Перейти к содержимому


Астроновости

космос и немного физики

Сообщений в теме: 1540

#1501 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 12 Май 2019 - 07:30

Таинственные «субнептуны», вероятно, являются планетами, богатыми водой

Изображение
Богатые водой планеты, каждая из которых располагает в тысячи раз большими запасами этого ресурса, если сравнивать с Землей, могут быть более широко распространены в нашей галактике Млечный путь, чем каменистые, землеподобные планеты, сообщается в новом исследовании.

На протяжении последних 20 лет астрономы подтвердили существование тысяч экзопланет, то есть планет, расположенных на орбитах вокруг других звезд. Многие экзопланеты непохожи на планеты нашей Солнечной системы. Например, так называемые «суперземли» имеют диаметр вплоть до двух диаметров Земли, а «субнептуны» по размерам превосходят нашу планету в 2-4 раза. (Диаметр Нептуна составляет примерно 4 диаметра Земли).

Строение и формирование субнептунов до сих пор продолжают оставаться загадками для астрономов. Согласно предыдущим исследованиям, субнептуны представляют собой либо каменистые ядра, окруженные газовыми оболочками из водорода и гелия, либо водными планетами, содержащими большие количества жидкой и замерзшей воды вдобавок к каменистым породам и газам.

Чтобы изучить состав субнептунов, группа исследователей во главе с Ли Цзэном, планетологом из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс, США, провела серию сеансов моделирования их развития и рост планета, задаваясь различным составом материалов. В результате проведенных расчетов ученые выяснили, что субнепутны, вероятнее всего, представляют собой водные планеты, а не газовые карлики. От 25 до 50 процентов массы субнептуна составляет жидкая или замерзшая вода, выяснили Цзэн и его команда.

Согласно авторам исследования, на орбитах вокруг солнцеподобных звезд можно обнаружить экзопланеты четырех различных классов:

- каменистые планеты размером до двух диаметров Земли;

- водные планеты размером от двух до четырех диаметров Земли, которые более чем на 25 процентов состоят из жидкой или замерзшей воды;

- планеты «переходного» класса размерами от 4 до 10 диаметров нашей планеты, который богаты льдом и обладают значительными газовыми оболочками;

- газовые гиганты диаметром свыше 10 диаметров Земли, которые состоят в основном из водорода и гелия.

Исследование опубликовано онлайн 29 апреля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
https://www.astronew...=20190511114036





Млечный Путь: комки темной материи?

Подозрительные пустые промежутки. Темная материя в Млечном Пути может быть более комковатой, чем считалось ранее - на это указывают два пробела в звездном потоке нашей галактики. Астрономы пришли к выводу, что ни один из известных космических объектов не может являться причиной этих пробелов. Но вот плотный комок темной материи вполне мог бы стать причиной этих прогалин в «звездной дорожке».

Изображение
Пробелы в звездном потоке Млечного Пути могли быть вызваны гигантскими комками темной материи. © NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)

В космосе в количество темной материи в четыре раза превышает количество нормальной материи, и тем не менее мы почти ничего не знаем о ней. Пока что не известно ни ее детальное распределение, ни из каких частиц она состоит. Ясным остается лишь одно: темная материя встречается во вселенной почти повсюду - в нашем Млечном Пути, в огромной перемычке между близлежащими галактиками или даже в виде невидимого потока, который течет через нашу Солнечную систему.

Но как именно распределяется темная материя в Млечном Пути, до сих пор является предметом научных споров. Поскольку эта форма материи взаимодействует с нормальной материей только через гравитацию и является невидимой, ее нельзя обнаружить напрямую. Поэтому астрономы вынуждены прибегать к косвенным доказательствам их присутствия и распространения.


Темная помеха

Вероятно, что именно такой косвенный признак был обнаружен Аной Бонака из Гарвардского Смитсоновского центра астрофизики и ее командой. Для своего исследования они использовали наиболее полную карту распределения звезд во Млечном Пути - каталог данных, собранных космическим зондом Gaia. Поскольку зонд фиксирует не только положение звезды, но и ее движение, это позволяет максимально точно идентифицировать звездные потоки в нашей галактике.

Основной момент: «Встреча такого звездного потока с комком темной материи обязательно нарушит упорядоченную структуру звездного потока», - объясняют исследователи. То есть гравитационное влияние темной материи способно привести к разрывам в звездном потоке. Если темная материя, как показывают компьютерные модели, на самом деле образует комки в нашей галактике, то они могут выдать себя через такие промежутки в звездных структурах.


Два пробела в звездном потоке

И действительно, в самом длинном звездном потоке галактического гало, называемом GD-1, астрономы обнаружили два выраженных пробела. «Плотность звезд в потоке неодинакова, но есть две значительно менее плотные области или промежутка, которые находятся на уровне 40 и 20°», - сообщают Бонака и ее команда. Используя модель, они провели исследование каким образом могли бы образоваться эти пробелы.

Изображение
Разрывы в звездном потоке GD-1. © A. Bonaca/ Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, A. Price-Whelan/ Princeton University

Результат оказался таковым: зазоры, скорее всего, были созданы гравитационным воздействием чрезвычайно массивного объекта массой от одного до примерно 100 миллионов солнечных масс. Этот объект должен был приближаться к звездному потоку в какой-то момент за последние 500 миллионов лет на расстояние примерно до 50 световых лет. Но что это был за объект? «Орбитальные реконструкции показывают, что это нарушение потока не могло быть вызвано каким-либо из известных звездных скоплений или карликовых галактик», - считают астрономы. Даже молекулярное облако с уровня Млечного Пути не могло бы стать причиной этих пробелов.


Комки темной материи

По словам исследователей, это оставляет возможность только для одного объяснения. «После того, как мы последовательно отбросили все известные объекты, как причину возникновения пробелов, мы считаем именно темный объект наиболее вероятным нарушителем потока GD-1», - говорит Бонака и ее команда. Конечно, теоретически это могла бы изначально быть и черная дыра, но такой вариант крайне маловероятен.

Поэтому исследователи с большей вероятностью рассматривают в качестве нарушителя потока комок темной материи в форме субгало. Эти субгало образуются, согласно популярным моделям, когда карликовая галактика заглатывается и разрывается Млечным Путем. И гало такой галактики, обогащенное темной материей, затем может быть сохранено в виде «комка» темной материи.


Слишком плотные для стандартных моделей

Но загадкой остается вот что: согласно моделям холодной темной материи, субгало в диапазоне масс источника помех звездного потока должно быть намного менее плотным, чем идентифицированный в настоящее время объект-помеха. «Соотношение массы для гало в миллионы солнечных масс из темной материи подразумевает, что его радиус должен составлять около 160 световых лет», - говорят исследователи. - «Однако обнаруженный нами «нарушитель» звездного потока GD-1 имеет радиус всего около 65 световых лет».

И это делает темный объект-помеху значительно более плотным, чем предполагают обычные модели для субгало темной материи. Но даже при этом астрономы считают такой комок темной материи наиболее вероятным объяснением. И они уже приступили к определению возможной траектории и текущего положения этого темного комка.

Теперь астрономы надеются найти ключи к подобным темным помехам и в других звездных потоках Млечного Пути. «Выявленные пробелы демонстрируют, что потоки холодных звезд являются чрезвычайно чувствительными детекторами», - говорят исследователи. Следовательно, это может помочь прояснить структуру темной материи в нашей галактике Млечный Путь.
https://kosmos-x.net...2019-05-11-5711





NASA показало полнолуние на Марсе с помощью тепловизора

Дмитрий Мушинский

Изображение

Впервые орбитальный аппарат NASA «Марс Одиссея» поймал марсианскую луну Фобос во время фазы полнолуния. Каждый цвет в этом новом изображении представляет температурный диапазон, обнаруженный инфракрасной камерой «Одиссея», которая изучает марсианскую луну с сентября 2017 года. Эти последние наблюдения, напоминающие радужную ракушку, могут помочь ученым понять, какие материалы составляют Фобос, больше двух лун Марса.

«Одиссея» — самая долгоживущая миссия NASA на Марсе. Его тепловизионная камера THEMIS, может обнаруживать изменения температуры поверхности в тот момент, когда Фобос облетает Марс каждые семь часов. Различные текстуры и минералы определяют, сколько тепла обнаруживает THEMIS.

«При виде полумесяца мы могли видеть, насколько шероховатая или гладкая поверхность, а также ее слои», — отметил Джошуа Бэндфилд, со-исследователь THEMIS и старший научный сотрудник Института космических наук в Боулдере (США). «Сейчас мы собираем данные о том, какие в данном спутнике минералы, включая металлы».

Железо и никель — два таких металла. В зависимости от того, насколько много металлов и как они смешиваются с другими минералами, эти данные могут помочь определить, является ли Фобос захваченным астероидом или представляет собой сборник фрагментов Марса, выброшенных в космос вследствие ударных сил в далеком прошлом.

«Это новое изображение является своего рода температурным «яблочком» — самое теплое посередине и постепенно более холодное движение по краям», — отметила Джеффри Плаут, исследователь проекта «Одиссея» в Лаборатории реактивного движения NASA, которая возглавляет миссию. «Каждое наблюдение на Фобосе проводится под немного другим углом или временем суток, предоставляя новый тип данных».

«Одиссея» вращается вокруг Марса с 2001 года. Каждый месяц она снимает тысячи изображений поверхности Марса, многие из которых помогают ученым выбирать места посадки для будущих миссий. Космический корабль также выполняет важную роль, передавая данные для нового жителя Марса — станции InSight. Но изучение Фобоса — новая глава для орбитального аппарата.
https://rwspace.ru/n...eplovizora.html





Найдена звезда, кардинально отличная от всех других звезд Млечного Пути*

Изображение
Карликовая галактика

Астрономы обнаружили звезду в недрах нашей галактики, которая имеет химический состав, кардинально отличающийся от химического состава миллиардов других звезд Млечного Пути. Это позволило предположить, что звезда J1124+4535 была рождена в пределах какой-то карликовой галактики, которая впоследствии была поглощена Млечным Путем. Рассматриваемая сейчас звезда привлекла внимание астрономов, проводивших обзор при помощи телескопа Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST). Этот телескоп, расположенный в Китае, производит анализ спектра звезд, что позволяет установить их химический состав и определить некоторые другие характеристики.

После открытия звезды J1124+4535 ее изучение было продолжено при помощи японского телескопа Subaru Telescope, ученым удалось выяснить, что ее состав отличается низким количеством магния и высокой концентрацией европия. И, несмотря на обилие и многообразие звезд в Млечном Пути, такой химический состав делает звезду J1124+4535 уникальной среди миллиардов других звезд.

Отметим, что звезды с подобным химическим составом уже давно известны астрономам, но все они находятся далеко за пределами нашей галактики. Они распространены в карликовых галактиках и там, где процессы звездообразования идут гораздо более медленными темпами, чем в Млечном Пути, и где звезды имеют более разнообразные химические составы. Именно это позволило ученым предположить, что звезда J1124+4535 родилась в пределах карликовой галактики, которая впоследствии была полностью "проглочена" Млечным Путем.

Изображение
Спектр звезды J1124+4535

Поглощение малых галактик более крупными является одним из самых распространенных процессов во Вселенной. Именно таким образом галактики вырастают до огромных размеров, очищая окружающее космическое пространство от мелких галактик, скоплений и отдельных одиночных звезд. Однако, бывают редкие случаи столкновений и слияний крупных галактик, через четыре миллиарда лет начнется слияние Млечного Пути и галактики Андромеды, что приведет к появлению новой супер-галактики.

И в заключении следует заметить, что звезда J1124+4535 является далеко не первой звездой, попавшей в Млечный Путь из глубин межгалактического пространства. Ученые уже давно обнаружили несколько звезд, двигающихся на огромных скоростях, которые летят в сторону Млечного Пути, "сбежав" из недр Большого Магелланова Облака, карликовой галактики, вращающейся вокруг Млечного Пути.

Первоисточник - https://newatlas.com...position/59495/
https://www.dailytec...hnogo-puti.html

#1502 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 13 Май 2019 - 07:19

Гравитационные волны оставляют доступные для измерений «следы», выяснили физики

Изображение

Гравитационные волны, впервые обнаруженные в 2016 г., дают новый метод получения знаний о Вселенной, который позволит понять эволюцию нашего мира, начиная от Большого взрыва и вплоть до более поздних событий, происходящих в центрах галактик.

И хотя детектор Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) стоимостью в миллиарды долларов следит за гравитационно-волновыми событиями в режиме 24/7, в новом исследовании ученые показывают, что проходящие гравитационные волны оставляют за собой множество «воспоминаний», которые могут помочь обнаружить их даже после прохождения.

«То, что гравитационные волны могут оставить после прохождения длительные изменения состояния детектора, является одним из весьма необычных прогнозов Общей теории относительности», - сказал Александр Грант (Alexander Grant), главный автор новой научно-исследовательской работы.

Физикам уже давно известно, что гравитационные волны при прохождении изменяют состояние частиц, находящихся у них на пути. До настоящего времен ученые идентифицировали пять разновидностей таких длительно сохраняющихся изменений. В своей работе Грант и коллеги обнаруживают еще три разновидности изменений, происходящих при прохождении гравитационной волны, «устойчивые гравитационно-волновые наблюдаемые» (persistent gravitational wave observables), которые могут однажды помочь идентифицировать волны, проходящие сквозь Вселенную. Первую из этих наблюдаемых ученые называют отклонением кривой (curve deviation, показывает, насколько далеко разойдутся между собой два наблюдателя, ускоряющихся соответственно в зоне распространения гравитационной волны и в «плоском» пространстве-времени), вторую – голономией (получается при сравнении результатов измерений параметров переноса информации о линейном и угловом моментах частицы вдоль двух различных кривых в зоне распространения гравитационной волны), а третья наблюдаемая связана с влиянием гравитационных волн на относительное расположение двух частиц, когда одна из частиц имеет характеристический спин.

Каждая из этих наблюдаемых определена в данном исследовании таким образом, что ее измерение возможно осуществить при помощи детектора. Процедуры определения отклонения кривой и наблюдаемой, связанной с вращением частиц, довольно просты, говорят исследователи, и сводятся лишь к «измерениям расстояний и ускорений, получаемых наблюдателями». Определение голономии представляется более сложным и пока недостижимо для современной науки, отмечают Грант и его команда.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.
https://www.astronew...=20190512131645






Подавление формирования звезд активно происходило и в ранней Вселенной

Изображение

Массивные скопления галактик, некоторые из которых имеют массу свыше 100 масс Млечного пути, были обнаружены во Вселенной уже спустя всего лишь три миллиарда лет после Большого взрыва. Непрерывно протекающие в них процессы формирования звезд делают их достаточно яркими для обнаружения с таких больших расстояний. Существование таких скоплений галактик было предсказано при моделировании космологической эволюции, однако их свойства имеют большую неопределенность. Астрономы, изучающие эволюцию звезд во Вселенной, проявляют особый интерес к этим скоплениям галактик из-за обилия в них звезд и высокой активности.

Звездообразование является неустойчивым процессом. На него могут оказывать влияние как внешние процессы, такие как столкновение с другой галактикой, так и внутренние, например, формирование молодыми массивными звездами звездных ветров и сверхновых, которые расталкивают облака молекулярного газа и снижают скорость звездообразования. Вместе с джетами активных сверхмассивных черных дыр эти звездные ветра и сверхновые могут даже привести к прекращению формирования звезд в галактике – ее затуханию.

В новом исследовании астрономы из научной команды телескопа South Pole Telescope (SPT) открыли и изучили несколько массивных скоплений галактик ранней Вселенной, существовавших через 4,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Исследование показало, что даже в эту раннюю эпоху, когда во всей Вселенной зажигались новые звезды, в галактиках, расположенных в центральных областях массивных скоплений галактик, звездообразование было подавлено.

Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics; главный автор В. Страццулло (V. Strazzullo).
https://www.astronew...=20190512134255





Первые звезды взрывались иначе

Фонтаны вместо взрывных облаков: стало совершенно ясным, что самые первые звезды во вселенной взорвались необычным для более поздних звезд образом. Дело в том, что их сверхновые были в десять раз мощнее, чем считалось ранее, и при этом все же были очень асимметричными. Их сверхбыстрые материальные фонтаны при этом даже достигали соседних еще беззвездных галактик, становясь причиной первых звездообразований. Об этом группа исследователей написала в журнале Astrophysical Journal.

Изображение
Вот так выглядит классически симметричная сверхновая на примере Крабовидной туманности. © NASA/CXC, J.Hester & A.Loll (ASU), NASA/JPL-Caltech/ R.Gehrz (Univ. Minn.)

Первые звезды нашей вселенной засияли лишь через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. И они не только закончили «темный век» в нашем пространстве, но и создали первые более тяжелые элементы. Затем, когда эти звезды «популяции III» взорвались в сверхновых, они разбросали эти элементы по космосу, снабжая необходимыми материалами и соседние «звездные колыбели».

Но только как происходили процессы развития самых первых сверхновых в космосе, и насколько они были сильны, астрономам остается лишь предполагать. А все потому, что по причине их недолгой жизни первые звезды уже давно погасли, а видимых остатков их взрывов не осталось.


Звезда второго поколения

И вот теперь астрономы из группы Рейны Эззеддин из Массачусетского технологического института (MIT) получили новое - и удивительное - понимание исчезновения той первой звездной популяции. Посредником в получении этой информации стал не свет тех первых звезд, а один из их непосредственных преемников: звезда НЕ 1327-2326, находящаяся на расстоянии около 5000 световых лет.

«Эта звезда содержит, кроме водорода и гелия, лишь крошечные доли более тяжелых элементов», - объясняет коллега Эззеддин Анна Фребель. Например, содержание железа в НЕ 1327-2326 примерно в 400 тысяч раз ниже, чем в Солнце. Это говорит о том, что ее звездная колыбель была тоже крайне бедна металлами. «Поэтому мы знаем, что эта звезда когда-то образовалась как одна из звезд второго поколения», - говорит исследователь.


Удивительный избыток цинка

Примечательно в этом то, что элементный состав этой звезды-преемника может раскрыть информацию и о звездах популяции III, а также об их взрывном конце. Именно поэтому астрономы теперь нацелились на HE 1327-2326 с помощью спектроскопа Cosmic Origins («Космическое Происхождение») космического телескопа «Хаббл». Этот инструмент фиксирует три диапазона длин волн ультрафиолетового излучения, а также скрытые спектральные линии элементов в звездном свете.

И уже когда астрономы оценили первые данные, они обнаружили нечто удивительное: яркая линия в световом спектре показала, что эта звезда содержала необычно большое количество цинка относительно железа. «Я помню, как мы получили первые данные и увидели эту поразительную линию цинка», - говорит Эззеддин. - «Поскольку мы просто не могли в это поверить, мы повторили анализ несколько раз». Но эта довольно необычная для звезды с низким содержанием металла цинковая сигнатура каждый раз оставалась неизменной.

Изображение
Два далеко разлетающихся фонтана вместо симметричного облака взрыва: сверхновые самых первых звезд в космосе, очевидно, развивались не так, как предполагалось ранее (моделирование). © Melanie Gonick


«Нормальная» сверхновая отпадает

Но откуда взялся этот цинк? Чтобы выяснить это, исследователи осуществили моделирование, в ходе которого было имитировано 10 тысяч различных вариантов первичных сверхновых и их влияние на состав последующих звезд. Результат оказался таковым: скорее слабый, классически симметричный звездный взрыв, как это предполагалось ранее в отношении первых звезд, никак не мог обеспечить такой цинковой сигнатуры в HE 1327-2326.

«Это дает нам основание статистически исключить слабые, квазисферические сверхновые в качестве источника металлов в HE 1327-2326», - уверены Эззеддин и ее команда. Фребель дополняет: «Когда звезда взрывается, часть ее материала всасывается образующейся черной дырой». И при таком развитии событий цинка, говоря простым языком, просто не хватит, чтобы объяснить его избыток в звезде-преемнике.


Сверхбыстрые фонтан

Вместо этого сверхновая, которая и обеспечила своими элементами HE 1327-2326, должна была проистекать намного сильнее и более асимметрично. «Мы подсчитали, что эта первая сверхновая должна была быть в пять-десять раз более энергонасыщенной, чем считалось ранее», - говорит Эззеддин. Кроме того, этот взрыв должен был выбросить большую часть ее материала в форме фонтанов. При этом звездные обломки мчались сквозь космос со скоростью до 40 тысяч километров в секунду.

«Это наблюдение стало первым свидетельством того, что в ранней вселенной имели место такие асимметричные сверхновые», - говорит Эззеддин. - «И это меняет наше представление о том, как взрывались самые первые звезды». Такие асимметричные взрывные фонтаны, вероятно, приводили к тому, что тяжелые элементы из звездного мусора распределялись в межзвездном газе неравномерно - и даже выбрасывались в соседние первичные галактики.


Первопричина звездообразования в соседних галактиках

«Если в дополнение к водороду и гелию имеются более тяжелые элементы, новые звезды могут образовываться гораздо легче, особенно маленькие», - говорит Фребель. По мнению астрономов, мощные струи этих самых первых сверхновых могли спровоцировать образование звезд в соседних галактиках. «Такие звезды, как НЕ 1327-2326, могли быть образованы в системах, обогащенных извне», - говорят исследователи.

Такой сценарий проливает новый свет на эпоху раннего звездообразования, а также на то, как первые тяжелые элементы распространились по всему космосу. «Устаревшая теория в отношении слабых сверхновых первых звезд скоро окончательно уйдет в небытие», - говорит Эззеддин.
https://kosmos-x.net...2019-05-12-5712






Петля Барнарда

Изображение

Эмиссионная туманность в созвездии Ориона, занесенная в каталог Sharpless как Sh 2-276 . Изначально именуется как Петля Ориона. Но после того, как ее сфотографировал Эдвард Барнард в 1894 году, стала называться Петлей Барнарда. Не смотря на то, что Гершель видел ее еще 100 годами ранее.

Есть мнение, что петля, это остаток взрыва сверхновой около 2 миллионов лет назад. А судя по размерам петли получается, что звезда была от нас совсем недалеко. Около 500 св.лет.

Сама область петли насыщена холодным молекулярным водородом. И хорошо видна только если снимать ее непосредственно в эмиссионной линии водорода. Но говорят, что в очень темных местах без засветки, становятся видны ее очертания даже для невооруженного глаза.

Фотография получена Рохелио Андрео (Rogelio Bernal Andreo) в октябре 2010 года и 23 октября по праву получила статус Астрономическая картинка дня (APOD). На ней кроме Петли Барнарда представлены почти все достопримечательности созвездия Орион.

Источник - https://vk.com/space...38743236_176118
https://aboutspacejo...80%D0%B4%D0%B0/





Метеорные потоки стимулируют круговорот воды на Луне

Изображение
Рис. 1. Импактная гипотеза формирования Луны: после столкновения Земли и гипотетической планеты Тейя в околоземное пространство было выброшено много вещества, из которого потом образовалась Луна. Рисунок с сайта en.wikipedia.org

Исторически лунная поверхность считалась безводной: несмотря на то, что вокруг Луны есть газовая оболочка, она настолько разрежена, что не может удерживать воду миллиарды лет. Эту гипотезу поначалу подтверждали и исследования содержания воды в привезенных с поверхности Луны образцах — ее было либо ничтожно мало, либо вообще ниже предела чувствительности приборов. Но современные данные, полученные автоматическими станциями, указывают не только на присутствие воды в лунном грунте, но и на наличие круговорота воды между лунной поверхностью и атмосферой. Благодаря серии измерений, проведенных аппаратом LADEE во время прохождения Луны через метеорные потоки, появилась возможность оценить, сколько воды содержится в приповерхностных слоях лунной поверхности, а также построить количественную модель водного цикла.

В середине XIX столетия астрономы были твердо уверены, что Луна — это безводный каменистый мир с незначительной атмосферой, если она вообще есть. Лунная атмосфера была обнаружена, а измерения лунного атмосферного давления, проведенные В. Пикерингом в 1892 году, показали, что оно меньше земного в 4000 раз (W. H. Pickering, 1892. The Lunar Atmosphere and The Recent Occultation of Jupiter). В таких условиях длительное присутствие воды на лунной поверхности невозможно: она практически мгновенно будет переходить в газообразное состояние и покидать спутник Земли. На рубеже XIX и XX веков такой точки зрения о воде на Луне придерживались многие ученые, в качестве основной она продержалась несколько десятков лет.

К середине XX века стало ясно, что все не так просто. Гарольд Юри (лауреат нобелевской премии по химии 1934 года за открытие дейтерия, позже занявшийся космохимией) предположил, что исходный материал для образования Луны и Земли был одинаковым и, следовательно, вода на Луне, как минимум, когда-то была(S. Brush, 1982. Nickel for Your Thoughts: Urey and the Origin of the Moon). В 1964–65 годах в ходе миссий «Рейнджер-7» и «Рейнджер-9» были получены качественные снимки лунной поверхности с близкого расстояния, на которых можно было различить формы рельефа («каналы» и «каньоны»), будто бы прорезанные водой. Хотя сейчас точно определено, что это следы лавовых потоков, в то время эти снимки послужили в пользу утверждения гипотезы Юри.

Дискуссия продолжалась до первых успехов космической программы «Аполлон» (принята к действию в 1961 году, завершена в 1975 году; первая высадка людей на Луне состоялась в 1969 году), давшей в руки ученым образцы лунных пород и результаты прямых анализов лунной атмосферы. Состоящая преимущественно из аргона, образующегося при распаде радиоактивного изотопа 40K, она содержала ничтожное количество молекул воды — около 600 штук на кубический сантиметр (J. H. Hoffman, R. R. Hodges, 1975. Molecular gas species in the lunar atmosphere). Изучение лунных базальтов также не показывало значительного воздействия воды: минералов, образующихся из насыщенных водой расплавов, — амфиболов — в них обнаружено не было, зато присутствовал пироксен, указывающий на бедные водой условия кристаллизации (R. Charles et al., 1971. H2O in lunar processes: The stability of hydrous phases in lunar samples 10058 & 12013). Исключения, конечно же были: во многих образцах вода в небольших концентрациях детектировалась (в пересчете на тонну — от 250 до 500 грамм), но тогда это интерпретировалось как загрязнение земной водой из-за одинаковых изотопных соотношений кислорода (что, в свою очередь, позже стало важным аргументом в пользу того, что Луна сформировалась из осколков Земли). Самым водонасыщенным был признан образец 66095 ‘Rusty Rock’ («Ржавый камень»), в котором было много минерала гётита (FeO(OH)) и шрейберзита (Fe,Ni)3P — типичного минерала метеоритов, очень редкого для Земли. Он и подобные образцы ясно указывали на метеориты (вроде углистых хондритов) и кометы как путь доставки H2O на лунную поверхность (S. Epstein, H. P. Taylor, 1974. D/H & 18O/16O ratios of H2O in the ‘rusty’ breccia 66095 & the origin of ‘lunar water’).

В конце 70-х годов начала набирать силу импактная гипотеза образования Луны (рис. 1), принятая большинством в современном научном сообществе. Согласно ей, Луна образовалась примерно 4,5 млрд лет назад при столкновении Земли с планетой Тейя (которая была размером с Марс). Выброшенные обломки сформировали вокруг Земли диск, части которого под действием гравитационных сил слипались и со временем сформировали Луну.

Эта гипотеза прекрасно объясняла судьбу воды и других элементов с низкой температурой кипения (к примеру, свинца, которым горные породы Луны обеднены относительно земных) — они просто испарились в космос. Поэтому на некоторое небольшое время гипотеза безводной Луны опять перевесила.

Ситуация могла резко поменяться в 1976 году, когда советская станция «Луна-24» доставила двухметровый керн лунного грунта — реголита — из Моря Кризисов на Землю. Реголит состоит из смеси обломков горных пород и маленьких стеклянных шариков, которые образовались при мгновенном остывании расплавов, появляющихся при падении метеоритов (рис. 2). Он покрывает большую часть поверхности Луны. В районе лунных морей толщина слоя реголита составляет 4–5 метров, а на более древних «материках» — до 10–15 метров.

Изображение
Рис. 2. Слева — реголит, доставленный на Землю станцией «Луна-16» (образец из коллекции музея ГЕОХИ РАН); фото автора. Справа — схематическое строение лунной поверхности; рисунок с сайта hou.usra.edu

Анализ этого керна, проведенный с помощью ИК-спектроскопии учеными из ГЕОХИ РАН в 1978 году, показал наличие в нём 0,1 весового процента воды, что было ясным сигналом — вода есть, но искать ее нужно глубже (M. V. Akhmanova et al., 1978. Possible Water in Luna 24 Regolith from the Sea of Crises). Однако этот результат не произвел должного эффекта — сказались масштабы исследованных пород: 327 г в советской программе против почти 400 кг американской. Большинство продолжало считать Луну безводной.

В 1994 году автоматическая станция «Клементина» — первый окололунный аппарат после «Аполлонов», оснащенный радаром, — зафиксировала исходящий с затененных участков лунной поверхности сигнал, характерный для водяного льда (S. Nozette et al., 1996. The Clementine Bistatic Radar Experiment; S. Nozette et al., 2001. Integration of lunar polar remote‐sensing data sets: Evidence for ice at the lunar south pole).

В 1998 году начал работать аппарат Lunar Prospector, изучавший идущий от Луны поток тепловых нейтронов. В его данных были обнаружены отрицательные аномалии в районе северного и южного полюсов Луны. Тепловые нейтроны образуются при бомбардировке вещества космическими лучами. Сталкиваясь с любым атомом, кроме атома водорода, эти нейтроны сохраняют импульс и продолжают движение. А вот при столкновении с атомом водорода они теряют большую часть импульса и останавливаются. Это дает очень удобный метод дистанционной регистрации водорода на поверхности планет. Таким образом, отрицательная аномалия тепловых нейтронов свидетельствовала о наличии водорода в районе полюсов Луны и интерпретировалась учеными как большие (в зависимости от модели — сотни миллионов или миллиарды тонн) запасы воды (W. C. Feldman et al., 1998. Fluxes of Fast and Epithermal Neutrons from Lunar Prospector: Evidence for Water Ice at the Lunar Poles).

Сейчас, когда уже получены и обработаны данные миссий «Кассини» (R. N. Clark, 2009. Detection of Adsorbed Water and Hydroxyl on the Moon), Deep Impact (J. Sunshine et al., 2009. Temporal and Spatial Variability of Lunar Hydration As Observed by the Deep Impact Spacecraft), Lunar Prospector (D. Lawrance et al., 2006. Improved modeling of Lunar Prospector neutron spectrometer data: Implications for hydrogen deposits at the lunar poles) и «Чандраян-1» (C. M. Pieters et al., 2009. Character and Spatial Distribution of OH/H2O on the Surface of the Moon Seen by M3 on Chandrayaan-1), мы уже точно знаем и о том, что вода присутствует на поверхности Луны, и даже примерную карту ее распределения. Концентрация воды в зависимости от места и метода измерения колеблется от 10 до 10 000 г H2O/OH на тонну лунного грунта.

Наблюдения с помощью нейтронного спектрометра, установленного на аппарате Lunar Reconnaissance Orbiter, показали еще больше: были обнаружены скопления водяного льда в постоянно затененных кратерах на полюсах (I. G. Mitrofanov et al., 2010. Mapping of the lunar south pole using the LRO neutron detector experiment LEND). Как считают ученые, они образовались из воды, которая выбрасывается в лунную атмосферу при столкновении с кометами и водосодержащими метеоритами. Такие события не только приносят воду на Луну извне, но и высвобождают воду, содержащуюся в лунном грунте.

В лунном грунте вода образуется в ходе восстановительных химических реакций под действием протонов солнечного ветра:

FeO+2H+→H2O+Fe.


Конечно же, часть воды при таких событиях теряется, но какая-то ее часть вполне имеет шанс попасть к холодным ловушкам в кратерах у полюсов, где возможно стабильное существование льда на протяжении миллиардов лет (о сходном механизме сохранения льда на Марсе см. Лед в кратере Королёв).

В результате многократного повторения описанных процессов осуществляется циркуляция воды между лунным грунтом и атмосферой, что позволяет говорить о наличии полноценного цикла воды на Луне. Разные элементы этого цикла много раз моделировались, однако его детальная характеристика была затруднена из-за недостатка численных данных и прямых измерений. Команда ученых из NASA и Университета Джонса Хопкинса, обработав информацию данные миссии LADEE, собранные в 2013–14 годах, опубликовала недавно в журнале Nature Geoscience статью, детально описывающую измерения параметров круговорота воды на Луне и его полноценную модель.

Запущенный в 2013 году аппарат LADEE был оборудован масс-спектрометром для анализа химического состава атмосферы Луны, UV-Vis спектрометром (для наблюдений в ультрафиолетовом и видимом диапазоне). Также на нем был установлен прибор LDEX (Lunar Dust Experiment), позволявший измерять количество и размер частиц лунной пыли. После 128 дней научной работы LADEE сошел с орбиты и столкнулся с Луной 17 апреля 2014 года (рис. 3).

Изображение
Рис. 3. Место падения аппарата LADEE на Луну рядом с кратером Сундман V (самый крупный кратер в центре снимка): слева — до падения аппарата, справа — после. В центре кадра заметен образовавшийся от падения небольшой кратер. Место падения было специально выбрано на обратной стороне Луны, чтобы случайно не повредить ценные с исторической точки зрения места (например, спускаемые аппараты советских и американских миссий). Фото с сайта en.wikipedia.org

Орбита LADEE проходила вдоль лунного экватора на высоте 20–100 км — в лунной экзосфере. Определив присутствие там гелия, аргона, неона и метана, масс-спектрометр LADEE также произвел 743 независимых измерения концентраций H2O, которые были соотнесены с прохождением Луны через известные метеорные потоки (рис. 4).

Изображение
Рис. 4. График нормализованной функции интенсивности, наложенный на моменты прохождения Луны через метеорные потоки. Исходные значения для функции — концентрация воды в лунной атмосфере, измеренная масс-спектрометром аппарата LADEE. Цветовая шкала справа показывает достоверность сопоставления метеоритного потока и выброса воды. График из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

По данным Международного Астрономического Союза за время научной фазы LADEE Луна прошла через 40 ежегодных метеорных потоков, которые породили 32 метеоритные бомбардировки. При прохождении через наиболее плотные потоки инструмент LDEX фиксировал увеличение концентрации пыли в экзосфере Луны, однозначно идентифицируя множественные столкновения космических объектов с поверхностью. Масс-спектрометр при этом производил измерения концентрации воды в поднятой с поверхности пыли.

При расчетах корреляции столкновений и выбросов воды использовалась нормализованная функция интенсивности (NEIR — normalized event intensity rate), возвращающая тем большие значения, чем больше было пиков концентрации воды и чем сильнее были эти пики во время потока. На рисунке 4 показан график этой функции: хорошо видно, что для крупных потоков вроде Леонид (LEO) и Геминид (GEM) функция принимает большие значения, чем малых потоков (таких как, например, Урсиды (URS) и α-Кентавриды (ACE)). 29 (из 32) пиков были зафиксированы в пределах 48 часов от предполагаемого максимума соответствующего метеорного потока. Так как в норме вода почти отсутствует в лунной экзосфере, можно уверенно утверждать, что вся вода, обнаруженная в ходе этих измерений, была поднята с поверхности Луны.

Соотнесение данных LDEX и масс-спектрометра показывает, что основная часть водных выбросов генерируется метеоритами массой около 0,15 грамма, меньшие же тела практически не оказывают никакого влияния на концентрацию воды в экзосфере Луны. Такое возможно, только если сухими являются лишь верхние несколько сантиметров лунного грунта. Построив модель поверхности Луны, состоящую из верхнего безводного слоя и «водоносного» нижнего слоя, и рассчитав глубину проникновения этих небольших метеоритов, ученым удалось установить, что лучше всего данным LADEE соответствует вариант, в котором толщина верхнего сухого слоя составляет в среднем около 8 см (рис. 5).

Изображение
Рис. 5. Соотношение различных двухслойных (то есть учитывающих наличие водосодержащего нижнего и сухого верхнего слоев) моделей лунной поверхности с варьирующейся толщиной верхнего слоя с наблюдениями LADEE. Слева — количество выброшенной воды, приходящейся на метеориты разной массы, справа — распределение выбросов воды разного масштаба (число молекул воды на один кубический сантиметр лунной атмосферы на высоте пролета LADEE). Графики из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Исходя из этого, была произведена оценка концентрации воды в описываемом нижнем слое толщиной 3 метра (это максимальная глубина проникновения самых крупных метеоритов весом около 100 кг в лунный грунт по оценкам авторов статьи), которая составила 220–520 грамм на тонну. Хотя наличие верхнего безводного слоя предполагалось и ранее (S. Li, R. E. Milliken, 2017. Water on the surface of the Moon as seen by the Moon Mineralogy Mapper: Distribution, abundance, and origins), его толщина оценивалась в первые миллиметры. Таким образом, в термически активном (подверженному перепаду температур при смене лунных дня и ночи; температуры, кстати, меняются в пределах от 100 К ночью до 380 К днем, см. A. R. Vasavada et al., 2012. Lunar equatorial surface temperatures and regolith properties from the Diviner Lunar Radiometer Experiment) приповерхностном слое реголита вода нестабильна и быстро теряется за счет диффузии.

В хуже прогреваемых полярных и приполярных областях предполагается меньшая толщина термически активного слоя. Являясь мембраной между атмосферой и нижними водосодержащими породами, он, как показывают измерения, практически не содержит воды сам по себе, что указывает на высокую скорость происходящей диффузии.

Изображение
Рис. 6. Предлагаемая схема лунного водного цикла. NMS — нейтронный масс-спектрометр аппарата LADEE. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Выбросы воды с поверхности, вызванные прохождением Луны через метеорные потоки, добавляет существенное ее количество к тому объему, который теряется за счет десорбции. По данным LADEE, в среднем 1,3×10−17–3,2×10−17 г воды с квадратного сантиметра поверхности воды выбрасывается каждую секунду из-за метеоритной бомбардировки, что при экстраполяции данные, полученные на экваторе, на район полюсов дает 5,1–12,1 г воды в секунду по всей Луне. Если же считать, что толщина верхнего безводного слоя действительно уменьшается к полюсам, то следует ожидать даже больших реальных значений. 67% выброшенной воды безвозвратно покидает лунную атмосферу, а оставшиеся 33% перераспределяются по поверхности. Итого, за секунду с Луны в космическое пространство выбрасывается 3,4–8,1 г воды. Параллельно за счет взаимодействия протонов солнечного ветра с реголитом образуется 2 г/с воды. Поскольку вклады иных известных и исследованных процессов в привнос и потерю воды ничтожно малы и на общий баланс почти не влияют, получается, что водный баланс в реголите держится на уровне потерь 1,4–6,1 г/с (на Луне, предположительно, идет постоянный процесс потери H2O, оставшейся с момента формирования спутника Земли, но еще только предстоит выяснить, идет ли этот процесс и каковы его масштабы).

Исключением являются перманентно затененные участки лунной поверхности, на которых постоянно держатся низкие температуры и водный лед может скапливаться из-за меньших потерь при диффузии: более высокая концентрация воды означает и большие потери из-за метеоритных бомбардировок.

Эта работа американских ученых не только связывает воедино элементы лунной «погоды» и позволяет говорить о них, используя конкретные цифры, но и дает возможность оценить потенциал разных зон лунной поверхности для возможной добычи воды. Вода, являясь критически важным ресурсом для всех пилотируемых космических миссий, составляет значительную часть стартовой нагрузки корабля. Поэтому идея пополнять запас воды на теоретической лунной базе прямо из реголита значительно удешевляет проекты межпланетных перелетов и является важным моментом в сценариях освоения Солнечной системы.

Источник: M. Benna, D. M. Hurley, T. J. Stubbs, P. R. Mahaffy & R. C. Elphic. Lunar soil hydration constrained by exospheric water liberated by meteoroid impacts // Nature Geoscience. 2019. V. 12. P. 333–338. DOI: 10.1038/s41561-019-0345-3.

Кирилл Власов
https://elementy.ru/...ot_vody_na_Lune

#1503 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 14 Май 2019 - 07:25

Вспышка звездообразования в Галактике произошла из-за гигантского столкновения

Изображение

Столкновение между галактиками могло привести к вспышке звездообразования, которая наблюдалась в нашей галактике Млечный путь миллиарды лет назад, согласно новому исследованию.

Информация об этой вспышке звездообразования стала доступной, благодаря спутнику Европейского космического агентства Gaia («Гея»), который отслеживает расположение и скорости звезд нашей Галактики.

Молодая галактика Млечный путь, вероятно, располагала большими количествами доступного газа, однако со временем, по мере формирования новых звезд и расходования этого газа, запас стал иссякать. В новом исследовании показано, что Млечный путь демонстрировал устойчивый спад скорости звездообразования в первые 4 миллиарда лет своего существования, прежде чем произошла вспышка звездообразования.

Это означает, что в нашей Галактике появился новый источник «звездного топлива», и авторы нового исследования считают, что таким источником могло стать слияние Млечного пути с одной из галактик-спутников. Столкновение также объясняет некоторые отклонения возраста звезд, их масс и расстояний до них, измеряемых при помощи миссии Gaia, от ожидаемых значений, сообщили исследователи. Кроме того, хорошо известно, что Млечный путь представляет собой продукт древних столкновений между галактиками, и сам, в свою очередь, столкнется с галактикой Андромеда через несколько миллиардов лет, поэтому данные результаты хорошо согласуются с предыдущими работами по структуре и эволюции нашей Галактики, подчеркивают авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics; главный автор Роджер Мор (Roger Mor).
https://www.astronew...=20190513184847






Детектор CALET охватил рекордный диапазон энергий космических протонов

Изображение
Фотография японского экспериментального модуля «Кибо», на котором установлен CALET.
NASA

Группа CALET опубликовала данные трехлетних измерений спектра космических протонов с энергиями от 50 гигаэлектронвольт до 10 тысяч тераэлектронвольт. Этот рекордно широкий диапазон объединяет диапазоны магнитных спектрометров и менее совершенных калориметров, что позволяет объединить и независимо проверить данные предыдущих экспериментов. Возможно, в будущем эти данные помогут ученым объяснить наблюдаемый излом в суммарном спектре всех космических частиц. Статья опубликована в Physical Review Letters и находится в открытом доступе.

Наша Земля постоянно находится под обстрелом космических лучей — электронов, позитронов, протонов, дейтронов, ядер гелия и более тяжелых частиц, прилетающих из космоса. Энергия таких частиц охватывает чрезвычайно широкий диапазон от десятых долей до 1011 гигаэлектронвольт. Суммарное число частиц всех сортов уменьшается при росте энергии по степенному закону: вплоть до энергий порядка миллиона гигаэлектронвольт поток частиц обратно пропорционален энергии в степени 2,75, при бо́льших энергиях наблюдается еще более резкое падение. Если отнормировать спектр частиц на этот степенной закон и построить его график, то в области миллиона гигаэлектронвольт будет наблюдаться резкий излом — так называемое «колено». В настоящее время физики не знают, почему спектр космических лучей выглядит именно таким образом, хотя и выдвигают огромное число гипотез.

В частности, одна из гипотез объясняет «колено» гипотетическим обрезанием спектров отдельных частиц, положение которого может зависеть от их сорта. В принципе, эту гипотезу можно проверить с помощью космических детекторов, напрямую регистрирующих энергию, заряд и направление движения частиц. В настоящее время физикам известно две конструкции таких детекторов. С одной стороны, на низких энергиях более удобно использовать магнитный спектрометр — прибор, который определяет энергию частиц с помощью магнитного поля. С другой стороны, на высоких энергиях более удобен ионизационный калориметр — установка, которая восстанавливает энергию частиц по рожденным ею вторичным частицам. К сожалению, «сшитая» таким образом картинка может быть искажена неконтролируемыми систематическими погрешностями, по-разному проявляющимися в разных частях спектра. Чтобы исключить такую возможность, данные детекторов необходимо перепроверять.

Телескоп CALET (CALorimetric Electron Telescope), работающий на Международной космической станции с августа 2015 года, строился именно для этой цели. CALET состоит из зарядового детектора, формирующего изображение калориметра и поглотительного калориметра. Суммарная толщина калориметров достигает тридцати длин излучения (radiation length). Благодаря конструктивным особенностям детектора он регистрирует протоны с энергиями от 50 до 10 тысяч гигаэлектронвольт, что покрывает диапазоны как магнитных спектрометров (BESS-TEV, PAMELA и AMS-02), так и менее совершенных калориметров (ATIC, CREAM и NUCLEON). При этом относительная систематическая погрешность CALET не превышает десяти процентов, что сравнимо с остальными экспериментами.

Теперь группа CALET наконец проанализировала данные, собранные телескопом с 13 октября 2015 по 31 августа 2018 года. За этот промежуток времени высокоэнергетический триггер в сумме проработал около 21422 часов, а низкоэнергетический — около 365 часов. Чтобы восстановить параметры протонов, попавших в детектор, ученые численно моделировали их распады с помощью пакетов EPICS, FLUCA и GEANT4, основанных на методе Монте-Карло.

В результате ученые построили спектр космических протонов, который совпадал с данными других экспериментов во всех диапазонах энергий. По оценкам ученых, этот спектр можно приблизить степенной зависимостью, показатель которой равен γ1≈−2,81±0,03 в диапазоне 50–500 гигаэлектронвольт и γ2≈−2,56±0,04 в диапазоне 1–10 тераэлектронвольт. Другими словами, при больших энергиях спектр «ужесточается».

Изображение
Спектр, построенный на основании данных CALET (красные точки) и границы систематической погрешности (серая область) в сравнении с данными других детекторов
CALET Collaboration


Изображение
Степенные законы, приближенно описывающие спектр космических протонов
CALET Collaboration

Таким образом, ученые заключают, что со статистической значимостью около трех сигма спектр космических протонов нельзя описать единой степенной зависимостью. Это совпадает с данными предыдущих экспериментов. К сожалению, без данных о спектре других космических частиц — например, ядер гелия, — эти данные не позволяют проверить гипотезу о природе «колена». Тем не менее, авторы статьи считают, что в будущем, когда CALET также измерить спектр альфа-частиц и других ядер, информация об «ужесточении» протонного спектра поможет прояснить этот вопрос.

Космические лучи — это источник частиц самых высоких энергий, с которыми когда-либо могло работать человечество, а потому их изучение играет важную роль в современной физике. Впрочем, сколько-нибудь значимую статистику по высокоэнергетическим частицам ученые начали набирать только недавно. Например, в апреле 2015 года детектор AMS опубликовал результаты четырехлетней работы, в ходе которой он поймал около 60 миллиардов частиц и обнаружил необъяснимый избыток антипротонов. В ноябре 2011 китайский спутник DAMPE впервые измерил спектр космических электронов и позитронов с энергиями до 4,6 тераэлектронвольт и подтвердил «провал» в области 0,9 тераэлектронвольт, на который косвенно указывали данные других экспериментов. Два года спустя AMS также подтвердил это наблюдение. Более подробно про работу таких детекторов, в частности, спутника DAMPE, рассказывает материал «Изломы и всплески далекого космоса». Кроме того, про исследование космических лучей можно прочитать в статьях «Космические лучи» и «Что мы знаем о космических лучах».

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...019/05/13/CALET





Астронавты "Аполлонов" записали звуки лунотрясений, заявляют ученые

Изображение
Американский астронавт Юджин Сернан на лунном автомобиле
© NASA

МОСКВА, 13 мая – РИА Новости. Повторный анализ данных, собранных сейсмометрами миссий "Аполлон", помог ученым доказать, что недра Луны продолжают остывать и вырабатывать сейсмические толчки. Их выводы были представлены в журнале Nature Geoscience.

"Мы предполагаем, что те восемь толчков, которые мы обнаружили в данных с "Аполлонов", были порождены в результате сдвигов пластов пород в тот момент, когда на Луну действовали приливные силы, а ее кора накопила достаточное количество энергии в результате ее остывания и сжатия. Это говорит о том, что Луна по прежнему "жива" с точки зрения тектоники", — заявил Томас Уоттерс (Thomas Watters) из Смитсоновкого института в Вашингтоне (США).

Долгое время ученые считали, что Луна представляет собой полностью "мертвую" планету в геологическом плане – ее недра давно остыли, и никакой тектонической или сейсмической активности в них не должно сохраниться.

Эти представления были поставлены под сомнение после того, как планетологи изучили снимки, собранные американским зондом LRO с момента его прибытия на лунную орбиту в июне 2009 года. На этих фотографиях ученые обнаружили особые формы рельефа – так называемые сбросовые уступы, своеобразные "складки" горных пород, возникшие в результате смещения двух пластов пород относительно друг друга.

Подобные структуры, как сейчас считают планетологи, возникли в относительно недавнем прошлом Луны, не более 50 миллионов лет назад, в результате охлаждения ее пород. Это заново заставило их спорить о том, когда спутница Земли перестала проявлять геологическую активность и произошло ли это на самом деле.

Уоттерс и его коллеги нашли первые "вещественные" доказательства того, что недра Луны оставались активными как минимум полвека назад, изучая данные, которые записывали сейсмометры, установленные на поверхность спутницы Земли астронавтами из разных миссий программы "Аполлон".

За восемь лет работы эти датчики зафиксировали 28 относительно слабых толчков, предположительно возникших у поверхности Луны. До открытий LRO ученые не придавали большого значения этим записям, считая их последствиями падений мелких или средних астероидов.

Изображение
© NASA / GSFC/Arizona State University/Smithsonian
«Трещины» от сжатия на Луне, сфотографированные LRO

На настоящий момент зонд НАСА открыл более 3,5 тысяч подобных "шрамов" на Луне, что дало Уоттерсу и его команде возможность проверить, были ли они связаны с теми толчками, которые были зафиксированы инструментами участников экспедиций "Аполлон-12", "Аполлон-13", "Аполон-15" и "Аполлон-16".

Для этого ученым пришлось создать специальный алгоритм, который позволил им относительно точно вычислить эпицентр этих толчков, чье положение было изначально определено с крайне низким качеством. Параллельно геологи уточнили глубину, на которой возникли эти колебания, и сопоставили оба этих параметра с недавними снимкам с LRO.

Оказалось, что сразу восемь из 28 толчков находились в непосредственной близости от относительно "свежих" сбросовых уступов, а их очаг находился на "правильной" глубине. При этом почти все всплески случились в тот момент, когда Луна находилась или на самом большом удалении от Земли, или была максимально близка к ней.

В этой точке, как объясняют геологи, приливные силы максимально сильно действуют на породы коры Луны, что дополнительно сжимает или растягивает их, способствуя высвобождению энергии в точках напряжения и формированию новых сбросовых уступов. Расчеты ученых показывают, что вырабатываемой ими силы вполне должно было хватить для рождения как минимум шести колебаний, зафиксированных "Аполлонами".

"Лично для меня это открытие стало очередным знаком того, что нам нужно вернуться на Луну. Мы узнали много нового благодаря "Аполлонам", но, по сути, мы только притронулись к тайнам этой планеты. Более серьезная сеть сейсмометров позволит нам очень быстро расширить наши представления о ее геологии. Все это делает повторный полет на Луну заманчивой целью для ученых", — заключает Николас Шмерр (Nicholas Schmerr) из университета Мэриленда (США).
https://ria.ru/20190...1553458156.html





Обнаружен новый круговорот воды на Марсе

Если раньше Марс был планетой, богатой водой - которую вполне можно было сравнить с нашей Землей - то сегодня он, если судить по его поверхности, совершенно сухой. И вот теперь российские и немецкие планетологи представили свою версию, как Марс мог потерять свои когда-то обильные водные ресурсы, использовав для этого открытие уникального круговорота воды на Красной планете.

Изображение
Так Марс мог выглядеть миллиарды лет назад: Часть его поверхности, вероятно, покрывал гигантский океан. © NASA/GSFC

«Примерно каждые два земных года, когда в южном полушарии Марса наступает лето, открывается своеобразное окно», - описывают свою работу исследователи под руководством Дмитрия Шапошникова из Московского физико-технического института вместе с учеными группы Пола Хартога из Института исследований Солнечной системы имени Макса Планка в отраслевом журнале Geophysical Research Letters. - «Только там и только в это время года водяной пар может эффективно подниматься из нижних слоев атмосферы в верхние. И уже там ветры несут редкий газ к северному полюсу. В то время как часть водяного пара распадается и уходит в космос, остальная его часть опускается обратно вниз возле полюсов».

На основе компьютерного моделирования ученые-планетологи показывают, как водяной пар преодолевает барьер холодного воздуха в средних слоях атмосферы Марса и достигает более высоких атмосферных высот. В то же время модели позволяют понять, почему некогда богатый водой Марс, в отличие от Земли, потерял большую часть своей воды.

Подоплека

Миллиарды лет назад Марс был богатой водой планетой с реками и даже огромным океаном. С тех пор соседняя с нами планета сильно изменилась. Сегодня небольшое количество замерзшей воды есть только в почве, а в атмосфере водяной пар встречается только в следах. Согласно расчетов, Марс, вероятно, потерял уже по крайней мере, 80 процентов своих первоначальных водных ресурсов. В верхних слоях атмосферы ультрафиолетовое излучение Солнца расщепляло молекулы воды на водород (H) и гидроксильные радикалы (OH). И уже оттуда водород безвозвратно улетал в космос.

Изображение
Вертикальное распределение водяного пара на Марсе в течение марсианского года - здесь в 3 часа утра по местному времени. Только когда в южном полушарии стоит лето, водяной пар может достигать более высоких слоев атмосферы. © GPL, Shaposhnikov et al.: Seasonal „Water“ Pump in the Atmosphere of Mars: Vertical Transport to the Thermosphere

Однако измерения космических зондов и космических телескопов показывают, что вода все еще теряется Марсом таким образом. И как это вообще возможно, остается актуальной задачей для ученых. Проблема же представляется в том, что средние слои атмосферы Марса - точно так же, как и тропопауза Земли - должны фактически останавливать дальнейшее поднятие газа вверх. В конце концов, этот атмосферный регион обычно настолько холодный, что водяной пар должен там просто замерзать. Но как же тогда водяной пар достигает верхних слоев атмосферы?

В ходе последнего моделирования российские и немецкие исследователи обнаружили ранее неизвестный механизм, напоминающий своего рода насос: «Модель всесторонне описывает потоки во всей газовой оболочке, которая окружает Марс: от поверхности до высоты 160 километров. И расчеты показывают, что обычно ледяная средняя часть атмосферы становится проницаемой для водяного пара два раза в день - но только в определенном месте и в определенное время года».

При этом решающую роль играет орбита Марса: «Его траектория вокруг Солнца, продолжительностью около двух земных лет, значительно более эллиптическая, чем у нашей планеты. В ближайшей к Солнцу точке (что примерно совпадает с летом в южном полушарии) Марс оказывается на расстоянии примерно в 42 миллионов километров ближе к Солнцу, чем в самой дальней от него точке. Поэтому лето в южном полушарии заметно теплее, чем в северном полушарии».

То есть, если в южном полушарии господствует лето, местный пар может подниматься тогда в определенное время дня с более теплыми воздушными массами и достигать верхних слоев атмосферы. Уже в верхних слоях атмосферы воздушные потоки переносят газ по долготе к Северному полюсу, где он охлаждается и опускается обратно. Однако часть водяного пара избегает этого цикла, когда под воздействием солнечного излучения молекулы воды распадаются и водород из них попадает в космос.

Изображение
Снова и снова на Марсе возникают пыльные бури, которые покрывают всю планету, как здесь, в июне 2018 года. Фотография была сделана марсоходом NASA Curiosity. Штормы такого рода могут способствовать переносу воды в самые верхние слои марсианской атмосферы. © NASA

И еще одна марсианская особенность может также усугублять необычный круговорот воды: мощные пыльные бури, охватывающие планету, обрушивающиеся на Марс с интервалами в несколько лет. Последние глобальные бури такого рода имели место в 2018 году и в 2007 году, и они были подробно зафиксированы космическими аппаратами на орбите Марса. «Количество пыли, которая циркулирует в атмосфере во время такой бури, облегчает перенос водяного пара в высокие атмосферные слои».

Ученые подсчитали, что во время пыльной бури в 2007 году верхних слоев атмосферы в южном полушарии Марса достигло вдвое больше водяного пара, чем тем же летом без шторма: «Когда частицы пыли поглощают солнечный свет и нагреваются, температура во всей атмосфере повышается до 30 градусов. Наша модель с беспрецедентной точностью отображает, как пыль в атмосфере влияет на микрофизические процессы, связанные с превращением льда в водяной пар».

«И марсианская атмосфера, по-видимому, более проницаема для водяного пара, чем атмосфера Земли», - заключают исследователи. - «А новообнаруженный сезонный круговорот воды в значительной степени способствует тому, что планета продолжает терять воду».
https://kosmos-x.net...2019-05-13-5713





Широкое поле с ρ Змееносца

Изображение
Авторы и права: Марио Кого (Galax Lux)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Облака, окружающие звездную систему ρ Змееносца, образуют одну из самых близких областей звездообразования. Сама ρ Змееносца – это двойная звездная система, она видна левее центра картинки, в голубой отражательной туманности. Звездная система, удаленная от нас всего на 400 световых лет, выделяется своим разноцветным окружением, включающим красную эмиссионную туманность и многочисленные светло- и темно-коричневые пылевые полосы. Ниже и левее системы молекулярных облаков ρ Змееносца находится желтая звезда Антарес. Далекое шаровое звездное скопление M4 видно правее Антареса. Около верхнего края картинки находится IC 4592 – туманность Голубая Конская Голова. Голубое свечение, окружающее глаз Голубой Конской Головы и других звезд на изображении – это отражательные туманности, состоящие из мелкой пыли. Справа на изображении видна отражательная туманность, похожая по форме на знак угла. Она занесена в каталог как Шарплесс 1. Яркая звезда около пылевого вихря дает свет окружающей отражательной туманности. Хотя большинство этих объектов можно увидеть в небольшой телескоп, если направить его на созвездия Змееносца, Скорпиона и Стрельца, детали запутанной структуры пылевых вихрей, показанные здесь, можно рассмотреть только используя камеру, дающую длинные экспозиции.
http://www.astronet.ru/db/msg/1469550






Новое изображение Фобоса поможет разобраться в происхождении спутника

NASA поделилось новым тепловым изображением марсианского спутника Фобоса, которые могут помочь понять его происхождение. На данный момент ученые не знают точно, является ли Фобос астероидом, захваченным гравитацией Красной планеты, или же он возник из обломков в результате столкновения Марса с другим объектом Солнечной системы в далеком прошлом.

Изображение
NASA/JPL-Caltech/ASU/SSI
Тепловые изображения Фобоса, полученные ифракрасной камерой аппарата «Марс Одиссей» в различное время (29 сентября 2017 г., 15 февраля 2018 г. и 24 апреля 2019 г.)

Недавно полученное изображение было получены аппаратом «Марс Одиссей», запущенным в 2001 году и исследующим Марс с орбиты до сих пор (аппарат также помогает осуществлять связь между зондами на поверхности Красной планеты и Землей). Во время съемки Солнце находилось прямо за зондом, полностью освещая спутник: такое тепловое изображение, как отмечается, может помочь ученым лучше определить состав небесного тела (в частности, специалисты хотят понять, насколько Фобос богат железом и никелем).

Информация, собранная зондом «Марс Одиссей», позволит лучше понять, как был образован Фобос. Пока ученые не знают, является ли данный спутник Марса крупным астероидом, захваченным гравитацией планеты, или же он был сформирован из материала самой Красной планеты.

Изображение
NASA/JPL-Caltech/ASU/SSI
Три различных изображения, полученные зондом «Марс Одиссей», в видимом спектре

Впрочем, как отмечается, данных аппарата «Марс Одиссей» не хватит, чтобы окончательно подтвердить то или иное предположение: возможно, это удастся будущей японской миссии к Фобосу Martian Moons eXploration (MMX), аппарат которой сможет совершить приземление на поверхность спутника и собрать образцы (как ожидается, MMX запущена в 2024 году, а вернется к Земле в 2029-м).
https://www.popmech....denii-sputnika/





KOI-3890 - редчайший образец эксцентричной двойной системы

Дмитрий Мушинский

Изображение

Комбинируя транзитную фотометрию, наблюдения за лучевой скоростью и астеросейсмологию, астрономы собрали важную информацию о свойствах сильно эксцентричной затменной двойной системы, известной как KOI-3890. Новые результаты представлены в документе, опубликованном 30 апреля на arXiv.org.

Затмевающие двойные с красными гигантами с солнечными колебаниями — редкая находка. При поиске новых систем такого типа астрономы особенно заинтересованы в поиске таких систем, которые демонстрируют эллипсоидальные изменения в их кривой блеска, вызванные большими приливными искажениями поверхности звезды во время периастрона. Из-за этих изменений такие двоичные файлы были названы системами «сердцебиения».

Системы сердцебиения с солнечно-подобными колебаниями могут быть детально охарактеризованы с использованием данных по радиальной скорости и проведением астросейсмологических исследований. Например, астросейсмология позволяет определить наклон (угол между осью вращения звезды и углом, перпендикулярным плоскости орбиты) этих систем и звездные параметры их колеблющихся первичных компонентов красного гиганта.

KOI-3890 (также известный как KIC 8564976 и 2MASS J19350531 + 4438185) был первоначально классифицирован как потенциальная звезда, с планетой на орбите. Тем не менее, последующие наблюдения показывают, что это система сердцебиения, в частности, сильно эксцентричный 153-дневный затменный двойник, состоящий из красного гиганта, показывающего солнечные колебания, и спутника M-карлика.

Команда астрономов во главе с Джеймсом Кушлевичем из Института исследований солнечной системы Макса Планка в Германии решила провести всестороннее исследование KOI-3890, используя различные методы, чтобы выявить подробные свойства системы.

«В этой работе мы стремимся получить свойства компонентов бинарной системы посредством использования астеросейсмологии, подгонки затмения и анализа радиальной скорости. Кроме того, мы стремимся ограничить геометрию системы, определяя угол наклона первичного красный гигант, чтобы затем получить наклон системы, который дает информацию о том, выровнена ли система.

Исследование показало, что красный гигант KOI-3890 A почти в шесть раз больше Солнца (5,8 радиуса Солнца), но его масса сопоставима с массой Солнца (1,04 массы Солнца). Было обнаружено, что карлик M, названный KOI-3890 B, примерно в четыре раза меньше и менее массивен, чем наше Солнце (0,26 радиуса Солнца и 0,23 массы Солнца).

Астросейсмические исследования KOI-3890 позволили команде рассчитать возраст системы. Они обнаружили, что двоичному файлу около 9,1 миллиарда лет. Кроме того, астросейсмический анализ показал, что угол наклона оси вращения KOI-3890 A составляет приблизительно 87,6 градуса. Наклон системы оценен на уровне примерно 4,2 градуса, что означает, что плоскость орбиты KOI-3890 B перпендикулярна оси вращения звезды первичной звезды.

Кроме того, по оценкам астрономов, эксцентриситет орбиты KOI-3890 составляет около 0,61 и что звезды отделены друг от друга примерно на 0,19 а.е. Они также сделали некоторые выводы относительно дальнейшей эволюции системы.

Новое исследование указывает на то, что по мере того, как первичный элемент продолжает эволюционировать, M-карлик может встраиваться в расширяющуюся оболочку, что приводит к переносу массы между звездами в фазе общей оболочки. Кроме того, сильные силы сопротивления на вторичном элементе в такой конфигурации могут привести к выбросу общей оболочки и значительному уменьшению орбитального периода.
https://rwspace.ru/n...oj-sistemy.html





Массивный астероид пролетит рядом с Землей в следующее воскресенье

Виктория Ветрова

Изображение

Четырехсот метровая космическая скала пролетит на расстоянии 6.5 миллионов км от Земли, со скоростью 93 342 км/ч.

В следующее воскресенье рядом с Землей пролетит очень внушительная космическая скала. Астероид получил название 2019 JB1.

Впервые обнаруженный в начале месяца, 2019 JB1 был классифицирован как околоземный объект. Эти объекты являются небесными телами, такими как астероиды или кометы, «которые подталкиваются гравитационным притяжением соседних планет к орбитам, позволяющим им входить в окрестности Земли», объясняет Центр НАСА по изучению околоземных объектов.

Хотя известно, что многие околоземные объекты часто пролетают мимо Земли в своем путешествии вокруг Солнца, это не относится к астероиду 2019 JB1. Изучив его траекторию, скорость и близость к нашей планете, астрономы, следящие за астероидами в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, определили, что блуждающий космический камень совершит только один пролет мимо Земли. После этого астероид 2019 JB1 исчезнет в космосе, не вернувшись в обозримом будущем.
https://rwspace.ru/n...voskresene.html

#1504 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 15 Май 2019 - 09:27

В атмосфере ультрагорячего юпитера впервые нашли пары иттрия и хрома

Изображение
NASA / JPL-Caltech

В атмосфере горячего юпитера KELT-9b, считающегося самой горячей из известных на сегодняшний день экзопланет, впервые нашли признаки наличия паров иттрия, скандия и хрома. Результаты наблюдений позволят точнее моделировать атмосферы экзопланет и больше узнать об их происхождении и эволюции. Препринт доступен на сайте arxiv.org

Горячие юпитеры — класс газовых экзопланет с размерами, подобными Юпитеру, но с гораздо более короткими орбитальными периодами, чем у него. Из-за близости к звезде их удобно регистрировать методом радиальных скоростей или транзитным методом. Такие экзопланеты обладают расширенными атмосферами с необычным составом и сложной динамикой атмосферных процессов, вызванных приливным захватом и мощными потоками излучения от звезды. Изучение химического состава горячих юпитеров позволяет наложить ограничения на модели процессов их формирования и эволюции.

Ультрагорячий юпитер KELT-9b находится в системе звезды спектрального класса A, расположенной на расстоянии 650 световых лет от Земли в созвездии Лебедя. Это самая горячая из известных на сегодняшний день экзопланет, ее равновесная температура составляет 4050 кельвин, что сравнимо с температурой фотосферы некоторых карликовых звезд. Планета находится на расстоянии 0,03 астрономических единицы от звезды и совершает полный оборот вокруг нее за 1,48 дней. Масса экзопланеты оценивается в 2,44 масс Юпитера, а радиус — в 1,78 радиуса Юпитера. Астрономы, при помощи спектрографа HARPS-North, установленном на телескопе TNG (Telescopio Nazionale Galileo), пронаблюдали два события транзита планеты по диску звезды и получили спектры пропускания. Когда планета оказывается между земным наблюдателем и диском звезды, часть света звезды проходит сквозь атмосферу и поглощается различными химическими элементами, что отражается в спектрах и позволяет понять химический состав атмосферы.

В результате астрономы обнаружили в полученных спектрах линии поглощения Na I, Cr II, Sc II и Y II, а также подтвердили существование линий поглощения Mg I, Fe I, Fe II и Ti II. Кроме того, были найдены линии Ca I, Cr I, Co I и Sr II, однако эти данные необходимо перепроверить при помощи новых наблюдений. Предполагается, что в атмосфере KELT-9b действуют процессы переноса воздушных масс из более глубоких слоев в верхние слои атмосферы, где формируется плотная область, прозрачность которой невелика, в этом случае можно объяснить расхождение модели атмосферы экзопланеты с данными наблюдений.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые нашли оксид титана в атмосфере экзопланеты и отыскали атмосферу у экзопланеты земного типа.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...t-metals-planet





Спокойное Солнце спровоцировало мощную магнитную бурю на Земле

Изображение
Визуализация прогноза состояния межпланетной среды
NOAA

На Земле началась самая мощная с августа 2018 года магнитная буря. Согласно данным Центра прогноза космической погоды NOAA, ей был присвоен балл G3 по пятибалльной шкале, планетарный индекс геомагнитной активности Kp достиг уровня 7. Геомагнитные возмущения такого масштаба достаточно необычны для текущей — спокойной — фазы солнечного цикла, однако в 2017 году фиксировались бури уровня G4, а в 2005 — даже G5.

Геомагнитные возмущения, колебания земной магнитосферы, как правило, вызываются процессами на Солнце. В частности, это рентгеновские вспышки, которые могут сопровождаться корональными выбросами массы (CME), то есть выбросами облаков солнечной плазмы. В некоторых случаях бури могут провоцировать «корональные дыры» — области на Солнце, откуда исходит поток высокоскоростного солнечного ветра. Наблюдения за вспышками и корональными дырами позволяют за несколько суток предсказать магнитные бури на Земле. Однако в этом случае буря оказалась неожиданной: ни вспышек, ни корональных дыр на Солнце не было.

«Корональных дыр не было, вспышек точно не было, это, безусловно, колебания скорости и концентрации солнечного ветра, но и по ветру не было такого прогноза. Ветер прямо не наблюдается, он прогнозируется моделями, которые имеют ограниченную точность. И, безусловно, бывают ситуации, когда модель не срабатывает. И эта та ситуация, когда модель не сработала, достаточно редкая ситуация — когда произошло событие, которое не прогнозировалось», — сказал N+1 сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН и наш автор, доктор физико-математических наук Сергей Богачев.

Он отметил, что в 2019 году не было ни одной бури даже уровня G2, при этом одно событие G3 было в августе 2018 году и одно — в сентябре 2017 года, когда на Солнце были зафиксированы рекордные вспышки.

Изображение
Параметры солнечного ветра за последние сутки
NOAA

По словам Богачева, геомагнитные возмущения может спровоцировать не только высокоскоростной солнечный ветер — возможно, речь идет о резком снижении скорости и концентрации потока частиц от Солнца. «Если какой-то из параметров (солнечного ветра) резко меняется, резко меняется и состояние магнитосферы Земли. Это может быть как в сторону усиления, когда магнитосфера сжимается, так и в сторону резкого ослабления, когда магнитосфера резко расправляется и тоже начинает колебаться», — сказал ученый. «Безусловно, произошло сильное изменение состояния солнечного ветра. Какое изменение — пока не ясно», — добавил он. На фоне практически нулевого уровня солнечной активности это значимое событие, считает Богачев.

Более подробно о солнечном цикле читайте наш материал «Год спокойного Солнца», а если вы хотите увидеть, в каком состоянии космическая погода сейчас, заходите на нашу специализированную страницу.

Сергей Кузнецов
https://nplus1.ru/ne...19/05/14/sudden






Российские физики первыми изучили свойства жидкого углерода

Изображение
Бутерброд из сапфировых пластинок (3) и графита(1,2), использованный российскими физиками
© Анатолий Рахель

МОСКВА, 14 мая – РИА Новости. Ученые из Объединенного института высоких температур РАН "расплавили" графит и впервые детально изучили свойства жидкой формы углерода. Результаты их замеров были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

"Для нас стало неожиданностью, что измеренные температуры плавления графита оказались выше общепринятых более чем на тысячу градусов. Кроме того, мы обнаружили, что скорость звука в жидком углероде возрастает при уменьшении плотности. Результаты этих экспериментов помогут улучшить свойства искусственных алмазов и углеродных нанотрубок", – заявил Анатолий Рахель из ОИВТ РАН.

Почти все элементы и химические соединения, существующие во Вселенной, могут принимать четыре разных агрегатных формы материи – превращаться в твердое тело, жидкость, газ и плазму. Эти превращения, так называемые фазовые переходы, уже много столетий изучаются физиками, и пока ученые не могут уверенно сказать, что они полностью понимают все подобные процессы.

К примеру, до сих пор физики до сих пор не могут точно объяснить то, почему некоторые элементы и соединения, такие как мышьяк, углекислота или чистый углерод, не обладают жидкой формой и напрямую превращаются в газ или в твердое тело при нагреве или охлаждении.

В теории, их можно заставить стать жидкостью, если сжать эти материалы до умеренных, в случае с СО2, или же очень высоких давлений, однако таких условий нет ни на Земле, ни на других планетах, за исключением их сверхплотных недр. По этой причине ученые до сих пор не имеют даже минимально точных представлений о том, при каких температурах и давлениях плавится углерод.

Физики и химики, как отмечает пресс-служба Российского научного фонда, уже несколько десятков лет активно пытаются "расплавить" алмазы или графит, получить жидкий углерод и изучить его свойства. Первую задачу японские ученые решили еще в 1997 году, пропустив мощнейший разряд электричества через углерод, однако в последующие годы ни они, ни другие физики не смогли измерить характеристики этой экзотической жидкости.

Рахель и его коллега Арсений Кондратьев первыми получили эти экспериментальные данные, используя остроумный прием. Они сконструировали графитовую пленку из идеально наложенных друг друга листов углерода и "упаковали" ее в особый прозрачный материал из сапфировых пластинок.

Этот "бутерброд" был собран таким образом, что его углеродная начинка расширялась только в одну сторону при пропускании через нее тока и резком нагреве. Это почти полностью исключало вероятность того, что внутри этой конструкции возникнут неоднородности, способные внести погрешность в измерения свойств жидкого углерода.

Сам процесс нагрева и плавления занимал примерно микросекунду, во время которой ученые пропускали лазерные импульс через "бутерброд", замеряя то, как поменялся объем расплавленного углерода, его плотность, температуру плавления, структуру и другие физические характеристики. Параллельно они изучали этот материал при помощи пирометров и других приборов.

Как оказалось, температура плавления и другие свойства жидкого углерода достаточно сильно расходились с тем, что ожидали увидеть физики, опираясь на результаты теоретических расчетов. Ученые предполагают, что некоторые из этих аномалий были связаны с тем, что атомы углерода начинают иначе соединяться друг с другом, подобно тому, как устроен алмаз и метан.
https://ria.ru/20190...1553481116.html







Новые знания о необычной сверхновой ASASSN-18tb

Наблюдение сверхновой с необычной химической сигнатурой могло бы стать ключом к разъяснению давней загадки о происхождении таких мощнейших взрывов. Наблюдения проводились с помощью телескопов «Магеллан» в обсерватории Лас Кампанас Научно-исследовательского института Карнеги, Чили, и позволили обнаружить выбросы водорода, которые и делают эту сверхновую, получившую название ASASSN-18tb, совершенно уникальной. Исследование было проведено группой астрономов во главе с Джуной Коллмайер из Института Карнеги. Также в работе принимали участие Нидия Моррелл, Энтони Пиро, Марк Филлипс и Джош Саймон из Института Карнеги.

Результаты этих наблюдений будут опубликованы в авторитетном астрономическом журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Изображение
Иллюстрация к сценарию, в котором белый карлик высасывает вещество из звезды-компаньона и, в конце концов, взрывается. © NASA / CXC / SAO

Сверхновые типа Ia играют решающую роль в понимании вселенной. Благодаря их яркости, такие сверхновые можно наблюдать на больших расстояниях, а также использовать их в качестве космических дальномеров. Кстати, работа в этом направлении привела к Нобелевской премии по физике в 2011 году. Кроме того, их мощнейшие взрывы синтезируют многие элементы, из которых состоит окружающий нас мир. Они выбрасываются в космос во время взрыва и служат основой для будущих звезд и звездных систем.

Но при этом, хотя водород и является наиболее распространенным элементом во вселенной, он почти никогда не наблюдается при взрывах сверхновых типа Ia. Отсутствие водорода действительно считается одной из определяющих характеристик этой категории сверхновых и может стать основным ключом к пониманию того, что же происходило до их взрывов. Именно поэтому наблюдение выбросов водорода в этой сверхновой стало для ученых удивительным и неожиданным.

Сверхновые типа Ia возникают в результате термоядерного взрыва белого карлика, который является частью двойной звездной системы. Белые карлики - это мертвые ядра похожих на Солнце звезд, которые уже израсходовали все свое топливо. Но вот что именно вызывает взрыв белого карлика - это большая загадка. Преобладающая теория состоит в том, что белый карлик высасывает вещество из своей звезды-компаньона - процесс, который в конечном итоге и может вызвать взрыв. Но насколько эта теория правильная, продолжает обсуждаться уже на протяжении десятилетий.

Именно поиск ответа привел к тому, что исследовательская группа в ходе этой работы провела серьезное исследование сверхновых типа Ia (названное 100IAS). Исследование началось тогда, когда Коллмайер завела разговор с соавторами Субо Донгом (Пекинский университет) и Дороном Кушниром (Институт Вейцмана) о происхождении таких сверхновых. Совместно с Боазом Кацем (Институт Вейцмана) соавторы разработали новую теорию о взрывах сверхновых типа Ia, основанную на силовом столкновении двух белых карликов.

Исследователи тщательно изучили химические сигнатуры вещества, выброшенного во время этих взрывов, чтобы понять механизмы и факторы, участвующие в возникновении сверхновых типа Ia.

В последние годы астрономы обнаружили некоторое количество редких сверхновых типа Ia, которые окружены большим количеством водорода - причем водорода там, возможно, столько, сколько эквивалентно нашему Солнцу по массе. Но в некоторых аспектах ASASSN-18tb все же отличается от этих обнаруженных раньше объектов.

«Вполне возможно, что водород, который мы выявили, наблюдая за ASASSN-18tb, является свойством, подобным этим более ранним сверхновым. Но при этом существуют некоторые удивительные различия, которые объяснить нелегко», - говорит Коллмайер.

Во-первых, эти окутанные водородом сверхновые типа Ia были обнаружены во всех предыдущих случаях в молодых звездообразных галактиках, где мог присутствовать избыток обогащенного водородом газа. Но ASASSN-18tb появилась в галактике, состоящей из старых звезд. Во-вторых, количество водорода, выделяемого ASASSN-18tb, значительно ниже, чем наблюдается в окружении других сверхновых типа Ia. Возможно, это количество не превышает лишь одной сотой массы Солнца.

«Уникальная возможность состоит в том, что мы наблюдаем, как материя отрывается от звезды-компаньона, когда сверхновая сталкивается с ней», - сказал Энтони Пиро. - «И если мы не ошибаемся, то это станет самым первым наблюдением такого события».

«Я искал эту сигнатуру в течение десятилетия», - не скрывает радости соавтор Джош Саймон. - «В конце концов мы нашли их, но они настолько редки, что пока что составляют лишь важную часть головоломки для решения общей загадки о том, как образуются сверхновые типа Ia».

В ту ночь на телескопе дежурила Нидия Моррелл, и она немедленно передала полученные данные членам команды. Среди них были аспирант Пинг Чен, работающий над диссертацией по 100IAS, и Хосе Луис Прието из Университета Диего Порталеса, ветеран в области наблюдения за сверхновыми. Чен первым понял, что это не типичный спектр. А затем уже и все остальные стали удивляться увиденному в спектре ASASSN-18tb.

«Я был просто шокирован и подумал: Неужели это действительно водород?» - вспоминал Моррелл.

Чтобы обсудить наблюдение, Моррелл встретился с членом команды Марком Филлипсом, пионером в области использования сверхновых типа Ia в качестве космических дальномеров. И Филлипс был убежден: «То, что вы нашли - это водород! Другого возможного объяснения нет и быть не может».

«Это нетрадиционная программа наблюдения за сверхновой, но и я нетрадиционный наблюдатель - скорее теоретик», - заявил Коллмайер. - «И этот проект требует от нашей команды огромных сил. Наблюдать за этими вещами очень сложно, потому что по определению они со временем становятся все слабее и слабее. Это возможно только в таких учреждениях, как Институт Карнеги, где доступ к телескопам «Магеллан» позволяет нам проводить длительные, а иногда и напряженные космические эксперименты. Без борьбы нет победы».
https://kosmos-x.net...2019-05-14-5714






Молодое звездное скопление Трюмплер 14

Изображение
Авторы и права: НАСА, ЕКА и Дж. Маис Апелланис (Астрофизический институт Андалузии, Испания); Благодарность: Н.Смит (Университет Аризоны)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Почему в звездном скоплении Трюмплер 14 так много ярких звезд? — Потому что оно очень молодо. Многие звезды скопления сформировались за последние 5 миллионов лет и так горячи, что излучают рентгеновские лучи. В более старых звездных скоплениях большинство таких звезд уже закончило свою эволюцию – обычно с взрывом сверхновой – и в них остались только более красные и слабые звезды. Размер скопления Трюмплер 14 – около 40 световых лет, оно находится на расстоянии в 9 тысяч световых лет на краю знаменитой туманности Киля. Это изображение скопления Трюмплер 14 было получено Космическим телескопом им.Хаббла в 2006 году. Внимательно посмотрев на снимок, можно обнаружить два необычных объекта. Во-первых, темное облако левее центра может быть планетной системой, которая пытается сформироваться, однако скорее всего будет уничтожена мощными ветрами от массивных звезд в Трюмплер 14. Во-вторых, дуга внизу слева, которая может быть сверхзвуковой ударной волной от быстро движущейся звезды, выброшенной 100 тысяч лет назад из другого звездного скопления.
http://www.astronet.ru/db/msg/1469653






Вода необычной формы может быть самой распространенной во Вселенной

Изображение

Недавно в Лаборатории лазерной энергетики в Брайтоне, штат Нью-Йорк, один из самых мощных лазеров в мире ударил в каплю воды, создав ударную волну, которая подняла давление в этой воде до миллионов атмосфер, а температуру — до тысяч градусов. Рентгеновские лучи, которые прошли через эту каплю в ту же долю секунды, явили человечеству первый проблеск воды в таких экстремальных условиях. Они показали, что вода внутри ударной волны не стала перегретой жидкостью или газом. Нет, вода замерзла.

Как это ни парадоксально, атомы воды замерзли, образовав кристаллический лед. Впрочем, как и предполагали физики, щурящиеся на экраны в соседней комнате.

«Вы слышите выстрел и в тот же момент видите, что произошло нечто интересное», говорит Мариус Милло из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, который проводил эксперимент вместе с Федерикой Коппари.


Что происходит с водой при высоком давлении и температуре?

Результаты этой работы, опубликованной на этой неделе в Nature, подтверждают существование «суперионного льда», новой фазы воды с причудливыми свойствами. В отличие от знакомого вам льда, который можно найти в морозилке или на северном полюсе, суперионный лед черный и горячий. Кубик такого льда весил в четыре раза больше обычного. Впервые его существование было предсказано более 30 лет назад, и хотя его до сих пор никогда не видели, ученые считают, что он может быть одним из самых распространенных видов воды во Вселенной.

Даже в Солнечной системе большая часть воды, вероятно, находится в форме суперионного льда — в недрах Урана и Нептуна. Ее больше, чем жидкой воды в океанах Земли, Европы и Энцелада. Открытие суперионного льда могло бы решить старые загадки о составе этих «ледяных гигантов».

Ученые уже обнаружили восемнадцать изумительных архитектур ледяного кристалла, включая гексагональное расположение молекул воды в обычном льду (Ih). После льда-I, который бывает двух форм, Ih и Ic, остальные формы пронумерованы от II до XVII по порядку открытия. Да, «лед-9» на самом деле существует, но его свойства вовсе не такие, как в романе Курта Воннегута «Колыбель для кошки».

Суперионный лед может претендовать на мантию льда-XVIII. Это новый кристалл, но есть в нем одно но. Все ранее известные водяные льды состоят из неповрежденных молекул воды, в которых один атом кислорода связан с двумя атомами водорода. Но суперионный лед, как показывают новые измерения, не такой. Он существует в некоем сюрреалистическом лимбе, наполовину твердом, наполовину жидком. Отдельные молекулы воды распадаются. Атомы кислорода формируют кубическую решетку, но атомы водорода разливаются свободно, протекая, как жидкость, через жесткую клетку кислорода.

Специалисты говорят, что обнаружение суперионного льда оправдывает компьютерные прогнозы, которые могут помочь физикам-материаловедам создавать будущие вещества с индивидуальными свойствами. А обнаружение этого льда требовало сверхбыстрых измерений и точного контроля температуры и давления, что стало возможным лишь в условиях усовершенствования экспериментальных методов.

«Все это было невозможно сделать, скажем, пять лет назад», говорит Кристоф Зальцманн из Лондонского университетского колледжа, который открыл льды-XIII, -XIV и XV. «Это безусловно окажет огромное влияние».

Физик Ливия Бове из Национального центра научных исследований Франции считает, что поскольку молекулы воды распадаются, это не совсем новая фаза воды. «Это новое состояние вещества, что довольно впечатляюще».


Паззлы на льду

Физики охотились за суперионным льдом много лет — с тех пор, как примитивная компьютерная симуляция Пьерфранко Демонтиса в 1988 году предсказала, что вода примет эту странную, почти металлическую форму, если вытолкнуть ее за пределы карты известных ледяных фаз.

Моделирование показало, что под сильным давлением и теплом молекулы воды разрушаются. Атомы кислорода заключаются в кубическую решетку, а «водород начинает прыгать из одного положение в кристалле в другое, снова и снова», говорит Милло. Эти прыжки между узлами решетки настолько быстрые, что атомы водорода — которые ионизируются, превращаясь, по сути, в положительно заряженные протоны — ведут себя как жидкость.

Появилось предположение, что суперионный лед будет проводить электричество, как металл, и водород будет выполнять роль электронов. Наличие этих свободных атомов водорода также усилит беспорядочность льда, его энтропию. В свою очередь, увеличение энтропии сделает лед стабильнее, чем другие виды ледяных кристаллов, в результате чего его температура плавления вырастет.

Представить это все легко, поверить в это — трудно. Первые модели использовали упрощенную физику, продираясь сквозь квантовую природу реальных молекул. Более поздние симуляции добавили больше квантовых эффектов, но все же обошли фактические уравнения, необходимые для описания взаимодействия нескольких квантовых тел, которое слишком трудно рассчитать. Вместо этого они полагались на приближения, что повышало вероятность того, что весь этот сценарий окажется миражом в симуляции. Эксперименты, между тем, не могли создать необходимое давление и произвести достаточно тепла, чтобы расплавить это прочное вещество.

И когда все уже забросили эту затею, планетологи высказали собственные подозрения, что у воды может быть суперионная фаза льда. Примерно в то же время, когда эта фаза была впервые предсказана, зонд «Вояджер-2» отправился во внешнюю солнечную систему и обнаружил что-то странное в магнитных полях ледяных гигантов Урана и Нептуна.

Поля вокруг других планет Солнечной системы, по-видимому, состоят из строго определенных северного и южного полюса, без особой другой структуры. Похоже на то, как будто в них находятся стержневые магниты, выровненные по осям вращения. Планетологи связывают это с «динамо»: внутренними областями, где проводящие жидкости поднимаются и вращаются по мере вращения планеты, создавая огромные магнитные поля.

Напротив, магнитные поля, исходящие от Урана и Нептуна, выглядели более громоздкими и сложными, с более чем двумя полюсами. Они также не выравнивались близко к вращению своих планет. Один из способов добиться такого состоит в том, чтобы каким-то образом ограничить проводящую жидкость, ответственную за динамо, лишь тонкой внешней оболочкой планеты, вместо того, чтобы позволить ей проникнуть внутрь ядра.

Но идея о том, что эти планеты могут иметь твердые ядра, не способные генерировать динамо, не казалась реалистичной. Если бы вы пробурили эти ледяные гиганты, вы бы ожидали сперва столкнуться со слоем ионной воды, которая будет течь, проводить токи и участвовать в динамо. Кажется, что даже более глубокий материал, даже при более высоких температурах также будет жидкостью, но это наивно. У планетологов есть шутка о том, что недра Урана и Нептуна вообще не могут быть твердыми. Но оказалось, что могут.


Взрывной лед

Коппари, Милло и их команда собрали кусочки головоломки вместе.

В более раннем эксперименте, опубликованном в феврале 2018 года, физики получили косвенные доказательства существования суперионного льда. Они сжимали каплю воды комнатной температуры между заостренными концами двух ограненных алмазов. Когда давление поднялось примерно до гигапаскаля, что примерно в 10 раз больше, чем на дне Марианской впадины, воды превратилась в тетрагональный кристалл, лед-VI. На 2 гигапаскалях он перешел в лед-VII, более плотную, кубическую форму, прозрачную для невооруженного глаза, которая, как недавно обнаружили ученые, также существует в крошечных карманах внутри природных алмазов.

Затем, используя лазер OMEGA в Лаборатории лазерной энергетики, Милло и его коллеги нацелились на лед-VII, все еще зажатый между алмазными наковальнями. Когда лазер ударил по поверхности алмаза, он испарил материал вверх, по сути отбросив алмаз в противоположном направлении и отправив ударную волну через лед. Команда Милло обнаружила, что сверхсдавленный лед расплавился при температуре порядка 4700 градусов по Цельсию, как и ожидалось для суперионного льда, и что он проводил электричество, благодаря движению заряженных протонов.

После того, как прогнозы относительно объемных свойств суперионного льда подтвердились, новое исследование Коппари и Милло должно было подтвердить его структуру. Если вы хотите подтвердить кристаллическую природу, вам нужна дифракция рентгеновских лучей.

Их новый эксперимент пропустил лед-VI и лед-VII вообще. Вместо этого команда просто разбила воду между алмазными наковальнями лазерными выстрелами. Спустя миллиардные доли секунды, пока ударные волны проникали сквозь и вода начала кристаллизоваться в нанометровые кубики льда, ученые добавили еще 16 лазерных лучей, чтобы испарить тонкий кусок железа рядом с образцом. Получившаяся плазма залила кристаллизующуюся воду рентгеновскими лучами, которые затем дифрагировали от кристаллов льда и позволили команде различить их структуру.

Атомы в воде перестроились в давно предсказанную, но никогда ранее не виданную архитектуру, лед-XVIII: кубическую решетку с атомами кислорода на каждом углу и в центре каждой грани.

«Это настоящий прорыв», говорит Коппари.

«Тот факт, что существование этой фазы не является артефактом квантово-молекулярного динамического моделирования, а вполне реально — это очень радует», говорит Бове.

И такого рода успешная перекрестная проверка как моделирования, так и настоящего суперионного льда предполагает, что конечная «мечта» исследователей физики материалов может быть вскоре достигнута. «Вы говорите мне, какие свойства материала вам нужны, мы идем к компьютеру и теоретически выясняем, какой материал и какая кристаллическая структура вам нужна», говорит Раймонд Джанлоз, ученый Калифорнийского университета в Беркли.

Новый анализ также намекает на то, что хотя суперионный лед действительно проводит некоторое электричество, он является рыхловатым, но твердым веществом. Он будет понемногу растекаться, но течь — нет. Таким образом, жидкие слои внутри Урана и Нептуна могут остановиться примерно на 8000 километрах вглубь планеты, где начнется огромная мантия зыбкого суперионного льда. Это ограничивает большинство действий динамо на меньших глубинах, учитывая необычные поля планет.

Другие планеты и луны Солнечной системы, вероятно, не располагают внутренними температурами и давлениями, которые позволили бы существовать суперионному льду. Но множество экзопланет размеров ледяных гигантов позволяют предположить, что это вещество — суперионный лед — будет распространен в ледяных мирах по всей галактике.

Конечно, ни одна планета не будет содержать одну только воду. Ледяные гиганты в нашей Солнечной системе также замешаны из метана и аммиака. Степень, в которой суперионное поведение на самом деле находит место в природе, «будет зависеть от того, существуют ли эти фазы, когда мы замешиваем воду с другими материалами», говорят ученые. Впрочем, суперионный аммиак также должен существовать.
https://hi-news.ru/r...-vselennoj.html






Ученые составили каталог дальних галактик

Специалисты Женевского университета ожидают, что каталог будет задействован в работе телескопа James Webb, который займется поиском удаленных галактик

Изображение
© EPA/NASA/ESA

ЖЕНЕВА, 14 мая. /ТАСС/. Каталог дальних галактик, составленный специалистами Женевского университета в сотрудничестве с международной группой ученых, призван стать путеводителем в исследовании космоса, когда в 2021 году будет выведен на орбиту телескоп James Webb с диаметром зеркала 6,5 м. Согласно прогнозам исследователей, за каждый час рабочего сеанса этот телескоп будет обнаруживать в изучаемом секторе по 150 галактик, расположенных на удалении 13,2 млрд световых лет от Земли, то есть на самой границе наблюдаемой части внешнего пространства. Возраст этих объектов - от силы 600 млн лет, и их изучение, как надеются исследователи, поможет науке приблизиться к разгадке тайны возникновения Вселенной, сообщил университет на своем сайте.

При разработке каталога дальних галактик, который должен существенно облегчить задачу анализа результатов работы телескопа James Webb, женевские астрофизики сопоставили данные наблюдений, полученные при помощи запущенного NASA в 2003 году 85-сантиметрового инфракрасного телескопа Spitzer и орбитальной обсерватории Hubble, работающей с 1990 года.

"Hubble фиксирует местонахождение дальней галактики, а Spitzer помогает установить ее параметры, в частности, звездную массу, число звезд в ней и количество присутствующей пыли", - пояснил профессор отделения астрономии Женевского университета Паскаль Эш.

Планируя будущие изыскания, связанные с запуском James Webb, ученые до последнего времени опирались на теоретические выводы, основанные на изучении космоса на меньших расстояниях от Земли. "Теперь мы подготовили первый каталог, базирующийся на реальных наблюдениях на больших расстояниях. Он позволяет прогнозировать, что галактик [в границе наблюдений] будет в восемь раз больше, чем считалось в соответствии с прежними выводами", - констатировал профессор Эш.

Согласно одной из гипотез, дальние галактики обладают более высокой светимостью, чем Млечный путь. Как заявил один из авторов исследования Стефан Де Барро, "мы смогли наблюдать, что эти галактики очень отличаются от Млечного пути".

"Там доминируют массивные звезды, более молодые, более горячие, с более мощным ионизирующим излучением", - констатировал он.
https://tass.ru/kosmos/6426140

#1505 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 16 Май 2019 - 07:46

Китайский ровер «Юйту-2» получил образец материала мантии Луны

Изображение

Первый ровер на дальней стороне Луны проанализировал образцы горных пород, которые, возможно, представляют собой материал мантии естественного спутника нашей планеты, поднятый на поверхность из лунных недр в результате гигантского древнего космического столкновения, сообщается в новом исследовании.

Эти находки указывают на то, что этот ровер, китайский ровер «Юйту-2», может однажды помочь разрешить проблему формирования и эволюции Луны.

Предыдущие исследования показали, что, подобно другим каменистым телам внутренней части Солнечной системы, Луна после завершения формирования была раскалена и покрыта океаном магмы глубиной в несколько сотен километров. По мере остывания и затвердевания этого океана магмы более тяжелые минералы, богатые железом и магнием, такие как оливины, вероятно, кристаллизовались у дна, в то время как более легкие минералы, богатые кремнием и магнием, такие как плагиоклаз, плавали на поверхности. Эта гипотеза объясняет, почему большая часть материала коры Луны в настоящее время на 98 процентов состоит из плагиоклаза.

До сих пор ученым не удавалось однозначно подтвердить или опровергнуть эту гипотезу, поскольку они не располагали образцами материала лунной мантии. Сегодня китайские ученые сообщают об обнаружении ровером «Юйту-2» материала, который, возможно, является материалом мантии Луны. Этот ровер находится внутри крупного ударного кратера, называемого бассейном Южный полюс – Эйткен, на поверхности которого может находиться материал мантии, поднятый из недр Луны во время древнего столкновения, сформировавшего этот кратер.

Согласно исследователям, сегодня они обнаружили материал, который по составу существенно отличается от материала коры Луны. Минералогический анализ показал присутствие оливина и бедного кальцием пироксена. Это позволяет подтвердить современную модель состава верхней части мантии Луны, говорят авторы работы.

Исследование опубликовано в журнале Nature; главный автор Бин Лю (Bin Liu).
https://www.astronew...=20190516070720






Маленькие планеты скорее всего переживут смерть своих звезд

Изображение

Маленькие, выносливые планеты, состоящие из плотных элементов, имеют больше шансов избежать того, что их раздавит или поглотит звезда во время своей смерти, сообщается в новом исследовании Университета Уорика. Информация о нем опубликовано в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества».

Астрофизики из Warwick Astronomy and Astrophysics Group смоделировали шансы разрушения различных планет приливными силами, когда их звезды-хозяева станут белыми карликами, и определили наиболее значимые факторы, которые помогают избежать разрушения планет.

Их «руководство по выживанию» для экзопланет может помочь астрономам найти потенциальные экзопланеты вокруг звезд белых карликов, так как для их поиска разрабатывается новое поколение еще более мощных телескопов.

Большинство звезд, таких как наше Солнце, со временем израсходуют топливо, сократятся и станут белыми карликами. Некоторые орбитальные тела, которые не были разрушены в водовороте, вызванном тем, что звезда сбросит свои внешние слои, будут подвергаться воздействиям приливных сил, поскольку звезда коллапсирует и становится сверхплотной. Гравитационные силы, действующие на планеты станут более интенсивными и потенциально смогут перетащить их на новые орбиты, причем даже отталкивая некоторые из них на более дальние.

Моделируя влияние изменения гравитации белого карлика на вращающиеся тела, исследователи определили наиболее вероятные факторы, которые заставят планету двигаться в сторону «радиуса разрушения» звезды; расстояние от звезды, где объект распадется из-за приливных сил. В радиусе разрушения образуется диск из мусора от разрушенных планет.

Хотя выживание планеты зависит от многих факторов, модели показывают, что чем массивнее планета, тем больше вероятность того, что она будет разрушена приливными взаимодействиями.

Но разрушение не будет 100% основываясь только на массе, и отчасти зависит от вязкости, меры устойчивости к деформации: экзо-Земли с низкой вязкостью легко проглатываются, даже если они находятся на расстоянии, в пять раз превышающем расстояние между центром белого карлика и его радиус разрушения. Луна Сатурна Энцелад, которую часто называют «грязным снежным комом», - хороший пример однородной планеты с очень низкой вязкостью.

Экзоземли с высокой вязкостью легко проглатываются, только если они находятся на расстоянии, в два раза превышающем расстояние между центром белого карлика и радиусом его разрушения. Эти планеты будут полностью состоять из плотного ядра из более тяжелых элементов, схожего по составу с планетой «Heavy metal», обнаруженной недавно другой группой астрономов Уорикского университета. Эта планета избежала поглощения, потому что она такая же маленькая, как астероид.

Доктор Дмитрий Верас с физического факультета Университета Уорика заявил: «Эта работа является одной из первых в истории специализированных исследований, посвященных исследованию приливных эффектов между белыми карликами и планетами. Этот тип моделирования будет иметь все большее значение в предстоящие годы, когда новые объекты, вероятно, будут обнаружены рядом с белыми карликами".

«Наше исследование, хотя и изощренное в нескольких отношениях, касается только однородных каменистых планет, которые по своей структуре одинаковы во всем мире. Многослойная планета, такая как Земля, была бы значительно более сложной для вычисления, но мы также исследуем возможность сделать это».

Расстояние от звезды, как и масса планеты, имеет сильную корреляцию с выживанием или поглощением. Всегда будет безопасное расстояние от звезды, и это безопасное расстояние зависит от многих параметров. В целом, скалистая однородная планета, которая находится от белого карлика на расстоянии более трети расстояния между Меркурием и Солнцем, гарантированно не будет поглощена приливными силами.

Доктор Верас сказал: «Наше исследование побуждает астрономов искать скалистые планеты вблизи радиуса разрушения белого карлика, а не только за его пределами».
https://www.astronew...=20190515090509






Первые галактики были невероятно яркими*

Жесткое излучение. Первые галактики в космосе были явно намного ярче, чем было принято считать ранее. А все потому, что они испускали гораздо более жесткое ионизирующее излучение, чем современные галактики, о чем свидетельствуют данные космического телескопа Spitzer. А это может означать, что такие ранние галактики играли более важную роль в ионизации первичного водорода во вселенной, чем было принято считать.

Изображение
Первые галактики в космосе производили более жесткое излучение, чем считалось ранее, и они из-за интенсивного звездообразования и сверхновых могли бы скорее быть похожими на диффузные облака. © James Josephides/ Swinburne Astronomy Productions

Спустя несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва вселенная претерпела серьезные преобразования: образовались первые звезды и галактики. Этим был завершен «темный век» космоса и открыта эпоха реионизации: интенсивное излучение молодых звезд ионизировало нейтральные до сих пор межзвездные газовые облака. Но кто был главными действующими лицами этой реионизации?

«Это один из самых больших открытых вопросов в космологии», - говорит ведущий автор исследования Стефан де Баррос из Женевского университета. - «Мы знаем, что реионизация произошла - но что вызвало этот процесс?»


Оглядываясь на ранний космос

Проблема представляется в том, что до сих пор астрономы обнаружили и наблюдали всего лишь несколько галактик и квазаров эпохи реионизации. И хотя некоторые из этих первичных звездных скоплений действительно испускают чрезвычайно высокие уровни радиации, одних их совершенно недостаточно для проведения комплексной реионизации вселенной. Но при этом многие другие ранние галактики были скорее слабыми в этом отношении и не производили достаточно жесткого излучения - во всяком случае, так думали до сих пор.

Но, как выяснили де Баррос и его команда, это было ошибочным мнением. Для своего исследования ученые проанализировали данные космического телескопа Spitzer NASA по 135 галактикам, существовавшим уже на этапе от нескольких сотен миллионов до миллиарда лет после Большого взрыва. Телескоп регистрировал световые спектры этих галактик в двух областях инфракрасного света. Эти длины волн характеризуют излучение, которое в раннем космосе все еще было коротковолновым и энергичным, но затем было растянуто под действием расширения космоса.


В три раза более жесткое излучение

Результаты анализа удивили ученых: в обоих инфракрасных каналах эти первые галактики сияли гораздо интенсивнее, чем ожидали астрономы. «Наше вычисленное для этих галактик значение излучения ионизирующих фотонов по меньшей мере в три раза превышает каноническое значение», - сообщают исследователи. Таким образом, эти галактики производили значительно больше жесткого ионизирующего излучения, чем предполагалось популярными моделями.

Изображение
Далекие галактики на снимке космического телескопа Hubble и инфракрасный снимок одной из них. © NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/I.Labbe

Но это значит вот что: галактики с очень высокой интенсивностью излучения были, по-видимому, не редким исключением в первые годы существования вселенной, а скорее правилом. Такие выводы позволяет сделать то, что в этом исследовании астрономы впервые изучили более крупный срез таких первичных скоплений звезд на предмет их ионизирующего излучения. И это позволяет предположить, что даже средние галактики производили больше ионизирующего излучения, чем их коллеги сегодня.


«Первый шаг к разгадке загадки»

«Эти результаты являются еще одним шагом к разгадке тайны космической реионизации», - говорит соавтор исследования Паскаль Ош из Женевского университета. - «Теперь мы знаем, что физические условия в этих ранних галактиках явно отличались от галактик теперешних». И это значительно повышает вероятность того, что именно «первобытные» звездные скопление были основными игроками в ходе реионизации.

Насколько это предположение верно, уже в ближайшем будущем может помочь прояснить космический телескоп James Webb (JWST). Этот планируемый для запуска в космос в 2021 году автоматический зонд-телескоп, как и телескоп Spitzer, будет прощупывать определенные длины инфракрасных волн, где и кроются сигнатуры раннего жесткого излучения. Но благодаря его 6,50-метровому зеркалу, JEST сможет еще более глубоко и более точно заглядывать в дальние глубины вселенной.
https://kosmos-x.net...2019-05-15-5715






Анемичная спиральная галактика NGC 4921

Изображение
Авторы и права: НАСА, ЕКА, Космический телескоп им.Хаббла; Обработка и авторские права: Кем Кук (Ливерморская национальная лаборатория) и Лео Шац
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Как далеко находится спиральная галактика NGC 4921? Очень важно узнать это. В настоящее время считается, что расстояние до нее составляет около 300 миллионов световых лет. Если удастся получить более точную оценку, то, сопоставив ее с известной скоростью удаления этой галактики, можно будет лучше прокалибровать связь скорости расширения с расстоянием для всей наблюдаемой Вселенной. Чтобы осуществить это, Космическим телескопом им.Хаббла было получено несколько изображений. На них предполагается отождествить самые надежные индикаторы расстояния, известные как переменные звезды – цефеиды. Так как NGC 4921 входит в скопление галактик в Волосах Вероники, уточнение расстояния до нее позволит также лучше определить расстояние до одного из самых больших среди ближайших к нам скоплений галактик. Великолепную спиральную галактику NGC 4921 часто называют "анемичной" из-за небольшого темпа звездообразования и низкой поверхностной яркости. На изображении можно увидеть, от центра к краям: яркое ядро, яркую центральную перемычку, хорошо заметное кольцо из темной пыли, голубые скопления из недавно сформировавшихся звезд, несколько меньших галактик-спутников, а также не связанные с NGC 4921 далекие галактики и близкие звезды нашей Галактики Млечный Путь.
http://www.astronet.ru/db/msg/1469786






Кластер звезд NGC 2682 оказался как минимум в два раза больше, чем считалось ранее

Дмитрий Мушинский

Изображение

На основании новых данных со спутника ESA Gaia астрономы предоставили больше информации о свойствах близлежащего открытого кластера NGC 2682, обнаружив, что его размер по меньшей мере в два раза больше, чем считалось ранее. Выводы подробно изложены в статье, опубликованной 6 мая в репозитории arXiv pre-print.

Расположенный на расстоянии около 2800 световых лет, NGC 2682 (он же Мессье 67, или сокращенно M67) является открытым скоплением в созвездии Рака. С предполагаемым возрастом около 3,6 миллиардов лет, это один из ближайших старых открытых кластеров. Примечательно, что его возраст и исходный химический состав аналогичны солнечному, поэтому астрономы даже считали, что Солнце могло быть источником NGC 2682.

Опубликованный около года назад, последний каталог данных со спутника Gaia (известный как Data Release 2, или DR2) предоставляет высокоточные измерения, включая положения в небе, параллаксы и правильные движения для более чем 1 миллиарда источников в Млечном Пути. Релиз содержит данные наблюдений, собранные Gaia за период времени почти два года — с 25 июля 2014 года по 23 мая 2016 года.

DR2 обладает потенциалом раскрытия более глубокого понимания природы NGC 2682, поскольку астрометрическая информация в этом выпуске может стать ценным инструментом для исследования приливных областей нескольких открытых скоплений в солнечной окрестности. Поэтому группа европейских астрономов во главе с Рикардо Каррера из Астрономической обсерватории Падуи в Италии недавно решила использовать DR2, чтобы узнать больше о NGC 2682.

В частности, исследователи выявили, что пространственное распределение этого скопления звезд ограничивает его динамическую эволюцию. Учитывая, что большинство открытых кластеров должно раствориться в возрасте около 1 миллиарда лет, тот факт, что NGC 2682 сохранился до сих пор, говорит о том, что в прошлом он, вероятно, был гораздо более массивным и имеет интересную динамичную историю.

«Мы используем данные Gaia DR2 для идентификации членов NGC 2682 на расстоянии до 150 пк (10 градусов). С этой целью применяются два метода (Clusterix и UPMASK). Мы оцениваем расстояния для получения трехмерных звездных положений с использованием байесовского алгоритма. подход к инверсии параллакса, с соответствующим приоритетом для звездных скоплений », — говорится в статье.

Главный вывод из исследования, проведенного командой ученых, заключается в том, что NGC 2682 по меньшей мере вдвое больше, чем считалось ранее. На основании данных DR2 астрономы обнаружили, что этот кластер простирается примерно до 160 световых лет, в то время как другие наблюдения, проведенные в последние годы, предполагают, что не более 78 световых лет.
https://rwspace.ru/n...alos-ranee.html






Астрономы показали 240-мегапиксельный снимок Большого Магелланова Облака

Илья Хель

Большое Магелланово Облако можно было бы назвать квазигалактикой, потому что она в сто раз меньше Млечного Пути и вращается вокруг нашей галактики как йо-йо. Поскольку она находится на расстоянии 163 000 световых лет от Земли, можно было бы подумать, что потребуется космический телескоп, такой как «Хаббл», или огромная обсерватория, чтобы воздать ей должно и явить нашему миру. Но этот 240-мегапиксельный снимок, фрагмент которого вы видите выше, а полную версию можно найти здесь, с невероятно красочной детализацией, был сделан небольшой группой Ciel Austral с использованием телескопа в Чили шириной всего 160 мм.


Изображение
Как видите, выглядит наша спутниковая галактика потрясающе.
240 мегапикселей Большого Магелланова Облака

Ciel Austral — это команда из пяти французских астрономов-любителей (Жан-Клод Канон, Филипп Бернард, Дидье Каплейн, Николя Ауттерс и Лоран Бургон), которым принадлежит телескоп на севере Чили. Изображение 14400х14200 было сшито из почти 4000 отдельных изображений, на что потребовалось 1060 часов (6,3 недели) экспозиционных съемок с июля 2017 по январь 2019 года. Для сшивания фотографий потребовалось два компьютера и восемь дней, и еще два месяца ушло на обработку 620 гигабайтов данных.

Если бы вы могли телепортироваться в Магелланово Облако, оно не было бы похоже на прекрасную палитру цветов выше. Большая часть изображения состоит из ложных цветов, которые показывают различные элементы, присутствующие на изображении. Различные цвета представляют водород, серу и кислород-3, подчеркивая облачные газовые туманности высокой плотности, как это было бы невозможно на стандартном изображении в видимом свете.

Этот снимок показывает рождение и смерть звезд и их последствия, включая остатки сверхновых, планетарные туманности и области формирования горячих белых звезд. Наряду с улучшенной цветной версией, которая использует фильтры для просмотра пыли и газа, Ciel Austral также опубликовали узкополосное изображение, которое дает лучшее представление о том, как галактика будет выглядеть в видимом света.
https://hi-news.ru/s...ova-oblaka.html






Для аппаратов "Вояджер" и "Пионер" составили карту движения в межзвездном пространстве

Специалисты создали карту на основании анализа положения 7,2 млн звезд

НЬЮ-ЙОРК, 14 мая. /ТАСС/. Космические аппараты "Вояджер-1", "Вояджер-2" и "Пионер-11" через 16 тыс. лет пройдут в окрестностях ближайшей к Солнцу звезды - Проксимы Центавра. Как сообщил в понедельник интернет-портал Space.com, прогнозы по поводу того, с какими звездами сблизятся космические аппараты, вышедшие за пределы Солнечной системы, подготовили сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA Дэвид Фарноччиа и сотрудник немецкого Института макса Планка Корин Бейлер-Джонс на основании анализа положения 7,2 млн звезд.

По их расчетам запущенная в 1977 году автоматическая станция "Вояджер-1", которая сейчас находится на расстоянии около 140 астрономических единиц от Солнца, через 16700 лет пройдет от Проксимы Центавра на расстоянии 3,59 световых лет, через 302700 лет - сблизится со звездой TYC 3135-52-1, удаленной от Солнца на 46,9 световых лет, а затем продолжит полет в направлении звезды Gaia DR2 2091429484365218432 в 520 световых годах от Солнца.

"Вояджер-2", запущенный в 1977 году и "Пионер-11", запущенный в 1973 году, после сближения с Проксимой Центавра будут двигаться в направлении звезды Росс-248 в созвездии Андромеды, находящейся от Солнечной системы на расстоянии 10,3 световых лет.

"Полученные результаты напоминают нам о том, сколь длительного времени требует полет к звездам на тех скоростях, которые сейчас развили эти космические аппараты", отметил Корин Бейлер-Джонс в интервью Space.com.

Он отметил, что стимулом для составления карты движения космических аппаратов в межзвездном пространстве стали попытки проследить путь первого замеченного земными телескопами астероида из-за пределов Солнечной системы, получившего наименование Оумуамуа (что по-гавайски означает "посланец издалека").

Предварительные расчеты траектории Оумуамуа дают основания полагать, что астероид прибыл в Солнечную систему от самой яркой звезды в созвездии Лиры - Веги. Двигаясь по гиперболической траектории, он сейчас находится на пути к внешним границам Солнечной системы и уже недоступен для наблюдения. По оценкам NASA, такие астероиды в теории пролетают через нашу Солнечную систему примерно раз в год, однако они крайне малы по размеру, из-за чего до настоящего времени запечатлеть их никогда не удавалось.
https://tass.ru/kosmos/6427162

#1506 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 17 Май 2019 - 08:09

Астрономы подвели первые итоги исследования Ультимы Туле

Изображение
S. A. Stern et al. / Science, 2019

Ученые опубликовали сводные результаты первого этапа изучения объекта 2014 MU69, также известного как Ультима Туле. Это первое некрупное тело пояса Койпера, вблизи которого пролетел исследовательский зонд. Исследователям удалось собрать данные о наличии спутников и колец, измерить оптические и геологические параметры тела, а также оценить его возраст и выдвинуть теорию его происхождения. Результаты опубликованы в журнале Science.

За орбитой Нептуна, на расстоянии от 30 до 55 астрономических единиц от Солнца, расположен пояс Койпера. Эта удаленная область Солнечной системы населена множеством объектов, наиболее известным из которых является Плутон. Исследование расположенных в этой области тел представляет отдельный интерес для астрономии, так как местные объекты никогда не прогревались излучением светила до высоких температур и поэтому сохраняют многие свойства исходного вещества, из которого формировалась Солнечная система.

Первым научным аппаратом, созданным для исследования объектов пояса Койпера, стал зонд New Horizons. Его основной целью был Плутон, мимо которого космический аппарат пролетел летом 2015 года. Следующей целью был выбран небольшой объект (486958) 2014 MU69, называемый Ультима Туле. Прохождение рядом с ним состоялось 1 января 2019 года, но из-за большого объема собранной информации и удаленности объекта передача всех данных займет еще много месяцев и должна завершиться лишь к середине 2020 года.

Однако уже полученные на Земле и обработанные данные, которые составляют порядка одной десятой от общего объема, позволили астрономам сделать ряд выводов об изученном объекте. MU69 оказалось холодным классическим телом пояса Койпера, то есть принадлежит к классу объектов со стабильными орбитами по форме близкими к окружности и малым наклонением к плоскости эклиптики. Это говорит о высокой вероятности отсутствия серьезных возмущений со времен образования Солнечной системы и изначальном формировании Ультимы Туле вблизи текущего положения около 4,5 миллиардов лет назад.

Ультима Туле в размере оказалась около 30 километров, а по форме похожа на снеговика, слепленного из двух толстых дисков. У нее не обнаружено каких-либо спутников, признаков наличия кометного хвоста, атмосферы или окружающих облаков пыли. Двудольная форма говорит о формировании в результате некатастрофического сцепления пары исходно отдельных тел, которые могли образоваться рядом друг с другом и обращаться вокруг общего центра масс в далеком прошлом. Похожий состав частей также является доводом в пользу формирования из единого облака.

Поверхность MU69 обладает низким альбедо, то есть отражает мало света, и поэтому темная; коэффициент отражения варьируется от 5 до 12 процентов. Самыми яркими частями являются «шея», а также два пятна внутри напоминающего кратер углубления. Несмотря на колебания альбедо, цвет у тела однородно красноватый. Спектральные исследования позволили обнаружить линии поглощения воды и метанола.

Температура тела составляет около 42 кельвинов, причем суточные и сезонные колебания влияют лишь на самые внешние слои. При такой температуре не запертые в полостях других веществ летучие соединения, такие как угарный газ, метан и молекулярный азот, должны были улетучиться за время жизни Солнечной системы.

В плане геологического строения выделяется несколько регионов со слегка различными свойствами, но заметных вариаций цвета и состава поверхности не было обнаружено. Авторы отмечают низкую плотность заметных кратеров, что говорит о малом количестве тел размером около километра в поясе Койпера, а также о более низкой частоте столкновений, чем ожидалось в равновесной популяции.

Подробнее об открытиях, сделанных аппаратом New Horizons, можно прочитать в материале про Плутон и на специальной странице миссии, где также можно найти информацию по отдельным результатам, о которых астрономы докладывали на официальном сайте зонда.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...a-thule-results







Впервые доказана квантовая природа тепловых фотонов

Изображение
Схематическое представление экспериментальной установки
Y-H. Deng et al. / arXiv.org, 2019

Китайские ученые показали, что интерференция в квантово-механическом режиме возможна для фотонов, излученных совершенно непохожими и удаленными источниками. В рамках эксперимента они продемонстрировали квантовое запутывание и нарушение неравенств Белла для пар частиц света, одна из которых была порождена искусственной квантовой точкой, а другая прибыла от Солнца, которое находится на расстоянии 150 миллионов километров. Помимо первого доказательства квантового поведения света от теплового источника излучения, работа может пригодиться при развитии технологий телепортации, криптографии и при исследовании звезд, пишут физики в препринте на сайте arXiv.org.

Многие свойства света можно объяснить классической электродинамикой, но результаты некоторых экспериментов можно объяснить только с точки зрения квантовой механики. К таким ситуациям относится эффект Хонга — У — Мандела, который заключается в необъяснимой с классической точки зрения вероятности выхода пары одинаковых фотонов из светоделителя. Светоделитель — это оптический прибор, при попадании на который фотон с определенными вероятностями отражается или продолжает прямолинейное движение. В простейшем случае эти вероятности равны 0,5. Если два фотона одновременно входят в светоделитель, то теоретически существует четыре различных исхода: в двух фотоны покидают прибор вместе через один выход, а в других — через разные. С точки зрения классической теории все эти вероятности одинаковы, однако в 1987 году физики экспериментально показали, что это не так: в случае неразличимых фотонов (все характеристики которых одинаковы) они всегда будут покидать светоделитель вместе — этот феномен был назван эффектом Хонга — У — Мандела.

В исходном эксперименте по доказательству эффекта использовались фотоны из одного квантового источника, то есть заведомо похожие частицы. С тех пор проводились эксперименты с все более разными квантами света, но в подобных опытах никогда не доказывалась квантовая природа теплового излучения, для которого характерно согласованное поведение фотонов, что можно описать моделью бозонного газа. Цзянь-Вэй Пань (Jian-Wei Pan) из Научно-технического университета Китая и его коллеги впервые однозначно доказали справедливость эффекта Хонга — У — Мандела для тепловых фотонов солнечного света.

В рамках эксперимента ученые собирали излучение Солнца, отфильтровывали из него нужные частоты, поляризовали подходящим образом и направляли через оптоволоконный кабель на светоделитель, к которому с другой стороны двигались фотоны с известными свойствами от возбуждаемой лазерными импульсами квантовой точки, находящейся в криостате при температуре четыре кельвина.

Фотоны из квантовой точки сразу получаются подходящими для проверки эффекта Хонга — У — Мандела, так как они излучаются по одному и обладают одинаковыми параметрами, такими как энергия (длина волны), поляризация и время прихода. В то же время солнечный свет, как и любое тепловое излучение, обладает очень широким и сложным спектром, а также становится еще сложнее при прохождении через атмосферу Земли.

Измерения показали вероятность наблюдения выхода пары фотонов вместе на уровне 0,796, что значительно превышает предсказываемое в рамках классической физики значение 0,5. Физики отмечают, что им не удалось подобраться ближе к идеальному значению в единицу именно из-за сложностей работы с тепловым излучением Солнца, в частности, из-за вклада многофотонных событий. Также ученые доказали возникновение квантовой запутанности между выходящими фотонами, измерив нарушение неравенств Белла в форме CHSH на уровне трех стандартных отклонений.

По словам авторов, их работа может помочь создать крупномасштабные системы передачи квантовой информации, обеспечив возможность взаимодействия фотонов из разных источников. Одним из применений такой системы может стать квантовая телепортация, то есть перенос квантового состояния одной частицы на другую, что с точки зрения физики «превращает» последнюю в исходную. Исследователи уже начали подготовку к следующему эксперименту по телепортации квантового состояния солнечного фотона.

Другим направлением развития идеи может стать использование света других звезд, а не Солнца. Для этого понадобится достаточно крупный телескоп и источники отдельных фотонов намного более высокого качества, но в результате потенциально становятся возможными принципиально новые исследования, такие как определение резких изменений магнитных полей звезд или более точный прогноз космической погоды.

Взаимосвязь квантовой механики и тепловых состояний света исследуется учеными не впервые. Например, недавно российские физики показали возможность описания эффекта квантового вампира в случае теплового излучения исключительно в рамках классических представлений. Свет звезд также был использован физиками для проведения опытов по квантовой оптике. В частности, с его помощью удалось доказать нарушение неравенств Белла в космических масштабах.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...m-thermal-light






Ученые объяснили, почему северный магнитный полюс "переезжает" в Россию

Изображение
Магнитные полюса Земли
© Fotolia / Petrovich12

МОСКВА, 16 мая — РИА Новости. Северный магнитный полюс Земли продолжает быстро смещаться со стороны канадской Арктики к берегам России, показали замеры спутников европейской миссии Swarm. Ученые полагают, что причины этих сдвигов скрываются в недрах Сибири и Канады, сообщает Европейское космическое агентство.

"Мы до сих пор не знаем, почему полюс сдвигается именно в этом направлении. Замеры, которые мы проводили при помощи спутников, в том числе и флотилии Swarm, говорят о том, что его блуждания порождены своеобразной войной между двумя зонами с отрицательным магнитным потоком, расположенными под Канадой и Сибирью", — заявил Филип Ливермор (Philip Livermore) из университета Лидса (Великобритания).

Место, куда указывает стрелка компаса, не постоянно: примерно раз в 450 тысяч или миллион лет северный и южный магнитные полюса меняются местами, а еще чаще происходят временные перевороты магнитной оси. Следы этих процессов ученые часто находят в древних глинах и отложениях вулканических пород.

К примеру, недавно обнаружилось, что после последнего временного сдвига оси, который произошел около 40 тысяч лет назад, северная стрелка компаса еще несколько тысячелетий указывала на современный южный полюс. А глобально полюса менялись местами примерно 780 тысяч лет назад.

Многие обыватели и некоторые ученые считают, что нечто подобное должно произойти и в ближайшее (по геологическим меркам) время, так как за последние несколько сотен лет сила магнитного поля Земли плавно, но довольно заметно снизилась, а положение северного и южного магнитных полюсов значительно изменилось.

Как отмечает Ливермор, ученых уже давно интересует, почему северный магнитный полюс, который ранее располагался в окрестностях островов Элсмир в канадской Арктике, в последние два десятилетия стремительно перемещается на север, сдвигаясь в сторону России примерно на 50-55 километров каждый год.

Ливермор и его команда пытаются найти ответ этот вопрос с ноября 2013 года — с тех пор, как Европейское космическое агентство запустило миссию Swarm, нацеленную на изучение магнитного поля Земли.

Изображение © DTU Space
Траектория движения магнитного полюса Земли

Три года назад исследователи заметили, что магнитное поле в северных приполярных районах сильно и быстро меняется, так что получалась своеобразная "ромашка" из чередующихся зон с аномально слабым и аномально сильным магнитным полем. Иногда напряженность поля в "лепестках" всего за сезон менялась на значение, равное половине общей силы магнитного поля планеты.

Как предполагают ученые, в последнюю треть прошлого века такой "лепесток", расположенный под Канадой, резко поменял форму. Его границы сильно расширились, из-за чего сила его воздействия на магнитное поле Земли упала, а движение полюса в сторону России резко ускорилось.

В результате, отмечает Ливермор, два года назад северный магнитный полюс пересек линию перемены дат и официально оказался в Восточном полушарии. По последним прогнозам геофизиков, скорость и траектория его движения в ближайшие годы не изменятся, так что магнитный полюс сдвинется еще на 390-660 километров к югу, но северных берегов Евразии не достигнет.
https://ria.ru/20190...1553542208.html






Телескоп ESO сфотографировал «сердце» созвездия Ориона

Дмитрий Мушинский

Изображение

Орион – весьма примечательный участок неба. На этом фото, полученном с помощью Очень Большого Телескопа ESO отображена отражательная туманность NGC 2023, скрывающася в центре созвездия. По соседству расположены хорошо известные туманности Конская голова и Пламя (или Факел). NGC 2023 находится примерно на расстоянии в 1500 световых лет от Земли и является одной из крупнейших отражательных туманностей на небе.

Созвездие Ориона (Небесного охотника) – одно из наиболее узнаваемых сочетаний звезд на ночном небе. Люди заметили бросающиеся в глаза звезды Ориона по меньшей мере десятки тысяч лет назад, а скорее всего, еще гораздо раньше. Китайские астрономы называли это созвездие «Шень» или “три звезды”, из-за его трех ярких звезд в ряд (образующих «пояс Ориона»). Древние египтяне представляли себе на этом месте богов Сах и Сопдет, инкарнации Озириса и Изиды, соответственно, а вот греческие звездочеты видели храброго охотника Ориона с поднятым мечом над головой, готового разить любого врага.

Отражательные туманности – это облака межзвездной пыли, отражающей свет расположенных поблизости от них или внутри них источников света, так же, как туман рассеивает свет автомобильных фар. NGC 2023 освещена массивной молодой звездой HD 37903. Эта звезда очень горячая (в несколько раз горячее Солнца) и ее яркий бело-голубой свет заставляет NGC 2023 светиться молочным сиянием. Такие туманности часто бывают местами рождения звезд и содержат клочковатые газовые облака, существенно более плотные, чем окружающая среда. Под действием гравитации эти облака притягиваются друг к другу и сливаются, что и заканчивается образованием новой звезды. Так что через несколько миллионов лет в Поясе Ориона может появиться еще одна звезда!

Изображение получено камерой спектрографа VLTFORS (FOcalReducerandSpectrograph) в рамках программы «Космические сокровища ESO» (ESOCosmicGems). Эта инициатива предполагает получение на телескопах ESO интересных и визуально привлекательных объектов в образовательных и просветительских целях. Для этого используется время, в течение которого телескопы по каким-то причинам не могут выполнять научные наблюдения. Впрочем, все полученные данные могут быть использованы и для научных целей и доступны для астрономов через научный архив ESO.
https://rwspace.ru/n...iya-oriona.html






Луна могла сформироваться из выплеснувшейся на орбиту земной магмы*

Изображение
Рис. 1. Моделирование формирования Луны при столкновении Земли, покрытой океаном магмы, с гипотетической планетой Тейя. Темно-серым обозначено ядро Земли, желтым — мантия, красным — океан магмы, светло-серым — ядро Тейи, синим — ее мантия. Также указано время в часах после столкновения. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Главной проблемой самой распространенной гипотезы формирования Луны, согласно которой Луна образовалась в результате столкновения с Землей другого небесного тела размером с Марс, является сходство изотопных составов пород Земли и ее спутника, указывающее на происхождение их по большей части из одного и того же материала. В рамках построенной японскими учеными модели, основанной на предположении о том, что в момент столкновения поверхность Земли была не твердой, а покрытой океаном магмы, эта проблема снимается. Результаты численного моделирования говорят о том, что при столкновении жидкая магма, покрывающая Землю, частично «выплескивается» на орбиту и составляет большую часть вещества, из которого затем сформируется Луна.

В наиболее популярной гипотезе происхождение Луны объясняется столкновением древней Земли и небесного тела размером с Марс — гипотетической протопланеты Тейя — примерно 4,5 млрд лет назад. Впервые эта гипотеза была сформулирована в 1975 году американскими астрономами Уильямом Хартманном и Дональдом Дэвисом (W. K. Hartmann, D. R. Davis, 1975. Satellite-sized planetesimals and lunar origin). Сейчас ее часто так и называют — гипотезой Гигантского столкновения. Существующий угловой момент системы «Земля — Луна» говорит о том, что удар при этом приходился по касательной.

Расчеты показывают, что при таком столкновении Луна на 60% должна была бы состоять из материала Теи, однако на самом деле вещество Луны (по крайней мере то, которое доступно ученым для изучения) имеет очень близкое сходство с материалом Земли. В частности, в лунных образцах, доставленных на Землю в рамках миссии «Аполлон», соотношение изотопов кислорода почти такое же, как у вещества земной мантии, а изотопные отношения титана полностью совпадают с земными.

Данное несоответствие — главная причина неприятия гипотезы Гигантского столкновения многими учеными-планетологами. В то же время она лучше чем любые другие гипотезы (например, гипотеза одновременного формирования Луны и Земли или гипотеза множественных столкновений) объясняет физические и геохимические характеристики системы «Земля — Луна»: угловой момент, наклон земной оси, а также размер Луны и ее состав. Объясняет она и отсутствие у Луны богатого железом ядра: в рамках этой гипотезы предполагается, что спутник Земли сформировался в основном из выброшенного при ударе более легкого вещества мантии Земли и столкнувшегося с ней тела, в то время как тяжелое ядро этого тела погрузилось и слилось с ядром Земли. В итоге возникает противоречие между механикой Гигантского столкновения и изотопными подписями в химическом составе двух небесных тел.

Группа японских ученых во главе с Нацуки Хосоно (Natsuki Hosono), математиком и планетологом из Агентства морских и геологических наук и технологий Японии (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology), создала новую компьютерную модель Гигантского столкновения, снимающую данное противоречие. Результаты моделирования опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Авторы исследования показывают, что все встает на свои места, если допустить, что на момент столкновения поверхность Земли была не твердой (а именно из этого исходили ученые, строившие модели катаклизма до этого; см., например, R. M. Canup, 2004. Simulations of a late lunar-forming impact и W. Benz et al., 1986. The origin of the moon and the single-impact hypothesis I), а была полностью покрыта океаном расплавленной магмы. Ударное же тело (Тейя) было при этом полностью твердым. Проведенное моделирование показало, что при таком допущении — даже в случае столкновения по касательной — именно жидкая магма земного происхождения составит основной объем материала, выброшенного на орбиту (рис. 2).

Изображение
Рис. 2. Сравнение моделей формирования Луны в ходе Гигантского столкновения Земли и Тейи. На симуляции А Земля покрыта океаном магмы, на симуляции B — твердой оболочкой. Темно-серым цветом обозначено ядро Земли, желтым — мантия, красным — океан магмы, светло-серым — ядро Тейи, синим — ее мантия. Указано время (в часах) после столкновения. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Гипотеза о том, что на ранних этапах своего становления Земля была полностью покрыта океаном магмы, существовала и раньше, но, к сожалению, геологических подтверждений этого не сохранилось. Провести же подобное моделирование было весьма проблематично ввиду отсутствия алгоритма и необходимых компьютерных мощностей.

Заслуга группы Нацуки Хосоно заключается в том, что они, используя для моделирования (так же как и их предшественники) принцип гидродинамики сглаженных частиц (вычислительный метод, используемый для моделирования динамики жидкости и газов, построенный на делении жидкости на дискретные элементы, называемые «частицами»), написали специальный код для моделирования градиента плотности вещества, а также предложили алгоритм использования внешних вычислительных устройств, позволивший существенно ускорить вычисления.

Из результатов моделирования видно, что после столкновения «частицы» магмы нагреваются и, частично переходя в газообразное состояние, увеличиваются в объеме гораздо сильнее, чем твердые «частицы», образовавшиеся при разрушении Тейи, и именно они составляют основной объем выброшенного на орбиту Земли материала. Это, по мнению исследователей, хорошо объясняет, почему по геохимическим признакам состав нашего спутника гораздо ближе к земному материалу, чем к материалу ударного тела. Предыдущие же модели не учитывали разную степень нагрева и объемного расширения вещества Земли и Тейи при столкновении.

При этом, как показывают результаты моделирования, со временем масса «частиц» земного материала в выброшенном облаке будет только увеличиваться, и к моменту оформления на орбите Земли протопланетного облака Луны (через 40 часов после столкновения) соотношение в нем массы земного вещества и вещества Тейи составит примерно 80/20 (рис. 3).

Изображение
Рис. 3. Изменение состава протопланетного диска Луны со временем в рамках обсуждаемой модели. По горизонтали — время после столкновения (в часах); по вертикали — масса диска (в единицах массы Луны). Серый — вещество ядра Земли, красный — расплавленное вещество мантии Земли и океана магмы, синий — вещество Тейи. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Авторы отмечают, что разработанная ими модель не только подтверждает гипотезу Гигантского столкновения, но и освобождает ее от многих ограничений, связанных со скоростью ударного тела и углом столкновения, которые необходимо было закладывать в предыдущие модели гигантского столкновения для получения необходимых параметров механики столкновения.

Объясняет новая модель и существенную обогащенность лунной коры железом по сравнению с земной корой (при том, что в целом железа в составе Земли намного больше чем на Луне, — оно сконцентрировано в земном ядре): поскольку столкновение произошло на самой ранней стадии формирования Земли, когда мантия еще находилась в расплавленном состоянии и процессы дифференциации вещества в ней еще не завершились, то в океане магмы, покрывавшем поверхность планеты, железа было значительно больше, чем сейчас.

Несмотря на то, что новая модель предполагает наличие до 80% земного вещества в составе материала, из которого сформировалась Луна, даже этого может оказаться недостаточно. Дело в том, что изотопный состав кислорода в породах Земли и Луны настолько близок, что допускает лишь минимальное присутствие в составе Луны какого-то другого материала, кроме земного. Более того, это может быть только материал, отвечающий по составу обыкновенным хондритам. Вариант, в котором состав Тейи был близок к составу углистых хондритов, исключен полностью, так как даже незначительная примесь такого метеоритного материала нашла бы свое отражение в изотопном составе пород Луны. Так что вопросы еще остаются.

Источник: Natsuki Hosono, Shun-ichiro Karato, Junichiro Makino, Takayuki R. Saitoh. Terrestrial magma ocean origin of the Moon // Nature Geoscience. 2019. DOI: 10.1038/s41561-019-0354-2.

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






оффтоп

Определены условия, при которых «сдетонировал» кембрийский взрыв

Изображение
Рис. 1. Известняки куторгиновой свиты в природном парке Ленские столбы, Республика Саха (Якутия), где в 2008 году во время международной геологической экскурсии отбирались образцы нижнекембрийских морских карбонатов для исследования стабильных изотопов углерода и серы. Фотография автора

Насыщенность среды кислородом — один из важнейших факторов эволюции жизни на Земле. Еще в середине XX века геохимики предполагали, что кембрийский взрыв — быстрое (по масштабам геологического времени) появление основных групп многоклеточных животных, особенно скелетных, в палеонтологической летописи на рубеже эдиакарского и кембрийского периодов — связан с резким повышением уровня кислорода в атмосфере и Мировом океане. Однако лишь современные методы анализа стабильных изотопов углерода и серы в совокупности с детальнейшей летописью изменения изотопных соотношений показали, что циклы углерода и серы были сопряжены в раннекембрийскую эпоху как друг с другом, так и с изменениями видового разнообразия скелетных животных. Биогеохимическое моделирование этих спаренных циклов позволяет связать их с колебаниями объемов поступления кислорода, которые и предопределяли рост и спад биоразнообразия. В свою очередь первое фанерозойское массовое вымирание животных, случившееся во второй половине раннекембрийской эпохи, было обусловлено резким обеднением морских мелководий кислородом.

К началу XXI века развитие технической базы естественных наук, методов обработки информации и вычислительных мощностей достигло такой степени, что ученые, занимающиеся прошлым Земли, получили возможность не только теоретизировать о том, каким оно было, но и надежно обосновывать свои идеи точными геохимическими данными. В результате применения изотопных и элементных методов количество публикаций, в которых обсуждается состав атмосферы и Мирового океана древней Земли, особенно насыщенность воздушной и водной оболочек кислородом, исчисляется уже сотнями. О некоторых таких работах рассказывали и «Элементы» (см., например, новости Содержание кислорода в атмосфере Земли менялось скачком, «Элементы», 24.10.2006; «Великое кислородное событие» на рубеже архея и протерозоя не было ни великим, ни событием, «Элементы», 02.03.2014; Верхний слой океана в позднем архее местами уже был обогащен кислородом, «Элементы», 04.03.2019).

Для определения уровня кислорода в далеком прошлом используется довольно большой арсенал методов, основанный на измерении соотношений разных пар изотопов и элементов в геологическом разрезе. Например, хорошими индикаторами насыщенности среды кислородом служат уран и йод. Так, в кислородной атмосфере уран в форме U6+ выносится с суши и растворяется в бескислородных глубинах, а накопление этого элемента, восстановленного до U4+ в виде уранинита (UO2), прямо зависит от уровня концентрации кислорода в водной толще. А йод в форме йодата (IO3) растворим только в водах, насыщенных кислородом, и лишь в этой форме улавливается осаждаемыми карбонатами кальция; при понижении содержания кислорода IO3-ион восстанавливается (микробами или фотохимическим путем) до иодида (I), который с карбонатами не взаимодействует. Поэтому соотношение I/(Ca+Mg) можно использовать для установления окислительно-восстановительных условий на мелководье, тогда как данные по урану позволяют понять, что происходило в глубинах древнего океана. Можно использовать соотношение железа, активного на ранних стадиях диагенеза, к общему содержанию этого элемента в породе, насыщенность пород церием и многое другое (подробнее об этом можно прочитать в опубликованных главах книги «Сотворение Земли»). Выбор методов зависит от состава осадочных пород (карбонатные или терригенные — тонкозернистые песчаники, алевролиты и аргиллиты), степени вторичных преобразований этих пород и протяженности исследуемых разрезов.

Однако все эти методы скорее качественные, чем количественные: они дают представление о том, что океан или атмосфера были насыщены кислородом, а вот сколько там было этого газа — остается загадкой. Конечно, кое-что возможно определить с помощью анализа содержания церия, но тоже опосредованно, поскольку цикл этого элемента связан с циклом марганца. Первичное содержание самого марганца обнаружить практически невозможно, поэтому об обогащении среды этим элементом и судят по отрицательной аномалии в содержании церия, который выводится из среды оксидом марганца — Mn4+О2. (Карбонат марганца в осадок не выпадает, поскольку в расположенной ниже бескислородной зоне морского бассейна Mn4+ вновь восстанавливается до Mn2+.) Для формирования водного слоя с повышенным содержанием растворенного марганца требуется так называемая субкислородная обстановка — определенная низкая концентрация кислорода, около 0,1% О2. При таких условиях Mn2+ окислялся до Mn4+, а Ce3+ — до нерастворимого Ce4+. Но что делать, если кислорода было больше, чем 0,1%?

Оказывается, можно ответить и на этот вопрос. Если, конечно, имеются достаточно мощные (отложившиеся за значительные временные интервалы) непрерывные карбонатные разрезы, представленные к тому же мало измененными осадочными породами. Таких мест для переходных отложений эдиакарского и кембрийского периодов совсем немного, и лучшие из них находятся в Сибири.

Природный парк Ленские столбы в Республике Саха (Якутия) не случайно был недавно признан памятником природы всемирного значения (рис. 1). Благодаря тому, что в эдиакарском и кембрийском периодах (635–485 млн лет назад) эта часть Сибири (Сибирская платформа), будучи отдельным континентом, располагалась в тропическом поясе и была покрыта обширным мелководным морем, в этом регионе впервые появились многие группы скелетных животных, существующие доныне. А карбонатные донные илы превратились в подробную летопись геохимических событий, происходивших в то время. Поэтому Ленские столбы и скалы на реке Алдан превратились в своего рода мировую полевую лабораторию палеонтологов и геохимиков.

Недавно благодаря оценкам разнообразия скелетных ископаемых Сибирской платформы, относящихся к надтипу Lophotrochozoa (моллюски, брахиоподы и многочисленные древние группы этой ветви), удалось показать, что кембрийский взрыв растянулся более чем на 30 млн лет, охватив самый конец позднеэдиакарского времени, когда появились первые скелетные животные, принадлежавшие к современным типам или их непосредственным предкам, до раннекембрийского (синского) события массового вымирания (545–513 млн лет назад) и представлял собой две «взрывные волны» — две фазы (Кембрийский взрыв происходил в две фазы, «Элементы», 21.11.2018). Всего из верхнеэдиакарских и нижнекембрийских отложений Сибирской платформы было описано 1188 видов скелетных ископаемых, включая 430 видов раковинных Lophotrochozoa. Распределение этих 430 видов по 16 подразделениям раннекембрийской временной шкалы (длительностью около 2,5 млн лет каждое) показало, что сначала, 545–513 млн лет назад, быстро увеличивалось разнообразие стволовых групп Lophotrochozoa (хиолиты, томмотииды, халькиерииды, майханеллиды, гельционеллоидные моллюски), а затем, 537–505 млн лет назад, сравнительно медленными темпами начали диверсифицировать более современные вершинные группы этой ветви (брахиоподы, двустворчатые и брюхоногие моллюски). В той же работе было отмечено, что синское массовое вымирание (названное так по черносланцевой синской свите в Якутии), около 513 млн лет назад затронувшее все без исключения группы кембрийской фауны и ставшее переломным рубежом для развития обеих ветвей Lophotrochozoa, вероятно, было связано с развитием глобальной аноксии в нестабильном по содержанию кислорода кембрийском океане.

Теперь эта гипотеза получила вещественное подтверждение.

В 2008 году во время проведения международной геологической экскурсии на реки Алдан и Лена китайскими и российскими специалистами (сотрудниками Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук и биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова) на нижнекембрийских разрезах были отобраны образцы карбонатов, послужившие основой для настоящего исследования — подробного изучения циклов углерода и серы в начале кембрийского периода по изменениям в соотношении стабильных изотопов этих элементов (δ13С = 13С/12С и δ34S = 34S/32S, рис. 2).

Изображение
Рис. 2. Вверху — нижнекембрийский разрез Журинский мыс на р. Лена: в его нижней части — красные глинистые известняки пестроцветной свиты, в верхней части — доломитистые известняки той же свиты. Фото автора. Внизу — фрагменты изотопных кривых углерода (синяя) и серы (зеленая), полученных в результате изучения пестроцветной свиты в этом разрезе. Ма — млн лет назад. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Дело в том, что водоросли, бактерии и археи для формирования органического вещества забирают из среды более легкие изотопы углерода и серы — то есть фракционируют изотопы. Среда, наоборот, обогащается тяжелыми изотопами, которые в конечном счете и оказываются «запечатаны» в кристаллической решетке карбонатных минералов навечно. Если, конечно, до них не доберутся специалисты. На стадии лабораторных исследований к китайско-российскому коллективу присоединились ведущие британские геохимики из университетов Лидса (где первый автор обсуждаемого исследования Тяньчень Хе выполнил основной объем аналитических работ и математическое моделирование геохимических циклов), Ланкастера и Оксфорда и Лондонского университетского колледжа.

Результат работы водорослей и различных микробов (а также специалистов) выражается в виде волнообразных изотопных кривых — изотопной подписи. Для раннекембрийской эпохи многочисленные изотопные циклы углерода и серы неожиданно оказались синхронными (рис. 3).

Изображение
Рис. 3. Изотопная подпись углерода и связанной с карбонатами сульфатной серы в нижнекембрийских отложениях из районов рек Алдан и Лена. Слева: общая мощность осадочных отложений в метрах (m), ярусы Международной хроностратиграфической шкалы (F. — форчунский; остальные, обозначенные Stage 2, Stage 3 и Stage 4, общепринятых названий не имеют) и Общей стратиграфической шкалы России (N.-D. — немакит-далдынский, Tommotian — томмотский, Atdabanian — атдабанский, Botoman — ботомский, Toyonian — тойонский), биостратиграфические зоны по археоциатам (A. zone) и трилобитам/мелким раковинным ископаемым (Trilobite/SSFs), названия свит (Yudoma — юдомская, Pestrotsvet — пестроцветная, Perekhod — переходная, Sinsk — синская, Kutorgina — куторгиновая, Keteme — кетеменская) и литологический состав (limestone — известняки, red argillaceous limestone — красноцветные глинистые известняки, dolomitic limestone — доломитистые известняки, laminated black shale — тонкослоистые черные сланцы, not sampled — интервалы без отбора образцов, FAD of trilobites — уровень появления первых скелетных членистоногих — трилобитов, FAD of archaeocyath — уровень появления первых обызвествленных губок — археоциат). Справа: Early animal Radiation — интервал кембрийского взрыва, Botoman-Toyonian Extinction — интервал ботомско-тойонских вымираний, TST — уровень максимальной трансгрессии моря, Sinsk Event — синское событие массового вымирания; римскими цифрами обозначены изотопные циклы углерода (δ13С) и серы (δ34S). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Такая единовременность позитивных и негативных изотопных сдвигов возможна лишь при синхронном окислении органического вещества и сульфидов (до сульфатов) микроорганизмами. Оба этих процесса требуют существенных объемов кислорода. Наоборот, при высоких темпах захоронения органического вещества и пирита (одного из самых массовых сульфидных минералов, формирующихся в морских осадках) кислород остается не востребованным на окисление этих субстанций и накапливается в атмосфере. (Именно поэтому позитивные пики в изотопной подписи углерода и серы, в первую очередь обусловленные высокой продуктивностью водорослей и фотосинтезирующих и сульфат-восстанавливающих бактерий, совпадают с кислородными всплесками.)

С помощью математической модели, связывающей количественные показатели изотопных циклов углерода и серы, впервые удалось вычислить темпы поступления кислорода в атмосферу и верхние слои водной толщи для столь давних времен (этот газ выделялся, когда не был востребован на окисление органики и сульфидов): от 5 до 12,5×1012 молей в год (рис. 4).

Изображение
Рис. 4. Изотопная подпись углерода и серы в нижнекембрийских отложениях из районов рек Алдан и Лена, колебание объемов поступления кислорода и разнообразие видов скелетных животных в морском бассейне Сибирской платформы. Слева: ярусы Международной хроностратиграфической шкалы и Общей стратиграфической шкалы России (обозначения те же, что на рис. 3); хронологическая шкала в млн лет назад (Ma) и изотопные циклы углерода (δ13С) и серы (δ34S). Справа: O2 production (×mol yr−1) — глобальный уровень поступления кислорода в атмосферу и верхние слои водной толщи (указанные единицы измеряются в 1012 молей в год), вычисленный на основе модели массового баланса изотопов углерода (светлая полоса) и углерода и серы (темные полосы), Number of archaeocyathan species — разнообразие видов археоциат (синяя ступенчатая линия), Number of total animal species — общее разнообразие видов скелетных животных (зеленая ступенчатая линия). Coupled C-S cycles — интервал сопряженных циклов углерода и серы, Decoupled C-S cycles — интервал несвязных циклов углерода и серы, OP — кислородные всплески, BP — пики биоразнообразия, Early animal Radiation — интервал Кембрийского взрыва, Botoman-Toyonian Extinction — интервал ботомско-тойнских вымираний, Sinsk Event — синское событие массового вымирания. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Эта же модель указывает на очень низкое содержание сульфатов в кембрийских морских водах: оно не превышало 7 миллимолей на литр (сегодня — 28–29 ммоль/л). По этому показателю можно определить, что содержание растворенного кислорода в раннекембрийском океане было в четыре раза ниже, чем в нынешние — самые лучшие — времена.

Причем выход кислорода не повышался постоянно в течение всего кембрийского периода, а колебался в пределах от 5 до 12,5×1012 молей в год. Соответственно, и рост разнообразия скелетных животных не был стремительным и постоянным, а перемежался с интервалами медленного роста и даже с массовыми вымираниями. Эти циклы в росте разнообразия животных как раз и обсуждались раньше, но теперь стало ясно, что пики разнообразия приходятся на интервалы с высокими темпами поступления кислорода и наоборот. А самое массовое из кембрийских вымираний — синское, сопоставимое по своей значимости для эволюции жизни на Земле с пермско-триасовым и мел-палеогеновым вымираниями, пришлось на время (513 млн лет назад), когда кислорода вновь почти не стало. На этом же рубеже циклы углерода и серы утратили связанность (рис. 4).

Конечно, это исследование только расширяет представления о сложности и взаимосвязи явлений, обусловивших кембрийский взрыв. Данные по другим мелководным морским бассейнам той поры — расположенным на Балтике (нынешняя Северная и Восточная Европа), Лаврентии (ядро Северной Америки), Гондване (южный суперконтинент, включавший Африку, Индию, Южную Америку и Австралию с Антарктидой) и в районе реки Янцзы (Южный Китай) — показывают, что процесс насыщения морей кислородом по-разному проявлялся не только во времени, но и в пространстве. И по-прежнему нет однозначного ответа на вопрос, когда уровень содержания кислорода в атмосфере приблизился к современному — на рубеже кембрийского и ордовикского периодов (485 млн лет назад), в конце ордовикского (445 млн лет назад) или только в начале каменноугольного (350 млн лет назад). Мнения (и имеющиеся данные) на этот счет весьма расходятся.

Источник: Tianchen He, Maoyan Zhu, Benjamin J. W. Mills, Peter M. Wynn, Andrey Yu. Zhuravlev, Rosalie Tostevin, Philip A. E. Pogge von Strandmann, Aihua Yang, Simon W. Poulton, Graham A. Shields. Possible links between extreme oxygen perturbations and the Cambrian radiation of animals // Nature Geoscience. 2019. DOI: 10.1038/s41561-019-0357-z.

См. также:
1) Содержание кислорода в атмосфере Земли менялось скачком, «Элементы», 24.10.2006.
2) «Великое кислородное событие» на рубеже архея и протерозоя не было ни великим, ни событием, «Элементы», 02.03.2014.
3) Верхний слой океана в позднем архее местами уже был обогащен кислородом, «Элементы», 04.03.2019.
4) А. Журавлев. «Сотворение Земли». Главы из книги.
5) Кембрийский взрыв происходил в две фазы, «Элементы», 21.11.2018.

Андрей Журавлёв
https://elementy.ru/...mbriyskiy_vzryv

#1507 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 19 Май 2019 - 07:51

Поляризация света протопланетных дисков укажет на аксионы

Изображение
Tomohiro Fujita et al. / Physical Review Letters, 2019

Японские физики предложили новый метод поиска аксионов, основанный на колебаниях поляризации протопланетных дисков. Ученые вывели уравнение, которое связывает угол отклонения поляризации, массу аксиона и константу его связи с фотоном, а затем подставили в него значения, отвечающие диску вокруг звезды AB Возничего. В результате исследователям удалось ужесточить ограничение на константу связи для аксионов с массами менее 10−21 электронвольт. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Несмотря на то, что различные гравитационные эффекты указывают на гипотетическую темную материю, подтвердить ее существование в прямом эксперименте физики до сих пор не смогли. Это порождает многочисленные споры о природе темной материи. Раньше основным кандидатом на роль темной материи выступали вимпы (WIMP) — сверхтяжелые частицы с массой не меньше десяти масс протона, которые взаимодействуют с частицами обычной материи через обмен векторными бозонами (фотоны в таких реакциях не рождаются, поэтому материя выглядит «темной»). Однако из-за отсутствия экспериментальных подтверждений эта гипотеза постепенно стала терять популярность. Более того, теория с вимпами приводит к расхождениям между численными расчетами и наблюдаемой картиной распределения темной материи (проблема острого гало). Некоторые физики отчаялись до такой степени, что попытались объяснить неудачи экспериментов по поиску вимпов новыми короткодействующими силами или вообще отказались от темной материи, заменив ее частицами с отрицательной массой.

Ряд менее радикальных теорий предполагает, что темная материя состоит не из тяжелых, а из сверхлегких аксионоподобных частиц. Впервые аксионы придумали в 1977 году американские физики Роберто Печчеи (Roberto Peccei) и Хелен Квинн (Helen Quinn), которые попытались решить проблему сохранения CP-инвариантности сильных взаимодействий. Подробнее про роль аксионов в решении этой проблемы можно прочитать в статье «Ищут давно, но не могут найти...» или нашей новости. Кроме того, похожие сверхлегкие частицы естественным образом возникают в теории струн. К сожалению, из-за очень слабого взаимодействия аксионов с обычной материей поймать их очень сложно. Дополнительно осложняет задачу широкий диапазон масс гипотетических аксионов, который простирается от 10−25 до 103 электронвольт. Тем не менее, эксперименты по их поиску проводятся.

Основные свойства, на которые полагаются такие эксперименты — это взаимодействие аксионов с фотонами и осцилляция аксионного поля с частотой, пропорциональной его массе (в естественной системе единиц частота и масса просто равны). Эти свойства приводят к двум интересным эффектам. Во-первых, аксионы, помещенные в сильное магнитное поле, превращаются в фотоны. Во-вторых, на фоне осциллирующего аксионного фона плоскость поляризации фотонов поворачивается и лучи света расщепляются. Первый эффект используется в галоскопе — «радио» для темной материи, в котором физики пытаются подобрать резонансную частоту магнитного поля и усилить рождение фотонов. В настоящее время такие установки уже работают. Схема эксперимента, основанного на втором эффекте, была разработана в середине прошлого года группой японских ученых под руководством Юта Митимура (Yuta Michimura), однако воплотить ее в жизнь пока не удалось.

Теперь же японские исследователи во главе с Кендзи Тома (Kenji Toma) предложили косвенный метод детектирования аксионов, основанный на измерении поляризации протопланетных дисков. Протопланетные диски ученые выбрали по ряду причин. Во-первых, большая часть излучения диска возникает из-за рассеяния света центральной звезды на его частицах (поэтому диск кажется яркими на сравнительно больших масштабах). Во-вторых, по той же причине свет протопланетного диска линейно поляризован перпендикулярно его плоскости. Следовательно, если окружающая диск темная материя состоит из аксионов, она будет изменять его поляризацию предсказуемым способом. Наконец, характерный размер протопланетного диска составляет порядка ста астрономических единиц. С одной стороны, это позволяет разрешить диски на расстоянии до ста парсек с помощью наземных телескопов. С другой стороны, даже такой огромный диаметр меньше длины волны де Бройля аксиона — следовательно, поляризация всего диска будет поворачиваться одинаково.

Изображение
Численно рассчитанная картина поляризации света протопланетного диска AB Возничего
Tomohiro Fujita et al. / Physical Review Letters, 2019


Изображение
Экспериментально измеренное распределение угла поляризации протопланетного диска AB Возничего
Tomohiro Fujita et al. / Physical Review Letters, 2019

Поэтому физики аналитически вывели уравнение, которое связывает угол поворота поляризации света диска, массу аксионов и их константу связи с фотонами. Затем ученые проанализировали данные группы астрономов под руководством Дзюна Хасимото (Jun Hashimoto), наблюдавших за протопланетным диском звезды AB Возничего. Из этих данных следует, что угол поляризации излучения диска распределен по гауссовой кривой с центром в 90,1±0,2 градуса. Следовательно, отклонение угла поляризации этого излучения за счет взаимодействия с аксионным полем не превышает 0,3 градуса с достоверностью около одного сигма. Впрочем, ученые отмечают, что из-за систематических ошибок точность измерений могла снизиться, поэтому в качестве консервативной верхней оценки они выбрали полуширину гауссового распределения, которая составляет 4,3 градуса. Подставляя это значение в выведенное уравнение, ученые получили связь между константу связи и массой аксионов: g < 5×10−13m. Для аксионов с массой менее 10−21 электронвольт жесткость этого ограничения превышает все остальные измерения.

Изображение
Ограничение на константу связи, полученные из поляризации протоплантного диска AB Возничего (черная линия) в сравнении с ограничениями других методов (цветные области)
Tomohiro Fujita et al. / Physical Review Letters, 2019

В будущем ученые планируют еще больше увеличить точность нового метода. Помимо очевидного сбора статистики по многим протопланетным дискам, физики замечают, что осцилляции аксионного поля одновременно приводят к осцилляциям угла поляризации, что теоретически позволяет выделить новый эффект и снизить погрешность измерений.

Аксионы были предложены более сорока лет назад, однако до экспериментальных поисков этих частиц физики добрались совсем недавно. Первые результаты удалось получить только в апреле прошлого года, когда детектор ADMX просканировал узкий диапазон масс аксионов и подтвердил, что в этом диапазоне теория Кима — Шифмана — Вайнштейна — Захарова не работает. В марте этого года ученые также опубликовали предварительные результаты работы детектора ABRACADABRA, который проверил другой диапазон масс аксионов и также получил отрицательный результат. Кроме того, в прошлом году теоретики обнаружили еще два эффекта, которые потенциально могут повысить чувствительность детекторов: прецессию спина электрона и искажение энергетических уровней атома водорода, помещенного в аксионное поле. Поэтому отчаиваться пока еще рано.

К настоящему моменту физики-теоретики разработали огромное число непрямых способов детектирования темной материи (помимо гравитационного). В основе всех этих методов лежат тонкие, едва заметные эффекты от взаимодействия темной и обычной материи, которые искажают эволюцию астрономических объектов. В частности, такие эффекты могут разогревать нейтронные звезды, сдвигать параметры карликовых галактик, искажать электромагнитные и гравитационные волны. Кроме того, в некоторых моделях частицы темной материи могут аннигилировать и рождать фотоны, которые можно увидеть в телескоп. К сожалению, обычно такие тонкие эффекты очень слабо проявляются, даже если темная материя существует. Поэтому пока ни один из них пока не подтвердился.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne.../17/proto-axion






Физик научился аналитически рассчитывать параметры гравитационных волн двойной системы

Изображение
Sean McWilliams / West Virginia University

Американский физик разработал новый аналитический метод расчета частоты и фазы гравитационных волн, которые рождаются при слиянии двух черных дыр. Для этого ученый приближал пространство-время системы возбужденным пространством-временем конечной черной дыры и пренебрегал динамикой вещества, пересекшего фотонную сферу. Предсказания нового метода хорошо согласуются с численными расчетами, которые обсерватории LIGO/Virgo использовали до сих пор, однако имеют меньшую погрешность. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

К настоящему времени гравитационные обсерватории LIGO/Virgo поставили регистрацию гравитационных волн на стабильный поток: с сентября 2015 года физики обнаружили уже 16 гравитационных волн. Большинство этих волн родились в результате слияния двойных систем черных дыр, меньшая часть — при слиянии нейтронных звезд. После последней модернизации, закончившейся в апреле этого года, обсерватории начали регистрировать в среднем одно событие в неделю. Более того, в будущем ученые планируют провести еще несколько модернизаций, после которых чувствительность детекторов вырастет еще на порядок. Таким образом, можно сказать, что гравитационные детекторы выросли в полноценные инструменты, которые получают данные о далеких объектах наравне с инфракрасными, оптическими, рентгеновскими и гамма-телескопами.

Однако зарегистрировать слабое дрожание пространства-времени, которое сигнализирует о прохождении гравитационной волны — это только половина дела. После этого еще надо восстановить массу, скорость вращения и другие параметры сливающихся тел. Как правило, для этого физики используют так называемую численную теорию относительности (или просто «численную относительность»). Другими словами, с помощью численных методов ученые рассчитывают сигнал для большого числа систем, а затем пытаются связать полученные результаты с начальными данными и выработать общую закономерность. В целом, такие методы работают довольно неплохо, позволяя установить массу объектов с погрешностью порядка десяти процентов. Учитывая текущий уровень развития гравитационных детекторов, этого вполне достаточно, поскольку погрешность более точного метода все равно будет «задавлена» большой систематической погрешностью. Однако после дальнейших модернизаций LIGO или постройки космического детектора LISA с плечом порядка 150 миллионов километров точности численной относительности может не хватить.

Поэтому физик Шон МакУильямс (Sean McWilliams) разработал новый аналитический метод, который более точно восстанавливает параметры двойной системы черных дыр, излучающей гравитационные волны. Конечно, аналитически решить уравнения Эйнштейна для такой сложной системы физик не смог, поэтому ему пришлось использовать несколько упрощений. Прежде всего, ученый заметил, что для всех известных событий наибольшее отношение сигнала к шуму достигается на поздних стадиях коллапса, когда напряженность гравитационного поля достигла пикового значения, а общий горизонт событий уже сформировался (подчеркнем, что МакУильямс рассматривает только слияния черных дыр, так что в конце коллапса обязательно рождается черная дыра). Следовательно, пространство-время двойной системы можно приблизить возмущенным пространством-временем конечной черной дыры. Поэтому исследователь называет разработанный метод «Обратным методом одного тела» (Backwards One-Body method).

Затем ученый рассмотрел движение сливающихся объектов на фоне пространства-времени конечной черной дыры. На раннем этапе коллапса, пока объекты еще не пересекли ее фотонную сферу, бо́льшая часть гравитационного излучения, доходящая до удаленного наблюдателя, предварительно отражается от потенциала черной дыры (прямым излучением объектов можно пренебречь). Это излучение выходит из системы по тем же геодезическим линиям, по которым падают сливающиеся объекты, а его частота совпадает с частотой вращения объектов. После того, как объекты пересекают фотонную сферу, бо́льшая часть их излучения больше не может покинуть черную дыру, за исключением некоторых высокочастотных возбуждений. Эти возбуждения рождаются как при непосредственном прохождении объектов через фотонную сферу, так и в результате нелинейного отклика на более низкие частоты. Частота этих возбуждений совпадает с частотой обращения по фотонной окружности. Кроме того, излучение с такими частотами доходит до детекторов с запозданием. В конечном счете, физик «подменил» квазинормальные моды возбужденной черной дыры квазинормальными модами ее фотонной сферы и учел расхождение геодезических при приближении к сфере.

Изображение
Схема коллапса двух черных дыр и выходящих гравитационных волн
Sean McWilliams / Physical Review Letters, 2019

Учитывая описанную картину событий, МакУильямс получил аналитическое выражение, которое связывает частоту и фазу излученной гравитационной волны, параметры исходной двойной системы и образовавшейся черной дыры. Затем исследователь сравнил полученные выражения с выражениями, полученными с помощью численных расчетов (Simulating eXtreme Spacetimes). В рамках погрешностей численных методов эти результаты совпали, однако в среднем погрешность нового метода была меньше. По словам ученого, его метод одинаково хорошо работает для систем с одинаковой массой черных дыр, систем, в которых одна из дыр существенно меньше другой, а также для систем с большим угловым моментом.

Изображение
Сравнение предсказаний аналитических расчетов (черный пунктир) с численными методами (наиболее надежный задается синей областью)
Sean McWilliams / Physical Review Letters, 2019

Как отмечают теоретики, набор большой статистики гравитационных волн потенциально позволяет сделать новые открытия и решить некоторые загадки астрономии — например, уточнить постоянную Хаббла. Очевидно, метод МакУильямса, который позволяет быстрее анализировать данные детекторов и получать меньшие погрешности, тоже пригодится для таких исследований. Подробно про перспективы новорожденной гравитационной астрономии рассказывают материалы «Ботаники в неведомой стране» и «За волной волна». А про историю гравитационной астрономии и методы регистрации волн можно прочитать в материалах «На гребне метрического тензора» и «Тоньше протона».

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne.../17/analytic-BH





«Хаббл» рассмотрел вспышку звездообразования в далекой галактике

Изображение
NASA, ESA

Астрономы при помощи космического телескопа «Хаббл» получили новую фотографию галактики NGC 4485. На ней заметно множество молодых голубых звезд и красноватых туманностей, которые образовались в результате всплеска звездообразования из-за гравитационных взаимодействий NGC 4485 с ее более крупным соседом — спиральной галактикой NGC 4490, сообщается на сайте телескопа.

Неправильная галактика NGC 4485 находится на расстоянии 25 миллионов световых лет от Солнца в созвездии Гончих Псов. В течение последних нескольких десятков миллионов лет она гравитационно взаимодействует с близлежащей крупной спиральной галактикой NGC 4490, что привело к искажению форм галактик и вызвало всплески звездообразования в них. Наблюдения выявили поток газа и звезд длиной 24 тысячи световых лет, соединяющий галактики, который также является результатом их взаимодействия.

Для создания нового изображения NGC 4485 астрономы использовали шесть снимков, полученных в оптическом диапазоне при помощи камер WFC3 (Wide Field Camera 3) и ACS (Advanced Camera for Surveys) «Хаббла». NGC 4490 в поле зрения камер не попала, в правой части фотографии видны последствия всплеска звездообразования — множество молодых голубых звезд и красноватых туманностей, где идут процессы формирования новых звезд. Предполагается, что NGC 4485 в прошлом могла иметь спиральную структуру, однако гравитационное влияние со стороны NGC 4490 сильно видоизменило ее форму.

Zoom-in on NGC 4485
https://youtu.be/6gXGYv2YkIA

Ранее мы рассказывали о том, как телескоп «Хаббл» помог изучить структуру остаточного диска у далекой звезды, отыскал близкий аналог древних массивных галактик и увидел самую далекую звезду.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...hubble-ngc-4485






Форму астероида Рюгу определило быстрое вращение

Изображение
JAXA

Астрономы из команды межпланетной станции «Хаябуса-2» пришли к выводу, что форму волчка астероид Рюгу приобрел в прошлом, когда вращался с гораздо большей угловой скоростью, чем сейчас. Это привело к началу процессов перестройки структуры поверхности, сообщается на сайте миссии. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Наземные наблюдения показывают, что астероиды, имеющие форму волчка, широко распространены в Солнечной системе. 162173 (Рюгу) и 101955 (Бенну) являются на сегодняшний день наиболее изученными примерами подобных тел. Такая форма астероида может быть результатом процесса вторичной аккреции вещества после катастрофического столкновения с крупным телом или происходить из-за увеличения скорости вращения сфероидального тела, вызванного воздействием микрометеоритов или давлением солнечного излучения (YORP-эффект). При этом стоит отметить, что на процесс образования формы волчка не влияет состав вещества астероида.

Снимки поверхности астероида Рюгу, полученные автоматической межпланетной станцией «Хаябуса-2», помогли выявить уникальные различия в ее структуре. На первый взгляд, форма астероида симметрична относительно оси вращения, проходящей перпендикулярно экваториальному хребту, однако в продольных направлениях можно выделить восточные и западные регионы. Последняя относительно гладкая, что говорит о меньших ударных воздействиях. Кроме того, угол, образованный северной и южной сторонами экваториального хребта, различен в разных регионах.

Изображение
Различия в форме астероида Рюгу в западном и восточном регионах
Masatoshi Hirabayashi et al 2019 ApJL 874 L10

Группа астрономов из команды миссии провела ряд моделирований, чтобы понять, как Рюгу приобрел такую форму. Предполагается, что ассиметричная деформация астероида имела место в прошлом, когда он вращался вокруг своей оси гораздо быстрее чем сейчас, и период вращения составлял 3-3,5 часа. В этом случае инициатором начала процессов перестройки структуры поверхности могли стать ударные воздействия, оползни или внутренние неоднородности, образованные в ходе процесса вторичной аккреции вещества на астероид после разрушения его родительского тела. При этом ученые полностью исключают большую неоднородность значения плотности вещества между западным и восточным регионами, так как реальное положение центра масс Рюгу согласуется с результатами моделирований, в которых значение плотности в разных областях постоянно. Тем не менее, авторы работы отмечают, что ее следует рассматривать как начало дальнейших исследований в этой области, а не как окончательный результат.

Благодаря «Хаябусе-2» 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...Ryugu-formation






Вблизи протозвезды обнаружили монооксид алюминия

Изображение
Распределение молекул AlO (показано цветом) и частиц нагретой пыли (показано контурами) в окрестностях объекта Orion KL Source I. Отток вещества из диска (на картинке не показан) простирается от центра изображения к его верхнему левому и нижнему правому углам.
S. Tachibana et al./The Astrophysical Journal Letters (2019)

Астрономы при помощи системы ALMA впервые обнаружили в газовом диске вокруг молодой звезды молекулы монооксида алюминия. Возможно, это позволит узнать больше о механизмах образования тугоплавких компонентов протосолнечной туманности, которые обнаруживают в составе метеоритов, пишут ученые в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Один из способов исследования процессов формирования протопланетных дисков и появления планет вокруг новоржденных звезд — исследование горячего молекулярного газа во вращающемся газопылевом диске вокруг звезды. Данные о химическом составе такого газа позволяют исследовать динамику развития газопылевого диска и дают представление о процессах образования тугоплавких компонентов в протосолнечной туманности, которые затем можно найти в составе метеоритов.

Одну из таких систем, молодой звездный объект Orion KL Source I, удалось обнаружить в туманности Клеймана-Лоу, входящей в состав Большой туманности Ориона. Это массивная (5–15 масс Солнца) протозвезда, окруженная горячим околозвездным вращающимся диском, от которого наблюдается отток вещества.

Первые исследования Orion KL Source I при помощи системы ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) позволили обнаружить в расширяющейся части оттока вещества молекулы монооксида кремния SiO: они находятся на расстояниях до 10 астрономических единиц от центральной звезды. Позже в диске также нашли молекулы хлорида натрия NaCl и хлорида калия KCl.

В новой работе астрономы под руководством Шого Тачибаны (Shogo Tachibana) из Токийского университета сообщили о регистрации молекул монооксида алюминия AIO. Вещество сосредоточено в начальной части оттока вещества из диска, где температура выше, чем в более далекой и широкой части оттока: в них молекулы монооксида алюминия могут конденсироваться из газовой фазы и образовывать твердые частицы пыли.

В будущих исследованиях астрономы хотят изучить и другие протозвезды, окруженные дисками: они надеятся обнаружить в них следы AlO и других соединений металлов. Объединение этих данных с данными миссий OSIRIS-Rex и «Хаябуса-2», а также с результатами исследований метеоритов, найденных на Земле, может дать важную информацию о формировании и эволюции Солнечной системы.

Ранее монооксид алюминия также удалось обнаружить в атмосфере экзопланеты типа ультрагорячий юпитер. При этом после сравнения данных наблюдений с результатами моделирования не было найдено доказательств наличия в атмосфере планеты оксидов других металлов.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...um-in-protostar





RS Кормы

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

Пояснение: Самая яркая звезда в центре изображения – пульсирующая RS Кормы. Она почти в десять раз массивнее Солнца, а ее светимость в среднем в 15 тысяч раз превосходит солнечную. RS Кормы – переменная звезда. Звезды такого типа называют цефеидами, их яркость используется для оценок расстояния до ближайших галактик, как один из первых шагов в установлении космической шкалы расстояний. RS Кормы пульсирует с периодом около 40 суток, и ее правильные изменения яркости можно с некоторой задержкой увидеть и в свечении окружающей звезду туманности как световое эхо. Используя измерения временной задержки и углового размера туманности и зная скорость света, астрономы смогли определить расстояние до RS Кормы геометрическим методом. Оно оказалось равным 6500 световых лет с удивительно маленькой ошибкой: плюс-минус 90 световых лет. Измерение расстояния с помощью светового эхо является впечатляющим достижением звездной астрономии, оно позволило более точно определить светимость RS Кормы, а по аналогии и других цефеид. Таким образом удалось уточнить расстояния до галактик за пределами Млечного Пути.
http://www.astronet.ru/db/msg/1470085





Ученые детально засняли формирующуюся планетную систему

Используя два мощных телескопа на Гавайях, астрономы рассмотрели планетную систему, находящуюся в процессе формирования. Ранее в ней были детектированы три планеты, однако в этот раз ученые их не обнаружили.

Изображение
NASA/JPL-Caltech
Формирующиеся планеты вокруг LkCa 15 в художественном представлении

Речь идет о планетной системе, формирующейся вокруг звезды LkCa 15 — звезды типа T Тельца, находящейся от нас в 473 световых годах. Ранее у звезды нашли три планеты, однако в новом исследовании, использовавшем наблюдения телескопа «Субару» и Обсерватории Кука, специалисты не обнаружили данных планет.

Как известно, новообразованные звезды окружены диском из пыли, камней и газа, из которого затем образуются планеты. Предполагалось, что LkCa 15 окружена тремя супер-Юпитерами, но сейчас — благодаря новым наблюдениям — исследователи определили, что свет, который ранее приняли за свет от планет, в действительности исходил от диска (а точнее, от видимого края секции диска в форме арки, который обладает яркостью, приписываемой ранее протопланетам).

Изображение
Keck Observatory

Впрочем, все это не означает, что у LkCa 15 в принципе нет планет. Исследователи допускают возможность, что планеты уже существуют вокруг звезды, однако они небольшие и тусклые, так что их пока не удается детектировать. (Ученые отмечают, что продолжат искать данные тела. Если их удастся обнаружить, как ожидается, специалисты смогут больше узнать о формировании планетных систем, в частности о формировании нашей Солнечной системы.)

Работа, посвященная новому исследованию, принята для публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters (ее препринт доступен на сайте arXiv.org); кратко о результатах сообщает портал ScienceAlert.
https://www.popmech....etnuyu-sistemu/





Вселенная как мегаполис: что и где находится в космосе

Космос похож на губку; длинные сияющие нити, состоящие из тысяч и миллионов галактик, чередуются с войдами — черными провалами, в которых звездных скоплений намного меньше, чем в среднем. Правда, увидеть Вселенную такой не дано никому: на каком бы участке «губки» ни находился наблюдатель, россыпь звезд и галактик будет казаться внутренней поверхностью сферы, в центре которой стоит смотрящий.

Анастасия Шартогашева

Изображение

Астрономам в древности и вплоть до начала XX века небо казалось плоским: они умели определять расстояние только до самых близких астрономических объектов — Солнца, Луны, планет Солнечной системы и их крупных спутников; все остальное было недостижимо далеко — так далеко, что рассуждать о том, что ближе, а что дальше, не имело смысла. Только в начале XX века дальний космос начал приобретать объем: появлялись новые способы измерения расстояний до далеких звезд — и мы узнали, что кроме нашей галактики существует еще бессчетное множество звездных скоплений. А к концу века человечество обнаружило, что его родная галактика кружится в одном из просветов между нитями звездной «губки» — в месте, очень пустом даже по космическим меркам.


Из плоскости в объем

Человеческий глаз может отличить далекий объект от близкого, только если эти объекты не слишком удалены от наблюдателя. Дерево, растущее неподалеку, и гора на горизонте; человек, стоящий в строю перед смотрящим — и через сто человек от него. Понять, что далеко, а что близко, нам позволяют бинокулярность (с одним глазом это сделать тоже можно, но с меньшей точностью) и способность мозга оценивать параллакс — изменение видимого положения объекта относительно удаленного фона.

Изображение

Когда мы смотрим на звезды, все эти фокусы оказываются бесполезны. Располагая мощным телескопом, можно оценить расстояние до ближайших к Солнцу звезд с помощью параллакса, но на этом наши возможности заканчиваются. Максимум, достижимый с помощью этого метода, выполнил в 2007 году спутниковый телескоп Hipparcos, измеривший расстояние до миллиона звезд в окрестностях Солнца. Но если параллакс — ваше единственное оружие, то все, что дальше нескольких сотен тысяч парсеков, остается точками на внутренней поверхности сферы. Вернее, оставалось — до двадцатых годов прошлого века.

Первым человеком, придавшим глубину плоской картинке далекого космоса, стал эстонский астрофизик Эрнст Эпик, измеривший скорость вращения одного яркого звездного скопления и выведший из этой скорости расстояние до него. Оказалось, что это расстояние намного превосходит размер Млечного Пути, в то время определенный уже довольно точно, — а значит, не может быть его частью. Этим скоплением была галактика Андромеды, ближайший (кроме карликовых галактик-спутников) сосед Млечного Пути. Измерить расстояния там, где метод параллакса бессилен, помогло свойство некоторых ярких звезд менять период изменения светимости от их звездной величины. Первые такие звезды обнаружили в созвездии Цефея, поэтому сейчас все они называются цефеидами; известные сегодня тысячи цефеид помогли определить расстояния до галактик, удаленность которых с помощью параллакса установить нельзя. Новый шаг сделали астрономы, открывшие зависимость между расстоянием до астрономического объекта и смещением его спектральных линий в красную сторону (при сохранении расположения этих линий относительно друг друга). Эта заслуга обычно приписывается Эдвину Хабблу, но он открыл красное смещение благодаря работам пары десятков коллег. Измеряя красное смещение, можно установить расстояние до самых далеких из наблюдаемых объектов — даже скоплений галактик, в которых мы не можем различить ни одной переменной звезды, не говоря уже о том, чтобы измерить их годичный параллакс. Когда астрономы научились пользоваться всеми описанными выше способами измерения расстояний до источников излучения и получили надежные инструменты — очень мощные телескопы и чувствительные спектрометры, наземные и космические, Вселенная предстала перед учеными в виде губки, большая часть вещества которой сосредоточена в галактических скоплениях — нитях и стенах, а огромная (до 90%) часть пространства занята войдами — регионами, плотность вещества в которых на 15−50% ниже средней. В 1977 году в Таллин съехались астрономы со всего мира — обмениваться результатами измерений групп галактик и их распределения в космосе. После этого исторического события понятие «крупномасштабная структура Вселенной» обрело свое современное значение. До тех пор Вселенная представлялась заполненной галактиками относительно равномерно; Яан Эйнасто, один из пионеров исследования крупномасштабной структуры, вспоминает о том, как его статьи с описанием галактических нитей и пустот между ними не принимали астрономические журналы со словами «никаких нитей не может быть». Доклад за докладом участники Таллинского симпозиума разрушали эту равномерность. В итоге она уступила место тому, что в конце семидесятых называли «клеточной структурой Вселенной».

Изображение
Симуляция Millenium обсчитывает 10 млрд частиц в кубе с ребром около 2 млрд световых лет. Для ее первого запуска в 2005 году использовались предварительные данные миссии WMAP, которая изучала реликтовое излучение Большого взрыва. После 2009 года, когда космическая обсерватория «Планк» уточнила параметры реликтового излучения, симуляцию неоднократно перезапускали, каждый раз на это уходил месяц работы суперкомпьютера Общества Макса Планка. Симуляция показала образование галактик и их распределение — появление скоплений галактик и пустот между ними.


Где в космической «губке» находится Млечный Путь?

Галактика Млечный Путь расположена в 700 тыс. парсеков от ближайшей крупной галактики — Андромеды — и вместе с галактикой Треугольника и полусотней карликовых галактик-спутников составляет Местную группу галактик. Местная группа вместе с десятком других групп входит в Местный лист — галактическую нить, часть Местного сверхскопления галактик (суперкластер), иначе известную как сверхскопление Девы; кроме нашей, в нем еще около тысячи крупных галактик. Дева, в свою очередь, входит в сверхскопление Ланиакеи, в котором уже порядка 100 тыс. галактик. Ближайшие соседи Ланиакеи — сверхскопление Волос Вероники, сверхскопление Персея-Рыб, сверхскопление Геркулеса, скопление Льва и другие. Ближайший к нам кусочек космической пустоты, Местный войд, находится по ту сторону Млечного Пути, которая не обращена к Местному листу. От Солнца до центра Местного войда — около 23 Мпк, а его диаметр составляет примерно 60 Мпк, или 195 млн световых лет. И это капля в море по сравнению с по-настоящему Большой Пустотой, которая нас, возможно, окружает.

В 2013 году группа астрономов пришла к заключению о том, что Млечный Путь, а вместе с ним ближайшие галактики — большая часть Ланиакеи — находится посреди поистине гигантского войда протяженностью около 1,5 млрд световых лет. Ученые сопоставили количество излучения, доходящего до Земли из ближайших галактик и из дальних уголков Вселенной. Картина выглядела так, как будто человечество живет на далекой окраине мегаполиса: зарево над большим городом освещает ночное небо сильнее, чем свет окон в домах неподалеку. Гигантскую область относительной пустоты назвали войдом КВС — по первым (латинским) буквам фамилий авторов исследования, Райана Кинана, Эми Баргер и Леннокса Коуи.

Войд КВС до сих пор составляет предмет дискуссий в сообществе астрономов. Его существование решило бы некоторые фундаментальные проблемы. Напомним, войд — это не пустота, а регион, в котором плотность галактик ниже средней по Вселенной на 15−50%. Если войд KBC действительно существует, то эта низкая плотность объяснила бы расхождение между значениями постоянной Хаббла (характеризующей скорость расширения Вселенной), полученными с помощью цефеид и через реликтовое излучение Вселенной. Это расхождение — одна из самых сложных проблем современной астрофизики, ведь в теории постоянная Хаббла, как любая другая постоянная, не должна меняться в зависимости от способа измерения. Если Млечный Путь находится в гигантском войде, то реликтовому излучению на пути к Земле встречается гораздо меньше вещества, чем в среднем по космосу; сделав поправку на это, можно примирить экспериментальные данные и точно измерить скорость расширения Вселенной.

Изображение


Теории происхождения галактических сверхскоплений и войдов

Сразу после обнаружения сверхскоплений галактик и войдов ученые задались вопросом об их происхождении — и с самого начала стало понятно, что здесь не обойтись без невидимой массы Вселенной. Губчатая структура не может быть порождением нормальной, барионной материи, из которой состоят привычные нам объекты и мы сами; по всем расчетам, ее движение не могло привести к наблюдаемой сегодня макроструктуре за время, прошедшее с Большого взрыва. Породить галактические сверхскопления и войды могло только перераспределение темного вещества, которое началось намного раньше, чем сформировались первые галактики.

Впрочем, когда появилась первая теория, объясняющая существование нитей и войдов, о Большом взрыве еще не говорили. Советский астрофизик Яков Зельдович, вместе с Яаном Эйнасто приступивший к изучению макроструктуры, делал свои первые расчеты в рамках представлений о темной материи как о нейтрино, известных как теория горячего темного вещества. Возмущения темного вещества, происходившие на ранних этапах существования Вселенной, по Зельдовичу, вызвали появление ячеистой структуры («блинов»), позднее гравитационно притянувшей барионное вещество и за тринадцать с небольшим миллиардов лет сформировавшей наблюдаемую структуру галактических сверхскоплений, нитей и стен и войдов между ними.

К середине 1980-х от теории горячего темного вещества отказались в пользу теории холодной темной материи. Кроме прочего, от нейтринной теории ее отличали и масштабы, на которых возникали первичные неоднородности, — меньшие и поэтому, казалось бы, не объясняющие существование космической «губки» с ее элементами протяженностью в сотни тысяч парсек. За два следующих десятилетия астрофизикам, однако, удалось примирить модель «блинов» с математикой, стоящей за «холодной» темной материей.

Современные компьютерные симуляции отлично показывают, как флуктуации распределения темной материи молодой Вселенной породили галактические нити и войды. Самая известная из подобных симуляций, выполненная в рамках проекта The Millennium Simulation в 2005 году на суперкомпьютере вычислительного центра им. Лейбница, показывает формирование структур, сопоставимых по размеру со сверхскоплением Ланиакеи — тем, в котором вращается и наша галактика.

Статья «Великая пустота» опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2019).
https://www.popmech....-kosmose/#part0






Слетаем вокруг Луны?

Lunar Reconnaissance Orbiter — искусственный спутник нашей небесной соседки, находящийся на селеноцентрической орбите уже почти десять лет. За это время аппарат получил уйму научных данных. Некоторые из них можно визуализировать в небольшой ютубовский ролик.

Сергей Сысоев

Изображение

Tour of the Moon 4K Redux (Music Only)
https://youtu.be/04YHphfmBEg

Благодарим за видео пользователя YouTube NASA Scientific Visualization Studio.
https://www.popmech....em-vokrug-luny/






Астрономы обнаружили планету - горячую, как наше Солнце

Виктория Ветрова

Изображение

На расстоянии около 620 световых лет от Земли находится KELT-9b — самая горячая планета, которую мы когда-либо находили.

Там так жарко, что испаренное железо и титан наполняют ее атмосферу, как обнаружили исследователи в прошлом году. Но оказывается, что она продолжает нагреваться.

Ученые обнаружили кучу других испаренных металлов, вращающихся вокруг KELT-9b — натрий, магний, хром и редкоземельные металлы, скандий и иттрий.

Впервые, когда хром, скандий и иттрий были обнаружены в атмосфере экзопланеты — переворот для ученых из университетов Берна и Женевы, которые сделали открытие.

«Наша команда предсказала, что спектр этой планеты, вполне может стать сокровищницей, в которой можно обнаружить множество различий, которых раньше не наблюдалось в атмосфере какой-либо другой планеты», — сказал астроном Йенс Хоймейкерс из Университета Берна.

KELT-9b — удивителен. Это газовый гигант, вращающийся вокруг чрезвычайно горячей звезды на очень близком расстоянии. Звезда HD 195689 — одна из самых горячих, которую мы знаем, синий супергигант, температура которого достигает около 9896,85 Цельсия.

Непосредственная близость планеты к ее звезде дает ей равновесную температуру около 3776,85 Цельсия. Это на самом деле горячее, чем некоторые оранжевые и большинство красных звезд, и лишь немного холоднее, чем температура поверхности Солнца около 5526,85 градусов.
https://rwspace.ru/n...he-solntse.html

#1508 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 20 Май 2019 - 08:43

Где на Марсе следует искать следы жизни: в вулканических или осадочных породах?

Изображение

В 2020 г. миссия НАСА, а также совместная европейско-российская миссия будут искать следы былой жизни на Марсе. Однако, несмотря на то, что на Красной планете преобладают вулканические, магматические горные породы, почти все окаменелости на Земле находят внутри осадочных пород.

Изучая эту проблему, шведские исследователи начали собирать окаменелости микроорганизмов в слабо исследованных вулканических горных породах на Земле. Цель исследования состоит в том, чтобы определить, где следует искать окаменелости на Марсе – и как должны выглядеть эти окаменелости.

«Мы предлагаем «атлас окаменелостей в вулканических породах», чтобы помочь выбрать места для исследования миссиями по поискам внеземной жизни, такими как миссия НАСА Mars 2020 и ExoMars, - рассказал главный автор нового исследования доктор Магнус Иварссон (Magnus Ivarsson). – Этот атлас также поможет выяснить, как будут выглядеть марсианские микроокаменелости».

Иварссон и его коллеги изучили в своей работе окаменелые остатки таинственных микробов, которые жили примерно на один километр глубже океанического дна 3,5 миллиарда лет назад.

Глубоко под водой, где почти нет солнечного света, бактерии, грибы и другие микробы адаптировались к питанию на вулканических породах, окружающих их – или даже к питанию за счет друг друга. Они заполнили собой микротрещины и полости, формируя сложные и обширные колонии, рассказали авторы работы.

«Большинство микроорганизмов на Земле находятся в океане и континентальной коре, - рассказывает Иварссон. – Но теперь мы начинаем исследовать – в рамках проектов, предполагающих глубинное бурение – эту скрытую часть биосферы».

Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Earth Science.
https://www.astronew...=20190520054645







«Ботаники в неведомой стране»

Какие перспективы перед учеными открывают данные телескопов Virgo и LIGO

Изображение

Не прошло и месяца с начала нового периода наблюдений на гравитационно-волновых обсерваториях LIGO и Virgo, как сообщения о регистрации все новых гравитационных волн стали приходить чуть ли не каждую неделю (например, раз, два, три). Чувствительность обеих обсерваторий значительно выросла, и у астрофизиков есть все основания полагать, что по мере дальнейшей модернизации установок гравитационные волны от слияния черных дыр и нейтронных звезд будут фиксироваться все чаще. Что именно мы можем узнать благодаря гравитационным волнам? Может быть самое важное — сами гравитационные волны — ученые уже открыли, а дальше начинается рутина, которая не принесет уже ничего особо интересного? Редакция N + 1 задала эти вопросы астроному Сергею Попову из Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ, автору книги о нейтронных звездах «Суперобъекты».

N + 1: Cейчас LIGO и Virgo начали выдавать чуть ли не по паре событий в неделю. Может ли оказаться так, что на этом история и закончится? Гравитационные волны открыли, слияния черных дыр и нейтронных звезд увидели — и на этом все? Не получится ли как с Большим адронным коллайдером, где открыли бозон Хиггса — и больше уже ждать нечего?

Сергей Попов: Нет, ровно наоборот. Ситуация ровно противоположная. Разница, во-первых, в том, что бозоны Хиггса все одинаковые, а нейтронные звезды и черные дыры все разные. С этого момента нормальная астрономия только начинается.

Мы делаем телескоп не для того, чтобы увидеть какую-то одну галактику, а для того, чтобы изучать много разных галактик, и нам нужно понять, какими они бывают. Сейчас есть очень небольшое число нейтронных звезд и черных дыр, для которых известны массы, хотя это очень важно для физиков. И за год работы LIGO и Virgo, я думаю, удвоят количество таких объектов с измеренными массами.

Причем, если раньше мы изучали нейтронные звезды и черные дыры практически только в нашей галактике, то теперь мы их изучаем по всей Вселенной, что тоже интересно, потому что Вселенная эволюционирует, меняется. Уже первое событие, обнаруженное LIGO, показывало, что черные дыры раньше были большими, теперь такие не делают.

Есть и более фундаментальные вещи. Начнем с нейтронных звезд — хотя бы потому, что они мне ближе. Мы не знаем, из чего сделаны нейтронные звезды, и это не только астрофизический вопрос, это вопрос ядерной физики. Мы не знаем, как ведет себя вещество при высокой плотности, и по одному слиянию нейтронных звезд мы не можем дать окончательного ответа. А вот по 10-20 разным слияниям, по всей видимости, сможем.

Чуть утрируя: надо сломать нейтронную звезду, чтобы узнать, что у нее внутри, а поломать ее можно только другой нейтронной звездой или черной дырой. В зависимости от того, что происходит при их слиянии — сколько выбрасывается радиоактивных элементов и каких, какой гравитационно-волновой сигнал, какая там вспышка — все это позволяет понять внутреннее строение нейтронных звезд.

Для того, чтобы это точно измерить, требуется много измерений. Необходимо, чтобы произошел переход количества в качество. Тогда мы не просто сможем чуть точнее определять параметры, но научимся решать принципиально другие задачи, в частности очень точно поймем, что происходит с веществом при высокой плотности.

Изображение
Массы исходных и конечных компонентов сливающихся систем черных дыр (сверху) и нейтронных звезд (снизу), гравитационные волны от которых поймали детекторы LIGO/Virgo. Данные на декабрь 2018 года
LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern


Каким образом из того, что мы видим в гравитационных волнах и в электромагнитном диапазоне, можно узнать, как ведет себя вещество нейтронной звезды?

По характеристикам сигнала, как гравитационного, так и электромагнитного, можно понять, на каком расстоянии друг от друга сливающиеся нейтронные звезды начинают разрушаться.

Представьте, что Земля сливается с Луной. Еще до удара о земную поверхность Луну разорвет приливными силами. При этом Луна из зеленого сыра разорвется раньше, а Луна из золота — позже. И по времени этого разрушения мы бы узнали, сделана Луна из сыра или из золота.

Для нейтронных звезд работает та же логика. Благодаря гравитационно-волновым данным можно узнать, как происходило разрушение нейтронной звезды. И, соответственно, понять, из чего она сделана, определить плотность, точнее ход изменения плотности от центра звезды к ее поверхности.

One-Armed Spiral Instability in Binary Neutron Star Merger. Stiff EOS.
https://www.youtube....h?v=oFYAi-pr77o

Важно и то, что получится после слияния. Сегодня мы можем сказать с большей или меньшей степенью достоверности (это как раз зависит от статистики), когда в результате слияния образовалась черная дыра, а когда — нейтронная звезда. Следовательно, набрав статистику, мы определим, где проходит граница между нейтронными звездами и черными дырами.

При какой массе нейтронная звезда коллапсирует в черную дыру? Это очень сильно зависит от ее внутреннего строения: какие частицы у нее в центре, какая плотность достигается, при какой плотности начинается коллапс.

Придумано очень много способов связать наблюдаемые астрофизические параметры с внутренними свойствами нейтронных звезд. Мы определяем два модельных параметра: как прилив деформирует нейтронную звезду и при какой массе она коллапсирует в черную дыру. Тот, кто сумеет открыть, как устроены нейтронные звезды, безо всяких сомнений может рассчитывать на Нобелевскую премию.

Сейчас начнется соревнование между командами телескопа NICER, который установлен на МКС, и LIGO-Virgo. И те, и другие могут очень сильно нас продвинуть в понимании внутреннего строения нейтронных звезд.


Существуют ли какие-то главные конкурирующие модели, описывающие устройство нейтронных звезд, которые мы сможем проверить благодаря гравитационным данным?

Это не отдельные модели, а кластеры моделей. Если их объединить, то первый вариант заключается в том, что нейтронные звезды состоят в основном из нейтронов с какой-то примесью протонов и электронов. Тем не менее, согласно этой модели можно сказать, что они состоят из обычного вещества.

Противоположная модель описывает кварковые звезды, то есть подразумевается, что недра нейтронных звезд состоят из свободных кварков.

Средний вариант — довольно популярная гипотеза гиперонных звезд, которая гласит, что при высокой плотности в недрах нейтронных звезд образуются частицы со странными кварками. То есть кварки связаны, но теперь это не протоны и нейтроны, а гипероны.


Цитата

Нейтронные звезды возникают в результате взрыва сверхновых на конечных стадиях эволюции массивных звезд (массой больше 8-10 масс Солнца). Это компактные (размером в десятки километров) и сверхплотные объекты — давление в центре нейтронной звезды столь высоко, что плотность вещества там может в 10-15 раз превышает плотность атомных ядер.

Нейтрон в свободном состоянии неустойчив и распадается на протоны, электроны и нейтрино. Но если поместить нейтрон в очень плотный газ протонов и электронов, он становится стабильным. Для этого необходимо очень высокое давление, которое и создается в недрах нейтронной звезды. Считается, что, за исключением внешних слоев, вещество нейтронной звезды состоит в основном из нейтронов и очень небольшого количества протонов и электронов.

Однако как ведет себя вещество при высоких плотностях, нам известно не очень хорошо. Одна из популярных гипотез гласит, что нейтронная материя в этом случае превращается в кварковую.

Кварки в нормальных условиях не могут существовать в свободном состоянии, они всегда связаны по три в нуклонах (или по два в мезонах; существуют также данные о короткоживущих тетракварках и пентакварках). Это явление называется конфайнмент. Однако под высоким давлением кварки могут сближаться столь тесно, что конфайнмент исчезает и кварки начинают свободно перемещаться. Это происходит, например, в кварк-глюонной плазме.

Можно предполагать, что кварки и в центре нейтронной звезды получают возможность свободно перемещаться. Группировка кварков по три исчезает, и вещество можно рассматривать как кварковый газ или жидкость. Как показывают исследования, кроме обычных u- и d-кварков в таком газе в большом количестве будут присутствовать s-кварки, или странные кварки. В протонах и нейтронах s-кварков нет, зато они входят в состав более тяжелых частиц — гиперонов. Из-за этого кварковые звезды могут называть странными.

Источник http://www.astronet.ru/db/msg/1175939

Это основные классы моделей, внутри них есть много модификаций.

Скажем, кварковые звезды должны быть более плотными и они легче коллапсируют в черные дыры. Поэтому, с одной стороны, их хочется назвать более «чугунными», потому что они плотней, чем из «сыра». А с другой стороны, они должны быть менее прочными при сжатии.


То есть, в теории, быстрее разрушиться должна нейтронная звезда, «сделанная» из нейтронов?

Приливно разрушиться — да. Кварковая звезда меньше, и у нее больше плотность. Поэтому, как правило, если это «голая» кварковая звезда, без коры, ее очень трудно «сломать» снаружи. Но зато ее проще потом в черную дыру превратить.


Итак, мы увидели слияния черных дыр, начали набирать статистику. А какого рода данные мы можем получить из статистики?

Мы можем определять массы, а масса черной дыры «завязана» на звездную эволюцию. Наблюдение разных черных дыр на разных расстояниях от нас должно помочь лучше понять звездную эволюцию.

Так как мы представляем себе, что чрезвычайно массивные черные дыры могли получиться из звезд с низким содержанием тяжелых элементов, большая статистика по слиянию черных дыр на больших красных смещениях расскажет нам об истории звездообразования, изменении химического состава Вселенной, истории обогащения ее тяжелыми элементами.


То есть пусть мы не можем непосредственно увидеть очень древние, самые первые звезды, зато можем увидеть слияния черных дыр, в которые они превратились?

Все же речь идет не про самые первые звезды, а про звезды, сформировавшиеся 10-12 миллиардов лет назад. Это интересный отрезок астрофизической истории, потому что он завязан на многое другое — историю звездообразования, образования галактик и тому подобное.

Помимо этого, есть много фундаментальных физических задач, связанных с черными дырами. Чем больше набирается данных, тем лучше для проверки различных теорий гравитации. Может быть, удастся обнаружить какие-то эффекты, связанные с отклонениями от ОТО.

От прогона к прогону чувствительность Virgo и LIGO будет сильно расти, этот рост сохранится как минимум до 2025 года. А это означает, что, возможно, мы сумеем увидеть не только сигнал в максимуме интенсивности гравитационной волны, но еще и так называемый «звон», «ring down» после слияния. И свойства этого «звона» гораздо сильнее меняются в разных теориях, чем свойства сигнала до слияния.

Кроме того, мы, возможно, сумеем провести «эхолокацию» горизонта событий черной дыры. Мы регистрируем гравитационные волны, которые, естественно, образовались снаружи черной дыры, это понятно. Часть этих волн пошла в нашу сторону, мы их благополучно приняли. А часть пошла в черную дыру, и что с ней происходит дальше, очень интересно.

Если там нет горизонта, если там не черная дыра, а нечто с поверхностью, то гравитационная волна может отразиться и послать нам сигнал. И мы можем его увидеть.

Но гравитационная волна и от горизонта событий отражается, просто по-другому. И гравитационные телескопы следующего поколения, у которых будет более высокая чувствительность, могут увидеть отраженный сигнал или от горизонта черной дыры, или от гипотетической поверхности гипотетического альтернативного объекта.

Это будет замечательным способом зондирования горизонта черной дыры. LIGO даже после всех апгрейдов, скорее всего, этого не увидит. Но гравитационно-волновая астрономия постепенно будет развиваться, и, скорее всего, уже не при моей жизни, но на протяжении XXI века мы должны увидеть этот эффект. Одно дело — увидеть тень черной дыры, а другое дело — ее лоцировать. Это очень красиво.


Есть ли шансы услышать гравитационные волны от каких-то событий, помимо слияний черных дыр или нейтронных звезд?

Самое, я бы сказал, вероятное — это обнаружение не транзиентных событий, не вспышек, а постоянного гравитационно-волнового сигнала от нейтронных звезд с асимметриями. Обычно это называют «горы» на нейтронных звездах.

Мы можем себе представить нейтронную звезду как абсолютно круглую или такую вот сплюснутую немножко вдоль полюсов. Такой объект не продуцируют гравитационные волны. Но если вы где-то сделаете неравномерное распределение плотности, может быть прямо на поверхности, например, сильное магнитное поле создаст небольшую горку. Тогда нейтронная звезда становится заметным источником гравитационных волн.

Неровной нейтронную звезду может сделать также ее собственное сильное магнитное поле, которое придаст ей несферическую форму. Магнитное поле несферически симметрично, поэтому оно сжимает нейтронную звезду в каком-то направлении, и тогда она тоже начинает излучать. Соответственно, нейтронные звезды с большими магнитными полями могут быть источниками гравитационного излучения.

Это вполне реалистично. Я сильно удивлюсь, если, скажем, после пятого прогона LIGO ничего такого не будет обнаружено. Это будет уже странно и само по себе важно и интересно.



Цитата

Большой апгрейд LIGO и Virgo

Третий сеанс работы LIGO (Observational Run 3) совместно с европейской установкой Virgo был начат 1 апреля и по плану продлится один год. За весь предыдущий сеанс работы, начавшийся в 2015 году, ученым удалось зафиксировать 11 событий — 10 слияний черных дыр, и одно слияние нейтронных звезд. Во время текущего сеанса, начавшегося менее месяца назад, LIGO и Virgo детектировали уже пять событий, в том числе одно слияние нейтронных звезд и одно слияние нейтронной звезды и черной дыры.

Резкий рост темпа открытий связан с апгрейдом установки. В частности, была проведена замена лазеров — теперь источники излучения выдают импульсы в два раза большей мощности, вместо стальных тросов зеркала Virgo были подвешен на нитях из кварцевого стекла, а пять из восьми зеркал LIGO были заменены на новые.

Ученые начали применять технологию сжатого света, которая позволяет уменьшить связанную с фундаментальным принципом неопределенности Гейзенберга неточность определения фазы излучения за счет увеличения ошибки амплитуды. Ученые считают, что теперь слияния нейтронных звезд удастся зарегистрировать на расстояниях до 170 мегапарсек против 110 в течение прошлого сеанса.

Изображение
Расширение зоны слышимости LIGO после апгрейда


Есть ли космологические вопросы, на которые нам помогут ответить гравитационные волны?

Гравитационно-волновые измерения, причем и черных дыр, и нейтронных звезд, позволят независимым способом определять ряд космологических параметров. По черным дырам и нейтронным звездам мы совершенно точно получаем независимый метод измерения постоянной Хаббла. Вот для этого как раз нужно набирать статистику. Потому что по первому всплеску космологи получили очень неточное, приблизительное ее значение.

Уже через год точность измерений будет доведена до той, которую дают другие методы. Сейчас есть надежное, достоверное несоответствие определения постоянной Хаббла по данным «Планка» и по всем остальным данным. Вряд ли это означает, что у кого-то из них ошибка. Скорее, это значит, что что-то не так на уровне процентов в современной космологической модели.

Потому что все данные, кроме «Планка», используют близкие объекты, с красным смещением меньше пяти. А реликтовое излучение, на которое опирается «Планк», — это красное смещение 1100.

Расхождение может быть связано, например, с тем, что в Стандартной космологической модели частицы темного вещества не распадаются. Но если, например, за время жизни Вселенной несколько процентов частиц темного вещества распадается, то это будет давать какой-то эффект на уровне процентов. Может быть, в этом причина расхождения. Но в любом случае, важно использовать независимые методы.

Важно подчеркнуть, что постоянная Хаббла непосредственно не измеряется. Это параметр, который можно определить, измеряя другие свойства разных объектов.

Приведу аналогию. Каждый день СМИ сообщают нам стоимость барреля нефти «Брент». Это очень важно для России, но мы не производим нефть «Брент» и не продаем ее. Мы производим нефть «Юралс», у которой, вообще говоря, другая цена. И цена нефти «Юралс» не точно отслеживает «Брент», но обычно одно из другого более или менее можно определить. Представьте, что у вас есть цена барреля «Брента», а цену «Юралс» вы как-то пересчитываете по моделям, не измеряя.

Так и с современной постоянной Хаббла. Поэтому важно, чтобы было много разных способов измерения. Тогда можно будет найти несоответствия между ними, что будет говорить, скорее, не об ошибках, а о проблемах в тех базовых формулах, по которым она пересчитывалась.

Кроме того, набирая статистику по слияниям, мы совершенно точно сможем лучше ограничить альтернативные теории гравитации.

Чем отличается физик от математика? Математик всегда прав, физик не прав никогда. Физические теории имеют ограниченную область применимости. На других скоростях, давлениях, энергиях все посыпется, нужна будет новая теория. И поэтому мы знаем, что общая теория относительности — это не последнее слово. Мы проводим всякие, довольно дорогие, эксперименты для того, чтобы найти отклонения.

И когда-то, в каких-то эффектах это проявится. То ли, условно, тень черной дыры будет выглядеть по-другому, то ли падение вещества в черные дыры будет не так выглядеть немножко, то ли испарение черных дыр будет идти иначе. Даже первые слияния, например, сразу позволили измерить скорость распространения гравитации и дать ограничение на массу гравитона. Это фантастически важно.

Пока отклонений не найдено, но когда-нибудь их найдут. Но это не значит, что не надо искать. Представьте себе ботаников, которые заблудились в лесу в неведомой стране. Они не знают, когда выйдут из него (и выйдут ли вообще). Но по пути им может встретиться множество интересных, диковинных растений.

Сергей Кузнецов
https://nplus1.ru/ma.../open-your-eyes

#1509 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 21 Май 2019 - 08:24

Вода на Луне формируется под действием солнечного света и микрометеоритов

Изображение

В течение двух десятилетий ученые пытались понять происхождение водяного льда на Луне. Теперь, видимо, эту причину можно считать установленной.

В новом исследовании указано, что солнечный ветер и микрометеориты, сталкивающиеся с поверхностью Луны, реагируют с минералами и формируют воду. Исследователи из Гавайского университета в Маноа смоделировали это взаимодействие в лаборатории и обнаружили, что на поверхности камней формируются «воронки», наполненные водой, которые резко раскрываются, когда давление в них достигает определенных значений. Эта вновь сформированная вода выбрасывается на поверхность в форме газа, словно пар из кастрюли на кухне.

Проведенные ранее исследования позволили установить наличие воды на поверхности Луны. Недавно ученые предположили, что существование этой воды связано со взаимодействием потоков солнечного ветра – заряженных солнечных частиц – с кислородом, входящим в состав минералов поверхности Луны. Однако до настоящего времени эта гипотеза не была подтверждена лабораторными экспериментами.

В новом исследовании команда ученых под руководством Чена Чжу (Cheng Zhu) провела в лаборатории эксперименты, в ходе которых образцы камней, имитирующих лунный реголит, были подвергнуты бомбардировке ионами тяжелого водорода, имитирующими солнечный ветер, с одновременным разогревом камней при помощи лазера – для имитации эффекта столкновений микрометеоритов с поверхностью Луны. Эти эксперименты показали формирование значительных количеств воды, указывают в своей работе авторы.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences вчера, 20 мая.
https://www.astronew...=20190521052839






Ученые выяснили, почему океан Плутона до сих пор не замерз

Изображение
© Фото : NASA/JHUAPL/SwRI

МОСКВА, 20 мая – РИА Новости. Подледный океан в недрах Плутона продолжает оставаться жидким благодаря своеобразной "теплоизоляции", тонкому слою из замороженного метана, который отделяет его теплые воды от холодной ледяной "коры" карликовой планеты. К такому выводу пришли японские планетологи, опубликовавшие статью в журнале Nature Geoscience.

"Похожая газовая "изоляция" может сохранять океаны в недрах других относительно больших лун и карликовых планет, получающих минимальное количество тепла от Солнца. Получается, что во Вселенной может быть значительно больше океанов, чем мы считали раньше. Это повышает шансы на открытие внеземной жизни", — заявил Синути Камата (Shunichi Kamata) из университета Хоккайдо (Япония).

Первые данные, собранные зондом New Horizons во время пролета через систему Плутона летом 2015 года, указали на то, что эта карликовая планета может обладать гигантским подледным океаном.

В пользу этого, в частности, говорит то, что недра Плутона парадоксальным образом расширяются по мере их остывания, что происходит, когда вода в его подледном океане превращается в лед. Кроме того, необычная форма и глубина "сердца Плутона" указывают на то, что в его рождении был замешан подледный океан.

Первые модели этого океана, построенные на базе информации с New Horizons, указали на то, что он может оставаться жидким до сих пор и что он может быть похож по своему составу и свойствам на Мертвое море Земли – в нем содержится огромное количество соли и других веществ, не дающих воде замерзнуть.

В этом случае, как отмечает Камата, возникает противоречие – если океан Плутона содержит много "антифриза", то тогда он будет обладать относительно низкой плотностью. Это не сочетается с замерами New Horizons и распределением гравитационных аномалий - иначе говоря, лед будет тонуть в такой воде, а не плавать по ее поверхности.

Вдобавок, его существование требует запредельно высокого количества аммиака, которое не характерно ни для одного астероида, кометы или планеты. По этой причине японские планетологи еще раз задумались над тем, что могло защитить подледный океан "царя подземного мира" от замерзания.

Анализируя предположительное содержимое этого водоема, ученые обратили внимание на то, что в нем будет присутствовать некоторое количество метана и других углеводородов. Это заставило их вспомнить один процесс, который характерен для самых холодных океанов на Земле.

Дело в том, что при достаточно высоких давлениях и низких температурах, метан и прочие органические соединения будут "вмерзать" в лед и формировать особые соединения с водой, так называемые клатраты. Они обладают такой же плотностью, как и лед, благодаря чему они должны будут всплывать к "поверхности" океана и формировать своеобразную "прокладку" между водой и "корой" планеты.

В отличие ото льда, клатраты крайне плохо пропускают через себя тепло, что могло защитить воды Плутона от замерзания. Японские ученые проверили, так ли это на самом деле, создав компьютерную модель планеты, учитывавшую существование подобного слоя "теплоизоляции".

Как показали эти расчеты, появление даже тонкой прослойки из замороженного метана резко снизило темпы "побега" тепла в верхние слои коры Плутона. В результате этого океан из жидкой воды просуществовал в его недрах более 4,6 миллиарда лет, не меняясь в размерах, тогда как без подобного слоя он исчез через несколько сотен миллионов лет.

Этот же сценарий, как отмечают планетологи, объясняет две других загадки Плутона – почему в его атмосфере нет метана и как возникли различные гравитационные аномалии на его поверхности.

Дело в том, что вязкость клатратов заметно выше, чем у азотного или водного льда, благодаря чему крупные кратеры на поверхности Плутона, такие как равнина Спутника, будут существовать несколько миллиардов лет, если их запасы присутствуют на границе между океаном и "корой" планеты. В противном случае они исчезли бы без следа очень быстро, что опять противоречит снимкам с New Horizons.

Аналогичным образом, наличие подобной прослойки в недрах Европы, Энцелада и прочих "водных" лун Сатурна и Юпитера может объяснять то, как их океаны оставались жидкими на протяжении сотен миллионов лет, не обладая большими запасами аммиака и прочих "антифризов", которые там давно пытаются найти планетологи. Все это заметно повышает вероятность существования внеземной жизни в их водах, заключают авторы статьи.
https://ria.ru/20190...1553650825.html






Астрономы из МГУ открыли "невозможную" звезду в созвездии Кассиопеи

Изображение
Так художник представил себе два белых карлика, которые в скором времени сольются и превратятся в сверхновую
© NASA / L. Calçada

МОСКВА, 20 мая – РИА Новости. Российские и зарубежные астрономы открыли крайне необычную "углеродную" звезду в созвездии Кассиопеи, возникшую несколько десятков тысяч лет назад в результате слияния крупных белых карликов. В ближайшее время она взорвется и превратится в пульсар, говорится в статье в журнале Nature Astronomy.

"Слияния звезд происходят достаточно часто. Примерно 10% обычных светил и аналогичное число белых карликов возникли подобным путем. Открытие звезды J005311 указывает на то, что столкновения крупных белых карликов не всегда ведут к вспышкам сверхновых", — пишут Василий Гварамадзе из ГАИШ МГУ и его коллеги.

Белыми карликами называют остатки старых "выгоревших" звезд небольшой массы, лишенных собственных источников энергии. Белые карлики возникают на конечной стадии эволюции звезд с массой, не превышающей солнечную более чем в 10 раз. В конечном счете, в белого карлика превратится и наше светило.

Подобные "мертвые звезды" интересуют астрофизикам по нескольким причинам. Во-первых, они являются прародителями сверхновых первого типа, позволяющих очень точно оценивать расстояния в космосе. Во-вторых, они состоят из экзотической сверхплотной материи, свойства и структуру которой ученые пока не до конца понимают.

Ответ на этот вопрос важен по той причине, что от него зависит то, что должно происходить при слиянии белых карликов. Сейчас ученые считают, что если совокупная масса двух престарелых светил превышает так называемый предел
Чандрасекара, составляющий 1,4 массы Солнца, то продукт их слияния становится нестабильным и превращается в иной тип объекта.

В зависимости от скорости и других параметров слияния, этот процесс может породить как мощнейший термоядерный взрыв, вспышку сверхновой первого типа, так и привести к формированию нейтронной звезды.

Долгое время ученые считали, что слияния всех крупных белых карликов, чья масса заметно превышает предел Чандрасекара, практически гарантированно заканчиваются взрывом сверхновой. Вера в эту идею была подорвана в 2003 году, когда астрономы из США и Канады зафиксировали крайне необычную вспышку на небе. Она имела все черты сверхновой первого типа, но при этом была порождена объектом, чья масса превышала солнечную как минимум в два раза.

Ее открытие вызывало массу споров, так как существовавшие в то время теории не могли объяснить не механизм ее рождения, а само существование подобной вспышки противоречило устоявшемуся представлению о том, что все сверхновые первого типа имеют одинаковую мощность и другие свойства, завязанные на предел Чандрасекара.

Гварамадзе и его коллеги открыли крайне необычную звезду, чье существование подтверждает одно из объяснений того, как могла возникнуть вспышка 2003 года и несколько других аномально мощных сверхновых, зафиксированных в последующие годы.

Изначально, как объясняют астрономы, они искали не белые карлики и следы их столкновений, а туманности, возникающие в окрестностях крупных престарелых звезд на последних этапах их жизни. Для этого ученые изучали снимки ночного неба, полученные инфракрасным орбитальным телескопом WISE и другими обсерваториями такого типа.

Их внимание привлекла небольшая туманность J005311, удаленная от нас примерно на 10 тысяч лет в сторону созвездия Кассиопеи. Когда Гварамадзе и его команда попытались найти породившую звезду, используя телескоп БТА в Специальной астрофизической обсерватории в Нижнем Архызе, их ожидал сюрприз.

В центре этой туманности обитало крайне необычное светило, внешне похожее на так называемые звезды Вольфа-Райе, самые беспокойные и короткоживущие звезды Вселенной. Как и ее предполагаемые "кузины", звезда в центре J005311 была невероятно горячей – температура ее поверхности превышала 200 тысяч градусов Кельвина. При этом она выбрасывала огромные количества газа в окружающую среду, разгоняя его до 16 тысяч километров в секунду, или 5% от скорости света.

С другой стороны, она была примерно в четыре раза более тусклой, чем даже самые скромные звезды Вольфа-Райе, но при этом ее спектр был совершенно не похож даже на самые активные формы подобных звезд. Вдобавок, ее недра почти полностью состояли из двух элементов – кислорода и углерода, а водород и гелий полностью отсутствовали в недрах J005311 и в ее газовом "саване".

Эти несостыковки заставили ученых задуматься о том, как возник подобный объект. Обратившись к знаменитой диаграмме Герцшпрунга-Рассела, российские и зарубежные астрономы заметили, что схожими свойствами должны обладать звезды, возникшие в результате слияния крупных белых карликов.

Теоретики, как отмечают исследователи, давно предсказали существование подобных объектов, чья масса заметно выше предела Чандрасекара, однако до настоящего времени их никто не находил.

Как показывали эти расчеты, подобные сверхтяжелые объекты могут сформироваться в том случае, если недра белых карликов нагреются достаточно быстро во время их слияния. В таком случае углерод успеет "загореться" в недрах нового светила еще до того, как оно сильно сожмется.

Это остановит термоядерный взрыв, породит небольшую туманность из раскаленного кислорода и неона, а внутри нее возникнет уникальный сверхгорячий объект, который проживет еще несколько десятков тысяч лет. После того, как "переродившаяся" звезда исчерпает все запасы углерода и кислорода, она сожмется еще сильнее, что приведет к рождению тусклой сверхновой и небольшой нейтронной звезды.

Как показывают расчеты Гварамадзе и его коллег, это должно произойти в самое ближайшее время. Возраст J005311 сейчас составляет около 16 тысяч лет, что означает, что она находится на последних этапах своей "новой жизни". Вполне возможно, что человечество станет свидетелем этого знаменательного события, заключают ученые.
https://ria.ru/20190...1553646487.html





Подавление звездообразования в ранней вселенной

Массивные скопления галактик, некоторые из которых имеют массу, превышающую массу сотни галактик размером с Млечный Путь, были обнаружены в свете космических эпох, начиная с трех миллиардов лет после Большого взрыва. В этих галактических скоплениях все еще продолжаются процессы звездообразования, что заставляет их сиять достаточно ярко, чтобы быть зафиксированными земными астрономами на этих гигантских расстояниях.

Изображение
На этой карте показана плотность галактик в массивном галактическом скоплении SPT-CLJ0421. © Strazzullo et al. 2019

Предсказаны же такие скопления галактик были путем компьютерного моделирования космической эволюции, но при этом их свойства остаются для ученых весьма неопределенными. Астрономы, которые специализируются на эволюции звезд во вселенной, крайне заинтересованы в этих галактических скоплениях из-за множества звезд, их населяющих, и по причине их сильной активности.

Звездообразование в галактиках ни в коем случае не является непрерывным процессом. Причем это могут быть не только вспышки активности, например, вызванные столкновением с соседней галактикой; вполне может происходить и обратное. Звездообразование может ограничивать само себя. Это может происходить потому, что его массивные молодые звезды производят ветры и являются основой для образования сверхновых, которые сдувают родительские молекулярные облака и препятствуют образованию звезд в будущем.

В сочетании со струями, испускаемыми сверхмассивной черной дырой, расположенной в активном ядре галактики, этот разрушительный процесс в астрономии принято называть «гашением». И у астрофизиков есть все основания считать, что он может останавливать образование звезд. Происходило ли это в молодой вселенной или нет, а также когда, и каким образом происходит этот процесс, является важным предметом астрономических исследований.

Астрономы Мэтт Эшби и Эсра Булбул из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) являются членами команды Южного полюсного телескопа (SPT), которая открыла и исследовала массивные скопления галактик в молодой вселенной. Недавно они завершили очередной этап исследования звездообразования и звездных популяций в самых отдаленных скоплениях галактик, обнаруженных в проектах наблюдений, где был задействован телескоп SPT.

Расширив свои возможности с помощью камеры IRAC на борту космического телескопа «Спитцер» и широкоугольной камеры космического телескопа «Хаббл», ученые изучили пять скоплений галактик, которые датируются примерно 4,5 миллиардами лет после Большого взрыва. Следует отметить, что это было именно то время, когда галактики вообще были особенно активны в создании новых звезд.

Галактические скопления таких размеров чрезвычайно редки на расстояниях такого порядка, и это первое подобное исследование, которое когда-либо проводилось с ними. Используя инфракрасные длины волн этих галактик в выбранных с помощью телескопа SPT галактических скоплениях, ученые смогли составить характеристики звезд, а также активность звездообразования.

Они обнаружили, что массивные галактические скопления в этот период, как ни странно, имели тенденцию сочетать в себе различные типы галактик, причем «тихие» галактики встречаются в них довольно часто. И именно в этих «тихих» участницах скоплений, считают астрофизики, очевидно, уже тогда происходили процессы гашения.

Поэтому астрономы пришли к выводу, что звездообразование в центральных областях наиболее массивных скоплений галактик могло эффективно подавляться даже в те ранние космические эпохи, когда, собственно, и происходили наиболее интенсивные процессы звездообразования во вселенной.
https://kosmos-x.net...2019-05-20-5722






Атлас, Дафнис и Пан

Изображение
Авторы и права: Группа обработки изображений Кассини, Институт космических исследований, Лаборатория реактивного движения, ЕКА, НАСА
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Атлас, Дафнис и Пан – маленькие, находящиеся внутри колец спутники Сатурна. На этой картинке они показаны в одном масштабе. Снимки были получены космическим аппаратом Кассини, который совершил последние обороты вокруг окруженной кольцами планеты в сентябре 2017 года. Дафнис был открыт на снимках, сделанных Кассини в 2005 году. Атлас и Пан были впервые замечены на изображениях, полученных космическими аппаратами Вояджер 1 и 2. Атлас, похожий на летающую тарелку, обращается около внешнего края яркого кольца А Сатурна, орбита Дафниса проходит внутри узкой щели Килера в кольце А, а орбита Пана – в большой щели Энке в кольце А. Замечательные экваториальные гребни на маленьких, находящихся в кольцах спутниках, могут быть сформированы продолжающимся долгое время отложением вещества из колец. Даже крошечный Дафнис создает волны в веществе колец, двигаясь вдоль края щели Килера.
http://www.astronet.ru/db/msg/1470266





Планеты Солнечной системы: наклоны и вращение

Изображение

Planets of the Solar System: Tilts and Spins
https://youtu.be/my1euFQHH-o
Авторы и права: НАСА, Анимация: Джеймс О'Донохью (Японское аэрокосмическое агентство)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Как вращается ваша любимая планета? Может быть, она быстро вращается вокруг почти вертикальной оси, или ось направлена горизонтально, или она вращается в обратном направлении? На этом видео показаны полученные НАСА изображения всех восьми планет нашей Солнечной системы. Продемонстрировано вращение планет, которые расположены рядом для легкого сравнения. Земные сутки – один оборот Земли – продолжаются всего несколько секунд на этом видео. Юпитер вращается быстрее всех, а Венера не только вращается медленнее всех (вы это видите?), но и в обратную сторону. Показанные в верхнем ряду внутренние планеты, состоящие из горных пород, наверняка подвергались сильным столкновениям в ранний период эволюции Солнечной системы, изменившим характер их вращения. Причины, по которым планеты наклонены и вращаются именно так, остаются предметом исследований. Много новой информации дает компьютерное моделирование, а также открытие и изучение сотен экзопланет: планет, обращающихся вокруг других звезд.
http://www.astronet.ru/db/msg/1470581






Как была впервые измерена скорость света

Как это довольно часто бывает в науке, ее вычисление было побочным результатом других действий, имевших куда более практический смысл. Конец Средневековья, европейские корабли плывут по океанам в поисках новых земель и торговых путей. Но, открытые острова надо ведь нанести на карту, а для этого надо более-менее точно знать, где они находятся. А с этим были заметные проблемы.

Сергей Сысоев

Изображение

Географические координаты — это две числовые величины. Широта и долгота. С широтой все относительно просто: надо измерить высоту над горизонтом какого-то известного нам светила. В Северном полушарии это, скорее всего, будет Полярная звезда, в Южном — одна из звезд Южного Креста. Днем широту можно определить по Солнцу, но погрешность при этом существенно больше — светило имеет довольно большой размер, за ним сложно следить из-за яркости, а границы его видимого диска размываются под действием земной атмосферы. Тем не менее, это относительно несложная задача.


Который час?

С долготой гораздо заковыристее. Земля вращается вокруг своей оси и узнать, где мы находимся, можно, зная точное время в этой точке, и время в каком-то месте, долгота которого нам известна. В литературе обычно пишут «нулевой меридиан», это, в общем-то, правильно, поскольку речь идет о том же самом. Если с местным временем все достаточно просто, то с нулевым меридианом гораздо сложнее.

Часов, способных показывать точное время того места, откуда их увезли, в эпоху Великих географических открытий еще не было. Тогда высокоточной техникой считался часовой механизм, оснащенный минутной стрелкой. Первые хронометры, пригодные для определения долготы, появились в середине XVIII века, а до этого мореплавателям приходилось обходиться как-то иначе.

Изображение

Самым старым теоретически проработанным способом был метод лунных расстояний, предложенный немецким математиком Иоганном Вернером в 1514 году. Он основывался на том, что Луна довольно быстро движется по ночному небосводу и, измеряя при помощи специального прибора — поперечного жезла — ее смещение относительно каких-то известных звезд, в принципе можно установить время. Практическая реализация метода Вернера оказалась очень сложной и в навигации он заметной роли так и не сыграл.

В 1610 году Галилео Галилей открыл четыре наиболее крупных спутника Юпитера. Это было крупным научным событием — в пределах возможностей тогдашней наблюдательной астрономии отыскалось еще одно, помимо Земли, небесное тело, вокруг которого вращались собственные спутники. Но самым важным для современников было то, что движение этих спутников можно было одновременно и одинаково наблюдать из всех точек Земли, где в этот момент виден Юпитер.

Уже в 1612 году Галилей предложил определять точное время, а значит — и долготу, по движению Ио, одного из четырех спутников Юпитера. Он имеет много замечательных особенностей, о которых Галилей, конечно, не знал, но, самое главное, — его относительно несложно наблюдать. Выясняя, когда он вошел в тень планеты, можно было точно установить время.

Но, первые же попытки составить таблицы затмений Ио (и других галилеевых спутников) выявили, что это время непостижимым для науки той эпохи образом смещалось. Причины оставались непонятными три четверти века.


Сын купца

Оле Рёмер (Ole Christensen Rømer) родился в семье датского купца в 1644 году. Сведения о его молодости отрывочны — он не был родовит, а персональная известность к нему придет существенно позже.

Известно, что он окончил Копенгагенский университет, и, видимо, был заметен интеллектом. В 1671 Рёмер переехал в Париж, стал сотрудником Кассини и очень скоро был избран в Академию наук — тогда это собрание ученых людей было менее элитарным, чем впоследствии.

Изображение
Оле Рёмер

Под конец века он вернулся в Данию, продолжал быть практикующим астрономом и умер там в 1710 году. Но это все будет потом.


Она конечна!

А в 1676 году он предложил незамысловатые, по нынешним временам, вычисления, обессмертившие его имя.

Суть дела проста. Юпитер находится от Солнца примерно впятеро дальше, чем Земля. Один оборот вокруг Солнца он совершает примерно за 12 земных лет (мы округляем цифры для простоты). Это значит, что за полгода с небольшим расстояние от Юпитера до Земли изменится примерно на треть. И это более-менее соответствует наблюдаемой разнице времен затмений галилеевых спутников.

Изображение
Ио в наши дни

Нам сейчас очень несложно понять логику этого рассуждения, но в XVII веке было принято думать, что скорость света бесконечна. А Рёмер предположил, что это не так.

По его расчетам, скорость света была равна примерно 220 тысячам километров в секунду, что на четверть ниже значения, установленного в наши дни. Но, для XVII века это было, по меньшей мере, неплохо.

Потом выяснится, что все не так просто и через два века Лаплас учтет гравитационное влияние спутников друг на друга, но это уже совсем другая история.

Существенной роли в географических открытиях идея Рёмера не сыграла. Наблюдать спутники Юпитера в телескоп, установленный на борту корабля, было, из-за качки, практически невозможно. А в середине XVIII века были разработаны первые хронометры, пригодные для определения долготы.
https://www.popmech....st-sveta/#part2




оффтоп

Килограмм только что обновили. Следующей может стать единица времени

Изображение
sciencenews.org

Единица массы теперь определяется фундаментальной константой природы, а не куском металла, - пишет sciencenews.org.

Обновления в системе измерений вступили в силу 20 мая: пересмотрены килограмм и несколько других единиц в метрической системе. Килограмм больше не определяется массой металлического цилиндра, хранящегося под Парижем, как это было в течение 130 лет.

Работа с единицами позволяет ученым более точно измерять массу, температуру, электрический ток и другие величины Международной системы единиц, используемой по всему миру. Килограмм - основная единица измерения массы - теперь определяется квантовой величиной, известной как постоянная Планка. Это неизменная константа природы, одинаковая везде в пространстве и времени. Это усовершенствование по сравнению с парижским артефактом, который мог бы немного измениться, если бы грязь или царапины испортили его поверхность.

В соответствии с соглашением, достигнутым в ноябре 2018 года на 26-й Генеральной конференции по мерам и весам в Версале (Франция), также были заново определены кельвин - единица измерения температуры; ампер - единица электрического тока; и моль - единица измерения количества вещества.

Теперь ученые нацелены на обновление единицы времени – секунды.

В настоящее время секунда определяется атомными часами из атомов цезия. Эти атомы поглощают определенную частоту света. Колебание электромагнитных волн света функционирует как маятник на напольных часах, ритмично отсчитывая время. Одна секунда определяется как 9 192 631 770 колебаний света.

Но новое поколение атомных часов, известных как оптические атомные часы, превосходят цезиевые часы. «Их производительность намного лучше, чем у тех, которые в настоящее время определяет секунду», - говорит физик Эндрю Ладлоу из Национального института стандартов и технологий в Боулдер (штат Колорадо). Поскольку оптические атомные часы работают с более высокой частотой, их «стрелки» расположены более близко, что делает их примерно в 100 раз более точными, чем цезиевые часы.

В идеале длина секунды должна быть определена с использованием самых точных из доступных часов. По словам Ладлоу, изменение может произойти в конце 2020-х годов.

Изменение определения килограмма было тщательно спланировано, чтобы оно не затронуло обычных людей: из килограмма муки можно сделать такое же количество печенья, что и раньше. Любое изменение относительно секунды будет координироваться аналогичным образом.

Источник: www.sciencenews.org
https://scientificru...dinitsa-vremeni

#1510 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 22 Май 2019 - 07:32

Вода на Земле появилась при формировании Луны, открыли ученые

Изображение

Основная часть воды на Земле появилась при формировании Луны примерно 4,4 миллиарда лет назад, открыли планетологи из Вестфальского университета им. Вильгельма в Мюнстере, Германия.

Луна сформировалась, когда в нашу планету врезалось крупное небесное тело размером с Марс под названием Тея. До настоящего времени ученые считали, что Тея происходила из внутренней части Солнечной системы, однако теперь исследователи из Мюнстера обнаружили, что Тея происходит из внешней части Солнечной системы и могла доставить с собой на Землю большие количества воды.

В древности Землю бомбардировали астероиды двух различных типов: углеродистые астероиды, богатые водой и происходящие из внешней части Солнечной системы, и безуглеродистые, родом из внутренней части нашей планетной системы и почти не содержащие воды. В новом исследовании на основе радиоизотопного анализа астрономы показали, что основная часть материала Земли представляет собой вещество, близкое по составу к материалу углеродистых астероидов. Более того, исследователи выяснили, что большая часть материала земной мантии была доставлена на нашу планету вместе с Теей, столкновение которой с Землей 4,4 миллиарда лет назад привело к формированию Луны. Однако, так как в основном материал мантии демонстрирует сходство с материалом углеродистых метеоритов, это свидетельствует о том, что и Тея происходит из внешней части Солнечной системы, показывают исследователи.

Работа опубликована в журнале Nature Astronomy; главный автор Геррит Будде (Gerrit Budde).
https://www.astronew...=20190522070312






Ученые открывают новые подробности о системе колец карликовой планеты Хаумеа

Изображение

Карликовая планета размером с футбольное поле под названием Хаумеа, которая окружена идеально круговым кольцом частиц, является наиболее удаленным от нас объектом Солнечной системы. Кольцо карликовой планеты является слишком тусклым, чтобы его можно было наблюдать с Земли, поэтому астрономы используют косвенные методы для получения сведений об этой загадочной структуре.

В новом исследовании ученые из Исследовательского фонда Сан-Паулу, Бразилия, представили подробные данные по размеру, форме и других характеристиках кольца, смоделировав систему Хаумеа на компьютере. Построив модель движения частиц, входящих в состав кольца, опоясывающего карликовую планету, в различных конфигурациях и рассчитав наиболее стабильную конфигурацию кольца, ученые смогли определить наиболее вероятные его свойства без прямых наблюдений.

«Наше исследование не содержит результатов наблюдений. Мы не наблюдали кольцо напрямую. Это еще никому не удавалось», - рассказал главный автор нового исследования Отон Кабо Уинтер (Othon Cabo Winter) из Исследовательского фонда Сан-Паулу.

Астрономы впервые заметили карликовую планету Хаумеа в 2003 г. и классифицировали ее как объект пояса Койпера. Косвенное свидетельство наличия колец у Хаумеа ученые получили в 2017 г., наблюдая затмение звезды URAT1 533-182543 проходящей перед ней карликовой планетой. Наблюдения параметров этого затмения позволили также рассчитать, что Хаумеа и ее кольцо находятся в орбитальном резонансе 1:3, то есть за то время, пока частицы совершают один полный оборот вокруг карликовой планеты, она совершает три полных оборота вокруг своей оси. Однако согласно данным нового исследования, для выполнения условия этого резонанса требуется, чтобы кольцо не было идеально круговым.

Таким образом, кольцо вокруг Хаумеа не является идеально круговым, как предполагалось ранее, заключают исследователи.

Работа, описывающая эти результаты, появилась в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronew...=20190522064321




Газированный лед не дал замерзнуть океану Плутона*

Изображение

Океан из жидкой воды, который скрывается под ледяной корой Плутона, не превратился в лед благодаря теплоизолирующему слою из клатратов — льда, внутри кристаллической решетки которого «заперты» молекулы газов, считают авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Астрономы полагают, что подледные океаны из жидкой воды могут существовать на многих телах Солнечной системы. Например, есть надежные свидетельства наличия таких океанов под поверхностями спутников планет-гигантов Европы и Энцелада. В прошлом подобный океан почти наверняка находился внутри расположенной в главном поясе астероидов карликовой планеты Цереры. Еще одним потенциальным объектом с жидким океаном является Плутон.

Плутон впервые был детально исследован зондом «Новые Горизонты» в 2015 году. Вопреки ожиданиям многих специалистов, это далекое тело Солнечной системы геологически очень разнообразно. В частности, одна из деталей рельефа, получившая названия равнина Спутника, находящаяся на оси, соединяющей центры Плутона и его спутника Харона. Такое расположение ученые уже ранее связали с гравитационной аномалией региона, которую наилучшим образом удалось объяснить произошедшим в прошлом соударением с крупным телом и последующим поднятием плотного вещества жидкого океана.

Существование до сих пор незамерзшего океана жидкой воды на Плутона на первый взгляд представляется маловероятным, так как это требует относительно высокой температуры в ядре тела. Однако у Плутона нет явных внутренних источников тепла, в отличие, например, от спутников планет-гигантов, которые постоянно разогреваются из-за приливных взаимодействий с планетами. Тепла, генерируемого при распаде радиоактивных элементов, также по расчетам ученых не должно хватать для достаточно сильного нагрева.

Потенциально тепло может удерживать толстый поверхностный слой пористого льда с высоким содержанием замерзшего молекулярного азота. Однако в таком случае в глубине должны находиться ледяные слои при относительно высокой температуре, но в таком случае льды обладают низкой вязкостью, что приведет к возникновению движений, которые выровняют любые локальные вариации толщины. Вместе с тем поверхность Плутона разнообразна и демонстрирует явные различия в толщине ледяного покрытия.

Еще одним возможным объяснением могут быть высокие концентрации примесей в воде, что значительно понижает температуру замерзания. Однако для достижения требуемого эффекта необходимы высокие концентрации растворенных газов, таких как аммиак, на уровне массовой доли около 30%, что с одной стороны сильно превышает известные измерения химического состава ядер комет, а с другой — понизит плотность воды, что сделает невозможным объяснение гравитационной аномалии. Растворенные соли также не подходят, так как делают систему неустойчивой и не позволяют описать гравитационные особенности равнины Спутник.

Фрэнсис Ниммо (Francis Nimmo) из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и его японские коллеги предложили новую идею, способную объяснить имеющиеся данные. Согласно ей между жидким океаном и ледяной корой присутствует дополнительный тонкий слой из клатратов (газовых гидратов), то есть соединений воды и газов, причем молекулы газовых включений оказываются заперты в кристаллической решетке льда.

Изображение
Схематическое представление строения Плутона согласно новой идее. На правой картинке наложены два варианта зависимостей температуры от глубины. В случае наличия слоя клатратов в этой области температура резко изменяется.
S. Kamata et al. / Nature Geoscience, 2019

Клатраты на вид могут почти ничем не отличаться от обычного льда, но проводят тепло намного хуже чистого вещества и обладают высокой вязкостью. Это свойство позволяет им одновременно предохранять жидкий океан от замерзания и обеспечивать отсутствие заметных движений вышележащий слоев льда, так как их наличие приводит к резкому скачку температуры при пересечении тонкого слоя. Также эта гипотеза позволяет объяснить высокую концентрацию азота в разреженной атмосфере Плутона и почти полное отсутствие метана, так как азот трудно удержать в составе гидрата, а метан может находиться в таком форме очень долгое время. Вместе с тем для метана также предложены потенциальные источники, так как он может получаться при распаде органических соединений в твердом ядре тела.

Изображение
Результаты численного моделирования распределения температуры в толще Плутона при отсутствии клатратов (сверху) и их наличии (внизу). Без клатратов океан активно отдает тепло и замерзает примерно через 3,8 миллиардов лет. Присутствие клатратов обеспечивает практически неизменный объем океана на протяжении всех 4,6 миллиардов лет существования Солнечной системы.
S. Kamata et al. / Nature Geoscience, 2019

Проведенные авторами численные моделирования термической и структурной эволюции Плутона на протяжении 4,6 миллиарда лет показали значительный эффект слоя клатратов: без них океан полностью замерз бы сотни миллионов лет назад, а с ними должен сохраниться практически в неизменном виде до сих пор.

Авторы отмечают, что такой механизм защиты океанов от замерзания может работать не только на Плутоне, но и на других объектах, что важно не только в контексте геофизики небесных тел, но и для астробиологии. Тем не менее ученые считают существование жизни в океане в недрах Плутона маловероятным. «Если вышележащий лед действительно холоден и тверд, то это значительно усложняет попадание веществ с поверхности тела в океан, — поясняет Ниммо. — Исследователи часто считают это условие необходимым для поддержания жизни».

После пролета около Плутона зонд «Новые Горизонты» продолжит движение по окраинам Солнечной системы. Его следующей целью стал объект Ультима Туле, который аппарат миновал 1 января 2019 года. Недавно астрономы подвели первые итоги его исследования. Подробнее об открытиях, сделанных в рамках этой миссии, можно прочитать в материале про Плутон и на специальной странице.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...clathrate-pluto






Ученые раскрыли загадку появления аномалий на обратной стороне Луны

Изображение
Основная версия гласит, что Луна появилась вследствие столкновения Тейи с Землей
© Depositphotos / JohanSwanepoel

МОСКВА, 21 мая – РИА Новости. Различия в массе, облике и структуре видимого и обратного полушарий Луны оказались связаны с тем, что спутница Земли практически сразу после рождения столкнулась с небольшой карликовой планетой. К такому выводу пришли ученые, направившие статью к публикации в журнале JGR: Planets.

"Наши расчеты показывают, что новорожденная Луна столкнулась с небольшим планетарным зародышем, чей диаметр не превышал 720-780 километров. Эта катастрофа привела к тому, что обратная сторона Луны была засыпана десятикилометровым слоем обломков, который обнаружили зонды GRAIL в 2011 году", — рассказывает Мынхуа Чжу (Meng Hua Zhu) из Института космических исследований в Макао (Китай).

Обратная сторона Луны, в отличие от относительно равнинной видимой стороны, покрыта многочисленными холмами и кратерами. Кроме того, последние гравитометрические исследования показали, что видимая половинка Луны заметно тяжелее, чем ее "темная" сторона, а кратеры на ее поверхности заметно глубже.

Такую асимметричность спутника Земли планетологи давно пытались объяснить, в частности, неравномерностью охлаждения и застывания "новорожденной" Луны, воздействием гравитации Земли или усиленными "бомбардировками" обратной стороны. Кроме того, некоторые астрономы считают, что на Луну упал как минимум один или несколько "зародышей" планет, породивших эти разночтения в свойствах ее полушарий и объясняющих ее необычный изотопный состав.

Чжу и его коллеги подтвердили эту теорию, анализируя те данные по структуре коры Луны, которые пара гравитометрических зондов GRAIL собирала перед своей гибелью в декабре 2012 года.

Одно из главных открытий этой пары аппаратов НАСА заключалось в том, что они обнаружили, что кора Луны на ее обратной стороне была примерно на 10-20 километров толще, чем в видимом полушарии. Более того, японский зонд "Кагуйя" и другие научные миссии позже нашли намеки на то, что на поверхности "темной" стороны присутствует достаточно толстый слой из пород мантии, перемешанных с материей коры.

Это натолкнуло команду Чжу, как и многих других исследователей, на мысль, что подобная прослойка могла появиться на Луне в результате ее столкновения с другой спутницей Земли, крупным астероидом или еще одной протопланетой. Подобные гипотезы вызвали массу споров среди ученых, и пока у них нет однозначных доказательств в пользу ни одной из них.
Авторы статьи подошли к их проверке с другой стороны. Они создали компьютерную модель, в рамках которой они сталкивали юную Луну с различными объектами и следили за тем, к каким последствиям это приведет. В их число, как подчеркивают ученые, могли входить не только крупные и мелкие астероиды, но и небольшие протопланеты, тысячи которых тогда населяли Солнечную систему.

Как оказалось, падения подобного "зародыша" размером с современную Цереру на видимую сторону Луны было вполне достаточно для того, чтобы покрыть ее обратную половину толстым слоем обломков и поменять доли титана, вольфрама и гафния в ее коре в "нужную" сторону.

Остальные фрагменты этого объекта, по словам планетологов, должны были "утонуть" в мантии Луны после столкновения. На месте падения остался лишь огромный кратер диаметром в 2800 километров, который постепенно заполнился легкой лунной лавой. Это должно было породить несколько гравитационных аномалий, которые ученые пытаются сейчас найти.

Что интересно, судя по скорости столкновения – она составляла 6,8-7,2 километра в секунду, эта древняя протопланета не могла быть вторым спутником Земли. Скорее всего, она возникла неподалеку от места рождения нашей планеты и тоже вращалась вокруг Солнца.

Гравитационные взаимодействия с другими телами юной Солнечной системы выбросили ее на орбиту Земли и нацелили на Луну. Это обрекло ее на гибель и породило одну из главных загадок ее "темной стороны", которую сейчас изучает китайский луноход "Юйту-2".
https://ria.ru/20190...1554777141.html






Российские планетологи уличили Солнце в "воровстве" воды с Марса

Изображение
Так художник представил себе работу зонда ЭкзоМарс-TGO на Марсе
© ESA/Roscosmos

МОСКВА, 21 мая – РИА Новости. Данные с "Хаббла" и зонда MAVEN помогли российским и зарубежным ученым выяснить, куда исчезает вода из атмосферы Марса и как в ее пропаже замешано Солнце. Их выводы были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

"Солнце работает как насос, который, включаясь днем, помогает воде преодолеть высоту в 60 километров над поверхностью Марса. При пылевой буре концентрация влаги в воздухе и скорость воздушных потоков выше, поэтому во время них он способен поднять воду еще выше", — рассказывает Дмитрий Шапошников из Московского Физтеха в Долгопрудном.

За последние годы ученые нашли множество намеков на то, что на поверхности Марса в глубокой древности существовали реки, озера и целые океаны воды, содержавшие в себе почти столько же жидкости, как и наш Северный Ледовитый океан. С другой стороны, часть планетологов считает, что даже в древние эпохи Марс мог быть слишком холодным для постоянного существования океанов, и его вода могла находиться в жидком состоянии лишь во времена извержения вулканов.

Недавние наблюдения за Марсом при помощи наземных телескопов показали, что за минувшие 3,7 миллиарда лет Марс потерял целый океан воды, которой хватило бы для того, чтобы покрыть всю поверхность красной планеты океаном толщиной в 140 метров. Куда пропала эта вода, ученые сегодня пытаются выяснить.

Сегодня эту загадку пытаются решить сразу два марсианских аппарата – американский зонд MAVEN, достигший орбиты Марса пять лет назад, и российско-европейский аппарат "ЭкзоМарс-TGO", изучающий атмосферу красной планеты уже более года.
Когда первый аппарат прибыл к планете, как отмечают Шапошников и его коллеги, он практически сразу открыл несколько странных явлений, не укладывавшихся в общепринятые представления о структуре и поведении воздушной оболочки Марса.

В частности, датчики MAVEN обнаружили большие количества водорода и прочих следов воды в верхних слоях атмосферы планеты, где ученые не ожидали их увидеть, и зафиксировали резкие изменения в их концентрации при наступлении лета и зимы. Это тоже было большим сюрпризом для планетологов, считавших, что вода "сбегает" с Марса с равномерной скоростью.
И то, и другое открытие поставили перед учеными вопрос – как вода, присутствующая во всех слоях атмосферы планеты в минимальных количествах, попадает в верхние слои ее атмосферы, и какие процессы могут усиливать или замедлять ее приток?

Проблема заключается в том, что воздушная прослойка Марса настолько разрежена, что вода в ней может существовать почти всегда только в виде микроскопических кристалликов льда. Несмотря на небольшие размеры, они будут слишком тяжелы для того, чтобы слабые марсианские потоки воздуха могли поднять и на высоту более чем в 60 километров, где датчики MAVEN зафиксировали большие количества водорода.

Шапошников и его коллеги выяснили, как это происходит, обратив внимание на то, что максимальные количества воды в верхних слоях атмосферы Марса появлялись там во время летнего солнцестояния в южном полушарии и при пылевых бурях. Они связали этот необычный феномен с одной уникальной особенностью Марса, не характерной для Земли или Венеры, но напоминающей приливы и отливы, порождаемые Луной.

Гравитационные взаимодействия между нашей планетой и ее спутницей, как объясняют исследователи, влияют не только на океаны Земли, но и на ее атмосферу, заставляя ее воздушные оболочки сжиматься и растягиваться при сближении с Луной и при удалении от нее.

Нечто похожее происходит и в атмосфере Марса, где главным "дирижером" подобных изменений выступают не Фобос и Деймос, обладающие слишком малыми размерами для этого, а Солнце, напрямую "растягивающее" воздушные оболочки красной планеты.

Чем ближе Марс подходит к светилу, тем сильнее оно действует на его атмосферу, помогая облакам из кристалликов льда подниматься на большие высоты в приполярных регионах планеты, где восходящие воздушные потоки движутся особенно быстро.

Этот процесс резко усиливается во время пылевых бурь, так как частицы пыли помогают солнечному свету сильнее прогревать атмосферу Марса, а воде – конденсироваться и формировать мелкие кристаллики льда, способные "взлетать" на более внушительные высоты.

Используя эти идеи, ученые создали новую модель климата Марса, учитывавшую влияние Солнца и пыли на круговорот воды в атмосфере. Ее предсказания они проверили, используя данные с зонда MRO, полученные в 2007-2009 годах во время наблюдений за мощнейшей пылевой бурей.

"Новая модель хорошо согласуется с наблюдениями. Мы с нетерпением ждем данных с российского спектрометрического комплекса ACS на борту "ЭкзоМарса": его возможности намного шире, чем у аппаратуры MRO, на чьи данные мы опирались", — подытожил Александр Родин, руководитель лаборатории прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ.
https://ria.ru/20190...1554419491.html






Искусственный интеллект выяснил, как предсказывать вспышки на Солнце

Изображение
Вспышка на солнце
© NASA / GSFC/TRACE

МОСКВА, 21 мая – РИА Новости. Система машинного обучения проанализировала тысячи недавних вспышек на Солнце и обнаружила, что их появление можно было предсказать за несколько дней до начала выбросов по резкому возрастанию в силе электрических токов в будущей точке их рождения. Об этом пишут астрономы в журнале PNAS.

"Недавние попытки предсказать вспышки и наблюдения за ними показали, что "зародыши" тех активных регионов, где они возникают, могут появляться на поверхности Солнца задолго до того, как они породят новый выброс солнечной материи. Это заставило нас проверить, можно ли обучить искусственный интеллект находить их следы в магнитных полях фотосферы светила", — рассказывает Марк Чунг (Mark Cheung) из Стэнфордского университета (США).

Солнце представляет собой шар из раскаленной плазмы, верхние слои которого постоянно "перемешиваются", что в сочетании с высокой электропроводностью плазмы создает сильное магнитное поле. Линии магнитного поля часто выходят за пределы более плотных слоев Солнца, то приводит к появлению пятен, вспышек и мощных корональных выбросов, потенциально способных уничтожить цивилизацию и всю жизнь на Земле.

Считается, что наиболее мощная вспышка произошла в 1859 году во время так называемого "события Каррингтона". Во время этой мощнейшей вспышки выделилось приблизительно 10 йоттоджоулей (10 в 25 степени) энергии, что в 20 раз больше энергии, выделившейся во время падения метеорита, уничтожившего динозавров и морских рептилий.

Ученые уже два века гадают, как можно предсказывать подобные события и что предвещает их появление на Солнце. Пока ответа на этот вопрос нет, так как физики не до конца понимают процессы, разогревающие атмосферу светила и порождающие мощнейшие взрывы на его поверхности.

Чунг и его коллеги подошли к решению этой проблемы с несколько другой стороны. Они предположили, что если все вспышки порождаются схожими процессами в недрах светила, и если эти изменения в его поведении как-то отражаются на его поверхности, то они должны обладать неким набором схожих черт.

Если эти "опознавательные знаки" будущих катаклизмов существуют, то почему ученые их до сих пор не обнаружили? Скорее всего, этому мешают различные хаотические процессы на поверхности Солнца, "размывающие" следы их существования от человеческого глаза.

Астрофизики попытались найти их, используя более внимательный и точный инструмент – искусственный интеллект. Для его обучения ученые собрали и вручную проанализировали более тысячи фотографий активных регионов на поверхности Солнца, порождавших вспышки в 2010-2016 годах и изученных при помощи инструментов метеорологических зондов GOES.

Как оказалось, четкие различия между "спокойными" регионами Солнца и будущими очагами вспышечной активности действительно существовали – система машинного обучения достаточно быстро научилась распознавать их с точностью в 75% и 92%. При этом, что интересно, различия между ними возникали и сохранялись на протяжении трех суток до и после рождения выброса, что говорит о крайне "долгоиграющем" характере подобных зон активности.

Когда программа научилась предсказывать средние и мощные по силе вспышки за несколько дней до их рождения, ученые попытались узнать, как именно она это делает, проследив за тем, изменения в каких свойствах поверхности Солнца сильнее всего влияли на точность ее предсказаний.

Как оказалось, искусственный интеллект опирался в своих предсказаниях на то, как менялась электрическая активность фотосферы светила в тех точках, где возникали вспышки. За несколько дней до рождения мощных вспышек сила магнитного поля и электрических токов резко возрастала и оставалась высокой до тех пор, пока активный регион не исчезал.

Подобные "приметы", подчеркивают ученые, позволяют предсказывать время наступления вспышек и сам факт их возникновения, но не объясняют того, что именно заставляет "спящий" активный регион начать порождать вспышки.

Как надеются исследователи, дальнейший анализ данных с солнечных спутников, в том числе и более детальной информации по изменениям в электрической активности Солнца, поможет им понять, что именно порождает заставляет солнечную материю "катапультироваться" с его поверхности и как подобные катаклизмы можно предсказывать с точностью в 100%.
https://ria.ru/20190...1553668758.html






ALMA фиксирует возле молодой звезды Orion Source I окись алюминия

Астрономы получили возможность нанести на карту субстанцию окиси алюминия (AlO) в облаке вокруг далекой молодой звезды под названием Orion Source I. Результаты этих наблюдений наглядно показывают некоторые важные детали того, как возникла наша Солнечная система и, в конечном счете, мы сами. Ограниченные масштабы расширения облака позволяет предположить, что монооксид алюминия быстро конденсируется, превращаясь в твердые гранулы. Такая картина дает представление о том, как выглядела ранняя стадия развития и нашего Солнца.

Изображение
Исследуемая звезда Orion Source I находится в туманности Ориона. Этот снимок получен с помощью космического телескопа «Хаббл» © NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute / ESA) and the Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team

Профессор Сёго Татибана из Организации по планетным и космическим наукам Токийского университета давно и всерьез увлекается космосом. Его интерес всеобъемлющ - от маленьких тел, таких как метеориты, до огромных объектов, таких как звезды и туманности (гигантские облака газа и пыли в космосе), и именно этот интерес заставляет его исследовать происхождение и нашей Солнечной системы.

«Мне всегда было интересно, как появилась наша Солнечная система - что должно было происходить здесь миллиарды лет назад?» - говорит он. - «И именно этот вопрос привел меня к изучению физики и химии астероидов и метеоритов».

Астрономы крайне заинтересованы в космических камнях любых видов, потому что эти камни могут оставаться в значительной степени неизменными еще с того со времени, когда наше Солнце и планеты вокруг него возникли из вихревого облака газа и пыли. В этих космических камнях законсервированы записи условий в те доисторические эпохи - около 4,56 миллиардов лет назад. Чрезвычайный интерес также представляют их свойства и состав, которые тоже могут немало рассказать нам об этих ранних условиях.

«На моем рабочем столе лежит маленький кусочек метеорита Альенде, который упал на Землю в 1969 году. В основном он весь темный, но в нем есть несколько рассеянных белых включений (захваченных инородных тел в камне), и они очень важны», - продолжает Татибана. - «Эти вкрапления представляют собой включения, богатые кальцием и алюминием, которые были первыми твердыми объектами, появившимися в нашей Солнечной системе».

Минералы, присутствующие в богатых кальцием и алюминием включениях, указывают на то, что наша молодая Солнечная система была, должно быть, очень горячей. Физические методы датирования этих минералов показывают очень специфический возраст для Солнечной системы. Тем не менее, Тачибана и его коллеги хотели более внимательно изучить детали этого этапа развития.

«У нас нет машины времени, чтобы исследовать наше прошлое, поэтому давайте взглянем на молодую звезду, которая имеет что-то общее с нашей», - сказал Татибана. - «С помощью поискового инструмента Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) мы обнаружили эмиссионные линии (химический отпечаток) окиси алюминия в оттоках протопланетного диска возле массивной молодой звезды-кандидата Orion Source I. Это не совсем то же самое, что наше Солнце, но лиха беда начало».

ALMA оказался идеальным инструментом, потому что он имеет чрезвычайно высокое разрешение и чувствительность для наблюдения за распределением оксида алюминия вокруг звезды. Ни один другой инструмент в настоящее время не способен осуществлять такие наблюдения.

«Благодаря ALMA мы в первую очередь нанесли на карту распределение окиси алюминия вокруг молодой звезды. И мы сразу увидели, что распределение оксида алюминия ограничено горячей областью истечения из диска. Это говорит о том, что монооксид алюминия быстро конденсируется в твердые гранулы, а это очень похоже на включения, богатые кальцием-алюминием, в нашей Солнечной системе», - поясняет Татибана. - «Эти данные позволяют нам значительно сузить гипотезы, которые описывают нашу собственную звездную эволюцию. Но сделать еще предстоит очень много».

Теперь команда планирует исследовать газ и твердые зерна-гранулы вокруг других звезд, чтобы собрать полезные данные, которые еще больше усовершенствуют модели Солнечной системы.
https://kosmos-x.net...2019-05-21-5723





Глубокое поле: туманности в Стрельце

Изображение
Авторы и права: Эмилио Риверо Падилла
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Совершая с помощью телескопа экскурсию по созвездию Стрельца, вы обязательно увидите эти три яркие туманности и богатую звездами центральную часть Млечного Пути. "Космический турист" восемнадцатого века Шарль Мессье занес в каталог две из них: M8 – большую туманность левее центра, и разноцветную M20 около верхнего левого угла картинки. Третья туманность – NGC 6559 – расположена справа от M8 и отделена от большей туманности темной полосой пыли. Все три туманности находятся на расстоянии около пяти тысяч световых лет, в них происходит интенсивное звездообразование. Огромная туманность M8, размер которой превышает сто световых лет, известна также как туманность Лагуна, а популярное название M20 – Трехраздельная туманность. Преобладающий красный цвет эмиссионных туманностей обусловлен свечением водорода, а контрастирующие голубые оттенки, наиболее заметные в Трехраздельной туманности, возникают, когда пыль отражает звездный свет. Около туманностей видны недавно сформировавшиеся яркие голубые звезды. Этот цветной небесный пейзаж был запечатлен в 2018 году из Национального парка Тейде на Канарских островах в Испании.
http://www.astronet.ru/db/msg/1470717






Зонд NASA обнаружил изменения в магнитном поле Юпитера

Дмитрий Мушинский

Изображение

Зонд «Юнона», исследующий Юпитер, впервые обнаружил за пределами у газового гиганта внутреннее магнитное поле, которое со временем меняется, — явление, называемое вековыми колебаниями. «Юнона» определил, что вековые колебания газового гиганта, скорее всего, вызваны глубокими атмосферными ветрами планеты.

Это открытие поможет ученым лучше понять внутреннюю структуру Юпитера, включая динамику атмосферы, а также изменения в магнитном поле Земли. Статья об открытии была опубликована сегодня в журнале Nature Astronomy.

«Вековые изменения были в списке пожеланий ученых-планетологов на протяжении десятилетий», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь Juno из Юго-западного исследовательского института в Сан-Антонио. «Это открытие могло произойти только благодаря чрезвычайно точным научным инструментам “Юноны» и уникальной природе ее орбиты, которая несет аппарат низко над планетой в от полюса к полюсу».

Характеризация магнитного поля планеты требует крупномасштабных измерений. Ученые миссии сравнили данные прошлых миссий NASA на Юпитер (Pioneer 10 и 11, Voyager 1 и Ulysses) с новой моделью магнитного поля Юпитера (называемой JRM09). Новая модель была основана на данных, собранных во время первых восьми научных пролетов мимо Юпитера и использования магнитометра, инструмента, способного генерировать детальную трехмерную карту магнитного поля.

«Найти что-то столь же незначительное, как эти изменения в чем-то столь огромном, как магнитное поле Юпитера, было непростой задачей», — сообщил Кими Мур, ученый миссии из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс. «Наличие базовой линии наблюдений за крупным планом в течение четырех десятилетий предоставило нам достаточно данных для того, чтобы подтвердить, что магнитное поле Юпитера действительно изменяется со временем».

Как только команда миссии «Юнона» доказала, что светские изменения действительно имели место, они попытались объяснить, как такие изменения собственно возможны. Работа атмосферных (или зональных) ветров Юпитера лучше всего объясняет изменения в его магнитном поле. Эти ветры простираются от поверхности планеты на глубину более 3000 километров, где внутренняя часть планеты начинает меняться от газа к высокопроводящему жидкому металлу. Считается, что они срезают магнитные поля, растягивают их и несут вокруг планеты.

Нигде не было столь значительных вековых вариаций Юпитера, как у Большого синего пятна планеты, интенсивного магнитного поля вблизи экватора Юпитера. Сочетание Большого синего пятна с его сильными локализованными магнитными полями и сильными зональными ветрами на этой широте приводит к самым большим вековым изменениям поля в мире Юпитера.

«Невероятно, что одна узкая магнитная горячая точка — Великое синее пятно, может быть причиной почти всех наблюдаемых вариаций Юпитера, но цифры подтверждают это», — сказал Мур. «С этим новым пониманием магнитных полей, в ходе будущих научных исследований, мы начнем создавать карту планетарной вариации Юпитера. Это также очень будет полезно ученым, изучающим магнитное поле Земли, которое все еще содержит много загадок, которые предстоит разгадать».
https://rwspace.ru/n...e-yupitera.html

#1511 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 23 Май 2019 - 07:40

Черные дыры помогут узнать, состоит ли темная материя из аксионов

Изображение

Из чего состоит темная материя? Это один из самых важных вопросов современной астрономии. Мы знаем, что темная материя окружает нас, поскольку мы видим ее гравитационное влияние на все вокруг, начиная от звезд и заканчивая эволюцией Вселенной в целом, однако мы не знаем, что она собой представляет. Одна из возможностей состоит в том, что темная материя состоит из экзотических частиц, известных как аксионы, и в новом исследовании астрономы предприняли попытку ограничить свойства этих частиц, используя для этого черные дыры.

Ученым неизвестно, существуют ли на самом деле аксионы. Существование этих частиц было предложено для объяснения отсутствия нарушения симметрии, называемой CP-симметрией, в случае сильного ядерного взаимодействия в физике элементарных частиц, которое не укладывается в современные модели. Для того чтобы претендовать на роль частицы темной материи аксион должен иметь определенные свойства. Он не может слишком часто взаимодействовать с частицами нормальной материи и даже с другими аксионами. Кроме того, во Вселенной должно существовать огромное количество аксионов; эти частицы должны быть стабильными и долгоживущими.

Для наложения ограничения на свойства аксионов в новом исследовании ученые во главе с Винсентом Дежаком (Vincent Desjacques) использовали хорошо известное из наблюдений соотношение между массами центральной сверхмассивной черной дыры галактики и самой галактики. Предположив, что черная дыра на самом деле представляет собой ядро, состоящее из частиц темной материи аксионов, ученые смогли наложить важные верхние ограничения на массу аксионов, которые помогут при проведении будущих экспериментов и прямых поисков загадочных частиц темной материи.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.
https://www.astronew...=20190523055124






Открытие большого количества льда на Марсе дает новые сведения о прошлом планеты

Изображение

Недавно обнаруженные слои льда, расположенные на глубине около одного километра под поверхностью Марса в окрестностях северного полюса, представляют собой остатки древних полярных ледовых щитов и могут оказаться одним из крупнейших резервуаров воды на планете, согласно ученым из Техасского университета в Остине и Аризонского университета.

Команда ученых во главе с С. Нероцци (S. Nerozzi) из Техасского университета в Остине, США, сделала это открытие, используя измерения, проведенные при помощи радара Shallow Radar (SHARAD) марсианского орбитального аппарата НАСА под названием Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Инструмент SHARAD излучает радиоволны, которые проникают под поверхность Марса на глубину до двух километров.

Эти находки имеют большое значение, поскольку слои льда отражают древние изменения климата на Марсе, аналогично тому, как годичные кольца деревьев отражают изменения древнего климата на Земле. Изучение геометрии и состава этих слоев льда может дать ученым информацию о том, насколько климат древнего Марса благоприятствовал существованию жизни, сказали исследователи. Команда обнаружила слои изо льда и песка, содержащие подчас до 90 процентов воды.

Если полностью расплавить весь лед из этих вновь обнаруженных залежей, то можно покрыть всю поверхность Красной планеты слоем воды глубиной 1,5 метра, сообщают авторы исследования.

Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
https://www.astronew...=20190523061330






Новый алгоритм позволил обнаружить 18 планет размером с Землю

Изображение

В новом исследовании ученые обнаружили 18 внесолнечных планет размером с Землю. Эти планеты имеют настолько небольшой размер, что они не могли быть замечены в ходе проводившихся ранее поисков. Одна из этих планет входит в число самых крохотных планет, известных ученым; еще одна вновь обнаруженная планета может иметь на поверхности условия, благоприятствующие развитию жизни. Для обнаружения этих планет ученые повторно проанализировали данные, собранные при помощи космического телескопа НАСА Kepler («Кеплер»), используя новый, более чувствительный метод обработки данных, разработанный ими собственноручно. По оценкам команды, использование этого нового метода позволит обнаружить дополнительно свыше 100 экзопланет в архивных данных, собранных при помощи обсерватории Kepler.

На настоящее время ученым известно более 4000 экзопланет, при этом 96 процентов от числа этих планет превосходят по размерам Землю, приближаясь к Нептуну или Юпитеру. Это соотношение не отражает реального распределения планет по размерам, поскольку наблюдения небольших по размерам планет затруднены. Это связано с тем, что при использовании одного из самых популярных методов поиска экзопланет – транзитного метода – прохождение небольшой планеты перед родительской звездой приводит лишь к малым по величине изменениям яркости светила, которые трудно отличить от естественных флуктуаций его яркости.

Для решения этой проблемы в новом исследовании команда ученых во главе с доктором Рене Хеллером (Rene Heller) из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка, Германия, предложила новый алгоритм анализа кривых блеска звезды, который учитывает изменения степени затмения звездой планеты при движении ее вдоль радиуса звезды в ходе транзита. Диск любой звезды при наблюдениях выглядит слегка более ярким в центре и чуть более темным по краям. Когда планета только входит на диск звезды, она снижает яркость звезды в наименьшей степени, а при продвижении планеты к центру диска светила доля снижения яркости звезды увеличивается. Использование этого факта при анализе данных позволило команде Хеллера существенно повысить чувствительность существующего метода обработки данных о транзитах экзопланет, собранных при помощи миссии Kepler, и обнаруживать дополнительные планеты с размерами, близкими к размерам Земли.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
https://www.astronew...=20190523064350







Снимок: Первое в мире изображение земной гамма-вспышки в грозовом облаке

Изображение

Гамма-лучи представляют собой наиболее высокоэнергетическую форму электромагнитного излучения во Вселенной. Они наблюдаются обычно в далеких галактиках и указывают на наиболее высокоэнергетические космические события – взрывы массивных звезд, столкновения друг с другом сверхплотных нейтронных звезд, поглощение крупных фрагментов материи черными дырами и другие экстремальные процессы.

Иногда, однако, гамма-вспышки могут наблюдаться в тех местах, где астрономы не ожидают их встретить – например, в атмосфере Земли. Эти так называемые «земные гамма-вспышки» происходят в результате взаимодействий между электронами, движущимися с околосветовыми скоростями, внутри гигантских грозовых облаков, однако для ученых до сих пор остается неясным механизм их формирования. Эти таинственные всплески энергии, которые продолжаются в течение всего лишь примерно одной миллисекунды, довольно трудно локализовать и подробно изучить.

Теперь, после целого года наблюдений Земли из космоса, исследователи представили первый в мире снимок земной гамма-вспышки, которая произошла во время грозы над островом Борнео, в Юго-Восточной Азии, 18 июня 2018 г. Красно-белое пятно, расположенное в правой части снимка, демонстрирует наиболее высокоэнергетическую область этой вспышки.

Астрономы наблюдали эту бурю при помощи специальной обсерватории, расположенной на борту Международной космической станции, которая была запущена в апреле 2018 г. с целью слежения за всей видимой поверхностью Земли для обнаружения активности в гамма-диапазоне. Можно надеяться, что этот снимок станет первой ласточкой новой эпохи в изучении этих загадочных событий. После одного года работы на орбите эта обсерватория запечатлела свыше 200 земных гамма-вспышек и помогла указать точное расположение для примерно 30 из них, согласно заявлению, сделанному представителями Европейского космического агентства.
https://www.astronew...=20190522185859





Опубликован атлас южного полюса Луны

Изображение
USRA

На основе данных, собранных орбитальными лунными миссиями, астрономы составили и выложили в открытый доступ атлас южного полюса Луны, содержащий топографические карты, научные данные и мозаичные изображения поверхности южной полярной области. Благодаря ему можно будет определять местоположение «холодных ловушек», где водяной лед долго не тает, что пригодится при планировании будущих автоматических и пилотируемых исследовательских миссий к спутнику Земли, сообщается на сайте Лунного и планетарного института (LPI).

Температура грунта в полярных регионах Луны и условия его освещенности сильно зависят от топографии местности. На лунных полюсах Солнце никогда не поднимается выше одного градуса над горизонтом, из-за чего возвышенности создают длинные тени. В течение лунного года, по мере перемещения Солнца в небе над полюсами, тени перемещаются, однако некоторые области вблизи полюсов, в том числе кратеры, всегда находятся в тени и никогда не попадают под прямые солнечные лучи. В таких областях образуются «холодные ловушки», где летучие вещества, такие как водяной лед, могут находиться в сконденсированном состоянии и накапливаться.

Подобные ловушки представляют особый интерес для будущих пилотируемых миссий к Луне, поскольку могут служить готовым источником воды — сырья для производства ракетного топлива и воздуха. Ранее свидетельства присутствия водяного льда на Луне были обнаружены с помощью инструментов миссий Lunar Reconaissance Orbiter (LRO) и Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), а недавно были найдены прямые свидетельства присутствия слоя водяного льда на поверхности в приполярных районах Луны.

Изображение
Карта освещенности и топографии южного полюса Луны
USGS/NASA


Изображение
Топографическая карта южной полярной области Луны
USGS/NASA

Атлас был создан на основе данных, собранных при помощи бортовых камер и лидара орбитального аппарата LRO, он содержит 14 топографических карт и мозаичные изображения южного полюса Луны. Большой объем собранной информации был получен почти за десять лет работы аппарата на полярной орбите, благодаря которой он неоднократно пролетал над полярными областями спутника Земли. Также в атлас включили снимки, полученные лунным зондом «Клементина», и другие научные сведения о Луне.

Изображение
Мозаика южного полюса Луны по данным зонда «Клементина»
USGS and NASA JPL Photojournal


Изображение
Гравитационная карта кратера Шредингера по данным миссии GRAIL
NASA GSFC Scientific Visualization Studio


Изображение
Точки конденсации различных летучих веществ на Луне
LPI/CLSE

Ранее мы рассказывали, как благодаря зонду LRO ученые выяснили, что лунная поверхность обновляется в 100 раз быстрее, чем считалось ранее, и увидели место падения израильского лунного посадочного зонда «Берешит».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/ne...outh-pole-atlas






Астрономы впервые открыли две гравитационных волны за один день

Изображение
Аккреционный диск черной дыры
© ©Classical and Quantum Gravity, 2015. Reproduced by permission of IOP Publishing.

МОСКВА, 22 мая – РИА Новости. Гравитационные обсерватории LIGO и ViRGO впервые зафиксировали за одни сутки сразу два набора колебаний пространства-времени, порожденных парами черных дыр. Это открытие заставит ученых придумать способ наименования подобных событий, пишет астроном Кристофер Берри.

"Пока я спал, LIGO и VIRGO поймали сразу два всплеска гравитационных волн, S190521g и S190521r. Если это подтвердится, то нам придется поменять методику присвоения имен подобным событиям", — отметил ученый.

Сегодня на Земле существует две установки, способные улавливать гравитационные волны. Первая из них, детектор LIGO была построена в 2002 году по проектам и планам, которые были разработаны Кипом Торном, Райнером Вайссом и Рональдом Древером в конце 1980 годов.

На первой стадии своей работы ему не удалось обнаружить "эйнштейновские" колебания пространства-времени, однако в сентябре 2015 года, фактически сразу после включения обновленного LIGO, ученые обнаружили всплеск гравитационных волн, порожденных сливающимися черными дырами общей массой в 53 Солнца.

Вторая гравитационная обсерватория, ViRGO, была построена чуть позже, чем ее американский "кузен". Она начала работу в июне 2003 года и долгое время уступала LIGO в чувствительности и времени ведения наблюдений. После глубокой модернизации, проведенной в 2011 году, она приблизилась к текущему уровню чувствительности LIGO и начала вести с ним совместные наблюдения в конце лета 2017 года.

После этого оба детектора ушли в очередной длительный отпуск, продлившийся почти полтора года, и пережили еще одну серию обновлений, значительно повысивших их чувствительность и глубину обзора. К примеру, чувствительность ViRGO была повышена примерно в два раза, а объем наблюдаемой Вселенной вырос примерно в восемь раз.

Благодаря этому, всего за полтора месяца работы оба гравитационных телескопа обнаружили сразу тринадцать событий – одиннадцать слияний крупных черных дыр звездной массы и два всплеска, порожденные столкновениями одной пары нейтронных звезд, а также пульсара и черной дыры.

В первые недели работы LIGO и ViRGO находили примерно по одному всплеску в неделю, однако в мае их "производительность" заметно выросла. На прошлой неделе они открыли три настоящих и одну потенциально ложную вспышку гравитационных волн, и зафиксировали еще три события две недели назад.

Вчера обе обсерватории поставили новый рекорд – за одни сутки они обнаружили сразу два всплеска, порожденных слияниями далеких черных дыр. Второй пучок гравитационных волн достиг Земли всего через четыре часа после первого, несмотря на то, что его источник находится почти в четыре раза дальше, чем S190521r, по отношению к нашей планете.
Подобная удача, как отметил Берри, породила необычную проблему – теперь научным командам LIGO и ViRGO придется придумать новую систему каталогизации гравитационных волн. Дело в том, что сейчас подобные события получают простые имена, состоящие из букв GW и даты их обнаружения. К примеру, самый первый "нобелевский" всплеск, зафиксированный LIGO в сентябре 2015 года, был назван GW150914.

Сейчас ученым придется усложнить эту схему и расширить уже существующие имена волн. Это можно сделать самыми разными способами, используя как примеры из других областей астрономии, в частности, обозначения сверхновых или гамма-вспышек, так и придумав принципиально новые обозначения.

Все они, в том числе системы нумерации из "Звездных Войн" и "Покемонов", как шутит исследователь, имеют свои плюсы и минусы, начиная с запоминаемости и заканчивая защитой от повторов. Это, несомненно, заставит ученых долго и активно спорить о том, какая схема лучше и проще в работе.
https://ria.ru/20190...1554798670.html





Двойная звезда в 16 тыс. световых лет от Земли ведет себя странно

Двойная звезда AG Draconis, находящаяся от нас примерно в 16 000 световых лет, ведет себя необычно, и ученые не знают, с чем это связано.

Редакция ПМ

Изображение
European Southern Observatory

Иллюстрация, демонстрирующая, как может выглядеть система с красным гигантом и белым карликом
Речь идет о системе AG Draconis. Она состоит из двух звезд: относительно холодного гиганта и относительно горячего белого карлика. Они находятся примерно в 16 000 световых лет от Земли. Это большое расстояние, так что детально рассмотреть их довольно трудно, однако некоторые подробности об этой системы известны.

Две звезды, вероятно, взаимодействуют: вещество с поверхности большой холодной звезды переходит на поверхность горячей и менее крупной. При этом однажды в 9−15 лет, начиная с 1890-х годов, они становятся активными: проходят период в несколько лет, когда один раз в год становятся гораздо ярче в определенных диапазонах, детектируемых земными телескопами. Сейчас они как раз находятся в активном периоде: вспышки, исходящие от них, были зарегистрированы весной 2015, 2016, 2017 и 2018 гг. Ученые ожидали, что очередная вспышка произойдет в апреле или мае текущего года (пока еще, однако, рано ждать исследований на эту тему).

Впрочем, в новом исследовании, препринт которого был размещен на arXiv.org 10 мая, специалисты отметили, что данный период активности AG Draconis несколько необычен, передает LiveScience. В прошлом активные периоды данной системы обычно характеризовались простым паттерном: первые несколько вспышек были «холодными» — температура белого карлика падала в течение каждой из этих событий, а следующие же вспышки — иногда — были «горячими» (температура белого карлика росла). Холодные вспышки при этом были гораздо ярче горячих. (Исследователи предполагают, что холодная вспышка случается, когда белый карлик начинает расти (его наиболее дальняя область, похожая на атмосферу, растет и становится в то же время холоднее), при том что в ходе горячих вспышек, которые изучены хуже, такого не происходит.)

В новом же цикле, стартовавшем спустя семь лет после небольшой вспышки в 2008 году, происходят исключительно горячие вспышки. «Такое поведение весьма необычно в 130-летней истории наблюдений за объектом», — отмечают исследователи.

С чем же в принципе связаны вспышки в AG Draconis? Точного ответа у ученых пока нет. Согласно популярной версии, когда гравитация белого карлика захватывает вещество от звезды-гиганта, формируется «аккреционный диск» — состоящий из вещества, которое окружает белого карлика и в будущем упадет на его поверхность. При этом данный диск, как предполагается, нестабилен, так как гигантская звезда «поставляет» то меньше, то больше вещества. Иногда же на поверхность белого карлика попадает слишком много вещества, что в итоге приводит выбросу вещества в систему и формированию на короткий срок горячей оболочки вокруг данной звезды. С Земли все это теоретически могло быть наблюдаться как вспышка в нескольких диапазонах.

Эволюция же AG Draconis, как отмечают исследователи, остается открытым вопросом.
https://www.popmech....-sebya-stranno/

#1512 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 24 Май 2019 - 08:47

Найдены остатки прошлых полярных шапок Марса*

Изображение
Выходящие на поверхность перемежающиеся слои песка и льда в псевдоцветах
NASA/JPL/University of Arizona

Ученые обнаружили под современной северной полярной шапкой Марса залежи льда, оставшиеся от существовавших в древности и почти исчезнувших ледяных покровов. Собранные данные указывают, что обширные ледники в этом регионе много раз появлялись и исчезали, что связано с изменением орбиты и наклона оси планеты, пишут авторы в журнале Geophysical Research Letters.

На Марсе, как и на Земле существуют приполярные ледники. Каждый из них в течение местного лета в соответствующем полушарии частично тает, но зимой опять разрастается. В основном колебания происходят за счет углекислого газа, который в теплое время испаряется, а в холодное - намораживается, превращаясь в слой сухого льда, под которым находится толстый льда водяного.

Северная полярная шапка Марса имеет примерно тысячу километров в диаметре. Предыдущие исследования показали, что она состоит из множества слоев. Ученые считают, что накопление материала в этой области началось еще с среднеамазонийскую эпоху геологической истории планеты (примерно 1,5 — 0,5 миллиарда лет назад) и сохраняет климатическую историю последних нескольких сотен миллионов лет.

Стефано Нероцци (Nerozzi Stefano) из Техасского университета в Остине и его коллеги проанализировали результаты зондирования северной полярной шапки при помощи радиолокатора SHARAD на борту орбитального зонда Mars Reconnaissance Orbiter. Этот прибор способен изучать подповерхностные слои на глубине до нескольких сотен метров.

Изображение
Карта высот прилегающей к полюсу территории. Белой линией обозначен подробно исследованный радиолокационный профиль. На изображении справа наложены измерения диэлектрической проницаемости среды, которая низка у воды.
S. Stefano et al. / Geophysical Research Letters, 2019

Авторы обнаружили, что отложения под полярной шапкой состоят из перемежающихся слоев базальтового песка и водяного льда. Доля льда оказалось неожиданно высока: от 62 процентов на плато Олимпия (Olympia Planum) до 88 процентов в наиболее близких к полюсу регионах. Столь высокая концентрация и большой размер шапки делают ее одним из самых крупных резервуаров воды на планете. По оценкам ученых, если растопить весь этот лед, то воды хватит, чтобы покрыть всю поверхность Марса слоем воды глубиной около полутора метров.

Изображение
Обработанные результаты исследования отмеченного радиолокационного профиля. NPLD — north polar layered deposits, слоистые отложения северного полюса, современная полярная шапка. Cavi — находящиеся под ней древние отложения. Цветом показана концентрация водяного льда, увеличивающаяся к полюсу, оранжевыми линиями отмечены слои песка. Вертикальный и горизонтальный масштабы различаются.
S. Stefano et al. / Geophysical Research Letters, 2019

Исследователи считают, что слоистая структура ледника появилась в результате климатических циклов потепления и похолодания, которые зависят от орбиты и угла наклона оси вращения планеты. В холодные эпохи шапки росли, а при потеплении покрывались слоями песка, который защищал их от солнечного излучения и предотвращал исчезновение.
Ученые давно рассматривают теорию, в рамках которой угол оси вращения Марса значительно и многократно менялся в прошлом. В периоды с большим углом полярные области в течение года получают больше солнечной энергии, что приводит к уменьшению ледяного покрова. Ранее считалось, что полярные шапки прошлого безвозвратно утеряны. Существует гипотеза, что изменение наклона оси вращения связано с падениями крупных астероидов, которые сопровождались смещениями коры планеты относительно мантии. В таком случае в следующую эпоху полярные шапки должны появляться совсем в других местах. Новое исследование противоречит данной идее.

Недавно ученые обнаружили на глубине рядом с южным полюсом Марса озеро жидкой воды, которое стало первым известным постоянным водоемом, а также указано на недавнюю вулканическую активность. Одной из крупнейших загадок современного этапа исследования Марса продолжает оставаться вопрос о наличии метана в его атмосфере. Недавно опубликованные результаты зонда Mars Express подтвердили его присутствия, а Trace Gas Orbiter не заметил его.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...r-caps-remnants





Геологи нашли на Марсе следы взорвавшихся вулканов

Изображение
Кратер Джезеро на Марсе, где есть древние следы жидкой воды
© NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL

МОСКВА, 23 мая — РИА Новости. Планетологи нашли в одной из возможных точек посадки следующего марсохода НАСА залежи пород, возникших в результате мощнейшего взрыва вулкана. Их существование указывает на присутствие больших количеств воды в недрах Марса в первые эпохи его жизни, пишут ученые в журнале Geology.

"Это пока самое железное доказательство того, что взрывы вулканов достаточно часто происходили в первые эпохи жизни Марса. Понимание того, какую роль они играли в жизни планеты, поможет нам оценить, как много воды было в марсианской магме, в его почве и какой толщиной обладала его атмосфера", — рассказывает Кристофер Кремер (Christopher Kremer) из Брауновского университета в Провиденс (США).

В далеком прошлом Марс был планетой вулканов. Следы их существования можно легко увидеть из космоса в виде гигантского вулканического плато Фарсида, горы Олимп, высочайшей вершины Солнечной системы, и ее соседей. Последние вулканы Марса, как считают ученые, остыли примерно 500 миллионов лет назад.

Геологи достаточно давно считали, что марсианские вулканы не были похожи на земные в силу различий в поведении и химическом составе недр двух планет, их силы притяжения и некоторых других факторов.

К примеру, ученые предполагали, что извержения на Марсе были менее частыми, но более масштабными и при этом спокойными. Во-первых, на Марсе отсутствует полноценная тектоника, круговорот плит и пород между мантией и корой, благодаря чему лава могла накапливаться под очагом вулканизма на протяжении многих десятков миллионов лет.

Во-вторых, низкая сила притяжения на Марсе и различия в составе пород планет указывали на то, что на Земле доминировала другая форма геологической активности — так называемый базальтовый вулканизм. Он характеризуется большим содержанием железа и других металлов в лаве, более высокой плотностью извергаемых пород и, соответственно, спокойным характером извержений.

Эта идея была поставлена под сомнение в июне 2015 года, когда марсоход Curiosity неожиданно нашел образцы минерала тридимита, продукт так называемого кремнеземного вулканизма, следы которого раньше находили только на Земле. Извержения подобных вулканов часто носят взрывообразный характер из-за присутствия большого числа воды и других летучих веществ в магме.

Эти заявления вызвали массу споров среди планетологов, так как ни один орбитальный аппарат не фиксировал следов подобных извержений в окрестностях всех известных вулканов Марса и не находил других залежей пород, возникших в схожих условиях.

Кремер и его коллеги подтвердили, что они действительно происходили в первые эпохи жизни красной планеты, изучая геологию тех регионов на вулканическом плато Большой Сырт и на равнине Изиды, куда может осуществить посадку ровер "Марс-2020" в начале 2021 года.

Для этого ученые собрали снимки и данные, полученные зондом MRO, и проанализировали не только состав, но и форму, толщину и ориентацию тех слоев отложений, которые они смогли увидеть на этих фотографиях.

Этот анализ принес неожиданное открытие — оказалось, что так называемые "ямы Нили", небольшая впадина на плато Большой Сырт, была сложена из пород, возникших в результате взрыва вулкана и "катапультирования" больших количеств лавы и пепла в воздух.

Эти же отложения присутствуют в кратере Джезеро, главной зоне посадки "Марса-2020", что позволит ученым проверить их теорию в самое ближайшее время. Если предположения Кремера и его коллег верны, то тогда вода играла гораздо более важную и существенную роль в формировании недр Марса, чем сейчас считают геологи.
https://ria.ru/20190...1554839180.html





Ученые раскрыли тайну прародины Солнечной системы и комет

Изображение
Нептун увлекает за собой малые тела
© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, Depositphotos, NASA

МОСКВА, 24 мая — РИА Новости, Татьяна Пичугина. В начале года межпланетная станция "Новые горизонты" сфотографировала астероид в поясе Койпера — области скопления небольших небесных тел, находящейся очень далеко от Земли, за орбитой Плутона. Считается, что пояс Койпера сформировался из того, что осталось после образования планет Солнечной системы. По последним расчетам, в Солнечной системе был еще один ледяной гигант вроде Нептуна, и не исключено, что он по-прежнему вращается вокруг Солнца.


Где скрывается протовещество

В середине XX века астрономы выдвинули гипотезу: где-то за орбитой Нептуна находится резервуар особых космических тел — планетоземалей. Это сгустки пыли, камней, льда из протопланетного облака. Их считают зародышами планет.
В 1992 году гипотеза подтвердилась: открыли карликовые тела дальше орбиты Нептуна, на расстоянии 30-55 астрономических единиц. В честь голландско-американского астронома Джерарда Койпера эту область назвали поясом Койпера.


Обитатели пояса Койпера

Сейчас астрономам известны примерно две тысячи объектов в этой области Солнечной системы. Предполагается, что там порядка ста тысяч тел с радиусом больше ста километров. Одни движутся по почти круговым орбитам, другие — по сильно вытянутым, с огромной полуосью в сотни астрономических единиц. Вероятно, что-то сильно исказило их траектории, поэтому ученые говорят о "горячей" популяции в противовес "холодной", с невозмущенными орбитами.

В "холодной" популяции большинство объектов сдвоенные — например астероид Ультима Туле, с которым в январе этого года сближался аппарат "Новые горизонты". Небесное тело выглядит единым, но на самом деле это два небольших объекта одинакового цвета и, вероятно, состава.

Изображение
Самая детальная фотография Ультимы Туле, полученная с расстояния в 6,6 тысячи километров
© NASA/Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute, National Optical Astronomy Observatory

Есть категория тел, чьи орбиты находятся в резонансе с орбитой Нептуна. То есть соотношение периодов обращения вокруг Солнца кратно целым числам, скажем, 2:3 или 3:1. Такие объекты время от времени сближаются и влияют друг на друга посредством сил тяготения, как Земля и Луна.

Особый тип — троянские астероиды. Это небольшие каменно-ледяные тела на орбите планеты, но движущиеся в резонансе с ней: впереди или позади в точках Лагранжа, где гравитационные влияния Солнца и планеты уравновешиваются. Такие есть у Юпитера. Как выяснилось, троянцами располагает и Нептун. Считается, что эти астероиды были захвачены и принесены в пояс Койпера извне.

Очень интересен так называемый рассеянный диск. Это остатки планетоземалей, путешествующих с момента начала формирования Солнечной системы. Они так и не обрели стационарную орбиту, хотя некоторые временно попали в резонанс с Нептуном и задержались в поясе Койпера.

Среди них выделяют ископаемый рассеянный диск — тела на орбите с большой полуосью порядка 500 астрономических единиц (например, карликовая планета Седна). Из-за очень вытянутых орбит, но в перигелиях всего 35-40 астрономических единиц эти объекты не подвержены влиянию Нептуна. Их очень сложно наблюдать, и ученые полагают, что "ископаемых" может быть много, на них приходится основная масса пояса Койпера.

Изображение
© Иллюстрация РИА Новости
Пояс Койпера расположен дальше орбиты Нептуна. Ему принадлежат порядка двух тысяч тел, включая 31 карликовую планету.
Сколько там вещества

Как вычислили в Институте прикладной астрономии РАН (Санкт-Петербург), масса пояса Койпера — на два порядка меньше двух масс Земли.

"Общая масса всех объектов, а там есть крупные тела типа Плутона, примерно в пятьдесят раз больше общей массы пояса астероидов. Это дает основания для предположений о происхождении Солнечной системы. Одни считают, что за орбитой Нептуна изначально было больше вещества. По другим представлениям, планеты-гиганты путешествовали по Солнечной системе, приближались к Солнцу, потом отодвигались подальше", — рассказывает РИА Новости соавтор работы Елена Питьева, заведующая лабораторией эфемеридной астрономии.

Массу пояса Койпера необходимо учитывать при расчете движения планет и космических аппаратов.
"Влияние пояса Койпера довольно большое. Из-за него орбиты близких планет смещаются за десять лет на несколько километров", — уточняет Питьева.

В России нет возможности наблюдать за объектами пояса Койпера. Единственный телескоп с шестиметровым зеркалом, способный на это, БТА на Кавказе, работает главным образом на астрофизику. Астрометрией же, то есть определением положения объектов на небе, занимались в Пулковской обсерватории. Но ее судьба теперь под вопросом.


Прыжки гиганта

В недавнем обзоре ученые из Франции и США описывают историю пояса Койпера с помощью модели Ниццы, разработанной в 2005 году. Согласно ей, Солнечная система была более компактной, планеты вращались вокруг звезды по круговым орбитам и располагались ближе друг к другу, чем сейчас.

Затем, после удаления газа из системы, вся "конструкция" пришла в движение, планеты меняли орбиты, раскидывая и рассеивая протопланетное вещество. Все, что осталось позади Нептуна, а также захваченные объекты типа троянских астероидов и нестабильных спутников образовали пояс Койпера. Вероятно, оттуда часть комет была выброшена планетами-гигантами еще дальше — в облако Оорта. Так называют гипотетическую зону на самой окраине Солнечной системы, на расстоянии десять тысяч астрономических единиц.

По мнению авторов обзора, модель Ниццы согласуется со многими наблюдаемыми фактами и позволяет сделать ряд предположений, которые уже подтвердились экспериментально или проверяемы. Но есть и нестыковки.

Ученые разработали собственную версию модели Ниццы — NM12 (аббревиатура имен авторов и год). Она эффективнее всего, если принять, что в Солнечной системе было пять или больше планет-гигантов, а затем осталось четыре.

Сценарий примерно такой. Четыре миллиарда лет назад из газопылевого облака начала формироваться Солнечная система. Через шесть миллионов лет планетам стало тесно и они принялись менять орбиты. Далеко прыгнули Сатурн и Юпитер, вытолкав безымянного ледяного гиганта за пределы нашей планетной системы. Уран и Нептун удалялись от Солнца и через сто миллионов лет достигли своего нынешнего места.

Не исключено, что пятый ледяной гигант до сих пор находится в Солнечной системе — на орбите гораздо дальше нептунианской. Такую идею высказали американские астрономы Константин Батыгин и Майкл Браун в 2016 году, проанализировав аномальные орбиты рассеянных объектов пояса Койпера, в том числе Седны, не объяснимые влиянием известных планет. Эти орбиты очень вытянутые, и перигелии группируются в одной области. Как будто что-то очень массивное на них повлияло. Так возникла гипотеза о девятой планете — до сих пор не подтвержденная и не опровергнутая. Возможно, ее удастся проверить в ближайшие годы с помощью наблюдений на телескопах или в планируемых космических миссиях к Урану и Нептуну.

Изображение
© CC0 / nagualdesign / Caltech
Орбита гипотетической девятой планеты, вычисленная по аномальным объектам пояса Койпера
https://ria.ru/20190...1554809267.html






Крайне редкий объект обнаружен в космосе*

Результат слияния двух белых карликов снова воспылал звездным огнем и вскоре, вероятно, он превратится в мощнейший взрыв.

Астрофизикам удалось обнаружить действительно редкий объект. Структура, получившая каталожный номер J005311, практически не светится в видимом световом спектре и не содержит ни водорода, ни гелия - двух наиболее распространенных элементов вселенной. Поначалу эта астрономическая странность в созвездии Кассиопеи в 10 тысячах световых лет от нас была трактована учеными Московского университета на полученных с помощью телескопа снимков как газовая туманность, в центре которой, по-видимому, притаилась звезда.

Изображение
Два верхних изображения и нижнее левое изображение (с космического телескопа WISE, Wide-field Infrared Survey Explorer) воспроизводят редкое газовое облако в инфракрасном свете. Справа внизу та же область, снятая в видимом свете. Фото: Vasilii V. Gvaramadze et al.

Но дальнейший анализ, проведенный в сотрудничестве с немецкими коллегами, окончательно показал, что J005311 является скорее всего результатом звездного синтеза, в котором слились две уже сгоревшие звезды. Но вскоре этот необычайный небесный объект, которых в Млечном Пути в таком виде вряд ли насчитывается больше полудюжины, будет окончательно уничтожен в результате неизбежного мощного взрыва.


Ни водорода, ни гелия

«Удивительно, но структура излучает почти исключительно инфракрасное излучение, о чем свидетельствуют снимки нашего московского коллеги Василия Гварамадзе», - объясняет Гетц Грэфенер из Института астрономии Аргеландера (AIfA) при Университете Бонна. - «И это уже само по себе является свидетельством необычной истории». В Бонне ученые детально проанализировали спектр излучения, испускаемого туманностью и звездой. Таким образом, исследователи смогли показать, что загадочный небесный объект не содержит ни водорода, ни гелия, что характерно для белых карликов.

Подобные Солнцу звезды генерируют свою энергию посредством слияния ядер водорода. А когда водород полностью расходуется, они используют в качестве топлива гелий. Однако они не могут сливаться с более тяжелыми элементами - их масса недостаточна для создания необходимых высоких давлений и температур. Поэтому, как только гелий будет полностью израсходован, они гаснут, остывают и становятся белыми карликами.

И в обычном случае на этом их история заканчивается. Но в случае с J005311 история получила продолжение, сообщают астрофизики в журнале Nature. «Мы предполагаем, что много миллиардов лет назад в непосредственной близости друг от друга сформировались два белых карлика», - объясняет Норберт Лангер из AIfA. - «Они кружились вокруг друг друга, создавая искажения пространства-времени, называемые гравитационными волнами». И в ходе этого процесса они постепенно теряли энергию. В свою очередь, радиус этого звездного парного танца становился все меньше и меньше, пока, наконец, они не столкнулись и не слились друг с другом.


Звездный огонь разжегся снова

Однако объект, образовавшийся в результате объединения, снова получил массу, достаточную для слияния более тяжелых элементов, чем водород или гелий: и звездный огонь вспыхнул снова. «Такое событие встречается крайне редко», - подчеркивает Графенер. - «Вероятно, во всем Млечном Пути не насчитать даже полдюжины таких объектов - и мы обнаружили один из них».

Хотя это и стало результатом крайне редкого и удачного для наблюдения стечения обстоятельств, исследователи все же убеждены, что они правы в своей интерпретации. С одной стороны, звезда в центре туманности сияет в 40 тысяч раз ярче, чем Солнце, и гораздо ярче, чем мог бы один белый карлик. Кроме того, спектры указывают на то, что объект J005311 испускает чрезвычайно сильный звездный ветер - то есть материальный поток, исходящий от его поверхности. Его движитель - это излучение, генерируемое во время «процесса горения». Однако ветер в J005311 настолько быстр со своей скоростью 16 тысяч километров в секунду, что одного фактора «горения» недостаточно, чтобы это объяснить. Но слившиеся белые карлики имеют очень сильное вращающееся магнитное поле. «Проведенное нами моделирование показывает, что это поле действует как турбина, которая дополнительно ускоряет звездный ветер», - говорит Грефенер.


Космический раритет скоро взорвется

Как бы там ни было, возрождение J005311 не продлится долго - в конечном итоге закончится мощным взрывом. Дело в том, что когда звезда, масса которой более чем вдвое превышает массу Солнца, сжигает все легкие элементы в железо, она гибнет при взрыве сверхновой. Оставшаяся же ее часть сжимается внутрь себя под влиянием собственной гравитации. В то же время электроны и протоны его материи синтезируются в нейтроны. Образовавшаяся в результате нейтронная звезда составляет лишь небольшую часть от своих предыдущих размеров - тогда она имеет диаметр лишь в несколько километров, но весит намного больше, чем вся Солнечная система.
https://kosmos-x.net...2019-05-23-5725





Древняя Венера могла стать непригодной для жизни из-за своих океанов

Как показывали ранее ученые, в далеком прошлом, миллиарды лет назад, Венера могла быть жизнепригодной, примерно так же, как и наша Земля. Что же случилось — почему сейчас данная планета выглядит совсем иначе? Новое исследование обнаружило, что если древняя Венера была домом для крупных океанов, приливные силы могли замедлить вращение планеты и в итоге привести ее к тому виду, в котором она известна сейчас.

Редакция ПМ

Изображение
NASA

Атмосфера Венеры на 96 процентов состоит из углекислого газа (для сравнения: в земной атмосфере углекислый газ составляет 0,04 процента); температура же на ее поверхности составляет 462 градуса Цельсия. Все это отчасти связано с тем, что Венера вращается крайне медленно: один день на ней равен 243 земным дням, или примерно двум третям земного года. Это означает, что любая точка на поверхности планеты подвержена постоянному солнечному излучению в течение месяцев. Впрочем, вероятно, так было не всегда: как показали миссии к Венере, она, как и Марс, могла быть домом для крупных океанов в далеком прошлом. При этом ее атмосфера должна была бы быть менее «удушливой», а сама планета, вероятно, вращалась намного быстрее.

Что же изменилось? Согласно новому исследованию, сами океаны Венеры в итоге и привели к тому, что она стала непригодной для жизни. (Приливные силы океанов, как известно, постепенно снижают скорость вращения планеты. Например, на Земле этот процесс приводит к тому, что день становится длиннее примерно на 20 секунд примерно каждый миллион лет.)

В новом исследовании специалисты с помощью нескольких моделей изучили, что могло произойти с Венерой в прошлом; в симуляциях они варьировали глубину морей и скорости вращения планеты (от 243 земных дней, как сейчас, до 64 дней). Ученые обнаружили, что приливы и отливы на Венере смогли бы замедлить ее вращение, хотя скорость этого замедления зависела бы от глубины океана и изначальной скорости вращения планеты. В наиболее экстремальных вариантах приливные силы могли бы замедлять скорость вращения Венеры на 72 земных дня за миллион лет (это означает, что к сегодняшней скорости вращения планета «пришла» бы за 10−50 млн лет, что очень немного по космическим меркам). Это бы в итоге и привело к исчезновению океанов на планете и к ее сегодняшнему внешнему виду.

Работа, посвященная новому исследованию, была опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters; кратко о результатах сообщает портал New Atlas.
https://www.popmech....-svoih-okeanov/





Упавший на жилой дом метеорит оказался полон сюрпризов

Недавно крышу дома в Коста-Рике пробил осколок метеорита неизвестного происхождения. Оказалось, что внутри него скрываются ценные «подарки» из космоса!

Василий Макаров

Изображение

Метеориты постоянно падают на Землю. Согласно одному исследованию, ежегодно к нам из космоса прибывает от 36 до 166 метеоритов, вес которых превышает 10 грамм. В большинстве случаев эти происшествия не представляют собой сколько-нибудь значимые события, и обыватель крайне редко обратит на них внимание. Однако иногда метеориты могут представлять серьезную угрозу. Так, к примеру, совсем недавно кусок космической скалы пробил крышу дома в Коста-Рике.

В результате расследования выяснилось, что метеорит весом чуть меньше килограмма состоит из удивительных и совершенно нехарактерных для космических тел материалов. Это углеродистый хондрит — редкая разновидность породы, наполненная водой и органическими соединениями. Исследователи из Университета Аризоны говорят, что многие углеродистые хондриты — это, по факту, глиняные шарики, в которых содержание собственно глины колеблется от 80 до 95%. Это важное обстоятельство, хотя бы потому, что глина состоит в том числе и из воды.

Изображение
MICHAEL FARMER
Еще один фрагмент в форме наконечника стрелы, весом 146,2 грамма

Ученым пришлось устроить настоящую гонку: на момент открытия сезон засухи в Коста-Рике подходил к концу, и если не поторопиться, то космический клад попросту размокнет от дождевой влаги. Изначально метеорит был размером со стиральную машинку, но раскололся в воздухе. К настоящему времени исследователям удалось собрать 25 килограмм породы, которая в сумме составляет шар размером с мяч для пляжного волейбола.

Кроме того, метеориты порой слишком хорошо «адаптируются» к новым условиям. «Если оставить углеродистый хондрит на воздухе, то он быстро потеряет некоторые «внеземные» свойства. Это будет проблемой, так как в данном случае он станет практически непригодным для исследований», поясняет Лоуренс Гарви, профессор в Школе исследования Земли и космоса.

В прошлом подобный метеорит уже сыграл важную роль в развитии современной науки. В 1969 году Мурчинсонский метеорит, также состоявший из углеродистого хондрита и также упавший на ранчо владельца скота, оказался хранилищем компонентов земных ДНК и РНК. Среди прочего, именно благодаря ему ученые открыли новое семейство внеземных аминокислот. Такие космические тела особенно ценны, поскольку содержат себе отлично сохранившуюся информацию о происхождении Солнечной системы и ее прошлом.
https://www.popmech....lon-syurprizov/





В эти выходные мимо Земли пролетит астероид с собственной луной

Небесное тело имеет ширину в 1,32 километра, а его скорость составляет примерно 77 тысяч километров в час.

Никита Шевцов

Изображение

Астероид 1999 KW4 был обнаружен 29 мая 1998 года. Он вращается вокруг Солнца с периодом в половину земного года по эллиптической орбите. Расстояние от него до Земли постоянно варьируется, в этом году небесное тело сблизится с нашей планетой на расстояние в 5,18 миллиона километров — примерно 13,5 расстояния от Земли до Луны. Это довольно близко, учитывая, что обычно такие тела проходят более чем в 30 миллионах километров.

Но уникальность этого объекта в том, что у него есть собственная луна, вращающаяся вокруг. Поэтому технически этот астероид обозначается как двойная система. Объект 1999 KW4 астрономы из обсерватории Las Cumbres описывают так: «Слегка сплющенный на полюсах, с горным хребтом вокруг экватора на всем его протяжении. Из-за этого гребня объект напоминает волчок или грецкий орех».

Изображение
Астероид 1999 KW4 со своей луной / ©NASA

Из-за сближения с Землей на такое расстояние Центр малых планет Смитсоновской астрофизической обсерватории отнес астероид 1999 KW4 к категории потенциально опасных. Однако, судя по расчетам его орбиты, столкновение нам не грозит. В следующий раз астероид пройдет настолько близко к Земле только в 2036 году.

Благодаря большому размеру, это небесное тело можно будет разглядеть в любительский телескоп с Земли. 1999 KW4 будет находиться в поле видимости до 27 мая.

Изображение
Анимация движения луны вокруг астероида 1999 KW4 / ©Dr. Steven Ostro et al.

Астероиды угрожают не только нашей планете. Не так давно астрономы выяснили, что зафиксированная на поверхности Луны вспышка, на самом деле, была падением астероида, который двигался со скоростью в 61 тысячу километров в час.
https://naked-scienc...dnye-mimo-zemli





Астрономы обнаружили потенциально обитаемую планету

Дмитрий Мушинский

Изображение

Ученые из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка, Геттингенского университета им. Георга Августа и обсерватории Соннеберг обнаружили сразу 18 планет размером с Землю за пределами Солнечной системы. Миры настолько малы, что предыдущие исследования их просто игнорировали. Один из них является одним из самых маленьких известных на сегодняшний день, а другой может предложить условия, благоприятные для жизни.

Исследователи повторно проанализировали часть данных от космического телескопа «Кеплер» с помощью нового и более чувствительного метода. По оценкам группы, их новый метод может найти более 100 дополнительных экзопланет во всем наборе данных миссии. Свои результаты ученые описывают в журнале Astronomy & Astrophysics.

На сегодняшний день известно более 4000 планет, вращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы. Из этих так называемых экзопланет около 96 процентов значительно больше нашей Земли, — большинство из них более сопоставимы с размерами газовых гигантов Нептуна или Юпитера. Однако этот процент, скорее всего, не отражает реальных условий в космосе, поскольку выслеживать маленькие планеты гораздо сложнее, чем большие. Более того, маленькие миры являются интересными целями, так как могут быть похожи на Землю и потенциально обитаемы.

18 недавно открытых миров попадают в категорию планет размером с Землю. Самый маленький из них составляет всего 69 процентов от размера Земли; самый большой чуть более чем вдвое больше радиуса Земли. У них есть еще одна общая черта: пока все 18 планет не могут быть обнаружены в данных космического телескопа «Кеплер». Обычные алгоритмы поиска не были достаточно чувствительными.

В своих поисках дальних миров ученые часто используют так называемый метод транзита для поиска звезд с периодически повторяющимися падениями яркости. Если у звезды есть планета, орбитальная плоскость которой совмещена с линией обзора от Земли, планета перекрывает небольшую долю звездного света, проходящего перед звездой один раз за орбиту.

«Стандартные алгоритмы поиска пытаются идентифицировать внезапные падения яркости», — объясняет доктор Рене Хеллер из MPS, первый автор текущих публикаций. «В действительности, звездный диск выглядит немного темнее на краю, чем в центре. Поэтому, когда планета движется перед звездой, она изначально блокирует меньше звездного света, чем в середине транзита. Максимальное затемнение звезды появляется в центре транзита как раз перед тем, как звезда снова постепенно становится ярче ».

Большие планеты, как правило, производят глубокие и четкие изменения яркости своих звезд-хозяев, поэтому едва заметное изменение яркости от центра к краю звезды играет важную роль в их открытии. Малые планеты, однако, ставят ученых перед огромными проблемами. Их влияние на яркость звезды настолько мало, что очень трудно отличить ее от естественных флуктуаций яркости звезды и от шума, который обязательно сопровождает любое наблюдение. Команда Рене Хеллера теперь может показать, что чувствительность метода транзита может быть значительно улучшена, если в алгоритме поиска предполагается более реалистичная кривая блеска.

Новый алгоритм ищет не резкие перепады яркости, как в предыдущих стандартных алгоритмах, а ищет характеристику, постепенное затемнение и восстановление. Это делает новый алгоритм поиска транзита намного более чувствительным к маленьким планетам размером с Землю.

«Наш новый алгоритм помогает нарисовать более реалистичную картину популяции экзопланет в космосе», — резюмирует Майкл Хиппке из обсерватории Соннеберг. «Этот метод представляет собой значительный шаг вперед, особенно в поиске планет, подобных Земле».

Исследователи использовали данные космического телескопа NASA «Кеплер» в качестве испытательного набора для своего нового алгоритма. На первом этапе миссии с 2009 по 2013 год Кеплер зарегистрировал кривые блеска более 100 000 звезд, что привело к открытию более 2300 планет. После технического дефекта телескоп пришлось использовать в альтернативном режиме наблюдения, называемом миссией К2, но тем не менее он наблюдал более 100 000 звезд к концу миссии в 2018 году. В качестве первого тестового образца для их нового алгоритма, исследователи решили повторно проанализировать все 517 звезд из К2, которые, как уже было известно, содержат по крайней мере одну транзитную планету.

В дополнение к ранее известным планетам, исследователи обнаружили 18 новых объектов, которые ранее были упущены. «В большинстве планетных систем, которые мы изучали, новые планеты самые маленькие», — описывает результаты соавтор работы Кай Роденбек из Геттингенского университета и MPS. Более того, большинство новых планет вращаются вокруг своей звезды ближе, чем их ранее известные планетные спутники. Поэтому поверхности этих новых планет, вероятно, имеют температуры, значительно превышающие 100 градусов Цельсия, а некоторые даже имеют температуру до 1000 градусов по Цельсию. Исключение составляет только одно из тел: оно, вероятно, вращается вокруг своей красной карликовой звезды в так называемой обитаемой зоне. На таком благоприятном расстоянии от своей звезды эта планета может предложить условия, при которых на ее поверхности может появиться вода в жидком виде — одна из основных предпосылок для существования жизни в том виде, в каком мы ее знаем на Земле.
https://rwspace.ru/n...yu-planetu.html





«Космические котлы» оказались недолговечными

Дмитрий Мушинский

Изображение

Звездообразование в межзвездных облаках газа и пыли, так называемых молекулярных облаках, происходит очень быстро, но крайне неэффективно. Большая часть газа рассеивается звездным излучением, что делает галактики высокодинамичными системами, так называемыми «космическими котлами», состоящими из компонентов, которые постоянно меняют свой внешний вид. Основываясь на новых наблюдениях спиральной галактики NGC 300, группа ученых во главе с астрофизиком доктором Дидериком Круйссеном из Гейдельбергского университета впервые сумела реконструировать эволюцию во времени молекулярных облаков и процесс звездообразования внутри них. Их анализ показывает, что эти облака являются недолговечными структурами, переживающими быстрый жизненный цикл, вызванный интенсивным излучением новорожденных звезд. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Наблюдаемая интенсивность звездообразования в спиральной галактике NGC 300 может быть объяснена двумя способами. Молекулярные облака могут быть очень долгоживущими и в конечном итоге превращать всю свою массу в звезды. В этом случае положение молодых звезд должно в целом соответствовать положению молекулярных облаков, из которых они образовались. В качестве альтернативы звезды могут образовываться очень быстро в молекулярных облаках и рассеивать газ с помощью интенсивного излучения, оставляя лишь небольшую часть газа, доступную для превращения в звезды. В этом случае молодые звезды и молекулярные облака должны как правило находиться в разных местах.

Чтобы решить, какая из этих моделей жизненного цикла молекулярного облака верна, доктор Круйссен и его команда объединили два различных набора наблюдений галактики NGC 300, которая находится на расстоянии около 6 миллионов световых лет от Млечного пути. Первое наблюдение — это карта света, излучаемого окисью углерода, которая показывает, где находятся молекулярные облака. Вторая карта горячего ионизованного водорода, которая отмечает позиции массивных, недавно образованных звезд. Эти карты были получены с использованием Atacama Large Millimeter Array (ALMA) Европейской южной обсерватории (ESO) и 2,2-метрового телескопа Общества Макса Планка и ESO. Наблюдения ALMA проводились доктором Андреасом Шрубой, ученым из Института внеземной физики Макса Планка в Гархинге и одним из соавторов исследования. Ученые проанализировали данные, используя новый статистический метод, который определяет, как молекулярный газ и звездообразование в галактиках связаны в разных пространственных масштабах. Впервые этот метод позволяет точно определить положение молекулярных облаков и молодых звезд относительно друг друга.

Anti-correlation between molecular clouds and young stars in the nearby galaxy NGC300
https://www.youtube....h?v=ZbNCXDLrFRo

Видео демонстрирует, что молекулярные облака (вверху справа) и молодые звезды (вверху слева) антикоррелированы в соседней галактике NGC 300. По мере воспроизведения видео пространственное разрешение увеличивается, и соотношение между молекулярными облаками и молодыми звездами (внизу слева) изменяется с белого (сильная корреляция) в больших масштабах на ярко-красный и синий (сильная антикорреляция) в небольших масштабах. График в нижней правой панели дает количественную оценку этого поведения.

По мнению ученых, результаты не оставляют сомнений: положения молекулярных облаков и молодых массивных звезд редко совпадают. Этот эффект усиливается в меньших масштабах. Ученые пришли к выводу, что звезды образуются очень быстро, так что газ и молодые звезды представляют собой отдельные последующие фазы в жизненном цикле молекулярных облаков.

«Наши результаты показывают, что звездообразование происходит очень быстро и крайне неэффективно, — говорит доктор Круйссен, руководитель исследовательской группы в Институте астрономических вычислений. «Молекулярные облака в NGC 300 живут около десяти миллионов лет, и на их уничтожение уходит всего около 1,5 миллиона лет, задолго до того, как самые массивные звезды достигли конца своей жизни и взорвались как сверхновые».

Команда исследователей теперь хочет применить свой новый статистический метод к наблюдениям за очень далекими галактиками, чтобы сделать вывод о том, как происходило образование звезд в молекулярных облаках в истории Вселенной. «Теперь мы приступим к исследованию связи между молекулярными облаками и молодыми звездами в галактиках по всему космосу. В ближайшем будущем это позволит нам понять галактики как совокупности компонентов».
https://rwspace.ru/n...govechnymi.html





Астрономы: этим летом Земля сблизится с целым роем потенциально опасных метеоров

Дмитрий Мушинский

Изображение

Новое исследование, проведенное в Западном университете (США), доказывает возможность того, что встречный рой метеоров действительно может представлять экзистенциальный риск для Земли и ее обитателей. При рассмотрении катализаторов катастрофических столкновений, есть два основных источника околоземных объектов (NEOs), таких как астероиды и метеороиды, а также нарушители из внешней Солнечной системы, которые обычно являются кометами.

За последние несколько десятилетий огромные усилия были потрачены на каталогизацию более 90 процентов потенциально опасных объектов и продолжается работа по обнаружению, каталогизации и отслеживанию большего количества и меньших размеров этих объектов. Нарушителей внешней солнечной системы гораздо сложнее заметить, но опять же, в этой области ведется много работы.

Potential risk of Taurid meteor swarm best observed this summer
https://youtu.be/_WRtLHS82cA

Рой Таурид является третьим потенциальным источником риска, который изменяет вероятности возможных катастрофических воздействий. Тунгусский взрыв 1908 года (территория России) считается событием одним на 1000 лет, предполагая случайное распределение событий во времени. Но, рой Таурид — плотное скопление в метеорном потоке, через которое периодически проходит Земля, значительно меняет шансы и дает возможную причину для маловероятного события, которое происходит раз в 1000 лет, как чуть более века назад. Если гипотетическая мощь роя Таурид будет успешно доказана, это также увеличивает вероятность появления целой серии ударов по Земле в течение короткого периода времени.

Для исследования, опубликованного arXiv и принятого к публикации в «Ежемесячных уведомлениях» Королевского астрономического общества, Дэвид Кларк из Департамента наук о Земле Вестера, а также Пол Вигерт и Питер Браун из Департамента физики и астрономии Вестерна смоделировали большую коллекцию предполагаемых объектов длиной 100 метров. Сюда попали метеориты (например, тот, который вызвал Тунгусское событие 1908 года) с орбитами, похожими на таврический рой. Ученые рассчитали свои позиции вперед на 1000 лет. Анализируя положение и движение каждого объекта с течением времени, астрономы рассчитали что два объекта из роя Тауриды несут потенциальную опасность.

Согласно анализу данных Western Meteor Physics Group, Земля приблизится к 30 000 000 км от центра роя Тавриды этим летом, — подобного сближения не было с 1975 года. Расчеты также показывают, что это будет лучшее время просмотра роя Тавриды вплоть до начала 2030-х годов.

«К космическому сообществу проявился большой интерес, так как мы поделились своими результатами на недавней Конференции по планетарной обороне в Вашингтоне», — сообщил Дэвид Кларк, западный аспирант и первый автор исследования. «Существуют убедительные метеорологические данные и данные NEO, подтверждающие что рой Таурид имеет потенциальные экзистенциальные риски, но этим летом появляется уникальная возможность наблюдать и количественно определять эти объекты».
https://rwspace.ru/n...h-meteorov.html





Что находится на краю Вселенной?

Илья Хель 4

В 2019 году это обычная эмоция — желать по четыре-пять раз на дню отправиться не то, чтобы в космос, но на самый край света, как можно дальше, чтобы избавиться от дурного наваждения или плохой погоды, задерживающегося поезда или тесных брюк, таких заурядных на Земле вещей. Но что будет ждать вас на этой космологической границе? Что это вообще такое — край света, край Вселенной — что мы там увидим? Это граница или бесконечность вообще?

Изображение

Давайте спросим у ученых.


На краю света

Шон Кэрролл, профессор физики Калифорнийского технологического института

«Насколько мы знаем, у Вселенной нет границ. У наблюдаемой Вселенной есть край — предел того, что мы можем увидеть. Это связано с тем, что свет движется с конечной скоростью (один световой год в год), поэтому, когда мы смотрим на далекие вещи, мы вглядываемся назад во времени. В самом конце мы видим, что происходило почти 14 миллиардов лет, остаточное излучение Большого Взрыва. Это космический микроволновый фон, который окружает нас со всех стороны. Но это не физическая «граница», если уж так посудить.

Поскольку мы можем видеть лишь настолько далеко, мы не знаем, на что похожи вещи за пределами нашей наблюдаемой Вселенной. Та вселенная, которую мы видим, довольно однородна в больших масштабах и, возможно, так будет продолжаться буквально всегда. В качестве альтернативы вселенная могла бы свернуться в сферу или тор. Если это так, вселенная будет ограничена по общему размеру, но все равно не будет иметь границы, точно так же, как круг не имеет начала или конца.

Также возможно, что вселенная неоднородна за пределами того, что мы можем видеть, и что условия сильно отличаются от места к месту. Эту возможность представляет космологическая мультивселенная. Мы не знаем, существует ли мультивселенная в принципе, но поскольку не видим ни то, ни другое, разумно было бы сохранять непредвзятость».


Джо Данкли, профессор физики и астрофизических наук в Принстонском университете

«Да все то же самое!

Окей, на самом деле мы не считаем, что у вселенной есть граница или край. Мы думаем, что она либо продолжается бесконечно во всех направлениях, либо оборачивается вокруг себя, так что она не является бесконечно большой, но все равно не имеет краев. Представьте поверхность пончика: у нее нет границ. Может быть, вся вселенная такая (но в трех измерениях — у поверхности пончика всего два измерения). Это значит, что вы можете отправиться на космическом корабле в любом направлении, и если будете путешествовать достаточно долго, вернетесь туда, откуда начали. Нет края.

Но есть также то, что мы называем наблюдаемой вселенной, которая является частью пространства, которую мы можем реально видеть. Край этого места находится там, откуда свету не хватило времени, чтобы добраться до нас с начала существования вселенной. Мы можем увидеть только такой край, а за ним, вероятно, будет все то же самое, что мы видим вокруг: сверхскопления галактик, в каждой из которых миллиарды звезд и планет».


Поверхность последнего рассеяния

Джесси Шелтон, доцент кафедры физики и астрономии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн

«Все зависит от того, что вы подразумеваете под краем вселенной. Поскольку скорость света ограничена, чем дальше и дальше в космос мы смотрим, тем дальше и дальше назад во времени мы заглядываем — даже когда смотрим на соседнюю галактику Андромеду, мы видим не то, что происходит сейчас, а что происходило два с половиной миллиона лет назад, когда звезды Андромеды излучали свет, попавший в наши телескопы только сейчас. Самый старый свет, который мы можем увидеть, пришел из самых дальних глубин, поэтому, в некотором смысле, край вселенной — это самый древний свет, который нас достиг. В нашей вселенной это космический микроволновый фон — едва заметное, продолжительное послесвечение Большого Взрыва, которое отмечает момент, когда Вселенная остыла достаточно, чтобы позволить сформироваться атомам. Это называется поверхностью последнего рассеяния, поскольку отмечает место, где фотоны перестали прыгать между электронами в горячей, ионизированной плазме и начали вытекать через прозрачное пространство, на миллиарды световых лет в нашу сторону. Таким образом, можно сказать, что край вселенной — это поверхность последнего рассеяния.

Что находится на краю вселенной прямо сейчас? Ну, мы не знаем — и не можем узнать, нам пришлось бы ждать, пока свет, испущенный там сейчас и идущий к нам, пролетит много миллиардов лет в будущем, но поскольку вселенная расширяется все быстрее и быстрее, мы вряд ли увидим новый край вселенной. Можем лишь догадываться. На крупных масштабах наша вселенная выглядит по большей части одинаковой, куда ни глянь. Велики шансы, что если бы вы оказались на краю наблюдаемой вселенной сегодня, вы увидели бы вселенную, которая плюс-минус похожа на нашу собственную: галактики, больше и малые, во всех направлениях. Я думаю, что край вселенной сейчас это попросту еще больше вселенной: больше галактик, больше планет, больше живых существ, задающихся таким же вопросом».


Майкл Троксель, доцент физики в Университете Дьюка

«Несмотря на то, что Вселенная, вероятно, бесконечна в размерах, на самом деле существует не один практический «край».

Мы думаем, что Вселенная на самом деле бесконечно — и у нее нет границ. Если бы Вселенная была «плоской» (как лист бумаги), как показали наши тесты с точностью до процента, или «открытой» (как седло), то она действительно бесконечна. Если она «закрыта», как баскетбольный мяч, то она не бесконечна. Однако, если вы зайдете достаточно далеко в одном направлении, вы в конечном итоге окажетесь там, откуда начали: представьте, что вы движетесь на поверхности шара. Как однажды сказал хоббит по имени Бильбо: «Убегает дорога вперед и вперед…». Снова и снова.

У Вселенной есть «край» для нас — даже два. Это связано с частью общей теории относительности, которая гласит, что все вещи (включая свет) во Вселенной имеют ограничение скорости — 299 792 458 м/с — и этот предел скорости сохраняется всюду. Наши измерения также говорят нам, что Вселенная расширяется во всех направлениях, причем расширяется все быстрее и быстрее. Это значит, что когда мы наблюдаем объект, который очень далеко от нас, свету от этого объекта нужно время, чтобы добраться до нас (расстояние, деленное на скорость света). Хитрость заключается в том, что поскольку пространство расширяется, пока свет идет к нам, расстояние, которое должен пройти свет, также увеличивается с течением времени на пути к нам.

Итак, первое, что вы могли бы спросить: на каком самом дальнем расстоянии мы могли бы наблюдать свет от объекта, если бы он был испущен в самом начале существования Вселенной (которой около 13,7 миллиарда лет). Оказывается, это расстояние — 47 миллиардов световых лет (световой год примерно в 63 241 раз больше расстояния между Землей и Солнцем), и называется космологическим горизонтом. Можно поставить вопрос несколько иначе. Если бы мы отправили сообщение со скоростью света, на каком расстоянии мы могли бы его получить? Это еще интереснее, потому что скорость расширения Вселенной в будущем возрастает.

Оказывается, что даже если это послание будет лететь вечно, оно сможет добраться только до тех, кто находится сейчас на расстоянии 16 миллиардов световых лет от нас. Это называется «горизонт космических событий». Однако самая дальняя планета, которую мы могли наблюдать, находится в 25 тысячах световых лет, поэтому мы все равно могли бы поприветствовать всех, кто живет в этой Вселенной на сегодняшний момент. А вот самое дальнее расстояние, на котором наши нынешние телескопы могли бы различить галактику, составляет около 13,3 миллиарда световых лет, поэтому мы не видим, что находится на краю вселенной. Никто не знает, что находится на обоих краях».


Эбигейл Вирегг, доцент Института космологической физики им. Кавила при Чикагском университете

«Используя телескопы на Земле, мы смотрим на свет, исходящий из отдаленных мест Вселенной. Чем дальше находится источник света, тем больше времени требуется, чтобы этот свет попал сюда. Поэтому, когда вы смотрите на отдаленные места, вы смотрите на то, на что были похожи эти места, когда был рожден увиденный вами свет — а не на то, как эти места выглядят сегодня. Вы можете продолжать смотреть дальше и дальше, что будет соответствовать продвижению дальше и дальше назад во времени, пока не увидите нечто, что существовало спустя несколько тысячелетий после Большого Взрыва. До этого вселенная была настолько горячей и плотной (задолго до того, как появились звезды и галактики!), что любой свет во вселенной ни за что не мог зацепиться, его нельзя увидеть современными телескопами. Это и есть край «наблюдаемой вселенной» — горизонт — потому что за ним ничего не разглядеть. Время идет, этот горизонт меняется. Если бы вы могли посмотреть на Вселенную с другой планеты, вы вероятно увидели бы то же самое, что видим мы на Земле: ваш собственный горизонт, ограниченный временем, которое прошло с момента Большого Взрыва, скоростью света и расширением вселенной.

Как выглядит то место, которое соответствует земному горизонту? Мы не знаем, потому что можем увидеть это место таким, каким оно было сразу после Большого Взрыва, а не каким оно стало сегодня. Но все измерения показывают, что вся видимая вселенная, включая край наблюдаемой вселенной, выглядит примерно одинаково, так же, как и наша локальная вселенная сегодня: со звездами, галактиками, скоплениями галактик и огромным пустым пространством.

Мы также думаем, что вселенная намного больше той части вселенной, которую мы сегодня можем увидеть с Земли, и что у самой вселенной нет «края» как такового. Это просто расширяющееся пространство-время».


У вселенной нет границ

Артур Косовский, профессор физики Питтсбургского университета

«Одним из самых фундаментальных свойств вселенной является ее возраст, который, согласно различным измерениям, мы сегодня определяем как 13,7 миллиарда лет. Поскольку мы также знаем, что свет распространяется с постоянной скоростью, это означает, что луч света, который появился в ранние времени, прошел к сегодняшнему дню определенное расстояние (назовем это «расстоянием до горизонта» или «расстоянием Хаббла»). Поскольку ничто не может двигаться быстрее скорости света, расстояние Хаббла будет самым дальним расстоянием, которое мы когда-либо сможем наблюдать в принципе (если не обнаружим какой-либо способ обойти теорию относительности).

У нас есть источник света, идущий к нам почти с расстояния Хаббла: космическое микроволновое фоновое излучение. Мы знаем, что у вселенной не существует «края» на расстоянии до источника микроволнового излучения, которое находится почти на целой дистанции Хаббла от нас. Поэтому мы обычно предполагаем, что вселенная намного больше, чем нам собственный наблюдаемый объем Хаббла, и что настоящий край, который может существовать, находится намного дальше, чем мы когда-либо могли наблюдать. Возможно, это неверно: возможно, край вселенной находится сразу за дистанцией Хаббла от нас, а за ним — морские чудища. Но поскольку вся наблюдаемая нами вселенная везде относительно одинакова и однородна, такой поворот был бы очень странным.

Боюсь, у нас никогда не будет хорошего ответа на этот вопрос. У Вселенной может вообще не быть края, а если он и есть, то будет достаточно далеко, чтобы мы его никогда не увидели. Нам остается постигать лишь ту часть Вселенной, которую мы действительно можем наблюдать».
https://hi-news.ru/s...-vselennoj.html

#1513 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 25 Май 2019 - 07:37

Столкновения планетезималей вернули пыль в протопланетный диск

Изображение
Структура околозвездного диска в системе HD 163296
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello

Астрономы нашли объяснение аномальным свойствам распределений пыли и газа в протопланетном диске звезды HD 163296, которые противоречили изначальным теоретическим оценкам. Моделирование позволило качественно и количественно воссоздать наблюдаемую картину, учтя столкновения небольших тел — планетезималей — и гравитационное влияние, которое на них оказывают формирующиеся планеты-гиганты, пишут ученые в статье в The Astrophysical Journal.

Планеты и другие небольшие тела звездных систем формируются в протопланетных дисках из газа и пыли, окружающих молодые звезды. Основным источником материала для роста планет является пыль, то есть микроскопические твердые частицы. Теория предсказывает, что по мере роста планет концентрация пыли должна снижаться.

Новый этап детальных исследований формирующихся планетных систем стал возможен благодаря телескопу ALMA. С его помощью астрономы смогли выяснить структуры дисков у многих звезд, выделив в них кольца, провалы и спиральные узоры. Расчеты показывают, что они связаны с присутствием формирующихся планет, которые после достижения достаточной массы начинают значительно влиять на движение окружающих частиц.

Одной из таких систем является HD 163296, в центре которой расположена звезда в два раза больше Солнца и возрастом около 5 миллионов лет. Вокруг нее расположен массивный диск (около 10 процентов массы Солнца), простирающийся до 500 астрономических единиц, то есть примерно в два раза дальше внешнего края пояса Койпера в Солнечной системе. Распределение промежутков в диске говорит о формировании по крайней мере трех планет-гигантов, которые по массе больше, чем два Нептуна, но меньше Юпитера.

Новые наблюдения на телескопе ALMA показали, что в системе по-прежнему присутствует значительное количество пыли, масса которой превышает 300 земных. В то же время, учитывая заметный возраст диска и наличие трех планет, ученые не ожидали увидеть так много пыли. Более того, теория предсказывает, что этот компонент диска должен постепенно смещаться ближе к звезде, но это движение должно останавливаться при приближении к орбите крупной планеты.

Наблюдения показали, что пыль не только находится между орбитами первой и второй планеты, но и наблюдается внутри орбиты самой близкой к звезде планеты, где астрономы вовсе не ожидали ее заметить. Астрофизики под руководством Диего Туррини (Diego Turrini) из Национального института астрофизики в Италии попытались объяснить эти аномалии с учетом планетезималей, которые обычно не принимают во внимание.

«Из исследований нашей собственной Солнечной системы мы знаем, что проэволюционировавшие околозвездные диски, такие как у HD 163296, состоят не только из газа и пыли, но и из невидимой популяции небольших тел, подобных нашим астероидам и кометам, — говорит Туррини. — Мы также знаем, что возникновение планет-гигантов воздействует на эти планетезимали путем создания в их динамической эволюции короткого, но мощного возмущения. Несмотря на непродолжительность по сравнению с временем жизни планетной системы, длительность этого эффекта может быть сравнима с временем существования околозвездного диска».

Астрономы провели ряд численных моделирований поведения тел с различными свойствами в данной системе. Рост планет ожидаемо привел к хаотизации движения меньших объектов, выбрасывая их на орбиты с большими наклонениями и эксцентриситетами, подобно кометам в Солнечной системе. Основным результатом этого возмущения стала увеличившаяся примерно в сто раз частота столкновений планетезималей на высокой скорости. Такие соударения начали разрушать объекты и приводить к появлению вторичной пыли, распределение которой, однако, отличалось от первоначального. В частности, основными местами появления оказались кольцо между первой и второй планетой, а также область внутри орбиты первой планеты, то есть как раз те места, где обсерватория ALMA заметила аномальные концентрации пыли.

Изображение
Распределение частиц в численной модели, соответствующее сегодняшнему этапу эволюции системы, вид плашмя
D. Turrini et al. / The Astrophysical Journal, 2019


Изображение
Модельное распределение эксцентриситетов орбит планетезималей к настоящему времени
D. Turrini et al. / The Astrophysical Journal, 2019


Изображение
Модельное распределение наклонов орбит планетезималей к настоящему времени
D. Turrini et al. / The Astrophysical Journal, 2019


Изображение
Модельное распределение скоростей соударений планетезималей к настоящему времени, цветом обозначены вероятности, данные в каждом столбце независимо нормализованы
D. Turrini et al. / The Astrophysical Journal, 2019

Созданная модель позволяет также сделать ряд выводов о не связанных с пылью процессах в системе. В частности, столкновения планетезималей должны локально нагревать вещество и приводить к появлению спектральных сигналов соединений, которые в отсутствие возмущения находились бы в замороженном виде и не создавали заметного сигнала. К таким веществам относятся вода и угарный газ, которые действительно находили вне их снеговых линий в данной системе.
Еще одним эффектом является нагрев газа движение планетезималей, так как взаимодействие с другими объектами может придать им сверхзвуковые скорости. В результате вещество на значительном отдалении от плоскости диска оказывается нагретым, что также была отмечено в наблюдениях по уширению линий излучения угарного газа.

Современные телескопы позволяют разлядеть протопланетные диски у многих молодых звезд, которые оказываются разной структуры и форм. В частности, ALMA недавно обнаружила протопланетный диск у только что родившейся звезды. Околозвездные диски могут быть интересны не только в контексте астрономии, но и для фундаментальной физики — теоретики предложили с их помощью искать гипотетических сверхлегкие частицы аксионы.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...cumstellar-disc






Физики обнаружили резкий рост контактного параметра при переходе газа фермионов в сверхтекучее состояние

Изображение
C. Carcy et al. / Physical Review Letters, 2019

Австралийские физики впервые измерили поведение контактного параметра фермионов вблизи критической точки — оказалось, что при переходе газа атомов лития-6 в сверхтекучее состояние этот параметр резко вырастает на 15 процентов. Этот результат подтверждает теорию Латтинжера — Уорда и исключает некоторые другие теории. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Чем сильнее вы охлаждаете газ, тем сильнее проявляются его квантовые свойства. Если частицы газа подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна, они собираются в одном квантовом состоянии и образуют бозе-конденсат; если же частицы являются фермионами, из-за принципа запрета Паули между ними возникает сила эффективного отталкивания. Качественное объяснение такого поведения можно найти в материале «Квантовые газы при низких температурах». Однако в некоторых случаях эта стройная картина разрушается из-за взаимодействия между частицами. Наверное, самый известный пример такого взаимодействия, — взаимодействие электронов и фононов, в результате которого фермионы объединяются в куперовские пары, образуют бозе-конденсат и превращают материал в сверхпроводник. Аналогичные процессы также происходят в жидком гелии-3, который может переходить в сверхтекучее состояние, хотя его частицы подчиняются статистике Ферми.

К сожалению, физики до сих пор не до конца понимают, как связывание частиц в пары сказывается на свойствах физических систем. Конечно, теории сверхпроводимости и сверхтекучести фермионов давно построены и хорошо работают вдали от критической температуры (то есть температуры, ниже которой происходит конденсация фермионных пар). Однако мнения физиков расходится, когда они пытаются описать поведение системы вблизи критической температуры. В частности, сразу несколько теоретических моделей вблизи этой температуры предсказывают [1,2,3] разное значение контактного параметра C, определяющего вероятность, с которой два фермиона находятся поблизости друг от друга. Проблему усугубляет отсутствие экспериментов, в которых измерялось бы поведение этого параметра при фазовом переходе.

Группа физиков под руководством Криса Вейла (Chris Vale) наконец поставила такой эксперимент. В качестве системы фермионов ученые выбрали облако из нескольких сотен тысяч атомов лития-6, которые находились в одном из двух квантовых состояний с наименьшей энергией. Для удерживания облака физики использовали магнитно-оптическую ловушку. Затем ученые накладывали на систему внешнее магнитное поле, которое заставляет атомный газ «испаряться»: из-за градиента магнитного поля самые быстрые (то есть самые «горячие») атомы покидают ловушку, а самые медленные («холодные») — остаются. Подбирая напряженность поля и выключая его в заданный момент времени, ученые контролировали размер и — самое главное — температуру конечного облака.

Чтобы измерить зависимость контактного параметра от температуры, исследователи воспользовались брэгговской спектроскопией. Другими словами, физики фокусировали в центре облака (в этой области газ был практически однородным) два мощных лазерных луча, а затем измеряли отклик облика. По частоте и амплитуде его излучения ученые восстанавливали корреляционную функцию плотностей фермионов в разных точках, которая однозначно связана с динамическим структурным фактором. Наконец, используя операторное разложение (OPE) ученые связывали высокочастотное поведение структурного фактора с контактным параметром C.

Изображение
Схема измерения контактного параметра (a), изображение облака атомов после приложения брэгговского импульса (B) и разница предыдущей картинки с невозбужденным облаком ©
C. Carcy et al. / Physical Review Letters, 2019

В результате физики установили следующие закономерности в поведении контактного параметра. В сверхтекучей фазе (ниже критической температуры) C ≈ 3. При прохождении через критическую точку этот параметр практически мгновенно падает на 15 процентов (до C = 2,5), а затем продолжает оставаться практически на постоянном уровне, медленно снижаясь вплоть до температуры Ферми. По словам ученых, это поведение совпадает с теоретическими предсказаниями, основанными на самосогласованной теории Латтинжера — Уорда, и исключает некоторые другие теории.

Изображение
Экспериментально измеренная температурная зависимость контактного параметра (синие круги) в сравнении с предсказаниями разных теорий
C. Carcy et al. / Physical Review Letters, 2019


Изображение
Частотная зависимость динамического структурного фактора при разных температурах облака
C. Carcy et al. / Physical Review Letters, 2019

Стоит отметить, что одновременно с работой группы Вейла в Physical Review Letters была опубликована еще одна статья (препринт), посвященная измерению контактного параметра в газе атомов лития-6. В этой статье группа физиков под руководством Мартина Цвирляйна (Martin Zwierlein) добивалась однородности газа, помещая его в прямоугольный потенциал, а в остальном работа ученых практически в точности совпадает с работой группы Вейла. Результаты ученых также совпадают в пределах погрешности; также совпадают выводы обеих групп. Еще более удивительно, что статьи вышли одновременно не только в рецензируемом журнале, но и на архиве препринтов: группа Вейла выложила препринт 21 февраля, а группа Цвирляйна — 22 февраля.

Изображение
Экспериментально измеренная температурная зависимость контактного параметра (красные круги) в сравнении с предсказаниями разных теорий. Данные группы Цвирляйна
Biswaroop Mukherjee et al. / Physical Review Letters, 2019

В феврале этого года мы писали про еще один интересный эффект, связанный с сильным взаимодействием между нуклонами (которые, очевидно, тоже относятся к фермионам). Тогда группа CLAS показала, что объединение нуклонов в пары снижает сечение глубоко-неупругого рассеяния электронов на ядре по сравнению с сечением аналогичного процесса, в котором ядро заменено набором несвязанных нуклонов. Объяснить этот эффект, которые ученые называют эффектом EMC, до этого не удавалось почти 35 лет.

Дмитрий Трунин
https://nplus1.ru/ne...4/contact-pairs





Астрономы выяснили, что делают плазменные "сосиски" на Солнце

Изображение
Темный силуэт корональной дыры на Солнце на снимке космической обсерватории SDO
© Фото : SDO / NASA

МОСКВА, 24 мая – РИА Новости. Необычные волны на поверхности Солнца, похожие по форме на сосиски, оказались связаны с рождением нестабильностей в плазме светила и резким разгоном и торможением электронов во время мощных вспышек. Они часто превращают Солнце в "радиомаяк", пишут ученые в журнале Nature Communications.

"Объединив данные с радиотелескопов и фотографии с зонда SDO, мы смогли показать, что плазма на Солнце может вырабатывать радиовспышки, похожие по структуре на сигналы маяка. Мы давно знали об их существовании, но только сейчас мы смогли детально рассмотреть их и понять, как плазма в атмосфере Солнца становится нестабильной", — рассказывает Йон Карли (Eoin Carley) из Тринити-колледжа в Дублине (Ирландия).

Вспышки на Солнце возникают в тех случаях, когда линии магнитного поля, проходящие через пятна на поверхности Солнца, внезапно разрываются и начиняют пересоединяться. В результате этого энергия магнитного поля, заключенная в короне, верхнем слое атмосферы светила, начинает перетекать в его недра.

Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии, что разогревает плазму звезды на десятки миллионов градусов, а также заставляет ее расширяться и двигаться в стороны и вглубь недр, где она сталкивается с более холодными скоплениями материи Солнца.

Столкновение этих горячих и холодных потоков плазмы, как считали теоретики, должно порождать ударные волны, разгоняющие электроны и другие частицы, присутствующие в атмосфере Солнца, до околосветовых скоростей. Как именно это происходит, ученые пока не знают и поэтому они не могут объяснить многие необычные черты вспышек.

К примеру, еще в 1971 году радиоастрономы заметили, что во время почти всех всплесков активности Солнце вырабатывает пучки радиоволн , похожие по своей структуре на сигналы маяка или прочие рукотворные сообщения.

В начале текущего тысячелетия физики начали подозревать, что эти вспышки были связаны с процессами в короне светила, однако они не могли понять, как именно они превращали светило в "радиомаяк".

Часть из них считала, что эти периодические колебания имели фактически случайную природу, связанную с тем, с какой скоростью, где и как часто магнитная энергия короны перетекала в недра светила. Схожим образом, к примеру, формируются и падают капли с мокрого потолка пещеры. Другие астрономы предполагали, что они возникали под действием особых волн, распространявшихся по плазме Солнца и взаимодействовавших с ее электронами.

Карли и его коллеги проверили эти теории, наблюдая за Солнцем при помощи ультрафиолетовых камер на борту зонда SDO и французского наземного радиотелескопа NDA во время мощной вспышки, возникшей на поверхности светила в конце апреля 2014 года.

Сравнивая эти снимки и данные, астрономы пытались определить, были ли вспышки радиоволн и связанные с ними колебания электронов связаны со случайными процессами или различными волнами, распространявшимися по плазме Солнца в окрестностях той точки, где родилась эта вспышка.

Как оказалось, эти колебания частиц и "разрывы" в магнитных полях были связаны с движением так называемых "сосисочных" магнитогидродинамических волн. Они представляют собой особый вид колебаний, заставляющих плазму расширяться и сжиматься при их прохождении через ее толщу.

В пользу этого говорило сразу несколько вещей – солнечный "радиомаяк" мигал с такой же скоростью, с которой должны были двигаться плазменные "сосиски", а его вспышки рождались в тех точках внутри пятен, где подобные колебания могут существовать длительное время.

Эти волны, как отмечают ученые, делали плазму нестабильной и приводили к тому, что линии магнитного поля начинали периодически соединяться и разрываться. В результате этого электроны периодически тормозились и ускорялись, что и было причиной появления мощных, но коротких импульсов радиоволн.

Нечто подобное может происходить и в термоядерных реакторах, где подобные процессы будут мешать поддержанию реакции. Их изучение на ближайшей природной установке такого рода, как надеются Карли и его коллеги, поможет ученым решить все эти проблемы и "зажечь" миниатюрную копию Солнца на Земле.
https://ria.ru/20190...1554895531.html






Рандеву кометы и Земли помогло ученым найти "родину" ее океанов

Изображение
Комета около Земли
© Fotolia / Paul Fleet

МОСКВА, 24 мая – РИА Новости. Летающая обсерватория НАСА точно измерила изотопный состав воды в "хвосте" кометы Виртанена, сблизившейся с Землей в декабре прошлого года. Эти замеры подтвердили, что подобные небесные тела могли наполнить океаны нашей планеты водой в далеком прошлом, пишут ученые в журнале Astronomy & Astrophysics.

"Мы открыли гигантские запасы воды, похожей по изотопному составу на земную, на окраинах Солнечной системы. Вода играла критическую роль в развитии жизни, и мы давно хотели понять не только то, как она попала на Землю, но и то, как подобные процессы могут работать на планетах у других звезд", — рассказывает Дарек Лис (Darek Lis) из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США).

Сегодня ученые считают, что Земля сформировалась в "теплой" части протопланетного диска, где молекулы органики и вода не могли существовать из-за того, что ультрафиолетовое излучение светила разрывало воду и "кирпичики жизни" на части и не давало им соединиться.

По этой причине планетологи считают, что вода была принесена на Землю с холодных дальних подступов Солнечной системы, а органика или возникла уже на поверхности планеты, или была занесена вместе с влагой.

На роль этих "водовозов" и поставщиков веществ претендует два класса малых небесных тел – астероиды и кометы, в равной степени бомбардировавшие поверхность юной Земли примерно 3,8-3,5 миллиарда лет назад.


Поймать комету за хвост

За последний год ученые, благодаря миссии "Розетта" и наземным телескопам, предоставили множество доказательств того, что кометы могли лидировать в этой гонке. К примеру, оказалось, что на их поверхности присутствует спирт, сахара и целый ряд других "кирпичиков жизни", а изотопный состав благородных газов в хвосте кометы 67P был очень близок к земному.
Лис и его коллеги открыли еще одно сходство между кометами и Землей, наблюдая за недавним сближением кометы Виртанена с нашей планетой при помощи уникального телескопа SOFIA, установленного на борт "Боинга-747".

Это небесное тело, как и знаменитая комета Чурюмова-Герасименко, входит в число постоянных "соседей" внутренних миров нашей звездной системы. В отличие от большинства других комет, дальний конец их орбиты находится не на окраинах Солнечной системы, а в окрестностях Юпитера. Благодаря этому они встречаются с первыми четырьмя планетами каждые 5-7 лет.

Яркий пример таких объектов – комета Виртанена (46P/Wirtanen), сближающаяся с Землей каждые 5,4 года. Ее случайно открыл в 1948 году известный американский астроном Карл Виртанен, наблюдавший за движением нескольких тусклых звезд. Ее короткая орбита и частые встречи с Землей часто заставляли ученых задумываться об отправке миссии к этому небесному телу.

В данном случае, как отмечают Лис и его коллеги, астрономам не нужно было ничего делать – в середине декабря комета Виртанена подошла к Земле на рекордно малое расстояние, около 12 миллионов километров. Это позволило астрономам не только получить фотографии ее ядра, но и детально изучить химический состав ее газового "хвоста".

Ученых интересовала одна простая вещь – как много атомов легкого и тяжелого водорода, дейтерия, содержит вода в недрах кометы. Дело в том, что доля дейтерия в породах Земли, Луны, других планет, астероидов и комет является их своеобразным "свидетельством о рождении". Оно рассказывает о том, в какой части Солнечной системы они родились.

Как правило, чем меньше тяжелого водорода содержится в воде на том или ином небесном теле, тем ближе они должны были родиться к Солнцу. Если это действительно так, то материя астероидов должна содержать в себе крайне мало дейтерия, а комет – заметно больше этого элемента.


Водовозы Солнечной системы

Первые попытки измерить этот параметр раскрыли удивительную вещь – доли дейтерия в недрах разных комет могли очень сильно различаться. К примеру, "косматые чудовища" из облака Оорта, своеобразной "свалки стройматериалов" на окраинах Солнечной системы, содержали в себе в десятки раз больше тяжелого водорода, чем кометы Хонды-Мркоса-Пандушаковой и Хартли, "соседей" кометы Виртанена.

Эти разночтения заставляли одних ученых предполагать, что часть комет сформировалась не на окраинах Солнечной системы, а в ее внутренней части, а других – сомневаться в том, что кометы были единственными "поставщиками" воды для Земли.
Лис и его коллеги раскрыли реальную причину рождения этих несостыковок, сопоставив результаты своих наблюдений за кометой Виртанена с прошлыми попытками измерить долю "тяжелого" водорода.

С одной стороны, соотношение легкой и тяжелой воды в ее материи в среднем оказалось таким же, как и у Земли и прочих "юпитерианских" комет. С другой стороны ученые обнаружили, что доля дейтерия в газовом "хвосте" кометы Виртанена не была постоянной – она менялась вместе с тем, насколько активным было ее ядро. Чем больше и быстрее оно вырабатывало газы, тем меньше дейтерия присутствовало в ее выбросах.

Заинтересовавшись этим необычным феноменом, планетологи сопоставили уровни активности других комет с их изотопном составом. Оказалось, что эта закономерность была справедлива и для прочих "косматых" чудовищ — чем менее активными они были, тем больше дейтерия присутствовало в их выбросах вне зависимости от расположения их орбиты.

Что это означает? Как отмечает Лис, подобная закономерность говорит о том, что все кометы, скорее всего, имеют схожий, "земной" изотопный состав, а различия между ними возникли из-за особенностей методик оценки доли дейтерия в их недрах.
Соответственно, если все кометы имеют схожий состав льда, то океаны Земли могут состоять из них не частично, как сейчас считают планетологи, а фактически полностью. Как надеются ученые, следующее "рандеву" нашей планеты с кометой Чурюмова-Герасименко, которое состоится в ноябре 2021 года, поможет им проверить эту гипотезу.
https://ria.ru/20190...1554873939.html





Сформировало ли космическое столкновение стороны Луны?*

Асимметрию между фронтальной и обратной сторонами естественного спутника Земли вполне могло бы объяснить столкновение с карликовой планетой.

Столкновение с последствиями. Древнее столкновение с карликовой планетой вполне может быть причиной того, что видимая нами и обратная сторона земной Луны настолько различны между собой. И вот теперь эту давно известную теорию подтверждает компьютерное моделирование. В соответствии с ним, нынешняя асимметричная структура лунной коры может быть хорошо объяснена воздействием такого небесного тела на обращенную к Земле сторону нашего естественного спутника, сообщают исследователи.

Изображение
Почему обращенная к нам сторона Луны столь сильно отличается от ее обратной стороны? © Malik Evren/ istock

Луна всегда повернута к нашей планете одной стороной - при этом ее обратная сторона никогда не видна с Земли. И лишь только благодаря автоматическим беспилотные орбитальным зонды и астронавтам миссии «Аполлон-8» земляне смогли получить первые изображения этого скрытого для нас лунного полушария. При этом стало очевидно: по-видимому, дальняя сторона Луны значительно отличалась от уже достаточно хорошо изученной ближней к нам ее стороны.

Вместо сплошного слоя из базальтовой лавы тыльная часть Луны характеризуется покрытыми коркой из горных пород плато и особенно крупными кратерами. Кроме того, лунная кора там намного толще, чем с обращенного к нам бока. Почему это так, существуют разные теории. Две из самых распространенных предполагают: либо Земля когда-то имела две луны, которые в итоге слились воедино, либо сегодняшнюю асимметрию вызвало столкновение с другим небесным телом в ранней истории Луны.


Взгляд на теорию столкновения

Ученые группы под руководством Мэн-Хуа Чжу из Университета науки и технологий Макао на Тайпе детально изучили последнее предположение, используя компьютерное моделирование. К этой работе их подтолкнули результаты лунных миссий NASA и японского космического агентства JAXA, которые в последние годы собрали новые и более совершенные данные. Исходя из этого, кажется, что лунная кора на стороне, противоположной Земле, состоит из двух слоев различного состава, а на обращенной к нам стороне имеются большие площади минералов пироксена с низким содержанием кальция, которые могут возникать именно в результате удара.

Ученые в ходе своего исследования проверили различные сценарии, чтобы выяснить, может ли такое событие, как столкновение миллионы лет назад, действительно объяснить известные особенности лицевой и обратной сторон спутника Земли. Для этого было проведено в общей сложности 360 симуляций.


Несколько меньше Цереры

Результат оказался таковым: «Наши модели подтверждают, что мощное ударное воздействие на земную сторону Луны могло привести к асимметрии между передней и задней ее сторонами», - сообщают ученые. Наиболее оптимальным объяснением структуры лунной коры сегодня представляется объект диаметром 780 километров, который врезался в Луну со сравнительно низкой скоростью - около 22 500 километров в час.

По словам исследователей, этот объект мог быть немного меньше, чем известная карликовая планета Церера из пояса астероидов. Но при этом вполне вероятен и другой сценарий, где объяснением различий является несколько меньшее небесное тело диаметром 720 километров. Но в этом случае это тело должно было бы иметь несколько большую скорость столкновения с Луной.


Второй слой коры

Как объясняют ученые, модели в обоих случаях показывают: в результате удара было бы выброшено большое количество материала, который в конечном итоге упал бы обратно на поверхность Луны. При этом изначальная кора на обратной стороне Луны была бы покрыта слоем космического мусора и обломков толщиной от пяти до десяти километров. «Это как раз и подразумевает второй слой коры, который был обнаружен на противоположной Земле стороне», - подозревает Чжу.

Также моделирование предполагает, что столкновение не было вызвано гипотетической второй земной луной. Карликовая планета или астероид: что бы это ни было, но по мнению исследовательской группы, ударный элемент двигался своей орбите вокруг Солнца.


С Луны на Марс

Ударное воздействие такого небесного тела, считают исследователи, могло бы также объяснить некоторые ранее необъяснимые различия в изотопах калия, фосфора и вольфрама-182 на поверхностях Земли и Луны. «Наша модель может объяснить изотопные аномалии тем, что вследствие столкновения спутник Земли обрел новые материалы, отсутствовавшие в нем с момента его возникновения», - пишут они.

«В общем и целом, наша работа поддерживает гипотезу о том, что мощное воздействие извне и поспособствовало асимметрии передней и задней частей Луны», - заключают исследователи. В будущем же лучшее понимание происхождения земной Луны может также открыть возможности для нового понимания ранних фаз других небесных тел с аналогичной асимметрией - например, Марса.
https://kosmos-x.net...2019-05-23-5726






В пустыне Атакама найдена самая старая «коллекция» метеоритов на Земле

Изображение
Фото: Jérôme Gattacceca (CEREGE)

Исследователи из Франции, Чили, США и Бельгии обнаружили в чилийской пустыне 388 хорошо сохранившихся метеоритов, некоторым из которых более двух миллионов лет. Новость появилась на сайте Геологического общества Америки. Результаты опубликованы в журнале Geology.

«Наша цель в этой работе состояла в том, чтобы увидеть, как поток метеоритов на Землю менялся в больших временных масштабах – миллионах лет, в соответствии с астрономическими явлениями», – говорит Алексис Друар из Университета Экс-Марсель (Франция), первый автор статьи.

Команда собрала 388 метеоритов и сфокусировалась на 54 каменных образцах из области Эль Медано в пустыне Атакама. Используя космогенные датировки возраста, они определили, что средний возраст метеоритов составил 710 000 лет. Кроме того, 30% образцов были старше одного миллиона лет, а два образца были старше двух миллионов лет. Все 54 метеорита были обычными хондритами или каменистыми метеоритами, которые содержат зернистые минералы.

Интересно, что больше всего метеоритов на Земле сохранилось не в Атакаме, самой сухой пустыне на планете, а в Антарктиде и в горячих пустынях (около 64% ​​и 30% всех метеоритов соответственно), но возраст метеоритов в этих местах редко превышает полмиллиона лет, так как сами места относительно молоды. К тому же, скалистые «пришельцы» естественным образом исчезают из-за процессов выветривания (например, из-за эрозии под действием ветра). Атакама же стала идеальным местом для исследования: ей более 10 миллионов лет, а значит, она хранит в себе старые метеориты.

Источник: www.geosociety.org
https://scientificru...oritov-na-zemle





Массивные черные дыры в маленьких галактиках

Изображение
sciencenews.org

Ученые выяснили, что у маленьких галактик могут быть массивные черные дыры, - пишет sciencenews.org.

Большие галактики, такие как Млечный Путь, имеют соответственно большие черные дыры. Но у маленьких галактик черные дыры тоже могут быть массивными. Новое исследование выявило десятки массивных кандидатов в черные дыры в миниатюрных карликовых галактиках.

Удивительно, но некоторые из этих потенциальных черных дыр находятся не в центре галактик, а на окраинах, сказала астроном Эми Рейнс 20 мая на конференции о черных дырах в Гарвардском университете. Изучение этих монстров может помочь астрономам разгадать тайну того, как образуются сверхмассивные черные дыры в больших галактиках.

«Вопреки общепринятому мнению, карликовые галактики могут, и, по крайней мере, некоторые из них, имеют массивные черные дыры», - сказала Рейнс из Университета штата Монтана в Бозмане. Эти черные дыры могут «дать ключ к образованию первых черных дыр в ранней Вселенной».

Почти каждая массивная галактика, когда-либо наблюдавшаяся, имеет сверхмассивную черную дыру в центре. Эти гиганты, включая черную дыру Млечного Пути, весят от 100 000 до нескольких миллиардов масс Солнца. И эта масса тесно связана с массой галактики-хозяина. «Как правило, большие галактики имеют большие черные дыры», - сказала Рейнс.

Поэтому, когда Рейнс, будучи аспирантом в 2011 году, наткнулась на сверхмассивную черную дыру в карликовой галактике Henize 2-10, она была ошеломлена. Рейнс искала признаки звездообразования и вместо этого нашла активно питающуюся черную дыру, расположенную на расстоянии около 30 миллионов световых лет от Земли.

«Это было открытие совершенно новой среды для массивной черной дыры, и я была мотивирована искать больше таких объектов», - сказала она.

Вглядываясь в тысячи карликовых галактик, Рейнс и его коллеги с тех пор обнаружили около 100 массивных черных дыр, испускаемых светящимися газовыми дисками, которые циркулируют вокруг черных дыр во время их питания.

Эти черные дыры «скорее всего, верхушка айсберга», сказал Рейнс. Только наиболее активно питающие черные дыры обнаруживаются на видимых длинах волн и исключительно в галактиках с относительно низким образованием звезд. Так что может быть много других, которые сложнее заметить.

В настоящее время исследователи сосредотачивают свои поиски на более длинных невидимых радиоволнах, которые могут выявить черные дыры, питающиеся менее активно. Используя Очень большой массив радиотелескопов в Нью-Мексико, команда уже обнаружила 39 потенциальных черных дыр в 111 карликовых галактиках. По крайней мере 14 из этих кандидатов, вероятно, окажутся черными дырами, сказала Рейнс. Некоторые из других могут быть иными объектами, которые излучают ярко светящиеся радиоволны, такими как остатки сверхновых.

Рейнс была удивлена тем, что, согласно компьютерному моделированию, до половины всех карликовых галактик могут иметь нецентральные черные дыры. Она предположила, что черные дыры могли быть искажены при слиянии галактик или вырвались из центра, когда две более мелкие черные дыры слились в галактике.

Эта работа «идентифицирует новую и уникальную популяцию [черных дыр], которую, возможно, пропустили другие методы отбора», - говорит астрофизик Вивьен Балдассаре из Йельского университета, которая использует другие методы для поиска черных дыр в карликовых галактиках.

Изучение массивных черных дыр в маленьких галактиках может помочь ученым понять, как сверхмассивные черные дыры в больших галактиках стали такими крупными за космическое время. Одна возможность состоит в том, что черные дыры увеличиваются, складывая свои массы вместе, когда их галактики сливаются. Вторая - они могли начать расти очень давно. Карликовые галактики, которые настолько малы, что, вероятно, не прошли через большое количество слияний, могли сохранить реликты этих древних массивных черных дыр. Знание того, насколько большими могут стать реликтовые черные дыры, может помочь связать сверхмассивных монстров, которые астрономы видят в современной Вселенной, с их древними аналогами.

Источник: www.sciencenews.org
https://scientificru...nkih-galaktikah





Удивительное движение песка на Марсе

Виктория Ветрова

Изображение
Кратер Виктория на Марсе. Image Credit: NASA/JPL-caltech/University of Arizona

У Марса и Земли может быть много общего, но процессов, которые ваяют их песчаные дюны, среди них нет. Как именно марсианский песок движется по трещинам и ударным кратерам, было загадкой, но у ученых появились ответы.

Исследователи планет всесторонне раскрыли, как ветры, разреженная атмосфера, температура и топография работают вместе, чтобы сформировать инопланетный ландшафт — и как он отличается от движения песка на Земле.

Это исследование может помочь относительно возможного полета человечества на Марс.

Несмотря на пыльную бурю на всей планете, марсианские ветры в целом не склонны сдвигать столько песка, сколько ожидалось ранее. Это потому, что атмосфера планеты тонкая и слабая; на самом деле, среднее приземное атмосферное давление составляет всего 0,6 процента от атмосферного давления на уровне моря.

В свою очередь, это также делает ветры Красной планеты довольно слабыми.

«На Марсе просто не хватает энергии ветра, чтобы перемещать значительное количество материала по поверхности», — говорит ученый-планетолог Мэтью Хойнаки из Университета Лунной и Планетарной лаборатории Аризоны.

«На Марсе может потребоваться два года, чтобы увидеть то же движение, которое вы обычно видите за сезон на Земле».

Исследователи планет не были уверены, что марсианские пески все еще активно движутся.

Они выбрали 54 дюнных поля, охватывающих 495 отдельных дюн высотой от 2 до 120 метров, и изучили их снимки, сделанные камерой HiRISE зонда Mars Reconnaissance Orbiter за периоды от двух до пяти лет, чтобы соотнести объемы песка и скорость миграции дюн.

«Мы хотели узнать: является ли движение песка равномерным по всей планете или оно усиливается в одних регионах по сравнению с другими? Мы измерили скорость и объем, с которым дюны движутся по Марсу».

Они обнаружили, что скорость миграции дюн в форме полумесяца в среднем составляла всего полметра в год — примерно в 50 раз медленнее, чем у некоторых песчаных дюн на Земле.

Исследователи изучили песок в различных местах, включая кратеры, трещины, каньоны, кратеры, равнины и полярные бассейны, и обнаружили, что из всех песчаных областей движение было самым сильным в трех местах.

Это Syrtis Major Planum, большое темное пятно между северными низменностями и южными нагорьями, к западу от кратера Исидис; Hellespontus Montes, горная цепь, простирающаяся на 711 километров между Ноачис Терра и ударным кратером Эллады Планития; и моря песка, окружающие северный полюс.

Эти три местоположения все очень отличаются друг от друга, за исключением двух ключевых вещей: у них есть резкие переходы в топографии и температуре поверхности.

«Это не те факторы, которые вы найдете в геологии Земли», — сказал Хойнацки. «На Земле факторы отличаются от Марса. Например, грунтовые воды у поверхности или растения, растущие в этом районе, замедляют движение песка в дюнах».

Была еще одна область с более высокой скоростью движения песка — хотя и не такой высокой, как первые три. Это были бассейны, заполненные яркой пылью, которые сильно отражают солнечный свет и нагревают воздух, создавая локальные конвекционные потоки, которые перемещают песок.

Исследование было опубликовано в журнале Geology.
https://rwspace.ru/n...a-na-marse.html

#1514 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 27 Май 2019 - 07:53

Ветра на Юпитере «сдувают» магнитное поле планеты

Изображение

Магнитное поле Юпитера претерпело изменения с 1970-х гг., и физики теперь подтвердили это.

В новой научной работе исследователи сравнили данные измерений магнитного поля, выполненных в ходе четырех предыдущих миссий к Юпитеру (Pioneer 10 («Пионер-10»), 1973 г.; Pioneer 11 («Пионер-11»), 1974 г.; Voyager 1 («Вояджер-1»), 1979 г.; Ulysses («Улисс»), 1992 г.), с результатами новейших измерений магнитного поля гигантской планеты, выполненных орбитальным аппаратом НАСА Juno («Юнона») в 2016 г.

Результаты сравнения показали, что эти данные не полностью согласуются между собой. Согласно авторам работы, это указывает на то, что магнитное поле Юпитера претерпело изменения за прошедшие несколько десятилетий.

В этом исследовании ученые во главе с Кими Мур (Kimee Moore) из Гарвардского университета, США, определили изменения только внутреннего магнитного поля Юпитера, исключая из рассмотрения магнитное поле, связанное с верхними слоями юпитерианской атмосферы. Внутренняя часть магнитного поля Юпитера, согласно моделям, почти полностью связана с внутренним динамо планеты.

Так что же вызвало эти изменения? Что происходит с внутренним динамо Юпитера?

Согласно авторам работы, изменения магнитного поля Юпитера происходят под действием ветров, дующих в атмосфере планеты. Эти ветра существуют, согласно моделям, даже на глубине в 3000 километров в атмосфере Юпитера, где вещество переходит из состояния газа в состояние жидкого металла. Большая часть этих изменений сконцентрирована в Большом голубом пятне Юпитера (не путать с Большим красным пятном), области с мощным магнитным полем, расположенной близ экватора планеты. Северная и южная части пятна смещаются на восток, а центральная треть смещается к западу, в результате чего происходят значительные изменения магнитного поля Юпитера, указывают Мур и ее команда.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
https://www.astronew...=20190527053740






Астрономы изучают экзотическую материю в солнечной атмосфере

Изображение

Ученые из Ирландии и Франции объявили на днях о крупном открытии, связанном с поведением материи в экстремальных условиях атмосферы Солнца.

В своей работе астрономы во главе с Оуэном Карли (Eoin P. Carley) из Тринити-колледжа (Дублин, Ирландия) использовали крупные радиотелескопы и ультрафиолетовые камеры, установленные на космическом аппарате НАСА, для того чтобы глубже понять экзотическое, плохо изученное «четвертое состояние материи». Известное как плазма, это состояние вещества, возможно, хранит в себе ключ к созданию экологически безопасных и эффективных ядерных реакторов на Земле.

На Земле изучать свойства плазмы весьма проблематично, поскольку в естественных условиях на нашей планете ее довольно трудно найти. Ученые воссоздают плазму в лабораториях, однако намного более богатым источником плазмы – своего рода природной лабораторией – являются звезды, в частности наше Солнце.

Температуры в солнечной атмосфере превосходят один миллион градусов, и частицы в ней движутся с околосветовыми скоростями. Эти частицы эффективно излучают в радиодиапазоне, поэтому для этого нового исследования Карли и его коллеги использовали крупный радиотелескоп, расположенный в коммуне Нансе, Центральная Франция. Объединив эти результаты с наблюдениями УФ-активности Солнца, выполненными при помощи космического аппарата Solar Dynamics Observatory НАСА, астрономы зафиксировали условия дестабилизации плазмы в солнечной атмосфере.

Стабильность плазмы определяет возможность ее использования в реакторах термоядерного синтеза, поэтому эти результаты имеют большое значение для развития физики плазмы, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
https://www.astronew...=20190527060052





Ученые находят «магниты для метеоров» в космосе - гигантские планеты

Изображение

Астрономы считают, что такие планеты, как Юпитер, защищают нас от космических объектов, которые иначе врезались бы в Землю. Теперь ученые стали на шаг ближе к пониманию аналогичного механизма в других планетных системах Галактики.

В новом исследовании группа ученых во главе со Стивеном Кейном (Stephen Kane) из Калифорнийского университета в Риверсайд, США, открыла две планеты размером с Юпитер, которые могут помочь выяснить, возможно ли существование жизни на меньших по размерам планетах в других планетных системах.

«Мы считаем, что планеты, подобные Юпитеру, стали краеугольным камнем появления и развития жизни на Земле. Без гравитационного «щита» этих газовых гигантов появление человека на нашей планете было бы невозможным, - сказал Кейн. – Теперь нам нужно понять, насколько много планетных систем других звезд имеют планеты размером с Юпитер, чтобы определить возможную обитаемость небольших, каменистых планет из этих систем».

Астрономам известно большое число планет размером с Юпитер, однако они, как правило, расположены близко к родительским звездам, в то время как в Солнечной системе гигантские планеты расположены снаружи по отношению к Земле. Для поисков таких гигантских планет можно использовать метод, основанный на наблюдениях небольших смещений родительской звезды, вызванных присутствием планеты (метод радиальных скоростей), однако орбитальный период планеты, расположенной достаточно далеко от звезды, часто составляет десятки и сотни лет. Поэтому для ускорения поиска планетных систем нужной конфигурации в своей работе команда Кейна использовала комбинацию из метода радиальных скоростей и метода прямых наблюдений. В этом случае при регистрации смещения звезды астрономы подтверждают присутствие планеты прямыми наблюдениями.

Исследование опубликовано в журнале Astronomical Journal.
https://www.astronew...=20190527062656






Снимок: Астрономы-любители замечают «лопасти» у Большого красного пятна Юпитера

Изображение

В последнее время астрономы-любители стали задумываться о переименовании знаменитого Большого красного пятна (БКП) Юпитера в «Большой красный вентилятор».

Здесь, на Земле, атмосферные вихри быстро рождаются и исчезают. И хотя этот знаменитый атмосферный вихрь Юпитера существует на протяжении нескольких сотен лет, в конечном счете его ожидает та же участь – и в настоящее время мы можем видеть начало исхода БКП, сопровождающееся изменениями морфологии загадочного объекта.

БКП уменьшается в размерах. Ранее эта структура даже имела вытянутую форму, и ученые НАСА называли этот период ее эволюции «Большой красной сосиской». В настоящее время БКП постепенно уменьшается в размерах с примерно постоянной скоростью. Недавно астрономы-любители стали замечать новые образования – «лопасти» и «хлопья» - которые разлетаются в разные стороны от, как представляется на первый взгляд, «раскручивающегося» БКП. Впрочем, эксперты версию о «раскручивании» БКП не подтверждают, говоря о более сложном механизме преобразования формы пятна.

Данный снимок БКП Юпитера (см. фото) был сделан астрономом-любителем Кристофером Го в пятницу, 17 мая.

В то время как астрономы-любители «сражаются» с земной атмосферой, препятствующей наблюдениям БКП, юпитерианская орбитальная миссия НАСА Juno («Юнона») продолжает следить за атмосферным вихрем из космоса. Снимки, сделанные при помощи этого аппарата, также фиксируют значительные количества красноватых «хлопьев», начиная с 2017 г.

И хотя на настоящее время неясно, что именно нам говорят «лопасти» или «хлопья» об остаточной продолжительности существования БКП, тем не менее, большинство экспертов сходится на том, что примерно через 20 лет БКП почти полностью исчезнет, превратившись в «Большие красные воспоминания».
https://www.astronew...=20190525105555





Астероид с собственным спутником пронесся мимо Земли вчера вечером

Изображение

Эта система астероид-спутник под названием 1999 KW4 состоит из двух космических камней. Больший камень составляет в диаметре 1,3 километра, согласно НАСА, и имеет форму волчка. Меньший камень имеет вытянутую форму, а его длина по наибольшему измерению составляет 0,57 километра. Он вращается вокруг более крупного астероида, все время оставаясь обращенным к нему одним из концов.

Вместе эти астероиды прошли мимо Земли под настолько необычным, крутым углом, что НАСА назвало их «наименее доступным… для космических миссий из всех двойных астероидов, известных науке».

Эти два астероида прошли мимо нашей планеты в 23:05 GMT на расстоянии 5 182 015 километров от ее поверхности. Это расстояние примерно в 12 раз превышает расстояние между Землей и Луной, поэтому данный космический камень не представлял для нашей планеты никакой угрозы. На самом деле, субботнее приближение этой пары астероидов к Земле стало четвертым по счету с момента их открытия в 1999 г. – и отнюдь не самым близким.

25 мая 2001 г., согласно НАСА, астероиды приблизились к Земле на 6,7 процента ближе, чем вчера, пройдя мимо планеты на расстоянии 3 005 447 километров. Через 17 лет, считая от сегодняшнего дня, 25 мая 2036 г., эти камни пройдут на 55,2 процента ближе к Земле, то есть на расстоянии всего лишь 2 323 106 километров – и вновь не будут представлять собой угрозу для населения планеты.

Согласно Earthsky.org, эти астероиды будут оставаться видимыми для астрономов-любителей в течение нескольких суток после максимального сближения с Землей, находясь преимущественно в южном полушарии неба.
https://www.astronew...=20190526085426





Австрийский студент открыл три экзокометы возле звезды Бета Живописца

В базах данных космического телескопа NASA Tess были обнаружены поразительные сигналы. И исследователи из университета Инсбрука (Австрия) сообщают, что они происходят от далеких комет.

Исследователям из университета Инсбрука удалось сделать замечательное открытие: студент Себастьян Зиба, работающий в команде Констанции Цвинц в Институте астрофизики и физики частиц Университета Инсбрука, обнаружил три экзокометы возле звезды Бета Живописца. Расположена эта звезда в 63 световых годах от нас.

Изображение
Художественное изображение комет возле отстоящей от нас на 63 световых года звезды Бета Живописца. Иллюстрация: Michaela Pink

Год назад миссия NASA Tess приступила к поиску планет за пределами Солнечной системы. В ходе оценки данных с космического телескопа Зиба неожиданно обнаружил сигналы экзокомет, когда анализировал полученную телескопом световую кривую Бета Живописца. Распознавание же этих сигналов, говорят специалисты, было обусловлено «технической зрелостью нового космического телескопа».


Космический юнец

Вместе с коллегами из Нидерландов и Великобритании Зиба и Цвинц проанализировали сигналы уже более подробно. Исследователи утверждают, что данные показывают снижение интенсивности звездного света, из которого можно сделать вывод о существовании там комет. Поскольку предполагается, что в принципе экзокометы стремятся вращаться вокруг молодых звезд скорее по круглым орбитам, можно рассчитывать на еще больше «открытий такого рода», надеется Цвинц.

Имея возраст около 23 миллионов лет, Бета Живописца еще очень молодая звезда. Но еще в 1980-х годах она уже попадала в заголовки многих СМИ. «Исследования Бета Живописца предоставили важные подсказки для поиска планетных систем вокруг звезд, отличных от нашего Солнца - еще за десятилетие до того, как были впервые реально обнаружены экзопланеты», - говорит Цвинц.


Газовый гигант в компании

Еще в конце 1990-х годов астрофизики теоретически предположили, что около удаленной на 63 световых года от Солнца звезды Бета Живописца существуют экзокометы. Теперь же ученые хотят выяснить, как часто встречаются экзокометы вообще, и действительно ли их число уменьшается с возрастом звезды, рассказала Цвинц.

В 2008 году на орбите Бета Живописца была обнаружена экзопланета: мир, получивший название Бета Живописца b, является газовым гигантом, масса которого примерно в 13 раз больше массы Юпитера. Обнаружена же эта экзопланета была телескопом Very Lar
https://kosmos-x.net...2019-05-25-5729





Необычный взгляд «Хаббла» на галактику M 90

Изображение
ESA/HUBBLE & NASA, W. SARGENT ET AL.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) опубликовало снимок телескопа «Хаббл» с изображением спиральной галактики Мессье 90, которая не удалятся от Млечного Пути, а, наоборот, приближается к нему.

Мессье 90 (Messier 90) – спиральная галактика в созвездии Девы, удаленная от нашей галактики примерно на 60 миллионов световых лет. М 90 является частью скопления Девы, состоящего из 1200 галактик.

На снимке галактики отчетливо видна ее структура – центральный балдж и рукава. Есть у фотографии и некоторая особенность: секция в виде «лесенки» в левом верхнем углу. Эта черту можно объяснить особенностями камеры «Хаббла» Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2), с помощью которой был получен снимок.

WFPC2 работала в период с 1994 по 2010 год, создавая изображения с необычной ступенчатой формой, как показано на этом снимке. Камера фиксировала инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый свет с помощью четырех детекторов. Один из детекторов давал большее увеличение, чем остальные три. Когда четыре изображения объединяли в одно, необходимы были корректировки: изображение с большим увеличением уменьшили в размере, чтобы снимок выровнялся должным образом. Из-за этого и образовалась «лесенка» на фотографии галактики.

Источник: www.nasa.gov
https://scientificru...-galaktiku-m-90






Над Австралией пролетели два метеорита размером с автомобиль

Это произошло с интервалом в два дня. Вспышки света от метеоритов освещали целые улицы.

Никита Шевцов

Изображение

Обычно метеориты пролетают незамеченными либо оставляют еле заметные следы на ночном небе, когда сгорают в атмосфере. Но сила и длительность вспышки света при вхождении небесного тела в земную атмосферу прямо пропорциональна его размерам.

В понедельник, 20 мая, над северной территорией Австралии многие жители заметили вспышку света. Видеорегистраторы, установленные на фонарных столбах, засняли момент падения метеорита, который озарил небо вспышкой синего цвета. Его заметили люди из двух разных городов, расположенных на расстоянии 500 километров друг от друга.

Второй такой же крупный метеорит пролетел в небе над Австралией спустя два дня — 22 мая. По словам австралийского астронома Дэвида Финли, этот объект был в диаметре примерно как Toyota Land Cruiser Prado, а весил от 20 до 40 тонн. Он летел со скоростью 40 тысяч километров в час, а мощность его взрыва при столкновении с землей составила бы 1,6 килотонны в тротиловом эквиваленте.

Meteor causes blue and purple light to illuminate the sky over Australia
https://www.youtube....h?v=7Owg00A0dyE
Падение метеорита 20 мая, снятое видеорегистратором /©Daily Mail

Однако оба небесных тела, к счастью, разорвались в воздухе, а их обломки упали в воды океана. Но второй объект, пролетевший в небе над Австралией 22 мая, упал всего в 400 километрах от крупного населенного пункта — Аделаиды. Упади он немного ближе, этот город могла постичь участь Челябинска, в небе над которым в 2013 году взорвался болид массой в 13 тысяч тонн и диаметром 20 метров.

exceptonally bright fireball in the skies over south australia 21-5-2019
https://www.youtube....h?v=xBrmOqvSpDA
Падение метеорита 22 мая, снятое полицейской камерой видеонаблюдения /©weather/events, YouTube

Метеориты могут врезаться не только в поверхность Земли. Наш спутник также способен притягивать астероиды. Но из-за отсутствия атмосферы на Луне заметить их падение довольно трудно. Сделать это можно, только наблюдая вспышки на самой поверхности Луны, в которую врезаются метеориты. Одну из таких вспышек можно было увидеть 21 января прямо во время лунного затмения.
https://naked-scienc...y-proletelo-dva




оффтоп

Эксперимент по сжатию льда не подтвердил «двуличность» воды

Изображение
giphy.com

Новая серия опытов по исследованию льда при высоком давлении не позволила обнаружить фазовые переходы, которые должны были быть, если бы вода была смесью двух жидкостей. Опираясь на предыдущие работы, ученые хотели изучить процесс превращения обычного льда в аморфный лед высокой плотности, но формирования этой фазы не произошло. Эти результаты опровергают данные о термодинамической стабильности аморфного льда и не подтверждают двухжидкостную гипотезу строения воды, пишут авторы в журнале Nature.

С точки зрения физики, вода — очень непростое вещество, она отличается сложной фазовой диаграммой (зависимость стабильной формы от температуры и давления) и аномальными значениями теплоемкости и плотности. Многие из этих особенностей пока не получили полноценного теоретического объяснения. Одна из нерешенных проблем — стабильность некоторых твердых фаз воды. На данный момент известно как минимум 17 различных видов кристаллического льда и еще 3 вида аморфного льда, расположение молекул в котором не характеризуется дальним порядком.

Температура плавления самой распространенной в земных условиях формы замерзшей воды, льда Ih, уменьшается при увеличении давления. Это обстоятельство стало мотивацией знаковой работы 1984 года, в которой исследовался процесс «плавления» льда при температуре в 77 кельвинов и давлении 10 тысяч атмосфер. В результате ученые получили аморфный лед высокой плотности (high-density amorphous ice, HDA), который таким образом должен являться стеклообразным состоянием воды. HDA также можно сохранить и при нормальном давлении при низких температурах, но если в таких условиях его нагревать, то он превращается в аморфный лед низкой плотности (LDA), а не в исходную кристаллическую форму.

Дополнительные исследования взаимопревращений HDA и LDA указали на скачкообразное изменение объема, а сам процесс обратим и протекает без каких-либо промежуточных состояний, что указывает на его принадлежность к фазовым переходам первого рода. Эти обстоятельства вдохновили теоретиков на создание модели воды как смеси двух жидкостей, так как граница между аморфными льдами могла продолжаться и в область переохлажденной воды — часть фазовой диаграммы, где вода может оставаться жидкой, хотя и при температуре ниже замерзания.

Эта фазовая граница теоретически должна заканчиваться в точке, называемой второй критической точкой воды по аналогии с первой критической точкой, где пропадает разница между жидкой водой и водяным паром. В рамках такого подхода при превышении температуры второй критической точки вода должна представлять смесь двух жидкостей с различными плотностями, а два вида аморфного льда связаны с ними.

В то время как абсолютное большинство кристаллов под давлением остаются веществами с дальним порядком, лед, а также минералы α-кварц и берлинит, долгое время считались единственными исключениями, превращающимися в аморфные вещества. Последние два соединения относительно недавно удалось превратить в кристаллы при наложении изотропного давления. В работе под руководством Крис Талк (Chris Tulk) из Национальной лаборатории Ок-Ридж в США впервые описываются эксперименты по сжатию льда изотропным давлением, которые были достаточно медленными, чтобы наблюдать переход в кристаллическое состояние.

В ходе эксперимента ученые замораживали трехмиллиметровую капельку тяжелой воды, в состав которой вместо обычного водорода входит его изотоп с дополнительным нейтроном в ядре — дейтерий. Образец охлаждали до 100 кельвинов, а затем в течение нескольких часов пошагово поднимали давление до 28 тысяч атмосфер. Между каждым увеличением давления лед исследовался методом нейтронографии, который позволяет установить кристаллическую структуру вещества. Тяжелая вода использовалась для усиления рассеяния нейтронов и увеличения точности метода.

Изображение
Последовательность превращений льда. Сверху реально полученная в эксперименте, снизу — ожидаемая в модели воды как смеси двух жидкостей
Chris Tulk et al. / Nature, 2019

Ученые ожидали увидеть изменение локального молекулярного упорядочивания при повышении температуры и давления по мере перехода льда в состояние переохлажденной жидкости и последующей рекристаллизации. Однако после обработки данных они с удивлением обнаружили, что аморфного льда не было, а вместо него вещество прошло через серию из четырех трансформаций между различными кристаллическими фазами все более возрастающей плотности: лед Ih, лед IX’, лед XV’ и лед VIII’.

Авторы считают, что причина в медленных изменениях давления в рамках новых экспериментов, в то время как предыдущие опыты проводились гораздо быстрее. В результате структура льда успевала релаксировать и достигать термодинамического равновесия, формируя лед IX’, в то время как при быстром переходе из-за кинетики взаимодействия молекул получается HDA, который не является термодинамически более устойчивой фазой. Вместе с тем переход напрямую от льда Ih ко льду XV′ не происходит из-за слишком сильно различающихся структур.

«Взаимосвязь между порождаемым давлением аморфным льдом и водой теперь под сомнением, а вторая критическая точно может вовсе не существовать, — говорит Талк. — Выводы данной работы станут основой для анализа будущих работ по аморфным фазам воды».

Ранее ученые пришли к выводу, что схожесть жидкостей с водой определяется их тетраэдричностью. Также недавно впервые удалось получить воду пониженной плотности благодаря быстрой декомпрессии льда.

Тимур Кешелава
https://nplus1.ru/ne...wo-liquid-water

#1515 alexandrion12

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 9 625 сообщений

Отправлено 28 Май 2019 - 07:30

Физики ЦЕРН пока не нашли следов существования "темного света"

Изображение
Последствия столкновения протонов в детекторе CMS на Большом Адронном Коллайдере
© CMS experiment

МОСКВА, 27 мая – РИА Новости. Наблюдения за редчайшими распадами бозона Хиггса не помогли ученым из ЦЕРН зафиксировать следы так называемых "темных фотонов", одного из экзотических вариантов темной материи. Об этом сообщает веб-портал коллаборации CMS.

"Бозон Хиггса давно считается своеобразным "связующим звеном" между миром видимой и темной материи, и поэтому эти поиски были одним из самых первых и важных элементов научной программы второго этапа работы БАК. Мы впервые провели подобные замеры, используя все данные, собранные с 2015 по 2018 год", — заявили ученые.

Большой адронный коллайдер был построен в 2008 году для поиска следов "частицы Бога", бозона Хиггса, последней недостающей части Стандартной модели физики. За восемь лет работы он пережил одно крупное обновление, в ходе которого энергия сталкиваемых частиц была увеличена в два раза, и несколько мелких "апгрейдов", значительно повысивших эффективность сбора данных.

БАК удалось решить эту задачу еще в 2012 году, примерно за год до первой плановой остановки машины и ее обновления. Впоследствии ученым удалось найти множество других редких частиц и проверить остальные аспекты Стандартной модели, однако следы новой физики, за исключением громкого фиаско с "частицей массой в 750 ГэВ", так и не удалось обнаружить.

Целенаправленные поиски подобного рода БАК начнет вести после того, как завершится его очередное крупное обновление. Оно началось летом прошлого года после того, как коллайдер ушел в длительный полуторагодовой "отпуск".

Подобными поисками будут заниматься ученые в рамках уже существующих коллабораций ЦЕРН, а также при помощи новых установок, таких как SHiP и FASER, в создании которых принимают участие российские исследователи.

Первые попытки найти темную материю, как отмечают Джоэль Батлер (Joel Butler), официальный представитель коллаборации CMS, и его коллеги, уже проводились на БАК в рамках второго этапа его работы, начиная с весны 2015 года и заканчивая летом 2018 года.

Научные коллективы ЦЕРН интересовали не обычные "тяжелые" частицы темной материи, не взаимодействующие с окружающим миром никак, кроме как через силу гравитации, а так называемый "темный сектор".

Так физики называют особый набор квантовых полей и различных бозонов — переносчиков фундаментальных взаимодействий — которые выходят за пределы Стандартной модели физики, но могут проявлять себя при распадах или слияниях других частиц. Обитатели этой "альтернативной физической реальности" в некоторых теориях слабо, но взаимодействуют с видимой материей, а в других – никак не соприкасаются с ней.

Их существование допускают многие вариации теории струн и минимальные расширения Стандартной модели. Они могут объяснить многие аномалии, к примеру, странности в распаде бериллия-8, недавно зафиксированные венгерскими физиками, или "неправильные" магнитные свойства мюонов. С другой стороны, следы их существования пока не были зафиксированы ни на одном крупном ускорителе частиц.

В их число входит так называемый "темный свет", похожий по свойствам на фотоны, "видимые" переносчики электромагнитных взаимодействий. В отличие от их обычных собратьев, темные частицы света должны обладать ненулевой массой и некоторыми другими необычными свойствами.

Подобные частицы, очевидным образом, ни один ныне существующий детектор БАК не может увидеть. По этой причине ученые пытаются найти их по косвенным "уликам", наблюдая за некоторыми редкими распадами частиц.

Принцип их поиска простой: если в ходе этих событий будут возникать подобная невидимая субстанция, то тогда в замерах CMS возникнет своеобразная дыра, порожденная тем, что "темные" фотоны или прочие жители "темного сектора" не взаимодействуют с видимой материей, в том числе с детекторами БАК. К их числу, к примеру, относятся сверхредкие превращения бозона Хиггса в пару частиц, состоящую из "обычного" и "темного" фотона.

Проблема заключается в том, что подобные распады происходят крайне редко, и их крайне сложно вычленить из общего вороха данных, собираемых на коллайдере, и накопить достаточное количество информации для проверки подобных теорий. Батлер и его коллеги пошли на небольшую хитрость и заметно повысили шансы на обнаружение подобных "аномалий", наблюдая не за одиночными распадами бозонов Хиггса, а их комбинаций с Z-бозонами.

Проанализировав весь набор данных, собранных CMS за последние три года, ученые не нашли никаких следов "темных фотонов" в распадах пар "частиц бога" и переносчиков слабых взаимодействий. Как подчеркивают Батлер и его коллеги, это не обязательно означает, что "темный свет" не существует, однако результаты их замеров заметно сузили поле их поисков и облегчили жизнь БАК в последующем цикле его работы.
https://ria.ru/20190...1554958938.html






Физики из США экспериментально доказали "квантовость" силы инерции

Изображение
Эффект Унру в представлении художника
© Hu et al. / Nature Physics 2019

МОСКВА, 27 мая – РИА Новости. Серия экспериментов с гигантскими искусственными атомами помогла физикам из США доказать, что так называемый эффект Унру, указывающий на дискретный характер инерции и необычные квантовые свойства вакуума, существует на самом деле. Итоги их опытов были представлены в журнале Nature Physics.

"Квантовая гравитация давно стала одной из самых интересных областей физики. Излучение Хокинга, информационный парадокс, голографическая теория черных дыр – все это приблизило нас к новому пониманию природы мироздания. Мы же впервые изучили то, как ведут себя квантовые объекты в искривленном пространстве-времени", — отмечает Цзячжун Ху (Jiazhong Hu) из университета Чикаго (США).

Как сегодня считают ученые, главный недостаток Общей теории относительности заключается в том, что она представляет собой "классическую", то есть неквантовую теорию. Гравитационные взаимодействия в ней описывается не при помощи дискретных частиц-гравитонов, а с помощью непрерывных математических объектов, так называемых классических полей.
Ученые уже почти столетие пытаются примирить квантовую физику и выкладки Эйнштейна, однако все подобные попытки "проквантовать" гравитацию и объединить ее с другими тремя известными взаимодействиями приводят к серьезным изменениям в формулах ОТО. Отсутствие подобных коррекций ведет к появлению серьезных расхождений между предсказаниями квантовой физики и теории относительности.

Одно из подобных разночтений, "эффект Унру", было открыто американским физиком-теоретиком Уильямом Унру (William Unruh) еще в конце 1970 годов. Он представляет собой объяснение того, почему существует сила инерции, и предположение, что она имеет некую "дискретную" природу, связанную с квантовыми свойствами вакуума.

Унру показал, что предмет, движущийся с ускорением, начинает по-особому взаимодействовать с вакуумом или другой средой, через которую он движется. Если говорить просто, то окружающее пространство становится "теплее" для него. Это тепло, или излучение Унру, "давит" на движущееся тело и заставляет его снижать скорость.

Эта идея приобрела достаточно неоднозначный характер, так как она, с одной стороны, может объяснить некоторые странные свойства черных дыр и само существование инерции, но при этом противоречит теории относительности и некоторым другим постулатам физики.

Пока ни скептикам, ни сторонникам теории Унру не удалось ни опровергнуть, ни доказать существование этого феномена. Причина этого была очень проста – даже малозаметный "нагрев" вакуума вокруг движущегося тела потребует сверхвысоких ускорений, в десятки раз превышающих ускорение свободного падения у поверхности нейтронной звезды.

Ху и его коллеги провели первую экспериментальную проверку этих теоретических выкладок, просчитывая поведение так называемого конденсата Бозе-Эйштейна при его ускорении или торможении. Он представляет собой необычную по своим свойствам форму материи, охлажденную до сверхнизких температур, которая ведет себя как гигантский одиночный атом и обладает типичными "атомными" свойствами.

Движением атомов внутри этого конденсата управляют исключительно законы квантовой физики и на их поведение очень сильно влияют температуры. Это упростило задачу для американских физиков и позволило им проследить за тем, как эта форма материи вырабатывала излучение Унру.

Для этого физики подготовили облачко из 60 тысяч атомов цезия, охладили его до температуры, близкой к абсолютному нулю, загнали в специальную ловушку и начали манипулировать положением атомов при помощи магнитных полей, вытянув "искусственный атом" особым образом. Это усилило квантовые флуктуации внутри конденсата, катапультировало часть цезия из него и породило эффект, который Ху и его команда назвали "фейерверком Бозе".

Данный феномен позволил ученым очень точно измерить изменения в температуре среды у отдельных атомов, проследить за изменениями в энтропии среды и тем, как вырабатывалось тепло. Эти замеры, в свою очередь, показали, что разброс в температурных показателях был не случайной величиной, а имел квантовую природу, как и предсказывает теория Унру.

Что интересно, ученым удалось "отмотать" назад все эти изменения и вернуть конденсат в исходное состояние, поменяв характер переключения магнитных полей. Это, как считает Ху, говорит о том, что конденсат Бозе-Эйнштейна и подобные установки можно использовать для воспроизведения и изучения эффектов, возникающих у горизонта событий черной дыры, в том числе излучения Хокинга.
https://ria.ru/20190...1554968316.html






В горах нашли древнее внеземное вещество

Изображение
Фото: Fyre Mael / Flickr

Ученые Центра молекулярной биофизики CNRS во Франции обнаружили следы органических веществ внеземного происхождения в горах Махонджва в Южной Африке. Их возраст составляет более 3,3 миллиарда лет. Статья исследователей опубликована в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.

Геологи проанализировали древние углеродистые, вулканические и приливные отложения в формации Кромберг, где сохранились породы времен палеоархейской эры (3,6-3,2 миллиарда лет назад), когда на Земле уже существовали выделяющие кислород бактерии. В породах возрастом 3,33 миллиарда лет ученые выявили два типа нерастворимых органических веществ. К первому типу относились типичные для архея биогенные соединения, возникшие в результате жизнедеятельности организмов.

Второй тип органических соединений был локализован в слое осадочных пород толщиной два миллиметра и отличался аномальным составом. Исследователи проанализировали вещество с помощью метода электронно-парамагнитного резонанса, который позволяет получить информацию о химическом составе на основе спектра поглощения электромагнитного излучения неспаренными электронами (присутствующими в ионах). Оказалось, что нерастворимое вещество аналогично тому, что встречается в метеоритах, относящихся к углистым хондритам.

Космическое происхождение вещества также подтверждает наличие наночастиц из оксидов железа, включающих в свой состав никель, хром и алюминий. Они, как правило, образуются при вхождении метеоритов в атмосферу Земли. Таким образом, заключают исследователи, аномальная органика возникла при осаждении в прибрежной среде мельчайших частиц пыли, оставшейся от микрометеоритов, сгоревших в воздушной оболочке планеты с низким содержанием кислорода.
https://lenta.ru/new.../05/27/organic/






Колебания магнитного поля Юпитера*

Захватывающая находка! До сих пор ученым были известны временные колебания только магнитного поля Земли. Теперь же данные с космического зонда Juno доказывают, что магнитное поле Юпитера также имеет подобные вариации. Причину этого исследователи подозревают в ветрах, приникающих в крайние глубины газового гиганта. Ведь они генерируют потоки даже в металлическом водороде внутри планеты - и, таким образом, вполне могут влиять на магнитное поле Юпитера.

Изображение
Магнитные силовые линии Юпитера. Исследователи продемонстрировали, что интенсивность магнитного поля планеты также изменяется со временем. Синие участки указывают на места с особенно высокой интенсивностью поля. © NASA/JPL-Caltech/Harvard/Moore et al.

Газовый гигант Юпитер - это планета превосходной степени во всем. Это самая большая и самая массивная планета в Солнечной системе, а ее внутреннее давление настолько высоко, что даже водород превращается здесь в жидкий металл. В Большом Красном Пятне Юпитер таит самый сильный и самый продолжительный ураган во всем нашем космическом соседстве. Также рекордным является магнитное поле газового гиганта: оно примерно в 20 000 раз сильнее магнитного поля Земли и простирается очень далеко в космос.


Сложное поле

Но структура и движущие силы магнитного поля Юпитера ставят ученых-планетологов в тупик. Данные с космического зонда NASA Juno показали, что планета не имеет простого биполярного поля, как у Земли. Вместо этого его полевые линии наклонены, а отчасти и хаотичны. А к югу от экватора Юпитера есть место с особенно высокой магнитной интенсивностью - так называемое Большое Синее Пятно.

Еще одна особенность была обнаружена Кайми Мур из Гарвардского университета в Кембридже и ее командой. Для своего исследования они сравнили данные из миссий к Юпитеру 1970-х годов, в частности, от миссий Pioneer и Voyager, с магнитными данными зонда Юноны. При этом ученые специально искали признаки временных колебаний магнитного поля и, следовательно, его внутреннего динамо.


Взлеты и падения магнитного поля

И действительно: «Мы обнаружили последовательные, систематические изменения в магнитном поле Юпитера в течение последних 45 лет», - сообщают исследователи. - «Найти что-то столь же слабое, как эти колебания в чем-то столь же имманентном, как поле Юпитера, было настоящей проблемой». Дальнейший анализ показал, что эти временные изменения не могут быть объяснены внешними влияниями или колебаниями вращения Юпитера.

Изображение
Видимые полосы ураганов неожиданно глубоко проникают внутрь Юпитера - это только один из удивительных результатов эксперимента по гравитации Юноны. © NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill

Таким образом, кажется очевидным, что эти колебания представляют собой так называемые вековые изменения (повторяющиеся раз в столетие) - временные изменения, восходящие к самому внутреннему динамо. До сих пор Земля была единственной известной планетой в Солнечной системе, для которой, как объясняют исследователи, были подтверждены такие вековые вариации магнитного поля. Теперь же данные Juno подтвердили это и в отношении Юпитера.


Течения в глубине

Но вот только какова причина этих колебаний магнитного поля? Одним из возможных объяснений представляются бури, достигающие экстремальных глубин газового гиганта. Данные Juno показывают, что эти ветры опускаются примерно до глубины в 3000 километров - почти на 95 процентов радиуса Юпитера. Таким образом, они достигают зоны, где газообразный водород становится электропроводящим металлом, объясняют ученые. Именно поэтому изменения потока в этих глубинных ветрах могут влиять на магнитное поле.

Правильность своей версии исследователи проверили, используя физическую модель. Моделирование показало, что большая часть временных флуктуаций в магнитном поле Юпитера на самом деле может быть объяснена такими глубокими потоками. «Это демонстрирует, что взаимодействия зональных ветров с магнитным полем Юпитера являются важными факторами влияния», - считают Мур и ее коллеги.


Очаг колебаний в «Большом Синем Пятне»

Крайне интересно еще вот что: наибольшее влияние на колебания магнитного поля оказывает единственное место на Юпитере: Большое Синее Пятно. «Кажется невероятным, что четко определенная магнитная точка, такая как Большое Синее Пятно, может объяснить почти все вековые вариации Юпитера, но цифры говорят сами за себя», - говорит Мур.

Соответственно, Большое Синее Пятно показывает сильные градиенты в магнитном поле, которые, очевидно, вызваны расходящимися потоками. «Северная и южная трети пятна направлены на восток, а центральная часть смещается на запад», - сообщают исследователи. Это приводит к срезающим силам, которые не только воздействуют на магнитное поле, но и могут в долгосрочной перспективе разорвать Синее Пятно на нескольких участках.

Новые данные обеспечивают и новое понимание движущих сил магнитного поля Юпитера и еще раз показывают, насколько сложными могут быть электромагнитные взаимодействия планетарных динамо. Исследователи надеются, что космический зонд Juno в продолжение своей орбитальной миссии предоставит еще более точные данные о Большом Синем Пятне и процессах в глубинах Юпитера.
https://kosmos-x.net...2019-05-27-5732






Эксперименты физиков ИЯФ СО РАН изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках

Изображение
Расширительный бак установки ГДЛ ИЯФ СО РАН. Фотография предоставлена Е. Солдаткиной

Научная группа Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) впервые показала, что скорость откачки нейтрального газа в вакуумной системе открытой магнитной ловушки может быть уменьшена без роста потерь по сравнению с первоначальной оценкой почти в 100 раз, сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН. Результаты эксперимента не только изменят теоретические представления о влиянии нейтрального газа на плазму, но и в будущем помогут упростить и удешевить конструкцию проекта ИЯФ СО РАН класса мегасайенс Газодинамическая многопробочная ловушка (ГДМЛ). Это Инфраструктурный комплекс разработки новых технологий удержания термоядерной плазмы.Результаты опубликованы в журнале Plasma and Fusion Research.

Главной задачей исследований ИЯФ СО РАН по удержанию плазмы является физическое обоснование термоядерного реактора на основе магнитной ловушки открытого типа, способного работать с топливами, не содержащими радиоактивный тритий. Один из этапов достижения этой цели – создание в ИЯФ СО РАН Инфраструктурного комплекса разработки новых технологий удержания термоядерной плазмы – ГДМЛ. В проект ГДМЛ будет интегрирован весь объем передовых знаний и технологий в области открытых магнитных систем удержания плазмы, накопленных в Институте и мире.

Для достижения параметров проекта ГДМЛ, в частности, необходимо поддерживать в расширителе магнитной ловушки вакуум с параметрами, гарантирующими ее стабильную и надежную работу.
«Нейтральный газ, неизбежно нарабатывающийся в вакуумной системе, увеличивает потери энергии плазмы и снижает ее температуру, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Елена Солдаткина. – Поэтому вопрос его откачки важен для любого типа открытой магнитной ловушки. Чтобы избавиться от нейтрального газа, необходимо откачивать его из установки со скоростью миллионы литров в секунду, а это серьезно усложняет проект и повышает его стоимость».

В недавних экспериментах на установке ГДЛ (Газодинамическая ловушка) специалисты ИЯФ СО РАН впервые показали, что существующие теоретические расчеты не точны – нейтральный газ в вакуумной системе оказывает меньшее влияние на температуру плазмы, чем предсказывалось, и скорость его откачки может быть уменьшена по сравнению с первоначальной оценкой почти в сто раз.

«Процессы взаимодействия горячей плазмы и холодного газа оказались не так просты, как их описывает теория. Наши эксперименты показали, что плазма при столкновении с нейтральным газом не теряет свои параметры, а пытается «сама за себя постоять», – добавляет Елена Солдаткина. – Она выталкивает газ из горячего центра наружу (к стенкам торцевого бака), то есть берет часть работы по откачке на себя. Так что совсем необязательно откачивать нейтральный газ с такой невероятной скоростью (миллионы литров в секунду), достаточно ста литров в секунду. В будущем это поможет упростить конструкцию ГДМЛ и снизить стоимость всего проекта».

На данный момент в ИЯФ СО РАН разрабатывается собственная, более полная, теория взаимодействия плазмы с нейтральным газом.

«Предварительные эксперименты на установке ГДЛ показали, что нейтральный газ не проникает в плазму, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Алексей Беклемишев. – Чтобы разобраться в причинах, почему этого не происходит, необходимо построить теоретическую модель. Гипотеза, которую мы развиваем, заключается в следующем: нейтральный газ, находящийся в объеме расширителя, при нагреве плазмой и постоянном давлении оттесняется к стенкам, и, таким образом, в плазме его остается довольно мало. Гипотеза простая, но соответствующая ей математическая модель при требуемых параметрах сложна и плохо поддается компьютерным расчетам. На данный момент мы построили самую простую модель, в которой газ представлен в виде твердых шариков, которые сталкиваются с плазмой. Результаты качественно согласуются с тем, что наблюдается в эксперименте, то есть наша модель показывает, что газ действительно вытесняется к стенкам».

По словам Алексея Беклемишева, сейчас в Институте развивается более сложная теория, описывающая кинетику взаимодействия молекул газа между собой снаружи от плазмы. Задача физиков – создать полную теоретическую модель, которая будет учитывать весь диапазон необходимых параметров.

Источник: www.inp.nsk.su
https://scientificru...rytyh-lovushkah






На спутнике Нептуна обнаружили экзотическую форму льда

Далекий и холодный Тритон сохраняет загадочную геологическую активность и выбрасывает на поверхность смесь замерзшего азота и угарного газа.

Сергей Васильев

Изображение

Азот и моноксид углерода (угарный газ, СО) присутствуют в атмосфере Земли в виде газов, однако при сверхнизких температурах они замерзают в лед. Лабораторные исследования показывают, что если для азотного льда характерны одни спектральные линии абсорбции, а для льда СО — другие, то их смесь дает свою собственную спектральную картину в ИК-волнах.

Такая картина действительно обнаруживается при наблюдениях Тритона — спутника далекого Нептуна. Об этом сообщает пресс-релиз обсерватории Gemini; соответствующая статья готовится к публикации в Astronomical Journal. Восьмиметровый телескоп Gemini South продемонстрировал, что моноксид углерода и азот на Тритоне образуют тесную смесь, которую и удается зарегистрировать в спектральных данных.

Стоит заметить, что спутник остается одним из редких малых тел Солнечной системы, сохраняющих геологическую активность. Из-под покрывающей его корки водяного и азотного льда бьют гейзеры криовулканов, вынося на поверхность новый лед, включающий как чистый азот и СО, так и их сложную смесь, впервые зарегистрированную в космосе.

Впервые ледяные гейзеры Тритона были замечены зондом Voyager 2, пролетевшим в его окрестностях еще в 1989 году. Однако питающие их механизмы остаются загадкой до сих пор: это может быть и разогрев поверхности Солнцем в течение местного лета, и даже подледный жидкий океан, меняющийся от сезона к сезону. «Несмотря на большое расстояние от Тритона до Солнца и на холодные температуры, солнечного света здесь достаточно для того, чтобы поддерживать выраженные сезонные изменения и на поверхности, и в атмосфере», — говорит Генри Ро (Henry Roe), один из авторов новой работы.
https://naked-scienc...una-obnaruzhili






Тяжелые элементы попали в Солнечную систему из слившихся за 80 млн лет до ее образования нейтронных звезд*

Изображение
Рис. 1. В процессе слияния пары нейтронных звезд энергия выделяется в виде гравитационных волн, которые стало возможно ловить со вводом в строй установок LIGO и Virgo. Именно так в августе 2017 года было зафиксировано слияние двух нейтронных звезд в далекой галактике NGC 4993. Последующие наблюдения в оптическом и других диапазонах показали, что в ходе такого слияния синтезируются тяжелые химические элементы. Рисунок из статьи A. Frebel, T. C. Beers, 2018. The formation of the heaviest elements

Основным механизмом синтеза тяжелых химических элементов долгое время считались вспышки сверхновых. Однако эта версия не очень согласуется с наблюдаемым распределением изотопов тяжелых элементов и продуктов их распада. В начале мая в журнале Nature были опубликованы две статьи с описанием результатов моделирования двух альтернативных процессов, в ходе которых может идти r-процесс синтеза тяжелых элементов. Авторы одной из работ разбирались с тем, что происходит при слиянии двух нейтронных звезд. Их данные указывают на то, что этот процесс может отвечать за значительную часть плутония, кюрия и других актиноидов, существовавших в Солнечной системе на начальном этапе ее формирования. Во второй работе ученые смоделировали один из вариантов гиперновой — так называемый коллапсар. Свои расчеты они проверяли на недавно открытой в Местной группе карликовой галактике, для звезд которой характерно повышенное содержание европия и золота. Обе работы, несомненно, приближают нас к пониманию того, какой механизм формирования тяжелых элементов во Вселенной является основным и как эти элементы попали к нам на Землю. Однако до полной ясности еще далеко.

Звезды — не только источники электромагнитного излучения. Их можно рассматривать и как заводы по производству тяжелых химических элементов. Больше того, именно звезды так или иначе ответственны за синтез почти всех химических элементов: по существующим представлениям, при Большом взрыве могли образоваться только самые легкие ядра (водород, гелий, литий), а в реакциях скалывания, которые идут под действием космических лучей, — следующие за ними в Периодической таблице бериллий и бор.

Однако при длящемся сотни миллионов или миллиарды лет «нормальном» горении звезды может образоваться только чуть больше одной пятой от общего числа известных химических элементов. Элементы тяжелее железа (порядковый номер железа в Периодической системе — 26) не могут синтезироваться в термоядерных процессах, идущих в активно работающей звезде, поскольку такое слияние становится энергетически невыгодным: энергия, необходимая для получения ядер тяжелее железа, больше, чем энергия, выделяющаяся в ходе такого слияния. Это означает, что большая часть элементов Периодической системы образовалась не в термоядерных котлах звезд, а в каких-то других процессах.

Наиболее вероятным источником тяжелых химических элементов считались сверхновые. Этим термином называют последнюю стадию эволюции некоторых звезд, в ходе которой выделяется огромное количество энергии. Из-за этого яркость звезды увеличивается на несколько порядков — так что она становится сравнимой с яркостью целой галактики. Например, сверхновая 1054 года, из остатков которой сформировалась Крабовидная туманность, согласно записям китайских астрономов, больше 20 суток наблюдалась на небе невооруженным глазом даже днем — и это несмотря на то, что расстояние до нее оценивается в 6500 световых лет.

Основная классификация сверхновых основана на их спектральных характеристиках. Главное подразделение — на два типа — идет по наличию или отсутствию в спектре линий водорода: у сверхновых I типа их нет, у сверхновых II типа они есть. Также есть несколько возможных сценариев конца звездной эволюции, которые приводят к образованию сверхновых. Подробно мы эти детали обсуждать не будем, скажем лишь, что сценарий гравитационного коллапса, который, по-видимому, отвечает за большинство разновидностей сверхновых, реализуется достаточно часто: по некоторым оценкам, в нашей Галактике за столетие происходит несколько таких событий (S. M. Adams et al., 2013. Observing the Next Galactic Supernova), но в основном это сверхновые I типа. Сверхновые II типа, судя по нынешним данным, довольно редки (ниже мы увидим, что это важно).

Кроме значительного высвобождения энергии, которая нужна для слияния легких атомных ядер и образования ядер элементов тяжелее железа, при вспышках сверхновых образуется большое количество свободных нейтронов, также необходимых для образования тяжелых атомов. Многие ядра тяжелее железа (а начиная с изотопа висмута, нуклида 209Bi — все ядра) образуются в результате так называемого r-процесса (или быстрого захвата нейтронов, буква «r» здесь от слова rapid — «быстрый»). И здесь важно, что на заключительной стадии эволюции центральная часть звезды содержит большое количество нейтронов (n) и α-частиц (состоящих их двух протонов и двух нейтронов), образующихся при фоторасщеплении железа 56Fe → 13α + 4n.

В ходе r-процесса легкие ядра быстро захватывают большое количество нейтронов, которые затем могут превращаться в протоны. Основной механизм захвата нейтронов — реакция (n, γ), в которой ядро, захватывая нейтрон, «стравливает» лишнюю энергию, испуская γ-квант. Так ядро наращивает свою массу и заряд, перескакивая по клеткам таблицы Менделеева. Захват нейтронов происходит до тех пор, пока скорость реакции (n, γ) не станет меньше скорости распада изотопа: это происходит при уменьшении концентрации нейтронов или при образовании нестабильного ядра, которое (быстрее, чем оно захватит новый нейтрон) распадется в результате испускания α-частицы или деления. Альфа-распад становится энергетически возможным для ядер, содержащих не менее 60 протонов.

В результате r-процесса образовались в том числе и долгоживущие радиоактивные атомные ядра, некоторые из которых присутствовали в молодой Солнечной системе, а некоторые (например, уран-235) можно обнаружить в ней до сих пор. Запасы короткоживущих радиоактивных изотопов (с периодом полураспада меньше 100 млн лет), которые были в Солнечной системе в момент ее формирования, напрямую не обнаруживаются — за 4,75 млрд распалось почти всё. Однако судить об их присутствии и оценивать их содержание в молодой Солнечной системе можно по продуктам их распада, которые «застряли» в метеоритах (F. L. H. Tissot et al., 2016. Origin of uranium isotope variations in early solar nebula condensates).

Еще одно возможное астрономическое явление, при котором может протекать r-процесс с образованием тяжелых химических элементов, — слияние нейтронных звезд (B. Côté et al., 2018. The origin of r-process elements in the Milky Way). До недавнего времени об этих астрономических катаклизмах было мало известно, поэтому такой сценарий образования тяжелых элементов, хотя и был предсказан (D. Eichler et al., 1989. Nucleosynthesis, neutrino bursts and γ-rays from coalescing neutron stars), толком не рассматривался. Все изменилось в 2017 году, когда был зафиксирован первый гравитационно-волновой сигнал от слияния двух нейтронных звезд в галактике NGC 4993 (событие получило обозначение GW170817) и, что очень важно, по горячим следам удалось его идентифицировать в оптическом и других диапазонах (подробнее см. в статье Сергея Попова Зафиксировано слияние нейтронных звезд!). Изучая спектры этого события, ученые обнаружили явные следы того, что при слиянии шел и r-процесс (D. Kasen et al,. 2017. Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event).

Нейтронные звезды — завершающая стадия эволюции звезд-гигантов (с массами 10–30 масс Солнца), сколлапсировавшие «остатки» их ядер, оставшиеся после сброса внешних оболочек в ходе вспышки сверхновой. При диаметре всего 20 километров масса нейтронной звезды составляет 1,5–3,0 солнечных масс, а плотность ее вещества достигает колоссальных значений 1014–1015 г/см3. При такой плотности электроны «вдавливаются» в атомные ядра, где они объединяются с протонами и образуют нейтроны. Дальнейшему гравитационному сжатию нейтронной звезды препятствует давление материи, возникающее за счет взаимодействия нейтронов. Подробнее об этих удивительных космических телах можно прочитать в книге Сергея Попова «Суперобъекты».

Нейтронные звезды, состоящие в основном из плотно упакованных нейтронов (среди которых могут встречаться отдельные протоны), по своим свойствам похожи на атомные ядра. Самое значительное отличие (помимо, естественно, размера и массы) в том, что в ядрах атомов нуклоны — протоны и нейтроны — притягиваются друг к другу под действием сильного взаимодействия, а в нейтронных звездах — под воздействием гравитации. По современным моделям столкновение нейтронных звезд тоже должно приводить к выделению большого количества энергии и высокой плотности нейтронных потоков.

Столкновения нейтронных звезд происходят очень редко. По оценкам, такое событие в Млечном Пути происходит не чаще, чем раз в 100 тысяч лет (J. Abadie et al., 2010. Predictions for the rates of compact binary coalescences observable by ground-based gravitational-wave detectors). Однако нам повезло наблюдать одно из таких столкновений — уже упоминавшееся событие GW170817 — буквально в прямом эфире и установить при этом, что там шло образование тяжелых элементов. Таким образом, для моделирования образования Солнечной системы встает важный вопрос: какой из двух описанных механизмов синтеза тяжелых химических элементов, в том числе плутония и кюрия, которые мы сейчас рассматриваем как искусственные, должен считаться основным.

Имре Бартош (Imre Bartos) из Университета Флориды и Сабольч Марка (Szabolcs Marka) из Колумбийского университета попробовали ответить на этот вопрос. Для этого они оценили, каким бы было среднее содержание некоторых тяжелых радиоактивных элементов-актиноидов (или продуктов их распада) в Солнечной системе, если бы они попали туда в результате каждого из обсуждаемых процессов.

Расчет логично проводить для элементов, содержание продуктов распада которых в Солнечной системе сейчас известно (так результаты моделирования можно сравнить с эмпирически измеренными значениями). В обсуждаемой работе это были два актиноида — кюрий 247Cm (период полураспада 15,6 млн лет) и плутоний 244Pu (период полураспада 80,8 млн лет).

О количестве кюрия в молодой Солнечной системе можно судить по отношению содержаний неодима (Nd) и урана 238U, а о количестве плутония — анализируя содержание тория (Th) в веществе метеоритов, которое, как предполагается, близко по составу к зарождавшейся Солнечной системе. Также оценивалось содержание урана 235U (период полураспада этого нуклида 703,8 млн лет), содержание которого можно оценить не только для молодой, но и для современной Солнечной системы. Период полураспада 238U еще больше — 4,4 млрд лет, что лишь немного меньше возраста Солнечной системы — 4,75 млрд лет

Расчеты показали малую вероятность того, что источником актиноидов для молодой солнечной системы были вспышки сверхновых I типа. Учитывая высокую частоту этих событий, в земной коре сейчас должно было бы содержаться больше урана 235U, а в метеоритах — больше продуктов распада 247Cm и 244Pu. То есть наблюдаемое сейчас в Солнечной системе количество радиоактивных актиноидов может объясняться r-процессами протекающими либо в результате вспышки сверхновой II типа, либо в результате столкновения нейтронных звезд.

Изображение
Рис. 2. Предлагаемый путь появления основной массы актиноидов в газопылевом облаке, из которого впоследствии сформировалась Солнечная система. При столкновении нейтронных звезд образуется черная дыра, вокруг которой формируется аккреционный диск (показан красным). Динамические силы в аккреционном диске и звездный ветер приводят к тому, что вещество выносится из этой системы в космическое пространство. В облаке этой выброшенной материи (серое) легкие ядра быстро захватывают свободные нейтроны, в результате чего образуются тяжелые химические элементы, включая актиноиды. Выброс вещества достиг газопылевого облака, из которого образовалась Солнечная система, обогатив ее тяжелыми элементами. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

По утверждению Бартоша и Марки вспышки сверхновой II типа тоже вряд ли могли обогатить Солнечную систему актиноидами в необходимом количестве. Во-первых, такие события происходят в 10–100 раз реже, чем столкновения нейтронных звезд. Во-вторых, по такому сценарию разрушаются массивные звезды (масса которых превышает 8 солнечных масс), которые преимущественно располагаются ближе к центру Галактики, — вероятность взрыва сверхновой II типа поблизости от зарождающейся Солнечной системы слишком низкая (E. Berger, 2014. Short-duration gamma-ray bursts). Наилучшим образом, по оценкам Бартоша и Марки, те соотношения изотопов актиноидов, которые должны были быть в туманности, из которой сформировалась Солнечная система, объясняются, если допустить, что за 80 млн лет до этого на расстоянии около 1000 световых лет произошло слияние двух нейтронных звезд.

С выводами ученых согласны далеко не все коллеги. Критики их модели указывают на низкую точность определения содержания продуктов распада плутония-244 в метеоритах, а также важное для этой модели предположение о том, что распространение тяжелых элементов по Галактике происходило равномерно (то есть не учитывалось влияние находившихся вблизи от слившихся нейтронных звезд и зарождавшейся Солнечной системы массивных тел).

Работа Бартоша и Марки появилась на сайте журнала Nature 1 мая. А через неделю там была опубликована еще одна статья практически на эту же тему. Ее авторы, астрономы из того же Колумбийского университета, что и Сабольч Марка, смоделировали образование тяжелых элементов в коллапсарах. Этим термином называют быстровращающиеся массивные звезды, которые заканчивают свою эволюцию взрывом гиперновой (см. Superluminous supernova) с образованием черной дыры и аккреционного диска вокруг нее. В этих условиях тоже может протекать r-процесс, причем его «производительность» (благодаря большой массе звезды) должна быть гораздо больше, чем у сливающихся нейтронных звезд.

По расчетам, один коллапсар может породить примерно в 30 раз больше тяжелых элементов, чем пара сливающихся нейтронных звезд, а всего на долю этого процесса ученые относят до 80% всех тяжелых элементов во Вселенной.

Результаты второй работы хорошо согласуются с наблюдательными данными, объясняя необычно высокое содержание тяжелых элементов в звездах карликовой галактики Сетка 2 (Reticulum II, рис. 3). Эта галактика относится к Местной группе и находится на расстоянии примерно 30 кпк от нас, она была открыта 2015 году. Ученые считают, что несмотря на то, что в среднем коллапсары взрываются реже, чем сливаются пары нейтронных звезд, эти события могли происходить уже через сравнительно небольшое время после формирования первых звезд. Так что «коллапсарный» механизм обогащения пространства тяжелыми элементами должен был заработать раньше, а его продукты — обогатить звезды этой карликовой галактики еще на этапе их формирования.

Изображение
Рис. 3. Слева — область неба в направлении на созвездие Сетка (горизонтальные черточки поверх самых ярких звезд — оптический дефект). Справа — тот же участок неба после удаления (при помощи специальных алгоритмов) всех звезд Млечного Пути. То, что осталось — это и есть ультратусклая карликовая галактика Сетка 2. Изображение из статьи A. Frebel, T. C. Beers, 2018. The formation of the heaviest elements

Остается заключить, что дискуссия о происхождении тяжелых элементов во Вселенной — и, в частности, на Земле — еще далека от завершения. Тем интереснее!

Источники:
1) Imre Bartos, Szabolcs Marka. A nearby neutron-star merger explains the actinide abundances in the early Solar System // Nature. 2019. V. 569. P. 85–88. DOI: 10.1038/s41586-019-1113-7.
2) Daniel M. Siegel, Jennifer Barnes & Brian D. Metzger. Collapsars as a major source of r-process elements // Nature. 2019. V. 569. P. 241–244. DOI: 10.1038/s41586-019-1136-0.

Аркадий Курамшин
https://elementy.ru/...ytronnykh_zvezd





Количество пользователей, читающих эту тему: 1

0 пользователей, 1 гостей, 0 анонимных


  • Google