общим геометрическим альбедо 4,4 процента (рекордсменом на текущий момент является астероид Рюгу). Наиболее темные области на его поверхности наблюдаются в южном полушарии и у нескольких групп валунов.
Спектроскопические данные, собранные аппаратом в инфракрасном диапазоне, свидетельствуют о наличии гидратированных минералов, таких как филлосиликаты, углистых хондритов CM-типа, а также магнетита в составе поверхностного слоя астероида.

Изображение
Сравнение спектральных характеристик поверхности Бенну со спектрами цельных пород и мелкодисперсных образцов углеродистых хондритовых метеоритов.
V. E. Hamilton et al./Nature Astronomy (2019)


Изображение
Черно-белое (а) и цветное (B) мозаичные изображения Бенну и сравнение (с) спектра поглощения, полученного OSIRIS-REx, и спектра поглощения магнетита.
D. S. Lauretta et al./Nature Astronomy (2019)

Областей, покрытых реголитом, на Бенну не очень много — предполагается, что реголит образуется в ходе эрозии и разрушения валунов и скал. Частицы пыли крайне малы и могут быть связаны с поверхностью за счет электростатических сил, или же существуют механизмы постоянного возобновления запасов реголита, так как считалось, что на поверхности небольших тел, лишенных атмосферы, должны оставаться лишь достаточно крупные частицы пыли.
Малое количество мест, покрытых реголитом, осложняет задачу забора пробы грунта — из-за опасности столкновения пробоотборника станции с камнями и скалами. Тем не менее, команда миссии разработала план поиска подходящей площадки для забора грунта — диаметром не менее 50 метров с размерами зерен менее двух сантиметров. На текущий момент найдены всего четыре безопасных области с размерами от 5 до 20 метров.

Изображение
Карта поверхности Бенну (цвета показывают распределение высот) и области, являющиеся кандидатами в места забора пробы грунта.
D. S. Lauretta et al./Nature Astronomy (2019)

Ожидается, что в начале июля 2020 года станция сблизится с поверхностью астероида и соберет с нее при помощи специального манипулятора 60 граммов пыли и фрагментов породы, после чего, в марте 2021 года, космический аппарат отправится к Земле и сбросит в атмосферу капсулу с грунтом в сентябре 2023 года.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ma.../20/about-Bennu







Тяжелый фотон

Зачем физики пытаются пересмотреть фундаментальные представления о Вселенной

Изображение

Астрофизики предложили рассмотреть модель с массивным фотоном, в которой на галактических масштабах появляется новая сила. Это воздействие можно описать как «отрицательное давление», которое заставляет тела стремиться к центру, аналогично гравитации. Авторы применили данную идею к динамике Млечного Пути в надежде найти объяснение форме кривой вращения — зависимости скорости движения звезд от расстояния до центра галактики. Редакция N + 1 обсудила предложенную теорию с доктором физико-математических наук, главным научным сотрудником Института ядерных исследования РАН Дмитрием Горбуновым.

Иногда физики-теоретики сталкиваются с ситуациями, когда для объяснения того или иного эффекта им может быть проще не вводить новые сущности, а пересмотреть фундаментальные представления о мире. Например, предположить, что гравитация может меняться со временем или что фотоны могут иметь массу. Одна из таких ситуаций — коллизия вокруг темной материи.

Известно, что скорости вращения галактик, точнее, зависимости скорости движения звезд от расстояния до центра, не соответствуют теоретическим предсказаниям. Скорость должна снижаться по мере приближения к краю диска, однако в реальности во многих случаях зависимости от расстояния практически нет: почти на любом удалении звезды, как правило, движутся примерно с одной скоростью. Обычно для объяснения этого факта физики используют представление о темной материи — гравитирующем невидимом веществе, распределенном в виде огромного гало вокруг каждой галактики.

Однако это решение не является единственным, существует масса альтернативных объяснений формы кривых вращения, не предполагающих введения новых видов материи, а изменяющих известные взаимодействия или вводящих новые. Именно с такой идеей выступили Дмитрий Будкер и его коллеги, которые предложили в своей работе, получившей широкую огласку в СМИ, рассмотреть модель с массивным фотоном.

С точки зрения современной физики свет — это связанные колебания электрического и магнитного полей, которые двигаются с предельной быстротой, то есть со скоростью света. В квантовой теории частицы света — фотоны — не имеют массы. Согласно полученным в новой статье результатам, если фотон будет иметь массу, то появится новое воздействие, которое можно описать как «отрицательное давление», заставляющее тела стремиться к центру, аналогично гравитации. Это позволяет иначе взглянуть на проблему кривых вращения.

Предпринятая группой Будкера попытка альтернативного объяснения достаточно радикальна, так как предполагает иной взгляд на давно изучаемые физикой процессы. В частности, согласно этой идее свет должен двигаться не со скоростью света, а с несколько меньшей, так как только безмассовые частицы могут достигать предельной быстроты перемещения. Для полноценного описания электромагнетизма в таком случае придется также модифицировать уравнения Максвелла. Тем не менее, авторы пишут, что требуемая для оказания обсуждаемого эффекта масса настолько мала, что ее невозможно непосредственно зафиксировать современными приборами, и, следовательно, во многих случаях отклонениями от стандартной физики можно пренебречь.

Мы обсудили предложенную теорию с доктором физико-математических наук, главным научным сотрудником Института ядерных исследований РАН, специалистом по теории поля Дмитрием Горбуновым.

N + 1: С точки зрения современной теории, фотон является безмассовым, но проверяют ли это экспериментально?

Дмитрий Горбунов: Есть прямые ограничения на массу фотона, полученные в лабораторных условиях, а есть ограничения непрямые. Например, если бы фотон имел массу, то по-другому бы эволюционировали звезды, охлаждались бы иначе. Или, например, в космосе происходит вспышка, от которой приходит сигнал в виде целого спектра частот. Если у фотона есть масса, то на некоторых частотах сигнал мог бы задерживаться или приходить искаженным.

Если бы у частиц света была масса, то они бы экранировали магнитное поле. В частности, в Галактике есть крупномасштабное магнитное поле. В целом мы ожидаем его обнаружить в каждой галактике и более или менее видим во всех случаях. Есть некоторые указания на то, что существуют еще более масштабные магнитные поля в скоплениях галактик, которые больше отдельных галактик раз в десять. Однако если бы у фотона была масса, то магнитные поля были бы экранированы, то есть на больших расстояниях их как бы не было, мы не смогли бы их заметить. Но мы их наблюдаем — вот отсюда тоже можно получить ограничение на массу фотона.

На самом деле есть целый ряд разнообразных экспериментальных фактов. Существует международное объединение физиков под названием Particle Data Group, которые занимаются систематизацией измерений параметров различных частиц и публикацией результатов. Если вы зайдете на их сайт, то в разделе про фотон отдельно представлены как прямые ограничения на массу, так и разнообразные астрофизические и космологические.


Цитата

Экспериментальные ограничения на массу фотона

Для оценки массы фотона можно, например, использовать тот факт, что при ненулевой массе фотона дипольное магнитное поле в плазме порождает дополнительную силу, изменяющую ее концентрацию. В случае Солнечной системы этот эффект должен приводить к увеличению плотности солнечного ветра, поэтому наблюдения позволяют ограничить массу фотона. Именно этот метод Particle Data Group считает наиболее надежным. Согласно этим данным, масса фотона не может превышать 10-18 электронвольт.

Наиболее легкие частицы из несомненно обладающих массой — это нейтрино. Тем не менее, по сравнению с фотоном они в любом случае очень тяжелы: по крайней мере два из трех типов этих частицы должны обладать массой, причем самое тяжелое весит как минимум 0,05, а другое — 0,009 электронвольт.


Получается, что массивный фотон не дальнодействующее взаимодействие переносит?

Он дальнодействует вплоть до величины, обратной своей массе. В этом смысле это взаимодействие экранируется на соответствующем радиусе, который определяется его массой. Если масса соответствует одному обратному сантиметру, значит взаимодействие будет ощущаться вплоть до расстояния в один сантиметр, если один обратный метр — то до одного метра.


Цитата

Дальнодействие и масса частицы-переносчика

Обмен безмассовыми частицами-переносчиками может осуществляться на любое расстояние, поэтому такие взаимодействия называют дальнодействующими. Однако в случае массивных переносчиков это не так: рождение промежуточной частицы с массой должно согласовываться с законом сохранения энергии, для чего время между ее появлением и поглощением должно быть связано с энергией соотношением неопределенностей ΔE × Δt ⩾ ħ, где ħ — постоянная Планка. Следовательно, ограниченным оказывается время жизни частицы Δt ≈ ħ / ΔE = ħ / (m × c2), за которое она успеет пройти расстояние не больше l = c × Δt ≈ ħ / (m × c). Получается, что в качестве эффективного радиуса взаимодействия, обеспечиваемого обменом массивными частицами, можно взять величину λ = ħ / (m × c), которая называется комптоновской длиной волны. Например, для Z-бозона она составляет порядка 10-18 метров.

В обсуждаемой работе для соответствия наблюдениям на галактическом масштабе комптоновская длина волны массивного фотона должна находиться в диапазоне от 0,04 до 2 парсек, что соответствует массе на 4-6 порядков меньше, чем текущие оценки, приводимые Particle Data Group.


Изображение
Кривые вращения галактик. По горизонтальной оси отложено расстояние от центра. Ожидалось, что скорость будет падать по мере удаления, но она оставалась постоянной и даже росла у некоторых галактик.


Авторы данной работы предлагают включить в рассмотрение уравнение Прока. Можно ли сказать, что такой массивный фотон аналогичен Z-бозону?

Можно сказать, что в определенном смысле аналогичен. Но в случае Z-бозона необходимо иметь в виду вот что: если вы рассматриваете рассеяние частиц с образованием Z-бозонов в ситуации, когда у вас энергия больше, чем масса Z-бозонов, то необходим хиггсовский механизм, чтобы сделать теорию, как говорят, унитарной, то есть чтобы вычисляемые вероятности были меньше единицы. Поэтому если вы хотите такую теорию с массивным фотоном рассмотреть в более широком контексте, то вам также понадобится некий механизм сокращения активного рождения таких частиц в ситуации, когда рассеяние происходит при энергиях больше их массы.


Цитата

Уравнение Прока

Уравнение Прока — это обобщение уравнений Максвелла, которое позволяет описывать массивные частицы со спином 1. В Стандартной модели такими объектами являются векторные бозоны W и Z. Если рассмотреть уравнение Прока для случая безмассовой частицы, то оно переходит в уравнения Максвелла в вакууме.

С точки зрения теории поля, мог бы массивный фотон приобретать массу по механизму Хиггса?

Можно сделать и механизм Хиггса. На самом деле люди обсуждают в некотором смысле похожие идеи. Например, пусть у нас есть еще один другой фотон, у которого есть масса, обычно его называют темным фотоном. Эта масса обеспечивается механизмом Хиггса. В таком случае, если вы исследуете их рождение, то не задумываетесь о таком катастрофическом росте излучения, потому что есть хиггсовские частицы, которые все регуляризуют и этого роста нет. Тогда происходит излучение только поперечных мод, как у обычных фотонов: у них поляризация бывает круговая, влево или вправо. И вы только поперечные моды рассматриваете, так как они основные.

В то же время проблемы возникают обычно с продольными модами, если говорить об унитарности. Вот с этими модами должен что-то делать хиггсовский механизм. Но, как правило, люди говорят: мы знаем, что должен быть данный механизм, который регуляризует рождение частиц, но нам сейчас детали не важны, нам интересно исследовать другие эффекты.

Если такие массивные частицы сами по себе, свободные, то это никого не беспокоит. Но если они начинают участвовать во взаимодействии, — а, конечно, интересно, чтобы они участвовали во взаимодействии, чтобы их родить, зарегистрировать и так далее — то тогда возникают такие проблемы. Поэтому теорию надо соответствующим образом модифицировать.

Можно ли сказать, что модификации электродинамики являются активным направлением теоретической физики или это удел какой-то небольшой группы исследователей?

В таком контексте, как в данном случае про массу фотона, модификации уравнения Максвелла — это редкая вещь. Например, есть такая задача, когда обсуждают электродинамику и гравитацию, то есть ситуацию наличия одновременно больших электрических и гравитационных полей. В таком случае есть некоторые специфические решения уравнений. Можно сказать, что они несколько математические, потому что подобные условия в реальном мире редко где можно найти. Может быть, электродинамика модифицируется на планковских масштабах...

Но здесь другое, так как авторам хочется модифицировать ее на больших расстояниях. В такой постановке мотивация не очень понятна. Это редкое направление.

Считаете ли вы их мотивацию и доказательную базу сомнительными или достойными внимания?

Насколько я понял, у них не получилось в полной мере то, что они хотели. Они хотели придумать модель с массивным фотоном, в которой из-за наличия магнитного поля в Галактике появляются некие дополнительные силы. Эти силы в некотором смысле действуют аналогично гравитации. Однако если это электромагнитная сила, то она действует только на электрически взаимодействующие частицы, то есть, например, на горячий ионизованный газ. А, например, на звезды, которые в целом электрически нейтральны, действие должно быть весьма слабым.

В их модели массивные короткоживущие звезды ощущают дополнительную силу, потому что рождены в движущемся газе, а маломассивные звезды от этой динамики оказываются отделены и двигаются только в гравитационном потенциале.

Дело в том, что у нас накоплено много наблюдений за различными галактиками и звездами. С одной стороны, объяснение через темную материю позволяет единообразно все описать. С другой стороны, в Млечном Пути есть области активного звездообразования: там облака горячего газа, для которых подобный эффект может быть значим. А есть области, где звездообразование не идет, нет таких облаков газа, не на что подобным образом воздействовать. Когда-то в этих регионах был газ, но сейчас его нет, а наблюдаем мы их в данный момент, поэтому и объяснять необходимо текущую динамику. Есть еще облака нейтрального газа, которые расположены далеко, но их движение также необходимо описать. На них подобная сила тоже не должна оказывать влияния, ведь даже если какое-то электромагнитное воздействие происходит за счет диполя, то лишь очень слабенькое. При этом все эти компоненты двигаются согласованно, как будто на них действует универсальная сила, которой, как и гравитации, подчиняется все. Поэтому мне кажется, что эта идея нереалистична.

Темная материя отвечает не только за плоскую кривую вращения. Можно ли ухищрениями вроде модификации уравнений Максвелла объяснить все ее наблюдательные проявления?

Нет, конечно, но мы это и не обсуждаем, потому что там очень много всего. В этом смысле стандартные модели, такие как слабо взаимодействующие массивные частицы, удовлетворяют множеству разнообразных выдвигаемых к темной материи требований, а данная модель — нет. Поэтому про это говорить я бы не стал.

Есть ругаемая многими теория MOND — модифицированная ньютоновская динамика. Ее сторонники выдвигают гипотезу, что при очень маленьких абсолютных ускорениях порядка 10-10 сантиметров на секунду в квадрате меняется второй закон Ньютона. В школе было F = ma, а в MOND рассматривается пропорциональность a2 для ускорений значительно меньше некоторого порогового значения.

В рамках такого подхода удается описывать кривые вращения множества галактик. То есть MOND, в отличие от обсуждаемой модели, способен объяснить наблюдательные факты. Другое дело, что получается это не во всех галактиках, но есть и множество удачных примеров. Поэтому MOND можно назвать популярной моделью: на эту тему есть статьи, конференции, есть ученые, которые этим занимаются.

Тем не менее, темная материя — это более стандартный взгляд на данную проблему, и MOND не претендует, что он объясняет что-то еще, помимо кривых вращения. И все-таки MOND — куда более развитая и легитимная теория, чем то, что представлено в этой работе.

То есть вы стали бы доверять выводам такой концепции еще меньше, чем результатам в рамках MOND?

Да. Но хочу еще раз отметить: поскольку в рамках их модели не удалось полностью объяснить кривые вращения галактик, то и вопрос о том, доверять им или не доверять, сам собой снимается. Это обычное для науки явление: одна группа ученых предложила некую идею, другие ученые подвергли ее изучению и проверке, но в результате оказалось, что идея не работает. В данном случае сами авторы свою идею же и проверили, и сами говорят, что она не работает. Вопрос закрыт (возможно, пока не появятся новые идеи).


Беседовал Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ma.../massive-photon

#1455 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 526 сообщений

Отправлено 26 Март 2019 - 09:07

Астрономы находят вторую компоненту в близлежащей звездной системе HD 118475

Изображение

Используя метод радиальных скоростей и прямые наблюдения, астрономы обнаружили компактного компаньона в системе близлежащей звезды, известной как HD 118475. В своей работе исследователи определяют фундаментальные параметры этой системы и обсуждают природу вновь обнаруженного компаньона.

Расположенная на расстоянии около 107 световых лет от Земли, звезда HD 118475 имеет массу порядка 1,12 масс Солнца, эффективную температуру примерно 5900 Кельвинов и металличность порядка 0,07.

Команда астрономов под руководством Стивена Р. Кейна (Stephen R. Kane) из Калифорнийского университета в Риверсайде, США, провела измерения радиальных скоростей в системе HD 118475 в поисках иных объектов в ней, таких как экзопланеты, в рамках обзора неба Anglo-Australian Planet Search (AAPS). Для этой цели ученые использовали спектрограф высокого разрешения под названием UCLES, установленный на Англо-Австралийском телескопе, расположенном в Австралии.

Кампания по наблюдениям объекта HD 118475 продолжалась свыше 10 лет и позволила открыть присутствие компактного компаньона у этой звезды. Это открытие было подтверждено в дальнейшем при помощи прямых наблюдений системы, проведенных с использованием инструмента Differential Speckle Survey Instrument (DSSI), установленного на телескопе Gemini-South, Гавайи.

Согласно наблюдениям команды Кейна, этот компактный объект движется по орбите вокруг основной звезды системы с периодом 2070 суток, оставаясь на среднем расстоянии в 3,69 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от нее. Исследователи рассчитали, что минимальная масса вновь обнаруженного компаньона составляет около 0,44 массы Солнца, а возраст системы насчитывает приблизительно 4,1 миллиарда лет.

Согласно авторам, первичная гипотеза состояла в том, что вновь обнаруженный компаньон представляет собой звезду главной последовательности, однако дополнительные данные, полученные при помощи инструмента DSSI, позволили отказаться от этой версии в пользу альтернативного сценария, согласно которому этот компаньон представляет собой белый карлик.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.
https://www.astronew...=20190326043600






«Хаббл» запечатлел рождение гигантского вихря в атмосфере Нептуна

Изображение

Снимки, сделанные при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл»), впервые обнаруживают формирование Большого Темного Пятна на Нептуне, сообщают исследователи в новой научной работе.

Так же, как и Большое Красное Пятно Юпитера, Большие Темные Пятна Нептуна представляют собой вихри, которые формируются в зонах высокого атмосферного давления. Напротив, на Земле вихри формируются вокруг зон пониженного давления.

За всю историю космических исследований ученые зафиксировали формирование в общей сложности шести темных пятен на Нептуне. Аппарат Voyager 2 («Вояджер-2») идентифицировал два вихря в 1989 г. С тех пор как космический телескоп Hubble был запущен в космос в 1990 г., он наблюдал еще 4 таких вихря.

Исследователи впервые наблюдали темные пятна в атмосфере Нептуна на снимках, сделанных при пролете мимо ледяной планеты аппарата Voyager 2, состоявшегося в 1989 г. Тогда было обнаружено два пятна, Большое Темное Пятно и Второе Темное Пятно, расположенных в южном полушарии планеты.

Всего лишь через 5 лет на четких снимках, сделанных при помощи «Хаббла», ученые увидели, что оба пятна исчезли.

Новое Большое Темное Пятно (БТП) появилось на Нептуне в 2018 г., причем его размер и форма напоминали форму БТП, обнаруженного «Вояджером-2» в 1989 г. В своей первой работе по этой теме исследователи во главе с Эми Саймон (Amy Simon) из Центра космических полетов Годдарда НАСА, США, описывают, как они анализировали снимки меньшего по размерам темного пятна, которое появилось в 2015 г., и обнаружили на них присутствие ярких белых облаков в том месте, где два года спустя появилось новое БТП.

Согласно моделям, построенным Саймон и ее командой, эти белые облака состоят из кристаллов метанового льда, а их яркость определяется глубиной возникновения атмосферного вихря, который они сопровождают. Поскольку эти белые облака появились за два года до формирования БТП, и с того времени их яркость заметно снизилась, то это означает, что атмосферный вихрь зародился глубоко в атмосфере Нептуна и со временем стал подниматься в более высокие атмосферные слои, пояснили исследователи.

В своей новой работе Саймон и ее коллеги использовали снимки, сделанные при помощи «Вояджера-2» и «Хаббла», для выяснения среднего возраста существования этих вихрей в атмосфере Нептуна. Согласно авторам, эти возмущения в атмосфере Нептуна появляются с частотой примерно один раз в 4-6 лет, а каждый вихрь может просуществовать вплоть до 6 лет, хотя более вероятно, что он исчезнет через 2 года.

Исследование опубликовано в журнале Astronomical Journal.
https://www.astronew...=20190326051249






Астрономы изучили свойства сверхновой типа Ib, вспыхнувшей в галактике NGC 4080

Изображение

Новое исследование, проведенное астрономами, позволило выяснить важные свойства сверхновой типа Ib, называемой MASTER OT J120451.50+265946.6, которая взорвалась в галактике NGC 4080. Это исследование дает ценные сведения о природе этой сверхновой, которые могут помочь определить класс возможной звезды-предшественницы.

Сверхновые представляют собой мощные звездные взрывы, которые при первичной классификации разделяют на сверхновые I и II типов, в зависимости от вида их кривых блеска и природы спектров. Сверхновые I типа делятся на три подкласса: Ia, Ib и Ic. Сверхновые типов Ia и Ib связаны с коллапсом массивных звезд, и в случае сверхновых типа Ib их ранние спектры обычно демонстрируют общий дефицит водорода и характерные гелиевые пики.

Сверхновая MASTER OT J120451.50+265946.6 (или M12045, для краткости) была обнаружена 28 октября 2014 г. при помощи системы автоматического детектирования MASTER-Tunka как оптический транзиент. Впоследствии эта кратковременная вспышка была классифицирована как сверхновая I типа, вспыхнувшая в Магеллановой спиральной галактике NGC 4080, расположенной на расстоянии примерно 50 миллионов световых лет от Земли.

Для более глубокого понимания происхождения сверхновой M12045 в новом исследовании группа астрономов под руководством Мридвики Сингх (Mridweeka Singh) из института Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES), Индия, проанализировала доступные данные фотометрических и спектроскопических наблюдений этой сверхновой, полученные при помощи двух индийских телескопов, 104-сантиметрового телескопа Sampurnanand Telescope (ST) и 201-сантиметрового Himalayan Chandra Telescope (HCT), в течение 250 суток после достижения сверхновой максимума яркости.

Проведенное исследование подтвердило, что сверхновая M12045 является обычной сверхновой типа Ib. Кроме того, исследователи рассчитали, что масса кислорода, выброшенного в космос в ходе этого звездного взрыва, составила примерно 90 масс Солнца.

Согласно работе, в целом эти результаты свидетельствуют в пользу гипотезы о том, что звезда, давшая начало этому взрыву, вероятнее всего, представляла собой звезду Вольфа-Райе. В этом случае такая звезда, находясь на главной последовательности, могла иметь массу примерно в 20 масс Солнца, пояснили авторы.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.
https://www.astronew...=20190326054611






Израильский лунный зонд показал восход Солнца над Землей

Изображение
SpaceIL

Команда миссии первого израильского посадочного лунного аппарата показала ряд снимков нашей планеты и анимацию восхода Солнца над Землей. Выход на окололунную орбиту состоится 4 апреля, а основной научный инструмент зонда уже введен в работу, сообщается в твиттере миссии.

Старт лунного зонда «Берешит» (‏первое слово книги Бытия, «в начале») состоялся 22 февраля 2019 года. Аппарат создан израильской некоммерческой организаций SpaceIL в рамках конкурса Google Lunar XPRIZE, однако после того, как конкурс был закрыт, команде разработчиков все же удалось собрать необходимые средства для продолжения работы и оплаты запуска. Стартовая масса зонда составляет 585 килограмм (из которых 160 килограмм приходится на сам аппарат), а его размер в поперечнике вместе с раскрытыми посадочными опорами составляет 2,3 метра, что делает его самым маленьким аппаратом, когда либо запускавшимся к естественному спутнику Земли. Зонд несет на себе шесть 8-мегапиксельных цветных камер, магнитометр, цифровую капсулу времени и лазерные уголковые отражатели.

Изображение
Снимок Земли, полученный «Берешитом» 19 марта 2019 года с расстояния 15 тысяч километров от планеты.
SpaceIL

После успешного запуска аппарат вышел на эллиптическую орбиту и пережил два сбоя в работе. Один был связан с несрабатыванием защитного козырька звездного датчика, из-за чего были случаи его ослепления солнечным светом, другой заключался в отмене второго маневра коррекции траектории (поднятие апогея орбиты) из-за неожиданной перезагрузки бортового компьютера в результате попадания заряженной частицы. Все проблемы удалось устранить и 20 марта «Берешит» выполнил уже четвертый маневр, в рамках которого скорректировал плоскость орбиты. Сейчас аппарат находится на сильно вытянутой орбите с апогеем, расположенным в 405 тысячах километров от Земли и готовится выйти на окололунную орбиту 4 апреля. 24 марта команда миссии показала несколько фотографий, сделанных в разных точках текущей орбиты, на которые попала Земля и сам зонд, а также видеозапись восхода Солнца над Землей.

Изображение
Снимок Земли, полученный «Берешитом» с расстояния 265 тысяч километров от планеты.
SpaceIL


Изображение
Снимок Земли, полученный «Берешитом» с расстояния 131 тысяч километров от планеты.
SpaceIL

На ближайшие дни запланировано несколько небольших маневров для оптимизации траектории, длительных включений двигателя больше не будет. Магнитометр, являющийся основным научным прибором на борту зонда, в конце прошлой недели был включен и начал передавать данные на Землю. Первая попытка «Берешита» совершить мягкую посадку на Луну должна состояться 11 апреля 2019 года и займет около 20 минут. Район посадки находится в северо-восточной части Моря Ясности, где находится одна из магнитных аномалий,в нескольких сотнях километров к востоку от места посадки лунного модуля миссии «Аполлона-15» и на таком же расстоянии к северо-западу от посадочной площадки «Аполлона-17». Он достаточно ровный, с относительно небольшим количеством кратеров, крупных скал или крутых склонов. После прилунения аппарат проработает на Луне два-три земных дня, после чего выйдет из строя от перегрева.

Beresheet landing site
https://youtu.be/gGzPVZ8diD4

Ранее мы рассказывали о том, почему Индия отложила запуск своего первого лунохода, и как NASA отдаст доставку грузов на Луну частникам.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...eresheet-photos





Асимметрия троянских астероидов указала на миграцию Юпитера издалека

Изображение
Схематическое представление траектории единственного известного троянского астероида на орбите Земли
NASA Blueshift / Flickr

Компьютерное моделирование влияния миграции планет на орбиты малых тел позволило оценить перемещение Юпитера в ранней Солнечной системе. Оказалось, что соответствующие наблюдаемым параметры двигающихся по орбите Юпитера астероидов — троянцев — воспроизводятся в случае формирования планеты-гиганта почти в четыре раза дальше текущего положения. В частности, модель правильно воссоздала асимметрию троянцев, которая заключается в существенной разнице количества этих тел в двух группах. Авторы называют полученные данные первой информацией о значительных изменениях орбиты Юпитера в прошлом. Результаты приняты к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, препринт опубликован на сервере arXiv.org.

Солнечная система является хаотической, то есть сколько угодно малые неточности в знании ее параметров исключают достоверное определение ее состояний в далеком прошлом или будущем. Для реалистичных ошибок сегодня возможно предсказание орбит планет примерно на 60 миллионов лет вперед или назад. С улучшением аппаратуры стоит ожидать увеличения этого времени, но ни при какой мыслимой точности оно не приблизится к возрасту самой Солнечной системы, который составляет около 4,5 миллиардов лет.

Открытие многочисленных экзопланет показало астрономам, что планетные системы у других звезд непохожи на Солнечную. В частности, непонятно, почему столь распространены горячие юпитеры — крупные газовые гиганты на очень близких к звездам орбитах. Согласно современным представлениям, во время роста зародыши планет перемещаются значительно ближе к звездам благодаря взаимодействию с газообразным протопланетным диском, что может объяснять высокую встречаемость горячих юпитеров. Однако непосредственное влияние данных процессов на эволюцию ранней Солнечной системы не до конца понятно.

В работе под руководством Диего Туррини (Diego Turrini) из Института космической астрофизики и планетологии в Италии описывается моделирование миграции крупных внешних планет в ранней Солнечной системе и влияние этого процесса на малые тела. Особое внимание авторы уделили астроидам из семейств Хильды и троянцам. Первые входят в главный пояс астероидов, расположенный между Юпитером и Марсом, но находятся с Юпитером в орбитальном резонансе 3:2. Троянцы движутся по траекториям крупных планет, в частности Юпитера, в орбитальном резонансе 1:1. Они представлены двумя группами, которые расположены вблизи точек Лагранжа L4 и L5, то есть примерно на 60 градусов обгоняя планету или отставая от нее. Наблюдения показывают, что обгоняющая Юпитер группа троянцев больше отстающей примерно на 50 процентов в зависимости от размеров тел. Эта асимметрия не находила ранее полноценного объяснения.

Новое численное решение задачи N тел было проведено для временного масштаба в миллионы лет с шагом в 50 дней, что позволяет корректно воспроизводить динамику для планет на орбитах с радиусом от четырех астрономических единиц и более. Также авторы учли эффекты, такие как аэродинамическое сопротивление газа, которое испытывают небольшие частицы, и приливное сопротивление газа, которое сказывается на движении планетных ядер. Оба эти явления были включены для имитации присутствия газообразного протопланетного диска, который исчезает под действием солнечного излучения в течение трех миллионов лет.

Изображение
Предсказанные моделью траектории масс крупных планет. По вертикальной оси — масса, по горизонтальной — расстояние от Солнца. Цветами обозначены разные планеты.
S. Pirani et al. / Astronomy & Astrophysics, 2019

Моделирование показало, что ядра Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна начинают расти и мигрировать в моменты времени 2,31, 2,56, 2,70 и 2,70 миллионов лет после начала симуляции. Все большие планеты формируются далеко: Юпитер в 18 астрономических единицах (по сравнению примерно с пятью сегодня), а остальные — еще дальше вплоть до 25 астрономических единиц. К моменту, соответствующему трем миллионам лет после начала счета, планеты завершают рост и располагаются на окончательных орбитах. Эти движения значительно воздействуют на распределение малых тел. Авторы выделяют четыре основных эффекта. Во-первых, часть тел, изначально расположенных между 4 и 16 астрономическими единицами, оказываются помещены в главный пояс астероидов, который отстоит от Солнца примерно на 2,8 астрономических единиц. Некоторые из этих тел получают настолько вытянутые орбиты, что начинают пересекать орбиты планет земной группы, то есть попадают во внутреннюю часть Солнечной системы. Во-вторых, все крупные планеты захватывают на свою орбиту троянцев в начале фазы роста и мигрируют вместе с ними. В-третьих, множество тел оказывается с Юпитером в орбитальных резонансах 2:1, 3:2, 4:3 и 5:3. В-четвертых, возникает группа астероидов между орбитами Сатурна и Урана, соответствующая кентаврам в реальной Солнечной системе.

Изображение
Положения тел в пространстве эксцентриситетов и расстояний от Солнца вблизи конечного положения Юпитера спустя 400 миллионов лет после начала симуляции. Выделяются заметные группы астероидов в различных резонансах с планетой-гигантом.
S. Pirani et al. / Astronomy & Astrophysics, 2019

Модель успешно воспроизвела асимметрию троянцев и распределение эксцентриситетов их орбит. Однако суммарная масса этих групп астероидов оказалась на уровне 10-1–10-2 масс Земли, что значительно выше наблюдаемой сегодня, которая оценивается в 10-5. Авторы считают, что это связано с дальнейшей эволюцией, в частности, дестабилизирующим влиянием орбитального резонанса между самим Юпитером и Сатурном, или наличием массивного зародыша несформировавшейся планеты. Также не удалось правильно воспроизвести наклоны орбит троянцев: в модели они близки к нулю во всех случаях, а на самом деле могут достигать 30 градусов и более с максимумом около семи градусов. Аналогично удалось воспроизвести появление семейства Хильды, распределение эксцентриситетов и наклонов орбит для него, но его масса также оказалась не несколько порядков больше наблюдаемой.

Изображение
Эволюция асимметрии троянских астероидов. Фиолетовая часть — до начала активного перемещения Юпитера, пунктирная синяя часть — во время, голубая — после миграции. Цветными горизонтальными линиями отмечены наблюдательные оценки асимметрии.
S. Pirani et al. / Astronomy & Astrophysics, 2019

Восстановление динамики Солнечной системы в прошлом является трудной задачей, которую невозможно решить каким-либо отдельным методом. В недавней работе геологи помогли астрономам узнать параметры орбит 200 миллионов лет назад. Также ученые нашли объяснение небольшому отклонению наблюдаемых орбит планет от резонансных, а также существованию систем с большими наклонами орбит планет. Про астроиды и важность их изучения мы делали тест «Строительный мусор Солнечной системы».

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...piter-migration





Астрономы не смогли объяснить, почему Вселенная стала прозрачной

Изображение
Так художник представил себе квазар J0439+1634 в юной Вселенной
© ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser

МОСКВА, 25 мар – РИА Новости. Ученые углубили загадку "просветления" Вселенной в первые эпохи ее жизни после Большого Взрыва, точно измерив силу гамма-вспышек в соседних галактиках. Ее явно не хватает для того, чтобы сделать межгалактическое пространство прозрачным для света, пишут ученые в журнале MNRAS.

"Мы не знали, какую роль играли звезды в процессе ионизации межгалактической среды по одной простой причине – мы не понимали, какая часть вырабатываемого ими света вырывается за пределы их галактик. Наши замеры указывают на крайне малую роль звезд в этом процессе, что очень проблематично с точки зрения текущих теорий", — пишут Нил Танвир (Nial Tanvir) из университета Лестера (Великобритания) и его коллеги.

После Большого Взрыва и первичного расширения Вселенной, когда в ней царили высокие энергии и свет, ее материя быстро охладилась, и в ней наступила полная темнота. Когда зажглись первые звезды, эта тьма рассеялась далеко не сразу.
Ученые называют эти "темные века" эпохой реионизации по той причине, что в это время Вселенная постепенно становилась "прозрачной" и доступной для наблюдений в результате ионизации облаков водорода в первых галактиках и в пустотах между ними.

Наблюдения космических телескопов "Планк" и WMAP подтверждают существование этого периода, однако его длительность и сам механизм "просветления" Вселенной пока остаются предметом споров среди космологов.

К примеру, часть ученых полагает, что главным двигателем этого процесса могли быть первые сверхмассивные черные дыры, вырабатывавшие гигантские количества ультрафиолета и рентгена. Другие специалисты с ними не согласны, и приписывают эту роль первым звездам, имевшим необычный состав, размеры и необычно короткие сроки жизни.

Танвир и десятки астрофизиков из стран Европы, Китая и США уточнили роль первых светил в реионизации мироздания, проследив за почти полутора сотнями самых мощных взрывов во Вселенной – мощнейшими гамма-вспышками.
Многие астрономы предполагают, что они возникают во время взрывов особенно крупных звезд и на первых фазах их превращения в черные дыры. Когда такая звезда гибнет, сила притяжения порождаемой ими черной дыры или нейтронной звезды настолько высока, что выбрасываемые клубы материи бывшего светила объединяются в "бублик", который вращается вокруг центрального объекта.

Часть этого диска поглощается черной дырой, а остатки разгоняются до околосветовых скоростей и выбрасываются во внешнее пространство в виде джетов, узких пучков материи. Во время этой "раскрутки" материи погибающая звезда порождает столько энергии и света, сколько звезда класса Солнца вырабатывает за всю свою жизнь. То, как именно происходит этот процесс, ученые пока не знают, и спорят о его сути на протяжении последних 50 лет.

Первые галактики Вселенной, как сейчас считают космологи, были почти полностью населены звездами, способными порождать подобные вспышки. Учитывая сверхвысокую скорость звездообразования в те эпохи, подобные гамма-всплески и ультрафиолетовое свечение их прародителей, как считают сторонники подобной теории, должны были играть существенную роль в "просветлении" мироздания.

Танвир и его коллеги выяснили, что это, скорее всего, было не так. Наблюдения и за относительно близкими, и далекими гамма-всплесками показывают, что лишь 0,5% их света удается "пробить" газопылевые коконы, окружающие галактики, и выйти в пространство между ними. Это значение примерно на порядок меньше того, что предсказывают теории.

Подобные выводы говорят о том, что текущие космологические выкладки, предусматривающие ведущую роль звезд и сверхновых в "просветлениии" Вселенной, следует радикально пересмотреть.

Как предполагают авторы статьи, главным движущим фактором в этом процессе были сверхмассивные черные дыры с относительно скромной массой, которые мы пока не можем увидеть из-за низкой чувствительности телескопов. С другой стороны, они не исключают и более экзотические сценарии, такие как распад частиц темной материи.
https://ria.ru/20190...1552089149.html





Звездное скопление Терзан 5 крупным планом

Zooming in on Star Cluster Terzan 5
https://youtu.be/jtQOAtiJq3o
Авторы и права: Йохан Б. Монелл
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Когда-то шаровые скопления господствовали в Млечном Пути. В далекие времена, когда наша Галактика только сформировалась, ее населяли тысячи шаровых скоплений. Сегодня их осталось менее двухсот. За долгие века многие шаровые скопления были разрушены постоянными фатальными столкновениями друг с другом или с центром Галактики. Выжившие остатки старше, чем любое ископаемое на Земле, старше, чем любые другие галактические структуры, их возраст примерно равен возрасту нашей Вселенной. Если в Млечном Пути и есть молодые шаровые скопления, то их крайне мало, потому что условия для их повторного образования так и не стали подходящими за долгое время жизни Галактики. Это видео показывает, как могло бы выглядеть путешествие с Земли к шаровому скоплению Терзан 5, ролик заканчивается фотографией скопления, сделанной с помощью Космического телескопа имени Хаббла. Обнаружено, что в этом звездном скоплении находятся не только старые звезды, сформировавшиеся на ранних этапах эволюции Млечного Пути, но, что удивительно, и более молодые, образовавшиеся во время вспышки звездообразования примерно на 7 миллиардов лет позднее.
http://www.astronet.ru/db/msg/1463265





Арп 194: сливающаяся группа галактик

Изображение
Авторы и права: НАСА, ЕКА, Космический телескоп им.Хаббла; Обработка и авторские права: Джуди Шмидт
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Почему в мосте между этими сталкивающимися галактиками формируются звезды? Обычно, когда галактики сталкиваются, звездообразование происходит в дисках галактик или в приливных хвостах. Однако в Арп 194 яркие сгустки из молодых звезд находятся прямо в соединяющем галактики мосте. Анализ изображений и данных, включая это изображение системы Арп 194, полученное космическим телескопом им.Хаббла, а также компьютерное моделирование взаимодействия показали, что нижняя галактика прошла сквозь верхнюю галактику за последние 100 миллионов лет. В результате образовался поток газа, который сейчас падает на нижнюю галактику. Астрономы предполагают, что звезды формируются в этом мосту из-за подавления турбулентности после быстрого столкновения. Примерно через миллиард лет галактики – включая маленькую галактику, изображение которой накладывается на верхнюю галактику (сможете найти ее?) – сольются в одну большую галактику.
http://www.astronet.ru/db/msg/1463365





Большое Красное Пятно Юпитера сокращается, впервые за 300 лет

Виктория Ветрова

Изображение

Большое Красное Пятно, шторм, размером превышающий Землю, является одной из самых узнаваемых особенностей атмосферы Юпитера и всей солнечной системы.

Шторм, движущийся против часовой стрелки, развивает скорость ветра до 500 километров в час. Эта выдающаяся особенность, которая наблюдалась с 1830 года и, возможно, еще в 1660-х годах, долгое время была источником большого интереса и научных исследований.

Многое о Большом Красном Пятне до сих пор неизвестно, в том числе точно, когда и как оно образовалось, что придает ему поразительный красный цвет и почему оно сохраняется намного дольше, чем другие штормы, которые наблюдались в атмосфере Юпитера.

Однако астрономы считают, что его положение на широте, которое постоянно наблюдается в 22 градусах к югу от экватора Юпитера, связано с заметными облачными полосами в атмосфере Юпитера.

В отличие от Юпитера, на Земле есть почва, поэтому штормы теряют энергию из-за трения с твердой поверхностью. Без этого штормы Юпитера более продолжительны.

Тем не менее, Большое Красное Пятно является долгоживущим даже по меркам Юпитера. Исследователи не совсем понимают, почему, но мы знаем, что штормы Юпитера, которые расположены в облачных полосах с одинаковым направлением вращения, имеют тенденцию быть более продолжительными.

Анализ исторических и недавно полученных данных о Большом красном пятне показал, что оно сжимается и становится более круглым и высоким, а его цвет также менялся с течением времени.

Что движет этими изменениями и что они значат для будущего Большого Красного Пятна? Исследователи не уверены.

Тем не менее, космический аппарат НАСА Юнона, в настоящее время находящийся на орбите Юпитера, собирает больше данных об облачных полосах и красном пятне. Эти новые данные, скорее всего, дадут представление о многих особенностях атмосферы Юпитера.
https://rwspace.ru/n...za-300-let.html





оффтоп

В Чили нашли аргументы в пользу импактной версии похолодания в позднем дриасе

Изображение
Рис. 1. Пилауко (Pilauco Bajo) — место в провинции Осорно на юге Чили, где были найдены отложения позднего дриаса, содержащие признаки ударного воздействия. Изображение из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

В конце плейстоцена, примерно 12 800 лет назад, начался завершающий этап последнего оледенения — поздний дриас. Это случилось внезапно: после нескольких тысячелетий общего потепления климат Земли вдруг резко (примерно за 100 лет) вернулся в ледниковую фазу, которая, правда, продержалась относительно недолго (1000–1300 лет), снова уступив место устойчивому потеплению. Резкое похолодание на рубеже позднего дриаса вызвало экологический стресс, что привело к вымиранию большинства крупных видов животных в Северном полушарии, включая мастодонтов, мамонтов и саблезубых тигров, а также к резкой деградации археологической культуры Кловис, представители которой были первыми жителями Американского континента. Во многих местах Северного полушария в основании слоя, соответствующего позднему дриасу, находят тонкую прослойку с аномальной концентрацией платины и иридия, наличием металлических сферолитов и включений наноалмазов, а также других минералов и соединений, свидетельствующую о том, что на рубеже позднего дриаса Земля пережила столкновение с небольшим астероидом или кометой. Теперь аналогичные отложения того же возраста нашли и в Южном полушарии.

Началось все с того, что в октябре 2007 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences вышла статья, в которой были обобщены археологические, палеонтологические и геологические данные, относящиеся по времени к началу позднего дриаса — завершающего этапа последнего оледенения (примерно 12 900 лет назад), и была выдвинута гипотеза о том, что причиной резких климатических и экологических изменений на рубеже этого периода было крупное импактное событие — падение кометы или астероида (R. B. Firestone et al., 2007. Evidence for an extraterrestrial impact 12,900 years ago that contributed to the megafaunal extinctions and the Younger Dryas cooling). Основанием для такого заключения стали находки по всей Северной Америке (около 50 мест) тонкого (толщиной около 10 см) обогащенного углистым веществом слоя осадочных пород, названных авторами «черными матами» (black mats, рис. 2). Датировки пород этого слоя во всех изученных пробах совпадали и относились к позднему дриасу.

Изображение
Рис. 2. Темная горизонтальная полоса, рассекающая более светлые породы — это и есть обнаруженный в 2007 году тонкий слой «черных матов» позднего дриаса (местонахождение Murray Springs, штат Аризона, США). Фото из статьи R. B. Firestone et al., 2007. Evidence for an extraterrestrial impact 12,900 years ago that contributed to the megafaunal extinctions and the Younger Dryas cooling

По химическому составу углистое вещество «черных матов» оказалось ближе всего к древесному углю и, следовательно, оно скорее всего образовалось в результате сгорания значительного количества растительной биомассы. Это подтверждается и присутствием в составе «черных матов» полициклических ароматических углеводородов, образующихся при высокотемпературном горении.

В основании «черных матов» повсеместно фиксировался тонкий (первые сантиметры) слой, обогащенный иридием и содержащий магнитные металлические микросферолиты, оплавленные зерна титаномагнетита, угольные сферолиты, зерна стеклоуглерода, шарики кремниевого стекла, фуллерены, наноалмазы. Все эти минеральные формы образуются только при очень высоких температурах и давлениях, которые на поверхности Земли могут возникнуть только в одном случае — при импактном событии. К тому же фуллерены из этого слоя, которому авторы дали обозначение YDB (Younger Dryas boundary — граница позднего дриаса), содержат в своей решетке гелий, что является признаком их внеземного происхождения (L. Becker et al., 2000. Fullerenes: An extraterrestrial carbon carrier phase for noble gases).

Все те же самые вещественные индикаторы характерны и для знаменитого «иридиевого» слоя, отмеченного во многих районах мира на границе мела и палеогена. Образование этого слоя также связывают с крупным импактным событием, ставшим причиной массового вымирания, произошедшего примерно 66 млн лет назад (мел-палеогеновое вымирание), когда с лица Земли исчезли динозавры. Это дало основание авторам исследования выдвинуть так называемую «импактную гипотезу позднего дриаса» (Younger Dryas impact hypothesis), согласно которой примерно 12 900 лет назад с Землей столкнулось крупное кометное тело, что стало причиной резких климатических изменений и массового вымирания представителей плейстоценовой мегафауны в Северном полушарии. Предполагается, что на подлете к Земле это космическое тело рассыпалось на несколько фрагментов, которые достаточно широко разлетелись по поверхности. Одним из свидетельств этого события вполне может оказаться недавно обнаруженный под ледниками Гренландии крупный ударный кратер Гайавата диаметром 31 км — крупнейший ударный кратер на Земле, образовавшийся за последние 5 млн лет (см.: Огромный метеоритный кратер под льдом Гренландии образовался совсем недавно, «Элементы», 20.11.2018).

Надо сказать, что в научном сообществе эта гипотеза подвергается серьезной критике (подробнее об этом см., например, здесь), и для более широкого признания ей требуются более веские доказательства. Самыми надежными будут, конечно, находки других кратеров, подтверждающие глобальный характер импактного воздействия на поверхность Земли в позднем дриасе. Вспомним, что и в случае с мел-палеогеновым вымиранием сначала в разных местах планеты ученые обнаружили тонкий слой глины с аномально высоким содержанием иридия, а только потом был открыт кратер Чиксулуб у берегов полуострова Юкатан. Да и это произошло случайно при проведении геофизических исследований на дне Мексиканского залива. Дело в том, что кратеры такого масштаба как Чиксулуб (180 км в диаметре) невозможно выявить «на глаз», особенно если они скрыты более поздними отложениями, ледниками (как было в случае с кратером Гайавата) или морскими водами. Что касается поисков кратеров на морском дне, то это имеет смысл делать только в прибрежной зоне шельфа, потому что при падении космического тела в центральной части океана вряд ли образовались бы все те продукты импактного воздейстия, о которых говорилось выше.

Связь предполагаемого импактного события в начале позднего дриаса с массовым вымиранием подтверждается тем, что выше слоя «черных матов» нет находок ископаемых остатков представителей плейстоценовой мегафауны, а непосредственно под ним этих остатков много: находят полные и хорошо сохранившиеся скелеты мамонтов и других крупных позднеплейстоценовых животных, а в местечке Маррей Спрингс (Murray Springs, штат Аризона) под «матами» обнаружен целый слой с отпечатками ног мамонтов. Кстати, выше «черных матов» не отмечены и находки каменных орудий культуры Кловис, что свидетельствует о том, что исчезновение мамонтов и упадок культуры Кловис произошли одновременно.

Несмотря на то, что в основном все представители палеоценовой мегафауны вымерли в начале позднего дриаса, некоторым, более мелким удалось пережить этот рубеж. Так, известно, что карликовый мамонт (Mammuthus exilis) обитал на отдельных изолированных островах (остров Врангеля, Крит, некоторые индонезийские острова) еще во втором тысячелетии до н. э. Однако до конца непонятно, насколько тесно этот вид семейства слоновых был связан с теми большими мамонтами, которые вымерли в конце плейстоцена.

В 2009 году группа авторов под руководством Дугласа Кеннетта из Орегонского университета и Джеймса Кеннетта (James P. Kennett) из Калифорнийскогго университета в Санта-Барбаре (оба были соавторами первой публикации по YDB 2007 года) опубликовала в журналах Science (D. J. Kennett et al., 2009. Nanodiamonds in the Younger Dryas Boundary Sediment Layer) и PNAS (D. J. Kennett et al., 2009. Shock-synthesized hexagonal diamonds in Younger Dryas boundary sediments) результаты исследований наноалмазов, обнаруженных в образцах YDB из шести различных мест на территории Северной Америки. Оказалось, что все эти наноалмазы представлены лонсдейлитом — полиморфной модификацией углерода, образующейся при колоссальных давлениях и в земных условиях не формирующейся. Лонсдейлиты находят в метеоритных кратерах, они являются однозначными индикаторами ударного воздействия.

Ученые под руководством Джеймса Кеннетта продолжили исследования и в 2012 году опубликовали еще одну статью (T. E. Bunch et al., 2012. Very high-temperature impact melt products as evidence for cosmic airbursts and impacts 12,900 years ago), в которой сообщалось об обнаружении на дне озера Куицео в Центральной Мексике 10-сантиметрового слоя отложений, содержащих наноалмазы и ударные сферолиты. Во-первых, это сильно расширяло на юг зону воздействия импактного события (зону рассеяния обломков предполагаемой кометы или астероида). Во-вторых, это была первая находка YDB в озерных отложениях. Авторами были обнаружены и новые морфологические разновидности импактных включений — «слипшиеся» между собой металлические гранулы и двойниковые кристаллы наноалмазов, а также шарики кремниевого стекла (лешательерита), которые образуются при температуре 2200°С (точка кипения кремнекислоты). В природных условиях лешательерит находят только в местах удара молний в кварцевый песок или в метеоритных кратерах. Кстати, интересно, что многие минеральные образования, присущие YDB, были также обнаружены на месте первого в мире испытания ядерного оружия («Тринити»).

Кеннетт с коллегами продолжили искать доказательства своей гипотезы. В 2013 году вышла их публикация с результатами анализа почти 700 ударных шариков и наноалмазов из YDB, проведенного методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной спектрометрии, и доказывающего, что изученные минеральные образования не являются аутигенными, то есть сформироваться на месте в результате вулканических, атмосферных или любых других процессов, кроме как в результате самого импактного события и высокотемпературного горения биомассы в месте падения космического тела (J. H. Wittke et al., 2013. Evidence for deposition of 10 million tonnes of impact spherules across four continents 12,800 y ago). Также впервые были приведены расчеты, согласно которым на территории около 50 кв. км. должно быть рассеяно около 10 млн тонн материала, образовавшегося при ударном воздействии и вспыхнувшем после этого пожаре.

В 2014 году та же группа опубликовала результаты изучения наноалмазов, найденных в YDB в Северной Америке, Европе и Малой Азии, которые по мнению ученых доказывали их импактное происхождение (C. R. Kinzie et al., 2014. Nanodiamond-Rich Layer across Three Continents Consistent with Major Cosmic Impact at 12,800 Cal BP). Также в этой статье отмечалось, что еще одним свидетельством крупного ударного события, вероятно произошедшего на рубеже позднего дриаса, являются аномально высокие концентрации в YDB иридия, осмия и платины (так же, как и для тонкого слоя известняковых отложений на границе мела и палеогена). Эти элементы группы платиноидов имеют тенденцию концентрироваться в мантии и ядре Земли и редко встречаются в поверхностном слое. А астероиды и кометы, в которых не произошло гравитационной дифференциации веществ, вполне могут заносить их на нашу планету. Позднее зона «платиновой аномалии позднего дриаса» — понятие, которое было введено в 2013 году (M. I. Petaev et al., 2013. Large Pt anomaly in the Greenland ice core points to a cataclysm at the onset of Younger Dryas), — была распространена Кеннетом и его соавторами на всю Северную Америку (C. R. Moore et al., 2017. Widespread platinum anomaly documented at the Younger Dryas onset in North American sedimentary sequences).

В статье 2015 года временной диапазон возможного импактного события на рубеже позднего дриаса был сужен всего до 100-летнего интервала — Кеннетт с коллегами утверждают, что оно произошло между 12 835 и 12 735 лет назад (J. P. Kennett et al., 2015. Bayesian chronological analyses consistent with synchronous age of 12,835–12,735 Cal B.P. for Younger Dryas boundary on four continents).

И вот теперь новая находка: слой, очень похожий на YDB, возрастом 12 800 лет и со всеми присущими предыдущим находкам характеристиками (отложения с продуктами горения, микроугольными частицами, следами сгоревшей пыльцы, высокими концентрациями платины и золота, металлическими сферолитами, оплавленными стеклом, самородным железом и наноалмазами) обнаружен далеко на юге — в Южной Америке, в чилийской провинции Осорно (рис. 3). Результаты опубликованы в журнале Nature Scientific Reports.

Изображение
Рис. 3. Расположение 53 находок слоев YDB. Оранжевым отмечены места, где образцы обогащены платиной (платиновая аномалия позднего дриаса). Желтый кружок — место обнаружения YDB на юге Чили в местечке Пилауко. Рисунок из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

Изначально слой, очень похожий на YDB был обнаружен чилийскими палеонтологами во главе с Марио Пино (Mario Pino) из Южного университета Чили, затем к ним присоединился Джеймс Кеннетт.

По составу южноамериканские сферолиты (шарики) из YDB отличаются от североамериканских и европейских наличием в их составе хрома. Авторы считают, что это связано с тем, что хромом обогащены вулканические породы в Южных Андах.

Обнаружение YDB в высоких широтах Южного полушария (41° Ю. Ш.) означает значительное расширение масштабов обсуждаемого вероятного импактного события, произошедшего на рубеже позднего дриаса, и говорит о том, что оно могло иметь глобальные последствия. В исследованном местонахождении в Чили выше найденного слоя не обнаружено остатков представителей плейстоценовой мегафауны, а также исчезли археологические артефакты. Это может указывать как на то, что примерно в то время эти животные окончательно вымерли, так и на то, что древние люди покинули те места или сменили способ добычи пищи.

Исследование пыльцы растений в слоях, окружающих YDB, говорит о том, что климат в этом регионе около 12 800 лет назад стал более теплым и сухим. То есть там, в отличие от Северного полушария, в начале позднего дриаса произошло не похолодание, а потепление. Это очень важный момент, который авторы интерпретируют как свидетельство того, что массовое вымирание в конце плейстоцена было связано не с похолоданием, а с глобальными климатическими изменениями, вызванными, по их мнению, столкновением с Землей крупного космического тела, рассыпавшегося на фрагменты при подлете к ее поверхности. Джеймс Кеннет считает, что глобальные нарушения климатической системы Земли вполне могли иметь последствия, действующие как «синергетические качели», вызывая потепление в Южном полушарии одновременно с похолоданием и наращивание объемов морского льда в Северном.

Такие случаи не раз фиксировались в геологической истории, правда, причиной этому всегда были изменения океанических циркуляций, а не какие-то внешние воздействия. К тому же, заключение о потеплении на юге Чили пока строится только на результатах изучения пыльцы, проведенного авторами исследования. Вполне возможно также, что это потепление носило локальный характер, так как данные, полученные по ледяным кернам как в Гренландии, так и в Антарктиде, говорят о глобальном похолодании в позднем дриасе.

Обсуждаемая работа — еще одно свидетельство того, что примерно 12 800 лет назад в разных местах планеты практически одновременно сформировался весьма специфический осадочный слой, содержащий минеральные формы, которые могли возникнуть только при очень высоких температурах и давлениях. Джеймс Кеннетт и его коллеги считают, что это аргумент в пользу отстаиваемой ими гипотезы о том, что в позднем дриасе Земля пережила столкновение с кометой, которая рассыпалась на несколько частей. Так это или нет — возможно, когда-нибудь выяснится более достоверно.

Источник: Mario Pino, Ana M. Abarzúa, Giselle Astorga, Alejandra Martel-Cea, Nathalie Cossio-Montecinos, R. Ximena Navarro, Maria Paz Lira, Rafael Labarca, Malcolm A. LeCompte, Victor Adedeji, Christopher R. Moore, Ted E. Bunch, Charles Mooney, Wendy S. Wolbach, Allen West & James P. Kennett. Sedimentary record from Patagonia, southern Chile supports cosmic-impact triggering of biomass burning, climate change, and megafaunal extinctions at 12.8 ka // Scientific Reports. 2019. DOI: 10.1038/s41598-018-38089-y.

Владислав Стрекопытов
https://elementy.ru/..._pozdnem_driase





Количество пользователей, читающих эту тему: 4

0 пользователей, 4 гостей, 0 анонимных