Перейти к содержимому


Астроновости

космос и немного физики

Сообщений в теме: 1561

#1471 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 11 Апрель 2019 - 08:15

Впервые получено изображение тени черной дыры

Изображение
EHT

Глобальная интерферометрическая сеть радио- и миллиметровых обсерваторий под названием Телескоп горизонта событий (EHT) смогла разглядеть тень сверхмассивной черной дыры в центре активной галактики M87. Впервые удалось получить прямое изображение подобного объекта. О результатах наблюдений ученые сообщили на пресс-конференции, трансляцию которой можно посмотреть на сайте Европейской южной обсерватории.

Мессье 87, также называемая Дева A, представляет собой гигантскую эллиптическую галактику, вторую по яркости среди галактик в Скоплении Девы и одну из наиболее массивных в местной Вселенной. Сверхмассивная черная дыра, расположенная в ее центре, одна из крупнейших известных на данный момент — ее масса составляет порядка 6,5 миллиардов масс Солнца, то есть примерно в тысячу раз больше, чем у черной дыры в центре Млечного Пути, обозначаемой как Стрелец A*.

Изображение
Изображение галактики М87, полученное камерой FORS2 телескопа VLT
ESO

Несмотря на столь большую разницу в массе, их видимый размер на небе примерно одинаков, так как расстояние до Стрельца А* составляет примерно 26 тысяч световых лет, а до M87 — около 55 миллионов. Угловой диаметр горизонта событий сверхмассивной черной дыры в Млечном Пути оценивается в 10 микросекунд дуги, а у M87 — около 7 микросекунд. Для сравнения, угловой размер черной дыры в ближайшей к нам крупной спиральной галактике — Туманности Андромеды — должен быть равен примерно 3,5 микросекундам. Существенным отличием Стрельца A* от черной дыры в галактике М87 является активность последней, проявляющейся в образовании четко видимого джета, который расположен перпендикулярно плоскости аккреционного диска вокруг черной дыры. Его длина составляет примерно пять тысяч световых лет. Джеты наблюдаются в ряде случаев, например, у квазаров, и существует несколько теорий образования таких потоков, которые можно проверить, наблюдая их основание, расположенное вблизи черной дыры.

Обе черные дыры входят в список целей проекта EHT, начатого в апреле 2017 года. В нем участвуют телескопы восьми обсерваторий, расположенных в разных уголках земного шара и работавших как один единый телескоп, функционирующий на длине волны 1,3 миллиметра. Синхронизация велась при помощи атомных часов, а данные наблюдений суммировались и обрабатывались при помощи суперкомпьютеров, установленных в Институте радиоастрономии Макса Планка и обсерватории Хэйстек.

Изображение
Пути фотонов в окрестности черной дыры
Nicolle R. Fuller/NSF


Изображение
Изображение тени черной дыры по результатам компьютерных моделирований
Bronzwaer/Davelaar/Moscibrodzka/Falcke/Radboud University

Целью наблюдений была регистрация тени черной дыры, то есть сильного снижения яркости свечения в центральной области изображения в связи с искривлением траекторий фотонов и отсутствием стабильных орбит на нескольких радиусах Шварцшильда. Соответственно, тень также будет несколько больше размера черной дыры — примерно 42 микросекунды дуги в случае M87. Именно эту тень и смогли увидеть астрономы из проекта EHT, достигшего минимального углового разрешения в 20 микросекунд, причем форма тени соответствует предсказанной для черной дыры Керра тени Общей теорией относительности.

Zooming in to the Heart of Messier 87
https://youtu.be/9DILtg_9dcU

Наблюдение тени черной дыры — это знаковое событие в наблюдательной астрономии. Мы рассказывали о контексте этих исследований в материале «Взгляд в бездну». Также мы писали о других работах на эту тему, в частности, об имитации получения информации из черной дыры при помощи квантовой телепортации и проверке одного из ключевых принципов общей теории относительности при помощи черной дыры в центре Млечного Пути.

Тимур Кешелава, Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...ack-hole-shadow






Ученый: мы доказали, что черные дыры не могут быть "кротовыми норами"

Изображение
Изображение черной дыры центра галактики M87 полученное с помощью телескопа Event Horizon
© Фото : Event Horizon Telescope Collaboration

МОСКВА, 10 апр – РИА Новости. Снимки "тени" черной дыры в центре галактики М87 доказывают, что эти объекты не могут быть экзотическими тоннелями в структуре пространства-времени, заявил астроном Хайно Фальке на пресс-конференции в стенах Еврокоммиссии в Брюсселе.

"В научной литературе существует множество альтернатив для черных дыр, и теперь у нас появилась первая возможность реально проверить их. К примеру, теперь мы можем точно сказать, что черные дыры не являются "кротовыми норами". Можно сказать, что наша наука стала экспериментальной", — отметил астрофизик.

Фальке и его коллеги работают в рамках проекта Event Horizons Telescope. где были объединены мощности самых чувствительных радио-обсерваторий мира в Чили, Испании, Калифорнии, в Аризоне, на Гавайских островах и даже на южном полюсе Земли.

Главная цель этого проекта, как можно понять из его названия, заключается в том, чтобы "подобраться" к горизонту событий черной дыры Sgr A*, расположенной в центре Млечного Пути, и всесторонне изучить ее свойства, в том числе сфотографировать ее тень. Аналогичные наблюдения ученые вели за галактикой М87, расположенной в созвездии Девы.
Так ученые называют особую область пространства в окрестностях черной дыры, где будет возникать своеобразное "отражение" ее горизонта событий благодаря эффекту гравитационного линзирования. По сравнению с размерами диска аккреции Sgr A* — "бублика" из перемолотой материи, которую постепенно поглощает черная дыра — она будет очень небольшой, но ее можно увидеть.

Как предсказывает теория относительности, тень черной дыры будет похожа на темный круг, окруженный полумесяцем из яркого света, однако далеко не все ученые согласны с подобным предсказанием.

Часть из них считала, что на самом деле черные дыры могут быть не сингулярностями, где материя исчезает безвозвратно, а так называемыми "кротовыми норами" - своеобразные "тоннели", связывающие две точки, расположенные в разных регионах пространства или времени.

Несмотря на их фантастическое описание, их существование предсказывает теория относительности и все ее основные расширения. Наблюдения EHT разрешили эти споры, полностью подтвердив предсказания Эйнштейна и исключив возможность существования "кротовых нор" в центрах галактик.

"К сожалению, мы не нашли никаких расхождений с выкладками теории относительности, о чем, конечно, мечтает каждый ученый. На самом деле, мне хватило и того, что нам просто удалось решить эту задачу. Если бы мы увидели что-то совсем непонятное, то нам пришлось бы потратить еще пару лет на проверку того, не ошиблись ли мы где-то во время анализа данных", — продолжает Фальке.

Как отметил ученый, более детальные фотографии пока нельзя получить – для этого необходим телескоп, чьи размеры превышают диаметр Земли. Эту задачу можно будет решить в будущем, когда в космос будет отправлена замена для российской орбитальной обсерватории "Спектр-Р", а также микроволновый телескоп "Миллиметрон" или аналогичные зарубежные аппараты.
https://ria.ru/20190...1552558522.html






Trace Gas Orbiter не заметил марсианский метан

Изображение
Ann Vandaele et al. / Nature

Космический аппарат Trace Gas Orbiter обновил глобальные ограничения на концентрацию метана в атмосфере Марса, которые составили 0,15 миллиардных долей объема. Это в сто раз меньше результатов других орбитальных аппаратов и в десять раз меньше данных ровера «Кьюриосити», непосредственно измерившего концентрацию метана в кратере Гейл. По словам ученых, это разногласие можно списать только на ошибки предыдущих измерений. Статья опубликована в Nature.

В настоящее время ученые не могут непосредственно проверить, есть ли на Марсе есть жизнь, поэтому им остается только отслеживать следы ее предполагаемой деятельности. Один из таких следов — это метан (CH4), простейшее органическое соединение. На Земле большую часть атмосферного метана производят археи, которые живут в заболоченных местностях и кишечниках более сложных существ (например, коров и людей). В принципе, метан также может производиться и без участия живых организмов — например, в результате геохимических процессов или под воздействием космических лучей. Однако в атмосфере Марса, слабо защищенной от ультрафиолетового излучения, молекулы метана быстро разрушаются, так что продолжительность их жизни не превышает нескольких сотен лет. По геологическим меркам это очень мало. Следовательно, если на Марсе есть метан, то он производится постоянно и, скорее всего, при участии органических организмов. Подробно о причинах, по которым метан может служить биомаркером, рассказывает материал «Есть ли коровы на Марсе».

Около двадцати лет назад космический аппарат «Марс-Экспресс», находящийся на орбите Марса, обнаружил небольшие примеси метана в атмосфере планеты. Измеренная концентрация газа составила около 10 миллиардных долей объема (с погрешностью в 50 процентов). Несколько лет спустя наземные спектрометры также зафиксировали всплеск образования метана с пиковой концентрацией около 45±10 миллиардных долей объема. Впрочем, в дальнейшем всплеск не повторился. Кроме того, начиная с 2012 года метан на Марсе регулярно находил ровер «Кьюриосити», который непосредственно анализировал атмосферу и породу планеты. Поначалу марсоход также получил концентрацию порядка 2–9 миллиардных долей объема, однако после корректировки данных и более точных измерений это значение упало до 0,65 миллиардных долей объема. Это заставило ученых усомниться в надежности предыдущих данных. К счастью, совсем недавно были опубликовали новые данные «Марс-Экспресса», собранные одновременно с марсоходом «Кьюриосити, которые независимо подтвердили всплеск концентрации метана в кратере Гейл. Казалось бы, это наблюдение не только подтверждает, что метан в атмосфере есть, но и указывает на его источник.

Изображение
Результаты всех измерений концентрации метана в атмосфере Марса
Exomars / ESA

Однако группа ученых под руководством Олега Кораблева (ИКИ РАН) поставила под сомнение все эти измерения. Исследователи проанализировали данные аппарата Trace Gas Orbiter (TGO), собранные между апрелем и августом прошлого года. Чтобы повысить точность измерения концентраций следовых газов, TGO использует метод солнечных затмений, то есть измеряет спектр поглощения атмосферы на закате и рассвете. Это позволяет снизить уровень шума в снятом спектре и в десять раз увеличить оптический путь лучей (то есть объем атмосферы, в котором измеряется концентрация газа). Измерения TGO проводит с помощью спектрометров ACS и NOMAD, которые покрывают диапазон в районе 3,3 микрометров, в котором метан сильнее всего поглощает излучение. Стоит отметить, что спектрометр ACS разработали и построили сотрудники Института космических исследований РАН, которым помогали специалисты из Франции, Германии и Италии (программа «Экзомарс», в состав которой входит TGO, является совместным проектом Европейского космического агентства и «Роскосмоса»).

Несмотря на короткий промежуток наблюдений, аппарату удалось измерить концентрацию метана почти в ста точках над поверхностью Марса. Большая часть измерений относится к приполярным областям, однако несколько точек захватывают и экваториальные широты. Как бы то ни было, во всех этих точках TGO получил концентрацию не более 0,15 миллиардных долей объема с учетом погрешностей. Это в сто раз меньше данных «Марс-Экспресса» и в десять раз меньше данных «Кьюриосити».

Изображение
Карта измерений TGO. Квадратом обозначен кратер Гейл
Oleg Korablev et al. / Nature


Изображение
Сезонные колебания концентрации метана, измеренные «Кьюриосити» после корректировки (черные точки) и данные TGO (стрелки)
Oleg Korablev et al. / Nature

Более того, их не удается объяснить даже при допущении, что марсоход попал в единственную и очень крупную точку выброса метана. В самом деле, численные расчеты показывают, что благодаря высокой скорости циркуляции марсианской атмосферы метан разносится по всей планеты в течение двух-трех месяцев. Следовательно, гипотетический источник метана в кратере Гейл не мог работать слишком долго, чтобы не превысить глобальные ограничения на концентрацию метана. Хуже того, форма кратера не способствует сохранению метана. По оценкам ученых, согласовать измерения «Кьюриосити» и полученное глобальное ограничение можно только в том случае, если предположить, что источник метана в кратере Гейл работает не более 24 лет и является единственным источником метана на Марсе. По словам авторов статьи, это крайне нереалистичная ситуация, поэтому причину разногласий следует искать скорее в ошибках измерений.

Одновременно со статьей группы в Nature была опубликована еще одна статья, основанная на измерениях TGO. В этой статье группа ученых под руководством Анн Вандале (Ann Vandaele) проанализировала, как пылевые бури влияют на состав марсианской атмосферы. Для этого ученые измерили вертикальное распределение пыли, воды и «полутяжелой» воды (молекулы которой содержит один атом водорода и один атом дейтерия) вплоть до высоты 80 километров. В результате ученые обнаружили, что перед пылевой бурей 30 мая 2018 года «полутяжелая» вода практически пропала с высот более 40 километров, что указывало на формирование водно-ледяных облаков. В то же время, во время шторма эта концентрация снова повышалось — следовательно, только что сформировавшиеся облака нагревались, таяли и разрушались. По словам ученых, эти процессы могут еще сильнее ускорить циркуляцию веществ по атмосфере.

Изображение
Объемные концентрации H2O (a), HDO (B) и их отношение в зависимости от высоты. Линии разного цвета описывают разные моменты относительно шторма 30 мая
Ann Vandaele et al. / Nature

Помимо метана на существование марсианской жизни (по крайней мере, в прошлом) может указывать бор. С одной стороны, подземные ручьи, содержащие этот элемент, часто оказываются теплыми и имеют нейтральный pH, благоприятный для возникновения жизни. С другой стороны, растворенный в воде бор стабилизирует рибозу — ключевой компонент РНК, из которых состоят простейшие живые организм. Впервые наличие этого элемента в марсианской почве удалось подтвердить в 2016 году с помощью орбитальных мультиспектральных приборов дистанционного зондирования, а еще через год марсоход «Кьюриосити» обнаружил его непосредственно в марсианской почве.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne.../10/TGO-methane






По поверхности Венеры раньше текли реки, считает планетолог

Изображение

Венера раньше могла представлять собой богатую водой, благоприятную для жизни планету, со временем превратившуюся под действием вулканических извержений в тот раскаленный шар, которым она является сегодня. Однако эта трансформация произошла не за одну ночь. Следы этого постепенного превращения могут быть обнаружены при исследовании самых древних структур венерианской поверхности, которые вполне доступны для наблюдений.

Чтобы понять, как происходило превращение Венеры из богатой водой планеты в раскаленный почти докрасна мир, исследователи обратились к геологическим структурам, называемым тессерами. Тессеры представляют собой обширные равнины, на которых наблюдаются складки и изломы, образовавшиеся в результате геологической активности.

«На Земле такая деформация горных пород обычно не происходит на поверхности – вместо этого она происходит глубоко под землей, на многокилометровой глубине», - рассказал Ричард Эрнст, геолог из Карлтонского университета, Канада, и главный автор нового исследования.

В своей новой работе Эрнст показывает, что тессеры на поверхности Венеры могли подвергаться в древности воздействию воды, поэтому научный интерес представляет поиск следов водной эрозии элементов тессер. Согласно Эрнсту, обнаружение таких следов поможет подтвердить гипотезу о том, что миллиарды лет назад, когда формировались тессеры, температура на поверхности Венеры была значительно ниже (в настоящее время она составляет около 450 градусов Цельсия) и по поверхности планеты могла течь жидкая вода.

Исследование было представлено в марте на Конференции наук о Луне и планетах, проходившей в г. Вудлендc, штат Техас, США.
https://www.astronew...=20190411082932





Твердая часть ядра Земли оказалась неожиданно молодой, выяснили ученые

Изображение
Внутреннее строение Земли
© РИА Новости / Александр Лыскин

МОСКВА, 10 апр – РИА Новости. Точные замеры намагниченности древних пород Земли на Кольском полуострове помогли российским ученым выяснить, что твердое внутреннее ядро нашей планеты сформировалось намного позже, чем считали раньше геофизики. Об этом сообщает пресс-служба Института физики Земли РАН.

"Нам удалось восстановить параметры магнитного поля Земли, которое существовало на нашей планете почти два миллиарда лет назад. Мы нашли геологические объекты на Кольском полуострове, которые сохранили информацию о магнитном поле Земли с возрастом в 1,86 миллиарда лет, что само по себе является большим достижением", — рассказывает Роман Веселовский, заместитель директора ИФЗ РАН и профессор МГУ.

В далеком прошлом ядро Земли было полностью жидким, а не состояло не из двух или трех, как сегодня предполагают некоторые геологи, слоев – внутреннего металлического ядра и окружающего его расплава из железа и более легких элементов.

В таком состоянии ядро быстро охлаждалось и теряло энергию, что приводило ослаблению вырабатываемого им магнитного поля. Через некоторое время этот процесс достиг некой критической точки, и центральная часть ядра "замерзла", превратившись в твердое металлическое ядрышко. Это сопровождалось всплеском и ростом в силе магнитного поля, а также кардинальными переменами в механизме его работы.

Время это перехода крайне важно для геологов, так как оно позволяет примерно оценить, с какой скоростью ядро Земли остывает сегодня и как долго просуществует магнитный "щит" нашей планеты, защищающий нас от действия космических лучей, а атмосферу Земли – от солнечного ветра.

Пока у ученых нет точной оценки того, когда это именно произошло – теоретические модели предсказывают, что это могло произойти как достаточно давно, в архейскую эру, примерно два миллиарда лет назад, так и заметно позже, во времена протерозоя или даже эдиакара, незадолго до "кембрийского взрыва" и появления современных многоклеточных животных.

Веселовский и его коллеги сделали большой шаг к получению точного ответа на этот вопрос, изучая свойства так называемых долеритовых силлов – горизонтальных прослоек из глубинных пород коры Земли, "вклинившихся" в ее приповерхностные слои во время крупных излияний магмы. Самые яркие примеры их существования можно найти в породах знаменитых Восточно-сибирских траппов, вызвавших Пермское вымирание, а также на Кольском полуострове.

Последние, как отмечают Веселовский и его коллеги, сформировались в первой половине протерозойской эры, примерно 1,96-0,92 миллиарда лет назад. Это дало российским ученым возможность изучить состояние и свойства магнитного поля Земли в ту геологическую эпоху, измерив остаточную намагниченность пород, добытых на берегу моря в северной части Мурманской области.

В них, как обнаружили ученые, сохранились достаточно качественные и однозначные следы древнего магнитного поля Земли, которые позволили им вычислить положение его полюсов и силу примерно 1,86 миллиарда лет назад, а также последить за его "миграциями" в предыдущие и последующие эры, используя другие древние образцы пород коры.

Вдобавок, ученые вычислили положение Кольского полуострова в то время – он находился в субтропических широтах и был "повернут" на 25 градусов по отношению к его текущей конфигурации.

Эти замеры показали, что магнитное поле было в то время относительно слабым, но при этом его положение почти не менялось. И то, и другое подтверждает популярную теорию о том, что магнитное поле Земли было относительно слабым до "застывания" твердой части ядра, и одновременно указывает на то, что это произошло не раньше середины протерозоя.
Российские ученые предполагают, что оно появилось значительно позже, во времена эдиакарской эры, так как многие замеры силы магнитного поля, царившего на Земле примерно 1,5 миллиарда лет назад, могли быть сильно завышенными. Вдобавок, эти аномально высокие значения могут указывать на то, что его напряженность могла сильно колебаться вверх и вниз до тех пор, пока не возникло ядрышко.

"Одновременность "кембрийского взрыва" с возникновением экстремальной конфигурации геомагнитного поля вряд ли случайна. Она позволяет предположить, что именно многократно возросшая интенсивность космического и солнечного излучения на поверхности Земли в этот период и привела к развитию многоклеточных организмов и возникновению животного мира за счёт сильного увеличения мутационных процессов", — заключает Валерий Щербаков, коллега Веселовского по ИФЗ РАН.
https://ria.ru/20190...1552544284.html

#1472 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 12 Апрель 2019 - 08:51

Заглянуть за горизонт

О чем рассказало изображение тени черной дыры в центре галактики M87

Изображение

Впервые в истории ученым удалось увидеть тень черной дыры. Что особенного в этом событии и почему для получения размытого черного пятна астрономам всего мира потребовались несколько лет напряженной работы? Редакция N + 1 решила рассказать о том, как устроен Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT), как ему удалось заглянуть в центр галактики M87 и что астрономам удалось там рассмотреть.


Как получили изображение черной дыры?

Любое электромагнитное излучение, в том числе радиоволны и видимый свет, представляют собой периодические колебания электрического и магнитного полей. Единственное различие между ними — длина волны, которая в случае радио на несколько порядков больше. С длиной волны связан ключевой параметр оптических систем — угловое разрешение, то есть способность прибора различить два отдельных находящихся рядом источника.

Даже неспециалисту понятно, что изучение приходящих волн большей длины дает более размытую картинку. Действительно, угловое разрешение телескопов прямо пропорционально длине волны и обратно пропорционально размеру апертуры, то есть диаметру регистрируемого светового потока.

И хотя на первый взгляд кажется, что эффективной стратегией является увеличение размеров зеркал и переход ко все более коротким волнам, в реальности увеличивать угловое разрешение можно и другими методами без использования коротких волн и строительства гигантских приемников.

Одним из таких способов является интерферометрия, то есть построение своего рода «виртуального» телескопа. Такой прибор состоит из разнесенных на большие расстояния приемников, которые одновременно наблюдают один и тот же объект и точно фиксируют время наблюдения при помощи атомных часов. Получается, что телескопы фиксируют фронт одной электромагнитной волны от источника, но в разное время.

Затем полученные данные совместно анализируются и восстанавливается исходных волновой фронт, благодаря чему удается получить изображение с угловым разрешением, соответствующим апертуре приемника, равной расстоянию между телескопами, а не их собственным размерам, которые могут быть достаточно скромными. Таким образом, два телескопа удаленные друг от друга на расстояние 100 километров, смогут разглядеть в тысячу раз больше деталей, чем один телескоп диаметром 100 метров.

Изображение
Положение различных инструментов, образующих вместе Телескоп горизонта событий
ESO/ L. Calçada

Однако такое преимущество не дается даром. Во-первых, высокое разрешение достигается лишь вдоль линии, соединяющей приборы, — базы интерферометра, — в то время как в поперечном ей направлении изображение останется нечетким. Отчасти это можно преодолеть, двигая сами телескопы или проводя длительные наблюдения — в последнем случае вращение Земли будет менять ориентацию базы относительно источника.

Во-вторых, отдельные телескопы все-таки не эквиваленты одному громадному приемнику: один сеанс наблюдений на паре приборов дает одну точку на так называемой uv-плоскости — множестве возможных пространственных частот. Так происходит, потому что при фиксированном расстоянии между приборами будут зарегистрированы только соответствующие этому расстоянию пространственные масштабы. Говоря научным языком, получится одна фурье-гармоника.

Множество наблюдений с различными базами позволяют в достаточной мере заполнить uv-плоскость, то есть получить много фурье-гармоник, которые затем при помощи обратного преобразования можно превратить в единое изображение. Для сравнения, отдельное монолитное зеркало измеряет сразу все фурье-гармоники, вплоть до предельной, ограниченной размером апертуры, то есть сразу получает заполненный круг на uv-плоскости.

Изображение
Связь заполнения uv-плоскости (слева) и восстанавливаемого изображения (справа)
National Radio Astronomy Observatory

В таком случае становятся ясны проблемы интерферометрии: необходимы длительные наблюдения для получения множества проекций баз и ресурсоемкие компьютерные вычисления для проведения анализа. Однако источник может быть переменным, погодные условия и состояние атмосферы также нерегулярным образом меняются, причем эти вариации не согласуются для удаленных телескопов, к тому же сами телескопы не являются точными копиями друг друга — все эти и многие другие факторы ограничивают возможность проведения интерферометрических измерений.

Поэтому важно отметить, что EHT повезло: в 2017 году на протяжении всех четырех дней наблюдения у всех телескопов были хорошие условия (нам представили анализ именно этих данных), в 2018-м с погодой повезло меньше, а в 2019 году наблюдения вообще отменили.

Изображение
Полученное в рамках наблюдения черной дыры в центре галактики M87 заполнение uv-плоскости. Различными цветами отмечены наблюдения на разных парах инструментов
The Event Horizon Telescope Collaboration / The Astrophysical Journal Letters, 2019

Тем не менее, потенциально интерферометрию можно реализовать и для более коротких длин волн, в том числе оптического диапазона. Такие проекты есть, крупнейшим из них является американский прибор CHARA, состоящий из шести метровых телескопов, способных перемещаться по Y-образным траекториям, образуя базы от 34 до 331 метра. В результате удается достичь предельного разрешения в 200 микросекунд, что на несколько порядков лучше, чем у космического телескопа «Хаббл».

Однако у таких приборов есть собственные проблемы: фотоны теряются при движении от отдельных телескопов к центру, из-за чего возможно наблюдение лишь самых ярких источников. Атмосферные искажения и квантовые шумы оказываются намного сильнее на коротких длинах волн. Также из-за гораздо большей частоты видимого света необходимо намного более высокая точность измерения времени и качества синхронизации, что ограничивается возможностью современных атомных часов. Тем не менее, в этой области наблюдается быстрый прогресс, так что можно ожидать появления новых проектов оптических интерферометров в будущем.

Изображение


Что изображено на полученном фото?

На картинке мы видим свечение вращающегося по орбите и постепенно падающего в дыру вещества — аккреционного диска. Это синхротронное излучение движущихся в мощном магнитном поле с околосветовыми скоростями электронов. Посередине наблюдается более чем десятикратный провал в яркости — это тень черной дыры, то есть отсутствие излучения как от самого сверхмассивного объекта, так и от его ближайшего окружения. Если посередине кольца провести окружность, то ее диаметр будет равен 42 угловым микросекундам. При этом угловое разрешение интерферометра составляет 20 угловых микросекунд.

Изображение
Схематичное представление формирования изображение из фотонов, испытавших сильное преломление рядом с черной дырой
Nicolle R. Fuller/NSF

«Размером» черной дыры принято считать радиус Шварцшильда (гравитационный радиус), то есть размер горизонта событий для невращающейся незаряженной дыры данной массы. Однако тень в несколько раз больше горизонта, так как если вещество подходит слишком близко к дыре, то оно должно быстро поглощаться — следовательно, на расстоянии нескольких радиусов Шварцшильда должно быть исключительно слабое свечение.

Видимый размер тени вместе с известным расстоянием до галактики и большим количеством предварительных моделирований с различными параметрами позволяют получить независимую оценку массы черной дыры — 6,5 ± 0,7 миллиарда солнечных (угловой размер гравитационного радиуса составляет 3,8 ± 0,4 микросекунды). Радиус Шварцшильда для такого объекта получается равным около 2 × 1010 километров, то есть примерно в три раза больше орбиты Плутона.

Изображение
Небольшие изменения изображения в разные дни наблюдений. Астрономы считают эти вариации следствием отличающихся условий наблюдений и других факторов, не связанных с реальной переменностью объекта. Белая окружность соответствует лучу зрения интерферометра
The Event Horizon Telescope Collaboration / The Astrophysical Journal Letters, 2019

Наблюдения также показывают, что диск расположен примерно в картинной плоскости — перпендикулярно лучу зрения. Это, с одной стороны, хорошо, а с другой — неудачно: при такой ориентации наилучшим образом и с наибольшим контрастом видна тень, но специфические искажения, предсказываемые общей теорией относительности, проявляются не так заметно.

Если бы мы увидели диск с ребра, то такую картину было бы сложнее интерпретировать, но зато она потенциально оказалась бы более информативной. В данном случае вещество вращается по часовой стрелке в картинной плоскости, но из-за ненулевого угла наклона есть небольшая проекция скорости на луч зрения. В результате свечение на южной стороне усилено, так как там вещество движется слегка на нас, а на северной ослаблено.

В связи с этим еще предстоит соотнести полученные данные с наличием мощного джета в галактике M87, который расположен под углом в 17 градусов к лучу зрения. В простейшем случае он должен быть строго перпендикулярен диску, а отличие будет говорить о сложных механизмах генерации струи, которые не до конца ясны даже в теории.


Что это значит для науки?

Во-первых, мы получили наиболее прямое подтверждение существования черных дыр. Во-вторых, пока что полученные данные прекрасно сходятся с предсказаниями теории относительности. Другим источником детальной информации о черных дырах являются гравитационные волны от слияния таких объектов, которые также хорошо соответствуют теории. Получается, что наше понимание данных экстремальных объектов справедливо как для тел массами в десятки солнечных, так и для тел массой в сотни миллионов раз больше (в центре M87).

Полученные данные практически исключают наличие невращающующейся черной дыры в центре галактики M87. Наоборот, они указывают на близкий к предельному спин порядка 0,94, вектор которого направлен от нас, то есть черная дыра вращается в одну сторону с аккреционным диском.

Этот пока что предварительный и в значительной степени зависящий от численных моделей результат, тем не менее, является исключительно важным, так как представляет собой одну из первых оценок вращения черных дыр. При этом мы сразу получили близкое к теоретическому максимуму значение, что весьма неожиданно для тела массой в несколько миллиардов Солнц.

Если эти данные и модели верны, то с полюсов черной дыры должна уноситься значительная энергия в виде электромагнитных полей — это может объяснить рождение джета из энергии вращения черной дыры, которая извлекается посредством процесса Блэнфорда — Знаека.

Астрономам предстоит проанализировать еще множество параметров, в частности стабильность, форму и контраст тени. Принимая во внимание размер черной дыры в центре M87, эти величины не должны значительно меняться. В то же время будущие наблюдения черной дыры в центре Млечного Пути продемонстрируют иную картину, ведь в нашей Галактике черная дыра в тысячу раз меньше, что говорит о возможной переменности на коротком масштабе меньше часа. В случае M87 ожидаемое время крупномасштабной переменности составляет две недели.

Телескоп горизонта событий также собирал данные о поляризации, которые пока не были публично представлены. Их анализ должен позволить оценить магнитное поле рядом с черной дырой и темп аккреции вещества. Также возможно дальнейшее улучшение Телескопа горизонта событий путем добавления новых телескопов и наблюдения на еще более коротких волнах — 0,8 вместо 1,3 миллиметра.

Еще более радикальным способом улучшить угловое разрешение является запуск космического телескопа нужного диапазона, который сможет наблюдать в режиме интерферометра вместе с наземными установками. Такой проект существует — это российский телескоп «Миллиметрон». Однако он еще только разрабатывается и будет выведен в космос не ранее чем через 10 лет.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ma...04/11/blackhole






О чем говорит пыль над малыми объектами?

Планетарные системы состоят не только из центрального светила и больших планет, но также из множества более мелких объектов, которые в совокупности в науке принято называть остаточными дисками. И в первую очередь о свойствах этих дисков способна рассказать содержащаяся в них пыль. В Университете Йены такие остаточные обломки на протяжении следующих трех лет будут подвергнуты тщательному и всестороннему анализу в ходе наблюдения за ними.

Изображение
Художественное представление экстрасолярной (внесолнечной) планетной системы, состоящей не только из планет, но и из множества более мелких объектов. © ESO

Если бы в нашей планетарной системе были бы только Солнце и восемь планет, система эта выглядела бы совершенно пустой и довольно скучной. По крайней мере, в этом твердо убежден профессор доктор Александр Кривов из Университета им. Фридриха Шиллера в немецкой Йене. Уже много лет астрофизик исследует все остальное, что находится в нашей планетарной системе, например, крошечные планеты, такие как Плутон, кометы, астероиды и огромное количество пыли. Все это вместе взятое астрономы называют специальным термином: остаточный диск.

Работу по изучению особенностей остаточного диска уже в течение четырех лет поддерживает Немецкий исследовательский фонд (DFG). И вот на днях было принято решение о продлении финансирования исследовательской группы «Остаточные диски в планетарных системах» под руководством эксперта из Йены еще на три года. Финансирование составляет около двух миллионов евро - около трех четвертей из них достаются Кривову и его коллегам из Астрофизического института, Института физики твердого тела и Института наук о Земле при Йенском университете. Дополнительные средства предоставляются рабочим группам в Университете Брауншвейга и Кильском университете.

«Сосредоточив внимание на исследовании остаточных дисков других планетных систем, мы также собираем информацию о нашей собственной системе, так как она служит окончательным ориентиром для классификации наших наблюдений за пределами Солнечной системы», - объясняет Кривов. - «Например, астероиды и кометы распределены в нашей планетарной системе в двух областях: пояс астероидов между Марсом и Юпитером и так называемый пояс Койпера на внешнем краю системы. Также распределение по двум, а иногда даже более зонам, мы видим и в других системах». Благодаря таким исследованиям можно делать выводы о строении других планетных систем и сравнивать их с нашей Солнечной системой.

Например, чтобы собрать больше информации о компонентах нашего остаточного диска, ученые исследовательской группы оценивают данные, собранные зондом Rosetta вокруг кометы 67P / Чурюмова-Герасименко. При этом решающую роль в наблюдениях за остаточными дисками играет крошечная деталь: пыль, которую выделяют небесные тела. «Свечение, которое мы видим, когда смотрим на комету с Земли, создается пылью, которая распространяется вокруг массивного объекта», - объясняет эксперт из Йены. - «То же самое касается всех остальных компонентов остаточного диска. Только свет или пыль, излучающая тепло, позволяет нам воспринимать и видеть кометы или астероиды среди множества звезд».

Чтобы узнать больше о пылевых частицах, астрофизики моделируют их в рамках исследовательской группы и экспериментируют с ними в лаборатории. Если удастся благодаря пыли обнаружить достаточное количество следов экстрасолярного остаточного диска по примеру Земли, они могут внести существенный вклад в обнаружение новых планет в окружении других звезд. «Планетарные силы вызывают искривление и смещение диска», - объясняет Кривов. Поэтому вполне может случиться так, что сначала будут зафиксированы эти эффекты, а лишь потом будет открыта связанная с этими эффектами планета. Таким образом, через остаточный диск может быть прослежена архитектура целых планетных систем.

В течение следующих трех лет исследователи из Йены также собираются продолжать разрабатывать теории, как вообще изначально возникли остаточные диски. Для этого астрофизики создают также и модели дисков. И здесь Кривов столкнулся с проблемой, решение которой особенно его привлекает: Какую массу имеют остаточные диски других планетных систем? «Наши модели в принципе работают очень хорошо - вот только при условии, что мы берем за основу массу, которую эти диски иметь не могут. А все потому, что там не может существовать столько материала», - объясняет он постановку вопроса. - «Хотя наши расчеты верны, но очевидно, что мы упускаем до сих пор что-то большое и важное, поэтому решение этой проблемы может потенциально дать и другие важные знания о планетных системах вокруг различных звезд».
https://kosmos-x.net...2019-04-11-5673






Ученые выяснили, что магнитное поле Солнца может быть в 10 раз мощней, чем считалось ранее*

Изображение
Солнечная вспышка

Результаты новых исследований, проведенных учеными из Королевского университета (Queen's University), Белфаст, и университета Аберистуита указывают на то, что магнитное поле Солнца на самом деле может быть на порядок величины сильней, чем это было принято считать ранее. К таким выводам ученые пришли, произведя анализ данных, собранных телескопом Solar Telescope на Канарских островах и касающихся солнечной вспышки, произошедшей 10 сентября 2017 года. Знание величины солнечных магнитных полей представляет собой нечто большее, чем предмет чисто академического интереса, несмотря на большое расстояние, разделяющее Солнце и Землю, магнитное поле Солнца оказывает огромное влияние на мир, в котором живем мы с вами.

Помимо процессов, происходящих на Земле, магнитное поле Солнца определяет также размеры Солнечной системы. Надуваемый Солнцем пузырь гелиосферы защищает нас от галактических космических лучей. Кроме этого, магнитные поля на солнце ограничивают и направляют огромные солнечные вспышки, эффекты от которых простираются на расстояние более чем 20 тысяч километров от поверхности нашей звезды.

Проблема с магнитным полем Солнца заключается в том, что его значение не так уж и просто измерить. Инструменты, находящиеся на Земле, ограничены в своей чувствительности земной атмосферой, которая в некоторой степени искривляет линии магнитного поля и подавляет его, за счет чего измеряемые значения получаются меньше реальных. Но иногда удача благоприятствует ученым, при определенных стечениях обстоятельств они получают более четкие снимки поверхности Солнца, мелкие детали которых позволяют судить о силе магнитных полей.

Группа ученых, о которой речь шла в самом начале, наблюдала за Солнцем в течение 10 суток, им удалось зафиксировать солнечную вспышку во "всей ее красе" и произвести анализ структуры близлежащий областей солнечной короны. Не вдаваясь в теоретические подробности можно сказать, что полученные данные позволили ученым вычислить, что магнитное поле Солнца в 10 раз сильней, чем считалось ранее. Тем не менее, не стоит пугаться этого факта, даже с новым значением магнитное поле Солнца сопоставимо с полем, вырабатываем магнитной "нашлепкой" на холодильник, оно в 100 раз слабей, чем поле, используемое в установках магнитно-резонансной томографии.

"Все процессы, происходящие во внешних слоях нашего Солнца, находятся во власти магнитного поля. Тем не менее, мы пока еще знаем очень мало о его силе и особенностях его пространственного распределения" - пишут ученые, - "Однако, эти параметры можно считать критичными и, не зная их точных значений, изучение Солнца может походить на попытки изучения земного климата без данных о температуре, собранных в разных точках земного шара".

Первоисточник- https://newatlas.com...stronger/59092/
https://www.dailytec...alos-ranee.html






Мокрое место: откуда в нашей вселенной вода

Вода в вашем стакане древнее всего, что вы видели в жизни; большая часть ее молекул древнее самого Солнца. Она появилась вскоре после того, как зажглись первые звезды, и с тех пор космический океан подпитывается их термоядерными топками. В подарок от древних звезд Земле достался Мировой океан, а соседним планетам и спутникам — ледники, подземные озера и глобальные океаны Солнечной системы.

Анастасия Шартогашева

Изображение


1. Большой взрыв

Водород почти так же стар, как сама Вселенная: его атомы появились, как только температура новорожденной Вселенной упала настолько, что смогли существовать протоны и электроны. С тех пор водород уже 14,5 млрд лет остается самым распространенным элементом Вселенной и по массе, и по числу атомов. Облака газа, состоящие в основном из водорода, заполняют весь космос.

В 2011 году астрономы обнаружили в созвездии Персея молодую солнцеподобную звезду, извергавшую целые фонтаны воды. Ускоряясь в мощном магнитном поле звезды, молекулы H20 на скорости, в 80 раз больше скорости пулеметной пули, вырывались из недр звезды и, остывая, превращались в капли воды. Вероятно, такие выбросы молодых звезд — один из источников вещества, в том числе и воды, в межзвездном пространстве.

Изображение


2. Первые звезды

В результате гравитационного коллапса облаков водорода и гелия появились первые звезды, внутри которых начался термоядерный синтез и образовались новые элементы, в том числе кислород. Кислород и водород дали воду; первые ее молекулы могли сформироваться сразу после появления первых звезд — 12,7 млрд лет назад. В форме очень рассеянного газа она заполняет межзвездное пространство, охлаждая его и таким образом приближая рождение новых звезд.

В 2011 году астрономы нашли самый большой космический резервуар с водой. Он обнаружился в окрестностях огромной и древней черной дыры в 12 млрд световых лет от Земли; воды в нем хватило бы, чтобы заполнить земные океаны 140 трлн раз! Но астрономов больше заинтересовало не количество воды, а ее возраст: ведь расстояние до облака указывает на то, что оно существовало, когда возраст Вселенной составлял одну десятую от нынешнего. А значит, уже тогда вода заполняла часть межзвездного пространства.


3. Вокруг звезд

Вода, присутствовавшая в породившем звезду облаке газа, переходит в вещество протопланетного диска и объектов, которые формируются из него, — планет и астероидов. В конце жизни самые массивные звезды взрываются сверхновыми, оставляя после себя туманности, в которых вспыхивают новые звезды.

Изображение


Вода в Солнечной системе

Ученые полагают, что на Земле есть два хранилища воды. 1. На поверхности: пар, жидкость, лед. Океаны, моря, ледники, реки, озера, атмосферная влага, грунтовые воды, вода в живых клетках. Происхождение: вода комет и астероидов, бомбардировавших Землю 4,1−3,8 млрд лет назад. 2. Между верхней и нижней мантиями. Вода в связанной форме в составе минералов. Происхождение: вода протосолнечного облака межзвездного газа или, по другой версии, вода протосолнечной туманности, возникшей в результате взрыва сверхновой.

В 2011 году американские геологи обнаружили в алмазе, выброшенном на поверхность во время извержения бразильского вулкана, минерал рингвудит с большим содержанием воды. Он сформировался на глубине более 600 км под землей, и вода в составе минерала присутствовала в магме, породившей его. А в 2015 году другая группа геологов, опираясь на данные сейсморазведки, пришла к выводу, что на этой глубине очень много воды — столько же, сколько в Мировом океане на поверхности, если не больше.

Впрочем, если смотреть шире, то кометы и астероиды Солнечной системы позаимствовали свою воду у протосолнечного облака космического газа, а значит, океаны Земли и вода, рассеянная в толще магмы, имеют один древний источник.
  • Марс: полярные ледяные шапки, сезонные ручьи, озеро соленой жидкой воды диаметром около 20 км на глубине около 1,5 км.
  • Пояс астероидов: вода, вероятно, присутствует на астероидах класса С пояса астероидов, а также пояса Койпера и малых групп астероидов (в том числе земной группы) в связанной форме. Подтверждено наличие гидроксильных групп в минералах астероида Бенну — а это говорит о том, что минералы когда-то входили в контакт с жидкой водой.
  • Спутники Юпитера. Европа: океан жидкой воды под толщей льда или вязкий и подвижный лед под слоем твердого льда.
  • Ганимед: возможно, не один подледный океан, а несколько слоев льда и соленой воды.
  • Каллисто: океан под 10-километровым слоем льда.
  • Спутники Сатурна. Мимас: особенности вращения могут объясняться существованием подледного океана или неправильной (вытянутой) формой ядра.
  • Энцелад: толщина льда от 10 до 40 км. Сквозь трещины во льду бьют гейзеры. Подо льдом соленый жидкий океан.
  • Титан: очень соленый океан в 50 км под поверхностью или соленый лед, простирающийся до каменистого ядра спутника.
  • Спутники Нептуна. Тритон: на поверхности водяной и азотный лед и азотные гейзеры. Подо льдом, вероятно, находятся большие объемы жидкого раствора аммиака в воде.
  • Плутон: жидкий океан под толщей твердых азота, метана и оксидов углерода может объяснять аномалии орбиты карликовой планеты.
Статья «Мокрое место» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2019).
https://www.popmech....noy-voda/#part0






Коричневые карлики это звезды или супер-планеты? – Астрономы нашли ответ

Дмитрий Мушинский

Изображение

Считается, что коричневые карлики заполняют «пробел» между звездами и гораздо по сравнению с ними планетами — двумя очень разными типами астрономических объектов. Долгое время их происхождение оставалось загадкой для ученых. Однако сегодня Астрономы из Гейдельбергского университета уже могут ответить на этот вопрос. Они обнаружили, что звезда ν Ophiuchi в Млечном Пути вращается вокруг двух коричневых карликов, которые, по всей вероятности, образовались вместе со звездой из газового и пылевого диска, как это делают планеты. Результаты исследований были опубликованы в разделе «Астрономия и астрофизика».

Коричневые карлики вращаются вокруг одной звезды или путешествуют изолированно на бескрайних просторах Млечного Пути. По массе они, по крайней мере, в 13 раз тяжелее, чем планета Юпитер, что достаточно для временной генерации энергии в их ядре в результате ядерного синтеза. Однако они недостаточно массивны, чтобы зажигать водород в своих ядрах и, следовательно, создавать собственный свет. Тепло, которое они продолжают излучать после образования, — это единственный признак, по которому астрономы могут определить их местонахождение. Подсчитано, что до 100 миллиардов коричневых карликов живут в Млечном Пути. Тем не менее, природа их формирования остается неясной — являются ли они «несостоявшимися» звездами или же это супер-планеты?

Недавние открытия, сделанные в Центре астрономии Гейдельбергского университета (ZAH), могут пролить свет на этот вопрос. Профессор, доктор Андреас Квирренбах и его команда в Кенигштульской государственной обсерватории ZAH проанализировали изменения лучевой скорости звезды ν Офиучи. Используя телескопы в США и Японии, астрономы Гейдельберга и другие измеряли скорость звезды в течение 11 лет. Звезда в два с половиной раза массивней Солнца и находится примерно в 150 световых годах от Земли в созвездии Змееносца.

Команда Гейдельберга заметила определенную закономерность в измерениях, похожую на те, что вызваны вращением планет или двойных звезд, что обычно не является чем-то необычным. Но в этом случае углубленный анализ данных выявил нечто экстраординарное: по-видимому, на орбитах ν Ophiuchi находятся два коричневых карлика с периодом обращения примерно 530 и 3185 дней, что ставит их в резонансную конфигурацию 6:1. Таким образом, коричневый карлик, ближайший к ν Ophiuchi, вращается вокруг своей звезды ровно шесть раз, в то время как другой, более отдаленный коричневый карлик проходит только одну орбиту.

Это открытие позволяет абсолютно по-новому взглянуть на эволюцию коричневых карликов. Развиваются ли они исключительно как нормальные звезды в межзвездных облаках, или они могут также образовываться в так называемом протопланетном диске из газа и пыли, который окружает родительскую звезду в ранней фазе ее формирования?

«Резонанс 6:1 является сильнейшим аргументом в пользу последнего сценария», — объяснил профессор Квирренбах. «Только тогда орбиты вновь развивающихся коричневых карликов могут приспособиться к устойчивому резонансу в течение миллионов лет».

По мнению ученого, это именно то, что предлагает обширный динамический анализ возможных конфигураций системы Ophiuchi. Профессор Квирренбах подчеркивает, что эта суперпланетная система является первой в своем роде, а также первым верным признаком того, что коричневые карлики могут образовываться в протопланетном диске. Исследователь и его команда надеются обнаружить и другие подобные открытия, которые когда-нибудь позволят им выяснить, сколько из «неполноценных» звезд на самом деле являются более массивными братьями и сестрами Юпитера и Сатурна.
https://rwspace.ru/n...shli-otvet.html

#1473 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 13 Апрель 2019 - 07:33

Телескоп LIGO увидел вторую за четыре дня гравитационную волну

Изображение

Гравитационным антеннам LIGO удалось зафиксировать вторую волну колебаний пространства-времени после апгрейда. Событие, получившее индекс S190412m, произошло в 08:30 по Москве 12 апреля. Регистрации сопутствующего электромагнитного сигнала не было, почти наверняка опять удалось наблюдать слияние двух черных дыр. Это уже вторая регистрация гравитационной волны за 12 дней наблюдений, прошедших в рамках нового сеанса после модернизации установки. Подробности содержатся в базе данных гравитационных волн.

Гравитационные волны, периодические возмущение пространства-времени, возникающие при неравномерном движении масс, были предсказаны Общей теорией относительности (ОТО) Эйнштейна и почти 100 лет оставалось лишь гипотетическим феноменом. Первым надежным, но непрямым свидетельством их существования стало открытие двойного пульсара PSR B1913+16 в 1974 году. В этой системе две нейтронные звезды вращаются вокруг общего центра масс, причем одна из них наблюдается как пульсар — высокостабильные источник периодического радиоизлучения. Исследование вариаций во времени прихода сигнала от пульсара позволило определить орбитальные параметры обращения тел в системе и их изменение. Оно оказалось практически в идеальном согласии с предсказаниями ОТО об уносе энергии в виде гравитационных волн.

Следующей вехой в истории исследования гравитационных волн стала их прямая регистрация в 2015 году. Это было сделано при помощи лазерных интерферометрических антенн LIGO. В такой установке два лазерных луча движутся в перпендикулярных направлениях между зеркалами, а затем интерферируют между собой. При прохождении гравитационной волны оптические длины путем по разным направлениям периодических изменяются, что сказывается на интерференционной картине.

С 1 апреля 2019 года начался третий наблюдательный сеанс антенн LIGO. Предыдущие 19 месяцев установки были выключены и проходили модернизацию, по результатам которой их чувствительность заметно возросла. Сделанные учеными заранее оценки говорили, что в оптимистичном случае можно ожидать темпа регистраций на уровне одного события в неделю.

И этот прогноз оправдался: 12 апреля появилась информация об очередной регистрации, уже второй в новом сеансе, первая была поймана 8 апреля. Получается, что пока реализуется оптимистичный прогноз. Оценочное расстояние до источника волн составляет 812 мегапарсек с ошибками порядка четверти. Так как на данный момент работающих детекторов гравитационных волн мало, то точность определения координат не велика — с 90-процентной вероятностью сигнал пришел из области площадью в 156 квадратных градусов, представленной двумя отдельными частями в созвездиях Девы и Волопаса.

Изображение
Локализация источника в экваториальных координатах
LIGO/Virgo

Согласно предварительному анализу, с исчезающе малой вероятностью данное событие на самом деле является шумом от земных процессов. Почти наверняка было зарегистрировано слияние двух черных дыр, а не черной дыры с нейтронной звездой или двух нейтронных звезд. Несколько обычных телескопов исследовали область локализации сигнала на предмет наличия сопутствующего электромагнитного излучения, но не смогли его найти. В частности, о нулевом результате отчитались орбитальный гамма-телескоп Fermi и система наземных телескопов-роботов МАСТЕР. Также не удалось зафиксировать нейтрино установками IceCube и ANTARES.

Подробнее про регистрацию гравитационных волн можно прочитать в материалах «На гребне метрического тензора», «Точилка для квантового карандаша»и «Тоньше протона».

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...04/12/second-o3





Физики объяснили рождение «адских снежков» в столкновениях тяжелых ионов

Изображение
CERN

Физики из Германии и США показали, что легкие частицы — так называемые «адские снежки» — рождаются в столкновениях тяжелых ионов за счет объединения нуклонов на поздних стадиях столкновения, а не за счет «вымерзания». Для этого ученые рассмотрели обе теории и показали, что приближения второй теории не выполняются, хотя она согласуется с экспериментом. Статья опубликована в Physical Review C и находится в открытом доступе, кратко о ней сообщает Physics.

В 2016 году группа ALICE опубликовала данные о столкновениях ядер свинца, разогнанных на Большом адронном коллайдере до энергии 2,76 тераэлектронвольт. Неожиданно ученые обнаружили, что в таких столкновениях рождаются легкие ядра — дейтроны, тритоны и альфа-частицы. Казалось бы, этот результат противоречит существующим теоретическим моделям: энергия связи легких ядер находится на уровне нескольких мегаэлектронвольт, тогда как температура кварк-глюонной плазмы, образующейся при столкновениях высокоэнергетических ядер, в сотни раз превышает это значение. Проще говоря, легкие ядра попросту должны «расплавиться» и распасться на отдельные нуклоны. Поэтому физики называют их «адскими снежками» («snowballs in hell» — в английском языке эта идиома означает что-то крайне маловероятное).

В настоящее время существует две основные теории, которые объясняют формирование «адских снежков». Первая теория предполагает, что выше некоторой температуры TCFO система, образовавшаяся после столкновения ионов, находится в химическом равновесии, однако при падении температуры все адроны резко замораживаются. При температуре TCFO ≈ 155 мегаэлектронвольт эта теория хорошо описывает экспериментальные данные. Вторая теория постулирует, что легкие ядра рождаются только на поздних стадиях столкновения, когда нуклонам, близко расположенным в фазовом пространстве, выгодно объединиться в легкое ядро. Эта теория предсказывает, что спектр образовавшихся легких ядер будет пропорционален определенным степеням спектров протонов и нейтронов, поэтому теоретически эту теорию можно проверить, сравнивая число ядер с разным соотношением между протонами и нейтронами. К сожалению, до сих пор такой эксперимент поставлен не был.

Группа физиков под руководством Дмитро Олийниченко (Dmytro Oliinychenko) построила уточненную теоретическую модель и показала, что второе объяснение более правдоподобно. Для этого ученые использовали гибридный подход, то есть одновременно учитывали уравнения релятивистской гидродинамики и неравновесного переноса адронов. Чтобы точнее рассчитать спектр рождающихся дейтронов, ученые приблизили их точечными частицами, которые рождаются в гидродинамической фазе и в дальнейшем могут сталкиваться и рассеиваться на других частицах в адронной фазе. В предыдущих статьях ученые оценивали спектр этих частиц, объединяя спектры конечных нуклонов, или же рассматривали области низких энергий.

Вообще говоря, из гибридного подхода, который использовали физики, могут следовать обе теории. С одной стороны, первая теория следует из неравновесного переноса, если предположить, что в системе быстро устанавливается химическое равновесие, а адроны и легкие ядра быстро «замерзают» около гиперповерхности с постоянной температурой. С другой стороны, если дейтроны в основном производятся за счет уравновешенных реакций Xnp ↔ Xd (где X — произвольный адрон), из гибридного подхода следует вторая теория.

Однако расчеты ученых показали, что на практике предположения, из которых следует первая теория, не выполняются: дейтроны «замерзают» гораздо позже, чем более тяжелые адроны. Это связано с тем, что сечение неупругого рассеяния дейтронов на нуклонах превышает сечение упругого рассеяния (как правило, это соотношение развернуто в обратную сторону). Поэтому ученые считают, что основную роль в образовании дейтронов играют реакции πpn ↔ πd, имеющие большое сечение и стремящиеся привести дейтроны к равновесию. При этом не важно, успели они термализоваться в гидродинамической фазе или нет.

В частности, по этой причине даже «неправильная» теория хорошо согласуется с экспериментом, хотя необходимые для нее предположения не выполняются. Ученые объясняют этот результат следующим образом. С одной стороны, в адронной фазе число дейтронов растет за счет реакций πpn ↔ πd. С другой стороны, из-за аннигиляций B-мезонов и антимезонов число нуклонов в системе уменьшается, а вместе с ними падает и число дейтронов. Если дейтроны термализовались, в среднем эти реакции на их числе не сказываются; в противном случае, они стремятся его выровнять. В результате получается, что для этой теории неважно, термализовались дейтроны одновременно с остальными адронами или сильно позже.

Изображение
Выход дейтронов в зависимости от времени, прошедшего с начала гидродинамической фазы. Линии разного цвета отвечают разным сценариям развития
Dmytro Oliinychenko et al. / Physical Review C, 2019

В принципе, проверить последнее предположение можно на практике, наблюдая за рождением дейтронов в столкновениях тяжелых элементов на более низких энергиях. Если расчеты ученых верны, в этих реакциях число дейтронов будет превышать ожидаемое равновесное значение, поскольку время, за которое система успеет охладиться, будет меньше, чем время термализации. Для энергий порядка 2,76 электронвольт, с которыми работала группа ALICE, обе теории предсказывают правдоподобное значение.

На самом деле, основной задачей Большого адронного коллайдера является изучение столкновений протонов, на которых ускоритель достигает максимальной энергии. Поэтому эксперименты с тяжелыми ионами на нем проводят в течение всего нескольких недель в год. Более того, специализированные ускорители, целенаправленно изучающие столкновения тяжелых ионов, даже в чем-то превосходят БАК. В частности, один из таких коллайдеров, NICA, в настоящее время строится в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Физики надеются, что к 2021 году NICA уже будет работать на полную мощность. В марте прошлого года ученые уже запустили суперкомпьютер «Говорун», который будет обрабатывать данные с коллайдера. Прочитать об этом суперкомпьютере можно в материале «Петафлопс ума и сообразительности».

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...owballs-in-hell






Астрономы наблюдают образование магнетара на расстоянии 6,5 миллиардов световых лет

Изображение
Chandra X-Ray Observatory

Исследователи обнаружили вспышку рентгеновского излучения из галактики, которая удалена от нас примерно на 6,5 миллиардов световых лет. Вспышка говорит о слиянии двух нейтронных звезд и образовании магнетара – нейтронной звезды с чрезвычайно мощным магнитным полем, сообщает портал EurekAlert! со ссылкой на Университет Арканзаса (США). Основываясь на этом наблюдении, ученые смогли рассчитать, что подобные слияния происходят примерно 20 раз в год на каждом участке пространства размером в миллиард световых лет (в кубе).

Нейтронная звезда – очень плотная и очень маленькая звезда, в среднем около 20-40 километров в диаметре. Названа она так потому, что состоит практически полностью из нейтронной сердцевины, которая покрыта тонким слоем вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов. Нейтронные звезды образуются в результате коллапса звезды, достаточно массивной для образования сверхновой, но недостаточно массивной, чтобы стать черной дырой. Когда две нейтронные звезды сливаются, чтобы стать магнетаром, магнитное поле новой звезды может достигать 1011 Тесла. Это в 10 триллионов раз сильнее, чем поле кухонного магнитного держателя для ножей. Магнетары пока что мало изучены: первая подобная звезда была обнаружена лишь в 1998 году.

Исследователи обнаружили вспышку рентгеновских лучей в данных обзора Chandra Deep Field-South – изображении, полученном космической рентгеновской обсерваторией НАСА «Чандра». Исключив другие возможные источники рентгеновского излучения, они определили, что сигналы были вызваны процессом слияния двух нейтронных звезд, образующих магнетар.

«Ключевым доказательством является то, как сигнал менялся со временем, – отметил Брет Лемер (Bret Lehmer), доцент кафедры физики в Университете Арканзаса, один из участников исследования. – У него была яркая фаза, интенсивность которой в один момент перестала расти и пошла на спад совершенно особым образом. Это именно то, что вы ожидаете от магнетара, который быстро теряет свое магнитное поле в результате излучения».

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Напомним, что в среду астрофизики сообщили о другом – крупнейшем – событии: им впервые удалось получить изображение сверхмассивной черной дыры.

Источник: www.eurekalert.org
https://scientificru...ov-svetovyh-let






Коричневые карлики – это «суперпланеты»?*

Так значит это все-таки не недоразвитые звезды? Астрономы обнаружили новое доказательство природы коричневых карликов, что позволило классифицировать их как пограничное образование со свойствами планеты и звезды. А все потому, что резонансные орбиты двух расположенных неподалеку друг от друга коричневых карликов позволяют предположить, что они возникли как планеты в пылевом диске своей центральной звезды. Поэтому, как заявили астрономы, их следует считать скорее сверхтяжелыми суперпланетами, чем «бракованными» звездами.

Изображение
Коричневые карлики - это переходные пограничные объекты между планетой и звездой. Но как они возникают, пока что непонятно. И теперь, похоже, астрономы нашли ответ на этот вопрос. © NASA/JPL-Caltech

В одном только нашем Млечном Пути может существовать порядка 100 миллиардов коричневых карликов. Но природа этих пограничных космических тел до сих пор остается загадкой: обладая более чем 13 массами Юпитера, они действительно представляются слишком большими и теплыми для планет. С другой же стороны, они не могут поддерживать ядерный синтез и поэтому не являются настоящими звездами. А некоторые коричневые карлики по своим свойствам даже находятся точно на границе между ними. И вот что еще смущает: некоторые коричневые карлики являются одиночками, у других же есть партнер, собственный пылевой диск и, возможно, даже планеты на «околокарликовой» орбите.


Звезда с двумя коричневыми карликами

Но как образуются коричневые карлики? Могут ли они быть «бракованными звездами», образованными гравитационным коллапсом их изначального облака? Или они все же возникают как планеты в протопланетном диске звезды? Ответ на эти вопросы предлагает астроном Андреас Кирренбах из Гейдельбергского университета. Это стало возможным после того, как астрономы обнаружили систему, в которой два коричневых карлика, вероятно, были сформированы «планетарным» способом.

Для их изучения астрономы проанализировали движение звезды ν Змееносца, которая находится на расстоянии около 150 световых лет от нас. Более ранние наблюдения уже предполагали, что вокруг этой звезды вращаются два относительно тяжелых небесных тела. В ходе наблюдений исследователи изучили крошечные «кувыркающиеся» движения звезды с помощью телескопов в США и Японии, что позволило получить больше информации о ее спутниках.


Резонансные периоды обращения

Результат: вокруг ν Змееносца вращаются два объекта, которые по своей массе должны соответствовать коричневым карликам. Один из них «весит» около 22 масс Юпитера, второй - около 25 масс Юпитера. Однако это ставит вопрос о том, является ли эта система просто неравной системой из трех звезд, или два коричневых карлика все же больше похожи на планеты из изначального облака центральной звезды.

Ответ может дать одна из поразительных особенностей этой системы. Дело в том, что, как обнаружили астрономы, оба коричневых карлика вращаются вокруг звезды в резонансной конфигурации. Длительность одного оборота в 3185 и 530 дней имеет соотношение примерно 6:1. «Хотя такие орбитальные резонансы являются обычными в планетных системах, подобная конфигурация до сих пор была неизвестна для мультизвездной системы», - объясняют Квирренбах и его команда.


Образовались как планеты

По словам астрономов, это противоречит предположениям, что оба коричневых карлика являются недоразвитыми звездными компаньонами ν Змееносца. «Из-за резонанса 6 к 1 фрагментация облака на несколько протозвезд представляется крайне маловероятным образовательным процессом», - говорят исследователи. С другой стороны, это также говорит о том, что оба коричневых карлика кружатся в плоскости вокруг звезды - подобно планетам.

Поэтому астрономы считают более вероятным, что оба коричневых карлика были сформированы как планеты непосредственно в протопланетном диске ν Змееносцы. «Лишь только в этом случае орбиты недавно сформировавшихся коричневых карликов в течение миллионов лет могли дать стабильный резонанс», - уверен Квирренбах. Ведь массивные планеты все еще мигрируют после своего образования, поэтому они часто перемещаются на резонансные орбиты.


«Суперпланеты» вместо «недозвезд»

Если это предположение подтвердится, то, по крайней мере, некоторые коричневые карлики можно будет считать уже не «недозвездами», а «суперпланетами». «Насколько нам известно, такая резонансная система «суперпланет» является первой в своем роде», - говорят исследователи. - «Это важный признак сценария, в котором коричневые карлики возникают внутри звездного диска».

Теперь Квирренбах и его команда надеются на дальнейшие находки такого рода, чтобы выяснить, сколько из «недоразвитых звезд» на самом деле являются более массивными братьями и сестрами Юпитера и Сатурна.
https://kosmos-x.net...2019-04-12-5676





Космическая роза: туманность Розетка в Единороге

Изображение
Авторы и права: Джин Дин
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Туманность Розетка – не единственное космическое облако из газа и пыли, форма которого напоминает образы цветов, но, пожалуй, самое известное. Эта космическая роза расположена всего в 5 тысячах световых лет от нас на краю большого молекулярного облака в созвездии Единорога. Ее лепестки – это звездные ясли, а своей симметричной формой они обязаны звездным ветрам и излучению центрального скопления молодых, горячих звезд класса O. Возраст звезд в скоплении NGC 2244 – всего несколько миллионов лет. Диаметр центральной полости в туманности Розетка – около 50 световых лет. Туманность можно увидеть в небольшой телескоп в направлении на созвездие Единорога. Это телескопическое изображение туманности Розетка было получено с помощью широкополосных и узкополосных фильтров, потому что иногда не все розы – красные.
http://www.astronet.ru/db/msg/1466189






оффтоп

Анизотропия нижней мантии Земли объясняется субдукцией литосферных плит

Изображение
Рис. 1. Объемная схема неоднородностей мантии, построенная с помощью сейсмической томографии. Синим показаны зоны в мантии, где скорости распространения сейсмических волн выше, красным — где скорости ниже. Желтые точки на поверхности Земли — эпицентры землетрясений, красные точки — сейсмические станции. Желтыми линиями показаны траектории прохождения сейсмических волн от одного конкретного землетрясения, эпицентр которого располагался под Испанией. Рисунок с сайта eos.org

Современные сейсмические методы изучения внутреннего строения Земли позволяют не только обнаружить границы между глубинными оболочками нашей планеты, но и фиксировать неоднородности внутри них. И если в пределах верхней мантии зоны различной плотности и температуры фиксируются достаточно успешно, то для нижней мантии эта информация до последнего времени была фрагментарной. Построенная международным коллективом геофизиков глобальная модель распространения поперечных сейсмических волн с учетом их поляризации показала, что следы субдуцирующих литосферных плит обнаруживаются в верхней части нижней мантии и что в этих местах наблюдается анизотропия плотности и температуры вещества.

Для изучения глубоких недр используются геофизические методы, основанные на регистрации скорости распространения объемных сейсмических волн в толще Земли. Сейсмические волны, используемые в геофизических наблюдениях, делятся на продольные P-волны, в которых упругие механические колебания совершаются вдоль направления распространения, и поперечные S-волны, в которых колебания перпендикулярны направлению распространения. Скорости и тех, и других волн увеличиваются при повышении плотности горных пород и понижении температуры. Поэтому анализ распространения сейсмических волн, проникающих глубоко в мантию Земли, позволяет выявить плотностные и температурные неоднородности в ней, а разница в скоростях прихода продольных и поперечных волн (скорость продольных волн всегда больше скорости поперечных, поэтому они первыми достигают регистрирующих приборов-сейсмографов) — определить глубину, на которой находятся эти неоднородности.

Практически ежеминутно многие тысячи сейсмографов, расположенные на всех континентах, фиксируют сигналы, поступающие от больших и малых природных землетрясений, происходящих в разных частях нашей планеты. Именно землетрясения, ежегодное количество которых исчисляется сотнями тысяч, являются первичными источниками сейсмических волн для глубинных геофизических исследований. Проходя сквозь недра Земли, сейсмические волны, встречая на своем пути границы раздела сред или неоднородности, частично отражаются, преломляются, рассеиваются и испытывают дифракцию (рис. 1). И на выходе сейсмографы фиксируют как бы суммированный сигнал волн различных типов (прямых, отраженных, преломленных). Все это наложение волн от различных землетрясений и волн различного типа сильно осложняет расшифровку сейсмических сигналов. Поэтому ранее фиксировались и обрабатывались только сигналы от крупных землетрясений. С появлением суперкомпьютеров возникла возможность разделять наложенные сигналы от разных источников, выделять волны разных типов, что после соответствующей компьютерной обработки позволяет получить детальную объемную картину внутреннего строения мантии Земли. На этом основан метод сейсмической томографии (Seismic tomography), который на сегодняшний день является главным методом детального изучения строения глубин Земли.

Сейсмическая томография очень похожа на медицинскую рентгеновскую компьютерную томографию (КТ-сканирование), где компьютер, обрабатывая данные, полученные с приемника, так же строит трехмерное изображение и фиксирует внутренние неоднородности среды (анизотропию). Пока сейсмическая томография позволяет получать только статическую 3D-картинку (состояние на данный момент времени), но со временем, по мере развития вычислительных мощностей, этот метод позволит наблюдать изменение состояния недр Земли и в динамике.

Главные составляющие мантийной анизотропии — мантийные плюмы и субдуцирующие (погружающиеся в мантию) литосферные плиты. Субдуцирующие плиты холоднее окружающей мантии, и на сейсмотомографических изображениях они фиксируются в виде «быстрых» аномалий (зон высоких скоростей прохождения сейсмических волн). Горячие же плюмы, наоборот, фиксируются в виде «медленных» аномалий.

В верхней мантии оба этих типа неоднородностей фиксируются достаточно уверенно. Нет проблем и для переходной зоны верхней мантии, расположенной в интервале глубин 410–660 км.

Нижняя мантия более плотная и твердая, чем верхняя. Поэтому, если плюмы в виде горячих температурных аномалий в ней видны, то проследить погружение субдуцирующих плит ниже границы 660 км намного сложнее. Тем не менее информация о том, проходят ли погружающиеся литосферные пластины эту границу и сохраняются ли их следы в виде плотностных и температурных неоднородностей в нижней мантии, очень важна для понимания общих закономерностей динамики вещества в земных недрах.

Недавно международная группа ученых во главе с Аной Феррейра (Ana M. G. Ferreira) из Университетского колледжа Лондона опубликовала в журнале Nature Geoscience первое крупное обобщение на эту тему. Анализируя отклонение скоростей прохождения сейсмических волн от стандартной модели распределения скоростей по глубине PREM (A. M. Dziewonski, D. L. Anderson, 1981. Preliminary reference Earth model), авторы построили глобальную объемную модель глубинного строения нижней мантии Земли. В качестве основы для построения использовалась ранее разработанная этими же авторами глобальная модель SGLOBE-rani — наиболее современная трехмерная поперечно-волновая модель внутреннего строения Земли, основанная на результатах 43 миллионов сейсмических наблюдений, охватывающих как верхнюю, так и нижнюю мантию Земли. В качестве вычислительных средств использовались британский национальный академический суперкомпьютер HECToR и итальянский суперкомпьютер Galileo консорциума CINECA.

Основное преимущество модели SGLOBE-rani по сравнению с предлагавшимися ранее глобальными сейсмотомографическими моделями, построенными на основе изучения продольных Р-волн (модель GAP_P4) и поперечных S-волн (модель Savani), заключается в том, что она позволяет значительно точнее фиксировать в нижней мантии неоднородности, связанные с субдукцией. Для более уверенной фиксации зон неоднородностей в нижней мантии при анализе прохождения поперечных волн (S-волн) помимо стандартного показателя отклонения фактических скоростей от стандартных (δVS) авторы использовали еще один показатель, основанный на свойстве поперечных волн испытывать поляризацию, — коэффициент радиальной анизотропии ξ, равный отношению квадратов скоростей поперечных волн с разной поляризацией: ξ=V2SH/V2SV, (буквы SH обозначают горизонтально поляризованные волны, SV — вертикально поляризованные). Полученные результаты показаны на примере четырех глубинных сейсмических профилей по окраинам Тихоокеанского бассейна (рис. 2).

Изображение
Рис. 2. Сейсмографические разрезы по четырем профилям в окраинных частях Тихоокеанского бассейна. Для каждого профиля на верхней врезке показан разрез от поверхности до границы нижней мантии и ядра (глубиной 2900 км); цветом (в соответствии со шкалой внизу) показано отклонение δVS (в процентах) скорости поперечных волн от средних для данной глубины: красным обозначены «медленные» (более горячие) зоны мантии, синим — «быстрые» (более холодные). На нижних врезках показаны разрезы до глубины 1400 км; цвет обозначает радиальную анизотропию: красный — зоны более быстрых SV-волн, синий — зоны более быстрых SH-волн. Серыми пятнами показаны субдуцирующие плиты. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Из рисунка видно, что субдуцирующим плитам повсеместно соответствуют холодные аномалии в верхней мантии и переходной зоне (обратите внимание на верхние врезки для каждого профиля). В нижней мантии параметр δVS уже не всегда является информативным (ниже границы 660 км его аномалии размываются), поэтому для выявления неоднородностей в нижней мантии авторы предложили использовать также показатель радиальной анизотропии ξ. Инструментарий, связанный с использованием этого показателя, был разработан авторами ранее (S. Chang et al., 2015. Joint inversion for global isotropic and radially anisotropic mantle structure including crustal thickness perturbations) при изучении результатов сейсмических наблюдений в зонах субдукции. Тогда же авторами была выявлена закономерность, согласно которой над субдуцирующими плитами в переходной зоне верхней мантии фиксируются повышенные скорости вертикально-поляризованных S-волн (SV), а над погружающимися плитами в нижней мантии — аномалии повышенных скоростей горизонтально-поляризованных S-волн (SH).

Выявленные закономерности анизотропии нижней мантии в зонах погружения литосферных плит присущи всем регионам планеты и являются, по мнению авторов глобальными. Повсеместно субдуцирующие плиты фиксируются в переходном слое верхней мантии зоной повышенных примерно на 3% скоростей SV-волн относительно скоростей SH-волн, а в нижней мантии (до глубин 1000–1200 км) — зоной повышенных в среднем на 2% скоростей SH-волн по сравнению со скоростями SV-волн. Такая смена характера поперечных волн хорошо согласуется с теоретическими построениями, согласно которым ниже границы между пластичной верхней мантией и плотной и твердой нижней мантией пластические деформации сменяются ползучими (медленными) сдвиговыми деформациями на уровне кристаллической решетки бриджманита (магнезиального перовскита) — главного минерала нижней мантии.

Результаты исследования показывают, что хотя граница между верхней и нижней мантией, находящаяся на глубине около 660 км, является сложнопроходимой для жестких пластин земной коры, следы погружения субдуцирующих плит ниже этой границы фиксируются весьма уверенно по линейным зонам деформации в нижней мантии, которые возможно картировать, применяя специальные приемы обработки сейсмических сигналов. Важнейшим выводом является заключение о том, что именно процесс субдукции отвечает за возникновение основных неоднородностей в нижней мантии и ее анизотропии.

Источник: Ana M. G. Ferreira, Manuele Faccenda, William Sturgeon, Sung-Joon Chang, Lewis Schardong. Ubiquitous lower-mantle anisotropy beneath subduction zones // Nature Geoscience. 2019. № 12. P. 301–306. DOI: 10.1038/s41561-019-0325-7.

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

#1474 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 14 Апрель 2019 - 08:07

На орбите вокруг ближайшей к Солнцу звезды, возможно, обнаружена вторая планета

Изображение

Возможно, у ближайшей к Земле экзопланеты имеется «сосед».

Астрономы обнаружили планету-кандидат на орбите вокруг звезды Проксимы Центавра, тусклого красного карлика, который лежит на расстоянии всего лишь 4,2 светового года от нашей Солнечной системы. Ученым уже известна одна экзопланета в системе этой звезды – планета размером с Землю под названием Проксима b.

Поэтому возможный планетный «сосед» получает название Проксима c. Однако «возможный» является здесь ключевым словом.

«Пока это всего лишь планета-кандидат, - сказал Марио Дамасси (Mario Damasso) из Туринского университета, Италия, выступая с докладом вчера, 12 апреля, на конференции под названием Breakthrough Discuss conference, проходившей в стенах Калифорнийского университета в Беркли, США. – Это очень важно подчеркнуть».

В своей работе Дамасси и его коллеги проанализировали наблюдения системы Проксимы Центавра, проведенные при помощи инструмента High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS), установленного на телескопе обсерватории Ла-Силья Европейской южной обсерватории, находящейся на территории Чили. При анализе ученые заметили крохотные смещения звезды, вызываемые гравитационным воздействием на нее со стороны движущихся по орбитам планет. Данные, полученные при помощи этого инструмента, помогли ученым в свое время открыть планету Проксима b (а также множество других экзопланет).

Планета Проксима b обращается в обитаемой зоне родительской звезды, поэтому существует некоторая вероятность того, что эта планета может оказаться обитаемой. Однако Проксима c никак не может претендовать на статус обитаемой – эта планета размером примерно в 6 диаметров Земли находится на слишком большом расстоянии от звезды, чтобы на ее поверхности могла существовать вода в жидкой форме или жизненные формы. Планета лежит на расстоянии в 1,5 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от родительской звезды, однако ввиду того, что звезда Проксима Центавра является очень тусклой, температуры на поверхности этой планеты составляют порядка минус 234 градусов по Цельсию, сказал Дамасси.

Подтверждение либо опровержение существования планеты Проксима c может быть получено после дополнительных наблюдений, выполненных при помощи инструмента HARPS или других обсерваторий, таких как спутник Gaia («Гея») Европейского космического агентства, пояснили авторы.

Если планета Проксима c будет подтверждена, это открывает много удивительных перспектив. Например, мы сможем направить на нее телескопы для получения прямых изображений планеты, сказали в заключение доклада Дамасси и его соавторы.
https://www.astronew...=20190413140443





OSIRIS-REx показал груды валунов на поверхности Бенну

Изображение
Поверхность Бенну к югу от экватора. Крупный валун с трещиной имеет длину 21 метр. Ниже видна видна формация, уходящая вглубь поверхности.
NASA/Goddard/University of Arizona

Межпланетная станция OSIRIS-REx прислала новые снимки, на которых видно множество камней, усеивающих поверхность Бенну: в их числе один из самых больших валунов в северном полушарии астероида и крупная скала, уходящая вглубь поверхности к югу от экватора. Съемка проводилась в рамках картографирования поверхности астероида, сообщается (1,2) на сайте Планетарного общества.

Основной задачей миссии OSIRIS-REx, стартовавшей в сентябре 2016 года, является изучение с орбиты 500-метрового околоземного астероида (101955) Бенну, относящегося к спектральному классу В. Предполагается, 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 чего доставит капсулу с грунтом на Землю к сентябрю 2023 года.

В настоящий момент OSIRIS-REx проводит наблюдения по программе Detailed Survey: Baseball Diamond, которая завершится к середине апреля. Задачей программы является построение точной модели формы астероида по данным лидара OLA, а также создание детальных (с разрешением до 35 сантиметров на пиксель) цветных и панхроматических карт поверхности при помощи бортовых камер MapCam и PolyCam. В дальнейшем будет начата программа Detailed Survey: Equatorial Stations, в рамках которой аппарат будет искать наиболее пригодное место для забора образца реголита с Бенну, изучать его геологию и вести поиск пыли и газовых шлейфов.

7 марта 2019 года, во время первого по счету близкого пролета мимо Бенну в рамках этой программы, бортовая камера PolyCam сделала снимки двух участков поверхности. Съемка проводилась с расстояния 4,6-4,8 километра от астероида: ширина области, показанной на снимках, составляет 56,4-58,2 метра. Вся поверхность астероида, попавшая в поле зрения камеры, покрыта многочисленными валунами различных размеров. Некоторые из валунов кажутся ярче или темнее окружающей поверхности, что может быть следствием разницы в составе. Кроме того, на отдельных валунах видны трещины — возможный результат процессов космического выветривания. На одном из снимков видна крупная скальная формация, уходящая вглубь поверхности: она может быть выступающей частью одного из фрагментов родительского тела астероида.

Изображение
Снимок одного из самых больших валунов в северном полушарии астероида Бенну.
NASA/Goddard/University of Arizona

Исследование астероида Бенну 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. О том, что уже узнали ученые об астероиде, читайте в нашем материале «Небесное тело алмазной формы».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...oulders-on-Benu






«Кьюриосити» начал поиск глин у горы Шарпа

Изображение
NASA/JPL-Caltech/MSSS

Марсоход «Кьюриосити» в рамках программы поиска глинистых минералов пробурил новую скважину в коренной породе на склоне горы Шарпа. Если минералы удастся найти, то это может помочь команде миссии понять, каким образом и в какую эпоху сформировались эти отложения, сообщается на сайте NASA.

«Кьюриосити» был направлен на поверхность Марса в 2012 году в рамках миссии NASA «Марсианская научная лаборатория». Его основная задача — изучение геологической истории и атмосферы Марса, для чего он оснащен множеством научных инструментов. С момента приземления в кратере Гейла марсоход двигался в сторону подножия 5-километровой горы Шарпа — центральной возвышенность кратера, покрытой толщей эродированных слоев осадочных пород.

6 апреля 2019 года марсоход пробурил пробную скважину в обнажении породы на склоне горы, названном Аберледи (Aberlady), а 10 апреля образец был загружен в специальную лабораторию внутри «Кьюриосити», где инструмент Chemin будет исследовать его химический и минералогический состав. Сама скальная порода оказалась очень податливой — для бурения не потребовалось использовать удары, и вместо этого его провели при помощи вращающегося бурового долота.

Изображение
Панорама холмов и впадин между хребтом Веры Рубин и скалами горы Шарпа
NASA/JPL-Caltech/MSSS

Буровые работы проводятся в рамках поиска глинистых минералов, признаки наличия которых в поверхностном слое грунта были обнаружены орбитальным аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter еще до высадки марсохода в 2012 года на поверхность планеты. Если минералы удастся найти, то это может помочь команде миссии понять, каким образом и в какую эпоху сформировались эти отложения.

Ранее марсоход уже обнаруживал глинистые минералы в мадстоунах, которые формировались в отложениях древних рек и озер около 3,5 миллиарда лет назад. Помимо поиска глин ровер будет заниматься изучением и других форм рельефа в этой части горы, таких как галька и песчаная рябь на поверхности.

В честь шестилетия с начала работы ровера на Марсе мы собрали лучшие снимки, сделанные его камерами. Посмотреть их вы можете в нашем материале «Марсианин».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne.../curiosity-clay






Ригель Кентаурус и Сандквист 169

Изображение
Авторы и права: Роберто Коломбари
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Ригель Кентаурус – яркая звезда около верхнего края этого южного небесного пейзажа. Конечно, она больше известна как α Центавра – ближайшая к Солнцу звездная система. Под ней раскинулся комплекс темных туманностей. Поглощающие свет межзвездные пылевые облака занесены в каталог Сандквиста под номерами 169 и 172, их силуэты хорошо видны на фоне богатого звездного поля в южном Млечном Пути. Ригель Кентаурус удален от нас всего на 4.37 световых года, а темные пылевые туманности находятся на краю формирующего звезды молекулярного облака Циркуль-запад, расстояние до которого – 2500 световых лет. Широкоугольное изображение охватывает на южном небе область размером более 12 градусов, или 24 диска полной Луны.
http://www.astronet.ru/db/msg/1466277






Великий аттрактор: тайны изображения Ланиакеи

На карте «течений» в локальной Вселенной видно, как мириады галактик и целые скопления величественно движутся к местному гравитационному центру — Великому аттрактору.

Роман Фишман

Когда-нибудь, указывая свой полный почтовый адрес, мы будем заканчивать его: «планета Земля (третья от звезды), Солнечная система, галактика Млечный Путь (между рукавом Стрельца и рукавом Персея), Местная группа галактик (подгруппа Млечного пути), скопление Девы, сверхскопление Ланиакея». Ну а пока мы лишь начинаем составлять первые карты крупномасштабной структуры нашей части Вселенной. Одним из пионеров этих исследований стал американский астрофизик Брент Талли. На полученной им детальной трехмерной карте наших космических окрестностей видно, как галактики образуют густые скопления и длинные нити, которые притягиваются к «центру тяжести» Ланиакеи, Великому аттрактору. По разным оценкам, он может быть в десятки, а то и сотни тысяч раз тяжелее всего Млечного пути. Возможно, эта гравитационная аномалия вселенских масштабов — невероятно большое сверхскопление галактик. Однако в точности природа Великого аттрактора неизвестна.

Изображение
Брент Талли, профессор Гавайского университета: «Галактики как деревянные обломки в море. Течения уносят их от «островов», галактических скоплений в сторону ближайшего «материка», к области Большого аттрактора».

Цвета на перспективном изображении Ланиакеи соответствуют плотности вещества в данной области. Синие участки — это войды, почти лишенные вещества пустоты между галактическими нитями. Отдельные галактики показаны белыми сферами, направления их движения — конусами.

Изображение

Статья «Центр притяжения» опубликована в журнале «Популярная механика» (№12, Декабрь 2017).
https://www.popmech....eniya-laniakei/

#1475 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 15 Апрель 2019 - 08:44

Новое исследование обнаружило тысячи кандидатов на роль гамма-блазаров

Когда сверхмассивные черные дыры в центрах галактик накапливают вещество, они могут выбрасывать огромные струи заряженных частиц со скоростью, близкой к скорости света. Эти частицы в свою очередь испускают излучение по всему электромагнитному спектру, в диапазонах от радиоволн до гамма-лучей. А когда такие потоки случайно испускаются в направлении Земли, такие объекты принято называть блазарами. При таких выбросах они могут испускать столько радиации, сколько испускал бы миллион миллиардов солнц.

Изображение
Космический телескоп Fermi на орбите глазами художника. Например, Fermi наблюдает за гамма-блазарами в гамма-области электромагнитного спектра. © NASA / Fermi

Запущенный в 2008 году космический телескоп NASA Fermi зарегистрировал огромное количество ярких источников гамма-излучения. Но пока что трудно определить, что они собой представляют и являются ли они блазарами. Причина этого заключается в том, что поле зрения Fermi в небе составляет всего около четверти размера полной Луны, а также в том, что большие области неба обычно содержат много источников, которые могут светиться в гамма-диапазоне. Кроме того, блазары чрезвычайно изменчивы при высоких энергиях, и их нерегулярное свечение может затруднить их точное определение. Всесторонние наблюдения за потенциальными кандидатами с помощью оптических или других устройств дают шансы, но при этом являются очень трудоемкими.

Группа исследователей, в которой участвовали и астрономы Рафаэле Д'Абруско и Говард Смит из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) установила, что длины волн инфракрасного излучения блазаров, как правило, уникальны, потому что излучение их происходит не из горячей пыли, как обычно, а из процесса, связанного со струями блазера. Исследователи использовали инфракрасные данные от инструмента широкополосного инфракрасного поиска Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) в дополнение к каталогам радиоисточников, чтобы найти наиболее многообещающие объекты-кандидаты гамма-излучения в ходе мониторинга неба космическим телескопом Fermi. Последующие наблюдения засвидетельствовали 90-процентный успех в деле подтверждения блазаров.

И вот теперь та же команда расширила свою первоначальную работу, проводившуюся в 2014 году, включив в базы данных последние данные, собранные телескопом Fermi, и разработав новый алгоритм анализа данных WISE. При этом они создали два новых каталога кандидатов в блазары от WISE, содержащие в общей сложности 15 120 источников-кандидатов. Новая работа позволит провести более подробный последующий анализ гамма-блазаров, а также и других типов блазаров.

Хорошо известно, что небо гамма-излучений с его впечатляющими внешними проявлениями отражает многие другие типы экстремальных физических процессов, включая в некоторых сценариях, например, возможные процессы исчезновения темной материи. И новые каталоги позволят более всесторонне изучить основных персонажей вселенной гамма-лучей: блазары.
https://kosmos-x.net...2019-04-14-5681





Впервые в истории измерена энергия пустоты

Изображение
Изображение: Wikipedia

Ученые Швейцарской высшей технической школы Цюриха впервые измерили спектр электромагнитных волн, спонтанно возникающих в вакууме. Об этом сообщает издание Science Alert.

Исследователи сравнили сдвиги поляризации фотонов в составе двух лазерных импульсов длительностью триллионной доли секунды. Пучки света проходили через охлажденный нелинейный оптический кристалл в разных местах и в разное время, и специалисты смогли определить, как пустое пространство между атомами влияло на квантовое состояние фотонов.

Поскольку из основного состояния нельзя извлечь энергию, флуктуации электромагнитного поля не могут быть измерены непосредственно с помощью детекторов. На их существование указывают косвенные доказательства, такие как эффект Казимира, заключающийся во взаимном притягивании двух незаряженных тел из-за того, что давление виртуальных фотонов между ними оказывается меньше, чем извне.

Виртуальная частица представляет собой квантовую флуктуацию, для которой характерны некоторые свойства реальных частиц. Ее существование определяется принципом неопределенности Гейзенберга, который допускает нарушение закона сохранения энергии в течение чрезвычайно малых промежутков времени.
https://lenta.ru/news/2019/04/12/vac/

#1476 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 16 Апрель 2019 - 07:40

Темную материю предложили искать с помощью «снежковой камеры»

Изображение
Matthew Szydagis et al. / APS April Meeting 2019

Американские физики предложили ловить легкие частицы темной материи с помощью переохлажденной воды. Чтобы доказать целесообразность такого подхода, ученые два года измеряли отклик переохлажденной воды на различные источники частиц — в результате исследователи доказали, что детектор хорошо чувствует рассеяние частиц на ядрах водорода и практически не замечает ионизирующее излучение. Ученые предложили назвать гипотетический детектор «снежковой камерой» по аналогии с пузырьковой камерой. Теоретически, такая установка может почувствовать легкие частицы темной материи с сечением взаимодействия порядка 10−40 квадратных сантиметров, что в сто раз превышает предыдущий рекорд. О своей новой разработке физики сообщили на апрельской встрече Американского физического сообщества, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

В обычных условиях вода замерзает при нуле градусов по Цельсию, однако ее можно охладить до гораздо более низкой температуры. Дело в том, что сама по себе жидкость замерзнуть не может — чтобы запустить этот процесс, в ней должны быть неоднородности, с которых начнут расти ледяные кристаллы. Следовательно, если тщательно очистить воду от примесей, медленно понижать температуру и беречь ее от внешних воздействий, она будет оставаться жидкой при температурах вплоть до −48 градусов Цельсия. При еще более низких температурах равновесие в жидкости не успевает устанавливаться из-за неустранимых тепловых колебаний. Если же потрясти переохлажденную воду или бросить в нее крупинку соли, она резко начнет кристаллизоваться по всему своему объему. Более того, в результате замерзания переохлажденной воды высвобождается энергия плавления льда — следовательно, чтобы запустить переход, практически не требуется затрачивать энергию. Поэтому такую систему называют метастабильной.

Благодаря низкому энергетическому порогу метастабильные системы можно использовать в качестве детекторов частиц. Собственно, первый в истории человечества детектор, камера Вильсона, работал именно по этому принципу — только вместо переохлажденной воды в нем использовался перенасыщенный пар. Еще один вариант метастабильного детектора — это пузырьковая камера, содержащая перегретую жидкость. Хотя сейчас «туманная» и пузырьковая камера вытеснены более современными детекторами, развитие физики частиц без них было бы невозможно, поэтому обе разработки отмечены Нобелевскими премиями по физике.

Более того, в последнее время ученые снова заговорили о метастабильных камерах в контексте поиска темной материи. Дело в том, что при столкновении частиц темной и обычной материи в веществе выделяется едва заметное количество энергии, которое благодаря низкому энергетическому порогу может запустить фазовый переход метастабильной системы. В то же время, такой детектор автоматически отсеивает ионизирующее излучение, к которому метастабильные системы менее чувствительны. В настоящее время уже существуют детекторы темной материи на основе пузырьковой камеры (COUPP и PICO).

Группа физиков под руководством Мэтью Шидагиса (Matthew Szydagis) предложила идею нового детектора, основанного на кристаллизации переохлажденной жидкости. По словам ученых, они рассмотрели эту идею по двум причинам. Во-первых, молекулы воды содержат легкие молекулы водорода, которые идеально подходят для поиска частиц темной материи массой порядка одного гигаэлектронвольта — на поиски таких частиц исследователи переключились после многолетних неудач с более тяжелыми вимпами. Во-вторых, в настоящее время существуют методики, с помощью которых можно быстро и дешево очистить сравнительно большие объемы воды. В-третьих, в отличие от пузырьковой камеры, кристаллизация воды не приводит к резкому изменению давления, поэтому оставшийся объем жидкости продолжает следить за столкновениями частиц. По аналогии с «туманной» и пузырьковой камерой физики предлагают назвать гипотетический детектор «снежковой камерой» (snowball camera).

Чтобы показать, что «снежковая камера» в принципе подходит для поиска частиц, физики проверили, как переохлажденная вода кристаллизуется под действием различных типов излучения. Для этого ученые приготовили 22 грамма переохлажденной воды при давлении 0,58 атмосфер и температуре −35 градусов Цельсия, налили ее в закрытый сосуд из очищенного кварца и засекли время, после которого жидкость кристаллизуется. Температуру жидкости исследователи оценивали с помощью трех термопар, прикрепленных к внешней поверхности сосуда, поэтому все измерения имели временную задержку и систематическую погрешность ±2 градуса. Чтобы исключить из собранных данных мюонный фон, физики установили под сосудом пластиковый сцинтиллятор и фотоумножитель, которые отслеживали и отсеивали «загрязняющие» события. Наконец, ученые наблюдали за кристаллизацией жидкости с помощью эндоскопической камеры, снимающей в разрешении 480×234 пикселя со скоростью 20 кадров в секунду. Чтобы снизить влияние внешних факторов, ученые усредняли данные наблюдений за 48-часовой период и много раз повторяли эксперименты на протяжении двух лет.

Изображение
Фотография установки (вверху), фотография сосуда с водой (слева внизу) и характерная кривая изменения температуры (справа внизу). Обратите внимание, что в ходе этого события температура не успела повыситься до нуля из-за постоянной работы охладителя
Matthew Szydagis et al.

С помощью построенной установки ученые оценили, как переохлажденная вода «откликается» на нейтроны и гамма-лучи. В качестве источника нейтронов ученые использовали калифорний-252 и бериллий америция, а в качестве источника гамма-квантов — цезий-137. Чтобы увеличить поток нейтронов, ученые помещали установку в свинцовую оболочку. Интенсивность «отклика» исследователи измеряли по времени, прошедшего между падением температуры ниже нуля и кристаллизацией переохлажденной воды (сосуд охлаждался с постоянной скоростью на протяжении всего эксперимента). По словам авторов статьи, эту величину можно интерпретировать как обратную интенсивность столкновений частиц с молекулами жидкости. Все результаты ученые сравнивали с контрольной выборкой, полученной на установке без источников.

Изображение
Пример одновременного рождения трех «снежных хлопьев» кристаллизовавшейся жидкости, которые впоследствии слились в один большой снежок
Matthew Szydagis et al.

В результате исследователи выяснили, что переохлажденная вода отлично чувствует нейтроны и практически не замечает ионизирующие вещество гамма-лучи. Во всех случаях жидкость успевала охладиться до температуры порядка −20 градусов Цельсия, однако в установке с источником нейтронов кристаллизация начиналась примерно на полминуты раньше, чем в установке с источником гамма-лучей или контрольном образце. Более того, сравнивая фотографии камер и данные фотоумножителя, ученые показали, что кристаллизацию в последних двух установках запускали нейтроны, которые рождаются при столкновениях космических мюонов с молекулами воды.

Изображение
Время, прошедшее между началом переохлаждения и кристаллизацией, для различных установок. Результаты измерений 2017 года
Matthew Szydagis et al.


Изображение
Время, прошедшее между началом переохлаждения и кристаллизацией, для различных установок. Результаты измерений 2018 года
Matthew Szydagis et al.

Таким образом, переохлажденная вода хорошо чувствует барионы и автоматически отсеивает фоновые гамма-лучи. Поэтому ученые считают, что детектор, построенный на основе этой технологии, как минимум, будет сравним с существующими детекторами на основе пузырьковой камеры. По оценкам авторов статьи, детектор массой сто килограмм, работающий на протяжении трех месяцев, будет иметь чувствительность порядка 10−7 пикобарн и сможет поймать легкие частицы темной материей с сечением рассеяния порядка 10−40 квадратных сантиметров. Это на два порядка превосходит рекордную чувствительность детектора DarkSide.

В ноябре 2017 года физики из Университета Брауна предложили искать легкие частицы темной материи с помощью квантового испарения жидкого гелия. В каком-то смысле этот подход аналогичен «туманной», «снежковой» и пузырьковой камере, которые основаны на фазовых переходах метастабильного вещества.

В течение последних тридцати лет физики искали частицы темной материи огромным числом независимых способов. Во-первых, поисками занимаются огромные детекторы на благородных газах, которые просматривают сотни килограмм вещества в надежде заметить столкновение вимпов с одним из его атомов. В частности, к таким детекторам относятся установки XENON, CDMS, PandaX и DarkSide. Во-вторых, некоторые ученые предлагают немного видоизменить этот подход, заменив сжиженный газ массивом сверхпроводящих нанопроводов. Оба этих подхода отталкиваются от успеха нейтринных детекторов, имеющих схожую конструкцию. В-третьих, на «темные» частицы может указывать недостаток обычных частиц, которые рождаются в столкновениях высокоэнергетических протонов (например, на Большом адронном коллайдере). В-четвертых, в последнее время физики также разрабатывают детекторы, которые могут «почувствовать» легкие частицы темной материи — например, детекторы ADMX и ABRACADABRA. Наконец, некоторые ученые предлагают искать частицы темной материи по косвенным признакам — по разогреву нейтронных звезд или аннигиляции. Как бы то ни было, ни один из этих способов не дал положительного результата.

Некоторые физики так отчаялись от десятилетий безрезультатного поиска, что попытались объяснить эти неудачи с помощью новых теорий. Например, Хуман Давудиазл из Брукхейвенской национальной лаборатории считает, что темная материя отталкивается от Земли неизвестной силой, радиус действия которой сравним с радиусом земной орбиты. Такая модификация Стандартной модели объясняет, почему детекторы не могут поймать «темные» частицы (им попросту нечего ловить), и практически не меняет физику на больших масштабах. А датские физики-теоретики Тимон Эмкен и Крис Куварис предполагают, что детекторы «ослепляет» земная кора, роль которой ранее была недооценена.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...nowball-chamber





«Кассини» увидел на Титане тысячелетние озера глубиной более 100 метров

Изображение
Mastrogiuseppe et al. Nature Astronomy, 2019

Ученые, работающие с данными зонда «Кассини», описали углеводородные озера на спутнике Сатурна Титане: среди них есть как сезонные водоемы глубиной в несколько миллиметров, так и тысячелетние озера глубиной до 100 метров. Статьи ученых (раз, два) опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Со временем астрономы выяснили, что моря и океаны гораздо более распространены, чем считалось ранее, и встречаются не только на Земле — они скрываются под поверхностью спутников Юпитера, Сатурна и Нептуна, а также, вероятно, под ледяным покровом Плутона. Титан примечателен тем, что это единственное небесное тело кроме нашей планеты, на поверхности которого есть жидкие озера и моря. Правда, состоят они из смеси жидкого метана и этана, насыщенной растворенным азотом. Кроме того, их температура крайне мала — по оценкам ученых, она составляет около минус 170-180 градусов Цельсия.

Группы Шэннон Маккензи (Shannon MacKenzie) и Марко Мастроджузеппе (Marco Mastrogiuseppe) работали с данными космического аппарата «Кассини», собранными его инструментами RADAR, Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) и Imaging Science Subsystem (ISS) за 13 лет работы.

Маккензи и ее коллеги изучали три озера в северной части спутника, которые «Кассини» наблюдал зимой, а весной они уже исчезли. Эти «фантомные озера», по мнению авторов работы, представляют собой мелкие пруды, испаряющиеся или уходящие под поверхность за семь лет, которые длится на Титане переход от зимы к весне (продолжительность года на Титане составляет 29,5 земного года). Они отмечают, что зонду не удалось увидеть каналы, которые могли бы питать озера — если они есть, то их размер меньше 300 метров (то есть меньше одного пикселя на снимках). Авторы исследования считают, что другие более крупные озера в регионе существуют в том же режиме, что и «фантомные», но изменения их береговых линий нельзя было увидеть в данных «Кассини».

Группа Мастроджузеппе, напротив, изучала глубокие водоемы — глубиной до 100 метров (для сравнения, глубина Ладожского озера составляет 233 метра, Онежского — 127 метров). Эти семь озер «Кассини» наблюдал с помощью инструмента RADAR в последнее сближение с Титаном в апреле 2017 года. В их составе преобладает метан — этим они отличаются от единственного крупного озера в южном полушарии Титана, Ontario Lacus, в котором выше концентрация этана. Авторы считают, что эти озера сформировались тысячи лет назад и продолжают расти в объеме и сегодня, так как приток углеводородов с дождями выше, чем их отток через почву.

Ранее ученые воссоздали в лаборатории условия, соответствующие углеводородным морям на Титане, чтобы выяснить, с какими сложностями столкнется разрабатываемая NASA подводная лодка при их исследовании. Планируется, что субмарина отправится к спутнику Сатурна в ближайшие 20 лет.

Ольга Добровидова
https://nplus1.ru/ne...-lakes-on-titan





Метеориты выбили из Луны по 200 тонн воды в год

Изображение
Зонд LADEE
NASA

Мелкие метеориты, которые постоянно бомбардируют поверхность Луны, «выбивают» из лунных пород в окололунное пространство около 200 тонн воды в год, выяснили авторы статьи, опубликованной в Nature Geoscience. Результаты исследования указывают, что вода в небольших количествах присутствует на глубине более восьми сантиметров под поверхностью и сохранилась там со времен ранней истории спутника Земли.

В 1960-е годы, когда Луну начали исследовать с помощью автоматических зондов и пилотируемых экспедиций, ученые были убеждены, что естественный спутник — абсолютно сухое тело, и вся вода, которая могла на нем существовать, давно испарилась в космос. В этом их убедили результаты изучения образцов грунта, привезенных миссиями «Аполлонов» и советскими станциями серии «Луна».

Однако в 1990-е годы, были получены данные, которые поколебали этот взгляд. В частности, данные с зонда Lunar Prospector указали на признаки присутствия большого количества водяного льда в постоянно затененных зонах у лунных полюсов. Позже эти наблюдения были подтверждены аппаратами LRO и LCROSS. Как полагают ученые, отложения льда в «холодных ловушках» могли образоваться в результате падения метеоритов, содержащих гидратированные минералы и ядер комет, состоящих в основном изо льда. При ударе о поверхность Луны молекулы воды высвобождались, а затем могли «конденсироваться» в холодных ловушках, где оставались на миллиарды лет.

Хотя ученым удалось построить модели лунного круговорота воды (включая образование воды в результате «имплантации» протонов солнечного ветра, высвобождение воды в результате падения метеоритов, и ее транспортировку через лунную экзосферу), некоторые вопросы оставались непроясненными. Например, было неясно, является ли основным источником воды само вещество поверхности или метеорных тел, могут ли удары метеоритов постоянно поддерживать определенную концентрацию воды в экзосфере и могут ли они быть главным источником воды в холодных ловушках. В частности, данные Lunar Prospector указывали, что в верхнем слое лунного грунта содержится от 180 до 1350 ppm воды, что указывало на ее возможное солнечное происхождение, однако индийский аппарат «Чандраян-1» не увидел воды в верхнем слое грунта в тех же районах.

Группа ученых под руководством Мехди Бенны (Mehdi Benna) из космического центра NASA имени Годдарда решила ответить на эти вопросы, проанализировав информацию, собранную лунным орбитальным зондом LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer). Этот аппарат во время восьмимесячной миссии исследовал состав лунной экзосферы с помощью спектрометра NMS — он сумел собрать данные о количестве ключевых летучих веществ, в том числе метана, гелия, неона, аргона и других. Кроме того, в ходе миссии зонд произвел 743 измерения количества молекул воды и гидроксильных групп OH.

Медианное значение составило 22,8 молекул на кубический сантиметр, но ученые обнаружили 214 случаев резкого превышения концентрации воды над «фоном» — более чем в 10 раз. Причем эти всплески приходились в основном на период с середины ноября 2013 года по середину января 2014 года, на который приходится период максимальной активности хорошо известных метеорных потоков, известных под названиями Леониды, Геминиды и Квадрантиды.

В этот период и Луну, и Землю бомбардирует поток метеороидов, в том числе достаточно крупных тел размером десятки метров. Бенна и его коллеги выяснили, что в большинстве случаев резкое повышение концентрации воды по данным NMS совпадало с максимумом активности метеорных потоков. Расчеты показывают, что большая часть воды «генерировалась» при ударах метеороидов массой от долей грамма до десятков килограммов, которые могли достаточно глубоко проникать в толщу лунного грунта. Это означает, что на глубине ниже 8 сантиметров в лунном грунте концентрация воды может составлять 220–520 ppm (долей на миллион) по массе.

По оценкам автора исследования, от 1,3×10^-17 до 3,2×10^-17 граммов воды метеориты извлекают в секунду с квадратного сантиметра лунной поверхности в секунду. Это означает, что за год в межпланетное пространство попадает около 200 тонн лунной воды.

Ранее мы писали, как была составлена карта лунной воды, что в прошлом Луна была существенно более «мокрой», и о том, как в перспективе запасы лунной воды могут пригодиться людям.

Сергей Кузнецов
https://nplus1.ru/ne...04/15/moonwater






Планетологи нашли "зародыш" кометы внутри уникального метеорита

Изображение
Астероид над Землей
© Fotolia / 3000ad

МОСКВА, 15 апр – РИА Новости. Один из метеоритов, упавших на южный полюс Земли в недавнем прошлом, содержит в себе следы первичных пород Солнечной системы, попавших в породивший его астероид после его столкновения с "зародышем" кометы. Об этом пишут планетологи в журнале Nature Astronomy.

"Астероид послужил своеобразной защитной капсулой, внутри которого сохранились "зародыши" комет и зерна первичной материи Солнечной системы. Она помогла им пережить путешествие через атмосферу Земли, а нам – получить образцы материи, которая бы никогда бы не попала сюда сама по себе", — заявил Ларри Ниттлер (Larry Nittler) из Института науки Карнеги в Вашингтоне (США).

Начиная с середины 1970 годов, НАСА и Национальный научный фонд США регулярно отправляют экспедиции в Антарктику для сбора и каталогизации метеоритов, периодически падающих на ее территорию. За минувшие четыре десятка лет ученым удалось найти и изучить свыше 20 тысяч фрагментов "небесных камней", некоторые из которых, такие как марсианский метеорит ALH84001, стали настоящими знаменитостями.

Ученые ищут фрагменты упавших астероидов и частицы марсианского или лунного грунта на ее территории по двум простым причинам. Во-первых, всю поверхность континента покрывает белоснежный снег и лед, которые помогают геологам находить "небесные камни", не опасаясь того, что они могут быть не метеоритами, а обычными булыжниками с Земли.

Во-вторых, метеориты, застрявшие внутри ледового щита, периодически могут выходить на его поверхность в те времена, когда ледник, "текущий" в сторону берегов Антарктиды, сталкивается с хребтом Трансантарктических гор. Эти ископаемые камни часто скрывают в себе информацию о еще более древних космических ДТП, разрушивших и прародителей и направивших их осколки в сторону Земли.

Ниттлер и его коллеги открыли следы одного из самых древних столкновений такого рода, которое произошло примерно 4,4 миллиарда лет назад, в первые мгновения жизни Солнечной системы, изучая метеорит LAP 02342, найденный специалистами НАСА в Трансантарктических горах в далеком 2002 году.

Этот "небесный камень", как отмечают ученые, относится к числу так называемых CR2-хондритов – метеоритов, чьими прародителями были так называемые углистые хондриты, одни из самых примитивных и древних астероидов в Солнечной системе. Как правило, они содержат в себе большие количества органики и крайне редко достигают поверхности Земли в первозданном виде.

В этом отношении, по словам Ниттлера, LAP 02342 был большим исключением – его породы почти не "пропеклись" во время падения этого метеорита на Землю. По этой причине планетологи недавно решили разрезать его и изучить химический состав абсолютно "чистых" внутренних слоев.

Изображение
© IEEC-CSIC/Carnegie Institution
Фрагмент кометы, "застрявший" внутри метеорита

Внутри него их ожидал сюрприз – когда ученые положили срез метеорита под микроскоп, они обнаружили внутри него миниатюрные темные включения непонятной природы, содержавшие в себе рекордно большие количества органических и летучих веществ, в том числе кетонов и сахаров.

Их изотопный состав оказался не менее странным – они содержали в себе "неправильные" доли тяжелого кислорода, дейтерия и азота-15, не совпадающие ни с другими малыми телами Солнечной системы, ни с Солнцем, ни с планетами.

Ничего подобного в метеоритах, как отмечает Ниттлер, ученые раньше не находили, но сталкивались со схожим составом материи в двух других уголках космоса – в материи кометы Чурюмова-Герасименко и в зернах пыли, попавших в Солнечную систему из межзвездной среды. Похожий состав, как предполагают планетологи, имела протопланетная туманность, где родилось Солнце, Земля и все остальные планеты.

Соответственно, авторы статьи предполагают, что эта пыль могла попасть внутрь астероида в далеком прошлом, примерно через 3 миллиона лет после рождения светила. В это время зерна пыли начали соединяться в более крупные булыжники, ставшие впоследствии ядрами комет и астероидов. Они периодически сталкивались друг с другом, что иногда приводило к их объединению, а в других случаях – к взаимному разрушению.

Соответственно, открытие их следов в LAP 02342 позволяет планетологам впервые изучить то, из чего состояла первичная материя Солнечной системы уже сегодня, не дожидаясь возврата миссий "Хаябуса-2" и OSIRIS-REx с образцами пыли с астероидов Рюгю и Апофис.
https://ria.ru/20190...1552710480.html






Подтверждено существование туннелей в пространстве-времени

Изображение
Кадр: фильм «Звездные войны»

Физик Дэниел Джафферис (Daniel Jafferis) из Гарвардского университета теоретически подтвердил существование проходимых червоточин или кротовых нор, соединяющих две отдаленные друг от друга точки Вселенной. Однако путешествие через них должно занимать больше времени, чем в обычном пространстве. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

Джафферис показал, что проходимая червоточина возникает между запутанными на квантовом уровне черными дырами, и полет через кротовые норы аналогичен квантовой телепортации, но происходит дольше, чем перемещение светового луча от одного объекта к другому «напрямую». Кроме того, теоретически это является особым случаем извлечения информации из черной дыры.

Согласно одному из решений уравнений общей теории относительности Эйнштейна, в черных дырах возможно образование кротовых нор, соединяющих разные точки пространственно-временного континуума. Однако считается, что для возникновения проходимой червоточины, то есть такого туннеля, в котором может перемещаться развивающий световую скорость космический корабль, необходима экзотическая материя, создающая гравитационное отталкивание.
https://lenta.ru/new...04/15/wormhole/





Революционная камера HiPERCAM позволяет точно измерять звезды

Благодаря революционной высокоскоростной камере, ученые смогли подтвердить теорию эволюции звезд, предложенную еще десятилетия назад.

Изображение
Художественное изображение двойной звезды. © Mark Garlick

Исследователи из Университета Шеффилда работали с HiPERCAM, высокоскоростной камерой, которая осуществляет запись сразу на нескольких длинах волн. Он может делать более 1000 кадров в секунду, что позволяет экспертам впервые измерять как массу, так и радиус холодного субкарлика.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy 8 апреля 2019 года, позволили исследователям проверить общую звездную структурную модель, которая детализирует внутреннюю структуру звезды и дает точные прогнозы ее яркости, цвета и будущего развития.

Исследователям известно, что старые звезды содержат меньше металлов, чем молодые звезды, но влияние такого положения вещей на структуру звезд до сих пор не доказано. Старые звезды (часто называемые в астрономии холодными субкарликами) слабы, а в окрестностях Солнца их имеется лишь малое количество. До сих пор у ученых не было достаточно мощных камер для точных измерений звездных параметров подобных объектов, таких как масса и радиус.

Инструмент HiPERCAM может делать снимок каждую миллисекунду - и это кардинально отличает его от обычной камеры на большом телескопе, которая обычно делает лишь один снимок каждые несколько минут. И это впервые дало ученым возможность произвести точные измерения звезды.

Профессор Вик Диллон, доктор Стивен Парсонс и доктор Стюарт Литтлфэйр из Департамента физики и астрономии Шеффилдского университета руководили проектом HiPERCAM в сотрудничестве с Центром астрономических технологий (ATC) Совета по научно-техническому оборудованию, Институтом астрофизики Канарских островов и исследователями из университета Уорика и Даремского университета.

«Теперь мы смогли измерить размер звезды, чтобы увидеть, насколько соответствует она звездной структурной теории. И полученные результаты не были бы возможны с другим телескопом и камерой. Так что нам удалось не только проверить правильность теории, но и подтвердить огромный потенциал HiPERCAM», - заявил Диллон.

В исследовании впервые были использованы данные, полученные инструментом HiPERCAM, установленным на телескопе Gran Telescopio Canarias (GTC) - крупнейшем в мире оптическом телескопе с диаметром зеркала 10,4 метра. Камера способна осуществлять высокоскоростную визуализацию объектов во вселенной и позволяет беспрецедентно изучать их быстрые изменения яркости, связанные с такими явлениями, как затмения и взрывы.

Используя данные с камеры, снятые на пяти разных длинах волн одновременно, исследователи могут изучать остатки мертвых звезд, таких как белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Телескоп GTC расположен на острове Ла-Пальма (Канарские острова) на высоте 2500 метров, и это одно из лучших мест в мире для наблюдения за ночным небом. Исследование отмечает первые результаты новаторского пятилетнего проекта, финансируемого Европейским исследовательским советом (ERC) в сумме 3,5 миллионов евро.
https://kosmos-x.net...2019-04-15-5682





Облако в форме дельфина на Юпитере

Изображение
Авторы и права: НАСА, "Юнона", Юго-западный исследовательский институт, Научные космические системы Малин; Обработка: Джеральд Эйхстадт и Ави Соломон
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Вы видите облако в форме дельфина на Юпитере? Это облако можно было наблюдать в прошлом году, когда автоматический космический аппарат НАСА "Юнона" проходил перийовий 16 – в шестнадцатый раз аппарат пролетал около Юпитера, прибыв к планете в середине 2016 года. При каждом перийовии "Юнона" пролетает над различными частями вершин облаков Юпитера. Удивительно, как это облако похоже на дельфина, однако это сходство не представляет научного интереса – облака на Юпитере и Земле постоянно изменяются и могут на время принимать различные знакомые формы. Облако появилось в южном умеренном поясе Юпитера – полосе из темных облаков, который окружает планету и содержит также Овал BA, который называют Младшим Красным Пятном. На этом изображении цвета и контраст были усилены при цифровой обработке. Следующий пролет аппарата "Юнона" около Юпитера – перийовий 20 – произойдет в конце мая.
http://www.astronet.ru/db/msg/1466451






Финальная фотография, сделанная израильским лунным зондом

Первый израильский лунный аппарат должен был на днях совершить мягкую посадку на поверхность естественного спутника Земли, однако не сумел этого сделать и разбился. Теперь специалисты поделились последними фотографиями, сделанными зондом перед крушением.

Изображение
SpaceIL / Beresheet Spacecraft

Первый израильский лунный аппарат «Берешит» был разработан некоммерческой организацией SpaceIL. Изначально его готовили для конкурса Lunar XPrize, однако тот завершился без победителей. Разработчики же зонда все же смогли найти необходимое финансирование и отправить зонд в космос. «Берешит» успешно вышел на орбиту вокруг Луны и должен был совершить мягкое приземление на лунной поверхности 11 апреля в 22:25 по московскому времени, однако разбился при посадке.

Изображение
SpaceIL / Beresheet Spacecraft

В ходе приземления двигатель зонда отключился. Команде миссии удалось снова вернуть его к работе, перегрузив систему, однако аппарат уже потерял слишком высоты и не успевал замедлиться должным образом: согласно специалистам миссии, «Берешит» ударился о поверхность спутника Земли на скорости около 300 миль в час (примерно 480 километров в час). Перед падением аппарат успел сделать селфи и заснять лунную поверхность вблизи.

В случае успеха зонда Израиль стал бы четвертой в истории страной, совершившей мягкую посадку аппарата на лунную поверхность: после СССР, США и Китая.
https://www.popmech....-lunnym-zondom/






Тысяча часов неба: самая долгая астрофотография

При съемке ночного неба длинные и сверхдлинные выдержки нередки — даже любители держат затворы камер открытыми на протяжении нескольких часов. Однако группа французских астрофотографов-любителей, предположительно, установила мировой рекорд — 1060 часов экспозиции.

Команда из пяти человек носит название Ciel Austral и арендует дистанционно-управляемую обсерваторию в комплексе El Sauce Observatory, расположенном в чилийских горах. Для любительской астрономии такие длительные выдержки ранее не использовались и авторы заявляют, что это мировой рекорд.

Изображение
Уменьшенное в 10 раз оригинальное фото

Для создания этого впечатляющего изображения галактики Большое Магелланово Облако потребовалось несколько месяцев и сотни часов обработки. Общий объем данных, полученный со 160-мм апохроматического рефракторного телескопа, составил 620 гигабайт, а разрешение снимка — 204 мегапикселя. Полноразмерное изображение в формате Jpeg весит более 80 мегабайт и доступно для изучения на сайте команды.

Изображение

Помимо эстетической красоты, такие фотографии несут научную ценность. Ciel Austral разместили две версии финального снимка — без применения специальных фильтров и с ними. В процессе обработки изображения для лучшего визуального восприятия цветом были выделены те узкие диапазоны видимого спектра, которые обычно невозможно отразить на стандартном RGB-изображении: H-альфа излучение водорода, спектральные линии серы и дважды ионизированного кислорода.

Изображение
Фрагмент оригинального изображения в исходном разрешении

Большое и Малое Магеллановы Облака — это галактики-спутники нашего Млечного Пути. Они находятся на очень небольшом, по меркам вселенной, расстоянии: около 163 тысяч световых лет. В южном полушарии Земли они часто использовались мореплавателями для навигации, а название получили в честь Фернана Магеллана — капитана первого в истории кругосветного путешествия.
https://www.popmech....ografiya/#part1






Общественность поможет изучить гравитационные волны

Исследователи обратились за помощью к общественности для лучших интерпретаций гравитационных волн, производимых столкновениями двойных черных дыр.

Владимир Гильен

Изображение

Доцент Виргинского университета Захария Этьен ведет проект, который вскоре станет глобальным вычислительным сотрудничеством добровольцев. Общественности предложат использовать свои компьютеры, чтобы помочь научному сообществу раскрыть тайны гравитационных волн, исходящих от слияний черных дыр. Об этом ученый рассказал на встрече Американского физического общества, прошедшей на выходных.

«По мере того как наши гравитационно-волновые детекторы будут становиться все более чувствительными, нам придется существенно удвоить усилия, чтобы обработать всю информацию, зашифрованную в гравитационных волнах от столкновений двойных черных дыр, — говорит Этьен. — Мы обращаемся к общественности, чтобы она помогла в нашей работе, в которую входит генерация беспрецедентного числа самосогласованных симуляций этих высокоэнергетических столкновений. Это будет действительно всеобъемлющая работа, мы надеемся вдохновить следующее поколение ученых на исследование этой развивающейся области гравитационно-волновой астрофизики».

Команде Этьена — и научному сообществу в целом — необходима вычислительная мощь для проведения симуляций, необходимых для покрытия всех возможностей, связанных со свойствами и другой информацией, содержащейся в гравитационных волнах.

Изображение
В проекте BlackHoles@Home используются высокоэффективные сетки моделирования, при помощи которых столкновения черных дыр можно смоделировать на настольном компьютере. Черные точки на картинке представляют горизонты событий двух черных дыр разных масс / © Z.Etienne/WVU

«Каждый настольный компьютер сможет провести одну симуляцию сталкивающихся черных дыр», — говорит ученый.

Тем самым специалисты надеются существенно повысить пропускную способность теоретических гравитационно-волновых предсказаний, необходимых для получения информации из наблюдений столкновений.

Известно, что у черных дыр есть два физических свойства — вращение и масса. Вращение, например, можно разбить на направление и скорость. Коллеги Этьена в общем изучают восемь параметров при регистрации волн от столкновения двух черных дыр на датчиках LIGO и Virgo.

«Симуляции, которые нам необходимо провести с участием волонтеров, должны заполнить большие провалы в наших знаниях о гравитационных волнах от этих столкновений, покрыв как можно больше вероятностей при восьми параметрах, — рассказал ученый. — Нынешние каталоги симуляций черных дыр слишком малы для должного покрытия такого широкого спектра возможностей».

Исследователи разрабатывают вебсайт, на котором можно будет скачать программное обеспечение, основанное на системе Berkely Open Infrastructure for Network Computing, или BOINC, идентичной той, что применяется для проекта SETI@Home. Бесплатная система промежуточного программного обеспечения предназначена для помощи в получении вычислительной мощности от тысяч персональных компьютеров по всему миру. Команда из Западной Виргинии назвала свой проект BlackHoles@Home и надеется, что сможет его запустить до конца этого года.

Больше информации доступно по ссылке: https://math.wvu.edu/~zetienne/SENR/
https://naked-scienc...ennost-pomozhet





Черная дыра галактики M87: портрет в интерьере*

Изображение
Рис. 1. «Портрет» сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики M87, полученный участниками коллаборации Event Horizon Telescope на основе наблюдений, проводившихся в апреле 2017 года на длине волны 3 мм. Светящееся кольцо — излучение от аккреционного диска вокруг черной дыры, «тень» от которой мы видим как темное пятно в центре. Отсутствие светлой полосы, пересекающей область «тени» (которая, например, показана в кадрах с черной дырой Гаргантюа в фильме «Интерстеллар»), объясняется тем, что плоскость аккреционного диска почти перпендикулярна лучу зрения. Изображение с сайта nature.com

В серии статей, опубликованных сотрудниками коллаборации Event Horizon Telescope, продемонстрирован первый «портрет» сверхмассивной черной дыры, располагающейся в центре относительно недалекой эллиптической галактики М87, а также подробно описано, как это изображение было получено. Хотя эту работу нельзя назвать грандиозным прорывом, она еще раз подтверждает, что наши представления об устройстве Вселенной — в первую очередь речь идет об общей теории относительности — неплохо согласуются с реальностью: астрономы увидели ровно то, что ожидали.

В среду 10 апреля в нескольких странах в одно и то же время прошли шесть заранее объявленных пресс-конференций участников международной научной коллаборации Event Horizon Telescope (EHT). Коллаборация была основана в 2014 году по инициативе астрофизиков Хейно Фальке (Heino Falcke) из Университета Неймегена, Серы Маркофф (Sera Markoff) из Астрономического института Амстердамского университета, их гарвардского коллеги и нынешнего директора проекта Шеперда Дулемана (Sheperd Doeleman), научного сотрудника Обсерватории имени Стьюарда при Аризонском университете Дэна Марроне (Dan Marrone) и других исследователей из разных стран. За пять лет она значительно расширилась и насчитывает более двухсот участников.

Коллаборацию EHT создали для получения детальной радиоастрономической информации о сверхмассивных черных дырах, скрытых в центральных зонах большинства галактик. Сейчас в этом проекте задействованы одиннадцать обсерваторий на разных континентах. В первой половине апреля 2017 года EHT произвела мониторинг компактного радиоисточника Стрелец А* (Sgr A*) в центре нашей Галактики, который представляет собой черную дыру с массой около 4 миллионов солнечных масс, и ядра гигантской эллиптической галактики М87 из созвездия Девы, где находится черная дыра с массой в несколько миллиардов масс Солнца.

Ровно через два года члены коллаборации обнародовали финальные результаты анализа наблюдений галактики М87. В частности, они представили широкой общественности эффектное изображение «тени» черной дыры в ее центре (рис. 1). Одновременно с этим Astrophysical Journal Letters выложил в открытый доступ шесть статей, содержащих полученные данные и описание методов их обработки (ссылки на статьи можно найти в кратком резюме Ш. Дулемана, предваряющем публикацию результатов). В первой из этих статей (The Event Horizon Telescope Collaboration, 2019. First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of Supermassive Black Hole) представлены ключевые итоги наблюдений этой дыры 5, 6, 10 и 11 апреля 2017 года. Они включают несколько графических реконструкций ее тени, полученных с помощью специально адаптированных алгоритмов. Остальные статьи посвящены техническим деталям проекта и анализу теоретических моделей, которыми пользовались для анализа полученных результатов. Отчет о мониторинге черной дыры из центра Млечного Пути будет обнародован позже.

Event Horizon Telescope Animated Movie
https://youtu.be/hMsNd1W_lmE
Короткий ролик, подготовленный командой Event Horizon Telescope, в котором объясняются основные принципы наблюдений за сверхмассивными черными дырами

На пресс-конференции в Вашингтоне, которую я смотрел в онлайне, одному из докладчиков задали вопрос: приведут ли полученные результаты к прогрессу в исследовании темной материи и решении прочих основных вопросов науки о Вселенной? Ответ был однозначно отрицательным, и с этим не поспоришь. Эти результаты — триумф не только новейших методов радиоастрономических наблюдений и анализа информации, но и социальной и информационной организации крупномасштабных исследовательких проектов. Однако они практически ничем не обогатили (точнее, пока не обогатили) наше понимание основ физики Космоса (и вообще фундаментальной физики). Опубликованные изображения отнюдь не стали долгожданным доказательством существования черных дыр — оно давно не подвергается сомнениям. Члены коллаборации EHT получили именно то, что и намеревались получить с самого начала (вернее, — то, что было предсказано общей теорией относительности, физикой релятивистской плазмы, радиофизикой и другими релевантными областями научного знания). Это обстоятельство, конечно, ни в коей мере не снижает значительности их трудов и достижений. И можно не сомневаться, что развитие проекта EHT обещает множество ценнейших результатов — возможно, совершенно неожиданных. Новые исследовательские технологии всегда расширяют горизонты науки.

Однако начнем с начала. Простейшая черная дыра — это физическое воплощение исторически первого точного решения уравнений ОТО, которое описывает поле тяготения точечной массы. В 1916 году его получил немецкий астроном Карл Шварцшильд (см. Метрика Карла Шварцшильда: предыстория, история и часть постистории, «Элементы», 29.02.2016).

Шварцшильдовская черная дыра характеризуется всего одним параметром — массой. Она могла бы образоваться в результате гравитационного коллапса невращающейся массивной звезды. Таких звезд практически не бывает, поэтому реальные постколлаптические черные дыры обладают еще и угловым моментом. В рамках ОТО метрику пространства-времени вблизи таких дыр вычислил новозеландский математик Рой Керр в 1963 году (см. Kerr metric). Она во многих отношениях сложнее метрики Шварцшильда. Сверхмассивные черные дыры, которые возникают в результате слияния дыр меньшей массы и поглощения вещества из окружающего пространства, также обладают угловыми моментами.

Следует отметить, что такие слияния происходят (хотя и чрезвычайно редко) и в нашу эпоху благодаря столкновениям галактик. Например, в сентябре 2017 года появилось сообщение (P. Kharb et al., 2017. A candidate sub-parsec binary black hole in the Seyfert galaxy NGC 7674), что в центре открытой в 1830 году спиральной галактики NGC 7674 в созвездии Пегаса, отдаленной от Млечного пути на 400 миллионов световых лет, имеются две черные дыры общей массой 40 миллионов солнечных. Они обращаются вокруг общего центра на расстоянии в один световой год друг от друга, совершая один оборот за 100 тысяч лет. Это свидетельствует о том, что NGC 7674 возникла в ходе столкновения двух галактик-предшественниц. Со временем эти дыры сольются в одну черную дыру, объединив и массы, и угловые моменты (см. также Двойная черная дыра в галактике NGC 1128).

Черная дыра — это не вещество и не излучение. Можно сказать, что это самоподдерживающееся гравитационное поле, сконцентрированное в сильно искривленной области пространства-времени. Ее внешняя граница задается замкнутой поверхностью, которая называется горизонтом событий. Для шварцшильдовской дыры горизонт — это правильная сфера, а у дыры Керра она сплюснута у полюсов.

Физический смысл горизонта очень нагляден. Световой сигнал, посланный с его внешней окрестности, еще может (правда, не всегда) уйти на бесконечно далекую дистанцию. А вот сигналы, отправленные из внутренней области, обречены там и оставаться. Горизонт — это пространственная граница между событиями, которые могут стать известными внешним наблюдателям, и событиями, информация о которых ни при каком раскладе не выйдет наружу.

А теперь самое главное. Метрика искривленного пространства-времени вне горизонта черной дыры определяет как движение материальных тел, так и распространение электромагнитных волн. Поэтому ее можно изучать, наблюдая за орбитами этих тел и путями световых лучей в окрестности дыры. Такие наблюдения, в частности, позволяют отследить и горизонт событий. Именно это и сделали участники коллаборации EHT.

Очень далеко от горизонта тяготение дыры практически не искажает псевдоевклидову метрику пространства-времени, предписанную специальной теорией относительности. Однако при приближении к дыре начинаются сюрпризы. Допустим, что где-то в пространстве находится наблюдатель с лазерным излучателем, генерирующим остронаправленный луч света. Если он расположен далеко от дыры (расстояние до нее многократно превышает поперечник горизонта), то испущенный луч уйдет в бесконечность по прямому пути в любых направлениях, за исключением тех, что лежат внутри телесного угла, под которым наблюдатель видел бы горизонт, если бы тот был твердым телом. При приближении наблюдателя к горизонту этот угол расширяется за его пределы и в конце концов охватывает все пространство. Это означает, что фотоны, испущенные поблизости от горизонта, либо уйдут на бесконечность по заметно искривленному пути, либо поглотятся дырой. В этом и проявляется одна из главных особенностей искривленного пространства-времени вокруг черной дыры.

Рассмотрим сначала шварцшильдовскую метрику. Любому фотону, испущенному с большой дистанции в направлении дыры, можно сопоставить его прицельный параметр, то есть, минимальное расстояние, на которое фотон приблизился бы к ее центру, если бы двигался строго по прямой в евклидовом пространстве. Если прицельный параметр превысит 27−−√Rs/2 (то есть приблизительно 2,6Rs, где Rs — радиус горизонта событий), фотон сможет избежать гравитационного плена (правда, если превышение не особенно велико, его путь к бесконечности окажется далек от прямой линии). В обратной ситуации фотон пересечет горизонт событий и угодит и черную дыру. Наконец, в случае строгого равенства этих величин фотон станет временным спутником дыры, обращаясь вокруг нее по нестабильной круговой орбите. Поэтому величину 27−−√Rs/2 называют радиусом поглощения фотонов. Столь простой формулой он задается лишь для метрики Шварцшильда. В случае керровской метрики радиус фотонного поглощения связан с горизонтом событий более сложным образом. Однако для реальных сверхмассивных дыр в центрах галактик поглощение фотонов отличается от случая шварцшильдовской метрики всего на несколько процентов.

Таким образом, для «прощупывания» черной дыры надо иметь в ее окрестности изобилие фотонов, часть которых после всех положенных дорожных искривлений достигает нашей планеты. К счастью для астрофизиков, природа легко решила эту проблему. Многие сверхмассивные дыры окружены кольцами горячей плазмы — так называемыми аккреционными дисками. В соответствии с законами электродинамики, они генерируют мощное синхротронное излучение. Нередко из плазменного окружения дыры выбрасываются релятивистские джеты — потоки заряженных частиц, движущиеся с субсветовой скоростью, и они служат еще одним источником фотонов.

Плазменное окружение внутригалактических черных дыр излучает свет различных частот — от радиоволн до рентгена. Суммарная мощность этого излучения варьирует от 1042 до 1048 эрг/сек. Для сравнения: полная светимость звездного населения типичной галактики составляет 1044 эрг/сек.

Всё сказанное означает, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик можно исследовать как с помощью радиотелескопов, так и посредством инфракрасной, оптической и рентгеновской аппаратуры. Интересно, что ожидаемый результат давно известен. Еще в 1979 году французский астрофизик Жан-Пьер Люмине (Jean-Pierre Luminet) показал, что для отдаленного наблюдателя поверхность поглощения фотонов должна выглядеть тонким светящимся кольцом (причем, асимметричным — с участками различной яркости), расположенным внутри аккреционного диска (рис. 2, J.-P. Luminet, 1979. Image of a spherical black hole with thin accretion disk). Это кольцо сформировано из фотонов, которым удалось покинуть круговую (напомню, нестабильную!) орбиту вокруг дыры и уйти в пространство. Искривление световых лучей вблизи горизонта приводит к появлению внутри кольца более или менее сферического темного пятна — «тени» черной дыры. Именно эта структура и видна на снимке, обнародованном 10 апреля.

Изображение
Рис. 2. Симуляция внешнего вида черной дыры и окружающего ее аккреционного диска, выполненная в 1979 году Ж.-П. Люмине. Удивительно, что она почти во всех деталях совпадает с более поздними симуляциями и, как мы теперь узнали, хорошо согласуется с тем, что получила коллаборация EHT. Изображение с сайта dailymail.co.uk

И она весьма информативна. Теория указывает, что радиус кольца пропорционален радиусу поглощения фотонов, который в первую очередь зависит от массы черной дыры. Это позволяет достаточно точно оценить массу дыры. Именно это и проделали участники коллаборации EHT. Согласно их заключению, она в 6,5 ± 0,7 миллиардов раз превышает массу Солнца.

Конечно, опубликованное изображение окрестностей черной дыры, — не настоящая фотография, а результат компьютерной реконструкции на основе информации, полученной от системы радиотелескопов (рис. 3). Участники коллаборации EHT вели наблюдения на волне длиной 1,3 мм в восьми обсерваториях, расположенных в Чили (APEX и ALMA), на Гавайских островах (SMA и JCMT), в Мексике (LMT), Испании (PV), в Аризоне (SMT) и на Южном полюсе (SPT). Эти инструменты образовали интерферометрическую систему со сверхдлинной базой (Very Long Base Interferometry), которая обеспечила угловое разрешение в 20 микросекунд (естественно, дуговых). Этого оказалось достаточно и для реконструкции изображения тени черной дыры и ее плазменного окружения, и для определения ее массы. К слову, вычисленный угловой размер кольца (40–45 дуговых микросекунд) в два с половиной раза превышает раствор угла, под которым объект величиной в 38 миллиардов километров (именно таков диаметр горизонта событий этой дыры) был бы виден на Земле с расстояния в 55 миллионов световых лет, отделяющем нас от галактики М87. Это означает, что и кольцо, и темная тень дыры наблюдаются на Земле с заметным увеличением, которое возникло благодаря сильному изгибанию лучей вблизи горизонта (это так называемый эффект гравитационного линзирования).

Изображение
Рис. 3. Расположение телескопов, участвовавших в наблюдениях в 2017 году. Сплошными линиями соединены пары телескопов, способных одновременно наблюдать галактику M87. Изображение из обсуждаемой статьи в The Astrophysical Journal Letters

Наверное, стоит представить читателю эллиптическое (вернее, почти сферическое) звездное скопление, которое имеет честь содержать ставшую знаменитой дыру. А оно того заслуживает. 18 марта 1771 года астроном французского военно-морского флота Шарль Мессье (Charles Messier) открыл его и занес под 87-м номером в свой знаменитый каталог туманностей и звездных скоплений, опубликованный десятью годами позже. Отсюда и название Мессье 87 — или, сокращенно, М87 (рис. 4).

Изображение
Рис. 4. Эллиптическая галактика M87 (вверху слева) находится почти в центре скопления Девы и является одной из самых массивных галактик в нем; фото с сайта apod.nasa.gov. Вверху справа — увеличенная центральная часть снимка, на которой хорошо заметен джет, бьющий из центра галактики. Внизу — общий вид центральной части скопления Девы, галактика M87 — это крупное продолговатое пятно чуть ниже и левее центра изображения; изображение с сайта apod.nasa.gov

Эта галактика относится к довольно редкому семейству cD, куда входят особо яркие галактики, которые встречаются лишь неподалеку от центральных областей плотных галактических скоплений (М87 расположена в центре скопления Девы). Ее диаметр приблизительно равен поперечнику диска Млечного Пути, но масса больше на два порядка. Ее ядро проявляет весьма высокую активность, генерируя мощные излучения различных частот, хотя и не дотягивает до уровня квазаров. Из ядра исходит исполинский джет протяженностью порядка пяти тысяч световых лет, который еще в 1918 году заметил Гебер Кертис (Heber Curtis) из принадлежащей Калифорнийскому университету Ликской обсерватории. Кстати, термина «джет» в те времена не существовало, его придумали американские астрономы Вальтер Бааде (Walter Baade) и Рудольф Минковский (Rudolph Minkowski) в 1954 году. В общем, это отнюдь не рядовой обитатель ближних окрестностей нашей Галактики.

Наличие у галактики М87 исполинской черной дыры — давно не новость. Об этом, например, убедительно свидетельствовали результаты выполненного в конце прошлого века спектрального мониторинга потоков ионизированного кислорода в ее центре. Сильное уширение спектральных линий свидетельствовало о том, что в ядре имеется чрезвычайно компактный центр сильнейшего притяжения, практически обязанный быть черной дырой с массой не менее 3 млрд солнечных масс. Десять лет назад астрономы пришли к выводу, что дыра тянет без малого на шесть с половиной миллиардов масс Солнца. Результаты коллаборации EHT его полностью подтвердили.

И последнее. Жан-Пьеру Люмине для симуляции визуального образа черной дыры в середине геометрически тонкого и оптически плотного аккреционного диска потребовались относительно скромные компьютерные ресурсы. Для портретирования реальной черной дыры в аккреционном диске галактики М87 коллаборация EHT использовала петабайтный объем первичной информации. Таковы масштабы современной многоканальной астрономии. А то ли еще будет!

Источники:
1) The Event Horizon Telescope Collaboration. First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of Supermassive Black Hole // The Astrophysical Journal Letters. 2019. V. 875. DOI: 10.3847/2041-8213/ab0ec7.
2) Davide Castelvecchi. Black hole pictured for first time — in spectacular detail // Nature. 2019. DOI: 10.1038/d41586-019-01155-0. (Популярный синопсис об обсуждамом исследовании.)

Алексей Левин
https://elementy.ru/...tret_v_interere






оффтоп

Рентген помог российским физикам уточнить структуру воды

Изображение
Структура молекулы
© Fotolia / 123dartist

МОСКВА, 15 апр – РИА Новости. Международный коллектив ученых точно измерил силу водородных связей между молекулами воды и опроверг популярную сегодня теорию о том, как устроена эта необычная жидкость. Новое теоретическое описание структуры воды было представлено в журнале Nature Communications.

"На следующем этапе исследований необходимо выяснить, возможно ли из спектров резонансного неупругого рассеяния воды определить такой важный структурный параметр, как среднее число связей молекулы. Он определяет энергию взаимодействия последней с ее окружением, а значит, и такие свойства, как скорость звука в воде и ее теплоемкость", – заявил Фарис Гельмуханов из Сибирского федерального университета в Красноярске.

Почти все молекулы, существующие во Вселенной, состоят из атомов, связанных тремя путями – посредством прочных ковалентных или ионных связей, основанных на "обобществлении" или "экспроприации" электронов между двумя атомами, и слабых водородных связей.

Они образуются за счет перераспределения заряда между атомами водорода и кислорода, из-за которого возникает "зарядовая асимметрия" молекулы. В результате этого один ее "конец" оказывается заряжен положительно, а другой отрицательно. К этим "заряженным" концам могут присоединяться другие атомы и молекулы, а также атомы в самой молекуле, содержащей водород.

Водородные связи, возникающие между молекулами воды, объясняют высокую температуру кипения и высокую вязкость воды, а также необычные свойства белков, молекул ДНК и других "кирпичиков жизни". Ученые достаточно давно знают примерную силу этих связей, однако их точное значение так и не было измерено из-за того, что электронные микроскопы крайне плохо "видят" атомы водорода в молекулах.

Эта неопределенность, как отмечают Гельмуханов и его коллеги, уже много десятилетий заставляет физиков спорить о том, как устроена вода. Наиболее общепринятая теория ее строения, появившаяся в начале 2000 годов, подразумевает, что она состоит не из одиночных молекул, а особых структур, так называемых кластеров, объединяющих от трех до нескольких десятков элементов.

Подобное устройство воды хорошо объясняет некоторые ее аномальные черты, к примеру, ее расширение, а не сжатие при замерзании, или необычно высокие температуры кипения и замерзания. С другой стороны, эта теория не совместима с другими необычными свойствами воды, что заставляет ученых искать альтернативы для нее.

Как передает пресс-служба Российского научного фонда, физики из Красноярска и ряда европейских исследовательских центров сделали большой шаг к ответу на эти вопросы, научившись "щупать" ковалентные и водородные связи внутри жидкой воды при помощи рентгеновского излучения.

Подобные замеры, как отмечают ученые, их коллеги пытались проводить и раньше, однако было не понятно, как распады старых и формирование новых водородных связей между молекулами воды в толще жидкости будут влиять на рентген. Российские и зарубежные ученые решили эту проблему остроумным способом, сравнив то, как выглядит жидкая вода и очень разреженный пар.

Их идея базировалась на очень простом предположении – водородные связи не возникают между молекулами H2O в парообразном состоянии. Это позволяет отделить то, как они влияют на структуру воды и сказываются на взаимодействии рентгеновского излучения с ее толщей.

Классическая теория устройства воды, как отмечают Гельмуханов и его коллеги, предсказывает, что в спектре рентгеновского излучения должен появиться особый набор провалов и пиков, связанных с существованием кластеров разных размеров. Соответственно, он будет характерен для жидкой воды, но будет отсутствовать у пара.

В реальности все оказалось иначе – рентгеновское излучение менялось схожим образом и в том, и в другом случае. Когда ученые проанализировали эти данные, они пришли к выводу, что подобный рисунок появлялся в спектре излучения не из-за наличия разных типов кластеров в толще воды, а из-за быстрого распада ее молекул на ионы H+ и OH-.

Все это, как считают российские и зарубежные физики, говорит о том, что никакой сложной структуры воды, которая описывается в рамках кластерной теории, на самом деле не существует. По их мнению, ее устройство определяется исключительно взаимодействиями отдельных молекул, а не более крупных структур. Характер этих связей ученые планируют изучить в самое ближайшее время.

Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).
https://ria.ru/20190...1552694303.html

#1477 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 17 Апрель 2019 - 07:30

Изменения проницаемости Вселенной для света рассказывают историю ее эволюции

Изображение

Значительные различия в проницаемости разных областей ранней Вселенной для света были связаны с «островками» холодного газа, оставшихся во Вселенной после ее охлаждения, вызванного Большим взрывом, сообщает международная команда астрономов.

Эти результаты позволили астрономам понять ту эпоху эволюции нашего мира, когда реионизация окончилась, и Вселенная перешла из темного и холодного состояния в ее современное состояние, наполнившись горячим и ионизированным водородом, расположенным в пространстве между яркими галактиками.

В последние несколько лет наблюдения света с особой длиной волны (так называемого «леса Лайман-альфа») продемонстрировали, что проницаемость Вселенной для света заметно варьирует при переходе от одной части ранней Вселенной к другой, однако причина этих изменений оставалась неизвестной ученым.

«Мы ожидали, что количество света, идущего от далеких квазаров, будет отличаться примерно в два раза при переходе от одной крупной области ранней Вселенной к другой, однако на самом деле эти количества различаются примерно в 500 раз», - рассказал главный автор нового исследования Гириш Кулкарни (Girish Kulkarni), проводивший эту работу на базе Кембриджского университета, Соединенное Королевство. – Для объяснения этих наблюдений предлагалось несколько гипотез, но ни одна из них не объясняла удовлетворительно все имеющиеся результаты».

В новом исследовании Кулкарни и его коллеги приходят к заключению, что эти резкие изменения проницаемости пространства для света связаны с крупными областями холодного, нейтрального водорода, который присутствовал во Вселенной, когда ее возраст составлял всего лишь один миллиард лет. Этот результат помог ученым уточнить возраст Вселенной, в котором произошла ее реионизация. Согласно Кулкарни и его команде, реионизация завершилась через 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва (12,7 миллиарда лет назад), то есть слегка позднее, чем считалось ранее.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
https://www.astronew...=20190417070120






Найдена 3-я планета в двухзвездной звездной системе Kepler-47

Изображение

Познакомьтесь с Kepler-47d, пухлой планетой, которая находится в 3.340 световых годах от Земли. Она находится в двухзвездной системе Kepler-47, и он больше, чем два его ранее обнаруженных брата, сообщается в новом исследовании.

"Мы, конечно, не ожидали, что это будет самая большая планета в системе", - говорится в заявлении соавтора исследования Уильяма Уэлша, астронома из Государственного Университета Сан-Диего (SDSU). "Это было шокирующе."

"Кеплер-47" - это система, возраст которой составляет 3,5 миллиарда лет, расположенная на расстоянии 3,340 световых лет от Земли. Одна из его звезд очень похожа на Солнце, но другая значительно меньше - одна треть массы нашего Солнца. Эти две звезды обращаются вокруг своего общего центра масс каждые 7,45 земных суток.

Еще в 2012 году Уэлш и его коллеги во главе с астрономом СДСУ Джеромом Оросом объявили об открытии двух планет, вращающихся вокруг двух звезд. Эти миры, Kepler-47b и Kepler-47c, имеют два солнца на небосводе.

Исследователи сделали открытие, используя самый плодовитый охотник за планетами всех времен, космический телескоп Кеплер НАСА . Кеплер, который был объявлен мертвым прошлой осенью, нашел чужие миры "транзитным методом", отметив крошечные падения яркости, вызванные тем, что планеты пересекают диск своих звезд.

Как раз перед тем, как эта статья была опубликована в 2012 году, команда увидела намек на третий транзитный сигнал в данных от Kepler, сказал Орос, который также возглавил новое исследование. Шесть месяцев спустя Кеплер стал свидетелем еще одного транзита, и исследователи смогли получить предварительную орбиту для экзопланеты-кандидата.

"Зная предварительную орбиту, мы вернулись в прошлое и посмотрели на имеющиеся данные от Кеплер и заметили очень слабые транзитные признаки", - сказал Орош. Эта планета - недавно названная Kepler-47d, примерно в 7 раз больше Земли. Это намного больше, чем Kepler-47b и c, которые в 3,1 и 4,7 раза больше нашей планеты, соответственно.

Kepler-47b и c совершают один круг по кольцевой орбите каждые 49 и 303 земных дня, соответственно. Орбитальный период Kepler-47d составляет 87 земных дней, что означает, что это средняя планета. И это стало неожиданностью; команда подумала, что любые дополнительные планеты в системе, вероятно, будут снаружи Кеплера-47c.

Эти три чужих мира не похожи ни на что, сказал Орос: они гораздо менее плотные, чем Сатурн, который является большой планетой в нашей Солнечной системе.

Средняя температура планет, как считается, составляет около -26 С у Kepler-47c, 10 C у Kepler-47d и 150 C у Kepler-47b.

Новое исследование, опубликованное сегодня (16 апреля) в журнале Astronomical Journal , подтверждает два тезиса из новаторской работы Кеплера: разнообразие экзопланет поражает, и наша Солнечная система далека от типичной.
https://www.astronew...=20190416203304





Астрономы измерили звезды точнее с помощью астероидов

Изображение
Интерференция света звезды при затмении астероидом в представлении художника
DESY

Астрономы реализовали новый способ прямых измерений видимого размера звезд на основе изучения дифракционной картины при затмении светила астероидом. Для этого ученые воспользовались неожиданным инструментом: вместо обычных телескопов они использовали черенковские, которые созданы для изучения атмосферных ливней частиц. В результате удалось определить угловые размеры звезд с точностью лучше 0,1 угловой миллисекунды, что на порядок точнее других подобных измерений. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Угловой размер звезд вместе с измерениями потока излучения позволяет сравнить предсказания теории эволюции светил с параметрами реальных объектов. Однако экспериментальное определение этой величины чрезвычайно трудно, так как межзвездные расстояния в большинстве случае настолько велики, что не позволяют непосредственно увидеть размер при помощи отдельных телескопов. На сегодняшний день с достаточной точностью подобные прямые измерения проведены лишь для небольшого количества относительно близких звезд.

Однако существуют и другие методы измерения размера звезд, одним из которых является покрытие Луной. Так как ближайшее к Земле космическое тело равномерно движется по небу со скоростью примерно 0,55 микросекунд дуги в секунду, то, используя измерения с высоким временным разрешением (лучше 0,1 секунды), возможна оценка размера светил на основе спадения блеска при затмении. Тем не менее этот метод также ограничен временем прохождения Луны и покрываемой ей областью на небе.

В работе под руководством Вистана Бенбоу (Wystan Benbow) из Гарвард-Смитсонианского центра астрофизики описаны результаты первого применения подобной техники, адаптированной для затмений звезд астероидами. Длительность подобных событий уже использовалась в течение многих лет для определения величины самих астероидов, но в новой работе удалось оценить размеры звезд на основе измерений интерференционной картины, то есть неравномерных изменений яркости на границе тени. Для проведения данного исследования ученые воспользовались не обычными телескопами, а специфическими приборами, предназначенными для изучения фотонов очень высоких энергий — черенковскими телескопами.

Когда частица прилетает из космоса к Земле, то она реагирует с атомами и молекулами верхних слоев атмосферы. Если исходная энергия частицы была достаточно велика, то в результате такого взаимодействия возникает каскад реакций, в котором рождается множество вторичных частиц — атмосферный ливень. Многие из этих частиц заряжены и при движении со скоростью выше фазовой скорости света в данной среде порождают черенковское излучение, которое регистрируется на поверхности Земли в виде очень коротких вспышек света в оптическом диапазоне продолжительностью около наносекунд.

В зависимости от типа исходной частицы порождаются ливни с разным углом раствора. В частности, это позволяет отделить события, порожденные массивными частицами (космическими лучами), от фотонов очень высоких энергий. Исследованием последних занимается наземная гамма-астрономия, которая использует черенковские телескопы. По сравнению с обычными телескопами, они обладают плохим угловым разрешением, но намного превосходят их по временному, то есть способны собирать данные сотни, а иногда и тысячи раз в секунду.

Обычно черенковские телескопы наблюдают короткие вспышки синего свечения в атмосфере, но в рамках новой работы астрономы напрямую наблюдали ими звезды. Авторы использовали расположенный в США массив черенковских телескопов VERITAS. Ученым удалось измерить размер звезды TYC 5517-227-1 при помощи наблюдений затмений 60-километровым астероидом Импринетта — он оказался равен 0,125 миллисекунд дуги. Так как расстояние до этого светила составляет 2674 световых года, то реальный размер оказывается примерно в 11 раз больше Солнца. Этот результат позволяет отнести данную звезду к классу красных гигантов, в то время как до этого она не была однозначно классифицирована.

Второй изученной звездой стала TYC 278-748-1, которую затмевал астероид Пенелопа диаметром 88 километров. Анализ показал, что диаметр звезды составляет 0,084 миллисекунды, а физически она в 2,17 раз больше Солнца. Это светило изучено намного подробнее. В частности, на основе теории предсказывалось, что его размер должен быть равно 2,173 диаметра Солнца — таким образом, данные двух принципиально разных методов совпали с высокой точностью. Авторы отмечают, что это наименьший угловой размер звезды, когда-либо определенный при помощи прямых измерений — он примерно в 10 раз меньше достигнутых методов лунных затмений и по крайней мере в 2 раза лучше, чем было возможно при помощи интерференции.

Другой пример использования покрытия ярких объектов темными — транзинтный метод поиска экзопланет, который на данный момент является самым продуктивным по количеству обнаруженных объектов. Также марсоход «Кьюриосити» недавно наблюдал затмение Солнца спутниками Красной планеты. Определение радиусов затруднительно также для таких хорошо известных светил как Полярная звезда. Тем не менее, в прошлом году это удалось сделать при помощи косвенных измерений.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...oid-occultation






TESS открыл свою первую землеподобную планету

Изображение
Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

Космический телескоп TESS открыл свою первую землеподобную планету, она находится на орбите вокруг звезды в 53 световых годах от Солнца. Планета почти в 2,5 раза тяжелее Земли и немного меньше ее по размерам, а год на ней длится 7,8 земных дня. Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters

Космический телескоп TESS был запущен в космос в апреле 2018 года и предназначен для поиска экзопланет методом транзитной фотометрии — он отслеживает изменение блеска звезды во время прохождения планеты по ее диску. Основные цели телескопа — яркие звезды и их системы на расстоянии от 30 до 300 световых лет от Земли. Кандидаты в экзопланеты становятся целями других обсерваторий (как наземных, так и орбитальных), которые занимаются дальнейшим детальным изучением объектов. В общей сложности, за первые полгода своей работы телескоп обнаружил более 280 кандидатов в экзопланеты, из которых восемь было подтверждено. Кроме того, он пронаблюдал шесть вспышек сверхновых типа Ia.

В новой работе группа астрономов во главе с Дианой Драгомир (Diana Dragomir) сообщают об открытии двух экзопланет (HD 21749b и HD 21749c) в системе К-карлика, масса которого составляет 0,73 массы Солнца, а радиус — 0,69 радиуса Солнца. Возраст системы оценивается в 3,8 миллиарда лет, она находится на расстоянии около 53 световых лет от Земли в созвездии Сетки. Найти экзопланеты удалось при анализе данных, собранных TESS в период с 25 июля по 14 октября 2018 года, подтверждения были получены при помощи эшелле-спектрографа HARPS, установленного на телескопе в обсерватории Ла-Силья, и спектрографа PFS (Planet Finder Spectrograph), установленного на одном из Магеллановых телескопов.

HD21749b относится к категории суб-Нептунов и имеет самый длинный орбитальный период из трех планет, открытых до сих пор телескопом, который составляет 36 дней. Масса экзопланеты составляет около 22,7 масс Земли, а радиус — 2,61 земных. Предполагается, что она может иметь плотную атмосферу, равновесная температура планеты оценивается в 423 Кельвина. Экзопланета HD 21749с имеет массу менее 3,7 масс Земли (расчетное значение составляет 2,5 масс Земли) и радиус 0,89 радиуса Земли, что делает ее первой землеподобной планетой, которую открыл TESS. Один оборот вокруг звезды HD 21749с совершает за 7,8 дня.

Обе экзопланеты являются достаточно трудными целями для последующих наблюдений. Чтобы исследователи смогли сравнить свойства (массу, объем и предполагаемый состав) HD 21749c с Землей необходимы длительные наблюдения для получения достаточно точных параметров экзопланеты. В случае с HD21749b ученые сомневаются, что она будет пригодна как цель для будущего космического телескопа «Джеймс Уэбб», тем не менее, наблюдения за ней можно провести при помощи спектрографов, установленных на крупных наземных телескопах, таких как ESPRESSO.

Ранее мы рассказывали о четырехлетнем таймлапсе движения Беты Живописца b, почему все планеты системы TRAPPIST-1 признали землеподобными и как красный карлик с планетой-«монстром» не вписался в ожидания астрономов.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...6/TESS-exoearth





Астрономы заглянули вглубь молекулярного облака

Изображение
NASA / JPL-Caltech / 2MASS / B. Whitney

Астрономы впервые построили крупномасштабную карту распределения молекулярных облаков в крупной области звездообразования CTB 102, используя радиотелескопы. Это позволяет узнать многие свойства и особенности подобных объектов и проследить за их эволюцией. Препринт работы доступен на портале arXiv.org.

CTB 102 представляет собой область H II размером 100–130 парсек, которая расположена во внешней части нашей галактики, на расстоянии около 4,3 килопарсек от Солнца. В ней идут активные процессы звездообразования, отследить которые в оптическом диапазоне волн затруднительно из-за обилия газовых и пылевых облаков между туманностью и земным наблюдателем. Тем не менее, инфракрасные и радиотелескопы способны заглянуть внутрь туманности и дать астрономам ценную информацию о механизмах образования новых звезд.

Наблюдения за CTB 102 проводились в период с ноября 2016 по май 2017 года на системе SEQUOIA-TRAO (Second Quabbin Optical Imaging Array) в Радиоастрономической Обсерватории Таедук (Южная Корея) в линиях излучения 12CO и 13CO. Астрономы смогли построить высокодетальную карту распределения вещества в туманности, а затем сравнили полученные результаты с данными космического инфракрасного телескопа WISE и обзора 2MASS (Two Micron All Sky Survey).

Изображение
Изображение области CTB 102, полученное инфракрасным телескопом WISE
B.Marshall et al./arXiv:1904.00529 [astro-ph.GA]


Изображение
Радиоизображение области CTB 102
B.Marshall et al./arXiv:1904.00529 [astro-ph.GA]


Изображение
Изображение четырех основных субструктур в CTB 102, полученное при наблюдениях в линии 12CO.
B.Marshall et al./arXiv:1904.00529 [astro-ph.GA]

Оказалось, что исходное молекулярное облако в CTB 102 в процессе эволюции разделилось по крайней мере на два основных фрагмента с размерами 60×35 парсек, его общая масса оценивается в 104,8−105 масс Солнца. В области идут непрерывные процессы звездообразования, в ней было обнаружено 18 молодых звездных объектов класса I и II, предполагается, что в облаке существуют не менее двух отдельных поколений звезд. Эффективность звездообразования всей области CTB 102 (темп звездообразования на единицу массы газа) составляет около 5–10 процентов, что схоже с другими гигантскими молекулярными облаками во Млечном Пути. Однако одно из частей облака, размером всего 5×5 парсек, имеет эффективность звездообразования в диапазоне от 17 до 37 процентов (разброс возникает из-за разных оценок массы этого участка), что намного выше, чем предсказывается в теории. Астрономы считают, что внутри этой области может находится массивное зарождающееся скопление молодых звезд.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы смогли создать трехмерную визуализацию «полета» к центральной области туманности Ориона, рассмотреть структуру отражательной туманности «Летучая мышь» и получить наиболее четкое изображение области звездообразования W51.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne.../16/CTB102-deep






Рядом с туманностью Конус

Изображение
Авторы и права: Уткарш Мишра
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Поблизости от туманности Конус наблюдаются странные формы и структуры. Структуры с необычными формами возникают при взаимодействии мощного излучения и горячего газа, выброшенного молодыми звездами, с тонкой межзвездной пылью. Самая яркая звезда справа на картинке – это S Единорога (S Mon). Область под ней, благодаря своему цвету и структуре, получила название туманность Лисий мех. Голубое свечение вокруг S Mon объясняется отражением излучения яркой звезды окружающей пылью. Красноватое свечение, характерное для всей области, возникает не только в результате отражения пылью, но и вследствие излучения водорода, ионизованного звездным светом. Звезда S Mon входит в состав молодого рассеянного звездного скопления NGC 2264, расположенного на расстоянии 2500 световых лет от нас в направлении на созвездие Единорога. И хотя вершина таинственной туманности Конус указывает как раз на звезду S Mon, происхождение этой туманности, расположенной на картинке слева, остается загадкой.
http://www.astronet.ru/db/msg/1466558





Исчезающие озера на Титане

Изображение
sciencenews.org

Исследователи изучают три озера на спутнике Сатурна Титане, которые появляются и исчезают, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Nature Astronomy.

Раньше ученые фиксировали существование озер на Титане, заполненных углеводородами (метан и этан), которые частично высыхают в летний период. Но новый анализ данных с уже не действующего космического корабля Кассини дает первое представление об озерах, полностью исчезающих с лица спутника. Обнаружение этих призрачных озер дает новое понимание единственного (кроме Земли) тела Солнечной системы, которое имеет гидрологический цикл.

Ученый планетолог Шеннон МакКензи и его коллеги обнаружили исчезающие озера, сравнив наблюдения Кассини двух разных сезонов года Титана, каждый из которых который длится 29,5 земных лет. В разгар зимы на Титане в 2006 году радиолокационные наблюдения Кассини показали, что все три озера были заполнены жидкостью, а в 2013 году во время весны все три озера оказались высохшими.

«Тот факт, что они совсем не похожи на жидкости для [инфракрасных] инструментов, очень странен», - говорит Маккензи из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Лореле (штат Мэриленд). Эти озера, возможно, были очень мелкими - всего лишь в сантиметр глубиной и испарились или просочились в грунт с наступлением весны.

Не все озера Титана настолько малы. Исследователь планет Марко Мастрогусеппе из Калифорнийского технологического института и его коллеги изучили данные радара Кассини за 2017 год и обнаружили, что некоторые из других озер луны могут иметь глубину более 100 метров.

«Мы не можем сказать по данным Кассини», исчезли ли призрачные озера навсегда или они появятся следующей зимой, говорит МакКензи. Чтобы полностью понять эффект фантомного озера ученым понадобится для наблюдений орбитальный аппарат Титана, подобный тому, что уже есть на Марсе.

Источник: www.sciencenews.org
https://scientificru...ozera-na-titane




оффтоп


Ученые выяснили причину крупнейшей катастрофы в истории Земли

Изображение
Облако пепла от вулкана
CC0 / Pexels /

МОСКВА, 17 апр – РИА Новости. Специалисты из Университета Цинциннати (США) и Китайского университета геонаук выяснили, что истиной причиной массового Пермского вымирания стали извержения вулканов. Их исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Ученые обнаружили в отложениях возрастом около 252 миллионов лет следы ртути, выпущенные в атмосферу планеты при сгорании запасов угля, в которых накапливается этот металл. Затем она вместе с дождем попала в Мировой океан, а затем и в морские отложения по всему миру, которые и изучили исследователи.

Ученые также выяснили, что центр извержений находился на территории современной Сибири, так называемых Сибирских траппов. Извержения длились сотни тысяч лет, причем происходили не только из вулканов, но и обычных трещин в земной коре. Кроме того, в атмосферу было выброшено около 3 миллионов кубических километров пепла, что привело к повышению средней температуры на Земле примерно на десять градусов.

В результате оказались нарушены пищевые цепочки и повысилась кислотность морей, что привело к вымиранию порядка 96 процентов морских видов, 73 процентов наземных позвоночных и 83 процентов видов насекомых, а обеднение биологического разнообразия длилось порядка 60 тысяч лет.
https://ria.ru/20190...1552759471.html

#1478 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 18 Апрель 2019 - 08:16

Первая молекула во Вселенной наконец обнаружена в космосе

Изображение

В ранние годы нашей Вселенной, более чем 13 миллиардов лет назад, она была наполнена атомами всего лишь трех химических элементов.

Звезды начали формироваться лишь спустя 100 миллионов лет.

Однако не позже, чем через 100000 лет после Большого взрыва, во Вселенной появилась самая первая молекула, невероятное соединение гелия и положительно заряженного водорода в структуре, известной как гелий-гидрид ион (HeH+).

«Химия тогда только начиналась», - сказал Дэвид Ньюфельд (David Neufeld), профессор Университета Джона Хопкинса, США, и один из авторов новой научной работы, в которой описывается обнаружение в космосе этой «неуловимой» молекулы.

«Формирование молекулы HeH+ имеет примерно такое же значение для эволюции химических процессов во Вселенной, какое имеет для жизни на Земле переход от одноклеточных форм к многоклеточным организмам», - сказал он представителям информационного агентства Франс Пресс.

Теоретические модели уже давно предсказывали существование молекулы HeH+, а кроме того, эта молекула была синтезирована в лаборатории и подробно изучалась, начиная еще с 1925 г. Однако обнаружение молекулы HeH+ в естественных условиях до сих пор ни разу не было осуществлено.

Проблема с обнаружением этой молекулы состоит в том, что испускаемые ею электромагнитные волны лежат в дальнем ИК-диапазоне, что затрудняет их наблюдения с поверхности Земли – поскольку атмосфера нашей планеты поглощает эти волны. Поэтому в новой работе Ньюфелд и его коллеги использовали для наблюдений самолетную обсерваторию НАСА SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), которая позволила устранить около 85 процентов «атмосферного шума». Исследователи знали, что гелий-гидрид ион следует искать в окрестностях умирающих звезд, подобных Солнцу, которые называют планетарными туманностями, поэтому объектом этих наблюдений стала планетарная туманность NGC 7027, находящаяся на расстоянии примерно 3000 световых лет от нас. Данные, полученные в результате трех полетов обсерватории SOFIA, выполненных в мае 2016 г., позволили исследователям однозначно установить присутствие молекулы HeH+ в окрестностях наблюдаемой планетарной туманности.

Исследование опубликовано в журнале Nature.
https://www.astronew...=20190418074020






Крохотная, тусклая звезда размером с Юпитер разразилась невероятно мощной вспышкой

Изображение

Звездная вспышка, мощность которой почти в 10 раз превышает мощность самой яркой вспышки, когда-либо наблюдавшейся на Солнце, произошла на сверххолодной звезде размером примерно с Юпитер.

Эта звезда получила статус самой холодной и крохотной звезды, на которой когда-либо была зарегистрирована белая сверхвспышка – и согласно некоторым определениям, она даже может быть не отнесена к классу звезд и представлять собой субзвездный объект, называемый коричневым карликом.

Главный автор нового исследования Джеймс Джекман (James Jackman), студент докторантуры Уорикского университета, Соединенное Королевство, сказал: «Активность звезд небольшой массы быстро падает при уменьшении массы, и мы ожидаем, что хромосфера (оболочка звезды, в которой рождаются вспышки) становится более холодной и теряет склонность к формированию вспышек. Тот факт, что мы наблюдаем вспышку белого света на этой звезде предельно малой массы, указывает на относительно высокую магнитную активность звезд таких малых масс».

Эта звезда, относимая астрономами к карликам спектрального класса L, расположена на расстоянии примерно 250 световых лет от нас и носит название ULAS J224940.13-011236.9. Звезда имеет размер всего лишь порядка одной десятой от размера нашего Солнца – что примерно эквивалентно размеру Юпитера в Солнечной системе. Эта звезда прежде была недоступной для наблюдений, поскольку является очень тусклой, однако в ходе обзора окрестных звезд астрономы из Уорикского университета смогли заметить эту звезду как раз в тот момент, когда на ней разразилась неожиданно мощная вспышка.

Карлики спектрального класса L в основном излучают в ИК-диапазоне, поэтому команде Джекмана не составило труда определить, что на наблюдаемой ими звезде происходит высокоэнергетическая вспышка, сопровождаемая, помимо ИК излучения, излучением в УФ и оптическом диапазонах электромагнитного спектра. Используя инструмент Next Generation Transit Survey (NGTS) Паранальской обсерватории, Чили, а также дополнительные данные, полученные при помощи обзоров неба Two Micron All Sky Survey (2MASS) и Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), ученые собрали банк наблюдений этой звезды объемом свыше 146 ночей.

Согласно проведенному исследователями анализу этих данных, вспышка произошла 13 августа 2017 г. и имела мощность порядка 80 миллиардов тонн в тротиловом эквиваленте, что в 10 раз превышает энергию события Кэррингтона 1859 г. – мощнейшей солнечной вспышки, когда-либо зарегистрированной наукой.

Дальнейшим развитием своих исследований Джекман и его коллеги видят поиски других звезд малой массы, на которых происходят мощные вспышки, чтобы получить еще больше информации о нижнем пределе массы, при достижении которого звезда становится неактивной.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
https://www.astronew...=20190418082035







Астрономы заявили о первом межзвездном метеоре

Изображение
Migebuff / Wikimedia Commons

В январе 2014 года в атмосфере Земли сгорел первый межзвездный метеор — такой вывод сделали астрономы из Гарварда, исходя из скорости и траектории движения объекта. Препринт статьи, поданной для публикации в Astrophysical Journal, доступен на сайте arxiv.org, подробно об этом рассказывает издание Science News.

Первый в истории «гость» из галактического пространства — астероид Оумуамуа — обнаружили 18 октября 2017 года, первоначально его приняли за комету. Наблюдения за объектом показали, что он движется со скоростью около 26 километров в секунду по незамкнутой гиперболической траектории. Это означает, что объект прилетел из-за пределов Солнечной системы и вскоре покинет ее. Ученые не обнаружили у объекта признаков кометной природы — комы (облака газа) вокруг него не было, поэтому его переквалифицировали в астероид. Позже дополнительные наблюдения с помощью оптических телескопов показали, что объект имеет вытянутую сигарообразную форму, красноватый оттенок и высокую плотность.

Ави Лоэб (Avi Loeb) и его студент Амир Сираж (Amir Siraj) из Гарвардского университета искали в каталоге метеоров NASA объекты с траекторией и скоростью, похожими на эти параметры у Оумуамуа. Так они обнаружили объект диаметром чуть меньше метра и массой около 460 килограммов, который разрушился в атмосфере над южной частью Тихого океана. Метеороид приближался к Солнцу со скоростью около 60 километров в секунду, а его гиперболическая орбита предполагает, что он прибыл из-за пределов Солнечной системы, говорят астрономы. По их оценкам, межзвездные метеороиды могут попадать в атмосферу Земли каждые 10 лет, и, теоретически, один из них за 4,5 миллиарда лет истории Земли мог даже занести на планету жизнь.

Ученые рассчитывают, что в будущем им удастся «поймать» подобный объект до того, как он сгорит в атмосфере, чтобы пронаблюдать этот процесс и определить его химический состав. Однако астроном из Лаборатории реактивного движения NASA Эрик Мамаджек, с которым поговорили Science News, не уверен в том, что объект 2014 года действительно был межзвездным: по его словам, для такого вывода у ученых все же недостаточно данных.

Заведующий Звенигородской обсерваторией ИНАСАН Сергей Барабанов сказал N+1, что сомневается в выводах коллег: по его словам, слабость статьи, которая вряд ли пройдет рецензирование в научном журнале, в том, что авторы заранее принимают справедливость своего предположения и не учитывают слишком большой разброс ошибок в оценке скорости объекта. «На мой взгляд, [это] сильно натянутые выводы... Принципиально [межзвездные метеороиды] существовать могут, но насколько этот объект межзвездный — это вилами на воде писано», — сказал Барабанов.

Ранее Лоэб и другой его коллега высказывали предположение, что Оумуамуа может быть межзвездным парусником: по их мнению, эта гипотеза позволяет понять, откуда у этого объекта дополнительное ускорение, которое нельзя объяснить ни гравитацией Солнца и планет, ни солнечным ветром.

Ольга Добровидова
https://nplus1.ru/ne...rstellar-meteor





Мессье 81

Изображение
Авторы и права: Паоло Де Сальваторе (Обсерватория Зенит)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Одна из ярчайших галактик на небе Земли – большая красивая галактика Мессье 81, по размерам сравнимая с Млечным Путем. Она также известна как NGC 3031 или галактика Боде, в честь астронома, открывшего ее в 18-м веке. Великолепную спиральную галактику можно найти на небе в направлении на северное созвездие Большой Медведицы. На этом четком телескопическом изображении M81 хорошо видны ее яркое желтое ядро, голубоватые спиральные рукава, розовые области звездообразования и широкие полосы космической пыли. Замечательная пылевая полоса проходит прямо сквозь галактический диск, левее центра, в противоположном направлении относительно других спиральных деталей M81. Это свидетельствует о неспокойном прошлом галактики. Такая выделяющаяся пылевая прожилка может быть результатом тесного сближения M81 с ее меньшим спутником – галактикой M82. Тщательное изучение переменных звезд в M81 позволило сделать одну из самых точных оценок расстояния до другой галактики – 11.8 миллионов световых лет.
http://www.astronet.ru/db/msg/1466641






Космос: Загадки Луны

Изображение

Восстановление потерянных записей дало возможность выявить причину лунных высоких температур

Когда астронавты космического корабля Аполлон вернулись из полета они обнаружили, что забыли две пары проб, взятых методом бурения лунной поверхности.

С помощью сенсорных датчиков оказалось довольно просто обнаружить тепло на поверхности луны, определить излучаемое количество тепла и получить подробные данные о геологической активности луны в последнее время.

Изображение

Информация о тепле в почве Луны, природа которого имеет радиоизотопное происхождение, была передана на Землю по соответствующим каналам связи, где она была записана на магнитные пленки и в таком виде хранилась до 1977 года. В 1974 году была предпринята попытка изучить магнитные пленки. Изучением хранящихся пленок занимался главный эксперт экспериментов Маркус Лангсет в течение декабря 1974.

Многие думали, что архивные пленки с информацией о лунном тепле, вообще утеряны в виду небрежного ведения документооборота , а канцелярия не смогла дать разумного объяснения где находится место хранения лент. Но на прошлой декаде приводились в порядок чердачное помещение, гаражи и административные помещения здания, что привело к находке и спасению небольшого количества утерянных пленок.

Отчет Маркуса Лангсета по данным оригиналов пленок показал, что тепло скорее всего нисходило с поверхности луны, нежели поднималось из лунного ядра, как это предполагалось. В попытке объяснить этот феномен было выдвинуто несколько гипотез. В частности: 1. Присутствие астронавтов каким-то образом нагрело поверхность 2. Что инструменты во время их эксплуатации нагревались и выделяли избыточное тепло 3. Что луна проходила свой продолжительный период теплового цикла.

Неуверенность ученых означает невозможности доверять результатам эксперимента.

Однако вновь найденные и восстановленные магнитные пленки показали, что тепло распространялось все время от поверхности луны к основанию шурфа и заставило отказаться от всех объяснений кроме предположения, что тепло появилось в результате смещения поверхностного грунта передвижениями астронавтов.

Исследуя луну и перемещаясь по ее поверхности, астронавты оставляли отпечатки обуви скафандров и движущегося лунохода. Это приводило к компрессии и затемнению лунной поверхности.

По словам Вальтера Киефера , сотрудника института изучения Планетарной системы и луны, Хьюстон, и соавтора данного исследования, происходило поглощение солнечного света по ходу передвижения астронавтов, что и обусловило нагрев поверхности в этих специфических местах.

Результаты были опубликованы в майском номере Журнала геофизических исследований: в разделе «Планеты».

Появившиеся данные позволяют предположить, что измерения, сделанные в самом начале эксперимента – когда тепло было все еще очень близко к поверхности- наиболее надежные, что делает полученные показатели замеров корректными.

«Таким образом сейчас мы знаем, что можем доверять этим замерам, в которых мы не были уверены несколько лет тому назад»,- заключает В. Киефер.

источник Журнал Саентифик Американ №09 2018 Стр. 17
Автор: - Нола Тейлор Редд.
Перевод: Энигма Л.Н.
https://scientificru...os-zagadki-luny






УФ-излучение не снижает жизнепригодность экзопланет в системах красных карликов*

Изображение
Рис. 1. Экзопланета Проксима b в представлении художника. Над горизонтом изображена звезда Проксима Центавра, а правее и выше от нее — двойная звезда Альфа Центавра АВ. Масса планеты Проксима b немного больше массы Земли, а температура на ее поверхности вполне допускает присутствие воды в жидкой фазе. Рисунок с сайта eso.org

С тех пор как стало известно, что вокруг многих звезд вращаются планеты, в том числе и похожие на Землю, не утихают споры о том, может ли там существовать жизнь. Естественное требование: экзопланета должна быть в зоне обитаемости, чтобы на ней могла существовать жидкая вода. Но у красных карликов — самого распространенного типа звезд в нашей Галактике, к которому относится и ближайшая (помимо Солнца) к нам звезда Проксима Центавра, — зона обитаемости маленькая и находится очень близко к звезде. Учитывая высокую активность красных карликов, это означает, что уровень радиации на поверхности экзопланеты должен быть очень высоким. Однако проведенное учеными из США моделирование условий на таких экзопланетах показало, что интенсивность УФ-излучения на них ниже, чем она была на Земле ранних этапах развития жизни.

Существование экзопланет — планет, находящихся вне Солнечной системы, — было надежно установлено в 1992 году (A. Wolszczan, D. A. Frail, 1992. A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257 + 12). Сейчас, благодаря усовершенствованным средствам наблюдения и методам обработки информации, открытие новых экзопланет происходит регулярно. В каталоге экзопланет на сегодняшний день числится более 4000 экзопланет из более чем 3000 планетных систем. Это только те экзопланеты, которые надежно подтверждены с помощью наземных телескопов, — ожидающих подтверждения кандидатов в экзопланеты еще больше.

Имеют экзопланеты и ближайшие к нам звезды (в частности, уверенность в существовании экзопланеты у звезды Барнарда — четвертой по близости к Солнцу после трех звезд системы Альфа Центавра — появилась в прошлом году, см. I. Ribas et al., 2018. A candidate super-Earth planet orbiting near the snow line of Barnard’s star). Некоторые из этих экзопланет располагаются в так называемой обитаемой зоне: условия на их орбитах близки к земным и теоретически там возможно существование жизни (прежде всего исходя из возможности наличия на этих планетах воды в жидкой фазе, поскольку это необходимый растворитель во многих биохимических реакциях).

Близкие по размеру к Земле экзопланеты называются землеподобными или экзопланетами земного типа. А если землеподобная экзопланета еще и находится в зоне обитаемости, то ее называют двойником Земли. Понятно, что именно такие экзопланеты представляют самый большой интерес как с точки зрения изучения внеземной жизни, так и с точки зрения подбора будущего «дома» для человечества. Поиск экзопланет земного типа — ключевая часть миссии космического телескопа «Кеплер», запущенного в марте 2009 года. Несмотря на то, что в 2013 году телескоп частично вышел из строя, информация с него продолжала поступать до прошлого года, а анализ всех полученных данных займет еще некоторое время. По состоянию на март 2019 года им было обнаружено больше 2600 экзопланет.

Ближайшая к Земле звезда после Солнца — красный карлик Проксима Центавра, входящий в состав звездной системы Альфа Центавра, — также имеет свою планетную систему. В 2016 году было объявлено о том, что вокруг этой звезды обращается как минимум одна планета, Проксима b (G. Anglada-Escudé et al., 2016. A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri), а буквально несколько дней назад на конференции Breakthrough Discuss, организованной в рамках программы исследования жизни во Вселенной Breakthrough Initiatives, было заявлено о том, что вокруг этой звезды обращается еще одна планета (но она, разумеется, пока находится в статусе кандидата в экзопланеты). Проксима b немного больше Земли и при этом находится в обитаемой зоне. Большая полуось ее орбиты равна всего 0,05 а. е. (то есть она в 20 раз ближе к своей звезде, чем расстояние от Земли до Солнца), но поскольку светимость красного карлика (Проксима относится к спектральному классу М), гораздо ниже, чем у звезды вроде Солнца, то Проксима b получает как раз столько тепла, чтобы вода могла на ней существовать в жидкой фазе. Но достаточно ли этого, чтобы там могла существовать жизнь? До недавнего времени считалось, что нет.

Красные карлики составляют большинство звезд в нашей Галактике (например, двадцать из тридцати ближайших к Земле звезд относятся к этому типу). Такие звезды проявляют гораздо большую активность, чем Солнце. Мощные вспышки и связанные с ними потоки ионизированных частиц (звездный ветер) губительны для возможной жизни на экзопланетах, вращающихся вокруг красных карликов: во время вспышек поток ультрафиолета может увеличиваться на два порядка, а, как известно, сильное УФ-излучение повреждает клетки и нуклеиновые кислоты. Все это усугубляется тем, что зона обитаемости находится очень близко к звезде и эти экзопланеты, скорее всего, лишены защитного магнитного поля: из-за приливного захвата они всегда обращены к звезде одной стороной и у них отсутствует вращение ядра, порождающее магнитное поле.

Однако значимые выводы о жизнепригодности планетных систем красных карликов можно делать только после как можно более точного расчета мощности достигающего планеты коротковолнового излучения, которое обладает наибольшей биологической активностью (по сравнению с инфракрасным излучением и излучением видимой части спектра) и представляет наибольшую опасность для живых организмов. Из трех видов коротковолнового излучения (ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение) важнее всего оценить уровень ультрафиолетового, поскольку на его долю приходится подавляющая часть излучаемой энергии. Именно это и проделали астрономы из Корнеллского университета (США) Джек О’Мэлли-Джеймс (Jack O’Malley-James) и Лиза Калтенеггер (Lisa Kaltenegger). Результаты опубликованы в недавнем выпуске журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ученые смоделировали условия на поверхности четырех ближайших потенциально обитаемых экзопланет: Проксимы b, TRAPPIST-1 e, Ross-128 b и LHS-1140 b. Поскольку спектр излучения родительских звезд хорошо известен, ученые могли оценивать вероятный уровень ультрафиолетового излучения на поверхности этих экзопланет, исходя из различных вариантов состава и плотности атмосферы: от аналогичного современной земной атмосфере до очень тонкой и нарушенной в результате звездных вспышек бескислородной атмосферы, плохо блокирующей ультрафиолет. Как и следовало ожидать, моделирование показало, что по мере истощения атмосферы и снижения в ней уровня озона всё больше ультрафиолета достигает поверхности. Но даже при самом высоком уровне показанного моделью уровня УФ-излучения на поверхности экзопланет (во время вспышек на родительской звезде при тонкой бескислородной атмосфере), он все же был ниже того, что получала Земля в начале архея (4,0–3,9 млрд лет назад), когда на Земле зародилась жизнь (рис. 2). Сравнительные данные для ранней Земли авторы брали из модели спектральной эволюции (L. Kaltenegger et al., 2007. Spectral Evolution of an Earth-like Planet).

Изображение
Рис. 2. Моделирование потока УФ-излучения для четырех экзопланет (Проксимы b, TRAPPIST-1 e, Ross-128 b и LHS-1140 B). Линии разных типов обозначают разные модельные атмосферы планет: ТОА — отсутствие атмосферы; Р = 1 bar — давление у поверхности составляет 1 бар (аналог современной земной атмосферы); Р = 0,5 bar — при давлении 0,5 бар; Р = 0,1 bar — при давлении 0,1 бар; Anoxic — при бескислородной атмосфере. Для сравнения даны графики для современной Земли (Modern Earth) и Земли периода раннего архея (Early Earth). По горизонтальной оси — длина волны (в нм); по вертикальной оси — поток излучения (в В·м−2·нм−1). Рисунок из обсуждаемой статьи в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Таким образом авторы показывают, что ультрафиолетовое излучение не является ограничивающим фактором жизнепригодности ближайших к Земле экзопланет, входящих в планетные системы красных карликов класса М, и ставят обратный вопрос: а не является высокий уровень радиации необходимым условием для развития жизни на ранних этапах развития планет земного типа? Ведь известно, что в некоторых биомолекулах, например, нуклеиновых кислотах, при облучении могут возникнуть мутации (в том числе и полезные). Возможно, признаки жизни надо искать именно в планетных системах активных звезд.

Не все длины волн ультрафиолетового излучения одинаково губительны для биологических молекул. Чем меньше длина волны, тем сильнее биологическое действие излучения. Чтобы оценить потенциальную обитаемость миров с различным объемом получаемого излучения, авторы приводят обобщенные данные о том, как меняется выживаемость при разных длинах ультрафиолетового излучения бактерий-экстремофилов Deinococcus radiodurans — одного из самых радиационно-устойчивых организмов на Земле. Оказывается, для того, чтобы спровоцировать одинаковый уровень смертности в популяции этих бактерий, доза УФ-излучения длины 360 нм должна быть на три порядка выше, чем доза УФ-излучения длины 260 нм.

История эволюции жизни на Земле демонстрирует различные стратегии выживания в условиях высокого уровня радиации: защитные пигменты, биофлуоресценция, жизнь под водой или под землей. Авторы уверены, что такие же механизмы защиты могут использовать организмы и на других планетах (если они там есть). В частности, в одной из своих предыдущих работ (J. O'Malley-James, L. Kaltenegger, 2016. Biofluorescent Worlds: Biological fluorescence as a temporal biosignature for flare star worlds) они писали, что допускают возможность существования на планете Проксима b биосферы, использующей биологическую флуоресценцию как защитный механизм от вспышек ультрафиолетового излучения Проксимы Центавра (правда, эта статья не была опубликована в рецензируемом журнале).

Авторы считают, что их новые результаты в целом снимают главное возражение против существования жизни на ближайших экзопланетах земного типа. Теперь осталось узнать, есть ли там атмосфера и жидкая вода.

Источник: Jack T. O’Malley-James, L. Kaltenegger. Lessons from early Earth: UV surface radiation should not limit the habitability of active M star systems // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2019. V. 485. DOI: 10.1093/mnras/stz724.

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

#1479 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 19 Апрель 2019 - 08:07

Снимок: На 29-й день рождения «Хаббл» делает снимок Южной крабовидной туманности

Изображение

Этот невероятный снимок Южной крабовидной туманности, напоминающей по форме песочные часы, был сделан, чтобы ознаменовать 29-ю годовщину пребывания космического телескопа НАСА/ЕКА Hubble («Хаббл») на орбите. Эта туманность, формируемая двойной звездной системой, является одним из множества объектов, подробно изученных при помощи «Хаббла» за долгие годы его плодотворной работы. Этот новый снимок раскрывает новые детали строения этой туманности и демонстрирует сохранившийся до сих пор научный потенциал этого космического телескопа-ветерана.

24 апреля 1990 г. космический телескоп НАСА/ЕКА Hubble был запущен в космос на борту шаттла Discovery («Дискавери»). За время своей работы эта обсерватория перевернула многие наши представления о Вселенной. Снимки, получаемые с ее помощью, являются невероятно интересными как с научной, так и чисто эстетической точки зрения.

Каждый год часть драгоценного времени этого космического телескопа отводится на получение специального снимка к годовщине, при этом в объектив камеры телескопа, как правило, попадают особенно красивые и важные объекты Вселенной. Крабовидная туманность, представленная на этом новом снимке, не стала исключением из общего правила.

Эта необычная туманность была сформирована в результате взаимодействия между парой звезд, расположенных в центре. Эта пара состоит из двух весьма различных по свойствам объектов – красного гиганта и белого карлика. Красный гигант находится на последних этапах своего жизненного цикла и сбрасывает внешние оболочки. После того как этот процесс завершится, он также превратится в белый карлик. Часть сброшенного красным гигантом газа поглощается его компаньоном, белым карликом.

Когда достаточно большое количество этого выброшенного материала падает на белый карлик, он также производит выбросы материала, формируя те замысловатые структуры, которые мы видим при взгляде на эту туманность. В конечном счете красный гигант прекратит сбрасывать внешние газовые слои - и тем самым питать материалом своего компаньона. Однако до этого времени может произойти еще немало выбросов, что приведет к формированию еще более сложных структур, считают ученые НАСА.

Zooming in on the Southern Crab Nebula
https://www.youtube....h?v=7g4ZZbVSpdo
https://www.astronew...=20190419054901






Российские астрономы нашли несостоявшуюся сверхновую

Изображение
V.V. Gvaramadze et al. / arXiv.org

Российские ученые обнаружили необычную звезду, которая получилась в результате слияния белых карликов, но не вспыхнула в виде сверхновой. Это нестабильное светило должно существовать не более нескольких десятков тысяч лет, после чего ему предстоит превратиться в нейтронную звезду, но очень яркой вспышки уже не ожидается, пишут авторы в препринте на arXiv.org.

Существует несколько эволюционных путей звезд, которые приводят к рождению яркой вспышки — сверхновой. Такие явления бывают разных типов, их классифицируют по наличию особенностей в спектрах. У сверхновых типа II есть линии излучения водорода, у сверхновых типа Ia есть линии поглощения кремния, у Ib не наблюдается кремния, но есть излучение гелия, а у Ic нет ни гелия, ни кремния. Вспышки типа II также подразделяются на более мелкие категории на основе особенностей кривых блеска, то есть зависимости яркости от времени.

Как и многие другие устоявшиеся определения в астрономии, классификация сверхновых в большей степени отражает исторические аспекты исследований этого феномена, а не физические различия между ними. Так, все типы сверхновых, кроме Ia, — это проявление катастрофического коллапса ядра массивной звезды, в результате которого формируется нейтронная звезда или черная дыра, если звезда была достаточно тяжелой.

Вместе с тем, ученые до сих пор не пришли к единому мнению о природе предшественников сверхновых Ia. Эти яркие вспышки исключительно важны для космологии, так как обладают примерно одинаковой светимостью на пике кривой блеска, что позволяет использовать их в качестве стандартных свечей, то есть определять расстояние до событий, измеряя видимую яркость.

Основная гипотеза, объясняющая возникновение таких событий, — термоядерный взрыв белого карлика. Такое должно происходить при превышении предела Чандрасекара — формально максимальной массы для такого типа звезд, больше этого порога давление вырожденных электронов не позволяет остановить дальнейший коллапс. Считается, что масса белого карлика увеличивается в результате взаимодействия с компаньоном в двойной системе, хотя ни одного случая наблюдения объектов до произошедшего взрыва сверхновой типа Ia на данный момент нет.

Компаньоном может быть обычная звезда или другой белый карлик. В последнем случае два компактных светила должны слиться и взорваться в виде сверхновой Ia. Однако возможен иной сценарий, при котором образуется нестабильный сверхмассивный замагниченный и быстро вращающийся белый карлик. Для такого тела должен быть характерен исключительно сильный звездный ветер (улетающий от светила поток массивных частиц), который будет участвовать в формировании окружающей туманности, сильно обедненной водородом и гелием, так как в самих белых карликах мало этих элементов.

В работе российских астрономов под руководством Василия Гварамадзе из Государственного астрономического институт имени Штернберга (ГАИШ МГУ) описываются результаты наблюдения объекта, подходящего по многим параметрам на роль подобной несостоявшейся сверхновой. Звезду и окружающую ее туманность (обе называются WS35), ученые обнаружили в созвездии Кассиопеи.

Полученный на шестиметровом телескопе БТА спектр излучения звезды и сравнение его с теоретическими моделями показывают, что температура поверхности центральной звезды должна составлять порядка 200 тысяч кельвин, а по массе она на 80 процентов состоит из кислорода и на 20 процентов из углерода. В спектре не было найдено линий водорода и гелия, как и должно быть в случае слияния белых карликов. Оценочная скорость звездного ветра составляет 16 тысяч километров в секунду — таких высоких значений в норме не наблюдают. Обычно звездные ветра горячих светил разгоняются давлением излучения, но даже это не позволяет достичь столь высоких значений. С другой стороны, наблюдения можно объяснить быстрым вращением звезды со значительным магнитным полем, что опять же полностью соответствует предсказаниям теории.

Изображение
Полученный в наблюдения спектр излучени (черный) и в наибольшей степени соответствующий ему модельный спектр (красный). Двумя основными несоответствиями являются линии излучения на длинах волн 4340 and 6068 ангстрем, которые, по-видимом, принадлежат неону, который не учитывается в данной модели. Нижней красной линией отмечен континуум излучения
V.V. Gvaramadze et al., 2019

Также объект соответствует другим теоретическим ожиданиям о сверхчандрасекаровских звездах: положению на диаграмме Герцшпрунга — Рассела и наличию туманности с малым содержанием водорода и гелия, образовавшейся в результате значительной потери массы во время слияния и после него. Светимость WS35 превышает модельное значение для тела с массой 1,49 масс Солнца, что уже больше, чем предел Чандрасекара — 1,4 массы Солнца. При этом в среднем белые карлики обладают массой всего в 0,6 солнечных.

Изображение
Положение объекта WS35 на диаграмме Герцшпрунга — Рассела и модельная траектория эволюции сверхчандрасекаровского белого карлика
V.V. Gvaramadze et al., 2019

На основе размера окружающей туманности и теоретических предсказаний скорости ее расширения авторы оценивают возраст системы — 16 тысяч лет. Весте с положением на диаграмме Герцшпрунга — Рассела вблизи конечной стадии эволюции подобных тел это говорит о скором коллапсе светила с превращением в маломассивную нейтронную звезду. Ученые предсказывают, что этот переход будет сопровождаться гамма-всплеском, резким увеличением нейтринного потока и быстрой, но неяркой сверхновой типа Ic.

Помимо новой информации о предполагаемых предшественниках сверхновых Ia, данная работа также подтверждает модельные оценки, что около 10 процентов звезд на главной последовательности и белых карликов являются продуктами слияний. В таком случае, как правило, должны получаться светила с большим магнитным полем, что может помочь объяснить наблюдаемое количество массивных замагниченных звезд.

Прогресс в наблюдательной технике позволил в последние годы намного больше узнать о белых карликах, которые обладают небольшой по сравнению с обычными звездами светимостью. В частности, орбитальный телескоп Gaia позволил обнаружить «грязный» белый карлик, в атмосфере которого содержится много металлов. Такое может происходить в результате разрушения близких планет. Также недавно впервые удалось наблюдать сжатие молодого белого карлика.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...9/04/18/unnovae





Астрофизики увидели в космосе первую молекулу Вселенной*

Изображение
Планетарная туманность NGC 7027
Hubble, NASA, ESA

Астрофизики доказали наличие молекулярных ионов HeH+ в космическом пространстве. Теория предсказывает, что это соединение было первым связанным состоянием атомов во Вселенной. Несмотря на лабораторное подтверждение существования таких молекул еще в 1925 году, их так и не удавалось обнаружить в космосе. При помощи спектроскопических наблюдений в терагерцовом диапазоне молекулу впервые удалось зафиксировать в планетарной туманности NGC 7027, пишут авторы в журнале Nature. Обнаруженное соединение не является реликтом Большого взрыва, а заново образовалось при подходящих условиях в современной Вселенной.

Согласно теории горячего Большого взрыва, примерно между 10 секундами и 20 минутами от появления нашей Вселенной протекал процесс первичного нуклеосинтеза, в течение которого образовались все составные ядра. По массе первичное вещество состояло на 75 процентов из водорода, на 25 процентов — из гелия-4, и примерно по 0,01 процента приходилось на дейтерий и гелий-3, также присутствовали следовые количества лития. Однако в это время температура была слишком велика для образования атомов или молекул, поэтому вся материя находилась в состоянии плазмы.

Когда температура упала до примерно 4000 кельвинов, начали образовываться первые нейтральные атомы, причем из-за бо́льшего потенциала ионизации первыми с электронами стали объединяться ядра гелия. Затем появились условия для появления первой молекулы — гидрида гелия HeH+, — которая образовалась из нейтрального атома гелия и иона водорода. Соединение обладает исключительно высокой химической активностью и наименьшим известным сродством к протону — выделяющейся при присоединении этой частицы энергией. На основе этого параметра можно оценить степень кислотности соединения, которая в данном случае оказывается беспрецедентно высокой, а значит, гидрид гелия должен быть наиболее сильной известной кислотой. Вещество появилось еще до рекомбинации водорода, то есть до перехода преобладающей доли вещества в прозрачное состояние, отщепления света от материи и появления реликтового излучения.

Последующее охлаждение Вселенной и образование нейтрального водорода привело к разрушению гидрида гелия, так как он вступает в реакцию с любыми нейтральными молекулами или атомами. Таким образом получились ионы молекулы водорода H2+, одной из основных форм материи в текущую эпоху. Несмотря на столь большую значимость в химической эволюции Вселенной, HeH+ не удавалось обнаружить в космическом пространстве. В лаборатории данное вещество было получено еще в 1925 году, но лишь в 70-х годах ученые начали всерьез рассматривать возможность существования соединения в доступной для непосредственного наблюдения плазме.

В работе под руководством Рольфа Гюстена (Rolf Güsten) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка описаны спектроскопические наблюдения в терагерцовом диапазоне, в которых была обнаружена наиболее сильная линия излучения гидрида гелия на длине волны 0,149 миллиметров. Такое излучение непрозрачно для земной атмосферы, поэтому для сбора данных была задействована инфракрасная обсерватория SOFIA, расположенная на самолете «Боинг 747SP».

Астрофизические модели предсказывали, что наилучшим местом для поиска HeH+ являются планетарные туманности, то есть протяженные газовые оболочки, сбрасываемые похожими на Солнце звездами в процессе превращения в белого карлика. В таком случае интенсивное излучение горячей компактной звезды будет ионизировать все вещество в близкой окрестности, что создаст благоприятные условия для длительного существования гидрида гелия, которые в ином случае сразу бы прореагировал с любой молекулой или атомом. Именно там соединение и нашли — в планетарной туманности NGC 7027.

«Открытие HeH+ является волнующей и красивой демонстрацией стремления природы формировать молекулы, — говорит соавтор работы Дэвид Ньюфелд (David Neufeld) из Университета Джонса Хопкинса. — Несмотря на малообещающие доступные ингредиенты — смесь водорода и инертного благородного газа гелия — и агрессивную среду с температурой в тысячи градусов, хрупкая молекула все-таки образуется. Стоит отметить, что это явление не только можно наблюдать астрономическими методами, но и понять с использованием теоретических моделей».

Обнаруженное соединение не является реликтом Большого взрыва, а заново образовалось при подходящих условиях в современной Вселенной. Тем не менее, его регистрация указывает на правильное понимание космической химии в том числе ранних эпох. В дальнейшем авторы намерены воспользоваться более чувствительными приборами, такими как массив антенн ALMA, для поиска сигнала данной молекулы в далеких галактиках ранней Вселенной.

Спектроскопические методы являются основой поисков разнообразных веществ вдали от Земли, что мы подробно описывали в тексте «Космическая химия». Гелий как химический элемент был сперва открыт как набор линий излучения в спектре Солнца и лишь спустя 27 лет его непосредственно выделили на Земле.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...-after-big-bang





Скопление Девы: "встречный ветер" "обескровливает" галактики в движении

Галактические скопления - это крупнейшие известные структуры вселенной, которые связаны гравитационно. В центре таких скоплений, массы которых достигают 10 000 масс таких галактик, как Млечный Путь, часто располагается гигантская галактика. Например, в галактическом скоплении Девы (Virgo) центральная галактика называется Messier 87 (М87), и именно в ней располагается сверхмассивная черная дыра, сенсационный снимок которой облетел весь мир несколько дней назад.

Изображение
Филаменты в спектре H-альфа (красного цвета) спиральной галактики с перемычкой Messier 90 (М90), которая является частью галактического скопления Девы. Фото: Alessandro Boselli/LAM

Из-за своей циклопической массы галактические скопления притягивают к себе материю из своих ближних и даже дальних окрестностей. В результате, в общее «гравитационное корыто» затягиваются галактики, как группами, так и по отдельности, а также огромные количества газа. Однако подавляющее большинство галактик в скоплении бедны газом, в отличие от «поля», то есть пространства за пределами скопления. Но какие же процессы приводят к тому, что галактики теряют газ? Исследованием этого вопроса занималась международная группа ученых при участии в ней Герхарда Хенслера из Венского университета. А результаты их работы появились недавно в журнале Astronomy and Astrophsics.


Ближайшее к Земле галактическое скопление

Для изучения потерь газа в скоплениях галактик и понимания процессов, лежащих в основе этого явления, была начата программа наблюдений на канадско-французско-гавайском телескопе (CFHT) под общим руководством французских ученых. В рамках этого проекта астрофизики изучают H-альфа-газ галактик в галактическом скоплении в созвездии Девы, которое находится ближе всего к Земле - «всего» в пятидесяти миллионах световых лет от нас. Именно поэтому проект получил название Virgo Environmental Survey Tracing Ionized Gas Emission (Съемка окружения скопления Дева, отслеживающая выбросы ионизированного газа) (VESTIGE).

В то время как газ скопления галактик разогрет до десятков миллионов градусов, гораздо более холодный газ в галактиках может нагреваться при столкновении газовых потоков и при радиационных процессах. Такие нагревательные процессы принуждают газообразный водород, безусловно, самый распространенный элемент во вселенной, высвобождать эту энергию, которая проявляется свечением в своей спектральной линии H-альфа.


Зрелищные газовые филаменты

В ходе исследования была детально изучена центральная галактика скопления Девы M87, которая считается показательным объектом во взаимодействии активного массивного ядра с его окружением. В центре M87 располагается та самая черная дыра массой в миллиарды солнц, которая поучила имя Powehi и является первой черной дырой, зафиксированной на фотоснимке. Она действует подобно гигантской «энергетической машине», которая выбрасывает огромные газовые струи.

Используя изображения в спектре H-альфа, а также в общих спектрах, исследователи обнаружили впечатляющие филаменты (нити) и полосы ионизированного газообразного водорода, которые простираются от центра примерно на десять-двадцать пять тысяч световых лет в разных направлениях и ослабляются только на расстоянии примерно 60 000 световых лет от точки своего начала. Для сравнения, наш Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет. Эти газовые структуры пронзают и область внутренней пыли, то есть твердые частицы, протянувшуюся на 9 000 световых лет. Особенно примечательны здесь скорости турбулентных потоков - от 700 до 800 километров в секунду, при длине всего 3000 световых лет в центральном диапазоне. Исходя из спектральных линий, ученые приходят к выводу, что газ нагревается ударными фронтами, возникающими в результате взаимодействия центральных струй с газом, который, вероятно, попадет в галактику из ее окружения.


Непрерывная потеря газа из-за «встречного ветра»

Наряду с таким новым взглядом на активное ядро ​​галактики M87, исследование также занимается потерями газа из галактик – этот процесс ясно виден на примере галактики NGC 4569. Один из процессов, лежащих в основе этого, возникает вследствие движения галактик под действием неподвижного горячего газа галактического скопления, который создает «встречный ветер» - очень похожий на тот, который мы чувствуем, когда катаемся на велосипеде, но несравненно более сильный - со скоростью 1000 километров в секунду. Многие другие галактики в скоплении Девы остались не просто «обескровленными» из-за этой потери газа: в условиях отсутствие газа не может быть и звездобразования. С другой же стороны, ученые выяснили, что в некоторых «сорванных» газовых сгустках образуются звездные скопления, которые затем «летают» в межгалактическом пространстве, распознаваемые в ультрафиолете как комки или узлы, например, NGC 4254.

При каких условиях это происходит, сейчас исследуется в рабочей группе в Венском университете на основе цифрового моделирования. В Млечном же Пути такой эффект неизвестен. Его звезды, как и наша Солнечная система, в которой находится Земля, были созданы исключительно в пределах газового диска галактики в последние десять миллиардов лет. «Поэтому галактическое скопление в Деве, которое является ближайшим к Земле, как раз и представляется лучшим вариантом для изучения поведения галактик в разнообразных и интенсивных условиях окружающей среды», - говорит Хенслер. - «Мы продолжим те же исследования на еще одним близком галактическом скоплении Печи, которое можно наблюдать в южном небе с помощью телескопов Европейской Южной обсерватории (ESO)».
https://kosmos-x.net...2019-04-18-5685






Ядро Меркурия оказалось твердым

Планетологам уже давно известно, что у Земли и Меркурия — металлические ядра. Ядро Меркурия занимает примерно 85% от общего объема планеты. Внешнее ядро планеты состоит из жидкого металла, но теперь стало ясно, что внутреннее ядро — твердое.

Владимир Гильен

Команда ученых из Центра космических полетов Годдарда, Массачусетского технологического института, Университета «Сапиенца», Кейсовского университета Западного резервного района и Колумбийского университета нашла доказательства того, что внутреннее ядро Меркурия твердое и почти того же размера, что и внутреннее ядро Земли. Статья об исследовании опубликована в журнале Geophysical Research Letters.

«Внутренности Меркурия все еще активны благодаря расплавленному ядру, питающему слабое, по сравнению с земным, магнитное поле планеты, — говорит доктор Антонио Дженова из Университета «Сапиенца». — Внутренняя часть Меркурия остыла быстрее по сравнению с нашей планетой. Меркурий может помочь предсказать, как магнитное поле Земли изменится с охлаждением ядра».

Чтобы выяснить, из чего состоит ядро Меркурия, доктору Дженова и его коллегам пришлось, фигурально выражаясь, взглянуть на планету поближе. Они использовали радионаблюдения миссии MESSENGER, чтобы определить гравитационные аномалии (области местного увеличения или уменьшения массы) и расположение оси вращения первой планеты Солнечной системы, что позволило им понять ее ориентацию.

Изображение
Графическое представление внутренней структуры Меркурия / © NASA’s Goddard Space Flight Center

Каждая планета вращается на оси, также известной как полюс. Меркурий вращается намного медленнее Земли: день на планете длится 58 земных. Ученые часто используют небольшие вариации вращения объекта, чтобы понять, какова его внутренняя структура.

В 2007 году радиолокационные наблюдения, проведенные с Земли, показали, что во вращении Меркурия есть небольшие изменения — либрации, — которые помогли выяснить, что по крайней мере часть ядра планеты жидкая. Однако наблюдений исключительно скорости вращения было недостаточно, чтобы провести точные исследования состава внутреннего ядра. На вопрос о том, может ли там скрываться жидкое ядро, помогла ответить гравитация.

«Гравитация — это мощный инструмент для изучения внутренностей планеты, так как она зависит от плотности ее структуры», — говорит доктор Сандер Гуссенс из Центра космических полетов Годдарда.

Ученые внесли данные MESSENGER в компьютерную программу, позволившую им отладить параметры и выяснить, каким должен быть внутренний состав Меркурия, чтобы соответствовать его вращению и гравитационным маневрам космических аппаратов.

Результаты показали, что лучше всего этим данным соответствует наличие у Меркурия крупного, твердого внутреннего ядра. Ученые рассчитали, что твердое железное ядро имеет около двух тысяч километров в поперечнике и составляет около половины всего ядра планеты (около четырех тысяч километров в поперечнике). Для сравнения, твердое ядро Земли имеет примерно 2 400 километров в поперечнике.

«Нам пришлось совместить информацию из разных областей — геодезии, геохимии, орбитальной механики и гравитации, — чтобы выяснить, какова внутренняя структура Меркурия», — рассказал доктор Эрван Мазарико из Центра космических полетов Годдарда.
https://naked-scienc...kazalos-tverdym

#1480 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 20 Апрель 2019 - 07:37

Установлена связь между светимостью квазара и массой его гало из темной материи

Изображение

Ученые использовали крохотные искажения реликтового излучения, вызываемые гравитацией материи объектов Вселенной и зарегистрированные спутником Planck («Планк») Европейского космического агентства, для обнаружения связи между светимостью квазара – яркого ядра активной галактики – и массой большего по размерам «гало» из темной материи, внутри которого расположен квазар. Эти результаты являются важным подтверждением современных представлений об эволюции галактик на протяжении истории Вселенной.

Большинство галактик нашей Вселенной имеют в центре сверхмассивную черную дыру (СМЧД), масса которой может составлять от нескольких миллионов до нескольких миллиардов масс нашего светила. Большинство этих «космических монстров» находятся в «спящем» состоянии, не демонстрируя значимой активности, однако примерно один процент от их числа классифицируется как «активные» СМЧД, поглощающие материю из окружающего пространства с огромной скоростью. В результате быстрой аккреции материал в окрестностях черной дыры разогревается и излучает почти во всех диапазонах электромагнитного спектра.

Реликтовое излучение является самым древним излучением, доступным для наблюдений. Проходя почти через всю Вселенную, это излучение претерпевает небольшие искажения при встрече с массивными объектами – что соответствует Общей теории относительности Эйнштейна. В новом исследовании команда астрономов под руководством Джеймса Джича (James Geach) из Хартфордширского университета, Соединенное Королевство, объединила данные, собранные при помощи миссии Planck, предназначенной для составления карты реликтового излучения всего неба, с данными о местоположении квазаров, полученными при помощи Слоуновского цифрового обзора неба. Обширная выборка позволила установить убедительную связь между массой гало из темной материи квазаров и их светимостью, в соответствии с которой чем больше масса гало из темной материи квазара, тем выше его светимость, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronew...=20190420075825







Найдена самая массивная нейтронная звезда

Изображение
Нейтронная звезда и ее компаньон в двойной системе с учетом искривления пространства в представлении художника
Sebastian Bularca / Flickr

Масса пульсара PSR J0740+6620 оказалась рекордной для известных нейтронных звезд: 2,17 масс Солнца. Значение соответствует верхним пределам теоретических оценок и поможет определить пока что неизвестное уравнение состояния вещества при сверхъядерной плотности в недрах нейтронных звезд, пишут авторы в препринте на arXiv.org.

Нейтронные звезды — это один из возможных конечных этапов эволюции обычных светил. Они обладают исключительно высокой плотностью, которая даже превышает ядерную. В атомных ядрах плотность может достигать 3×1017 килограммов на метр кубический, а в центре нейтронных звезд, по различным оценкам, может быть в несколько раз больше.

Основной проблемой на современном этапе исследований этих экстремальных объектов является неизвестное уравнение состояния материи в их недрах, то есть зависимость давления от плотности. Существует большое разнообразие моделей, которые предполагают различное внутреннее строение, размер и другие свойства нейтронных звезд.

Протестировать различные модели строения можно при помощи изучения миллисекундных пульсаров — быстровращающихся нейтронных звезд, яркое радиоизлучение с полюсов которых при каждом обороте фиксируется на Земле. Многие параметры таких объектов и явления в их окрестностях можно определить методом пульсарного тайминга, то есть посредством длительных наблюдений принимаемых сигналов.

В работе под руководством Ханны Кромарти (Hanna Thankful Cromartie) из Виргинского университета описывается определение массы пульсара PSR J0740+6620 в двойной системе с белым карликом. Оценка стала возможной благодаря наблюдению эффекта Шапиро — замедлению распространения света при прохождении вблизи массивного тела. Этот феномен является одним из стандартных проявлений общей теории относительности Альберта Эйнштейна и измерен во многих ситуациях, в том числе и для планет Солнечной системы.

Изображение
Остаточная задержка во времени прихода сигнала в зависимости от орбитальной фазы, нейтронная звезда оказывается за компаньоном на фазе 0,25. Верхняя панель — с учетом всех релятивистских эффектов. Средняя панель — результат лучшей классической модели. Нижняя панель — выделенная задержка Шапиро.
H. T. Cromartie et al., 2019

В данном случае подходящие условия возникают при движении пульсара позади компаньона при орбитальном соединении, то есть попадании обоих тел на луч зрения. Измерение задержки по времени прихода сигналов пульсара и знание параметров обращения тел в системе позволяют с высокой точностью вычислить массу пульсара, которая оказалась равна 2,17 солнечных.
Объект стал самой массивной нейтронной звездой из известных на данный момент; звезд этого класса тяжелее двух Солнц в принципе известно достаточно мало. Открытие позволяет установить новые ограничения на возможные уравнения состояния вещества в недрах нейтронных звезд и указывает на справедливость более жестких уравнений, в которых давление в зависимости от массы растет быстрее. Физически это соответствует появлению отталкивания между частицами при меньших плотностях.

Самой точной теоретической оценкой верхнего предела считается значение 2,16 масс Солнца, она получена с использованием информации об излученных гравитационных волнах в единственном известном на данный момент слиянии нейтронных звезд. Тем не менее, в пределах ошибок эти величины согласуются.

Нейтронные звезды имеют непосредственное отношение к химической эволюции Вселенной, ведь именно в их слияниях образуются самые тяжелые элементы. Поэтому изучение этих объектов важно не только в контексте релятивистской астрофизики и физики высоких энергий, но и для других областей науки.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...most-massive-ns





Титан: карст из бензола и ацетилена*

Экзотический мир. Исследователи обнаружили на сатурнианской луне Титане удивительный вариант земного карста. Признаками существования такого слоя стали озера глубиной более 100 метров, словно высеченные в высоких плоских горах. Вероятно, они были созданы метановыми дождями, которые растворяли и разрушали замерзшие недра спутника, состоящие из бензола и ацетилена. И что еще поразительно: за несколько последних лет полностью исчезли три больших озера Титана.

Изображение
Многие из этих озер сатурнианской луны Титана имеют глубину более 100 метров и располагаются на высокогорных плато. © NASA / JPL-Caltech / USGS

Сатурнианская луна Титан во многих аспектах удивительно схожа с Землей: на его поверхности видны вулканы, острова, каньоны и озера, а в его атмосфере бушуют штормы и плавают облака. Но вместо водяного пара и воды на ледяной луне Сатурна циркулируют углеводороды, такие как этан и метан - где-то в жидкой форме, а где-то в виде льда или газа. Процессы, которые лежат в основе этого экзотического цикла, а также многие особенности титановых «вод», понятны ученым лишь частично.


Загадки «вырубленных» озер

«Каждый раз, когда мы делаем открытие на Титане, луна Сатурна становится для нас все более загадочной», - говорит автор исследования Марко Мастроджузеппе из Калифорнийского технологического института в Пасадене. Наряду с прочим, эти слова относятся к странному распределению озер в северном полушарии этого спутника Сатурна, потому что с точки зрения форм и размеров этих «вод», Титан кажется словно разделенным на две части:

В восточной половине северного полушария Титана наблюдаются несколько обширных озер, почти морей, с плоскими берегами и многочисленными островами. В отличие же от этой части луны, от его северного полюса на запад протянулись сотни небольших озер. Еще несколько лет назад в данных, полученных с радаров, было выявлено, что эти озера имеют поразительно крутые берега и глубоко погружены в поверхность. Чтобы узнать больше о топографии различных типов озер, Мастроджузеппе и его команда проанализировали радиолокационные данные, полученные космическим зондом NASA Cassini во время его последнего пролета возле сатурнианской луны в апреле 2017 года.


Плоские горы с глубокими дырами

Поразительная особенность: небольшие озера Титана расположены не на уровне моря, а на плоских горах высотой в сотни метров. Эти метановые озера выглядят на этих плато, как темные глазницы. Но это значит, что эти озера не могут питаться притоками, считают исследователи. Вместо этого такие «водоемы» должны получать жидкий метан от дождей - так же, как и многие изолированные кратерные озера на Земле.

Изображение
Разделенный на две части ландшафт: на востоке преобладают несколько крупных морей (внизу), на западе расположилось множество небольших озер. © NASA / JPL-Caltech / Agenzia Spaziale Italiana / USGS

Также удивительно, что эти открытые озера Титана ни в коем случае не плоские и поверхностные, а уходят глубоко под поверхность. Как показывают данные радара, некоторые из этих озер достигают глубины более сотни метров и имеют почти вертикальные стены. Они похожи на земные карстовые озера, такие как сеноты на Юкатане или Красное озеро в Хорватии. Эти озера образовались вследствие того, что со временем дождевая вода размыла известняк недр.


Карст из бензола и ацетилена

Но на Титане нет ни дождевой воды, ни известняка. Что же тогда могло вырыть эти странные глубокие дыры в плоских горах Титана? Исследователи подозревают, что даже эта сатурнианская луна тоже может иметь своеобразный карст - только вместо неорганических минералов, он состоит из замороженных соединений углерода. «Большая часть поверхности Титана, кажется, богата органическими материалами - и они растворимы в жидком этане или метане», объясняют они.

«Прежде всего, бензол и ацетилен так же растворимы в жидком этане при минус 180 градусах, как и минералы на основе кальция в земной воде», - говорят Мастроджузеппе и его команда. Таким образом, дождей на Титане вполне могло быть достаточно для того, чтобы в течение десяти-ста миллионов лет создать такие дыры глубиной более ста метров. И новые наблюдения подтверждают уже высказывавшиеся ранее предположения о существовании таких углеводородных карстов на луне Сатурна.


Призрачные озера Титана

И еще один сюрприз, обнаруженный в данных космического зонда Cassini: когда зонд в 2013 году пролетал над областью, где уже были ранее зафиксированы несколько крупных озер, обнаружилось, что они внезапно исчезли. «Эти фантомные озера проявились в радиолокационных данных за 2006 год, где они кажутся заполненными жидкостью, похожей на воду», - заявили Шеннон МакКензи из Университета Джона Хопкинса и ее команда во второй статье на эту тему.

Но при измерениях с помощью инфракрасного спектрометра зимой 2013 года эти озера более обнаружены не были. «Призрачные озера рассеивают излучение точно также, как и окружающая их поверхность», - сообщают исследователи. - «Следовательно, они не могут представлять собой открытую жидкую поверхность». Но что же это тогда? Ученые подозревают, что эти озера, в отличие от глубоких карстовых, напоминают довольно мелкие водоемы. Следовательно, их метан может легко испаряться или просачиваться в пористую подземную среду.

И здесь становится ясно: Метановые и этановые озера Титана гораздо разнообразнее, чем считалось ранее. Но и в этом отношении луна Сатурна снова кажется удивительно похожей на Землю. Хотя здесь ландшафтные формы и процессы имеют в своей основе совершенно иные материалы, базовый принцип удивительно похож на принципы земной геологии.
https://kosmos-x.net...2019-04-19-5687






Триплет Льва

Изображение
Авторы и права: Маркус Бауер
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Эта группа галактик популярна весной в северном полушарии. Она известна как Триплет Льва – три великолепные галактики собрались в одном поле зрения. Их изображения выглядят впечатляюще, даже если они получены на небольших телескопах. Вот перечень галактик, входящих в группу: NGC 3628 (слева), М66 (внизу справа) и М65 (вверху). Все три – огромные спиральные галактики. Они выглядят непохожими, потому что их диски наклонены под разными углами к лучу нашего зрения. NGC 3628, известная также как галактика Гамбургер, видна с ребра, и поглощающие свет пылевые полосы пересекают плоскость галактики. Диски M66 и M65 наклонены так, что видна их спиральная структура. Гравитационные взаимодействия между галактиками группы также оставили заметные следы, включая искривленный и расширенный диск NGC 3628 и вытянутые спиральные рукава М66. Поле зрения этого замечательного изображения – почти два градуса (четыре диска полной Луны). На расстоянии до триплета галактик, для которого получена оценка в 30 миллионов световых лет, это соответствует линейному размеру в миллион световых лет. Конечно, окруженные дифракционными лучами звезды находятся в нашем Млечном Пути.
http://www.astronet.ru/db/msg/1466756






Как выглядит развитие черной дыры

Одной из топовых новостей прошедших дней стало сообщение о том, что астрономам удалось впервые запечатлеть черную дыру. Об этом знаменательном событии много писали. Не везде было написано, что, вообще-то, ученые не увидели на снимке ничего принципиально неожиданного. Современные астрофизические теории довольно четко предсказывают что и когда там можно увидеть.

Сергей Сысоев

А раз так — то почему-бы и не посмотреть, как живет и развивается черная дыра в течение миллиардов лет?

Observing Supermassive Black Holes in Virtual Reality
https://youtu.be/SXN4hpv977s

Благодарим за видео пользователя YouTube BlackHoleCam.
https://www.popmech....e-chernoy-dyry/






Мимо Земли пролетел астероид размером с дом

Околоземные астероиды часто остаются незамеченными вплоть до непосредственного сближения с Землей. Таким был и 2019 GC6, пролетевший мимо планеты 18 апреля.

Владимир Гильен

Изображение

Вчера мимо Земли пролетел астероид размером с дом. Он прошел ближе к планете, чем пройдет любой другой космический булыжник до конца этого года — по крайней мере, насколько известно.

Астероид под названием 2019 GC6 был обнаружен Каталинским небесным обзором NASA 9 апреля — за девять дней до того, как он пролетел мимо Земли. Гигантский камень максимально приблизился к планете 18 апреля, в 06:41 по Гринвичу. Его ближайшая точка по отношению к нам находилась в 219 тысячах километрах от Земли — это примерно половина расстояния до Луны.

Согласно заявлению Лаборатории реактивного движения NASA, на тот момент астероид двигался с относительной скоростью 20 300 км/ч. Космическое агентство рассчитало, что его диаметр составляет около 30 метров.

House-Sized Asteroid to Give Earth Close Shave - Orbit Animation
https://youtu.be/UQw7dfd9ZRM
Анимация обиты астероида 2019 GC6 / © NASA/JPL-Caltech

NASA классифицировало астероид 2019 GC6 как «потенциально опасный» околоземный объект, однако это не значит, что он непосредственно угрожал Земле в этот раз. Агентство использует этот термин в отношении любых околоземных объектов, пролетающих в пределах восьми миллионов километров от земной орбиты и достаточно массивных, чтобы причинить существенный ущерб Земле, по информации Отдела по координации планетной обороны NASA.

Тем не менее тот факт, что множество астероидов остаются незамеченными буквально до самого последнего момента — или даже после того, как успевают пролететь мимо нашей планеты, — делает столь широкое определение NASA касательно потенциально опасных объектов несколько менее обнадеживающим. Ближе всего к Земле в этом году, 28 марта пролетел астероид 2019 FC1, замеченный астрономами всего за день до события. Этот космический камень был вдвое ближе к планете, чем 2019 GC6.

Чтобы защитить Землю, NASA и другие мировые организации постоянно сканируют небеса в поисках новых угроз, каталогизируя каждый космический камень на околоземной орбите и изучая новые способы остановки астероида, летящего прямо к Земле, прежде чем случится катастрофа.
https://naked-scienc...oletel-asteroid

#1481 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 21 Апрель 2019 - 08:33

Колебания солнечного излучения связали со стабильностью земного климата

Изображение
Valerio Lucarini & Tamás Bódai / Physical Review Letters, 2019

Американские климатологи показали, что переход между стабильными состояниями теплого климата и «Земли-снежка» может быть индуцирован небольшими случайными колебаниями интенсивности солнечного излучения. При этом траектория фазового перехода обязательно проходит через метастабильное состояние, которое называют меланхоличным. По оценкам ученых, такие переходы могут длиться около десяти миллионов лет. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на arXiv.org.

Климат Земли зависит от большого числа параметров: интенсивности солнечного излучения, отражающей способности планеты (альбедо), концентрации парниковых газов, состояния атмосферы и даже расположения Солнечной системы в галактике. Тем не менее, в зависимости от соотношения между этими факторами возможно только два стабильных состояния климата. Первое состояние — это теплый климат, в котором мы живем сейчас. Второе состояние — так называемая «Земля-снежок», практически полностью покрытая льдом (при этом среднегодовая температура планеты не превышает нуля градусов Цельсия). В частности, геологические исследования указывают на состояния «снежка», которое сформировалось в эпоху Неопротерозоя (около 650 миллионов лет назад) и Гуронского оледенения (2,4–2,1 миллиарда лет назад).

Тип сформировавшегося глобального климата в основном определяется соотношением между двумя процессами обратной связи. Первый процесс — положительная обратная связь между площадью ледяного панциря и альбедо планеты. Грубо говоря, чем обширнее панцирь, тем больше солнечного излучения Земля отражает в космос и тем больше охлаждается; в свою очередь, чем сильнее охлаждается планета, тем быстрее растет ледяная шапка. Если бы температурой планеты управлял только этот процесс, ей было бы выгодно либо полностью покрыться льдом, либо полностью от него избавиться. К счастью, его сдерживает отрицательная больцмановская обратная связь — чем меньше температура планеты, тем меньше тепла она излучает в окружающее пространство и потому меньше охлаждается. Когда оба этих процесса сильны и примерно уравновешивают друг друга, климат планеты становится неустойчивым, словно стакан с перегретой водой. Климатологи называют такое состояние меланхоличным. В этом состоянии граница ледников находится в районе средних широт. Небольшие возмущения меланхоличного состояния приводят к тому, что Земля быстро разогревается или превращается в «снежок». К сожалению, ученые плохо понимают, как происходят такие фазовые переходы, и какие процессы их вызывают.

Физики Валерио Лукарини (Valerio Lucarini) и Тамас Бодай (Tamás Bódai) исследовали, как случайные возбуждения связаны с устойчивостью климата, и подтвердили, что меланхоличное состояние напоминает седловую точку в энергетическом спектре системы. Для этого ученые объединили примитивные уравнения атмосферной модели PUMA с моделью энергетического баланса Гил—Селлерса (Ghil-Sellers), которая качественно описывает перенос тепла океанскими течениями. Чтобы связать эти модели, физики учитывали вертикальные потоки тепла и считали, что температура приповерхностного слоя атмосферы равна температуре океана. Получившееся дифференциальное уравнение учитывало перенос тепла между различными широтами, положительную и отрицательную обратную связь, а его траектории стремились к одному из двух аттракторов, отвечавших теплому климату или «снежку». В первом случае средняя температура планеты была близка к нулю градусов Цельсия, во втором случае не превышала -40 градусов.

Изображение
Соотношение между интенсивностью солнечного излучения и возможными состояниями климата. Красная линия отвечает теплому климату, синяя — «снежку», зеленая — метастабильному меланхоличному состоянию.
Valerio Lucarini & Tamás Bódai / Physical Review Letters, 2019

Чтобы учесть перепады солнечного излучения, от которых зависит величина положительной обратной связи, ученые ввели в систему параметр контроля μ, который показывал среднюю интенсивность излучения, и параметр σ, определяющий величину случайных колебаний интенсивности. В основном исследователи рассматривали солнечную активность порядка 98 процентов от текущего значения и работали с небольшими относительными колебаниями, не превышающими процента от полного солнечного потока. Чтобы построить фазовую диаграмму климата, исследователи рассчитывали среднюю температуру планеты и разницу температур между приполярными областями (60–90 градусов северной широты) и экваториальным поясом (0–30 градусов северной широты). Это позволяло оценить, где проходит граница ледяной шапки, и ухватить не только стабильные, но и метастабильные состояния.

Ученые обнаружили, что колебания интенсивности солнечного излучения разрушают устойчивые состояния и индуцируют переходы между «снежком» и теплым климатом. Чем меньше уровень шума, тем больше время жизни устойчивого состояния. По самым мягким оценкам, оно не превышает десяти миллионов лет (впрочем, согласно геологическим данным, за последние два миллиарда лет Земля полностью замерзала всего несколько раз, что, очевидно, противоречит оценке ученых). Более того, траектории таких фазовых переходов всегда проходят через меланхоличные состояния. По словам авторов статьи, эти траектории отвечают инстантонам, которые минимизируют действие Фрейдлина-Вентцеля (Freidlin-Wentzell). Таким образом, ученые заключают, что меланхоличное состояние служит своеобразным аналогом седловой точки в энергетическом спектре, через которую проходят траектории, соединяющие соседние минимумы.

Изображение
Соотношение между временем жизни устойчивого состояния и амплитудой случайных колебаний интенсивности солнечного излучения (уменьшается слева направо)
Valerio Lucarini & Tamás Bódai / Physical Review Letters, 2019

Изображение
Фазовая диаграмма, описывающая переход между аттрактором теплого климата (красная точка) и меланхоличным состоянием (зеленая точка). Красным пунктиром отмечен наиболее вероятный путь
Valerio Lucarini & Tamás Bódai / Physical Review Letters, 2019

Стоит отметить, что в своей работе ученые не учитывали антропогенные факторы, которые также могут существенно сказаться на климате планеты. В настоящее время связь между деятельностью человека и увеличением средней температуры Земли подтверждена на уровне пять сигма (99,9999 процента вероятности неслучайного результата).

Несмотря на то, что смоделировать климат Земли очень сложно из-за хаотической природы атмосферы, ученые пытаются установить какие-нибудь общие закономерности, связанные с его изменением. Например, в апреле прошлого года физики из Чикагского университета предложили простую геометрическую модель, которая описывает структуру водоемов, образующихся на покрытой льдом поверхности Серверного Ледовитого океана во время летнего таяния. По словам исследователей, эта модель повысит точность существующих климатических моделей. А в 2017 году ученые с помощью компьютерного моделирования объяснили необычный климат мира «Игры престолов» и предсказали его дальнейшее изменение.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...ncholic-climate





Как формировалась Луна

Откуда около нашей планеты взялось столь массивное тело, как Луна, почему она и Земля имеют такие параметры орбиты, а также состав пород объясняет гипотеза гигантского столкновения. Примерно 4,5 миллиарда лет назад в «зародыш» Земли врезалась другая протопланета размером с Марс: на видео представлено моделирование этого процесса.

Василий Парфенов

How the Moon Was Formed
https://youtu.be/mQAdYWcA7ig

Эта гипотеза объясняет очень многое: размер ядра Луны, наклон оси вращения нашей планеты и особенности строения земной коры, в частности наличие материков. Модель ударного формирования Луны является наиболее достоверной и реалистичной, а также согласуется с большей частью данных, полученных в результате исследований естественного спутника Земли. Тем не менее, существует ряд противоречий, и сейчас в научном сообществе серьезное внимание уделяется модифицированной версии этой гипотезы. Согласно ей основное столкновение произошло не с одним массивным, а с несколькими более компактными телами.

NASA | Evolution of the Moon
https://youtu.be/UIKmSQqp8wY

Если о происхождении Луны существует несколько гипотез, то ее поверхность изучена хорошо и позволяет современным ученым достаточно уверенно говорить о том, что происходило с ней после формирования. На основании результатов миссии Lunar Reconnaissance Orbiter НАСА создали короткую анимацию, демонстрирующую, как изменялась поверхность на протяжении 4,5 миллиардов лет.
https://www.popmech....mirovalas-luna/





Ученый рассказал, как лучше наблюдать за первым весенним звездопадом

НИЖНИЙ НОВГОРОД, 21 апр - РИА Новости. Наблюдать за первым весенним звездопадом - метеорным потоком Лириды - россияне смогут в ночь с 22 на 23 апреля, сообщил РИА Новости начальник научно-исследовательского отдела Нижегородского планетария Николай Лапин.

Лириды – метеорный поток, который можно наблюдать каждый год в апреле. Свое название Лириды получили в честь созвездия Лиры, со стороны которого, как кажется, летят метеоры.

"Лириды в этом году можно наблюдать на протяжении нескольких дней, но пик звездопада приходится на ночь с 22 на 23 апреля, когда за час можно увидеть до 20-ти "падающих звезд". Это, конечно, не самый яркий звездопад в году, но по-настоящему зрелищный метеорный поток придется ждать до августа, когда в небе засверкают Персеиды", - сообщил ученый.
Он отметил, что при ясном небе наблюдать за Лиридами можно будет невооруженным взглядом.

"Выбирайтесь за город с раскладушкой или спальным мешком, ложитесь ногами на север и смотрите в том же направлении. Наберитесь терпения, и вы будете вознаграждены картиной первого весеннего звездопада", - сказал Лапин.
https://ria.ru/20190...1552891109.html

#1482 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 22 Апрель 2019 - 07:52

После 20 лет наблюдений подтверждено 5 экзопланет на широких орбитах

Изображение

Свыше 4000 экзопланет было открыто учеными с момента обнаружения первой планеты за пределами Солнечной системы в 1995 г., однако большая часть этих планет находится на относительно узких орбитах вокруг родительских звезд и имеет очень короткий период обращения вокруг них. В самом деле, для подтверждения присутствия планеты необходимо дождаться, пока она совершит более чем один оборот вокруг родительского светила. Это может занять от нескольких суток для самых близких к родительским звездам планет до десятилетий в случае отдаленных планет – так, Юпитеру требуется 11 лет для совершения одного полного оборота вокруг Солнца. Только телескоп, специально предназначенный для поисков экзопланет, позволяет проводить такие наблюдения на протяжении долгого времени – и именно к таким инструментам относится телескоп EULER Женевского университета, Швейцария, расположенный в обсерватории Ла-Силья, Чили. Планеты с большими орбитальными периодами представляют особый интерес для астрономов, поскольку они являются частью слабо изученной популяции планет, которая может стать «недостающим звеном» теории формирования и эволюции планет во Вселенной.

«Это заняло в общей сложности 20 лет; наблюдения проводились различными командами исследователей, - сказала Эмили Рикман (Emily Rickman), главный автор нового исследования. – Этот результат не мог быть достигнут без помощи спектрографа CORALIE, установленного на телескопе EULER, уникальном телескопе для поиска экзопланет с большим орбитальным периодом».

Телескоп EULER в основном предназначен для изучения экзопланет. С момента ввода телескопа в эксплуатацию, состоявшегося в 1998 г., он был оснащен спектрографом CORALIE, который позволяет астрономам измерять радиальные скорости звезд с точностью до нескольких метров в секунду, что позволяет обнаруживать при помощи метода радиальных скоростей планеты массой меньше массы Нептуна.

Все 5 обнаруженных в этом исследовании планет имеют орбитальные периоды от 15,6 до 40,4 года и массы от 3 до 27 масс Юпитера, сообщают исследователи.

Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
https://www.astronew...=20190422071745






Наблюдения молекулярного газа раскрывают секреты спиральной галактики NGC 5908

Изображение

В новом исследовании астрономы изучили спектральные линии молекул монооксида углерода и его изотопологов в массивной спиральной галактике NGC 5908. Это исследование позволяет глубже понять свойства молекулярного газа в этой галактике, чтобы дополнить с их помощью картину эволюции таких массивных объектов.

Массивные спиральные галактики с общими массами звезд, в несколько раз превышающими общую массу звезд Млечного пути, часто демонстрируют относительно низкие скорости формирования звезд, подчас даже ниже скорости формирования звезд в нашей Галактике. Этот факт приводит астрономов в недоумение, поскольку для набора галактиками настолько большой массы звезд измеренной скорости их формирования оказывается недостаточно. Поэтому исследователи полагают, что на эволюцию таких массивных спиральных галактик оказывают влияние какие-то другие механизмы.

Чтобы глубже разобраться в этом вопросе, необходимо собрать информацию об общем содержании и пространственном распределении молекулярного газа в галактиках этого класса. Такие исследования помогают понять механизм формирования звезд из молекулярного газа в массивных спиральных галактиках.

С этой целью группа астрономов во главе с Цзяном-Тао Ли из Мичиганского университета, США, провела наблюдения линий монооксида углерода и его изотопологов в галактике NGC 5908, используя 30-метровый радиотелескоп IRAM, расположенный в Испании. Галактика NGC 5908 находится на расстоянии 170 миллионов световых лет от Земли, а масса ее звезд оценивается в 256 миллиардов масс Солнца. Скорость формирования звезд в этой галактике составляет 3,81 массы Солнца в год.

В проведенном исследовании обнаружено, что общая масса молекулярного газа в галактике NGC 5908 составляет примерно 8,3 миллиарда масс Солнца, в то время как вместе с атомарным водородом эта масса возрастает примерно до 13 миллиардов масс нашего светила. И хотя эти результаты подтверждают, что холодный газ в галактике NGC 5908 вносит значительный вклад в общий баланс газа, однако это количество холодного газа не может объяснить, как галактика NGC 5908 набрала общую барионную массу порядка 2 триллионов масс Солнца.

Наблюдения также выявили, что у галактики NGC 5908 имеется гало из темной материи массой порядка 10 триллионов масс Солнца.

Общий вывод из проделанной работы состоит в том, что в галактике NGC 5908, вероятно, недавно закончилась вспышка звездообразования, и теперь в ней присутствует большое количество остаточного холодного газа, отмечают авторы.

Исследование доступно на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.
https://www.astronew...=20190422074922






"Роскосмос" опубликовал звуки нейтронных звезд

Изображение

МОСКВА, 21 апр — РИА Новости. Телестудия госкорпорации "Роскосмос" опубликовала на YouTube видеоролик с "музыкой", издаваемой пульсарами — быстро вращающимися нейтронными звездами, для этого радиосигналы от далеких светил перевели в звуковые волны, сообщается на странице телестудии.

Музыка пульсаров
https://youtu.be/jJqelIAQ2bo

"Переведя частоту сигналов в звуковые волны, можно получить музыку. Звуковой ряд создан на основе данных космического телескопа "Спектр-Р" проекта "Радиоастрон", — говорится в подписи к видео.

В ролике можно услышать звуки B0329+54, B0525-21 и других пульсаров.
https://ria.ru/20190...1552898718.html






Ученый прокомментировал падение метеора в Нижегородской области

НИЖНИЙ НОВГОРОД, 21 апр - РИА Новости. Увиденный жителями Нижегородской области метеор мог быть обычным горящим космическим мусором, заявил РИА Новости начальник научно-исследовательского отдела Нижегородского планетария Николай Лапин.

В воскресенье в сети появилось видео падения светящегося объекта в Нижегородской области. На кадрах, снятых видеорегистратором, заметно, как на ночном небе внезапно появляется и с большой скоростью летит довольно крупная яркая точка. Как отмечает телеканал "Звезда", очевидцами падения метеорита стали жители поселка Доскино, Автозаводского района Нижнего Новгорода, а также Арзамаса и других городов региона.

Появилось видео падения метеорита в Нижегородской области
https://youtu.be/sckHJAnW_bQ

"Снятый на видео светящийся объект - это обычный метеор. У меня возникли сомнения по поводу того, камень это или все-таки космический мусор. Уж очень медленно он летел, очень похоже на космический мусор. Метеор – это явление, которое происходит при сгорании того или иного тела в атмосфере Земли. При этом тело метеора может быть каменным - если это нечто, прилетевшее из космоса, либо это может быть космический мусор – какая-нибудь железяка", - сказал ученый.

По его словам, падение метеора – явление не редкое, но фиксируется на видео оно в лучшем случае раз в год.
"Такое явление не часто попадает в поле зрения видеокамер. Здесь ясная погода позволила увидеть, зафиксировать, сохранить запись и выложить ее в интернет. Вот это действительно редкость", - отметил Лапин.

Он также рассказал, что угрозы от падения небесного тела, какого бы оно ни было происхождения, жителям Нижегородской области не было.

"Мелкое тело прогорает так, что от него практически ничего не остается. Это сгорело на высоте примерно 20-25 километров от поверхности Земли", - заключил ученый.
https://ria.ru/20190...1552904223.html
https://aboutspacejo...BC%D0%B5%D1%82/






Tyмaннocть PK164+31-1 oт Pete Williamson FRAS

Изображение

Джoнc-Эмбepcoн 1 (aнгл. Jones-Emberson 1, PK 164+31.1, VV 47) — плaнeтapнaя тyмaннocть 14-й звезднoй вeличины в coзвeздии Pыcи нa paccтoянии oкoлo 1600 cвeтoвыx лeт oт Coлнцa.

Являeтcя кpyпнoй плaнeтapнoй тyмaннocтью c низкoй пoвepxнocтнoй яpкocтью. Цeнтpaльнaя звeздa, имeющaя видимyю звезднyю вeличинy 16,8, являeтcя гoлyбым бeлым кapликoм.
https://aboutspacejo...illiamson-fras/

#1483 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 23 Апрель 2019 - 07:23

Астрономы открыли экзопланеты с периодом обращения в десятки лет*

Изображение
M. Kornmesser / ESO

Астрономы открыли пять новых планет-гигантов и кандидатов в маломассивные коричневые карлики, обращающихся вокруг солнцеподобных звезд, а также уточнили параметры четырех ранее обнаруженных экзопланет. Наблюдения за объектами велись в рамках проекта CORALIE, в ходе которого в течение последних двадцати лет ведется поиск экзопланет с длительным периодом обращения. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org.

С момента первого открытия экзопланеты в 1995 году наземные и космические телескопы помогли обнаружить и подтвердить существование более четырех тысяч подобных объектов. Однако подавляющее большинство из них имеют относительно короткие периоды обращения вокруг своих звезд. Особый интерес для астрономов представляют планеты-гиганты и коричневые карлики, находящиеся на расстояниях 5-50 астрономических единиц от своих звезд, исследования которых важны для поиска ограничений для моделей формирования и эволюции планетных систем. Однако, чтобы найти экзопланету с периодом обращения несколько десятков лет, необходимо проводить очень длительные наблюдения, чтобы она успела совершит один или несколько оборотов вокруг своей звезды.

С июня 1998 года 1,2-метровый телескоп EULER в Чили, оснащенный спектрографом CORALIE, ведет непрерывный долговременный поиск экзопланет методом доплеровской спектроскопии. Задача обзора заключается в обнаружении объектов с длительным периодом обращения вокруг своих звезд, которые в дальнейшем будут наблюдаться другими телескопами, в том числе и для получения их прямых изображений. Целями для наблюдений стали 1647 звезд главной последовательности (со спектральными классами от F8 до K0), находящиеся в небе южного полушария, в пределах пятидесяти парсек от Солнца. В рамках этого обзора ранее уже было открыто более 140 новых кандидатов в экзопланеты.

Группа астрономов во главе с Эмили Рикман (Emily Rickman) сообщает о новых результатах, полученных в рамках обзора. Были открыты три новых планеты-гиганта и два кандидата в маломассивные коричневые карлики, обращающиеся вокруг солнцеподобных звезд HD 181234, HD 13724, HD 25015, HD 92987 и HD 50499, характеризующихся избыточной металличностью. Также исследователи уточнили параметры уже обнаруженных экзопланет HD 50499b, HD 92788b и HD 98649b и подтвердили факт обнаружения экзопланеты HD 92788c. Все эти объекты имеют периоды обращения от 15,6 до 40,4 лет и массы от 2,93 до 26,77 масс Юпитера.

Изображение
Масса спутника звезды как функция ее металличности. Новооткрытые экзопланеты показаны оранжевыми звездами. Ранее обнаруженные планеты и коричневые карлики показаны синим цветом. Черная пунктирная линия показывает металличность Солнца.
Emily Rickman et al./arXiv:1904.01573 [astro-ph.EP]


Изображение
Массы зарегистрированных экзопланет и коричневых карликов в зависимости от длины большой полуоси орбиты. Новооткрытые экзопланеты показаны оранжевыми звездами. Ранее обнаруженные планеты и коричневые карлики показаны синим цветом, планеты, обнаруженные методом лучевых скоростей — красным. Черные пунктирные линии показывают пределы доступности обнаружения для объектов.
Emily Rickman et al./arXiv:1904.01573 [astro-ph.EP]

Эти данные подтверждают идею о том, что планеты-гиганты встречаются значительно чаще у звезд с высокой металличностью, а также пополнят базу данных экзопланет NASA, где было лишь 26 известных объектов с периодом обращения, превышающим 15 лет. Многие из новооткрытых объектов в ближайшем будущем станут целями для телескопов VLT и ELT, которые должны попытаться получить их прямые изображения.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли гигантский экзоюпитер в двойной звездной системе, почему первый обнаруженный «Кеплером» кандидат в экзопланеты получил подтверждение лишь восемь лет спустя после своего открытия и что открыл телескоп TESS за первые полгода своей работы на орбите.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...five-exoplanets





Магнитное поле нарушило термодинамическое соотношение неопределенностей

Изображение
Hyun-Myung Chun et al. / Physical Review E, 2019

Физики из Германии показали, что сильное магнитное поле может нарушить термодинамическое соотношение неопределенностей, связывающее относительную неопределенность токов и скорость диссипации энтропии. Для этого ученые рассмотрели упрощенную задачу — движение частицы, утопленной в жидкости с постоянной температурой, привязанной к началу координат упругой пружинкой и раскручиваемой постоянным внешним моментом. Кроме того, исследователи вывели более слабый аналог соотношения и показали, что он имеет простой физический смысл. Статья опубликована в Physical Review E, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

До тех пор, пока в термодинамической системе не установится равновесие, по ней текут токи, которые пытаются выровнять параметры системы во всех ее точках. Часть из этих токов можно использовать в практических целях — например, тепловой двигатель совершает работу за счет теплового тока, а молекулярные моторы работают за счет потока частиц. Другие токи преобразуют потенциальную работу в бесполезное тепло. Следовательно, чтобы оптимизировать использование двигателя, нужно подавить два фактора: неопределенность и диссипацию. Первый фактор связан с тепловыми флуктуациями, которые мешают точно предсказать эволюцию системы, то есть делают двигатель неуправляемым. Второй фактор, очевидно, снижает количество полезной работы, производимой двигателем.

К сожалению, несколько лет назад физики Андре Барато (Andre Barato) и Удо Зайферт (Udo Seifert) обнаружили, что одновременно избавиться от обоих факторов невозможно: если пытаться уменьшить тепловые потери, двигатель становится менее предсказуемым, и наоборот. По аналогии с принципом Гейзенберга из квантовой механики, который связывает неопределенности координаты и импульса частицы, ученые назвали открытую закономерность термодинамическим соотношением неопределенности. С момента открытия этого соотношения теоретики уже успели независимо проверить его для дискретных систем, эволюция которых описывается марковскими прыжками, и более приближенной к реальности динамике Ланжевена (Langevin dynamics).

Впрочем, в термодинамическом соотношении неопределенностей есть одна лазейка: его стандартное доказательство опирается на инвариантность наблюдаемых относительно обращений оси времени (то есть T-симметрию системы). Для систем, переменные которых меняют знак при подобном преобразовании, это доказательство не работает, а потому ограничение может не выполняться. В самом деле, в прошлом году группа ученых под руководством Удо Зайферта подтвердила, что соотношение нарушается в простейшем случае «недозатухшей» частицы в одномерном периодическом потенциале. «Недозатухшая» (underdamped) система — это колебательная система, в которой параметр затухания (проще говоря, трение) меньше единицы. Несколько месяцев спустя другая группа исследователей заметила, что это соотношение не выполняется для баллистического транспорта в многополюсных проводниках (multiterminal conductors), помещенных в магнитное поле.

В новой статье Удо Зайферт вместе с коллегами из Университета Штутгарта попытались установить механизмы, с помощью которых магнитное поле нарушает термодинамическое соотношение неопределенностей. Для этого исследователи рассмотрели двумерное движение заряженной частицы, плавающей в жидкости с постоянной температурой и привязанной к началу координат упругой пружинкой. Кроме того, исследователи «включили» постоянное магнитное поле, напряженность которого направлена перпендикулярно плоскости движения частицы, приложили к системе крутящий момент и учли белый шум. В рамках этой системы ученые рассчитывали «полезную» работу внешнего крутящего момента и диссипированное тепло, которые в сумме давали полное изменение энергии частицы, что согласуется со вторым законом термодинамики. Из-за наличия белого шума работа случайным образом колебались около средних значений. Коэффициент диффузии таких случайных колебаний, нормированный на квадрат средней работы, ученые рассматривали как меру относительной неопределенности ε2. Вторую величину, участвующую в термодинамическом соотношении неопределенности, — величину диссипации — исследователи определяли по скорости производства энтропии σ. В этих терминах соотношение неопределенности означает, что произведение Q = ε2×σ ≥ 1.

Изображение
Слева: среднее количество работы, произведенное за время t, и функция ее распределения (колоколообразные кривые). Справа: траектории частиц. В обоих случаях синяя линия отвечает слабому полю B, направленному против крутящего момента, красная линия — слабому полю, направленному по моменту, серая линия — сильному полю, направленному по моменту
Hyun-Myung Chun et al. / Physical Review E, 2019

Рассматривая поведение системы при разных напряженностях магнитного поля, ученые обнаружили, что скорость производства энтропии обратно пропорциональна величине поля. Грубо говоря, чем сильнее магнитное поле, тем больше сила Лоренца и тем меньше радиус кривизны траектории частицы. Поскольку мощность и скорость производства энтропии пропорциональны размеру области, в которой локализована частицы, это уменьшение автоматически приводит к падению диссипации. В то же время, относительная неопределенность при увеличении поля остается постоянной (или даже уменьшается в случае легкой частицы). Эта зависимость связана с быстрым падением дисперсии работы в сильном магнитном поле (обратно пропорционально квадрату напряженности), которое компенсирует уменьшение работы. В результате соотношение неопределенностей в сильном магнитном поле превращается в Q ≥ 1/(1+B2). По словам авторов, модификация соотношения связана с тем, что сильное магнитное поле нарушает T-симметрию, которой обладала исходная система.

Изображение
Модифицированное соотношение неопределенностей с учетом внешнего магнитного поля (красная линия) и значения параметров системы, рассчитанные при случайных значениях ее параметров
Hyun-Myung Chun et al. / Physical Review E, 2019

Наконец, ученые отмечают, что этот результат поднимает два важных теоретических вопроса. Во-первых, хотелось бы установить границы применимости соотношения неопределенности, коль скоро оно может нарушаться. В простейшей системе, рассмотренной физиками, таким условием выступала взаимная ориентация напряженности поля и внешнего крутящего момента (чтобы соотношение нарушилось, они должны смотреть в одну сторону). Во-вторых, исследователи предполагают, что помимо «традиционного» термодинамического соотношения неопределенностей может существовать и более слабое соотношение, которое выполняется для всех систем без исключения. Авторы надеются, что их результаты, полученные для простейшей системы и имеющие прозрачный физический смысл, поможет ответить на эти вопросы.

Обычно физики считают, что соотношение неопределенностей является исключительно квантовым эффектом, исчезающим при переходе к классическим системам. Однако в феврале прошлого года японские физики-теоретики показали, что соотношение, связывающее неопределенности времени и энергии, в действительности возникает во всех системах, эволюция которых описывается эрмитовым оператором — в том числе, в классических системах, в которых таким оператором выступает оператор Лиувилля. Кроме того, иногда соотношение неопределенностей можно «обхитрить» с помощью специально подобранных квантовых состояний. Как такие «хитрости» помогли ученым зарегистрировать гравитационные волны, можно прочитать в материале «Точилка для квантового карандаша».

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne.../magnetic-bound






«Хаябуса-2» показала сброс пенетратора на астероид Рюгу

Изображение
JAXA

Команда межпланетной станции «Хаябуса-2» опубликовала новые снимки, сделанные в ходе операции по созданию на поверхности астероида Рюгу искусственного ударного кратера. На фотографии попали падающий пенетратор и момент создания кратера. 25 апреля «Хаябуса-2» вернется на рабочую орбиту вокруг астероида, а затем произведет забор новой пробы вещества из созданного кратера, сообщается в твиттере миссии.

Автоматическая межпланетная станция «Хаябуса-2» была запущена в конце 2014 года и предназначена для исследования околоземного 500-метрового астероида (162173) Рюгу в течение полутора лет. В июне прошлого года станция прибыла к астероиду и вышла на стабильную орбиту вокруг него, а затем высадила на поверхность астероида два небольших спускаемых модуля MINERVA-II и аппарат MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout). Затем станция совершила первую операцию по забору пробы грунта, выстрелив танталовой пулей в поверхность астероида в момент максимального сближения, после чего при помощи грунтозаборного устройства собрала пыль и мелкие обломки породы, поднявшиеся вверх.

4 апреля 2019 года станция начала медленное снижение спуск до высоты 500 метров, после чего ранним утром 5 апреля сбросила пенетратор SCI (Small Carry-on Impactor), состоящий из медного снаряда массой 2,5 килограмма и 4,5-килограммового заряда взрывчатого вещества, который сработал через 40 минут на расстоянии 300 метров от поверхности, разогнав снаряд до двух километров в секунду. Компьютерное моделирование показало, что в ходе столкновения снаряда с поверхностью астероида образовался кратер диаметром около двух метров, выглядящий более темным, чем окружающий ландшафт. Момент отделения SCI от станции и его вращение в ходе полета вниз запечатлела бортовая камера TIR (Thermal Infrared Camera), которая вела съемку в течение одной минуты, делая кадры с интервалом в две секунды. Кроме того, команда миссии опубликовала новые снимки, полученные спускаемой камерой DCAM3, сброшенной с борта «Хаябусы-2». Ей удалось запечатлеть снижающийся пенетратор и выброс вещества с поверхности Рюгу.

Изображение
Снимки, полученные камерой DCAM3
JAXA

Из-за слабой гравитации Рюгу большая часть выброшенного при создании кратера вещества улетела в космос и могла оказаться на низких орбитах вокруг него, поэтому сразу после сброса SCI зонд удалился на расстояние около ста километров от Рюгу. 25 апреля «Хаябуса-2» вернется на рабочую 20-километровую орбиту, а затем снизится и осмотрит кратер в рамках операции CRA2, после чего будет принято решение о снижении и заборе грунта из ударного кратера. Далее проба будет помещена в возвращаемую на Землю капсулу.

Благодаря станции астрономы уже узнали, что Рюгу оказался наполовину полой «кучей щебня» и самым темным из всех посещенных космическими аппаратами небесных тел, а также то, что он может быть остатком более крупного небесного тела с радиоактивным ядром. Подробнее об этой необычной миссии можно прочитать в нашем специальном материале «Собрать прошлое по крупицам».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...9/04/22/SCI-fly






Геологи выяснили, почему магнитное поле Земли меняется рывками

Изображение
Компьютерная модель турбулентных потоков внутри ядра Земли
© Aubert et al./IPGP/CNRS Photo library

МОСКВА, 22 апр – РИА Новости. Сила магнитного поля Земли резко меняется каждые десять лет из-за существования внутри ядра планеты особых турбулентных волн, "взбалтывающих" его материю при достижении границы с мантией. Об этом пишут французские и датские геологи в журнале Nature Geoscience.

"Магнитное поле Земли не постоянно, на его силу влияют как медленные, так и быстрые колебания. К примеру, медленный круговорот расплавленных пород в ядре не только порождает это поле, но и отвечает за колебания в его силе, которые длятся столетиями. При этом существуют и очень резкие колебания, так называемые геомагнитные рывки, чья продолжительность не превышает и года", — пишут ученые.

Ядро нашей планеты, как сегодня считают ученые, состоит из двух слоев – твердого металлического ядра в центре, и окружающего его слоя из жидкого железа и никеля. Эта металлическая "жидкость" не стоит на месте, а постоянно движется, подобно воде в кипящем чайнике, и это движение порождает магнитное поле, защищающее жизнь на Земле от космических лучей, вспышек на Солнце и других опасных космических феноменов.

То, как происходит это движение, сегодня никто не знает, так как заглянуть в ядро Земли, используя сейсмические приборы, фактически невозможно, из-за чего ученым приходится изучать его тайны при помощи математических моделей и лабораторных опытов по воспроизведению условий в ядре при помощи сверхмощных прессов и наковален.

Недавно ученые обнаружили, что ядро Земли крайне неоднородно по своей структуре, что заставило их подозревать, что внутри него есть не два, а три слоя. Еще две группы геологов обнаружили необычные "пузыри" из железа, которые поднимаются из ядра в мантию, а также нашли следы существования своеобразных "реактивных потоков" железа внутри него.
Жульен Обер (Julien Obert) из Института физики Земли в Париже (Франция) и его коллега Кристофер Финлэй (Christopher Finlay) из Технического университета Дании в Люнгбю изучали еще одну странную черту ядра Земли, открытую в конце прошлого века.

До этого времени ученые считали, что магнитное поле планеты слабеет или усиливается достаточно медленными темпами, почти незаметными для наших приборов. В 1978 году ситуация резко изменилась, когда первые точные геомагнитные приборы зафиксировали, что скорость этих изменений выросла на несколько порядков. Примерно через год этот "рывок" прекратился и магнитное поле пришло в норму, однако нечто похожее повторилось в следующем десятилетии.

В общей сложности, за последние полвека ученые зафиксировали десять подобных событий, природа которых, как и их влияние на силу поля и миграции полюсов, до сих пор остается предметом споров среди геологов.

Финлэй и Обер нашли объяснение их появлению, изучая данные, записанные во время последних трех геомагнитных рывков, произошедших в 2007, 2011 и 2014 годах, и анализируя выводы их недавних попыток объяснить то, как переворачиваются полюса Земли.

Литосфера Земли состоит из трех основных слоев - земной коры, мантии и ядра. В составе мантии ученые выделяют две части - верхнюю и нижнюю. Изучение ядра и слоев мантии "напрямую" невозможно на практике из-за большой глубины, на которой залегают их породы.

Тогда ученые предположили, что периодические временные или постоянные смены полюсов планеты были связаны с существованием особых колебаний внутри него, так называемых "динамо-волн". Они движутся от экватора к полюсам и перестраивают магнитную структуру ядра с определенной периодичностью.

Нечто похожее, как заметили геофизики, происходит и в момент появления "геомагнитных рывков". Сильнее всего они проявляют себя в окрестностях экватора планеты, где появляются зоны, в которых сила магнитного поля особенно сильно росла или падала. Это натолкнуло их на мысль, что подобные аномалии могут порождать какие-то глубинные волны внутри ядра, связанные с тем, что Земля вращается вокруг своей оси.

Руководствуясь этой идеей, ученые создали очень детальную компьютерную модель его материи, при помощи которой они просчитали, как будут возникать и двигаться подобные колебания. Для проведения этих расчетов Оберу и Финлэю понадобился мощный суперкомпьютер и 4 миллиона часов машинного времени, однако эти затраты оправдали себя.

Оказалось, что геомагнитные рывки появлялись в подобной системе сами по себе благодаря тому, что волны, возникавшие в центральных регионах ядра, постепенно замедляли движение и усиливались по мере их приближения к его границе с мантией. Когда они достигали этой зоны, эти колебания особым образом "взбалтывали" его материю, что приводило к резкому усилению или ослаблению магнитного поля.

Как надеются ученые, результаты их расчетов и компьютерная модель помогут точно установить ту роль, которую геомагнитные рывки играют в эволюции магнитного поля Земли и в перевороте ее полюсов.
https://ria.ru/20190...1552947338.html






Как далеко добрались космические послания человечества

Насколько далеко смогли добраться радиосигналы, посланные человечеством, на фоне масштабов нашей Галактики?

Редакция ПМ

Изображение
ESO/S. Brunier

Галактика на изображении — это реконструкция Млечного Пути, если бы он составлял 110 000 световых лет в диаметре (недавние же исследования указывают на то, что наша Галактика еще больше). Крохотной же голубой точкой показана область, пределов которой достигли радиосигналы, посланные людьми: в диаметре данный участок составляет «всего» 200 световых лет (в принципе это немало, однако на фоне масштабов Млечного Пути данная область, конечно, кажется совсем небольшой).

Изображение
Adam Grossman / Nick Risinger / Planetary Society

Первое намеренное космическое радиопослание было отправлено в 1974 году: оно вошло в историю под названием «послание Аресибо». Радиосигнал был послан в направлении шарового звездного скопления M13, располагающегося от нас в 25 тысячах световых лет, с помощью обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. В принципе же радиосигналы поступают в космос с Земли на протяжении более 100 лет (со времени изобретения радио).

Большинство сигналов, вероятно, искажаются ионосферой. Те же, что избежали этой участи и на данный момент находятся примерно в 100 световых годах от Земли, настолько слабы, что их невозможно детектировать.
https://www.popmech....chelovechestva/






Переменная T Тельца и туманность Хинда

Изображение

Желтоватая звезда, находящаяся в центре этого замечательного вида неба в телескоп – это T Тельца, прототип класса переменных звезд типа T Тельца. Около нее видно желтое пылевое космическое облако, известное как переменная туманность Хинда (NGC 1555). Звезда и туманность находятся на расстоянии более 400 световых лет, на краю невидимого молекулярного облака.

Их блеск сильно меняется, однако не обязательно в одно и то же время, что добавляет таинственности этой вызывающей интерес области неба. В настоящее время общепризнано, что звезды типа T Тельца – это молодые (возраст меньше нескольких миллионов лет), похожие на Солнце звезды, которые находятся на ранних стадиях формирования. Еще больше усложняют картину инфракрасные наблюдения, которые показали, что сама T Тельца входит в состав кратной системы и позволяют предположить, что в связанной с ней туманности Хинда может находиться очень молодой звездообразный объект.

На расстоянии до T Тельца это замечательное цветное изображение охватывает область размером около 7 световых лет.

Источник - http://www.astronet.ru/db/msg/1309955
https://aboutspacejo...BD%D0%B4%D0%B0/

#1484 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 24 Апрель 2019 - 08:27

Исследование дисковых галактик проливает свет на движения звезд

Изображение

Астрофизики совершили важный шаг на пути к выяснению таинственного механизма, посредством которого дисковые галактики поддерживают форму своих спиральных рукавов. Их находки свидетельствуют в пользу гипотезы, согласно которой эти спиральные рукава формируются в результате действия волн плотности, создающих спиральный узор при распространении по галактике.

Дисковые галактики, к которым относится и наша галактика Млечный путь, составляют 70 процентов от числа всех известных галактик. Для них характерно наличие спиральных рукавов, однако астрономам остаются неизвестными причины их формирования и сохранения ими формы на протяжении продолжительного времени.

Эта научная проблема может быть проиллюстрирована следующим образом. Звезды в дисковой галактике обращаются вокруг центрального уплотнения, называемого «балджем», при этом звезды, расположенные ближе к центру, движутся быстрее, чем звезды, расположенные у края диска. Однако, если бы спиральные рукава состояли бы из фиксированных групп звезд, то звездам, расположенным у края диска, пришлось бы проходить большую дистанцию, чем звездам, расположенным в середине, чтобы сохранить неизменной спиральную структуру. То есть, этим звездам пришлось бы двигаться быстрее, чем звездам, расположенным у края диска, чтобы оставаться в составе своей группы.

В 1960-х гг. ученые предложили гипотезу «волн плотности» для объяснения этого парадокса. Согласно этой гипотезе, сквозь галактику движутся волны плотности, через которые, в свою очередь, проходят движущиеся по галактике звезды. При приближении к зоне повышенной плотности звезды «затормаживаются», словно автомобили, подъезжающие к длинной дорожной «пробке», в то время как передние звезды покидают «пробку».

В новом исследовании астрономы во главе с Райаном Миллером (Ryan Miller), приглашенным профессором физики Университета Арканзас, нашли подтверждение гипотезе волн плотности, наблюдая звезды, «отставшие» от движения спиральных волн плотности, и звезды, «обгоняющие» движение этих волн. Авторы проанализировали снимки из базы данных NASA/IPAC Extragalactic Database и выяснили, что звезды одного возраста формируют отдельные группы (мини-спиральные рукава). Положение этих групп звезд точно соответствовало прогнозам, сделанным на основании гипотезы волн плотности.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronew...=20190423213756






Наблюдения в рентгене позволили глубже понять туманность пульсарного ветра 3C 58

Изображение

Анализ новых данных, собранных в результате наблюдений в рентгеновском диапазоне при помощи космического аппарата НАСА NuSTAR, а также архивных данных, полученных при помощи космической обсерватории Chandra («Чандра») агентства, позволил глубже постичь природу туманности пульсарного ветра под названием 3C 58.

Туманности пульсарного ветра формируются в результате действия «ветра» со стороны пульсара. Пульсарный ветер состоит из заряженных частиц, которые при столкновении с газовыми оболочками в окружающем пульсар пространстве формируют такую туманность.

Расположенная на расстоянии от 6500 до 10000 световых лет от нас, туманность пульсарного ветра 3C 58, имеющая тороидальную структуру, связана с 65-миллисекундным пульсаром PSR J0205+6449. Ранее этот объект уже изучался в «мягком рентгене» (ниже 8 кэВ), но теперь астрономы решили продолжить моделирование спектра этого объекта в области «жесткого рентгена» (энергии свыше 10 кэВ).

Для этого астрономы во главе с Хонгджуном Аном (Hongjun An) из Национального университета Чонбук, Южная Корея, определили морфологию объекта в зависимости от энергии, пространственные изменения спектрального индекса, а также получили пространственно интегрированный широкополосный рентгеновский спектр туманности пульсарного ветра 3C 58.

Согласно полученным результатам, размер туманности 3C 58 убывает с увеличением энергии, что может быть объяснено синхротронным «выгоранием». Эти данные также показывают, что спектр становится «мягче» во внешних областях туманности пульсарного ветра.

Более того, исследователи обнаружили скачок пространственно интегрированного рентгеновского спектра и скачок радиального профиля спектрального индекса для условий туманности пульсарного ветра.

Согласно авторам, скачсок на радиальном профиле указывает на максимальную энергию электрона примерно в 200 ТэВ, что превышает ожидаемую учеными величину. Что касается скачка в спектре, то он соответствует максимальной энергии электрона примерно в 140 ТэВ для принятого магнитного поля в 80 мкГс. Кроме того, была посчитана мощность магнитного поля туманности 3C 58, которая составила от 30 до 200 мкГс.

Исследование появилось на сервере научных препринтов arxiv.org.
https://www.astronew...=20190423223316







Сейсмограф зонда InSight зафиксировал первое «марсотрясение»

Изображение
NASA / JPL-Caltech

Сейсмограф SEIS, установленный на Марсе посадочным зондом InSight, зафиксировал первое сейсмическое событие, сообщает французское космическое агентство CNES, где был разработан прибор. До этого момента ученые уже фиксировали сигналы, но они были значительно слабее и могли быть вызваны ветром.

Если данные будут подтверждены, это будет первое в истории «марсотрясение». До сих пор вне Земли сейсмические толчки непосредственно наблюдались только на Луне — с помощью сейсмографов, доставленных туда «Аполлонами». Первые сейсмографы прилетели на Марс на борту посадочных зондов «Викинг» в 1976 году, но на «Викинге-1» этот прибор не удалось привести в рабочее состояние. Такой же прибор на «Викинге-2» начал работать, но оказалось, что само положение прибора (на «палубе» аппарата) и его относительная низкая чувствительность не позволяют получать настоящие данные — он реагировал в основном на вибрации самого зонда и ветер. Есть данные, что он почувствовал толчок в ноябре 1976 года, но вероятнее, что прибор сработал под действием сильного порыва ветра.

После 40-летней паузы на Марс снова появился сейсмограф. 19 декабря 2018 года посадочная платформа миссии InSight высадила прибор SEIS на грунт рядом с собой. В дальнейшем шла подготовка к началу его работы, а вскоре инструмент накрыли ветро- и теплоизолирующим колпаком. 6 апреля 2019 года датчики сейсмографа зарегистрировали отчетливый сейсмический сигнал, похожий на толчки, зарегистрированные на Луне приборами миссий «Аполлон». Случай регистрации толчка подтверждает идею о том, что Марс еще сейсмически активен, и делает Красную планету третьим по счету телом в Солнечной системе, где были проведены подобные исследования.

Три других сигнала, которые были зафиксированы 14 марта, 10 и 11 апреля 2019 года, имели гораздо меньшую интенсивность и были зарегистрированы только сверхчувствительными VBB-датчиками сейсмографа. Они могут иметь сейсмическое происхождение, однако полной уверенности в этом нет и необходимы дальнейшие исследования. Тем не менее, ученые считают, что, как минимум два из них не были вызваны ветром или другими источниками шума.

First Likely Marsquake Heard by NASA's InSight
https://www.youtube....h?v=DLBP-5KoSCc

О том, как работают научные приборы InSight и 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...04/23/marsquake






Китайский луноход «Юйту-2» прислал новые фотографии обратной стороны Луны

Изображение
Карта передвижений лунохода «Юйту-2» за три лунных дня
Beijing Aerospace Flight Control Center

Команда китайской лунной миссии «Чанъэ-4» опубликовала ряд новых снимков поверхности обратной стороны Луны, полученные луноходом «Юйту-2» в течение третьего лунного дня. Сейчас посадочная платформа и луноход находятся в режиме гибернации, пережидая четвертую лунную ночь, которая закончится 28 апреля, сообщается на сайте Планетарного общества.

Автоматическая станция «Чанъэ-4» совершила мягкую посадку на обратной стороне Луны 3 января 2019 года и высадила на ее поверхность шестиколесный луноход «Юйту-2». Место работы аппаратов расположено в восточной части кратера Карман, на дне древнего гигантского бассейна Южного полюса-Эйткен, где можно найти образцы частиц лунной мантии. Связь между посадочной платформой и Землей поддерживается при помощи спутника-ретранслятора «Цюэцяо», находящегося на гало-орбите вокруг точки Лагранжа L2 системы Земля-Луна. В задачи миссии входит фотографирование поверхности спутника Земли, изучение состава грунта и проверка возможности ведения радиоастрономических наблюдений — предполагается, что в будущем на поверхности Луны можно будет установить радиотелескоп для наблюдений без помех с Земли. Кроме того, до наступления лунной ночи на борту станции был успешно проведен биологический эксперимент, в ходе которого на Луне впервые проросло растение.

В начале своей работы луноход уже преодолел 178,9 метров и нашел свидетельства присутствия мафического материала в грунте, позволяющего узнать минералогический состав лунной мантии. Время жизни «Юйту-2» уже превысило проектное значение, равное трем земным месяцам. Станция и луноход уже пережили три лунных ночи и четыре лунных дня, сейчас они находятся в режиме гибернации, пережидая четвертую лунную ночь, которая закончится 28 апреля. До ухода в спячку «Юйту-2» активно занимался изучением образцов пород на поверхности Луны при помощи инструментов VNIS (Visible and Infrared Spectrometer) и ASAN (Advanced Small Analyzer for Neutrals), а также проводил съемку окружающей местности при помощи своей панорамной камеры PCAM. Полученные снимки команда миссии опубликовала в открытом доступе.

Изображение
Небольшие кратеры, сфотографированные луноходом 12 апреля 2019 года.
CLEP/CNSA


Изображение
Рельеф дня кратера Кармана. Снимок получен «Юйту-2» 12 апреля 2019 года.
CLEP/CNSA


Изображение
Старая колея от колес «Юйту-2» вблизи посадочной платформы.
CLEP/CNSA

Ожидается, что первые научные результаты, полученные в ходе работы лунохода, будут представлены в июле этого года, на конференции по исследованию Луны и глубокого космоса (LDSE). При этом в ближайшее время Китай поделится уже полученными научными данными с учеными, задействованными в миссии, из Швеции, Германии и Нидерландов.

Изображение
Одно из панорамных изображений поверхности обратной стороны Луны, полученное «Юйту-2». Красным кругом отмечено поле зрения инструменты VINS
CLEP/CNSA

Ранее мы рассказывали о том, почему первый израильский частный посадочный аппарат потерпел крушение при посадке и как Индия повредила посадочную платформу своего лунохода во время испытаний.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...-two-new-photos






NASA замечает гигантскую «медузу» в космосе

Виктория Ветрова

Изображение

Этот снимок галактики ESO 137-001 включает в себя видимый свет от Хаббла и рентгеновский свет от обсерватории Чандра (синий). Он показывает хвост горячего газа, который вырывается из галактики. NASA, ESA, CXC
Медузы существуют на Земле около 500 миллионов лет, что делает их самыми долгоживущими существами на планете. А теперь у NASA есть собственная «медуза» в космосе.

Космическое агентство заявило, что похожая на «медузу» галактика, известная как ESO 137-001, с хвостом, состоящим из длинного газа, простирающегося на 260 000 световых лет в космосе, одной из первых попадет под наблюдение телескопа James Webb.

«Синие ленты молодых звезд свисают с диска галактики, как космические щупальца», — говорится в заявлении NASA. «Однако если вы посмотрите на галактику в рентгеновском свете, вы обнаружите гигантский хвост горячего газа, струящийся позади галактики. После запуска космический телескоп NASA James Webb изучит ESO 137-001, чтобы узнать, как газ удаляется из галактики и почему звезды образуются в этом газообразном хвосте».

Запуск телескопа планируется в 2021 году. «Медуза» впервые была обнаружена космическим телескопом Хаббл и рентгеновской обсерваторией Чандра в 2014 году.

ESO 137-001 не совсем близко к Земле, хотя по внешнему виду она похожа на галактику Млечный Путь. Она находится примерно в 220 миллионов световых лет от нашей планеты и является частью созвездия Триангуля-Австрале и является частью скопления галактик, известного как Абелл 3627.

Галактические скопления окружены горячими газами, которые в конечном итоге образуют звезды. Однако то, как звезды образуются в таких хвостах, и время которое требуется для этого, все еще озадачивает исследователей.

Источники: https://nypost.com
https://rwspace.ru/n...-v-kosmose.html






Борис Штерн: Увидеть черную дыру. Полный разбор

Изображение

Возможно, еще никогда размытая и невразумительная на первый взгляд картинка не вызывала такого воодушевления, как 10 апреля 2019 года. Это изображение обошло все уважающие себя СМИ, заполонило социальные сети, стало героем фотошопа, попало на футболки и успело поднадоесть. На картинке — первое в истории изображение реальной черной дыры — сверхмассивной дыры в центре галактики М 87. Изображение плохое, но настоящее.


Астрофизический контекст

Сверхмассивная черная дыра в М 87 издавна знаменита своим оптическим (наблюдаемым в видимом свете) джетом — релятивистской струей замагниченной плазмы. Обычно джеты видны лишь в радиодиапазоне, иногда в рентгене; оптические джеты — довольно редкое явление. Снимок на рис. 1 сделан космическим телескопом «Хаббл», но джет виден и в гораздо менее мощные наземные телескопы. Длина джета, точнее его проекции на небе, больше килопарсека. Джет направлен к нам, его отклонение всего 17°, то есть его настоящая длина — несколько килопарсеков. Именно из-за того, что джет направлен почти на нас, мы видим лишь один джет, посколь­ку второй направлен на 163° от нас, притом что оба они релятивистские с сильнейшей релятивистской аберрацией. Исходя из эффекта, который джет оказывает на межзвездную среду, оценивается его мощность: она составляет от 1044 до 1045 эрг/с. Первое из этих значений совпадает с полной светимостью нашей Галактики. (Здесь используются традиционные в астрофизике единицы системы СГС; для ориентации: светимость Солнца — 4×1033 эрг/с.)

Зато светимость диска (аккреционный диск — вещество, стягивающееся в черную дыру и разогревающееся до огромных температур) относительно невелика. Среди квазаров есть монстры, чей диск излучает 1047 эрг/с. Этот светит не более 1042 эрг/с, на порядки уступая джету в мощности. Дело в том, что этот диск очень неэффективно высвечивается: большая часть его энергии прямиком уносится в черную дыру. Такой режим аккреции называется ADAF (Advection dominated accretion flow) — это квазар на голодном пайке. Потока стягивающегося к дыре вещества не хватает, чтобы диск стал плотным и пришел в термодинамическое равновесие. Аккреционный диск получается оптически тонким, зато геометрически толстым из-за больших хаотических скоростей протонов и ядер. В ADAF частицы сталкиваются редко; ионы летают сами по себе с кеплеровскими скоростями, электроны — сами по себе, причем температура электронов в десятки раз ниже, чем у ионов. Светят именно электроны, мы видим их синхротронное излучение. А основная энергия уносится ионами внутрь черной дыры.


Что можно рассмотреть у черной дыры

Черные дыры, оставшиеся от одиночных звезд, имеют максимальный угловой размер около 10-15 радиана. Под таким углом видна самая мелкая земная бактерия с Луны. К счастью, размер черной дыры пропорционален массе (а не корню кубическому из нее, как для обычных тел), поэтому гигантские черные дыры, сидящие в центрах галактик и всосавшие массу миллионов и миллиардов звезд, гораздо перспективней. Рекордсмены по угловому размеру — сверхмассивная черная дыра (около 6 млрд солнечных масс) в сравнительно близкой к нам галактике М 87 (55 млн световых лет) и черная дыра в центре нашей Галактики — в тысячу с лишним раз меньше (4 млн солнечных масс), но и в две тысячи раз ближе. Угловой размер этих дыр намного больше — приблизительно 10-10: под таким углом будет виден шарик для пинг-понга на Луне или человеческий волос в толщину с расстояния 500 км. В астрофизике принято измерять угловой размер в угловых секундах — это 1/3600 градуса, или 0,5×10-5 радиана. В данном случае более адекватными единицами будут угловые микросекунды. Расстояние до М 87 — 16,4 мегапарсек, или 5×1025 см. Вот ключевые параметры черной дыры (даем основные размеры в угловых микросекундах).

Гравитационный радиус черной дыры в М 87 (Rg) приблизительно равен 1015см (в три с лишним раза больше радиуса орбиты Нептуна). Он определяется через массу М, гравитационную постоянную G и скорость света как Rg = GM/c2. Угловой размер — 4 микросекунды.

Шварцшильдовский радиус невращающейся черной дыры (радиус горизонта событий, из которого наружу не доходит никакой сигнал), вдвое больше: Rs = 2Rg (8 микросекунд).

Последняя стабильная орбита радиуса: Ro = 6Rg (24 микросекунды).

Радиус фотонной сферы: Rph = 3Rg. Фотон, пролетающий мимо черной дыры по касательной ближе, чем Rph, попадет в черную дыру; пролетающий дальше — улетит по кривой на бесконечность; летящий точно на расстоянии Rph — будет циркулировать вокруг дыры по круговой орбите.

Радиус тени черной дыры: Ra = 5,2 Rg. Тень — не что иное, как линзированная фотонная сфера (см. рис. 2). Угловой размер — 20 микросекунд.

Что из вышеперечисленного мы можем увидеть? Прежде всего мы должны видеть аккреционный диск. В случае М 87 мы наблюдаем этот диск почти плашмя. Но как при этом проявится сама черная дыра? Она наверняка вращается. Значит, ее горизонт меньше шварцшильдовского и ближе к Rg. Размер слишком мал, и, главное, горизонт ­никак не обозначается фотонами, покинувшими окрестность черной дыры. Те, что родились около него, за ­малым исключением, заглатываются дырой. Последняя стабильная орбита для вращающейся черной дыры приближается к горизонту и сливается с ним для случая предельного вращения. В этом случае практически все фотоны, испущенные с последней стабильной орбиты, попадают в черную дыру, и мы их не видим.

Зато мы можем увидеть контур тени черной дыры — яркое кольцо по ее окружности. Это, конечно, не фотоны, летающие вокруг дыры, — такие орбиты неустойчивы. Яркое кольцо — каустика, нечто вроде светлых полос на дне при небольшом волнении. Траектории многих фотонов, в том числе с обратной стороны аккреционного диска, с точки зрения удаленного наблюдателя, собираются в узкое кольцо (см. рис. 2). А внутри этого кольца должно быть относительно темно. Относительно, потому что внутри фотонной сферы мы можем видеть фотоны, испущенные веществом в сторону от черной дыры, их траектории изгибаются и попадают к наблюдателю. При этом яркость излучения, испущенного внутри фотонной сферы, сильно подавлена. Итак, имеем яркое кольцо с темной областью внутри и плавно спадающей наружу яркостью, поскольку светимость диска падает при удалении от черной дыры.


Изображение
Рис. 2. Схема тени черной дыры. Кривыми условно показаны геодезические линии, по которым движется свет. Серым цветом — линии, которые упираются в горизонт черной дыры. Хотя, если между фотонной сферой и горизонтом светится падающее вещество, часть тени может быть слабо освещена


Техника наблюдений

Существует так называемый дифракционный предел углового разрешения λ/D, где λ — длина волны, D — апертура: диаметр зеркала телескопа или база интерферометра. Для крупнейших оптических телескопов дифракционный предел — около 10 миллисекунд.

Для традиционных радиоинтерферометров со ­сверх­длинной базой, работающих на длине волны несколько сантиметров, дифракционный предел — около миллисекунды: ограничение дает диаметр Земли. У «Радиоастрона», одна из антенн которого находится в космосе, разрешение примерно в 30 раз лучше, но большая длина волны не позволяет увидеть происходящее вблизи черной дыры: пространство вокруг нее заполнено электронами больших энергий, поглощающих радиоволны (синхротронное самопоглощение). С помощью «Радиоастрона» провели исследование ядра М 87 и ровно это и увидели: непрозрачную фотосферу, скрывающую черную дыру и внутренние части аккреционного диска. Зато на длине волны около миллиметра синхротронное поглощение падает на порядки величины — электроны излучают, но почти не поглощают.

Проект EHT (Event Horizon Telescope) — интерферометр из нескольких радиотелескопов, находящихся в разных частях земного шара. Они все работают в миллиметровом диапазоне, исследование ядра М 87 велось на длине волны 1,3 мм. Дифракционный предел при такой длине волны и базе размером с диаметр Земли — около 20 угловых микросекунд. Такой же, как радиус тени черной дыры в М 87.

При таком соотношении разрешения и размеров объекта в радиоинтерферометрии удается получать вполне вразумительные изображения. В случае простой геометрии объекта — даже лучше: например, положение точечного объекта фиксируется с точностью в 20−30 раз выше дифракционного предела.

Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой радикально отличается от обычной интерферометрии тем, что она цифровая, а не аналоговая. Грубо говоря, записывается временной профиль сигнала со всех антенн с частотой, равной удвоенной ширине полосы принимаемого сигнала. Это, конечно, много меньше, чем 230 гигагерц, но всё равно очень большая частота, поэтому первичные данные составляют около двух петабайт. Потом ищутся задержки, при которых профили сигналов с разных антенн коррелируют друг с другом. По задержкам, исходя из пространственного положения антенн, определяется направление прихода фронта волны. По совокупности задержек строится карта объекта.

На словах это выглядит просто, но на самом деле задержки между любой парой антенн всё время меняются: причиной тому вращение Земли, тепловая деформация, приливы и т. п. Самое неприятное — непредсказуемая турбулентность атмосферы, из-за которой фаза принимаемого сигнала «гуляет». Все предсказуемые факторы входят в модель задержки, которую легко учесть, но случайные факторы ломают когерентное накопление сигнала менее чем за 20 секунд, после чего надо искать корреляцию по новой и «эмпирически» сшивать фазу. Процедура, конечно, непростая: требуемый объем данных огромен, сам поиск корреляций потребляет огромные вычислительные ресурсы, к тому же восстановление карты по корреляциям — некорректно определенная задача. Тем не менее в большинстве случаев эта задача корректно решается, к тому же карта при большом отношении сигнал/шум получается четче полуширины диаграммы направленности. Все эти сложности увеличиваются с уменьшением длины волны. В частности, на длине волны 6 см время когерентного накопления сигнала составляет не 20 секунд, а 10 минут. Соответственно, на большей длине волны требуется меньшая скорость накопления данных. Именно поэтому интерферометрия на миллиметровой длине волны стала возможной лишь в этом столетии.

Кстати, еще до объединения антенн миллиметрового диапазона в сеть EHT главный узел этой сети — интерферометр ALMA, состоящий из десятков антенн, получил потрясающие снимки протопланетных дисков (см. рис. 3).


Изображение
Рис. 3. Демонстрация возможностей интерферометрии в миллиметровом диапазоне:
снимки протопланетных дисков, сделанные отдельным узлом сети EHT — интерферометром ALMA


Результаты и их интерпретация

Измерения ядра М 87 с помощью EHT проводились четыре ночи: 5, 6, 10 и 11 апреля 2017 года. Результаты представлены в шести объемных статьях, опубликованных в Astrophysical Journal Letters и собранных здесь. Основную картинку, представленную на рис. 4, наверняка все уже видели, приводим отдельные снимки по дням (рис. 5).


Изображение
Рис. 4. Изображение, украсившее первые полосы газет и футболки: карта, по сумме наблюдений за четыре дня

Заметны небольшие изменения в распределении яркости вдоль по светлому кольцу. Это естественно: постоянная времени изменений на радиусе фотонного кольца (около световых суток) — дни. Мы видим, как дышат некие неоднородности в аккреционном диске. Бросается в глаза разная яркость верхней и нижней части кольца. Это объясняется тем, что мы наблюдаем аккреционный диск не точно плашмя, а под небольшим наклоном. Диск перпендикулярен джету. В координатах картинки джет направлен вправо. Диск вращается по часовой стрелке, поэтому нижняя часть кольца приближается к нам, а верхняя удаляется. Этого достаточно, чтобы релятивистская аберрация давала заметную разницу в яркости.

Значительная часть опубликованных статей посвящена моделированию аккреции на черную дыру с высвечиванием вещества и прослеживанием испущенных фотонов. Это довольно сложная задача, поскольку требуется трехмерная магнитогидродинамика в релятивистской метрике. Тем не менее — решают и смотрят, похоже на наблюдаемую картину или нет. Пример сравнения модели с реальностью показан на рис. 6. Конечно, не все модели дают результат, похожий на правду. Поэтому удается отбросить некоторые варианты физики аккреционного диска. Например, не проходит предположение об одинаковой температуре ионов и электронов. Не проходит предположение о невращающейся черной дыре, хотя измерить параметр вращения не удается: проходит как значение, а = 0,94, так и значение, а = 0,5. Удалось исключить неоднозначность в оценке массы черной дыры. До сих пор существовали две противоречащие друг другу оценки: 6 млрд солнечных масс — по разбросу скоростей звезд и 3,5 млрд солнечных масс — по движению газа. Из размера «бублика» и сравнения его с результатами моделирования получается оценка 6,5 млрд солнечных масс, согласующаяся с первой из приведенных выше.


Изображение
Рис. 5. Карты, построенные по данным каждого из четырех дней. На верхней панели обозначено направление вращения диска в проекции на луч зрения (диск слегка наклонен) и указано соответствие размера в угловых микросекундах и единицах гравитационного радиуса. Основа рисунка взята из цитированной публикации в Astrophysical Journal Letters


Изображение
Рис. 6. Результат моделирования динамики диска и изображения в сравнении с результатами. Слева направо: изображение, построенное по реальным данным; результат моделирования диска и оптики в сильном гравитационном поле; центральное изображение, размазанное в соответствии с реальным разрешением


Значение результата и перспективы

Многие рассматривают основной результат EHT как прямое подтверждение существования черных дыр. Это так, но это не первое и не самое сильное подтверждение. Гравитационные волны от слияния черных дыр — сильней. Но снимок тени черной дыры наглядней и понятней для широких масс. Это очень важно, поскольку деньги на исследования в конечном счете дают именно широкие массы. С моей точки зрения, интересней данные об аккреционном диске. Это совершенно фантастическое явление, гораздо более сложное, чем черная дыра.

То, что сделали, еще не предел. Методику можно вылизывать, набирать статистику. Будут более четкие изображения, будут видны изменения аккреционного диска со временем — там масса интересной астрофизической информации.

И еще одна очень важная перспектива — черная дыра в центре нашей Галактики, ­радиоисточник Стрелец А. Ее угловой размер немного больше; ориентация, по-видимому, другая, менее благоприятная для наблюдения тени, но более интересная с точки зрения эффектов линзирования и физики аккреционного диска.

Наконец, более далекая перспектива — радикальное увеличение базы интерферометра за счет космического миллиметрового телескопа. Именно этой задаче посвящен проект «Миллиметрон», разрабатываемый в Астрокосмическом центре ФИАНа, — наследник «Радиоастрона».

Борис Штерн, советский и российский астрофизик и журналист, главный редактор газеты «Троицкий вариант». Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН и Астрокосмического центра ФИАН.

Автор благодарит Юрия Ковалева за ряд уточнений
https://aboutspacejo...BB%D0%BD%D1%8B/





Гидрид гелия — первая молекула во Вселенной — образуется в космосе и сейчас*

Изображение
Рис. 1. Планетарная туманность NGC 7027, в которой было впервые обнаружено присутствие ионов гидрида гелия HeH+. Туманность находится примерно в 3000 световых лет от нас в созвездии Лебедя. Обе фотографии были получены телескопом «Хаббл». Слева: фото в ИК-диапазоне, полученное сложением трех отдельных снимков на разных длинах волн, цвета — искусственные (например, красный цвет соответствует излучению холодного молекулярного водорода). Справа: наложение снимков в ИК- и оптическом диапазонах. Светлая точка в центре — белый карлик, в которого превратилась звезда, породившая эту туманность. Изображение с сайта hubblesite.org

Астрофизики из Германии и США обнаружили в космосе спектральную подпись ионизированных молекул гидрида гелия, которые на заре существования Вселенной положили начало космической химии. Это вещество было экспериментально открыто еще 1925 году, но его наличие в космическом пространстве до сих пор с достоверностью не подтверждалось наблюдениями. Теперь такое подтверждение удалось получить благодаря использованию высокочувствительной аппаратуры ИК-обсерватории SOFIA, установленной на самолете. Эти молекулы были обнаружены именно там, где они ожидались согласно теоретическим предсказаниям — в молодой планетарной туманности NGC 7027.

Для начала вкратце напомню современные представления о возникновении самых легких химических элементов, которое завершилось приблизительно через три минуты после Большого взрыва. В последние годы астрофизики и космологи пришли к единой точке зрения относительно того, что происходило в нашей Вселенной, когда ее возраст превысил одну микросекунду. Тогда случилась так называемая Великая Аннигиляция все еще свободных кварковых частиц, уничтожившая все антикварки, но пощадившая мизерный избыток кварков. Когда возраст Вселенной достиг 10 микросекунд, кварки потеряли независимость и слились в тройки и пары. Первый процесс породил барионы — протоны и нейтроны, которые в будущем стали кирпичиками для построения атомных ядер. Попарное слияние привело к появлению крайне нестабильных частиц из группы мезонов — в основном, пионов.

На каждый барион в те времена приходилось около миллиарда высокоэнергетичных фотонов, чья температура составляла порядка 4 триллионов градусов. В результате на десятой микросекунде Вселенная заполнилась сверхгорячей плазмой плотностью порядка 100 миллионов тонн на кубический сантиметр. Основной вклад в ее энергию вносили не барионы и фотоны, а высокоэнергетичные лептоны — электроны и позитроны. Эти частицы существовали в таком же ничтожном дисбалансе, как кварки и антикварки, однако все же не аннигировали полностью, поскольку из-за высокой температуры гамма-кванты порождали все новые и новые электронно-позитронные пары. Эту фазу ранней истории Вселенной называют лептонной эрой (а предшествующую — кварковой). Следует отметить, что диаметр ныне доступной для наблюдений части Вселенной в те времена был в пределах сотни астрономических единиц — то есть много меньше поперечника современной Солнечной системы.

Лептонная эра продолжалась до тех пор, пока гамма-квантам хватало энергии для порождения электронов и позитронов. Поскольку из-за расширения Вселенной температура фотонного газа постоянно снижалась, на отметке 1 секунда образование лептонов пошло на убыль. Оно еще недолго продолжалось за счет горячего хвоста фотонного спектра, но вскоре прекратилось полностью. К моменту, когда Вселенной исполнилось 10 секунд, лептонная эра ушла в прошлое.

Подобно кварковой эре, она оставила после себя очень горячую плазму, но с другими характеристиками. Ее плотность составляла 5 кг/см3, однако на долю протонов, нейтронов и электронов приходилась лишь одна десятая грамма, а остальной вклад принадлежал фотонам. Началась новая космическая эра, радиационная, когда плотность массы (или, что то же самое, энергии — вспомним формулу Эйнштейна E=mc2) электромагнитного излучения превысила плотность вещества.

Лептонная эра породила неодинаковые количества протонов и нейтронов. Поскольку нейтроны чуть тяжелее протонов, они появлялись реже. Поэтому к началу радиационной эры протоны преобладали над нейтронами в отношении 6:1. Протоны стабильны, а время жизни свободного нейтрона в среднем составляет четверть часа. Когда возраст Вселенной достиг до 3 минут, 13% нейтронов распалось, и на каждый нейтрон стало приходиться по 7 протонов. Стоит отметить, что количество фотонов в расчете на один протон установилось на уровне 1,6 миллиарда и с тех пор практически не изменилось.

В истории Вселенной трехминутная отметка чрезвычайно важна. Именно на этой стадии впервые появилась возможность формирования составных ядер — конкретно, ядер дейтерия (протон плюс нейтрон). Энергия связи такого ядра равна 2,2 МэВ, что соответствует температуре в 25 миллиардов градусов. Температура первичной плазмы дошла до этого уровня, когда Вселенной было всего четверть секунды. Можно предположить, что дейтерий начал образовываться уже тогда, однако этого не случилось. Электромагнитное излучение Вселенной еще долго содержало достаточно горячих фотонов, которые разбивали новорожденные ядра дейтерия. Массовое разрушение дейтерия затормозилось, когда доля фотонов с энергией более 2,2 МэВ сократилась до одной миллиардной (вспомним, что общее число фотонов в полтора миллиарда раз превышало число подлежащих объединению барионов!). Это случилось, когда возраст Вселенной достиг одной минуты, а еще через две минуты процесс синтеза дейтерия пошел в полную силу. Новорожденные ядра этого изотопа водорода принялись присоединять по одному протону и одному нейтрону (в любом порядке) — так появились альфа-частицы, ядра гелия. Процесс занял всего несколько минут и задействовал практически все нейтроны. Лишь небольшая их часть пошла на не переработанный в гелиевом синтезе дейтерий и гелий-3 и совсем ничтожная — на ядра лития-6 и лития-7 и на нестабильный и быстро распадавшийся тритий (модельные вычисления показывают, что на одно ядро дейтерия и гелия-3 пришлось приблизительно сто тысяч ядер водорода, на ядро лития-7 — десять миллиардов, а на ядро лития-6 — сто триллионов). Поскольку исходное соотношение протонов и нейтронов составляло 7:1, каждой новой альфа-частице сопутствовали 12 свободных протонов. Так космическое пространство заполнили ядра водорода (75% общей массы) и гелия-4 (25%). В наше время эти показатели равны 74% и 24% — оставшиеся 2% приходятся на более тяжелые элементы, порожденные процессами звездного нуклеосинтеза.

Первичный нуклеосинтез за очень малое время радикально преобразовал состав космической плазмы. А вот потом в течение приблизительно 400 тысяч лет она эволюционировала много спокойней. Конечно, остывал радиационный фон, причем его температура снижалась обратно пропорционально четвертой степени возрастающего линейного размера Вселенной. Плотность и обычной, и темной материи сокращалась медленней, обратно пропорционально кубу космологического расширения. Плотность фотонной энергии падала быстрее. поскольку растяжение пространства не только рассеивало кванты по все большему и большему объему, но и увеличивало длины их волн, снижая частоты.

Когда возраст Вселенной чуть превысил 50 тысяч лет, плотность лучевой энергии (к ней относят и энергию нейтрино) сравнялась с плотностью энергии частиц, а затем начала от нее отставать. Тут-то и настал конец радиационной эре. К слову, как раз в это время космическое пространство впервые засияло голубым светом — до этого реликтовые фотоны были ультрафиолетовыми, а еще раньше, когда возраст Вселенной составлял от полутора минут до 600 лет — рентгеновскими. В возрасте 5 миллионов лет температура Вселенной упала до 600 градусов Кельвина, практически все реликтовые фотоны перешли в инфракрасную зону, и в космическом пространстве настала беспросветная тьма. Она стала рассеиваться где-то через 100–200 миллионов лет после Большого взрыва (после появления самых первых звезд).

Но что же все-таки происходило через 400 тысяч лет после Большого взрыва? Задолго до этого электроны стали объединяться с ядрами существовавших тогда элементов. Первое по времени (и очень раннее) такое превращение произошло с литием, однако при этом образовались ионы Li+, но не нейтральные атомы. Затем настала очередь гелия. Сначала альфа-частицы присоединяли к себе по одному электрону и превращались в ионизированные атомы гелия, а затем и по второму, образуя нейтральные атомы. Этот процесс практически завершился при красном смещении z = 2000, когда возраст Вселенной составил приблизительно 200 тысяч лет (D. Galli, F. Palla, The dawn of chemistry, 2012). Позднее аналогичная вещь произошла и с протонами, которые после присоединения электронов превратились в атомы водорода. Этот процесс начался при z = 1300, через 370 тысяч лет после Большого взрыва. Он в основном завершился при красном смещении порядка 1000, когда сокращающаяся доля голых протонов составила 10% (при z = 800 она уже не превышала 1%), а температура фотонного газа упала ниже 3000 кельвинов. Остывшие фотоны уже не могли рассеиваться на нейтральных атомах и отправились в беспрепятственное путешествие по космосу. Эти реликтовые кванты, остывшие в наше время до 2,725 кельвинов, мы называем фоновым микроволновым излучением.

На этом временном отрезке существования Вселенной и началась космохимия. В диапазоне значений красного смещения от 2000 до 800 в космической плазме помимо атомов гелия-4, оставалось еще достаточно протонов. Они и составили первичное сырье для реакции радиационной ассоциации (radiative association, см., например, D. R. Bates, E. Herbs, 1988. Radiative Association), в ходе которой при столкновении протона с атомом гелия появлялся ион гидрида гелия и испускался фотон:

H++He→HeH++hν.

За ней последовали аналогичные реакции с участием атомов водорода и протонов H+H+→H+2+hν и H+2+H+→H2+H+, которые привели к появлению молекулярного водорода. И это было лишь началом, вскоре число реакций пошло на десятки. Так что ион гидрида гелия оказался первым сложным (всего лишь двухатомным, но все же!) веществом, появившимся в нашей Вселенной. Более того, эти ионы начали синтезироваться (хотя и в совершенно ничтожных концентрациях) уже при z = 7000, когда после Большого взрыва прошло лишь 30 тысяч лет.

Поскольку ионы HeH+ присоединяли электроны, их возникновение шло рука об руку с последующей нейтрализацией (как говорят астрономы, рекомбинацией). Однако нейтральные молекулы гидрида гелия HeH в основном состоянии нестабильны и потому недолговечны. В результате концентрация ионов HeH+ сначала возрастала, а потом начала падать. Она достигла максимума, когда Вселенная подросла до полумиллиарда лет (S. Bovino et al., 2011. Ion chemistry in the early universe. Revisiting the role of HeH+ with new quantum calculations). Впрочем, и в это время их расчетная доля по отношению к атомам водорода составляла всего 10−13–10−14.

Никто не знает, сохранились ли в космосе первичные молекулы ионизированного гидрида гелия — во всяком случае, обнаружить их пока не удалось. Однако в конце 1970-х несколько исследователей пришли к выводу, что есть надежда найти такие ионы (естественно, не древние, а новодел) в ныне существующей космической плазме. В частности, было показано, что в плотных планетарных туманностях они должны синтезироваться в количествах, которые возможно обнаружить спектроскопическими методами (J. H. Black, 1978. Molecules in planetary nebulae). Именно это теперь и сделали заведующий отделением субмиллиметровых технологий боннского Института радиоастрономии имени Макса Планка Рольф Гюстен (Rolf Güsten) и его коллеги.

Планетарные туманности — это горячие плазменные оболочки, окружающие новорожденные белые карлики. Они образуются при сбросе внешних слоев красных гигантов и сверхгигантов на последнем этапе их эволюции. Планетарные туманности живут не более нескольких десятков тысяч лет, а потом остывают, тускнеют и рассеиваются в пространстве. На месте туманности остается совсем молодой и потому очень горячий белый карлик.

В качестве объекта для поиска ионов гидрида гелия авторы обсуждаемой статьи в Nature выбрали планетарную туманность NGC 7027 (рис. 1), расположенную в созвездии Лебедя в трех тысячах световых лет от Солнца. Она очень молода (мы ее видим в возрасте примерно 600 лет) и отличается высокой плотностью плазмы и большой скоростью ее разлета. Белый карлик в ее центре не особенно массивен (0,7 солнечной массы, что очень далеко от предела Чандрасекара), однако его светимость при температуре поверхности в 190 тысяч градусов в 7000 раз превышает солнечную.

Поиск увенчался успехом. Ученые рассчитывали обнаружить излучение, которое возникает при переходах ионов гидрида гелия из состояния с единичным полным угловым моментом в состояние, где этот момент равен нулю (см. Molecular Line Spectra). При таких переходах излучаются фотоны дальней инфракрасной зоны с частотой 2,010 терагерц и длиной волны 149,1 микрометров. Именно их удалось зарегистрировать.

Правда, для этого понадобились спецредства. Излучение с такой частотой поглощается водяным паром в нижних слоях атмосферы и потому ненаблюдаемо наземными средствами. Ученые проводили измерения на спектрометре GREAT (German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies), установленном на борту широкофюзеляжного авиалайнера Boeing 747SP, специально модифицированного для многочасовых полетов. Он используется как самолет-носитель Стратосферной Обсерватории инфракрасной астрономии (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA) — совместного детища НАСА и Германского центра авиации и космонавтики (рис. 2). Летающая обсерватория оснащена 2,5 метровым телескопом и прочим научным оборудованием. Наблюдения планетарной туманности NGC 7027 производились в мае 2016 года.

Изображение
Рис. 2. Обсерватория SOFIA за работой. В борту самолета виден открытый люк, в котором установлен 2,5-метровый ИК-телескоп. Фото с сайта en.wikipedia.org

Исcледователи из команды Рольфа Гюстена не только зарегистрировали излучение ожидаемой частоты и тем выявили долгожданную спектральную подпись ионов гидрида гелия. Они также подтвердили сделанный четверть века назад вывод, что в планетарных туманностях эти ионы возникают в ходе реакции

He++H→HeH++hν.

Легко видеть, что этот вариант синтеза ионов HeH+ отличается от существовавшего в юном возрасте Вселенной — природа весьма изобретательна.

Чтобы избежать необходимости писать заключение, просто переведу последний абзац обсуждаемой статьи.

«Хотя ион HeH+ не слишком важен для сегодняшних земных дел, химия в нашей Вселенной началась именно с него. Отсутствие надежных свидетельств его присутствия в межзвездном пространстве было нелегкой дилеммой для астрономии. Однозначное детектирование этого иона, о котором сообщено в настоящей статье, наконец-то счастливо завершило растянувшиеся на десятилетия усилия по его поиску. Это стало возможным благодаря прогрессу технологии терагерцевых измерений, использованных в инструменте GREAT, и своевременно полученному доступу к уникальной обсерватории SOFIA, способной совершать высотные полеты над поглощающими инфракрасные волны слоями земной атмосферы». Сформулировано предельно ясно. Чего же боле, что я могу еще сказать?

Источник: Rolf Güsten, Helmut Wiesemeyer, David Neufeld, Karl M. Menten, Urs U. Graf, Karl Jacobs, Bernd Klein, Oliver Ricken, Christophe Risacher & Jürgen Stutzki. Astrophysical detection of the helium hydride ion HeH+ // Nature. 2019. V. 568. P. 357–359. DOI: 10.1038/s41586-019-1090-x.

Алексей Левин
https://elementy.ru/...smose_i_seychas

#1485 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 690 сообщений

Отправлено 25 Апрель 2019 - 08:34

Физики напрямую измерили скорость рекордно редкого радиоактивного распада

Изображение
Детектор XENON1T. В установке создается электрическое поле, чтобы заставлять носители заряда всплывать к детекторам —так физики определяют глубину, на которой произошло событие. Также в приборе установлены фотодетекторы, фиксирующие вспышки света от распадов и других взаимодействий
XENON1T Collaboration

Физики с помощью детектора XENON1T впервые напрямую измерили период полураспада изотопа ксенона-124 — около 20 секстиллионов лет, рекорд среди исследованных нестабильных изотопов. Это означает, что среднее время жизни отдельно взятого атома ксенона-124 в два триллиона раз больше, чем современный возраст Вселенной. Интересно, что это лишь третий известный изотоп, для которого зафиксирован распад путем двойного электронного захвата. Об этом сообщает коллаборация XENON в новой публикации в журнал Nature, краткий пересказ статьи доступен на сайте научной группы.

Период полураспада — ключевой параметр, который позволяет понять, насколько активен тот или иной изотоп. Например, радон, природный источник радиационного фона, чрезвычайно активен — период полураспада его наиболее стабильного изотопа меньше четырех дней. Калий-40, входящий в состав нашего организма, обладает периодом полураспада в 1,3 миллиарда лет, а наиболее стабильный изотоп висмута, который долгое время считался самым тяжелым стабильным элементом, имеет период полураспада 4,6×1019 лет, в три миллиарда раз больше возраста Вселенной. Чем меньше период полураспада, тем чаще будут происходить распады в образце, содержащем одинаковое количество ядер изотопов. Скажем, в образце из миллиона атомов за время полураспада произойдет распад примерно половины атомов. Чтобы оценить среднее время жизни одного изолированного атома период полураспада надо помножить примерно на 1,45 (обратный натуральный логарифм двух).

Не менее важной характеристикой является механизм радиоактивного распада. Выделяют альфа-, бета-распады, гамма-переходы, спонтанное деление и испускание протона или кластеров нуклонов. Бета-распады происходят с участием электронов или позитронов. Например, в одном из них нейтрон ядра распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино. При этом заряд ядра увеличивается на единицу. В позитронном бета-распаде слабое взаимодействие превращает протон в ядре в нейтрон, позитрон и электронное нейтрино. Также к этой группе распадов относят электронный захват — протон ядра захватывает один из электронов, находящихся на ближайшей к ядру оболочке, и превращается в нейтрон, испуская электронное нейтрино. Это один из двух основных путей распада калия-40.

Атомное ядро устроено довольно сложно и оказывается, что для некоторых ядер обыкновенные распады оказываются запрещены. Так, например, электронный захват характерен для протонноизбыточных ядер, и если иод-124 легко превращается в теллур-124, то еще более протонноизбыточный ксенон-124 в иод-124 не превращается, этот распад запрещен законом сохранения энергии (иод-124 немного тяжелее ксенона-124, разница меньше 0,01 процента). Но для таких ядер существует возможность совершить двойной распад — ядро ксенона может одновременно захватить два электрона с внутренней оболочки атома, превратить сразу два протона в нейтроны (став теллуром) и испустить сразу два электронных нейтрино. Вероятность этого процесса чрезвычайно мала, поэтому и время жизни такого ядра оказывается огромным. Чтобы получить шанс зафиксировать подобные двойные распады нужно увеличить вероятность распада в образце, увеличив в нем количество атомов.

Изображение
Схема распада через двойной захват электронов.
XENON1T

Детектор эксперимента XENON1T, предназначенный для поисков слабовзаимодействующих массивных частиц темной материи, как нельзя лучше подходит для поисков распадов ядер ксенона. Он состоит из 3,5 тонн очищенного жидкого ксенона поддерживаемого при температуре -95 градусов Цельсия. Примерно 1,3 тонны находятся в рабочей области детектора. На тонну смеси изотопов в детекторе приходится примерно килограмм ксенона-124. В установке располагаются чувствительные фотодетекторы, реагирующие на слабые вспышки света, которые могут происходить как из-за радиоактивных распадов, так и из-за взаимодействий с темной материей. Кроме того, еще один ряд детекторов фиксирует заряженные частицы, рождающиеся в результате взаимодействий. Чтобы изолировать приборы от космических частиц, установка расположена на глубине 1,5 километра под горным массивом Гран-Сассо в Италии.

Изображение
Пик при 64 кэВ, выделенный серым, отвечает распадам ксенона-124
XENON1T

Физики копили данные о распадах в детекторе более 200 суток. Сигналы, соответствующие двойному электронному захвату в ксеноне-124, ученые определяли по суммарной энергии, выделявшейся во вспышках при распаде. Их источник — рентгеновское излучение и оже-электроны, вылетавшие из атома после распада и взаимодействовавшие с окружающими атомами ксенона. Всего, после тщательного анализа фоновых шумов, удалось накопить 126 ± 29 таких событий, то есть статистическая значимость наблюдения равна 4,4 сигма. Учитывая общее количество атомов ксенона в установке, это означает, что период полураспада ксенона-124 равен 1,8×1022 лет, что является рекордом среди измеренных напрямую периодов полураспада.

Уловить в таком эксперименте электронные нейтрино, вылетавшие при распаде, очень сложно из-за того, что эти частицы очень слабо взаимодействуют с веществом. Тем не менее, рождение пары нейтрино одного типа в этом процессе — хорошая возможность чтобы протестировать гипотезу о майорановской природе нейтрино. Эта гипотеза говорит о том, что нейтрино — античастицы самим себе, а значит нейтрино одного и того же вида могут аннигилировать сами с собой. Пока эта гипотеза проверялась только на «обычном» двойном бета-распаде, физики пытаются увидеть нехватку нейтрино, рождающихся в этом процессе. Ученые рассчитывают, что обновленная 8-тонная версия детектора — XENONnT, которая сейчас находится в стадии установки, сможет присоединиться к поискам безнейтринных двойных бета-распадов.

Интересно заметить, что ксенон-124 — не единственный изотоп, для которого подтвержден механизм распада через двойной электронный захват. Физики Бакcанской нейтринной обсерватории описали в 2013 году двойной электронный захват у криптона-78 с временем полураспада порядка 1,9×1022 лет. Однако статистическая погрешность результата российских ученых примерно в два раза хуже, чем у XENON1T. Также на основе геохимических данных возможность двойного электронного захвата была показана для изотопа бария-130.

Еще большим временем полураспада, 7,7×1024 лет, обладает другой изотоп, распадающийся через двойной бета-распад — теллур-128. Однако эта граница установлена косвенно, геохимическими методами.

Владимир Королев
https://nplus1.ru/ne...04/25/xenon-124






Физики из России провели сверхточную "перепись" космических лучей

Изображение
Григорий Рубцов на дежурстве по обслуживанию детекторов наземной решетки Telescope Array в декабре 2018 года
© Фото : Григорий Рубцов

МОСКВА, 24 апр – РИА Новости. Международный коллектив ученых с участием российских исследователей провел пока самые точные и длительные наблюдения за космическими лучами сверхвысоких энергий и не нашел расхождений с современными астрофизическими теориями. Результаты их замеров были представлены в журнале Astroparticle Physics.

"Мы значительно превзошли предыдущие результаты и установили новые, наиболее сильные ограничения на поток фотонов в северном полушарии. Эти замеры дополняют пределы, установленные обсерваторией Пьера Оже в южном полушарии", – заявил Григорий Рубцов из Института ядерных исследований РАН в Москве.

Каждую секунду в верхних слоях атмосферы Земли образуются миллионы мюонов, электронов и прочих заряженных частиц, возникающих в результате столкновения космических лучей с молекулами газов в воздухе. Эти столкновения разгоняют новые частицы до околосветовых скоростей.

Ученые наблюдают за этими ними, используя эффект, открытый еще в 1934 году Павлом Черенковым и Сергеем Вавиловым. Они заметили, экспериментируя с гамма-излучением, что его попадание в жидкость вызывает в ней слабое, но хорошо заметное свечение благодаря тому, что фотоны высоких энергий выбивают электроны и разгоняют их до скоростей, превышающих скорость света в воде.

Этот эффект нашел широкое применение сегодня, его используют для обнаружения космических лучей и для "поимки" нейтрино сверхвысоких энергий. Подобные наблюдения, как надеются исследователи, помогут им проверить существование так называемого предела Грайзена-Зацепина-Кузьмина, который составляет примерно восемь джоулей.

Под этим словом ученые понимают количество энергии, которую может иметь нейтрино или космический луч, движущийся к Земле от далеких галактик и прочих объектов космоса. Частицы, "нарушающие" этот предел, начнут взаимодействовать с микроволновым "эхом" Большого Взрыва, формировать новые частицы и терять энергию.

Сегодня физики ожесточенно спорят о том, могут ли нейтрино и другие частицы не соблюдать этот предел. Наблюдения за тем, как часто появляются фотоны высоких энергий, подходящие близко к этой отметке, помогут ученым разрешить этот диспут, раскрыть механизм разгона космических лучей и понять, все ли они ведут себя одинаковым образом.

Рубцов и его коллеги по институту, а также ученые из МГУ, ведут подобные наблюдения уже более десяти лет в рамках проекта Telescope Array вместе с коллегами из США, Бельгии и Южной Кореи. Он представляет собой набор из пяти сотен очень чувствительных детекторов излучения Черенкова-Вавилова, разбросанных по территории в одной из пустынь в штате Юта. Его постройка была начата в 2003 году, а первые научные данные Telescope Array получил в 2008 году.

Как передает пресс-служба Российского научного фонда, российские и зарубежные ученые проанализировали накопленные данные, используя методы машинного обучения, что позволило им убрать ложные срабатывания, "рассортировать" прародителей этих вспышек света и сравнить их между собой.

Пока им не удалось зафиксировать серьезных намеков на то, что предел Грайзена-Зацепина-Кузьмина серьезно нарушается, но при этом ученые обнаружили две частицы, которые или близко приближаются к нему, или превосходят его на порядок.
Это открытие, как надеются ученые, поможет сузить возможный список теорий, объясняющих процесс формирования космических лучей, и подобраться ближе к раскрытию их природы.
https://ria.ru/20190...1553001439.html





Доказано существование редкой и аномальной материи

Изображение
Изображение: University of Innsbruck

Физики Инсбрукского университета в Австрии получили новое доказательство существования одной из самых экзотических и редких форм материи, демонстрирующей парадоксальные свойства. Она является квантовым газом, обладающим одновременно твердыми и сверхтекучими свойствами. Об этом сообщает издание Science Alert.

Исследователи создали конденсаты Бозе — Эйнштейна из изотопов эрбия-166 и диспрозия-164. Считается, что при охлаждении до температуры, близкой к абсолютному нулю, атомы самопроизвольно организуются в каплеобразные кристаллические структуры, но при этом в совокупности продолжают проявлять признаки сверхтекучести.

Поведение атомов определяется одной и той же волновой функцией, то есть все частицы газа тождественны друг другу, и это является одним из условий достижения сверхтекучей твердости (supersolid).

Полученные данные свидетельствуют о том, что параметры сверхтекучей твердости обоих газов различались между собой. Так, в конденсате атомов эрбия эта форма была переходной и легко разрушающейся, в то время как в конденсате из диспрозия она характеризовалась беспрецедентной стабильностью. В первом газе состояние длилось несколько десятков миллисекунд, а в диспрозии — более 150 миллисекунд.

Конденсат Бозе — Эйнштейна представляет собой вещество, образованное бозонами — частицами, которые могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Это отличает их от фермионов (например, электронов), в отношении которых действует принцип запрета Паули. Данное свойство позволяет бозонам при сверхнизких температурах демонстрировать видимые невооруженным глазом квантовые эффекты, например, сверхтекучесть, при которой квантовая жидкость может просачиваться через трещины без трения.
https://lenta.ru/new...19/04/24/solid/





Луна оказалась сильно растрескавшейся

В момент образования Луны, около 4.3 миллиарда лет назад, и довольно долгое время потом ее поверхность подвергалась бомбардировке крупными телами астероидных размеров. На Луне нет условий для эрозии, а последний миллиард лет нет и крупного вулканизма. Поэтому на ее поверхности следы былых ударов видны очень хорошо и будут видны еще несколько миллиардов лет — пока диаметр Солнца не возрастет настолько, что светило поглотит Луну, а заодно и Землю. Но это на поверхности, а что под ней?

Сергей Сысоев

Изображение

Еще в 2011−12 годах данные гравиметрии, полученные космическими аппаратами с окололунных орбит, показали, что кора нашего спутника имеет заметно меньшую плотность, чем можно было бы ожидать, исходя из теоретических представлений.

Группа американских планетологов из университетов Брауна и Пердью попыталась понять причины, смоделировав процессы, происходящие в коре Луны при падении относительно крупного небесного тела (астероида).

Математическое моделирование показало, что удар астероида диаметром всего в километр порождал трещины, проникавшие в лунные недра на 20 километров. При попадании в Луну большего «снаряда» — 10 км — глубина трещин оказывалась такой же, но их длина по горизонтали увеличивалась в разы. Радиус распространения трещин достигал 300 км от ударного кратера.

При падении астероида на Землю происходит примерно то же, но здесь трещины мгновенно схлопываются под действием мощной гравитации. Что осталось — очень быстро заполняется минерализованной водой или, если глубина трещины достаточно велика, — магмой. На Луне всего этого нет, сила тяжести там вшестеро слабее земной, поэтому трещины могут существовать очень долго.

Как полагают авторы исследования, сеть разновременных и разноразмерных трещин поверхности к настоящему времени охватывает всю Луну, деля ее поверхность на блоки примерно метрового размера.

Ознакомиться с подробностями можно в статье, опубликованной в JGR Planets.
https://www.popmech....treskavsheysya/






Жизни может и не быть! - Молодые звезды уничтожают атмосферы планет слишком быстро

Дмитрий Мушинский

Изображение

Открытия тысяч планет, вращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы, поставили перед учеными вопросы о возможности формирования жизни на этих планетах. Принципиально важным для обитаемости планеты является ее способность удерживать атмосферу, что предполагает, что атмосфера не была полностью потеряна в начале жизни планеты. Новое исследование, проведенное учеными из Венского университета и Института космических исследований ÖAW в Граце, показало, что молодые звезды способны быстро разрушать атмосферы потенциально обитаемых планет земного типа, что является еще одной дополнительной сложностью для формирования. жизни за пределами нашей Солнечной системы. Результаты будут опубликованы в издании Astronomy & Astrophysics Letters.

Один из наиболее активных и волнующих вопросов современной науки заключается в том, как много существует планет с похожими на Землю атмосферами и условиями на поверхности и, следовательно, потенциалом для укрытия жизни во Вселенной. Многие недавние исследования по этой теме были сосредоточены на планетах, вращающихся вокруг звезд, называемых М-карликами, которые меньше нашего Солнца и являются самым многочисленным типом звезд в обозримой Вселенной.

Основной движущей силой атмосферных потерь в космос является центральная звезда, на которой вращается планета. Звезды имеют сильные магнитные поля, которые приводят к излучению высокоэнергетического рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Эти явления известны под общим названием «деятельность звезды». В молодом возрасте звезды имеют высокий уровень активности и поэтому испускают чрезвычайно большое количество рентгеновского и ультрафиолетового излучения. По мере старения звезд их активность быстро уменьшается. Важно отметить, что планеты, вращающиеся вокруг M-карликов быстро исчезают — в течение несколько сотен миллионов лет, сами же M-карлики часто остаются высокоактивными в течение миллиардов лет.

Излучение высокой энергии очень важно, так как оно поглощается высоко в атмосфере планеты, вызывая нагрев газа. У Земли газ нагревается до температуры более 1000 градусов по Цельсию в верхней области, известной как термосфера. Это регион, в котором летают такие космические корабли как спутники и Международная космическая станция. Находясь на орбите молодых звезд с высокими уровнями активности, термосферы планет нагреваются до гораздо более высоких температур, что в крайних случаях может привести к утечке газа с планеты. Насколько быстро исчезают атмосферы в этих случаях, до сих пор не было детально исследовано.

Исследователи из Венского университета и Института космических исследований ÖAW в Граце впервые подсчитали, насколько быстро атмосфера, подобная Земле, будет потеряна с планеты, вращающейся вокруг очень активной молодой звезды. Их расчеты показали, что экстремальные гидродинамические потери атмосферы будут иметь место, приводя к тому, что атмосфера, подобная Земле, будет полностью потеряна менее чем за миллион лет, что для эволюции планеты практически мгновение.

Эти результаты имеют важное значение для ранней эволюции Земли и для возможности формирования атмосферы, подобной Земле, вокруг M-карликов. Для Земли наиболее вероятным объяснением того, почему атмосфера не была потеряна, является то, что в ранней атмосфере преобладала двуокись углерода, которая охлаждает верхнюю атмосферу, испуская инфракрасное излучение в космос, тем самым защищая ее от нагревания высокой активности раннего Солнца. Атмосфера Земли не могла стать доминирующей в азоте, как сегодня, до тех пор, пока через несколько сотен миллионов лет активность Солнца не снизилась до гораздо более низких уровней.

Более того, результаты этого исследования означают, что для планет, вращающихся вокруг звезд M-карликов, формирование земных атмосфер и поверхности возможно только после того, как уровни активности звезд уменьшатся, что может занять до нескольких миллиардов лет. Более вероятно, что многие из планет, вращающихся вокруг звезд M-карликов, имеют очень тонкую атмосферу или не имеют ее вовсе. В обоих случаях формирование жизни в таких системах представляется менее вероятным, чем считалось ранее.
https://rwspace.ru/n...kom-bystro.html






Звездные реки Бездны

Изображение

Вокруг Млечного Пути находятся более 150 шаровых звездных скоплений, древних звездных городов с сотнями тысяч тесно упакованных обитателей. Большинство таких скоплений можно обнаружить в почти пустом галактическом гало, вероятно, они сформировались раньше, чем наша галактика.

Omega Centauri (NGC 5139, Omega Cen) необычайно блестящая, массивная и огромная: 10 миллионов звезд вписываются в сферу шириной около 150 световых лет. Однако большинство астрономов озадачивает то, что их звезды встречаются как минимум в трех разных популяциях, что говорит о том, что скопления собрались за миллиарды лет, а не за все время.

Астрономы долго думали, что это своеобразное шаровое пятно может быть чем-то совершенно другим: остатками галактики, которая слишком близко подошла к Млечному Пути. Разорванные гравитацией нашей галактики, ее звезды устремились бы в гало и обвились вокруг галактики, оставив позади небольшое ядро, подобное скоплению.

Теперь Rodrigo Ibata (University of Strasbourg, France) и его коллеги сообщают о новом доказательстве этой теории в Nature Astronomy: the long-sought detection of a stellar stream belonging to Omega Cen.

Исследователи искали (и находили) звездные остатки разорванных скоплений и галактик с тех пор, как первые потоки были обнаружены в Sloan Digital Sky Survey , но это было нелегко. “Потоки было трудно обнаружить, потому что они очень малы по плотности и, следовательно, их трудно обнаружить визуально”, – объясняет Джереми Уэбб (Университет Торонто). “Большинство не выделяются визуально среди переднего и заднего фона”.


Звездные реки в бездне

Но с помощью космического телескопа Gaia Европейского космического агентства астрономы могут видеть расстояния и точные перемещения миллиарда звезд. Когда звезды рядом друг с другом в космосе также летят вместе, особенно когда они лежат вне галактического диска, это хороший знак того, что они являются частью единого потока. Чтобы найти эти звездные группировки, команда ученых применила компьютерный алгоритм Streamfinder для сортировки богатства данных Gaia. Он выбрал более дюжины новых звездных потоков, которые петляли вокруг плоского спирального диска Млечного Пути.

Команда окрестила один из этих потоков Fimbulthul, в честь одной из одиннадцати рек, протекавших через изначальную пустоту (скандинавская мифология). 309 звезд охватывают 18 градусов на небе. Как и в Omega Cen, у звезды Fimbulthul нет более тяжелых элементов, что означает, что они также древние.

Это открытие не беспрецедентно: десятки звездных потоков заселяют гало галактики. Хотя большинство из найденных до сих пор происходят из скоплений, а не из галактик, Млечный Путь находится в процессе разрыва карликовой эллиптической галактики Стрельца (Sagittarius) в клочья, ее звезды двигаются по гигантской, почти полярной орбите вокруг нашей галактики. Фактически, Omega Cen может показать, как Sagittarius будет выглядеть через миллиарды лет.

Исследователи признают, что их компьютерные симуляции все еще очень просты и не идеально соответствуют данным. В их планы на будущее входит работа над более реалистичными моделями, чтобы лучше понять происхождение потока Fimbulthul и найти другие звезды, связанные с Omega Cen.

Monica Young
https://aboutspacejo...B4%D0%BD%D1%8B/





Количество пользователей, читающих эту тему: 2

0 пользователей, 2 гостей, 0 анонимных