Новая версия причины таинственного потемнения звезды Бетельгейзе

Звезда Бетельгейзе (альфа Ориона) является яркой красноватой звездой, расположенной в «плече» созвездия Ориона, и может быть различима на небе невооруженным глазом.

С октября 2019 г. по март 2020 г. Бетельгейзе демонстрировала таинственное снижение яркости, которое привлекло большое внимание астрономов и общественности. Несмотря на то, что эта звезда относится к классу переменных звезд, для которых характерны периодические или иногда непериодические изменения яркости, это потемнение знаменитой звезды стало самым значительным эпизодом такого рода, наблюдаемым в течение последних 50 лет. Ее яркость снизилась более чем в 2,5 раза, и это можно было заметить на ночном небе даже невооруженным глазом. Астрономы предлагали несколько возможных сценариев: этап, предшествующий взрыву звезды как сверхновой, заслоняющая звезду пыль или изменения в фотосфере светила.

В новом исследовании группа астрономов под руководством профессора Чжао Ганга (Zhao Gang) из Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук проливает свет на природу этого таинственного потемнения Бетельгейзе.

В своей работе группа Ганга изучила спектры высокого разрешения звезды Бетельгейзе в ближней части инфракрасного диапазона в периоды до и после появления затемнения. Ученые определили, что эффективная температура Бетельгейзе упала до минимума в 3476 Кельвинов 31 января 2020 г., после чего она вновь восстановилась до уровня, предшествующего потемнению, и составила 3646 Кельвинов к 6 апреля 2020 г. Такого изменения температуры на 170 Кельвинов было достаточно для объяснения таинственного потемнения, отмечают авторы.

Почему температура звезды могла снизиться на 170 Кельвинов? Причиной могло стать крупное темное звездное пятно на поверхности Бетельгейзе. Присутствие пятен на поверхностях красных сверхгигантов представляет собой хорошо известное явление. Эти пятна могут быть обусловлены конвективными потоками или холодными конвективными ячейками, которые играют важную роль в структуре таких звезд, объяснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0805194635

Супервспышки менее опасны для экзопланет, чем считалось

Супервспышки, экстремальные выбросы излучения со стороны звезд, уже давно предполагались возможным фактором угрозы для атмосфер и потенциальной обитаемости экзопланет. Однако в новом исследовании показано, что такие вспышки представляют лишь ограниченную угрозу для планетных систем, поскольку они направлены чаще всего не в сторону планет.

Используя наблюдения, проведенные при помощи спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), астрономы из Потсдамского астрофизического института, Германия, совместно с коллегами из других стран изучили крупные супервспышки, происходящие на молодых, небольших звездах. Эти звезды, называемые «красными карликами», имеют более низкую температуру и меньшую массу, по сравнению с нашим Солнцем.

Вокруг звезд этого типа было обнаружено большое число экзопланет. Вопрос состоит в том, могут ли эти планеты являться обитаемыми, поскольку красные карлики более активны, чем Солнце, и разражаются более частыми и интенсивными вспышками. Вспышки представляют собой магнитные взрывы в атмосферах звезд, в результате которых в космос выбрасывается большое количество электромагнитного излучения. Крупные вспышки связаны с испусканием высокоэнергетических частиц, которые могут попасть в планеты, обращающиеся вокруг звезды, и оказать разрушительное воздействие на атмосферу планеты, даже испарить ее.

В новой научной работе коллектив, возглавляемый Екатериной Ильиной из Потсдамского астрофизического института, разработал новый метод для определения расположения звездных пятен на поверхности звезды. Используя этот метод на выборке из 1000 звезд класса красных карликов, наблюдаемых при помощи обсерватории TESS, исследователи смогли найти 4 звезды, к которым метод оказался полностью применим. Проведенный анализ показал, что у всех четырех звезд пятна находятся на широте выше 55 градусов, и это указывает на то, что звездные пятна у красных карликов концентрируются в приполярных областях, а не в экваториальных, пояснили авторы. Этот вывод, в свою очередь, говорит о том, что звездные супервспышки, происходящие на таких красных карликах, будут направлены преимущественно не в плоскость планетной системы, а перпендикулярно ей – то есть вовне, в окружающий космос. Если бы пятна были распределены по поверхности красного карлика равномерно, то вероятность встретить в случае четырех произвольно выбранных звезд лишь конфигурацию со звездными пятнами на широте выше 55 градусов составила бы не более 1/1000, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0805225300

Открыт новый крупный субнептун

Используя спутник НАСА Transiting Exoplanets Survey Satellite (TESS), международная команда астрономов обнаружила новую экзопланету класса субнептунов, обращающуюся вокруг карлика спектрального класса М. Эта вновь обнаруженная планета, получившая обозначение TOI-2406 b, примерно в три раза крупнее Земли.

Миссия TESS проводит обзор примерно 200 000 самых ярких звезд, расположенных относительно недалеко от Солнца, с целью поисков экзопланет. К настоящему времени при помощи этой миссии было обнаружено свыше 4400 экзопланет-кандидатов, из которых 144 были подтверждены.

В новом исследовании группа астрономов во главе с Робертом Уэлсом (Robert Wells) из Бернского университета, Швейцария, подтвердила новую планету, обнаруженную при помощи спутника TESS на орбите вокруг звезды TOI-2406. Спутник TESS наблюдал звезду TOI-2406 в 2018 г. и 2020 г. Планетная природа сигнала была подтверждена последующими фотометрическими и спектроскопическими наблюдениями, проведенными при помощи наземных обсерваторий.

Вновь обнаруженная планета имеет радиус в 2,94 радиуса Земли. Данные показывают, что экзопланета обращается вокруг родительской звезды с периодом 3,07 суток, находясь на расстоянии примерно в 0,023 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от нее. Равновесная температура планеты TOI-2406 b составила, согласно измерениям, около 447 Кельвинов, а масса планеты была оценена в 9,1 массы Земли. Астрономы отмечают, что планета TOI-2406 b оказалась крупнейшим субнептуном, известным науке.

Родительская звезда TOI-2406 представляет собой бедную металлами звезду спектрального класса M4 V, расположенную на расстоянии около 182 световых лет от Земли. Радиус звезды составляет 0,2 радиуса нашего светила, а масса – порядка 0,16 масс Солнца. Эффективная температура звезды составляет приблизительно 3100 Кельвинов, а металличность находится на уровне -0,38.

В работе также отмечается, что обнаруженная планетная система является довольно необычной с точки зрения теории формирования планет, поэтому требует дополнительного изучения.

Исследование опубликовано онлайн на сервере arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0806130208

Астрономы нашли близкую к Солнцу планету-океан*

ESO / M. Kornmesser

Астрономы представили результаты исследований многопланетной системы L 98-59, которая находится в 35 световых годах от Солнца. Им удалось найти в ней две новые экзопланеты, а также определить, что в систему входит планета, обладающая большими запасами воды, и планета, расположенная в обитаемой зоне. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics, кратко о работе рассказывается на сайте Европейской южной обсерватории.

В рамках поисков признаков наличия жизни за пределами Солнечной системы ученым необходимо не только открывать экзопланеты с массой, аналогичной массе Земли, но и искать среди них тела, которые находились бы в обитаемой зоне у своей яркой звезды и периодически совершали прохождения по ее диску (транзит) с точки зрения земного наблюдателя. В этом случае у исследователей будет возможность спектроскопически изучить атмосферу планеты (если она есть), примерно определить ее состав и даже выявить наличие биомаркеров. Кроме того, ученых с точки зрения обитаемости интересуют многопланетные системы, подобные Солнечной.

Группа астрономов во главе с Оливье Деманжоном (Olivier Demangeon) из Института астрофизики и космических исследований университета Порту опубликовала результаты изучения системы L 98-59, которая находится в 35 световых годах от Солнца и состоит из яркого красного карлика и трех известных экзопланет с радиусами от 0,8 до 1,6 радиуса Земли. Наблюдения велись при помощи спектрографа ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations), установленного на одном из телескопов комплекса VLT, кроме того исследователи использовали данные наблюдений телескопа TESS и спектрографа HARPS.

Сравнение системы L 98-59 и Солнечной системы.
ESO / L. Calçada, M. Kornmesser, O. Demangeon

Ученые открыли четвертую экзопланету в системе, которая обладает минимальной массой 3,06 массы Земли и орбитальным периодом 12,79 земного дня. При этом планета оказалась не транзитной. Кроме того, в системе есть и пятая планета, обладающая минимальной массой 2,46 масс Земли и периодом обращения 23,15 земных дней. Эта планета находится в центре обитаемой зоны системы L 98-59.

Кроме того, исследователи определили, что экзопланеты L 98-59b и L 98-59c обладают средней плотностью 3,6 и 4,57 грамма на кубический сантиметр, что говорит о схожем составе — обе планеты могут обладать железосодержащим ядром, масса которого составит от 12 до 14 процентов от общей массы планеты, и содержать мало воды. Кроме того, L 98-59 b обладает массой вдвое меньше венерианской, что делает ее самой легкой экзопланетой, открытой при помощи метода лучевых скоростей. В случае экзопланеты L 98-59d, средняя плотность которой была оценена в 2,95 грамма на кубический сантиметр, 30 процентов от ее массы может составлять вода.

Ученые отмечают, что система L 98-59 из-за своей структуры и близости к Солнцу является одной из основных целей для сравнительного изучения атмосфер скалистых планет внутри одной и той же системы. Ожидается, что в дальнейшем ее будут наблюдать космический телескоп «Джеймс Уэбб» и наземный телескоп ELT.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли экзопланету с орбитальным периодом более миллиона лет и экзопланеты для наблюдения транзитов Земли по Солнцу

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/05/l-98-59

Тонкая структура космической турбулентности

Летом 2021 г. исполняется 10 лет с момента запуска космического аппарата «Спектр-Р» (18.07.2011–30.05.2019). Спутник успешно проработал на орбите Земли более 7 лет (с августа 2011 по январь 2019) и помог получить значительное количество ярких и интересных научных результатов. В качестве «попутной нагрузки» к радиотелескопу на космический аппарат был установлен комплекс аппаратуры «Плазма-Ф», предназначенный для мониторинга солнечного ветра (потока плазмы, распространяющегося от Солнца и генерирующего магнитные бури на Земле) и являющийся, по сути, единственным в последние годы отечественным научным экспериментом по тематике околоземного космоса и космической погоды.

Внешний вид прибора БМСВ (эксперимент «Плазма-Ф») на борту КА «Спектр-Р»

Главной особенностью комплекса «Плазма-Ф» стало очень высокое для такого рода измерений плазмы временное разрешение. В частности, российско-чешский спектрометр солнечного ветра БМСВ проводил 32 измерения в секунду, что в 100 раз лучше, чем у аналогичных приборов, работавших на других космических аппаратах. Даже сейчас, по прошествии десяти лет, таких показателей не удалось достичь ни в одной из миссий, запущенных в последние годы. Поэтому плазменные данные, полученные в этом проекте, будут долгие годы оставаться уникальными и служить источником новых знаний по физике околоземной плазмы.

Высокое временное разрешение плазменного спектрометра БМСВ позволило в частности впервые провести систематические исследования параметров флуктуаций, ответственных за «перемешивание» солнечного ветра. В солнечном ветре формируется сложная иерархия структур различного масштаба: трубок, вихрей и пр., — называемая турбулентностью. Ранее считалось, что турбулентность в солнечном ветре развивается свободно по мере его распространения от Солнца до Земли, однако результаты измерений БМСВ поставили под сомнение эту точку зрения. Оказалось, что границы между потоками плазмы различной природы могут иметь такое же критичное воздействие на свойства турбулентного потока, как и стенки установки для лабораторной плазмы, где подобные явления являются главным препятствием для создания управляемой термоядерной реакции. Аналогично земной плазме, в солнечном ветре это также приводит к нагреву и ускорению частиц плазмы.

Кроме академического интереса, эти исследования важны для задачи предсказания космической погоды, так как дают дополнительную информацию о взаимодействии потоков солнечного ветра между собой по мере движения от Солнца. За последние 10 лет в рамках этих работ в ИКИ РАН был создан каталог данных прибора БМСВ и опубликовано более 30 научных работ, в том числе в ведущих мировых журналах.
https://scientificrussia.ru/articles/to … ulentnosti

Астрономы находят космических «призраков», порожденных буйством черных дыр

Облака электронов, мерцающие в глубоком космосе, были обнаружены на совершенно новом уровне детализации, новое космическое явление, не похожее на все, что астрономы видели раньше.

Напоминающие жутких танцующих призраков в космосе, эти колоссальные облака могут раскрыть новую информацию о поведении сверхмассивных черных дыр и сложной среде между галактиками.

Как обнаружили астрономы, облака создаются ветрами двух активных сверхмассивных черных дыр на расстоянии около миллиарда световых лет. Они получили название PKS 2130-538, и многое в них остается загадкой.

Хотя «призраки» и две радиогалактики, которые, как считалось, ответственны за их образование, были замечены раньше, но предыдущие наблюдения не смогли запечатлеть их в такой красе.

Призраки и галактики, их создающие. (Норрис и др., ArXiv, 2021)

«Когда мы впервые увидели «танцующих призраков», мы понятия не имели, что это такое», — объяснил астрофизик Рэй Норрис из Университета Западного Сиднея и CSIRO в Австралии.

«После недель работы мы выяснили, что видим две «родительские» галактики, находящиеся на расстоянии около миллиарда световых лет. В их центрах находятся две сверхмассивные черные дыры, выбрасывающие струи электронов, которые затем изгибаются в гротескные формы межгалактическим пространством.

«Новые открытия, однако, всегда вызывают новые вопросы, и это ничем не отличается. Мы до сих пор не знаем, откуда дует ветер? Почему он так запутан? И что вызывает потоки радиоизлучения? Возможно, потребуется еще много времени, наблюдений и моделирования, прежде чем мы дать ответы».

Наиболее известные радиоисточники происходят от активных сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Это связано с тем, что по мере того, как эти черные дыры поглощают материю, материал направляется за пределы горизонта событий вдоль силовых линий магнитного поля и уносится прочь от полюсов в виде струй.

Гигантские, ранее невидимые галактические шлейфы. (Норрис и др., ArXiv, 2021)

Эти источники являются самыми яркими в радиодиапазоне, поэтому именно это и фиксируют радиотелескопы. ASKAP начинает показывать нам масштабы радиовселенной — те более слабые источники, которые мы обычно не видим, такие как синхротронное излучение от радиоактивных реликвий в скоплениях галактик, и более загадочные объекты, такие танцующие призраки.

«Мы привыкаем к сюрпризам, когда мы сканируем небо в рамках проекта EMU и исследуем Вселенную глубже, чем любой предыдущий телескоп», — сказал Норрис. «Когда вы смело пойдете туда, куда раньше не заходил ни один телескоп, вы, вероятно, сделаете новые открытия».

Исследование группы, каталогизирующее 180 000 компактных радиоисточников, было принято к Публикации Астрономическим обществом Австралии и доступна на arXiv.

Источники: Фото: (Jayanne English/EMU/Dark Energy Survey)
https://rwspace.ru/news/astronomy-nahod … h-dyr.html

Астрономы обнаружили гигантскую структуру в Млечном Пути, но не знают, что это такое

Когда вы плаваете в большом водоеме, вычислить его объем или определить местонахождение далеких объектов непросто. То же самое и с нашей галактикой.

Судя по нашему положению внутри Млечного Пути, многое из его размера, содержимого и трехмерной структуры действительно сложно понять. Многое ускользает от нас или невозможно подсчитать; даже в этом случае, время от времени происходит открытие, которое заставляет задуматься, как мы это пропустили?!

Недавно обнаруженная структура, названная Cattail, — это как раз такое чудо. Это длинный завиток газа, настолько большой, что астрономы не уверены, действительно ли он может быть частью галактического спирального рукава, который мы никогда не видели до сих пор.

Даже если это не признак не нанесенного на карту спирального рукава, Cattail может быть самой большой нитью газа в нашей галактике, обнаруженной на сегодняшний день.

Эта структура «кажется пока самой дальней и самой большой нитью в галактике», — пишет в статье группа астрономов из Нанкинского университета в Китае.

«Вопрос о том, как такая огромная нить образовалась в галактическом местоположении, остается открытым. С другой стороны, Cattail может быть частью нового рукава … хотя вызывает недоумение то, что структура не полностью повторяет деформацию галактического диска».

Чтобы идентифицировать Cattail, группа под руководством астронома Нанкинского университета Чонга Ли использовала огромный сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой (FAST) для поиска облаков нейтрального атомарного водорода (HI). Такие облака обычно находятся в спиральных рукавах галактик, подобных нашей; изучая тонкие различия в свете водорода, можно отобразить количество и расположение рукавов Млечного Пути изнутри.

В августе 2019 года исследователи использовали FAST для поиска радиоизлучений HI, и данные показали, что это большая структура. Когда они подсчитали, насколько быстро движется структура, они были удивлены: ее скорость соответствовала расстоянию около 71750 световых лет от галактического центра.

Это расстояние — дальше, чем любые известные спиральные рукава в этой области галактики — означало бы, что объект абсолютно огромен, его размер составляет около 3590 световых лет в длину и 675 световых лет в ширину, согласно данным FAST.

Но затем, когда исследователи объединили свои выводы с данными обзора HI всего неба HI4PI, они обнаружили, что структура может быть еще больше — около 16 300 световых лет в длину.

Это сделало бы его еще более колоссальным, чем газовая структура, известная как пояс Гулда, длина которой, как недавно выяснилось, составляет 9000 световых лет.

Cattail поднимает несколько интересных вопросов. Большинство газовых волокон расположены намного ближе к центру галактики и связаны со спиральными рукавами. Если это нить накала, то неясно, как она могла образоваться и остаться за пределами известных спиральных рукавов Млечного Пути.

С другой стороны, если это спиральный рукав, это тоже своеобразно. Галактический диск Млечного Пути шатается и искривлен после встречи с другой галактикой давным-давно. Тем не менее, форма объекта не полностью соответствует этой деформации — что он должен был бы делать, если бы это был спиральный рукав.

«Хотя эти вопросы остаются открытыми с существующими данными, — писали исследователи, — наблюдения дают новое понимание структуры галактики».

Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters и доступно на arXiv.
https://rwspace.ru/news/astronomy-obnar … takoe.html

V404 Лебедя: Гигантские кольца вокруг черной дыры

Этот снимок демонстрирует живописный набор колец вокруг одной черной дыры, запечатленной с использованием рентгеновской обсерватории Chandra («Чандра») НАСА и обсерватории Neil Gehrels Swift. Рентгеновские снимки этих гигантских колец дают информацию о пыли, лежащей в нашей Галактике.

Эта черная дыра входит в состав двойной системы под названием V404 Лебедя, расположенной на расстоянии примерно 7800 световых лет от Земли. Эта черная дыра активно перетягивает материал со звезды-компаньона – масса которой составляет примерно половину массы Солнца – в результате чего формируется диск вокруг этого невидимого объекта. Этот материал светится в рентгеновском диапазоне, поэтому астрономы называют такие системы «рентгеновскими двойными».

5 июня 2015 г. спутник Swift наблюдал вспышку рентгеновского излучения со стороны системы V404 Лебедя. Эта вспышка сформировала кольца высокоэнергетического излучения, известные как световые эхо. Эти световые эхо обазовались в результате отражения рентгеновских лучей вспышки от облаков пыли, находящихся между системой V404 Лебедя и Землей. Космическая пыль не похожа на домашнюю пыль, а скорее, напоминает дым и состоит из крохотных, твердых частиц.

На этом комбинированном снимке рентгеновские лучи, запечатленные при помощи «Чандры» (светло-голубой цвет), были объединены с данными наблюдений в оптическом диапазоне, собранными при помощи телескопа Pan-STARRS, расположенного на Гавайях, которые показывают звезды, находящиеся в поле обзора камеры. Этот снимок включает восемь отдельных концентрических колец. Каждое кольцо было сформировано рентгеновскими лучами, испускаемыми в результате отражения вспышек, наблюдавшихся в системе V404 Лебедя в 2015 г., от различных облаков пыли. (В представлении художника изображено, как были сформированы эти кольца, наблюдаемые при помощи спутников Chandra и Swift. Для упрощения изображения на иллюстрации показаны лишь четыре кольца вместо восьми.

Команда исследователей под руководством Себастьяна Хайнца (Sebastian Heinz) из Висконскинского университета в Мадисоне, США, проанализировала 50 наблюдений этой системы, проведенных в 2015 г. при помощи спутника Swift, а также наблюдения, выполненные в 2015 г. при помощи обсерватории Chandra.

Кольца рассказывают астрономам не только о поведении черной дыры, но также об облаках пыли между системой V404 Лебедя и Землей. Например, диаметр колец, наблюдаемых в рентгеновском диапазоне, позволяет определить расстояния, на которых расположены облака пыли, от которых был отражен этот свет. Если облако ближе к Земле, то оно кажется крупнее – и наоборот.

Кроме того, команда использовала кольца для изучения свойств самих облаков пыли. Астрономы определили, что эта пыль, вероятнее всего, содержит смеси из зерен графита и силиката.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0807180905

Астрономы-любители увидели редкое скопление метеоров

Subaru Telescope, NAOJ, Asahi Shimbun Company

Астрономы зафиксировали новый случай появления скопления метеороидов — редкого явления, возникающего при фрагментации небесного тела непосредственно перед встречей с Землей. Первыми его заметили любители космоса, смотревшие прямую трансляцию с камеры телескопа Субару на Гавайях, сообщается на сайте телескопа.

Иногда в небе может наблюдаться не один, а группа (до нескольких десятков штук) метеоров, которые локализованы в определенной области неба и появляются за короткий период времени (несколько десятков секунд). Это редкое явление называется скоплением метеороидов, считается, что оно возникает, когда тела-прародители метеоров распадаются на фрагменты непосредственно перед встречей с Землей. Впервые оно было выявлено во время метеорного потока Леонид в 1997 году, с тех пор было зарегистрировано лишь несколько случаев, например во время действия метеорного потока эпсилон-Персеиды в 2016 году.

Ранним утром 14 июля 2021 года камера SASC (Subaru-Asahi Sky Camera), установленная на куполе телескопа Субару на Гавайях зафиксировала новый случай появления скопления метеороидов, в ходе которого более дюжины метеоров пролетели в одном и том же направлении всего за 10 секунд.

Примечательно, что первыми явление заметили обычные любители космоса, которые смотрели прямую трансляцию с камеры, доступную онлайн. Обсуждение этого события заметили профессиональные астрономы, работающие на телескопе, которые проанализировали запись и дали ей научное обоснование.

О том, как часто на Землю попадают межзвездные или межгалактические метеоры читайте в материале «Межзвездный экспресс».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/07/subary-meteor-rain

Загадка блуждающей звезды: причины аномального затмения

Возможно, блуждающая звезда Табби окружена высасывающей энергию супер-структурой пришельцев. А может быть она просто поглотила планету. Звезда, формально известная как KIC 8462852, озадачила ученых быстрой и хаотичной потерей яркости. В течение 100 дней наблюдения за ней телескоп Кеплер зафиксировал затемнение звезды в десятки раз, при этом один раз она потемнела сразу на 22%.

Василий Макаров

Это таинственное, почти необъяснимое с точки зрения современной науки поведение светила озадачило всех. Если исключить менее увлекательные гипотезы, вроде облака межзвездной пыли, которое закрыло звезду, у астрономов остаются лишь предположения о направленной активности какой-нибудь внеземной формы жизни. В теории, продвинутые (куда более развитые, чем земная) цивилизации могли бы построить сферу Дайсона вокруг Табби. Подобный концепт разработал физик Фримен Дайсон еще в 1960-е годы. Эта суперструктура гипотетически могла бы окружить звезду целиком и вбирать в себя ее энергию для обеспечения, допустим, производственных мощностей. От одной звезды можно запитать колоссальное количество космических заводов или огромных межпланетных крейсеров.

Но ученые склонны полагать, что скорее всего вина лежит на столкновении звезды с планетой. Эта гипотеза может объяснить не только сильные колебания яркости, но также и то, почему звезда была затемнена в течение прошлого века. Кажется странным, что эффектное столкновение планеты со светилом вызвало бы затемнение последнего, однако рано или поздно звезда должна вернуться в свое прежнее состояние. Об этом рассказал Кен Шен, астроном из Калифорнийского университета в Беркли и автор исследования.

Многочисленные случаи затемнения KC 8462852, впрочем, можно объяснить еще одной гипотезой: облаками космического мусора, которые вращаются вокруг звезды и периодически делают ее более тусклой для наблюдателя с Земли. Но если принять теорию с планетой, то, по мнению другого автора, Брайана Метцгера, астрофизика из Колумбийского университета, звезда могла просто сорвать мантию каменистой, похожей на Землю планеты, что оставило бы в космическом пространстве след из хаотических кусков породы, массой с Луну, а также облака газа. Эти облака и вызывают затемнение Табби в то время, пока она пожирает ядро планеты. Есть и другие сценарии произошедшего, к примеру то, что массивная планета размером с Юпитер подошла к звезде слишком близко, из-за чего ее луны сошли с орбиты и, опять же, оставили на орбите звезды множество космических обломков.

Но что могло стать причиной катастрофы? На расстоянии 1000 а.е. (1000 расстояний от Земли до Солнца, что по космическим меркам дистанция небольшая) у Табби может быть звезда-компаньон, размером примерно наполовину меньше. «Вполне возможно, что эта внешняя звезда периодически бомбардирует соседку планетами, когда те притягиваются к ней за счет гравитации», предполагает Метцгер.

Сфера Дайсона или любой другой аналогичный искусственный объект тоже является рабочей гипотезой. По мнению астрономов, подобное аномальное поведение звезды может быть не такой уж и редкостью в масштабах космоса: телескоп Кеплера наблюдает лишь за 100 000 звезд на сравнительно небольшой части неба, но зная, что многие миллионы звезд скрываются в глубинах космоса, можно предположить, что в будущем более мощные телескопы смогут неоднократно увидеть подобные изменения яркости — тогда и можно будет составлять какие-либо конкретные теории. В противном случае, шутит Метцгер, можно просто предположить, что прямо сейчас тысячи цивилизаций тянут энергию из звезд, в то время как земляне продолжают губить лишь свою собственную крошечную планетку.
https://www.popmech.ru/science/316352-a … ledovanie/

В рамках теории струн получено описание Вселенной с реалистичным значением плотности темной энергии

Рис. 1. Согласно теории струн пространство нашей Вселенной десятимерно: помимо привычных ощущаемых нами четырех измерений пространства-времени в каждой точке есть и шесть микроскопических измерений, представленных в виде так называемых многообразий Калаби — Яу. Несмотря на то, что эти дополнительные измерения слишком маленькие и мы не можем их прямо наблюдать, от их формы зависят свойства элементарных частиц и значение плотности темной энергии. На рисунке схематично показано, что в каждой точке пространства «сидит» свое многообразие Калаби — Яу (поскольку рисунок плоский, это всего лишь двухмерные проекции шестимерных объектов). Рисунок с сайта timeone.ca

Одной из главных проблем современной теоретической физики фундаментальных взаимодействий, основанной на Стандартной модели элементарных частиц и Общей теории относительности, описывающей гравитацию, является противоречие между предсказанным значением плотности темной энергии (она же — энергия вакуума) и ее значением, измеренным по скорости расширения Вселенной. Расхождение составляет впечатляющие 10¹²³ раз. Соответственно, верное теоретическое предсказание этой плотности является важнейшим требованием к любой теории квантовой гравитации, претендующей на описание всех взаимодействий в рамках единого формализма. Основным кандидатом на роль такой теории в настоящее время является теория струн. Уравнения этой теории имеют огромное количество космологических решений, большая часть которых не похожа на наблюдаемую нами Вселенную. В частности, значение плотности темной энергии в этих решениях обычно существенно превышает наблюдаемое. Но недавно группа физиков нашла решение, которое очень напоминает нашу Вселенную и имеет очень малое значение плотности темной энергии.

Состав Вселенной

Наше понимание эволюции Вселенной основано на Общей теории относительности (ОТО), предложенной Альбертом Эйнштейном в 1916 году. Это релятивистская теория гравитации: она описывает происходящее в условиях больших скоростей и сильных гравитационных полей, связывая изменение геометрии пространства-времени с энергией и импульсом находящихся в нем материи и излучения, включая и само гравитационное поле (физики говорят «гравитация гравитирует», потому что искривление пространства-времени само по себе имеет энергию и импульс).

Вскоре после предъявления ОТО широкой публики, в 1917 году, сам Эйнштейн привел решение своих уравнений, соответствующее стационарной (неизменной во времени) замкнутой Вселенной, в котором пространство имело форму трехмерной сферы. Первое космологическое решение уравнений ОТО, представляющее собой расширяющуюся со временем Вселенную, было предложено русским физиком, математиком и геофизиком Александром Фридманом в 1922 году. То, что именно такое решение правильно описывает нашу Вселенную, было подтверждено астрономическими наблюдениями американца Эдвина Хаббла в 1929 году.

Расширение Вселенной проявляется в разбегании галактик, если они не связаны друг с другом гравитационно (то есть не входят в состав гравитационно-связанных скоплений). Причем, чем дальше галактики расположены друг от друга, тем с большей скоростью они разбегаются (см. закон Хаббла).

Хаббл установил, что скорость с которой удаляются друг от друга галактики, расположенные на расстоянии a, равна Ha, где коэффициент пропорциональности между скоростью разбегания и расстоянием H — так называемая постоянная Хаббла, равная 2,2×10⁻¹⁸ c⁻¹ (впрочем, с определением точного значения этой постоянной связана одна из серьезных проблем в астрофизике: разные измерения дают плохо согласующиеся результаты; подробнее см. в статье Олега Верходанова Есть ли проблемы с согласованием скорости расширения Вселенной?). Например, галактики, находящиеся друг от друга на расстоянии 1 миллиард световых лет, разлетаются со скоростью 24 000 км/с.

Следующим важным этапом в развитии наших представлений о Вселенной было открытие швейцарско-американским астрономом Фрицем Цвикки несоответствия между измеренными им скоростями движения звезд в галактиках и теми скоростями, которые ожидались на основании подсчета общей массы наблюдаемого вещества в этих галактиках: наблюдаемого вещества не хватало для обеспечения нужных скоростей. Тогда Цвикки предположил, что должна существовать некая невидимая нами форма материи, которая и дает необходимую для обеспечения нужных скоростей звезд массу галактики. Сейчас это вещество принято называть темной материей (или темным веществом).

Одним из важнейших экспериментальных результатов в космологии стало открытие американскими астрофизиками Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном в 1965 году так называемого реликтового излучения. Механизм его возникновения состоит в следующем. Примерно в первые 350 000 лет своего существования Вселенная была достаточно горячей и плотной, чтобы вещество в ней было полностью ионизировано. Фотоны активно взаимодействовали со свободными электронами, и Вселенная была непрозрачной для теплового излучения. Уменьшение температуры и плотности в ходе расширения привело к тому, что произошла рекомбинация: электроны были захвачены ядрами, образовав в результате нейтральные атомы. Вещество стало прозрачным для излучения, активно взаимодействующего только с заряженными объектами, и оно стало свободно распространяться по Вселенной. Именно его мы сейчас и наблюдаем как реликтовое излучение. Теоретически оно было предсказано еще в 1940-х годах американскими физиками Ральфом Альфером и Георгием Гамовым (см. Джордж и его команда: к 70-летию горячей модели Вселенной, «Элементы», 26.01.2016).

И наконец, последнее большое экспериментальное открытие, завершившее формирование наших нынешних космологических представлений, было совершено в конце 90-х годов ХХ века: точное измерение расстояний до далеких галактик показало, что Вселенная расширяется с ускорением, и что плотности энергии звезд, межзвездного газа и гипотетической темной материи недостаточно для объяснения этого эффекта. Была выдвинута гипотеза о том, что во Вселенной существует особый вид энергии, приводящей к такому расширению, — так называемая темная энергия. Описать эти наблюдения в рамках ОТО можно, если добавить одно слагаемое, называемое лямбда-членом, в уравнения.

Итого, согласно современной космологической модели, Вселенная состоит из четырех основных компонентов (их вклад в среднюю плотность энергии во Вселенной приведен на рис. 2):

• Звезды, планеты и прочие астрономические объекты, которые мы можем наблюдать в телескоп (сюда же относится и всевозможное излучение).

• Межзвездный газ, большей частью представляющий собой водород (его средняя плотность — около одного атома на один кубический метр межзвездного пространства).

• Темная материя, состоящая из неизвестных пока частиц, которые не были зарегистрированы ни в каких земных лабораториях (см., например, новость Рекордные по чувствительности эксперименты LUX и PandaX пока не поймали частицы темной материи, «Элементы», 27.07.2016). Как уже упоминалось, существование темной материи было предсказано на основе несоответствия между измеренными скоростями движения звезд в галактиках и тому, что ожидалось на основании наблюдений за обычной материей в них — обычной материи не хватает для обеспечения нужных скоростей. В пользу существования темной материи есть и космологические аргументы: если бы ее не было, то к настоящему моменту галактики не успели бы сформироваться.

• Темная энергия, ответственная за наблюдаемое ускоренное расширение Вселенной. Основным кандидатом на ее роль является энергия вакуума (иногда вместо этого рассматривается возможность введения нового поля, называемого квинтэссенцией, которое очень специфически взаимодействует с другими полями, или же теория гравитации особым образом модифицируется так, что необходимости во введении темной энергии вообще не возникает, но оба этих варианта не слишком популярны среди физиков).

Рис. 2. Энергетический состав Вселенной. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Темная энергия вакуума

Вакуум в квантовой теории поля не является пустотой, а наполнен флуктуирующими полями вещества и излучения. Нетривиальность вакуума проявляется не только в космологии, но и в физике элементарных частиц — благодаря ненулевому значению поля Хиггса в вакууме элементарные частицы получают массу (см. Хиггсовский механизм нарушения электрослабой симметрии), а кварковые и глюонные конденсаты оказывают существенное влияние на наблюдаемое поведение сильновзаимодействующих частиц, называемых адронами. Были вакуумные флуктуации измерены и в лабораторном эксперименте: благодаря флуктуациям электромагнитного поля возникает притягивание двух проводящих пластин, так называемый эффект Казимира. Существование флуктуирующих в вакууме полей приводит к тому, что плотность энергии вакуума не равна нулю.

Наблюдая за темпом расширения Вселенной (то есть изменением геометрии пространства-времени), можно установить общую плотность энергии во Вселенной, а вклад барионного вещества, электромагнитного излучения и темной материи можно извлечь из других наблюдений. Таким образом было установлено, что вклад темной энергии составляет около 74%. (Все числа, указанные на рис. 2, — это оценки вклада в энергетический баланс Вселенной, справедливые для настоящего момента, в прошлом они были другими. Зависимость этих величин от времени можно вычислить, и оказывается, что, например, вклад темной энергии в ранней Вселенной, возраст которой сейчас составляет примерно 13,7 миллиарда лет, был пренебрежимо мал.)

Так называемая проблема темной энергии заключается в том, что оцененное из размерных соображений значение плотности ее энергии оказывается намного больше наблюдаемого. Когда мы принимаем во внимание все известные поля, включая гравитационное, характерным масштабом энергий вакуумных флуктуаций становится так называемая планковская масса MPl, выражающаяся через фундаментальные физические постоянные так:

M_Pl=√ℏc/G

Здесь ℏ — это постоянная Планка, c — скорость света в вакууме, G — гравитационная постоянная Ньютона. Тогда из соображений размерности можно ожидать, что плотность энергии вакуума должна примерно удовлетворять равенству ρvac≈M⁴_Pl, что больше наблюдаемого значения, которое в привычных нам величинах равно около 10⁻²⁹ грамм на кубический сантиметр, приблизительно в 10¹²³ раз! Можно подумать, что экстраполировать наши знания о физике элементарных частиц до планковской массы неправомерно, так как даже в экспериментах на Большом адронном коллайдере (LHC) мы достигаем энергий столкновения частиц «всего лишь» порядка ELHC = 1 ТэВ, что меньше массы Планка примерно в 10¹⁵ раз. Но даже если допустить, что выше этого масштаба физика кардинально меняется и становится совершенно непохожей на то, как мы ее себе представляем, то ожидаемое характерное значение плотности энергии вакуума ρvac≈E⁴_LHC все равно превышает наблюдаемое приблизительно в 1060 раз.

Вполне возможно, что для решения этой проблемы недостаточно нашего текущего понимания физики, основанного на квантовополевой Стандартной модели, описывающей элементарные частицы и их электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия, и неквантовой ОТО, хорошо объясняющей гравитационное взаимодействие на макроскопических масштабах. Вероятно, это является дополнительным указанием на необходимость построения квантовой теории гравитации, объединяющей все взаимодействия, включая гравитационное, в рамках нового единого формализма. Основным кандидатом на роль такой теории в настоящее время является теория струн.

Кругом одни струны

Согласно теории струн, не проверенной, правда, в настоящее время экспериментально, все частицы не являются точечными, а представляют собой микроскопические одномерные объекты. То, что кажется нам различными частицами, в теории струн представляет собой разные колебательные состояния одного и того же объекта — фундаментальной струны.

Изначально теория струн была предложена в 1968 году для описания мезонов — сильновзаимодействующих частиц, состоящих из двух кварков, связанных глюонной «струной», обеспечивающей сильное взаимодействие между кварками. Но в начале 1970-х годов была разработана квантовополевая теория сильных взаимодействий — квантовая хромодинамика, — которая очень хорошо описывала взаимодействие адронов (по крайней мере при высоких энергиях), а кроме того было выяснено, что в теории струн обязательно возникает безмассовая частица со спином (внутренним моментом вращения), равным 2, которой не наблюдалось среди адронов.

Описание сильновзаимодействующих частиц на языке теории струн имело еще два фатальных недостатка: отсутствие среди частиц фермионов (имеющих полуцелый спин), которые прекрасно наблюдаются экспериментально (к таким частицам относятся нуклоны — протоны и нейтроны, из которых состоят атомные ядра), а также наличие тахиона — частицы с отрицательным квадратом массы, которая всегда движется быстрее света, что несовместимо с теорией относительности. Это привело к тому, что теория струн была заброшена многими физиками, занимавшихся теорией поля и элементарными частицами.

Ситуация изменилась в 1984 году, когда на смену теории струн пришла так называемая теория суперструн (с тех пор физики работают только с ней, так что ее стали называть просто теорией струн, что и мы будем делать далее по тексту). Она содержит в своем спектре фермионы и не предсказывает тахиона (приставка «супер» возникла из-за того, что теория суперструн предсказывает существование определенной симметрии между частицами с целым и полуцелым спином — так называемой суперсимметрии). Кроме того, исследователи поняли, что безмассовую частицу со спином 2 нужно интерпретировать как гравитон — частицу, переносящую гравитационные взаимодействия, аналогично фотону, ответственному за электромагнитное взаимодействие. Одним из самых важных свойств теории струн было то, что взаимодействие этой частицы было самосогласованным — все вычисления приводили к конечным результатам, тогда как наивное квантование ОТО приводило к бессмысленным бесконечностям, то есть теория струн представляла собой квантовую теорию гравитации, которую физики пытались построить в течение многих десятилетий.

Одним из интересных свойств теории струн является предсказание размерности пространства-времени из требования математической самосогласованности теории. Эта размерность, правда, оказалась равной не 4, а 10, что на первый взгляд несовместимо с наблюдаемой размерностью пространства. Решением этой неувязки является представление пространства-времени в виде прямого произведения: в каждой точке нашего четырехмерного пространства-времени расположено крошечное шестимерное пространство специального вида, называемое многообразием Калаби — Яу (двухмерные проекции таких пространств изображены на рис. 1).

В качестве простой аналогии для описываемых теоретических построений хорошо подходит обычный прямой круговой цилиндр: его можно представить как совокупность одинаковых окружностей, проведенных в каждой точке данного отрезка (плоскости, в которых лежат окружности, перпендикулярны этому отрезку). Тем самым, цилиндр — это прямое произведение отрезка и окружности. Теперь посмотрим на длинный цилиндр издалека — он покажется нам одномерным, поскольку с большого расстояния его «толщина» неразличима. Примерно то же самое происходит и в теории струн — «сидящие» в каждой точке пространства многообразия Калаби — Яу являются такими маленькими, что мы не можем их явно зарегистрировать. Несмотря на это, разные формы многообразий Калаби — Яу, в которых движется колеблющаяся струна, приводят к различным наблюдаемым элементарным частицам и их взаимодействиям.

Проблема теории струн (иногда она называется проблемой струнного ландшафта) заключается в том, что различных многообразий Калаби — Яу существует огромное количество, и большая их часть приводит к совершенно не похожим на нашу четырёхмерным Вселенным.

Темная энергия в теории струн

Пару недель назад в архиве электронных препринтов появилась статья, в которой описано многообразие Калаби — Яу (так называемый ориентифолд Калаби — Яу), обеспечивающее очень маленькое значение плотности темной энергии с точки зрения низкоэнергетической четырехмерной Вселенной (эта плотность тоже зависит от формы многообразия Калаби — Яу — как и спектр, и детали взаимодействия частиц).

Как говорилось ранее, пространство Калаби — Яу должно быть очень маленьким, чтобы теория была совместима с наблюдениями, которые, очевидно, дают четырехмерное пространство-время. Рассмотренное в обсуждаемой работе пространство имеет характерный размер 10⁴ℓ_Pl, где ℓ_Pl — это так называемая планковская длина, связанная с планковской массой формулой ℓ_Pl=ℏ/M_Plc и равная приблизительно ℓ_Pl≈1,6×10⁻³³ см, что примерно на 15 порядков меньше, чем расстояния, которые мы можем «прощупать» в экспериментах (для сравнения, размер атома равен приблизительно 10⁻⁸ см).

Хотя этот результат очень воодушевляет с точки зрения получения реалистичной космологии из теории струн, низкоэнергетическая четырехмерная физика все же не полностью совпадает с наблюдаемой нами Вселенной. Во-первых, абсолютное значение плотности темной энергии оказывается даже слишком низким — она равна 10⁻¹⁴⁴M⁴_Pl, а не 10⁻¹²³M⁴_Pl, как следует из наблюдений. Во-вторых, получающаяся плотность энергии является отрицательной, а не положительной, как в реальности. А в-третьих, низкоэнергетический спектр частиц все же немного отличается от того, что мы наблюдаем (в отрицательной плотности энергии нет ничего плохого или даже незнакомого: отрицательной является энергия взаимодействия любых притягивающихся тел: например, двух гравитирующих объектов или двух зарядов разных знаков, взаимодействие между которыми определяется законом Кулона). Авторы этой статьи надеются, что существует похожее по форме пространство Калаби — Яу, которое даст полное совпадение предсказаний теории струн с наблюдаемой нами Вселенной, и что они смогут его найти.

Источник: Mehmet Demirtas, Manki Kim, Liam McAllister, Jakob Moritz, Andres Rios-Tascon. Small Cosmological Constants in String Theory // Препринт arXiv:2107.09064 [hep-th].

Андрей Фельдман
https://elementy.ru/novosti_nauki/43384 … oy_energii

«Холодные» звезды могут оказаться не настолько уникальными, как предполагалось

Звезды, рассеянные по Вселенной, выглядят по-разному, но они могут быть больше похожи друг на друга, чем считалось прежде, согласно новому исследованию, проведенному учеными из Университета Райса, США.

Эта новая научная работа, проведенная научным коллективом во главе с Элисон О. Фэрриш (Alison O. Farrish), основана на численном моделировании и показывает, что «холодные» звезды, подобные нашему Солнцу, характеризуются одной и той же моделью динамической поверхности, которая определяет их энергетическую и магнитную активность. Эта магнитная активность звезды является ключевым фактором потенциальной обитаемости ее планетной системы.

В исследовании выявлена связь между вращением холодных звезд (карликов спектральных классов F, G, K и M) и поведением магнитного потока на их поверхностях, что, в свою очередь, определяет светимость звезды в рентгеновском диапазоне таким образом, что становится возможным прогнозирование влияния магнитной активности на потенциальную обитаемость экзопланет в системе звезды.

Исследователи поставили задачу определить применимость модели, построенной ими для нашего Солнца, к набору широко распространенных в Галактике и во Вселенной звезд, исходя из имеющегося, весьма ограниченного набора данных о свойствах таких звезд. Для некоторых звезд были определены параметры собственного вращения и магнитного потока, а также установлена принадлежность к спектральному классу - F, G, K или M – что дало информацию о размерах и температурах светил.

Авторы сравнили свойства Солнца, карлика спектрального класса G, по числу Россби - мере активности звезды, сочетающей скорость вращения и параметры подповерхностных потоков текучей среды, которые влияют на распределение магнитных потоков на поверхности светила – со свойствами других холодных звезд. Построенные модели показали, что характер формирования «космической погоды» в системе каждой звезды, влияющий на условия в ее планетной системе, был в общих чертах одинаков.

Авторы отмечают, что применимость модели не ограничивается звездами, обладающими как конвективной зоной, так и зоной лучистого переноса энергии. Исследование пригодности модели для описания состояния звезд небольшой массы, не имеющих зоны лучистого переноса энергии, а располагающих лишь конвективной зоной, также показало хорошее соответствие между результатами моделирования и наблюдениями.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0810035947

15 новых переменных звезд обнаружены в галактике NGC 247

Используя обсерваторию Gemini («Джемини»), астрономы идентифицировали 15 новых периодических и непериодических переменных звезд в близлежащей галактике, известной как NGC 247.

Переменные звезды имеют большое значение для изучения звездной эволюции. Они также помогают точнее измерять космические расстояния, чтобы составить более глубокое представление о масштабах структурных элементов Вселенной. Изучение переменных звезд разной металличности представляет для астрономов особый интерес, поскольку такие исследования могут помочь наложить ограничения на модели внутренней структуры звезд.

Расположенная на расстоянии около 11,1 миллиона световых лет от нас, галактика NGC 247 представляет собой спиральную галактику переходного типа (SAB-типа) диаметром около 70 000 световых лет. NGC 247 является одной из всего лишь нескольких известных галактик позднего типа, которые демонстрируют крупномасштабные структуры, указывающие на приливные взаимодействия в недавнем прошлом.

Учитывая, что состав переменных звезд галактики NGC 247 не был подробно изучен до настоящего времени, команда во главе с Тимом Дэвиджем (Tim Davidge) из Доминьонской астрофизической обсерватории, Канада, решила исследовать его в своей новой работе. Используя спектрограф Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS), установленный на телескопе Gemini South («Джемини-Юг»), и анализируя архивные снимки, сделанные при помощи других наземных телескопов, команда провела поиск новых переменных звезд в галактике.

В целом в ходе работы было идентифицировано 15 новых периодических и непериодических переменных звезд. Сюда вошли три переменных звезды класса цефеид, четыре полуправильных переменных звезды, пять переменных звезд, демонстрирующих яркости в видимом диапазоне и цвета, схожие с параметрами ярких голубых переменных звезд, а также три более тусклых переменных звезды, одна из которых может представлять собой незатменную тесную двойную систему.

Исследование доступно для ознакомления онлайн на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0810050013

Приближается пик «звездного ливня августа» Персеиды

Персеиды образуются в результате прохождения Земли через шлейф пылевых частиц, выпущенных кометой 109/Свифта-Туттля.

В августовские ночи жители всего Северного полушария Земли могут любоваться самым популярным и ярким «звездным ливнем» года – наступает максимум яркого метеорного потока Персеиды! В ночь с 12 на 13 августа произойдет пик знаменитого летнего «звездопада» Персеиды. 8 августа Луна прошла фазу новолуния и не помешает наблюдениям метеоров. А это означает, что при благоприятных погодных условиях и отсутствия городской засветки начиная с полуночи и всю ночь можно наблюдать до 110 метеоров в час или 1-2 метеора в минуту.

Куда смотреть?

На северо-восток, в область радианта. Радиант Персеид располагается на границе созвездий Персей и Кассиопея. Ищите Кассиопею, левее и ниже у горизонта светит яркая звезда Капелла – между Кассиопеей и Капеллой располагается радиант Персеид. В августе, вблизи полуночи, он как раз на северо-востоке. Именно туда и нужно смотреть. Метеоры будут как бы вылетать из радианта и их наблюдать можно по всему небу.

Радиант августовских Персеид. Credit: Ин-Спейс

Что увидим?

Персеиды – белые яркие метеоры, резко прочерчивающие небо. Свечение некоторых особенно ярких метеоров длится до нескольких секунд, такие метеоры называют болидами. Можно насчитать много «падающих звезд» этой августовской ночью.

Когда?

«Звездопадом» из созвездия Персей можно любоваться в ясные августовские ночи и особенно за неделю до и после пика. Метеорный поток действует каждый год с 17 июля по 26 августа и обычно проявляет активность с 5 по 20 августа. Пик активности в 2021 году ожидается 12 августа в 23:00 по московскому времени.

Где?

За городом. Лучшее место для наблюдения метеоров – это, конечно, горы или место вдали от крупных городов. Рекомендуется отъезжать на 30 километров от населенных пунктов, а от крупных городов, таких, как Москва – более чем на 100 километров. Иначе в городе сильная засветка неба не позволит увидеть и больше половины метеоров

Радиант и как наблюдать Персеиды

Персеиды образуются в результате прохождения Земли через шлейф пылевых частиц, выпущенных кометой 109/Свифта-Туттля. Мельчайшие частицы, размером с песчинку, сгорают в земной атмосфере, образуя яркие треки – «звездный дождь». Сначала он «проливается» с наибольшей силой, затем постепенно слабеет.

Комета 109/Свифта-Туттля. Credit: NASA

Метеорные потоки повторяются строго через год, потому что орбиты Земли и потока имеют неизменную область пересечения друг с другом. Земля пересекает эту область не сразу, а в течение нескольких дней или даже недель, так как рой кометных частиц имеет большие размеры. Когда наша планета проходит через более плотные области частиц, то число «падающих звезд» резко возрастает.

Название Персеиды произошло от названия созвездия Персей, из которого, если присмотреться, вылетают эти «падающие звезды».

Композитный снимок Персеид. Credit: Bill Dickinson

Область вылета метеоров называется радиантом метеорного потока. Радиант Персеид находится в созвездии Персей, которое можно видеть всю ночь. Для наблюдателя в средней полосе России в районе полуночи созвездие Персей располагается в северо-восточной части неба. Вечером оно начинает свой путь от северо-восточного горизонта, поднимается к утру очень высоко (почти в зенит), так что «падающие звезды» становятся видны по всему небосводу.

Наблюдать Персеиды лучше всего вдали от городских огней, тогда есть шанс увидеть множество и более слабых метеоров. Для наблюдения метеорного дождя не нужны никакие астрономические приборы, поэтому, при наличии безоблачной погоды, насладиться ночным звездным зрелищем лета может любой желающий.

Желаем ясного неба и удачи в наблюдениях!
https://in-space.ru/priblizhaetsya-pik- … -perseidy/

Причиной всплеска жизни и роста уровня кислорода в конце архея назвали вулканизм

Jana Meixnerová et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021

Проанализировав содержание и изотопные соотношения ртути в сланцах из древней платформы Пилбара в Западной Австралии, геохимики пришли к выводу о существовании связи между вулканизмом и ранними всплесками концентрации кислорода в океанах Земли в архейском эоне. Выветривание базальтов, образовавшихся до интервала оксигенации, отмеченного около 2,45 миллиарда лет назад, привело к поступлению в океан значительного количества фосфора и других питательных веществ. Их приток способствовал росту биологической продуктивности, результатом чего стало повышение уровня кислорода. Об исследовании сообщает статья в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Первичная атмосфера сформировалась в ходе дегазации недр молодой Земли при вулканических извержениях и носила восстановительный характер. В ее состав входили водяные пары, углекислота, метан, аммиак, сероводород, так называемые «кислые дымы» (соединения HF, HCl и другие, образующие при растворении в воде галогеновые кислоты). Кислород стал поступать сначала в океан, а затем и в земную атмосферу в результате деятельности ранних организмов — оксигенных фотосинтетиков, первыми из которых считаются цианобактерии.

Исследования осадочных пород, содержащих следы древней жизни в форме сдвига соотношения изотопов углерода ¹³C и ¹²C, которые по-разному фиксируются фотосинтетиками, и в виде строматолитов (ископаемых остатков цианобактериальных сообществ), показывают, что организмы, продуцирующие кислород, появились на Земле, по-видимому, очень рано. Первые достоверные признаки их существования обнаружены в формации Дрессер в пределах кратона Пилбара (Западная Австралия). Их возраст оценивается в 3,48 миллиарда лет. Известны и более древние находки в формациях Исуа (Гренландия) возрастом приблизительно 3,7 миллиарда лет, Нуввуагиттук в Квебеке (Канада), датируемые временем между 4,3 и 3,7 миллиарда лет, а также на севере Лабрадора (Канада) возрастом около 3,95 миллиарда лет, но их интерпретация пока носит предположительный характер.

Серьезного влияния на состояние земной атмосферы самые первые кислородные фотосинтетики не оказывали. Устойчиво-окислительной атмосфера стала, по-видимому, в начале протерозоя, в течение промежутка времени от 2,45 до 2 миллиардов лет назад, когда концентрация кислорода установилась на уровне точки Пастера (около одного процента от современного содержания). При такой концентрации факультативные анаэробы — организмы, способные жить как в бескислородной, так и в кислородной среде — переходят от ферментации (брожения) к энергетически более выгодному дыханию. Этот этап в эволюции атмосферы получил название «Великого кислородного события». Однако в настоящее время ученым ясно, что в действительности это был длительный процесс, в ходе которого содержание кислорода отличалось непостоянством, и его сдвиг к точке Пастера далеко не сразу приобрел глобальный характер.

Ведущая роль в этом процессе принадлежала, очевидно, геологическим явлениям, и в первую очередь вариациям интенсивности вулканической активности. Биологические всплески и связанные с ними события оксигенации (выбросы кислорода) проявлялись как отклик на изменения геохимии, вызванные деятельностью вулканов и последующей судьбой вулканических продуктов в океане и на суше.

Геологический контекст образцов из формации Маунт-Макрей (точка взятия проб ABDP-9)
Jana Meixnerová et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021

Исследователи из Великобритании и США во главе с Яной Мейкснеровой (Jana Meixnerová) из Вашингтоского университета в Сиэтле проанализировали, как в геохимическом составе отражаются изменения в режиме вулканизма и эрозии вулканогенных пород. Для этого они изучили колебания соотношения стабильных изотопов ртути в пиритсодержащих черных сланцах возрастом около 2,5 миллиарда лет из формации Маунт-Макрей с южной окраины западно-австралийского кратона Пилбара. Исследованию подверглись 44 образца, отобранных в сланцевом массиве на глубинах стратиграфического разреза от 125 до 190 метров. Затем ученые соотнесли полученные результаты с данными о росте оксигенации 2,45 миллиарда лет назад, известными по показателям содержания общего органического углерода (TOC), серы, фосфора, алюминия, железа и молибдена.

Атомарная ртуть поступает в океан и в атмосферу при вулканических извержениях. В воде она нерастворима, но в атмосфере под действием солнечного ультрафиолета атомы ртути ионизуются и приобретают высокую реакционную способность. Попадая в составе осадков на поверхность, они адсорбируются органическими молекулами или сульфидными минералами и попадают в осадочные отложения. В архейском эоне, практически при отсутствии озонового слоя, время существования газообразной ртути в атмосфере было, по-видимому, весьма кратким.

Стабильные изотопы ртути в природе могут подвергаться как масс-зависимому (MDF, mass-dependent fractionation), так и масс-независимому (MIF, mass-independent fractionation) фракционированию. Характер последнего определяется четностью или нечетностью массового числа изотопа. В то время как MDF-процесс ассоциирован с большинством абиотических и биотических вариантов ртутного геохимического цикла, масс-независимое фракционирование требует различных условий. MIF четных изотопов ртути (Δ ²⁰⁰Hg и Δ ²⁰⁴Hg) протекает при фотохимических превращениях в тропопаузе или стратосфере, а нечетных (Δ ¹⁹⁹Hg и Δ ²⁰¹Hg) — в нижней атмосфере и в поверхностных водах. Поэтому с его помощью можно различить древние проявления подводного и субаэрального вулканизма, а также узнать, задерживался ли ультрафиолет озоновым слоем, то есть получить представление о кислородной обстановке.

Слева направо: содержание ртути, общего органического углерода (TOC), фосфора, серы, железа, молибдена и алюминия в исследованных образцах в зависимости от глубины стратиграфического разреза
Jana Meixnerová et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021

   

Слева направо: соотношение ртути и общего общего органического углерода (TOC); изотопные сигнатуры ртути, подвергшейся масс-зависимому фракционированию (MDF); ртути, подвергшейся масс-независимому фракционированию изотопов Hg-199; Hg-200; Hg-201; серы, подвергшейся масс-независимому фракционированию; изотопная сигнатура углерода в зависимости от глубины стратиграфического разреза
Jana Meixnerová et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021

Ученые обнаружили два пика содержания ртути в образцах, отобранных на глубинах 173,5 и 137,31 метра. Продолжительность временного интервала между образованием осадочных слоев, содержащих эти максимумы, составляет около 4,9 миллиона лет. Для нижнего, более древнего слоя характерны положительные изотопные метки Δ ¹⁹⁹Hg и Δ ²⁰¹Hg, соответствующие накоплению вулканогенной ртути, которая подвергается воздействию УФ-лучей вблизи земной поверхности. Эта часть массива обеднена редокс-индикаторами (микроэлементами, чувствительными к изменению окислительно-восстановительного потенциала), такими как молибден. Кроме того, она демонстрирует низкое содержание фосфора и меньший, чем в верхнем выбросе, показатель уровня общего органического углерода. Очевидно, значительной оксигенации в это время не происходило, а вулканическая активность была высокой.

В верхнем слое Мейкснерова с коллегами отметили отрицательные значения соотношений фракционирования для нечетных изотопов ¹⁹⁹Hg и ²⁰¹Hg, а сигнатура Δ ²⁰⁰Hg отличалась небольшой положительной аномалией. При этом в осадочной породе повышено содержание молибдена, серы, фосфора и углерода органического происхождения. Исследователи предположили, что в этот более поздний период произошел всплеск биологической продуктивности, сопровождавшийся ростом концентрации кислорода, а основным источником ртути в осадках в это время было окислительное выветривание.

Слева направо: отношение содержания ртути к содержанию общего органического углерода (TOC); общей серы (TS); железа, молибдена и алюминия в зависимости от глубины стратиграфического разреза
Jana Meixnerová et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021

Эрозия должна была затронуть недавно сформировавшиеся вулканогенные базальтовые массивы, из которых в океан попадали питательные вещества, в первую очередь фосфор. Они стимулировали активность фотосинтезирующих организмов. Вулканическая деятельность в Маунт-Макрей в эту эпоху, по-видимому, прекратилась. Временной промежуток в 4,9 миллиона лет между событиями, отмеченными повышенной сигнатурой ртути, согласуется со средним сроком существования крупных вулканических провинций — от одного до пяти миллионов лет.

Изотопный анализ дает возможность представить, как в архее инициировались всплески биологической активности, приводившие к образованию «кислородных карманов» в атмосфере Земли. Вулканы нарабатывали твердый материал, содержащий необходимые для жизни микроэлементы. В последующие, более спокойные эпохи он вымывался в океан, где служил источником продуктивности древней биосферы. Авторы исследования считают, что этот механизм сыграл ведущую роль не только в периоды локальных повышений концентрации кислорода, но и в становлении устойчиво-окислительных условий в глобальном масштабе в начале протерозоя.

Ранее ученые рассказали о том, что изотопный анализ ксенона в породах возрастом три миллиарда лет может помочь в определении состава архейской атмосферы, установили, что в раннем архее поверхность Земли была покрыта глобальным океаном, и выяснили, что каждый из классов цианобактерий самостоятельно изобрел кислородное дыхание.

Винера Андреева
https://nplus1.ru/news/2021/08/09/volcanism-and-oxygen

Остаточная намагниченность метеоритов раскрывает тайны ранней Солнечной системы

Исследователи разработали новый метод для изучения динамики ранней Солнечной системы, который основан на анализе минерала магнетита, входящего в состав вещества метеоритов, с использованием волновых свойств электронов.

Внутри метеоритов магнитные поля, связанные с частицами их материала, могут выступать в роли хранилищ информации. Анализируя такие магнитные поля, ученые могут делать выводы о событиях, произошедших с метеоритами или их родительскими телами много миллионов лет назад.

«Примитивные метеориты являются «капсулами времени» для первичного вещества ранней Солнечной системы, - сказал главный автор нового исследования Юки Кимура (Yuki Kimura), адъюнкт-профессор Института наук о низких температурах Университета Хоккайдо, Япония. – Для понимания физических и химических процессов, протекавших в нашей Солнечной системе в период ее формирования, необходимо изучать метеориты различных классов, имеющие разное происхождение».

В своем исследовании Кимура и его группа применили новый метод изучения остаточной намагниченности минералов к метеориту Тагиш-Лейк, который, предположительно, формировался во внешней, холодной части Солнечной системы.

Используя этот метод совместно с численным моделированием, команда показала, что родительское тело метеорита Тагиш-Лейк формировалось в поясе Койпера, области, расположенной во внешней части Солнечной системы, в период примерно через 3 миллиона лет после формирования первых минералов нашей планетной системы. Затем астероид мигрировал на орбиту в Астероидный пояс в связи с появлением Юпитера. Магнетит сформировался в результате нагрева родительского тела до 250 градусов Цельсия под действием космических излучений, а также в результате высокоэнергетического столкновения, произошедшего во время миграции тела из пояса Койпера в Астероидный пояс.

Этот новый метод, названный «палеомагнитной электронной голографией нанометрового масштаба», основан на использовании волновой природы электронов для изучения картин их интерференции, известных как голограммы, с целью получения данных высокого разрешения о структуре метеоритов, пояснили авторы статьи.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0811210801

Самая яркая звезда в шаровом скоплении 47 Тукана

Астрономы изучили самую яркую звезду в шаровом скоплении, известном как 47 Тукана (также обозначается как NGC 104). Результаты этого исследования позволяют глубже понять свойства и химический состав вещества данной звезды, что, в свою очередь, дает новые, ценные сведения о природе скопления.

Шаровые скопления представляют собой группы тесно связанных между собой звезд, которые движутся как единое целое вокруг галактик. Астрономы рассматривают объекты данного класса как природные лаборатории, позволяющие изучать эволюцию звезд и галактик. В частности, шаровые скопления звезд могут помочь исследователям глубже понять историю формирования и эволюции галактик раннего типа, поскольку происхождение шаровых скоплений звезд представляется тесно связанным с периодами интенсивного звездообразования.

Расположенное на расстоянии около 13 000 световых лет от нас в направлении созвездия Тукана, шаровое скопление звезд 47 Тукана имеет диаметр примерно в 120 световых лет. Оно является вторым самым ярким шаровым скоплением звезд на небе и видно невооруженным глазом.

Самая яркая в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах звезда данного скопления носит название «Яркая звезда». Она представляет собой голубой гигант спектрального класса B8 III, который имеет эффективную температуру порядка 11 000 Кельвинов. Эта звезда классифицируется как звезда асимптотической ветви гигантов позднего типа, которая движется по диаграмме цвет-звездная величина к углу области остывающих белых карликов.

Хотя ранее неоднократно проводились исследования этой яркой звезды, ее химический состав до сих пор остается довольно плохо изученным. Учитывая тот факт, что химический состав Яркой звезды важен для понимания химизма шарового скопления 47 Тукана в целом, исследователи во главе с Уильямом В. Диксоном (William V. Dixon) из Института исследований космоса при помощи космического телескопа, США, наблюдали эту звезду с использованием космических телескопов Hubble («Хаббл») и Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), а также наземного Магелланова телескопа.

Эти наблюдения позволили команде Диксона определить содержания 26 химических элементов в фотосфере светила. Данные показали, что количества элементов средних атомных масс в целом соизмеримы с содержанием железа, в то время как концентрации самых тяжелых элементов близки к солнечным. Было обнаружено, что отношение углерода к азоту в веществе звезды является довольно низким, и это указывает на то, что звезда принадлежит ко второму поколению звезд скопления, объяснили исследователи.

В ходе работы были также выяснены фундаментальные параметры Яркой звезды. Согласно полученным данным, радиус звезды составляет 9,63 радиуса Солнца, масса – примерно 0,54 массы нашего светила, а эффективная температура – порядка 10 850 Кельвинов. Рассчитанная по результатам исследования динамика изменения массы Яркой звезды показывает, что одиночные звезды в скоплении 47 Тукана теряют от 0,1 до 0,2 масс Солнца за время пребывания на асимптотической ветви гигантов, что лишь чуть меньше, по сравнению с потерями массы этих же звезд на ветви красных гигантов.

Исследование появилось на сервере научных препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0811225229

ALMA составила детальную карту теплового излучения Психеи*

Изображения Психеи, полученные с помощью ALMA.
California Institute of Technology

Данные наземной системы радиотелескопов ALMA помогли создать самую детальную карту теплового излучения астероида Психея — самого крупного металлического астероида. Оказалось, что лучше всего наблюдаемые необычные свойства астероида описывает модель, в которой его поверхность представляет собой пористую смесь силикатов и металлов, причем металлов не может быть очень много. Статья опубликована в журнале Planetary Science Journal.

Исследования астероидов, которые представляют собой остатки планетезималей, позволяют разобраться в процессах, шедших на заре формирования Солнечной системы. Наиболее крупные планетезимали или протопланеты могли достаточно долго удерживать тепло внутри себя, чтобы прошли процессы дифференциации их недр на кору, мантию и ядро; ученые считают, что фрагменты таких тел до сих пор находятся в Главном поясе астероидов. Например, астероиды класса M, считающиеся родительскими телами железных метеоритов, попадающих на Землю, могут быть фрагментами ядер крупных планетезималей.

Наиболее крупным (277×238×168 километров) и интересным для ученых представителем металлических астероидов является астероид (16) Психея — ранее выяснилось, что это тело может быть фрагментом ядра протопланеты. Для его исследований NASA разрабатывает автоматическую межпланетную станцию Psyche, которая отправится в космос летом 2022 года и поможет ученым понять свойства Психеи, восстановить картину ее эволюции и оценить астероид с точки зрения добычи полезных ископаемых в космосе.

Группа астрономов во главе с Кэтрин де Клер (Katherine de Kleer) из Калифорнийского технологического института опубликовала результаты наблюдений в миллиметровом диапазоне волн за Психеей 19 июня 2019 года при помощи наземной системы радиотелескопов ALMA. Целью ученых стало оценка различных свойств поверхности Психеи на основе построенной карты интенсивности и поляризации теплового излучения от астероида с наибольшим пространственным разрешением на сегодня — 30 километров на пиксель. На момент наблюдений астероид находился на расстоянии 2,04 астрономических единиц от Земли.

Оказалось, что величина тепловой инерции поверхности Психеи выше, чем типичные значения для крупных астероидов, что соответствует плотному и хорошо проводящему тепло материалу поверхности, однако сильно отличается от значений, характерных для скалистой поверхности, что свидетельствует о пористом или покрытом реголитом поверхностном слое астероида. Оценка диэлектрической проницаемости материала поверхности Психеи оказалась выше, чем практически у всех земных пород, и значительно выше, чем реголит, наблюдаемый на планетах земной группы или на Луне. Это позволило исключить из рассмотрения модели с полностью металлическим поверхностным слоем любой пористости, тем не менее, содержание металла в поверхностном слое Психеи должно составлять не менее 20 процентов.

Тепловое излучение Психеи практически полностью неполяризовано, что очень необычно. Даже если поверхность астероида характеризуется высокой шероховатостью, она не может уменьшить поляризацию настолько сильно. Ученые пришли к выводу, что устранить поляризацию излучения могло его рассеяние на отражающих металлических частиц в диапазоне размеров от десятков микрон до миллиметров. Лучше всего свойства Психеи может объяснить модель, где ее поверхность представляет собой пористую смесь силикатов и металлов (в форме сульфидов или оксидов железа или других соединений металлов).

Осенью этого года будет запущена в космос еще одна межпланетная станция для исследования астероидов — «Люси». Она будет исследовать необычные троянские астероиды Юпитера.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/11/psyche-alma

Загадка Марса: странные колебания уровня кислорода

Изучив результаты анализа атмосферных газов, астрономы заявили, что не могут объяснить таинственные колебания уровня кислорода в атмосфере Красной планеты.

Василий Макаров

Состав атмосферы Марса служит источником постоянных сюрпризов для астрономов. Сначала – загадочные перемещения метана, который то исчезает, то появляется вновь. А теперь исследователи засекли череду повышений и понижений уровня кислорода над кратером Гейла в количествах, которые попросту не может объяснить ни один из известных нам химических процессов.

Данные об этом поступили на Землю в 2020 году благодаря марсоходу Curiosity, который как раз методично исследует кратер у подножия горы Шарп. Робот берет пробы не только грунта, но и атмосферных газов, анализируя их с помощью встроенной лаборатории. Отслеживая результаты его работы, ученые не могли не заметить, что с кислородом на планете творится что-то странное.

На Марсе не так много кислорода. 95% его атмосферы составляет углекислый газ, а остаток приходится на 2,6% молекулярного азота (N2), 1,9% аргона (Ar), 0,16% молекулярного кислорода (O2) и 0,06% оксида углерода (CO). Атмосферное давление меняется в течение года, потому что на зимнем полушарии CO2 замерзает и баланс газов смещается для выравнивания давления по всей планете. Весной же, когда полярные шапки тают, происходит обратный процесс.

Таким образом, колебания атмосферных газов можно легко предсказать. В данном же случае все они вели себя как полагается, и один лишь кислород проявлял аномальную активность. Дело в том, что весной и летом уровень кислорода повышается примерно на 30%, а осенью возвращается к норме. Из года в год количество кислорода растет, и астрономы никак не могут понять, с чем это связано.

Первую версию, связанную с помехами в оборудовании ровера, астрономы отметают – серия проверок показала, что все работает нормально. Другая возможность заключается в распаде воды и углекислого газа, но и это не соответствует действительности: вода в атмосфере Марса в большом дефиците, а CO2 распадается слишком медленно, чтобы соответствовать наблюдаемым колебаниям.

Кстати, таинственные исчезновения метана могут быть ключом к разгадке тайны. Исследователи не исключают, что фактор, вызывающий колебания метана, также влияет и на кислород. Правда, науке не известен ни один химический процесс, который мог бы объяснить подобные смещения. Что это – результат жизнедеятельности некой неизвестной нам органической массы? Геологическая активность? Что-то, что скрывается в глубинах планеты? Нам остается лишь гадать, пока ученые строят теории и последовательно проверяют их с помощью зондов и роверов.
https://www.popmech.ru/science/523184-s … -strannoe/

Новые расчеты траектории астероида Бенну повысили его шансы на столкновение с Землей

Вероятность падения 500-метрового астероида на Землю наиболее велика в 2182 году — впрочем, и тогда она не достигнет даже сотой доли процента.

©NASA Goddard SFC, University of Arizona, Lockheed Martin

Околоземный астероид (101955) Бенну — один из самых опасных наших соседей, так как то и дело проходит в пугающей близости от Земли. Взрыв от удара почти 500-метрового небесного тела был бы в сотни мощнее водородной «Царь-бомбы». Глобального вымирания он не вызовет, но при неудачном попадании вполне может разрушить целый мегаполис или небольшую страну.

Неудивительно, что траектория астероида просчитана на сотни лет вперед, и для каждого сближения с Землей существуют оценки риска столкновения. Более того, к Бенну отправили космический аппарат OSIRIS-REx, который провел на его орбите около двух лет, а осенью 2023 года должен вернуться и доставить на Землю образцы вещества с поверхности астероида.

Впрочем, шансы на столкновение невелики: совокупный риск падения Бенну на Землю в ближайшие 300 лет составляет всего один на 2700 (0,037 процента). Тем не менее по этому показателю он считается самым опасным из известных астероидов. В 2060 году Бенну пройдет лишь немногим дальше орбиты Луны, а в 2135-м окажется даже ближе нее. Дальнейшая его траектория становится весьма неопределенной: она сильно зависит от того, где именно пройдет путь астероида при сближении в 2135 году.

Чтобы точнее рассчитать его, Давиде Фарнокья (Davide Farnocchia) и ее коллеги из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA воспользовались новыми точными измерениями, проведенными OSIRIS-REx. Для оценки принимали в расчет и давление, которое оказывает на Бенну солнечный ветер, и притяжение других небесных тел (включая более 300 других астероидов), и эффект Ярковского — ускорение, возникающее за счет неравномерного разогрева и остывания поверхности.

По словам Давиде, эти расчеты позволили уточнить траекторию Бенну в 20 раз. Результаты работы ученые представили в статье, опубликованной в журнале Icarus. Новые расчеты показали, что по крайней мере до 2135 года никакой угрозы от Бенну для Земли не существует. Однако совокупные шансы на столкновение астероида с Землей в 2100-х уже не так малы и составляют один на 1750. Самым опасным будет сближение, предстоящее 24 сентября 2182 года, когда риск достигнет один на 2700 — по совпадению, это те же 0,037 процента, что для риска столкновения в ближайшие 300 лет.

Насколько действительно велики шансы на удар в дальнейшем, станет окончательно понятно лишь после этого ключевого сближения. В окрестностях Земли известно 26 «гравитационных скважин» — областей, возникающих из-за неоднородности гравитационного поля планеты. Попав в них, Бенну может изменить траекторию и выйти на путь к столкновению. Новые расчеты исключили прохождение астероида через 24 таких участка, однако относительно двух еще сохраняется неопределенность.
https://naked-science.ru/article/astron … -asteroida

Марсоход Curiosity исследовал гигантский кратер 9 лет. Возможно, озера на дне не существовало

Изучая инопланетные миры, важно точно знать, на что вы смотрите — и свежий анализ образцов горных пород, взятых из кратера Гейла на Марсе, позволяет предположить, что этот древний песок может быть не осадком озера, как мы думали.

Согласно новому исследованию химического состава отложений кратера, каменистые отложения, собранные марсоходом Curiosity за последние девять лет, являются частицами переносимыми по воздуху и попавшими в кратер с поверхности Красной планеты.

Команда, стоящая за новым исследованием, утверждает, что химические элементы, обнаруженные в этих образцах — те, которые сохранились на протяжении миллиардов лет — не соответствуют тому, что можно было бы ожидать от окружающей среды древнего озера.

«Ключевым моментом является то, что некоторые элементы подвижны или легко растворяются в воде, а некоторые элементы неподвижны, или, другими словами, они остаются в скалах», — говорит геолог-планетолог Джо Михалски из Университета Гонконга.

«Будет ли элемент подвижным или неподвижным, зависит не только от типа элемента, но и от свойств жидкости».

Гора Шарп в кратере Гейла. (NASA’s Mars Curiosity Rover)

С помощью комбинации химических измерений, дифракции рентгеновских лучей (XRD) и анализа текстуры были обнаружены доказательства типа эрозии, которая противоречит гипотезе о большом озере, намекая на то, что большая часть отложений была нанесена в гораздо более сухих условиях.

По мнению исследователей, переносимая по воздуху пыль и вулканический пепел, скорее всего, составляют большую часть отложений, а выветривание происходит в результате таяния льда.

Новый анализ указывает на неподвижные химические элементы, которые сильно коррелируют с высотами, что, в свою очередь, может свидетельствовать о том, что водный покров в кратере Гейла был намного меньше, чем предполагалось.

Как вода могла заполнять кратер Гейла в соответствии с гипотезой об озере (слева) и новой гипотезой (справа). (ESA/HRSC/DLR)

Кратер Гейла был выбран в качестве места посадки Curiosity, в 2012 году, потому что считалось, что несколько миллиардов лет назад в нем находилось озеро. С тех пор он провел более 3000 марсианских дней (или солей), изучая почву.

Это не только изменит наш подход к анализу отложений, но и изменит научное мышление о том, как марсианский климат изменился на протяжении эонов — например, могли быть частые временные периоды влажности, а не один продолжительный. Это также имеет значение для выяснения того, существовала ли когда-либо жизнь на планете.

Тем не менее, стоит помнить, насколько сложно определить происхождение кратера Гейла. Мы не просто оглядываемся на миллиарды лет, мы также смотрим на миллионы километров — и вполне вероятно, что Curiosity и камни, которые он собирает, могут принести гораздо больше.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Источники: Фото: Вид из кратера Гейла. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)
https://rwspace.ru/news/marsohod-curios … ovalo.html

Как астрономы декодировали сигнал из необычной звездной системы

В 2019 году ученые обнаружили систему, состоящую из двух звезд и коричневого карлика, вращающегося очень близко к одной из них.

Популярная механика

NASA

Речь идет об объекте NGTS-7, который для большинства телескопов выглядит как одна звезда. Исследователи из Уорикского университета начали наблюдать за объектом, ведь, как казалось, он производит вспышки. Однако при более детальном изучении ученые заметили, что свет звезды на короткое время тускнеет каждые 16,2 часа. Специалисты обнаружили, что NGTS-7 в действительности включает две схожие по размерам звезды и что тускнеет подобным образом только одна из них — последнее, в свою очередь, навело на предположение, что нечто темное вращается рядом с ее поверхностью. В качестве объяснения исследователи предположили, что вокруг данной звезды вращается коричневый карлик — на такой близкой орбите, что ему требуется всего 16,2 часа для совершения оборота.

Чтобы декодировать необычный сигнал из NGTS-7, ученые использовали технику, схожую с той, что используется для поиска экзопланет — транзитной фотометрией: они оценивали, как падает светимость, когда коричневый карлик проходит между звездой и Землей. По словам исследователей, детектировать данную систему было несложно, учитывая небольшие размеры звезды и относительно крупные размеры коричневого карлика: «транзитный сигнал», как отмечается, был намного сильнее, чем в случае с типичной экзопланетой. При этом детектированный сигнал нужно было расшифровать. Но это не так просто, так как транзитные сигналы коричневых карликов довольно странные.

«Обычно температура коричневого карлика — что-то среднее между умеренно теплой водой, что представлялось бы нам в черном цвете, и костром, который бы светился тускло красным, — отметил Хью Осборн, исследователь, который не участвовал в работе. — В случае с данной системой коричневый карлик нагревается звездой, вокруг которой вращается, что означает, что его дневная сторона будет видеться огненно-красной. Ночная же сторона будет темнее, однако некоторое тепло забирают ветры, нагревая ее». Как отмечает Осборн, специалистам надо учесть много различных факторов, чтобы определить, что же именно они наблюдают.

Со временем, согласно исследователям, из-за магнитных сил звезды орбита коричневого карлика уменьшится и транзиты будут происходить еще более часто. В итоге, в не очень далеком будущем (по космическим меркам), как полагают ученые, коричневый карлик должен будет упасть на звезду.
https://www.popmech.ru/science/489722-a … y-sistemy/

Звездный остров: как устроена галактика

История изучения планет и звезд измеряется тысячелетиями, Солнца, комет, астероидов и метеоритов – столетиями. А вот галактики, разбросанные по Вселенной скопления звезд, космического газа и пылевых частиц, стали объектом научного исследования лишь в 1920-е годы.

Алексей Левин

Галактики наблюдали с незапамятных времен. Человек с острым зрением может различить на ночном небосводе светлые пятна, похожие на капли молока. В Х веке персидский астроном Абд-аль-Раман аль-Суфи упомянул в своей «Книге о неподвижных звездах» два подобных пятна, известных теперь как Большое Магелланово облако и галактика М31, она же Андромеда. С появлением телескопов астрономы наблюдали все больше таких объектов, получивших название туманностей. Если английский астроном Эдмунд Галлей в 1716 году перечислил всего шесть туманностей, то каталог, опубликованный в 1784 году астрономом французского военно-морского флота Шарлем Мессье, содержал уже 110 — и среди них четыре десятка настоящих галактик (в том числе и М31). В 1802 году Уильям Гершель опубликовал перечень из 2500 туманностей, а его сын Джон в 1864 году издал каталог, где было более 5000 туманностей.

Наша ближайшая соседка, галактика Андромеда (M31) – один из излюбленных небесных объектов для любительских астрономических наблюдений и фотосъемки.

Природа этих объектов долгое время ускользала от понимания. В середине XVIII века некоторые проницательные умы увидели в них звездные системы, подобные Млечному Пути, однако телескопы в то время не предоставляли возможности проверить эту гипотезу. Столетием позже восторжествовало мнение, что каждая туманность — это газовое облако, подсвеченное изнутри молодой звездой. Позже астрономы убедились, что некоторые туманности, в том числе и Андромеда, содержат множество звезд, однако еще долго не было ясно, расположены они в нашей Галактике или за ее пределами. И лишь в 1923—1924 годах Эдвин Хаббл определил, что расстояние от Земли до Андромеды как минимум троекратно превосходит диаметр Млечного Пути (на самом деле примерно в 20 раз) и что М33, другая туманность из каталога Мессье, удалена от нас на никак не меньшую дистанцию. Эти результаты положили начало новой научной дисциплине — галактической астрономии.

В 1926 году знаменитый американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл предложил (а в 1936 году модернизировал) свою классификацию галактик по их морфологии. Из-за характерной формы эту классификацию называют еще «Камертоном Хаббла». На «ножке» камертона находятся эллиптические галактики, на зубцах вилки – линзовидные галактики без рукавов и спиральные галактики без бара-перемычки и с баром. Галактики, которые не могут быть классифицированы как один из перечисленных классов, называются неправильными, или иррегулярными.

Карлики и гиганты

Вселенная заполнена галактиками разного размера и разных масс. Их количество известно весьма приблизительно. В 2004 году орбитальный телескоп «Хаббл» за три с половиной месяца обнаружил около 10 000 галактик, сканируя в южном созвездии Печи участок небосвода, в сто раз меньший, нежели площадь лунного диска. Если предположить, что галактики распределяются по небесной сфере с такой же плотностью, получится, что в наблюдаемом космосе их 200 млрд. Однако эта оценка сильно занижена, поскольку телескоп не смог заметить великое множество очень тусклых галактик.

Форма и содержание

Галактики различаются и морфологией (то есть формой). В целом их подразделяют на три основных класса — дисковидные, эллиптические и неправильные (иррегулярные). Это общая классификация, есть гораздо более детальные.

Галактики распределены в космическом пространстве вовсе не хаотично. Массивные галактики нередко окружены небольшими галактиками-спутниками. И наш Млечный Путь, и соседняя Андромеда имеют не менее 14 сателлитов, и, скорее всего, их гораздо больше. Галактики любят объединяться в пары, тройки и более крупные группы из десятков гравитационно связанных партнеров. Ассоциации побольше, галактические кластеры, содержат сотни и тысячи галактик (первый из таких кластеров открыл еще Мессье). Порой в центре кластера наблюдается особо яркая гигантская галактика, возникшая, как считают, в процессе слияния галактик меньшего калибра. И наконец, есть еще и суперкластеры, в которые входят как галактические кластеры и группы, так и отдельные галактики. Обычно это вытянутые структуры протяженностью до сотни мегапарсек. Их разделяют почти полностью свободные от галактик космические пустоты такого же размера. Суперкластеры уже не организованы в какие-либо структуры более высокого порядка и разбросаны по Космосу случайным образом. По этой причине в масштабах нескольких сотен мегапарсек наша Вселенная однородна и изотропна.

Дисковидная галактика — это звездный блин, вращающийся вокруг оси, проходящей через его геометрический центр. Обычно по обе стороны центральной зоны блина имеется овальное вздутие — балдж (от англ. bulge). Балдж тоже вращается, однако с меньшей угловой скоростью, нежели диск. В плоскости диска нередко наблюдаются спиральные ветви, изобилующие сравнительно молодыми яркими светилами. Однако есть галактические диски и без спиральной структуры, где таких звезд много меньше.

Центральную зону дисковидной галактики может рассекать звездная перемычка — бар. Пространство внутри диска заполнено газопылевой средой — исходным материалом для новых звезд и планетных систем. Галактика имеет два диска: звездный и газовый. Они окружены галактическим гало — сферическим облаком разреженного горячего газа и темной материи, которая и вносит основной вклад в полную массу галактики. Гало вмещает также отдельные старые звезды и шаровые звездные скопления (глобулярные кластеры) возрастом до 13 млрд лет. В центре едва ли не любой дисковидной галактики, как с балджем, так и без балджа, расположена сверхмассивная черная дыра. Самые крупные галактики этого типа содержат по 500 млрд звезд.

Эллиптическая галактика, как и следует из ее названия, имеет форму эллипсоида. Она не вращается как целое и потому не обладает осевой симметрией. Ее звезды, которые в основном имеют сравнительно небольшую массу и солидный возраст, обращаются вокруг галактического центра в разных плоскостях и иногда не по отдельности, а сильно вытянутыми цепочками. Новые светила в эллиптических галактиках загораются редко в связи с дефицитом исходного сырья — молекулярного водорода.

Подобно людям, галактики объединяются в группы. Наша Местная группа включает две самые крупные галактики в окрестностях размером порядка 3 мегапарсек – Млечный путь и Андромеду (M31), галактику Треугольника, а также их спутники – Большое и Малое Магеллановы облака, карликовые галактики в Большом Псе, Пегасе, Киле, Секстанте, Фениксе, и еще множество других – всего числом около полусотни. Местная группа в свою очередь является членом местного сверхскопления Девы.

Как самые крупные, так и самые мелкие галактики относятся к эллиптическому типу. Общая доля его представителей в галактическом населении Вселенной всего около 20%. Эти галактики (возможно, за исключением самых мелких и тусклых) также скрывают в своих центральных зонах сверхмассивные черные дыры. Эллиптические галактики имеют и гало, но не столь четкие, как у дисковидных.

Все прочие галактики считаются иррегулярными. Они содержат много пыли и газа и активно порождают молодые звезды. На умеренных расстояниях от Млечного Пути таких галактик немного, всего-то 3%. Однако среди объектов с большим красным смещением, чей свет был испущен не позже, чем через 3 млрд лет после Большого взрыва, их доля резко возрастает. Судя по всему, все звездные системы первого поколения были невелики и обладали неправильными очертаниями, а крупные дисковидные и эллиптические галактики возникли гораздо позже.

Рождение галактик

Галактики появились на свет вскоре после звезд. Считается, что первые светила вспыхнули никак не позднее, чем спустя 150 млн лет после Большого взрыва. В январе 2011 года команда астрономов, обрабатывавших информацию с космического телескопа «Хаббл», сообщила о вероятном наблюдении галактики, чей свет ушел в космос через 480 млн лет после Большого взрыва. В апреле еще одна исследовательская группа обнаружила галактику, которая, по всей вероятности, уже вполне сформировалась, когда юной Вселенной было около 200 млн лет.

Условия для рождения звезд и галактик возникли задолго до его начала. Когда Вселенная прошла возрастную отметку в 400 000 лет, плазма в космическом пространстве заменилась смесью из нейтрального гелия и водорода. Этот газ был еще чересчур горяч, чтобы стянуться в молекулярные облака, дающие начало звездам. Однако он соседствовал с частицами темной материи, изначально распределенными в пространстве не вполне равномерно — где чуть плотнее, где разреженнее. Они не взаимодействовали с барионным газом и потому под действием взаимного притяжения свободно стягивались в зоны повышенной плотности. Согласно модельным вычислениям, уже через сотню миллионов лет после Большого взрыва в космосе образовались облака темной материи величиной с нынешнюю Солнечную систему. Они объединялись в более крупные структуры, невзирая на расширение пространства. Так возникли скопления облаков темной материи, а потом и скопления этих скоплений. Они втягивали в себя космический газ, предоставляя ему возможность сгущаться и коллапсировать. Таким путем появились первые сверхмассивные звезды, которые быстро взрывались сверхновыми и оставляли после себя черные дыры. Эти взрывы обогащали космическое пространство элементами тяжелее гелия, которые способствовали охлаждению коллапсирующих газовых облаков и потому делали возможным появление менее массивных звезд второго поколения. Такие звезды уже могли существовать миллиарды лет и потому были в состоянии формировать (опять-таки с помощью темной материи) гравитационно связанные системы. Так возникли долгоживущие галактики, в том числе и наша.

«Многие детали галактогенеза еще скрыты в тумане, — говорит Джон Корменди. — В частности, это относится к роли черных дыр. Их массы варьируют от десятков тысяч масс Солнца до абсолютного на сегодняшний день рекорда в 6,6 млрд солнечных масс, принадлежащего черной дыре из ядра эллиптической галактики М87, расположенной в 53,5 млн световых лет от Солнца. Дыры в центрах эллиптических галактик, как правило, окружены балджами, составленными из старых звезд. Спиральные галактики могут вовсе не иметь балджей или же обладать их плоскими подобиями, псевдобалджами. Масса черной дыры обычно на три порядка меньше массы балджа — естественно, если оный наличествует. Эта закономерность подтверждается наблюдениями, охватывающими дыры массой от миллиона до миллиарда солнечных масс».

Как полагает профессор Корменди, галактические черные дыры набирают массу двумя путями. Дыра, окруженная полноценным балджем, растет за счет поглощения газа, который приходит к балджу из внешней зоны галактики. Во время слияния галактик интенсивность поступления этого газа резко возрастает, что инициирует вспышки квазаров. В результате балджи и дыры эволюционируют параллельно, что и объясняет корреляцию между их массами (правда, могут работать и другие, еще неизвестные механизмы).

Исследователи из Питтсбургского университета, Калифорнийского университета в Ирвине и Атлантического университета Флориды смоделировали ситуацию столкновения Млечного пути и предшественницы карликовой эллиптической галактики в Стрельце (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, SagDEG). Они проанализировали два варианта столкновений – с легкой (3х10^10 масс Солнца) и тяжелой (10^11 масс Солнца) SagDEG. На рисунке показаны результаты 2,7 млрд лет эволюции Млечного пути без взаимодействия с карликовой галактикой и с взаимодействием с легким и тяжелым вариантом SagDEG.

Иное дело безбалджевые галактики и галактики с псевдобалджами. Массы их дыр обычно не превышают 104−106 солнечных масс. По мнению профессора Корменди, они подкармливаются газом за счет случайных процессов, которые происходят недалеко от дыры, а не простираются на целую галактику. Такая дыра растет вне зависимости от эволюции галактики или ее псевдобалджа, чем и обусловлено отсутствие корреляции между их массами.

Растущие галактики

Галактики могут увеличивать и размер, и массу. «В далеком прошлом галактики делали это гораздо эффективней, нежели в недавние космологические эпохи, — объясняет профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Круз Гарт Иллингворт. — Темпы рождения новых звезд оценивают в терминах годового производства единицы массы звездного вещества (в этом качестве выступает масса Солнца) на единицу объема космического пространства (обычно это кубический мегапарсек). Во времена формирования первых галактик этот показатель был весьма невелик, а затем пошел в быстрый рост, продолжавшийся до тех пор, пока Вселенной не исполнилось 2 млрд лет. Еще 3 млрд лет он был относительно постоянным, потом начал снижаться почти пропорционально времени, и снижение это продолжается по сей день. Так что 7−8 млрд лет назад средний темп звездообразования в 10−20 раз превышал современный. Большинство доступных наблюдению галактик уже полностью сформировались в ту далекую эпоху».

На рисунке – результаты эволюции в различные моменты времени – начальная конфигурация (a), через 0,9 (b), 1,8 (c) и 2,65 млрд лет (d). Согласно модельным расчетам, бар и спиральные рукава Млечного Пути могли сформироваться в результате столкновений с SagDEG, которая изначально тянула на 50-100 миллиардов солнечных масс. Дважды она проходила сквозь диск нашей Галактики и теряла часть своей материи (и обычной, и темной), вызывая пертурбации его структуры. Нынешняя масса SagDEG не превышает десятков миллионов солнечных масс, и очередное столкновение, которое ожидают не позже, чем через 100 миллионов лет, скорее всего, станет для нее последним.

В общих чертах эта тенденция понятна. Галактики увеличиваются двумя основными способами. Во-первых, они получают свежий материал для звездообразования, втягивая из окружающего пространства газ и частицы пыли. В течение нескольких миллиардов лет после Большого взрыва этот механизм исправно работал просто потому, что звездного сырья в космосе хватало всем. Потом, когда запасы истощились, темп звездного рождения упал. Однако галактики нашли возможность увеличивать его за счет столкновения и слияния. Правда, для реализации этого варианта необходимо, чтобы сталкивающиеся галактики располагали приличным запасом межзвездного водорода. Крупным эллиптическим галактикам, где его практически не осталось, слияние не помогает, зато в дисковидных и неправильных оно работает.

Курс на столкновение

Посмотрим, что происходит при слиянии двух примерно одинаковых галактик дискового типа. Их звезды практически никогда не сталкиваются — слишком велики расстояния между ними. Однако газовый диск каждой галактики ощущает приливные силы, обусловленные притяжением соседки. Барионное вещество диска теряет часть углового момента и смещается к центру галактики, где возникают условия для взрывного роста скорости звездообразования. Часть этого вещества поглощается черными дырами, которые тоже набирают массу. В заключительной фазе объединения галактик черные дыры сливаются, а звездные диски обеих галактик теряют былую структуру и рассредоточиваются в пространстве. В итоге из пары спиральных галактик образуется одна эллиптическая. Но это отнюдь не полная картина. Излучение молодых ярких звезд способно выдуть часть водорода за пределы новорожденной галактики. В то же время активная аккреция газа на черную дыру вынуждает последнюю время от времени выстреливать в пространство струи частиц огромной энергии, подогревающие газ по всей галактике и тем препятствующие формированию новых звезд. Галактика постепенно затихает — скорее всего, навсегда.

Галактики неодинакового калибра сталкиваются по-иному. Крупная галактика способна поглотить карликовую (сразу или в несколько приемов) и при этом сохранить собственную структуру. Этот галактический каннибализм тоже может стимулировать процессы звездообразования. Карликовая галактика полностью разрушается, оставляя после себя цепочки звезд и струи космического газа, которые наблюдаются как в нашей Галактике, так и в соседней Андромеде. Если же одна из сталкивающихся галактик не слишком превосходит другую, возможны даже более интересные эффекты.

В ожидании супертелескопа

Галактическая астрономия дожила почти до столетия. Она начала практически с нуля и достигла очень многого. Однако количество нерешенных проблем очень велико. Ученые ожидают очень много от инфракрасного орбитального телескопа «Джеймс Уэбб».
https://www.popmech.ru/science/489722-a … y-sistemy/

Почему черные дыры не поглотили все пространство? Объяснение поразительно

Черные дыры отлично поглощают материю. Учитывая их талант к потреблению, почему бы черным дырам просто не продолжать расширяться и расширяться и просто не поглотить Вселенную? В 2018 году один из ведущих физиков мира предложил поразительное объяснение.

Удобно, что идея могла также объединить две самые большие теории во всей физике.

Автором этого объяснения является не кто иной, как физик из Стэнфордского университета Леонард Сасскинд, также известный как один из основателей теории струн.

Он предложил объяснение в серии статей, предполагая, что черные дыры расширяются за счет увеличения внутренней сложности — особенность, которую мы просто не видим, наблюдая издалека.

Другими словами, они расширяются внутрь, а не наружу.

Что еще более странно, эта гипотеза может иметь параллель с расширением нашей собственной Вселенной, которая также, кажется, растет противоречивым образом.

«Я думаю, что это очень и очень интересный вопрос, связан ли космологический рост космоса с ростом какой-то сложности», — цитирует Сасскинда The Atlantic.

«И связаны ли космические часы, эволюция Вселенной с эволюцией сложности. Я не знаю ответа».

Конечно, по самой своей природе этот тип исследования является теоретическим, и его нелегко проверить или опровергнуть в процессе экспертной оценки.

Проще говоря, черные дыры — это плотные массы, которые искажают пространство до такой степени, что даже свету (читай: информации) не хватает скорости, необходимой для выхода.

Первые твердые теоретические основы для такого объекта возникли естественным образом из математики, лежащей в основе общей теории относительности Эйнштейна, еще в 1915 году. С тех пор были обнаружены физические объекты, соответствующие этим предсказаниям, часто находящиеся в центрах галактик.

Распространенная аналогия — представить себе размеры пространства и времени в виде гладкого листа резины. Подобно тому, как тяжелый объект оставляет вмятины на резиновом листе, масса искажает геометрию пространства-времени.

Свойства резинового листа нашей Вселенной означают, что он может образовывать глубокую гравитационную воронку, которая тянется «вниз», не растягиваясь намного дальше «наружу».

Большинство объектов расширяются «наружу», когда вы добавляете материал, а не «внутрь». Итак, как мы вообще можем это представить? Резиновые листы — полезные аналогии, но только до определенного момента.

Чтобы понять, как материя ведет себя на этом сверхэластичном фоне, нам нужно поискать в другом месте. К счастью, у физики есть вторая книга правил о том, как работает Вселенная, называемая квантовой механикой, которая описывает, как взаимодействуют частицы и их силы.

Однако правила общей теории относительности и квантовой механики не всегда совпадают. Микрообъекты, интерпретируемые через призму общей теории относительности, не имеют большого смысла. А большие объекты, такие как черные дыры, порождают чушь, когда применяются правила квантовой механики.

Это означает, что нам не хватает чего-то важного — чего-то, что позволило бы нам интерпретировать свойство изгиба пространства общей теории относительности в терминах конечных масс и частиц-посредников.

Один из претендентов — это то, что называется соответствием анти-де Ситтера  конформной теории поля, сокращенно Ads / CFT. Это своего рода идея «теория струн и четырехмерное пространство», цель которой объединить лучшее из квантовой механики и общей теории относительности.

Исходя из структуры, квантовая сложность черной дыры — количество шагов, необходимых для возврата ее в состояние, предшествующее черной дыре, — отражается в ее объеме.

То же самое мышление лежит в основе другой потрясающей идеи, называемой голографическим принципом. Точные детали не для слабонервных, они остаются в свободном доступе на arXiv.

Как бы нелепо это ни звучало, в экстремальных условиях черной дыры большая вычислительная мощность действительно может означать больший внутренний объем. По крайней мере, это то, что предлагает моделирование Сасскинда Ads / CFT.

Сама теория струн — одна из тех хороших идей, которые требуют эмпирической победы, поэтому мы все еще далеки от объединения квантовой механики и общей теории относительности.

Предположение Сасскинда о том, что квантовая сложность в конечном итоге отвечает за объем черной дыры, заставило физиков задуматься над последствиями. В конце концов, черные дыры не похожи на обычное пространство, поэтому мы не можем ожидать применения обычных правил.

Изначально статьи были доступны на сервере препринтов arXiv, а в 2020 году были опубликованы в виде книги.
https://rwspace.ru/news/pochemu-chernye … telno.html

Комета Биелы и Андромедиды

Credit: E. Weiß

Короткопериодические кометы с каждым приближением к Солнцу становятся все слабее. Многие из них не выдерживают и нескольких сближений. Утрачивая летучие вещества, они перестают существовать как кометы, теряясь в космическом пространстве. Иногда процесс сближения кометы с Солнцем или планетой сопровождается её дроблением на несколько частей или множество мелких фрагментов.

Комета Биелы была открыта в 1772 году французским астрономом Жаком Монтенем, но доказал, что она короткопериодическая с периодом обращения вокруг Солнца около 6,5 лет немецко-австрийский астроном Вильгельм фон Биела только в 1826 году, поэтому комету назвали его именем. В самом начале 1846 года комета хорошо была видна с Земли. Она двигалась по небу в точном соответствии с расчётами астрономов и вдруг распалась на два фрагмента!

Одним из первых это заметил американский астроном Мэтью Мори. Известие о распаде кометы привлекло внимание астрономов из разных стран, которые отмечали, что оба компонента чередовались по яркости, развивая параллельные хвосты по мере движения к перигелию.

Последний раз комету видели в 1852 году. В ноябре 1872 года, вскоре после пересечения Землёй орбиты кометы, наблюдался крупный метеорный поток, который повторялся во все последующие годы ожидаемого появления кометы в 19 веке.

Поток получил название Андромедиды, так как его радиант находился в созвездии Андромеды. По мнению учёных, он порождён распавшейся кометой Биелы. В дальнейшем активность этого потока сошла на нет, и в настоящее время он не наблюдается.

Несмотря на весьма вероятный окончательный распад кометы, информация о её повторных наблюдениях неоднократно появлялась в прессе и в 20-м веке. Однако большинством исследователей эти сообщения признаны ошибочными.
https://aboutspacejornal.net/2021/08/15/комета-биелы-и-андромедиды/

Да кто такой этот ваш певатрон

Как физики ищут в небе источники петаэлектронвольтовых космических лучей

К середине XX века астрофизики поняли, что в нашей галактике есть мощные ускорители космических лучей — певатроны. Хотя что это за объекты: ударные волны остатков сверхновых, пульсары, области звездообразования или даже сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, можно было только предполагать. Понадобилось 30 лет, чтобы экспериментаторы догнали теоретиков и научились искать эти загадочные источники, — а потом еще столько же, чтобы наконец получить первые результаты. N + 1 разбирается, зачем певатроны нужно было придумать и почему теперь придется их перепридумать.

В июле 1054 года китайские астрономы заметили на восточном небе новую звезду — она засияла ярче Венеры и была видна больше трех недель. Тысячу лет спустя на месте этой вспышки находится Крабовидная туманность — остаток взрыва. В XXI веке этот объект снова оказался в центре внимания китайской обсерватории — LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory).

Результат работы LHAASO — целый букет высокоэнергетических гамма-квантов: совсем недавно детекторы нашли 12 потенциальных певатронов внутри Млечного Пути, зарегистрировав 530 событий с энергиями гамма-квантов от 100 тераэлектронвольт до рекордных 1,4 петаэлектронвольта (1,4×10¹⁵ электронвольт). В июле 2021 года эти данные позволили признать, наконец, певатроном Крабовидную туманность.

Казалось бы, нужно радоваться — на случай «певатронности» Крабовидной туманности у теоретиков было готовое объяснение. Однако случилась неожиданность: певатрон в туманности экспериментаторы действительно нашли, но, кажется, не тот, который ожидали их коллеги.

Запертые в Галактике

Почти сто лет назад американский физик Роберт Милликен придумал термин «космические лучи». Так он назвал ионизирующее излучение с высокой проникающей способностью, которое наблюдал в земной атмосфере на высоте до 15 километров с помощью аэростатов с подвешенными на них приборами. С названием Милликен не прогадал — сегодня нет никаких сомнений в том, что это излучение приходит на Землю из космоса и заполняет не только окрестности нашей планеты, но и всю галактику.

Милликен привязывает прибор к аэростату
Caltech Archives, 1938

Тем не менее, мы до сих пор не можем окончательно объяснить распределение этих лучей по энергии: для этого важно понимать, что влияет на распространение космических лучей во время их путешествия к Земле.

Наша галактика, как и все другие, обладает магнитным полем, поэтому заряженные частицы, из которых состоят космические лучи, движутся в ней не по прямой. Сила Лоренца искривляет траекторию частиц: галактика словно держит их на цепи и далеко не отпускает, постепенно разворачивая направление их движения и не давая улететь прочь.

Симуляции траекторий заряженных частиц с энергиями от 0,1 до 100 петаэлектронвольт в магнитных полях, близких к наблюдаемым в окружающем нас регионе галактики. У менее энергетичных частиц — более запутанные траектории
Kristian Andersen / Norwegian University of Science and Technology, 2017

У этой галактической хватки, конечно, есть предел — чтобы сбежать, частице надо хорошенько разогнаться. Оценить, сможет ли заряженная частица покинуть галактику, можно по характерному радиусу кривизны ее траектории. Он прямо пропорционален импульсу частицы и обратно пропорционален ее заряду и величине магнитного поля — то есть чем быстрее движется частица и чем слабее удерживает ее поле, тем больше вероятность сорваться с привязи, на которой ее удерживает галактика. Если у частицы небольшая энергия, то магнитное поле галактики (порядка микрогаусса) будет удерживать ее внутри галактического диска, толщина которого — сотни парсек. Высокоэнергетические частицы, у которых радиус кривизны траектории значительно превосходит эту толщину, будут беспрепятственно ее покидать.

Оказывается, что энергетическая граница между свободой и несвободой слабозаряженных космических лучей находится в области петаэлектронвольта. Энергия всего одной такой частицы сопоставима с кинетической энергией капли дождя, число элементарных частиц в которой — порядка 10²². Для сравнения: энергии фотонов видимого света — единицы электронвольт, а на Большом адронном коллайдере пучки протонов разгоняют до энергий в 10¹² электронвольт. Поэтому когда до Земли долетают космические лучи с энергией больше петаэлектронвольта, это с большой вероятностью беглецы из других галактик, а частицы меньших энергий (за редким и случайным исключением) путешествуют в пределах Млечного Пути.

Разницу между «местными» и «залетными» частицами увидели в конце пятидесятых годов советские физики: они обнаружили в спектре космических лучей излом в интервале между 1 и 10 петаэлектронвольт. При меньших энергиях график зависимости потока частиц от энергии более пологий, а при больших — более крутой. В профессиональной терминологии этот перегиб называют «коленом» — спектр космических лучей напоминает человеческую ногу.

«Колено» и «лодыжка» в спектре космических лучей
Marc Kachelrieß & Dmitry Semikoz / arXiv.org, 2019

На том же спектре видно, что до «колена», в диапазоне энергий порядка 10¹⁰—10¹⁵ электронвольт, график очень плавный. А значит, все эти частицы ускоряются и распространяются в одних и тех же условиях: крайне маловероятно, что спектр совершенно разных источников случайно склеился в гладкую кривую.

При этом большая часть этих частиц — с энергией намного меньше петаэлектронвольта — надежно заперта внутри нашей галактики магнитным полем. Поскольку все эти частицы — и те, которым не хватает энергии на побег из галактики, и те, которым хватает, — мы видим на одном гладком участке спектра, то источник у них должен быть общий. А раз среди них есть заведомо «невыездные» частицы, то и все остальные частицы с этого графика должны были ускориться где-то в пределах Млечного Пути. Получается, что в нашей галактике есть певатроны — источники космических лучей предельной для внутригалактического фона энергии. Но что это такое? Какой объект может быть источником такого мощного излучения? И какая физика стоит за процессами, которые разгоняют частицы на порядки эффективнее рукотворных ускорителей?

Туманность Медуза — источник ТэВных гамма-квантов / Carsten Frenzl / flickr

С места в барьер

Попытки теоретически объяснить, как ускоряются космические лучи, появились еще за несколько лет до экспериментального обнаружения «колена». Уже в 1949 году Энрико Ферми опубликовал работу, в которой объяснял ускорение многократным взаимодействием частиц с магнитным неоднородностями, которые появляются в космосе из-за постоянного перемешивания плотных облаков вещества с разреженной фоновой средой.

Ферми сравнил этот механизм с чередой столкновений частицы с тяжелыми беспорядочно движущимися препятствиями, — что-то вроде галактического пинбола, когда при каждом столкновении частица в среднем получает прибавку к энергии пропорционально уже набранной. Поэтому, если сопутствующие потери малы по сравнению с приростом, частица будет набирать энергию экспоненциально с числом столкновений — до тех пор, пока не покинет область магнитных неоднородностей. Энергетический спектр же для всех частиц получается степенной — то есть их поток спадает с увеличением энергии как степенная функция, что отвечает наблюдениям.

Но в «модели пинбола» есть проблема инжекции: чтобы начать ускоряться по механизму Ферми, частице сначала надо разогнаться до энергий в диапазоне гигаэлектронвольт (иначе прироста энергии не будет из-за ионизации: частица будет тормозиться об атомы окружающего вещества, отрывать от них электроны и тратить на это энергию) — а четкого понимания, как происходит это первичное ускорение, не было. Особенное сомнение вызывали тяжелые ядра, которые к тому времени уже видели в составе космических лучей — для них энергия инжекции должна быть столь велика (сотни гигаэлектронвольт), что удачное ускорение в межзвездной среде, по словам самого Ферми, «не представляется вероятным».

Работа Ферми не ставила точку и в вопросе о том, из каких источников «пинбольный ускоритель» (певатронов тогда еще не придумали, да и описывал Ферми общий механизм) брал частицы сверхтепловых энергий.

Кокон Лебедя — уверенный кандидат в певатроны / Kees Scherer / flickr

Рецепт певатрона

Спустя четыре года после публикации Ферми вопрос происхождения космических лучей рассмотрел советский ученый Виталий Гинзбург, оценив суммарную мощность источников излучения в Млечном Пути. Он умножил наблюдаемую в окрестностях Земли плотность энергии космических лучей (порядка электронвольта в кубическом сантиметре) на объем предполагаемой области их распространения (шар радиусом 10 килопарсек — характерный размер окружающего Галактику облака частиц) и выяснил, что общая энергия космических лучей в окрестности Млечного Пути — примерно 10⁶⁸ электронвольт.

Поскольку состав космических лучей обновляется примерно за 400 миллионов лет (столько в среднем живет в составе лучей одна частица), то за это время источники космических лучей должны поставлять энергию хотя бы порядка 10⁶⁸ электронвольт. При меньшем темпе производства энергии поддерживать наблюдаемый фон частиц просто не удастся. Оказалось, что средняя суммарная мощность источников высокоэнергетических частиц в нашей галактике должна быть выше 10⁵⁰–10⁵² электронвольт в секунду (современные оценки дают порядка 10⁵³ электронвольт в секунду).

Понимая, что Солнце и все остальные звезды Млечного Пути вместе выделяют в миллион раз меньше энергии, Гинзбург отверг гипотезу о звездном происхождении космических лучей. Зато для новых и сверхновых звезд оценки энерговыделения практически совпали с требуемой мощностью. С учетом частоты вспышек (Гинзбург предполагал, что новые вспыхивают примерно 100 раз в год, а сверхновые — раз в 300 лет), запаса их энергии как раз хватает, чтобы полностью покрыть данные наблюдений.

Связь певатронов с новыми и сверхновыми заодно решила и проблему Ферми с инжекцией: в сброшенных сверхновыми оболочках скорость движения вещества достигает тысяч километров в секунду, поэтому темп экспоненциального роста энергии по механизму Ферми увеличивается по сравнению с межзвездной средой на восемь порядков. В результате частицы не успевают растратить энергию на ионизацию, и энергетический барьер для их ускорения становится на порядки ниже. Следить уже нужно скорее за тем, чтобы порог инжекции не стал, наоборот, слишком маленьким — тогда ускорялось бы чрезмерно много частиц и этот процесс быстро бы прекратился.

Гинзбург установил, что «при благоприятном стечении обстоятельств» — если ускорение будет длиться, пока оболочка сверхновой не смешается с межзвездной средой (это возможно, потому что по оценкам характерные расстояния, на которые может улететь частица за это время, не превосходят по размерам радиус оболочки), частица может приобрести энергию до тысяч петаэлектронвольт — то есть даже больше, чем нужно.

Спустя еще два десятилетия — к концу семидесятых — физики разработали уже вполне количественные (а не качественные) и детальные модели ускорения частиц на ударных волнах в остатках сверхновых. С их помощью удалось теоретически получить показатель степени в спектре, близкий к реальному (с точностью около 20 процентов), и обосновать возможность передачи достаточной доли энергии космическим лучам.

Как пояснил N + 1 Леонид Кузьмичев — заведующий лабораторией космического излучения высоких энергий НИИ ядерной физики МГУ и один из руководителей Тункинского эксперимента, нацеленного в том числе на поиск певатронов, — именно работы семидесятых годов задали темп дальнейшему изучению певатронов: заложили ключевые теоретические идеи, которые развивались в следующие десятилетия.

По словам Кузьмичева, второй поворотный момент в теоретическом описании певатронов произошел в середине 2000-х. Физики обнаружили, что космические лучи могут сами существенно искажать магнитное поле вокруг себя и за счет этого ускоряться еще сильнее. А значит, модели нужно меньше параметров с неизвестными значениями.

Косвенно в пользу того, что певатроны — это ударные волны в оболочках сверхновых, говорили и экспериментальные данные: в частности, зависимость совокупного потока гамма-излучения в зависимости от галактической долготы (угла с направлением на центр Галактики) оказалась близка к распределению сверхновых.

Область звездообразования W51 — испускает гамма-кванты с энергией до 60 ТэВ / NASA

В (не)известном направлении

Но чтобы разобраться, как в действительности устроены певатроны, одних только теоретических моделей и косвенных данных недостаточно. Эти источники нужно увидеть глазами телескопов и связать космические лучи ПэВных энергий с наблюдаемыми космическими объектами. Здесь есть сложность: раз траектории заряженных частиц искривляются в магнитных полях, которые распределены по нашей галактике нерегулярно, то по направлению полета частицы невозможно понять, откуда она взялась — после многократных искривлений информация об этом стирается.

Тем не менее, след певатронов все-таки можно взять — благодаря взаимодействию космических лучей с окружающим их веществом или излучением. Если в результате такого взаимодействия рождается не заряженная устойчивая частица, а нейтральная (например гамма-квант), то она не чувствует магнитного поля и летит по прямой, сохраняя таким образом информацию о месте своего рождения. Есть надежда, что рождаться нейтральные частицы будут довольно часто, — об этом говорят наши знания о взаимодействии заряженных частиц с веществом и оценки плотности галактической среды и числа частиц, которое певатрон испускает в единицу времени.

Гамма-квант — не единственный продукт взаимодействия высокоэнергетических космических лучей с межзвездным веществом, поэтому его энергия будет несколько меньше, чем у первичной частицы. Например, при взаимодействии ядра атома межзвездного газа с ПэВным протоном (а протоны — это по меньшей мере 90 процентов космических лучей высоких энергий, поэтому они обязаны наблюдаться и в их источниках) — рождение неустойчивого нейтрального пи-мезона, который получает лишь пятую часть петаэлектронвольта. Этот пи-мезон тут же (за время порядка 10^–16 секунды) распадается на два фотона, которые делят его энергию поровну — то есть несут уже только десятую часть петаэлектронвольта, или 100 тераэлектронвольт. Другой возможный сценарий (гораздо менее вероятный в таком диапазоне энергий) — обратный эффект Комптона: релятивистский электрон встречает на своем пути фотон и при рассеянии передает ему часть своей энергии.

Благодаря таким вторичным частицам (их ускоряет не сам источник, а его продукты) поиск певатронов стал понятной задачей: нужно найти области неба, из которых регулярно приходят гамма-кванты с энергией около 100 тераэлектронвольт и выше — а потом поискать рядом объекты, производящие космические лучи ПэВных энергий.

Центр Млечного Пути — признанный певатрон с 2016 года / ESO

Дождь среди ясного неба

Увы, понимание задачи еще не делает ее легко выполнимой. Поймать нужные гамма-кванты очень непросто. В диапазоне энергий больше 100 тераэлектронвольт потоки частиц чрезвычайно малы — за секунду от каждого источника до Земли добирается всего один фотон на площадь в десятки тысяч квадратных километров — типичная же площадь нынешних наземных гамма-обсерваторий высоких энергий около квадратного километра, то есть на четыре порядка меньше. А площадь «зрения» космических гамма-телескопов и вовсе в пределах квадратного метра, что делает их практически слепыми к ТэВным энергиям. Впрочем, Кузьмичев отмечает, что крест на орбитальных телескопах ставить не стоит: например, в Федеральной космической программе России есть проект Обсерватории Лучей Высоких Энергий — аппарата, который сможет за десять лет экспозиции получить спектр космических лучей, включающий и энергии в сотни петаэлектронвольт. Реализация миссии предварительно запланирована на нынешнее десятилетие.

Пока до орбитальных обсерваторий дело не дошло, данные собирают наземные черенковские телескопы — но настраивают их не на гамма-, а на оптическое излучение. Дело в том, что атмосфера Земли слишком плотная, чтобы поймать гамма-квант у поверхности планеты. Он сталкивается с веществом на высоте десятков километров, порождает новые элементарные частицы несколько меньшей энергии, которые летят дальше и плодят новые — эту лавину из частиц называют широким атмосферным ливнем. Такие же ливни рождают и другие частицы — протоны и ядра, однако опознать гамма-квант можно по составу и плотности упаковки вторичных частиц в сечении ливня.

Компьютерная модель широкого атмосферного ливня, который порожден протоном с энергией в один тераэлектронвольт, столкнувшимся с атмосферой на высоте в 20 километров. Для масштаба изображена карта побережья размерами 8×8 километров
Wikimedia Commons

Среди частиц ливня — заряженные электроны, скорость которых превышает фазовую скорость света в воздухе. Из-за этого они (подобно самолету, преодолевшему звуковой барьер) испускают черенковское излучение — конусообразный направленный поток света. Это излучение и регистрируют наземные телескопы, при помощи зеркал перенаправляя его в фотоэлектронные умножители — приборы, реагирующие на небольшие изменения светового потока на порядки бо́льшими вариациями электрического тока. В результате телескопы видят образ ливня, в параметрах которого закодированы энергия, тип и направление движения первичной частицы.

Проблема в том, что черенковское излучение очень слабое и зарегистрировать его удается только в ясную безлунную ночь — иначе мешают непрозрачные облака или яркий свет Луны или Солнца. Поэтому компенсировать недостаток площади запасом терпения и круглосуточными наблюдениями тоже не удается. В итоге даже при самом удачном стечении обстоятельств одного гамма-кванта нужной энергии от нужного источника придется ждать примерно столько, сколько детектор вообще способен работать непрерывно — а это, если очень повезет, одна ночь. А для надежной регистрации источника нужно зарегистрировать далеко не одну частицу и не в одной обсерватории. В общем, удачных ночей нужно много.

Сделать не столь капризный детектор можно. Например, если регистрировать свечение не в воздухе, а в жидкости — естественном водоеме или специально наполненных водой баках.

Черенковские детекторы установки Тунка-133 в составе Тункинской обсерватории TAIGA
Wikimedia Commons

Таким детекторам не нужны ночь и ясная погода, и лунный свет не мешает им работать непрерывно. Правда, площадь детекторов все равно должна быть большая, из-за чего такие обсерватории получаются несколько более громоздкими.

Туманность Бумеранг — еще один претендент на статус певатрона / NASA

Шестьдесят лет ожидания

Лишь к 1989 году представитель второго поколения черенковских телескопов в американской Обсерватории имени Уиппла добрался до первой надежной (со значимостью около девяти стандартных отклонений) регистрации источника ТэВных гамма-квантов — им оказалась Крабовидная туманность, остаток сверхновой 1054 года. Этот результат, однако, еще ничего не говорил о певатронах — как мы помним, для поиска этих источников нужны гамма-кванты с энергиями не просто в ТэВы, а в сотни ТэВ.

Но даже после уверенного становления гамма-астрономии высоких энергий, «певатронные» фотоны в диапазоне сотен тераэлектронвольт астрономам зарегистрировать не удавалось — статистики и чувствительности телескопов не хватало, и эти фотоны совсем не было видно. Как поясняет Кузьмичев, темпы прогресса экспериментальной науки упирались и упираются здесь в банальное финансирование — многолетние проекты по созданию обсерваторий площадью в квадратные километры требуют не только тщательной технической работы, но и регулярных денежных поступлений.

Потребовалось шестьдесят лет с момента обнаружения «колена» в спектре космических лучей, чтобы черенковские телескопы третьего поколения, чувствительные к лучам нужных энергий, смогли, наконец, поймать нужные фотоны.

Первым экспериментально подтвержденным певатроном, вопреки ожиданиям теоретиков, стал не остаток сверхновой, а центр нашей галактики. В 2016 году комплекс H.E.S.S. (High Energy Spectroscopic System) — система гамма-обсерваторий третьего поколения в Намибии — обнаружил в спектре этого источника фотоны с энергиями вплоть до десятков тераэлектронвольт. Без каких-либо признаков того, что этот спектр обрывается, добираясь до интересующего нас интервала в районе сотни тераэлектронвольт. Правда, самих фотонов с такими энергиями телескоп, увы, не детектировал.

Комплекс черенковских телескопов H.E.S.S., который распознал певатрон в центре нашей галактики
Wikimedia Commons

Фотоны с энергией выше заветного предела нашли тремя годами позднее на установке Tibet Air Shower Array — ученым удалось зарегистрировать 24 события со статистической значимостью свыше пяти стандартных отклонений. Теперь источником излучения стала уже Крабовидная туманность, которая за тридцать лет стала эталонным источником для гамма-обсерваторий: сегодня способность увидеть этот объект — тест профпригодности любого черенковского телескопа, поясняет Леонид Кузьмичев.

Изображение широкого атмосферного ливня от фотона с энергией 251 тераэлектронвольт. Красная стрелка показывает спроектированное на плоскость направление движения частицы
M. Amenomori et al. / Physical Review Letters, 2019
   
Примерно в то же время начались наблюдения на LHAASO — китайской высокогорной обсерватории, наиболее чувствительной к гамма-излучению певатронов на сегодняшний день.

Схема обсерватории LHAASO. Цветными маркерами показаны детекторы разных типов. Голубые прямоугольники — массив водных черенковских детекторов, черные прямоугольники — черенковские детекторы с широким полем зрения
Zhen Cao et al. / Nature, 2021

Крабовидная туманность — певатрон, подтвержденный LHAASO / Marc Van Norden / flickr

Новые горизонты

Экспериментальная охота на певатроны, вместо того, чтобы дисциплинированно подтвердить убеждения теоретиков наоборот, постепенно снижала уверенность ученых в том, что певатроны — это оболочки сверхновых. Экспериментам с достойной чувствительностью никак не удавалось обнаружить достаточно мощные космические лучи на месте известных остатков сверхновых. Более того, нашлись источники ТэВных гамма-квантов, заведомо не связанные с такими объектами, а позже певатроном признали центр Галактики (что по сути является указанием на способность центральной черной дыры создавать космические лучи ПэВного диапазона). Эти эксперименты явно указывали на то , что остатки сверхновых — как минимум не единственные (а возможно и не доминирующие) места, где космические лучи ускоряются до ПэВных энергий.

Да и с теорией начались проблемы: так, в 2016 году ученые из Франции и Нидерландов проанализировали возможности ускорения в оболочках сверхновых детальнее и пришли к выводу, что в рамках наиболее известных общепринятых моделей неизбежно возникает какая-нибудь трудность. Энергетический спектр или не дотягивает до ПэВов, или оказывается слишком крутым (с показателем степени заведомо больше наблюдаемого), или требует неправдоподобно эффективной конвертации давления ударной волны в давление космических лучей.

Китайская обсерватория, хотя и увидела мощные гамма-кванты, которые рождаются рядом с остатком сверхновой, тоже не спасла общепринятую модель.

Поле зрения LHAASO в галактических координатах (сверху) и расположение 12 потенциальных певатронов (снизу, оранжевые и красные точки) в сравнении с уже известными источниками гамма-лучей высоких энергий (голубые круглые маркеры)
Zhen Cao et al. / Nature, 2021

По словам соавтора публикаций коллаборации LHAASO Юрия Стенькина, ведущего научного сотрудника Отдела лептонов высоких энергий и нейтринной астрофизики Института ядерных исследований РАН, судя по новым данным, источник космических лучей — не оболочка сверхновой, а центральный компактный объект Крабовидной туманности, пульсар диаметром около 25 километров, который вращается со скоростью 30 оборотов в секунду.

«В предыдущей статье LHAASO в журнале Nature приведены координаты еще 12 таких источников — кандидатов в певатроны. В их окрестностях также имеются пульсары, но остатки сверхновых есть только в четырех случаях из 12», — сказал Стенькин, беседуя с N + 1.

Эти данные вынуждают теоретиков переосмыслять существующие модели певатронов — или придумывать совсем новые. «Пока предпочтительных объяснений [механизма работы певатронов] нет. А те, что были недавно предпочтительными, перестали быть таковыми, — продолжает астрофизик. — Теперь должны поработать теоретики и найти новые механизмы ускорения, либо вспомнить старые и заново расставить приоритеты».

Самому Стенькину предпочтительной кажется модель, которую в 1990 году предложил Борис Трубников. В ней ускорение космических лучей происходит в разрывах релятивистских плазменных джетов (пинчей) — для наглядности сам автор сравнивает образование таких разрывов с дроблением струи воды на отдельные капли. Примечательно, что Трубникову удалось однозначно и с точностью до долей процента предсказать наблюдаемый показатель спектра, тогда как для модели с оболочками сверхновых этот показатель из-за недостатка теоретических сведений просто подгоняется под результаты наблюдений. Подобные джеты испускают, например, пульсары, поэтому в результате работы LHAASO модель Трубникова получает шанс на серьезное развитие, отмечает Стенькин.

Ближайшее десятилетие, вероятно, добавит инструментов для поиска певатронов. Помимо запуска космической гамма-обсерватории высоких энергий и модернизации наземных телескопов (например, эффективную площадь Тункинского телескопа хотят увеличить с одного до 10 квадратных километров), есть надежда на значительное развитие нейтринной астрономии (подробнее о ней можно прочитать в материале «Кто стрелял?»). Как разъясняет Леонид Кузьмичев, гамма-кванты высоких энергий быстро рассеиваются на реликтовом излучении — поэтому гамма-обсерватории не могут поймать сигнал от певатронов из других галактик. Нейтрино, в отличие от гамма-квантов, из таких далей до нас долетают, а значит с развитием технических возможностей нейтринных телескопов человек откроет дорогу к изучению внегалактических певатронов.

Суммарная мощь арсенала наблюдательных средств и теоретической мысли должна в конечном итоге привести нас к окончательной разгадке устройства певатронов и мы сможем, наконец, безо всякой подгонки воспроизвести наблюдаемый спектр космических лучей на бумаге. Впрочем, возможно, что вместо ответов мы найдем лишь новые вопросы. Остается запастись терпением и приготовиться удивляться — ведь в любом случае нас ждет что-то интересное.

Николай Мартыненко
https://nplus1.ru/material/2021/08/13/pevatron

В одном из спиральных рукавов Млечного пути обнаружена загадочная структура

Ученые заметили прежде не идентифицированную структуру нашей галактики Млечный путь: группа молодых звезд и молекулярных облаков, в которых происходит звездообразование, «торчит» со стороны одного из спиральных рукавов Млечного пути, подобно щепке, торчащей из доски. Эта структура, протянувшаяся примерно на 3000 световых лет, является первой крупной структурой, идентифицированной учеными, ориентация которой настолько резко отличается от ориентации родительского спирального рукава.

«Ключевым свойством спиральных рукавов является то, насколько туго они обмотаны вокруг галактики», - сказал главный автор исследования Майкл Кун (Michael Kuhn), астрофизик из Калифорнийского технологического института. Эта характеристика измеряется углом подъема спирального рукава. Круг имеет угол подъема в ноль градусов, а по мере раскрытия спирали ее угол подъема растет. «Большинство моделей Млечного пути предполагают, что рукав Стрельца формирует спираль с углом подъема витков примерно в 12 градусов, однако структура, которую мы изучили, демонстрирует угол подъема примерно в 60 градусов».

Подобные структуры – называемые иногда «шпорами» или «перьями» - часто обнаруживают в спиральных рукавах других галактик, однако относительно наличия аналогичных структур у спиральных рукавов Млечного пути споры среди астрономов не утихают на протяжении десятилетий.

Эта вновь открытая структура включает четыре хорошо известные туманности: Орел (включая Столпы творения), Омегу, Тройную туманность и туманность Лагуна, пояснили авторы работы.

В своем исследовании для определения расстояний до изучаемых звезд Кун и его коллеги использовали каталоги, составленные при помощи миссий Gaia («Гея») ЕКА и Spitzer («Спитцер») НАСА.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0817221104

Новые «солнечные часы» помогут анализировать быструю смену солнечных сезонов

Бурная активность нашего Солнца обусловливает одни из самых мощных проявлений космической погоды на Земле, которые влияют на спутники, системы связи, распределение электроэнергии и авиацию. Солнечный цикл продолжительностью примерно в 11 лет имеет три «сезона», каждый из которых оказывает разное влияние на Землю: 1) максимум солнечной активности, когда Солнце активно и разупорядочено, космическая погода в этот период характеризуется солнечными бурями, ее события нерегулярны; 2) этап спада активности, когда Солнце и солнечный ветер приобретают упорядоченность, а космическая погода становится более умеренной; и 3) солнечный минимум, когда активность нашей звезды минимальна.

В новом исследовании ученые во главе с профессором кафедры физики Уорикского университета, Великобритания, Сандрой Чапман (Sandra Chapman) нашли, что изменения, ведущие от солнечного максимума к фазе спада активности, происходят быстро, всего лишь в течение нескольких (27-суточных) оборотов Солнца вокруг своей оси. Исследователи также показали, что этот этап спада активности является примерно в два раза более продолжительным в случае четных солнечных циклов, если сравнивать с продолжительностью такого же этапа спада солнечной активности в нечетном солнечном цикле.

Сравнивая солнечные циклы, вы не найдете двух одинаковых циклов активности нашего светила, ни по амплитуде, ни по продолжительности. Для изучения солнечных сезонов ученые построили «солнечные часы», руководствуясь данными по числу появляющихся ежедневно на поверхности светила пятен, начиная с первых доступных данных за 1818 г. Это позволяет превратить нерегулярные солнечные циклы в регулярные «часы». Магнитная полярность Солнца меняется на противоположную каждые 11 лет, поэтому были сконструированы 22-летние «солнечные часы», пояснили авторы исследования.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0817231248

Сжимающаяся Вселенная столкнет нас в черную дыру. Но заметить конец света будет непросто

Credit: CC0 Public Domain

Новая работа российских исследователей указывает на то, что Вселенная далеко не всегда была расширяющейся — и станет сжимающейся вновь в обозримом будущем. Причем сомнительно, что люди смогут пережить цикл ее сжатия. Но есть хорошие новости: самой Вселенной больше не грозит тепловая смерть. Разбираемся в деталях.

Мироздание ожидает вечная смерть?

В современной физике и космологии две основные проблемы: 85% массы составляет неизвестно что (темная материя) и основную часть энергии тоже — неизвестно что (темная энергия). Однако из наблюдений следует, что именно первое «неизвестно что» служит «клеем», удерживающим вместе материю галактик, а второе — темная энергия — расталкивает Вселенную во все стороны.

С первым фактом легко смириться: без него нам негде было бы жить. Без галактик плотность газа была бы низкой, звезды и планеты просто не возникли бы. Второй выглядит куда неприятнее: если темная энергия есть, Вселенная будет расширяться вечно, а значит, испытает тепловую смерть. Звезды потухнут, а новые не образуются, потому что старые заберут газ. Все остынет до температур, несовместимых со сложной жизнью, а плотность материи по мере расширения пространства-времени станет поистине ничтожной. Устрашающая картина, исходя из сегодняшних данных, будет длиться вечно: в расширившейся Вселенной из-за низкой концентрации материи никакое обратное сжатие невозможно. Темная энергия продолжит расширять ее вечно, но наблюдать будет уже некому.

Похоже, сперва придется изрядно помучиться

Какой бы неприятной ни казалась картина, с точки зрения физиков она долго выглядела самой простой и наиболее логичной. Но мы не зря назвали темную материю и энергию проблемами и для физиков: в последние годы начало казаться, что они просто нерешаемые.

Начнем с темной материи: попытки списать ее на некие неизвестные частицы (WIMP) в последние годы явно провалились. При этом общепризнанной альтернативы им пока тоже нет. Эта ситуация настолько плачевна, что иные физики от отчаяния предлагают уже подгонять законы тяготения под наблюдения так, чтобы эту темную материю исключить.

Темная энергия оказалась не лучше. Ее считали некоей космологической константой, «расталкивающей» пространство во все стороны с одинаковой силой в любой точке. Но наблюдения космического телескопа «Планк» показывают обратное. Оказывается, что скорость расширения Вселенной по измеряемым им неоднородностям реликтового излучения — лишь 67,66 ± 0,42 километра в секунду на мегапарсек пространства (мегапарсек равен 3,26 миллиона световых лет). А вот по данным космического телескопа «Хаббл», наблюдавшего за удалением близких от Земли объектов, Вселенная расширяется совсем с другой скоростью — 74,03 ± 1,42 километра в секунду на мегапарсек.

Naked Science уже писал, что ситуация с темной материей далеко не безвыходная. В последние годы гравитационная обсерватория LIGO выявила неожиданно много слияний черных дыр звездных масс — так называют черные дыры массой до сотни солнечных. Эти слияния могут происходить с наблюдаемой LIGO частотой, только если таких черных дыр просто огромное количество, много больше, чем ожидали до запуска LIGO.

Черные дыры звездных масс происходят из звезд. Значит, как и звезды, должны быть не равномерно распределены во Вселенной, а сконцентрированы в скоплениях. Темная материя, как ясно из разгона ею краев галактических дисков, находится в темном гало вокруг галактик. Из всего этого ученые уже делали ранее вывод, что черные дыры, составляющие темную материю, могут быть собраны в темные шаровые скопления.

Но остаются два важнейших вопроса. Откуда эти черные дыры в таких количествах взялись? И что все-таки творится с темной энергией — почему ее влияние вблизи нашей Галактики сильнее, чем в миллиардах световых лет от нее?

Источник черных дыр: Вселенная-феникс

Недавняя статья Н. Н. Горькавого и С. А. Тюльбашева в «Астрофизическом бюллетене» — серьезный новый шаг в ответе на эти вопросы. Ее авторы справедливо отмечают, что в черные дыры могут превратиться не все звезды, но лишь одна из тысяч (в основном массивные). Между тем оценочное число звезд во Вселенной — лишь 100 секстиллионов (сто миллиардов триллионов). Одна тысячная от их числа — всего 100 квинтиллионов (сто миллиардов миллиардов).

И это в тысячу раз меньше, чем необходимо, чтобы черные дыры тех масс, что обнаруживает LIGO, могли отвечать за темную материю. Очевидно, нужен какой-то неожиданный источник подобных черных дыр. Исследователи предлагают на роль такого источника идею Вселенной-феникса. Согласно ей существующая Вселенная прошла множество циклов сжатия и расширения — причем наш цикл не первый и даже не сотый. Он лишь один из множества таких, что были до него и будут после. В первой фазе каждого цикла наша Вселенная расширяется, как это происходит сейчас. Во второй фазе она постепенно начинает сжиматься.

По мере сжатия расстояния между черными дырами постоянно уменьшаются. В финальной фазе цикла сжатия диаметр Вселенной становится не сто миллиардов световых лет, как сейчас, а всего десять световых лет. При таком сжатии концентрация и энергия фотонов реликтового излучения поднимает температуру Вселенной с трех кельвинов до десяти миллиардов. При подобной температуре все атомы тяжелых элементов, наработанных во всех звездах Вселенной, распадаются: их просто разрушают гамма-фотоны реликтового излучения.

Однако черные дыры, в отличие от атомов тяжелых элементов, практически неразрушимы: в черную дыру частицы могут падать, но не вырываться наружу. Поэтому во Вселенной в момент ее крайнего сжатия до десятка световых лет из крупных объектов остаются только они и часть нейтронных звезд.

Здесь начинается самое интересное. На относительно небольшом пространстве в десяток световых лет близкими соседями оказываются миллиарды триллионов черных дыр. Из-за малой дистанции частота их слияний резко растет. Но каждое такое слияние, как мы знаем из данных LIGO, сопровождается превращением ~5% массы сливающихся дыр в гравитационные волны. Как отмечал еще Эйнштейн, гравитационные волны сами по себе массы не имеют. В итоге значительная часть массы в такой сжимающейся Вселенной начинает превращаться в гравиволны. Если все черные дыры сольются друг с другом, их число уменьшится вдвое, а общая масса Вселенной — как минимум на 5%. Оставшиеся черные дыры могут сливаться друг с другом и далее — и тогда масса Вселенной уменьшится на 5% в каждом цикле. В конечном итоге она может уменьшится на порядки.

Однако следует помнить: сжатие Вселенной идет именно за счет тяготения существующих в ней объектов. Если их масса в момент массовых слияний черных дыр значительно уменьшится, гравитирующая масса Вселенной рано или поздно станет слишком мала, чтобы сжатие продолжалось. Отдаленная аналогия: если мы возьмем Солнечную систему и начнем резко уменьшать массу Солнца, то рано или поздно она станет такой малой, что планеты нашей системы просто разлетятся в разные стороны. Аналогия эта отдаленная потому, что во Вселенной центробежной силы нет. Вместо нее работает другой член силы, расчеты по которому можно увидеть вот здесь.

Именно это и происходит в описываемой Горькавым и Тюльбашевым модели Вселенной-феникса. Достигнув сжатия до примерно десятка световых лет, она «сжигает» в гамма-фотонах ядра тяжелых атомов. Попутно слияния черных дыр превращают большую часть массы «темной материи» в гравиволны — и когда это превращение достигает критического порога, сжатие Вселенной прекращается и она начинает резко расширяться. Этот момент в модели и трактуется как «Большой взрыв» — начало следующего цикла развития той же самой Вселенной-феникса.

В нем сперва нет никаких тяжелых элементов. Через какое-то время от Большого взрыва температура — за счет расширения пространства-времени — падает настолько, что возникают легкие атомы барионной материи, вроде водорода или гелия. Оставшиеся от прошлого цикла сверхмассивные черные дыры становятся центрами притяжения для легких газов. Так, постепенно вокруг этих гигантских ЧД и возникнут галактики. Авторы новой работы называют такие дыры «затравочными», потому что именно они служат «затравкой» для образования галактик.

Надо отметить, что идея о формировании галактик вокруг центральной массивной черной дыры была высказана заметно ранее: на это указывали наблюдения за такими объектами в ранней Вселенной. Однако до новой работы Горькавого и Тюльбашева механизм образования таких необычайно ранних сверхмассивных черных дыр оставался неясным.

Но как наша расширяющаяся Вселенная может стать сжимающейся?

Как мы отметили выше, «Большой взрыв» происходит из-за превращения части темной материи (в виде черных дыр) в гравитационные волны, не имеющие массы. На этом, однако, роль гравиволн во Вселенной не заканчивается. При столкновении с черными дырами они поглощаются ими. Из-за этого масса черных дыр — темной материи нашей Вселенной — постепенно растет. Когда она становится достаточно большой, расширение пространства-времени тормозится, а затем и превращается в свою противоположность — сжатие.

Иными словами, эволюция Вселенной-феникса чем-то похожа на работу колоссального маятника. Когда маятник движется вверх, его кинетическая энергия превращается в потенциальную. И скорость движения вверх постепенно падает — а затем сменяется движением вниз.

Вселенная, по мере своего расширения, превращает энергию гравиволн в массу — до тех пор, пока массы не становится так много, что расширение сменяется сжатием. В конце цикла сжатия масса сливающихся черных дыр частично превращается в гравитационные волны, отчего цикл сжатия сменяется резким, взрывообразным расширением (Большим взрывом).

Все это очень интересно, но как это проверить?

Научная теория должна быть проверяемой. Идея суперструн в свое время имела очень много поклонников среди физиков, но их число резко сократилось, когда выяснилось, что из нее нельзя сделать никаких предсказаний. Чтобы потом проверить, верны они или нет — и подтвердить или опровергнуть теорию.

Авторы новой статьи полагают, что значительная часть наблюдений, способных подтвердить их теорию, уже проведена. С помощью вычислений они показывают, что в их модели образуется примерно то количество черных дыр звездных масс (то есть, легче ста Солнц), которые могло бы объяснить их частые слияния, регистрируемые LIGO. Да, такие дыры часто сливаются, но все равно их число от цикла к циклу растет, и поэтому может быть куда больше, чем если бы Вселенная была «одноразовой». Да, получить сто секстиллионов ЧД из ста секстиллионов звезд нельзя, но если основная часть ЧД — из прошлых циклов Вселенной-феникса, то их многочисленность вполне понятна.

Количество сверхмассивных черных дыр (массивнее миллиона Солнц), оставшихся от прошлых циклов, в их модели тоже близко к наблюдаемому. Сегодня считается, что сверхмассивных черных дыр примерно столько же, сколько и крупных галактик во Вселенной — около ста миллиардов. Опять-таки, в рамках существовавшей ранее космологии нельзя объяснить, откуда взялись миллиарды очень крупных ЧД уже в ранней Вселенной — а в модели Горькавого-Тюльбашева можно.

Но этого, конечно, недостаточно. Подогнать модель под уже наблюдаемые результаты можно, даже не заметив подгонки (бессознательно). Нужны именно предсказания – что-то такое, что науке еще неизвестно, но что следует из модели и может быть проверено астрономами в новых наблюдениях.

Авторы новой работы считают таким предсказанием тезис о наличии в гало галактик темных шаровых скоплений черных дыр звездной массы. Они заключают: «Изучение по астрометрическим каталогам (и данным Gaia) движения звезд [за пределами нашей Галактики] поможет найти темные шаровые скопления в диске Галактики».

Логика тут понятна: проходя между Землей и звездой другой галактики, темные шаровые скопления хотя и редко, но будут создавать гравитационную линзу, которую будет просто отличить от других участков неба.

В комментарии для Naked Science Николай Горькавый отметил:

Нейтронные звезды: еще одно наследие прошлой Вселенной?

Еще одно необычное предсказание модели Горькавого-Тюльбашева – реликтовые нейтронные звезды. Авторы отмечают, что энергия гравитационной связи на один нуклон (частицу ядра атома) для нейтронной звезды будет в районе 100 мегаэлектронвольт. Собственно, тут нет ничего удивительного: плотность вещества нейтронной звезды такова, что заполненный им спичечный коробок весил бы три миллиарда тонн, в связи с чем и сила тяжести в 200 миллиардов раз превосходит земную.

Поэтому даже при нагреве гамма-квантами реликтового излучения сжимающейся Вселенной до ста миллиардов градусов такие нейтронные звезды не будут уничтожаться полностью. Но часть их массы в ходе обстрела гамма-квантами все же может быть потеряна. Эти реликтовые нейтронные звезды могут «худеть» от исходной массы до 0,1-0,2 солнечных. За счет уменьшения массы снизится и сжатие вещества нейтронной звезды: по диаметру она будет в несколько раз больше обычной.

Это достаточно интересное предсказание, которое, на первый взгляд, не проверить. В самом деле: нейтронные звезды от прежних циклов Вселенной-феникса будут остывшими и давно перестанут иметь быстрое вращение и излучение, позволяющее обнаруживать часть обычных нейтронных звезд. И все же способ найти их есть. Такие нейтронные звезды иногда могут сливаться между собой, как во время события GW170817, зарегистрированного LIGO в 2017 году.

Порожденные им гравитационные волны прошли 130 миллионов световых лет, прежде чем достигли нашей планеты. Анализируя разницу в приходе гравитационных волн в различные части Земли, можно выяснить параметры сливающихся нейтронных звезд. Если они будут заметно меньше нормы, возникнут серьезные основания подозревать, что сливаются не нейтронные звезды из нашей эпохи, а именно реликтовые объекты, пережившие Большой взрыв.

Кстати, одна из нейтронных звезд в событии GW170817, скорее всего, имела массу между 0,86 и 1,36 масс Солнца. Это заметно меньше, чем у подавляющего большинства нейтронных звезд, и это ниже предела Чандрасекара — того порога массы, после которого компактный объект может стать нейтронной звездой. Нейтронной звезде очень сложно потерять массу — как мы уже упоминали, ее гравитация в сотни миллиардов раз сильнее земной. Если у объекта, для образования которого нужно 1,38 масс Солнца (предел Чандрасекара), масса почему-то стала заметно меньшей — повод задуматься о том, не реликтовую ли нейтронную звезду зарегистрировала LIGО в 2017 году.

Есть и чуть отличающийся сценарий обнаружения реликтовых нейтронных звезд – в их слияниях с черными дырами. Только в январе 2020 года LIGO зафиксировала сразу два таких события. В данном случае речь шла о крупных нейтронных звездах, но если продукт слияния будет менее массивным — это вновь повод задуматься о том, не идет ли речь о гибели реликта из прошлой Вселенной.

Кроме того, авторы полагают, что реликтовые нейтронные звезды можно обнаружить в числе так называемых «странных» пульсаров. Среди них — и просто «медленные» пульсары с большим периодом радиосигналов, доходящих до земного наблюдателя. Есть там и «вращающиеся радиотранзиенты». Это что-то типа пульсаров с большими и часто неодинаковыми (все время разными) периодами между сигналами. На сегодня этих экзотических объектов известно около ста и понятны они до сих пор были очень плохо. Авторы новой работы считают, что большие периоды и неправильность их сигналов ожидаемы для реликтовых нейтронных звезд, уже потерявших почти всю свою исходную энергию вращения (именно эта энергия подпитывает излучение пульсаров).

Насколько это так, понять пока сложно. Однако по логике реликтовые нейтронные звезды из прошлых Вселенных часто находились бы в галактических гало — как и темная материя (реликтовые черные дыры). Почти половина известных нейтронных звезд-пульсаров — медленно вращающиеся, с периодом не ниже 0,5 секунды. При этом они действительно тяготеют не к дискам галактик, а, скорее, к галактическим гало, да еще и скорости их движения – не выше 60 километров в секунду. Другая половина пульсаров находится в основном в дисках галактик и имеет куда меньший период вращения — менее 0,2 секунд. Да и скорость их движения много выше — около 150 километров в секунду.

«Медленные» нейтронные звезды из галактического гало действительно кое в чем похожи на гипотетические реликтовые нейтронные звезды Горькавого и Тюльбашева. Нейтронная звезда образуется на месте взрыва сверхновой, который редко бывает идеально симметричным. Поэтому от нереликтовой нейтронной звезды логично ожидать больших скоростей движения. Реликтовая же нейтронная звезда прошла за свою жизнь через довольно плотные среды, и логично, что она постепенно теряла свою скорость — у нее для этого были как минимум десятки миллиардов лет.

Еще одно предсказание новой работы: реликтовые нейтронные звезды с массой в 0,1-0,2 солнечных могут входить в двойные системы из обычной звезды и реликтовой нейтронной. Такие системы будут выглядеть как стандартная звезда, у которой есть практически невидимый компаньон, массой в 0,1-0,2 солнечных. «Массовое обнаружение таких систем будет статистически свидетельствовать» в пользу их существования, отмечают авторы. Это особенно важно потому, что большую часть реликтовых нейтронных звезд вряд ли можно будет обнаружить как пульсары: самые старые из них просто не будут иметь нужной энергии вращения. Они банально потеряют ее за сотни миллиардов лет своей «жизни».

Конец света будет падением в черную дыру гигантских размеров?

Ключевая особенность модели: она показывает наличие где-то во Вселенной огромной черной дыры. Намного более массивной, чем любая из уже открытых сверхмассивных черных дыр. Она должна быть настолько огромной, что в конечном счете поглотит всю Вселенную, включая, само собой, Землю и каждого из нас.

Надо понимать, что речь не идет о какой-то катастрофе, конце света в эсхатологическом смысле этого слова. Падение в черную дыру грозит спагеттификацией и смертью, только если дыра маленькая – звездных масс. Уже попадание в сверхмассивную черную дыру не грозит вам спагеттификацией. Ведь она такая большая, что разность действия приливных сил на вашу голову и ноги будет незначительной — и «превращать в спагетти» падающего в нее человека она не будет.

Скорее всего, попадание в такой объект для большинства из нас пройдет не только безболезненно, но и незаметно. Только астрономы заметят, что сперва — миллиарды лет подряд — красное смещение в далеких галактиках будет постепенно исчезать. Это будет означать приближение границы Главной черной дыры. Затем оно вдруг сменится голубым — Вселенная из расширяющейся станет сжимающейся. Собственно, это будет главным признаком того, что нас поглотила черная дыра.

К сожалению, из этого не следует, что земная цивилизация в итоге этого процесса выживет. Да, сжатие Вселенной займет, скорее всего, миллиарды лет. До остановки расширения, по оценкам Горькавого, — 10-20 миллиардов лет. Обратное сжатие может занять еще 20-39 миллиардов.

Но конец в любом случае наступит. Сперва ночное небо станет таким горячим, что на поверхностях всех планет погибнет жизнь. Потом горячей — сто миллиардов градусов! — станет вообще вся стремительно съеживающаяся Вселенная.

Человек — не нейтронная звезда. Гамма-кванты реликтового излучения в конце уничтожат все обычные атомы, и пережить цикл сжатия Вселенной-феникса у нас не выйдет. Возможно, какой-то выход из этой ситуации и есть, но пока о нем ничего не известно.

С другой стороны, наших читателей эти события вряд ли застанут. Так что беспокоиться о них придется нашим далеким потомкам. Это если они доживут до столь далеких времен, что, конечно, тоже не факт. Впрочем, перефразируя известного персонажа, Новый год тоже всегда подкрадывается неожиданно. И до самого последнего момента кажется, что до него еще полно времени.

Что из всего этого следует?

Содержание новой статьи серьезно напоминает попытку революции в космологии. Пожалуй, это первая теория нашей эпохи, предлагающая логичное и связное объяснение того, что такое темная материя и темная энергия. Первой оказываются реликтовые черные дыры, второй, по сути, не существует. Аналогичный ей «расталкивающий» эффект дало воздействие Главной черной дыры..

Новая концепция позволяет понять и то, почему скорость расширения Вселенной вдали от нас (наблюдения «Планка» за реликтовым излучением огромной древности) меньше, чем вблизи (наблюдения «Хаббла» за звездами в окрестностях Галактики). В самом деле, если расширение Вселенной дала потеря ею в прошлом массы, то в далеком прошлом скорость расширения явно должна была отличаться от той, что наблюдается сегодня. Равенства этих скоростей требует только концепция темной энергии. Но в новой космологической модели темной энергии нет, отчего и такое требование снимается.

Дополнительные сильные стороны концепции: она объясняет главную загадку формирования галактик. Ученые уже не первый год отмечают, что галактики не смогли бы возникнуть без сверхмассивных черных дыр в центрах. И эти дыры там наблюдаются астрономами уже в первые сотни миллионов лет существования Вселенной — причем масса их достигает миллиардов солнечных. Новая модель предлагает вполне естественное решение вопроса «откуда взялись эти черные дыры?»

Оно такое же, как и для темной материи из черных дыр звездных масс: ими нас снабдили ранние Вселенные, существовавшие на месте нашей до Большого взрыва. Кстати, из этого вытекает, что в самой первой Вселенной заметного количества галактик не было: не было «затравки» в виде огромных черных дыр, своим тяготением собирающим газ в галактики.

От плюсов новой работы стоит перейти к ее минусам.

Работа Горькавого и Тюльбашева вряд ли вызовет — и это мы выразились еще очень мягко — быстрое и широкое принятие ее тезисов основной массой ученых. Для этого она слишком отличается от стандартной космологической модели «одноразовой Вселенной». Идея о сотнях циклов расширения и сжатия Вселенной сама по себе не слишком нова — еще Георгий Гамов, предсказавший реликтовое излучение, считал мироздание именно таким.

Но вот механизмы, предложенные Горькавым и Тюльбашевым, крайне необычны и непривычны для слуха: сжатие Вселенной — за счет набора массы черными дырами; ее расширения — за счет сброса массы теми же черными дырами, излучающими гравиволны. Это, бесспорно, новый шаг в космологии. Настолько новый, что основная часть физиков не задумывалась о подобных вещах в принципе. Дело доходит до того, что противники этой идеи даже не в курсе хрестоматийного мнения Эйнштейна, что гравитационные волны не имеют массы. Такие ученые всерьез утверждают, что потеря общей массы Вселенной поэтому невозможна: мол, масса черных дыр просто превратится в массы гравиволн и ничего не поменяется.

Есть и еще одна проблема: теория Горькавого-Тюльбашева, по сути, может закрыть такие направления науки, как поиски вимпов, темной энергии и теории квантовой гравитации. История науки не знала примеров, когда сторонники вытесняемых из мэйнстрима научных идей добровольно признавали бы их устарелость и меняли свои взгляды сами. Сомнительно, что в этот раз мы увидим какую-то другую реакцию.

И, наконец, последняя проблема новой работы: ее относительно сжатый размер. Современная наука опирается на формат журнальных публикаций, которые по необходимости очень коротки. Из-за краткости изложить понятным для остальных ученых образом можно разве что какой-то небольшой результат. Действительно, крупные результаты понятно объяснить на четырех-пяти страницах стандартной статьи невозможно.

Мы уже не раз отмечали, что специализация в современной науке достигла таких масштабов, что на работу теоретиков даже физики-экспериментаторы часто смотрят с изумлением, но без понимания. В таких условиях требуется объяснять — и не по разу — буквально каждый тезис новой теории.

Да, работа Горькавого и Тюльбашева в несколько раз больше стандартных размеров. Но вряд ли ее будет достаточно, чтобы другие физики вполне осознали эту концепцию целиком. Здесь нужна книга — научная монография – причем написанная достаточно популярно, чтобы даже те физики, что не являются гравитационистами, могли понять, почему гравиволны не имеют массы, как Вселенная могла существовать сотни циклов подряд и отчего альтернативные объяснения темной материи и темной энергии в настоящий момент действительно выглядят довольно слабо.

Александр Березин
https://aboutspacejornal.net/2021/08/18/сжимающаяся-вселенная-столкнет-нас-в/

Астрономический календарь на сентябрь 2021 года

3 сентября: Меркурий достигает своей высшей точки в вечернем небе. Сияя с магнитудой 0.1, самая внутренняя планета будет едва видна над западным горизонтом на закате.

7 сентября: Новолуние стартует в 00:52 сентября.

9 сентября: Соединение Луны и Венеры. Растущий полумесяц пройдет примерно в 4 градусах к северу от Венеры. Ищите эту пару над западным горизонтом после захода солнца.

13 сентября: Меркурий достигнет своего наибольшего восточного отделения от Солнца, ярко сияя при магнитуде 0.1. Поймайте неуловимую планету над западным горизонтом вскоре после захода Солнца.

14 сентября: Нептун в оппозиции. Газовый гигант появится на своем самом большом и ярком месте в году, сияя с магнитудой 7.8. (Вам понадобится телескоп, чтобы увидеть его).

15 сентября: SpaceX будет использовать ракету Falcon 9 и космический корабль Dragon для запуска первой гражданской орбитальной миссии, известной как Inspiration 4. Она стартует со стартового комплекса 39А с Космического центра имени Кеннеди НАСА во Флориде.

16 сентября: Ракета United Launch Alliance Atlas V запустит спутник NASA/USGS Landsat 9 с базы космических сил Ванденберг в Калифорнии.

16 сентября: Соединение Луны и Сатурна. Растущая Луна будет проходить на 3 градуса южнее Сатурна на вечернем небе.

18 сентября: Соединение Луны и Юпитера. Растущая Луна будет проходить на вечернем небе примерно на 4 градуса южнее Юпитера.

20 сентября: Сентябрьское полнолуние, известное как урожайное полнолуние, стартует в 23:55 по Гринвичу.

22 сентября: Равноденствие наступает в 19:21 год по Гринвичу, отмечая первый день осени в Северном полушарии и первый день весны в Южном.

24 сентября: Убывающая Луна и Уран совершат близкое сближение, пройдя в пределах 1,3 градуса друг от друга. Сияющий с магнитудой 5.7, Уран может быть достаточно ярким, чтобы заметить его невооруженным глазом под темным небом.

Также запланировано в сентябре:

Ракета United Launch Alliance Atlas V запустит миссию STP-3 rideshare для космических сил США. Она взлетит со станции космических сил на мысе Канаверал во Флориде.

Китай запустит грузовой корабль Tianzhou 3 для пополнения запасов на китайскую космическую станцию. Ракета Long March 7 стартует с космодрома Вэньчан в китайской провинции Хайнань.

Arianespace будет использовать ракету Ariane 5 ECA для запуска спутников связи SES-17 и Syracuse 4A с Гвианского космического центра вблизи Куру, Французская Гвиана.

Arianespace с помощью ракеты "Союз" выведет на орбиту 34 спутника интернет-созвездия OneWeb. Миссия под названием OneWeb 10 стартует с космодрома Байконур в Казахстане.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0810204754

Активность астероида Фаэтон объяснили парами натрия*

NASA, JPL-Caltech, IPAC

Причиной необычной активности астероида Фаэтон, выбрасывающего со своей поверхности пыль, могут быть пары натрия, образующиеся при разрушении минералов. К такому выводу пришли астрономы на основе данных моделирований и лабораторных экспериментов с метеоритами. Статья опубликована в The Planetary Science Journal.

Малые тела во внутренней части Солнечной системы представлены в основном кометами и астероидами. Главное различие между этими объектами заключается в том, проявляет ли тело активность в виде выбросов газа и пыли, что зависит от содержания замороженных летучих веществ. Однако существуют тела, которые подходят под обе категории, такие как активные астероиды или кометы Главного пояса, которые представляют для планетологов большой интерес с точки зрения механизмов активности и их эволюции по мере истощения запасов летучих веществ.

Наиболее ярким примером «двуликого» малого тела является астероид (3200) Фаэтон, который может сближаться с Землей и связан с метеорным потоком Геминиды, причем его сильно вытянутая орбита похожа на кометную. Случаи регистрации у него активности в виде выбросов пыли вблизи точки перигелия (0,14 астрономических единиц от Солнца) дали астрономам возможность предположить, что это каменная комета. Так как любой лед на поверхности астероида давно бы испарился полностью из-за сильного нагрева дневной стороны Фаэтона, то ученым необходимо было найти другое объяснение наблюдаемой активности тела. В качестве одной из идей предлагалось разрушение валунов на Фаэтоне за счет перепадов температур, однако это не создало бы условий, при которых образовавшаяся пыль смогла бы достичь скорости убегания и покинуть Фаэтон навсегда.

Группа астрономов во главе с Джозефом Масьеро (Joseph Masiero) из Калифорнийского технологического института решила разобраться в механизмах активности Фаэтона. Для этой цели ученые сначала создали теплофизическую модель Фаэтона, двигающегося по орбите вокруг Солнца, а затем провели эксперименты по нагреву небольших образцов метеорита Альенде, который выступал в качестве аналога Фаэтона.

Слева: температура поверхности Фаэтона в зависимости от положения на орбите. Справа: температура грунта астероида в зависимости от глубины.
Joseph R. Masiero et al. / The Planetary Science Journal, 2021

Ученые пришли к выводу, что натрий (входит в состав минералов типа нефелина и содалита, которые обнаруживают в углеродистых хондритах и которые могут быть в составе поверхностного слоя Фаэтона) способен сублимировать при тех температурах, до которых астероид нагревается Солнцем вблизи перигелия. Паров натрия будет достаточно,  чтобы объяснить наблюдаемую активность этого объекта. Исследователи считают, что подобный механизм будет наблюдаться и для других астероидов, которые способны сильно сближаться с Солнцем, и может играть значительную роль в процессе разрушения небольших астероидов с низким альбедо.

Распределение Na и Al в контрольном образце метеорита Альенде.
Joseph R. Masiero et al. / The Planetary Science Journal, 2021

   

Распределение Na и Al в образце метеорита Альенде, нагретого до 800 градусов по Цельсию.
Joseph R. Masiero et al. / The Planetary Science Journal, 2021

Ранее мы рассказывали о том, как солнечный зонд «Паркер» сфотографировал пылевой след астероида Фаэтон, который долгое время не удавалось увидеть.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/19/na-phaeton

Корпускулярно-волновой дуализм фотона подтвердили экспериментально

T. H. Yoon / Science Advances, 2021

Группа физиков из Южной Кореи экспериментально подтвердила справедливость соотношений, описывающих то, в какой степени фотон может быть интерпретирован как частица или волна. Для этого они воспользовались результатами опытов в схеме однофотонной интерферометрии с частотной гребенкой. Работа опубликована в Science Advances, краткое ее изложение приводит Phys.org.

Корпускулярно-волновой дуализм – это концепция, описывающая свойство микроскопических объектов проявлять себя по-разному при интерпретации их поведения через классические категории «частица-волна». Такое «странное» поведение было причиной бурных дискуссий среди физиков в начале XX века, пока, наконец, оно не было удовлетворительно объяснено через квантовую механику, где состояние любого объекта описывается через векторы (лучи) гильбертова пространства, а для полного описания явлений, в которых он участвует, необходимо два взаимоисключающих друг друга набора классических понятий (принцип дополнительности Бора).

Несмотря на это, ученые продолжали исследовать корпускулярно-волновой дуализм. Главным образом их интересовало количественное описание степени того, чем именно – волной или частицей – можно считать объект (для таких объектов был введен даже отдельный термин, «квантон»). В первых теоретических работах это делалось в контексте знаменитого мысленного эксперимента о пролете электрона или фотона через две щели. Степень «волновости» оценивали по резкости (видимости) интерференционной картины, а «частичности» – по предсказуемости траектории.

На практике физики проводят аналогичный эксперимент, только вместо двух щелей они используют светоделитель (для фотонов), который направляет потоки в разные плечи интерферометра. Со временем физиков стали интересовать количественные соотношения дополнительности для сложных систем, где могут возникать запутанные состояния нескольких квантонов. Оказалось, что свойства дополнительности в них тесно связаны со степенью запутанности, однако до недавнего времени не существовало экспериментального свидетельства такой связи.

В своей новой работе команда физиков из Института фундаментальных наук, Южная Корея, под руководством Тай Хён Юн (Tai Hyun Yoon) предложила использовать оптическую схему, использованную ими для демонстрации однофотонной интерферометрии с частотной гребенкой, для проверки предсказанных ранее соотношения дополнительности. Схема состоит из двух СПР-кристаллов, которые подвергаются синхронизированной лазерной накачке равной амплитуды. На выходе из кристаллов физики смогли получить одиночные сигнальные фотоны в суперпозиционном состоянии с управляемой когерентностью, сопряженные с фотонами в холостой моде. Фотонная мода смешивает состояние квантона, причем степенью этого смешивания можно управлять с помощью затравочного лазера и контролировать с помощью фотоприемников. Фактически, холостые фотоны служат детектором того, по какому из плечей идут сигнальные фотоны.

Схема эксперимента. PPLN1 и PPLN2 – это СПР кристаллы, BS1, BS2 и BS3 – светоделители, DA и DB – детекторы холостой моды. PD – фотодетектор, фиксирующий квантовую интерференцию между сигнальными фотонами.
T. H. Yoon / Science Advances, 2021

Авторы обратили внимание, что данные, полученные ими ранее на этой установке, могут быть использованы для исследования связи видимости, предсказуемости и запутанности. Они провели теоретический анализ, подтвердивший связь этих величин, выведенную ранее их предшественниками для других физических систем. Управляя числом фотонов в холостых модах с помощью маломощного затравочного лазера, а, следовательно, и чистотой состояний сигнальных фотонов, авторы убедились, что экспериментальные данные с хорошей точностью описываются выведенными соотношениями.

Физики отмечают, что продемонстрированная ими схема может быть полезна для приложений, где требуется производить манипуляции удаленными запутанными состояниями только оптическими методами. Они также надеются, что проведенная ими работа станет существенным шагом к пониманию феномена корпускулярно-волновой дуальности и принципа дополнительности, а также снимет налет загадочности с двухщелевого эксперимента, которым наделил его еще Фейнман в своих знаменитых лекциях.

За прошедший век существования квантовой механики физики продолжают делать открытия, затрагивающие ее основы. Так, мы уже рассказывали, как они подтвердили принцип дополнительности для атомов и убедились в существовании «неклассических» траекторий в эксперименте с тремя щелями.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2021/08/20/dual-sense

Неизведанная Гигея: что мы знаем о самой маленькой карликовой планете Солнечной системы

Это карликовая планета с уникальной и очень странной историей. Ничего подобного науке неизвестно.

Василий Макаров

По мнению Международного астрономического союза, чтобы официально считаться карликовой планетой, кусок космической породы должен соответствовать четырем требованиям. Он должен:

• Вращаться вокруг солнца

• Не вращаться вокруг планеты (то есть не быть луной)

• Обладать орбитой, свободной от лишнего мусора

• Иметь округлую форму

В Солнечной системе много и много тел, которые отвечают первым трем требованиям — например, весь главный пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Однако результаты недавнего исследования доказали, что один из самых крупных космических камней на самом деле вовсе не астероид – это настоящая планета, пусть и карликовая.

Астрономы называют ее Гигея, и это четвертое по величине небесное тело в поясе. Его превосходит другая карликовая планета, Церера (945 километров в диаметре), а также астероиды Веста (525 километров) и Паллада (512 километров).

До сих пор о Гигее было известно лишь то, что это кусок породы овальной формы диаметром 350 км в одну сторону и 500 км в другую, с гигантским ударным кратером. Для более детальных наблюдений привлекли Очень Большой Телескоп, благодаря которому ученые получили набор новых сведений.

Оказалось, что настоящий диаметр карликовой планеты – 430 км, при этом форма ее более-менее круглая. Скорость вращения Гигеи составляет 13,8 часов. Поверхность же ее по составу близка к Церере и такая же рыхлая. Ударный же кратер вызывает особый интерес: его возраст оценивается примерно в 2 миллиарда лет. Согласно гипотезе, некий метеор врезался в другое космическое тело куда более крупных размеров и разнес его на куски. Однако после часть раскаленных обломков слиплась вместе и постепенно превратилась в почти идеальную сферу – так и появилась Гигея. Если это правда, то это единственная карликовая планета с такой странной предысторией, известная науке.
https://www.popmech.ru/science/518304-o … y-sistemy/

Что скрывает ночная сторона Венеры: аномальные открытия

В 2017 году астрономам удалось провести детальное исследование ночной стороны одной из самых опасных и негостеприимных планет Солнечной системы — Венеры. Выяснилось, что мрак ночи скрывает загадки и аномалии, объяснить которые современная наука не в силах.

Василий Макаров

Венера — странная и очень опасная планета. Температура в некоторых ее регионах порой достигает 480оС, с неба льют дожди из серной кислоты, а давление на ее поверхности эквивалентно давлению в глубинах земных океанов. Однако Венера уникальна в нашей Солнечной системе совсем по другой причине. День в этом мире длится больше, чем год: для того, чтобы полностью облететь Солнце, планете необходимо 225 дней, тогда как полный поворот вокруг собственной оси занимает 243 дня. Помимо этого, Венера — единственная планета, которая вращается вокруг звезды в направлении, противоположном вращению других планет.

Загадки ночной стороны Венеры

Как эти аномалии сказываются на самой Венере? С точки зрения человека — весьма прискорбно. Из-за столь медленного вращения одна половина планеты получает огромную дозу солнечного тепла и радиации, пока наконец ее не сменит ночная сторона. Международная группа ученых, используя данные, полученные с помощью космического исследовательского аппарата Venus Express, запущенного в космос ESA, недавно обнаружила, что между дневной и ночной сторонами Венеры также наблюдаются весьма существенные различия. Впервые в истории астрономы подробно описали ночную сторону планеты, уникальные облачные структуры и даже загадочные смещения атмосферных слоев, которые удалось разглядеть лишь во мраке ночи.

«Несмотря на то, что атмосферная циркуляция на дневной стороне планеты изучена достаточно широко, о ее ночной стороне нам предстоит узнать еще многое», — утверждает Хавьер Перальта из Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy. «Мы обнаружили, что структура облаков на ночной стороне отличается от тех, что на дневной, и во многом зависит от топографии Венеры».

Хотя сама планета вращается невероятно медленно, ветры в венерианской атмосфере дуют в 60 раз быстрее этого — такой феномен получил название «супервращение». Благодаря столь бурным ветрам облака на Венере тоже движутся в атмосфере с высокой скоростью, достигая пика на высокогорье (на высотах от 65 до 72 км). Изучать их было непросто: как известно, наблюдение за ночной стороной Венеры осложняется многочисленными факторами. Перальта объясняет, что облака можно увидеть с орбиты только с помощью их собственного теплового излучения, однако контраст на инфракрасных изображениях был слишком низким, и ученым никак не удавалось составить из них динамическую карту атмосферы. В результате, Venus Express с помощью технологии Visible и инфракрасного тепловизионного спектрометра (VIRTIS) сделал буквально сотни ИК-фотографий на различных длинах волн, что в конечном итоге и позволило исследователям добиться желаемых результатов.

Стационарные волны: аномальные энергетические потоки

Эта схема демонстрирует принцип супервращения в верхних слоях венерианской атмосферы: на дневной стороне оно имеет более однородный характер, а на ночной выглядит нерегулярным и непредсказуемым

Ранее предполагалось, что супервращение происходит на дневной и ночной сторонах планеты единообразно. Однако новое исследование показало, что ночная сторона Венеры обладает собственными, уникальными облачными образованиями и другой морфологией облачного слоя в целом. Ученые обнаружили волнистые нитевидные облака, которых на дневной стороне попросту не было. Кроме того, был замечен аплевеллинг: на Земле этот термин обозначает, что водные слои из глубин океана поднимаются на поверхность; в случае же Венеры то же самое применимо и к облакам.

Эту особенность ночной половины планеты окрестили «стационарные волны». По словам Агустина Санчес-Лавега из Университета дель Паис Васко в Бильбао, Испания, это своего рода гравитационные волны: восходящие потоки, возникающие в нижних слоях атмосферы планеты, не двигаются вслед за вращением планеты. Они сосредоточены по большей части на высокогорье, что говорит о том, что на облака напрямую влияет топография.

Таинственные волны были смоделированы в 3D с помощью данных VIRTIS, а также радиоданных, полученных от другой системы космического корабля, Venus Radio Science experiment (VeRa). Предполагалось, что атмосферные волны являются результатом воздействия сильных ветров, обдувающих топографические объекты — подобный процесс был задокументирован на дневной стороне Венеры. Однако исследования российских зондов, измеривших скорость планетарных ветров, показали, что ветер недостаточно силен, чтобы быть источником подобных атмосферных аномалий. Более того, на южном полушарии некоторые характерные особенности ландшафта и вовсе отсутствуют.

На ночной стороне Венеры астрономы обнаружили таинственные нитевидные образования в атмосфере, изучив ее с помощью VIRTIS

Еще больше астрономов озадачил тот факт, что стационарные волны отсутствуют в средних и нижних облачных слоях Венеры, не появляясь ниже 50 км над поверхностью. Так что пока наука бессильна и не в состоянии указать на источник этих волн восходящей энергии. «Когда мы поняли, что некоторые из облачных образований на снимках VIRTIS не двигаются вместе с атмосферой, у меня перехватило дыхание. Мы с коллегами долго спорили о том, что видим на экранах — реальные данные или результат системной ошибки, пока наконец другая команда во главе с доктором Куямой не обнаружила эти же неподвижные облака на ночной стороне планеты, использовав инфракрасный телескоп NASA (IRTF) на Гавайях. Кроме того, наши результаты подтвердил космический аппарат Akatsuki агентства JAXA, который обнаружил самую большую неподвижную волну в истории наблюдений за планетой сразу же, как достиг орбиты Венеры», — рассказал Перальта.

Заключение

Стационарные волны и прочие планетарные аномалии ночной стороны заставили ученых практически полностью отказаться от более ранних моделей Венеры, так что астрономам вновь пришлось вернуться к расчетам и спешно выстраивать новые теории, которые могли бы объяснить столь странные результаты исследований. Вероятно, в будущем, когда исследовательские миссии соберут больше информации, станут известны и другие тайны ночной стороны одной из самых негостеприимных планет Солнечной системы.
https://www.popmech.ru/science/387582-c … otkrytiya/

У нашей Галактики есть странный «разрыв» в одном из ее рукавов, и астрономы не знают, почему*

Рукав Стрельца Млечного Пути выходит из центра нашей галактики по спирали, образуя газовую магистраль, охватывающую десятки тысяч световых лет.

Это шоссе усеяно миллиардами звезд, которые, казалось, движутся по одной и той же извилистой дороге. Но теперь астрономы обнаружили кое-что необычное — «разрыв» в рукаве, рассекающий перпендикулярно спирали, как осколок, пробивающий кусок дерева.

Этот звездный осколок размером около 3000 световых лет составляет лишь часть Млечного Пути (диаметр которого составляет около 100000 световых лет).

Тем не менее, обнаруженный разрыв является первой подобной крупной структурой, нарушающей, казалось бы, однородный поток в рукаве Стрельца в галактике, согласно исследованию, опубликованному 21 июля в журнале Astronomy & Astrophysics.

«Эта структура — небольшой кусочек Млечного Пути, но она может рассказать нам кое-что важное о галактике в целом», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Роберт Бенджамин, астрофизик из Университета Висконсин-Уайтуотер.

«В конечном счете, это напоминание о том, что существует много неопределенностей относительно крупномасштабной структуры Млечного Пути, и нам нужно рассмотреть детали, если мы хотим понять широкую картину».

Звезды и звездообразующие облака, выступающие из рукава Стрельца Млечного Пути. На вставке показаны размеры сооружения и расстояние от Солнца. Каждая оранжевая форма звезды указывает на области звездообразования, которые могут содержать от десятков до тысяч звезд. (NASA)

Осколок — также называемый шпорой или пером — начинается примерно в 4000 световых лет от Солнца и достигает особенно известную часть руки Стрельца; В этом регионе находятся четыре хорошо известных туманности — туманность Омега, Трехраздельная туманность, туманность Лагуна и туманность Орла (где находятся знаменитые Столпы Творения).

Несмотря на благоприятные для телескопов виды, астрономы и понятия не имели, что с этой областью что-то не так, пока не сравнили данные двух недавних обзоров звезд.

Используя данные космического телескопа НАСА Spitzer, а также спутника Gaia Европейского космического агентства, авторы нового исследования проанализировали скорость и угол наклона (по сути, угол кривой спирального рукава) различных областей рукава Стрельца.

Они обнаружили, что основной угол наклона около 12 градусов, а секция содержащая излом, имела угол 60 градусов, почти перпендикулярно выступая из окружающего рычага.

Помимо необычного, выступающего угла осколка, сотни тысяч звезд в разломе также, казалось, движутся с одинаковой скоростью и в одном направлении друг с другом, предполагая, что звезды там, вероятно, образовались примерно в одно и то же время и все находился под влиянием тех же гравитационных сил.

Другими словами, некоторая внешняя сила вытянула эти туманности в длинную прямую линию, которая пересекает поток остальной части руки Стрельца.
https://rwspace.ru/news/u-nashej-galakt … chemu.html

Древняя лава показывает, что смена магнитных полюсов Земли происходит каждые 200 миллионов лет

Мы знаем, что магнитное поле Земли меняется по направлению и по силе. Очень интересно, насколько быстро происходят эти изменения, учитывая, что эта планетарная особенность защищает всех нас от сильного космического излучения.

Теперь новый анализ древних потоков лавы в восточной Шотландии, заполнил некоторые важные пробелы в нашей истории магнитного поля, подтвердил предыдущие исследования, указывающие на 200-миллионный цикл, в течение которого поле ослабевает, а затем снова усиливается.

Ученые также использовали магнитную историю, которую они нашли в геологической летописи, чтобы перепроверить другие измерения, за последние несколько десятилетий, и составить карту истории магнитного поля Земли, насчитывающую около 500 миллионов лет.

«Наши результаты, если рассматривать их вместе с существующими наборами данных, подтверждают существование приблизительно 200-миллионного цикла силы магнитного поля Земли, связанного с глубинными земными процессами», — говорит Луиза Хокинс из Ливерпульского университета, Великобритания.

«Поскольку почти все наши доказательства процессов внутри Земли постоянно разрушаются тектоникой плит, сохранение этого сигнала глубоко внутри Земли чрезвычайно ценно как одно из немногих ограничений, которые у нас есть».

Методы термического и микроволнового палеомагнитного анализа были использованы на образцах горных пород из древних потоков лавы, при этом выравнивание минеральных кристаллов внутри них показало состояние магнитного поля Земли на момент их первоначального формирования.

Команда обнаружила, что между 332 и 416 миллионами лет назад магнитное поле ослабло. В более ранний период, который сейчас называют низким среднепалеозойским диполем, поле, окружающее Землю, было примерно на четверть той силы, которая есть сегодня.

Эти даты совпадают с 200-миллионным циклом и дают экспертам новые важные сведения о том, как магнитное поле вело себя более 300 миллионов лет назад, в преддверии появления заметного суперхрона — названия, данного длительному периоду времени, когда поле остается стабильным.

«Этот всесторонний магнитный анализ потоков лавы Стратмора и Кингхорна был ключевым для заполнения периода, предшествующего Киманскому суперхрону, периоду, стабильности геомагнитных полюсов в течение примерно 50 миллионов лет», — говорит Хокинс.

Чем больше мы знаем об истории магнитного поля Земли в целом, тем лучше мы можем предсказать, что будет дальше. Если наше силовое поле осдабевает, нам нужно знать об этом как можно раньше.

Был еще один бонус к исследованию: ранее считалось, что изменение ориентации магнитного поля происходит, когда поле слабее, и это еще одна гипотеза, которую подтверждают новые данные.

«Наши результаты также подтверждают, что слабое магнитное поле связано со сменой полюсов», — говорит Хокинс.

Исследование опубликовано в PNAS.
https://rwspace.ru/news/drevnyaya-lava- … v-let.html

Солнце изменяет поверхность Луны гораздо интенсивнее, чем считалось

Крохотные наночастицы железа, не похожие ни на одну естественную форму существования этого материала на Земле, повсеместно распространены на поверхности Луны – и ученые пытаются понять причину этих различий. В новом исследовании, возглавляемом докторантом Кристианом Дж. Таи Удовичичем (Christian J. Tai Udovicic) из Университета Северной Аризоны, США, открыты важные новые подробности, помогающие понять удивительно высокую активность лунной поверхности. В своей статье Таи Удовичич и его коллеги показывают, что солнечное излучение могло являться более важным источником лунных частиц железа, чем считалось ранее.

Столкновения с астероидами и солнечное излучение влияют на Луну уникальным образом, поскольку у Луны отсутствует защитное магнитное поле и атмосфера, которые снижают уровень аналогичного влияния в случае Земли. Как астероиды, так и солнечное излучение, разрушают лунные горные породы и грунт, формируя наночастицы железа (некоторые из них меньшего, другие – большего размера), которые могут быть обнаружены при помощи бортовых научных инструментов орбитальных лунных аппаратов. В данном исследовании были использованы данные, собранные космическими аппаратами НАСА и Японского космического агентства JAXA, для выяснения того, насколько быстро происходит формирование наночастиц железа на Луне с течением времени.

«Мы долгое время считали, что солнечный ветер оказывает лишь незначительное влияние на эволюцию поверхности Луны, в то время как на самом деле он может оказаться самым важным фактором формирования наночастиц железа, - сказал Таи Удовичич. – Поскольку железо поглощает много света, то даже очень небольшие количества таких частиц могут быть обнаружены с очень большого расстояния – что делает их великолепным индикатором изменений, происходящих на поверхности Луны».

К удивлению исследователей, меньшие по размерам наночастицы железа формировались с такой же скоростью, с какой развивалось радиационное повреждение образцов, собранных астронавтами лунной миссии «Аполлон» - и это указывает на то, что Солнце принимало большое участие в их формировании, делают вывод авторы.

Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0821203232

«Блуждающие» черные дыры

Ученые считают, что в центре каждой массивной галактики лежит сверхмассивная черная дыра (СМЧД). Её масса коррелирует с массой внутренних областей родительской галактики (а также с некоторыми другими свойствами), вероятно, по той причине, что СМЧД растет и эволюционирует вместе с ростом самой галактики, происходящим в результате слияний с другими галактиками и падением на галактику материала из межгалактической среды. Когда материал достигает центра галактики и падает далее на черную дыру, формируется активное ядро галактики (АЯГ). В таких галактиках впоследствии исходящие потоки материи и энергии со стороны АЯГ или другая «обратная связь» действуют в направлении подавления звездообразования. Современные космологические компьютерные модели позволяют самосогласованно отслеживать формирование звезд и рост СМЧД в галактиках, начиная с эпохи ранней Вселенной и вплоть до настоящего времени, подтверждая эти представления.

В процессе слияния галактик некоторые черные дыры естественным образом оказываются смещены относительно центра укрупненной галактики. Путь к единой, объединенной СМЧД является сложным. Иногда сначала формируется двойная СМЧД, которая затем постепенно сливается в единый объект. В ходе такого процесса могут быть испущены гравитационные волны, доступные для регистрации современными научными инструментами. Однако иногда слияние может замедлиться или даже прерваться – и причина такого направления протекания этого процесса является одной из важнейших загадок эволюции СМЧД. Новое космологическое моделирование, осуществляемое при помощи программного кода под названием ROMULUS, показывает, что даже через миллиарды лет эволюции некоторые СМЧД не сливаются с укрупненным ядром, а продолжают вместо этого блуждать по галактике.

Астроном из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, Анджело Рикарте (Angelo Ricarte) возглавлял команду коллег, изучавшую такие блуждающие черные дыры. Моделируя при помощи кода ROMULUS, команда нашла, что в современной Вселенной примерно 10 процентов (по массе) черных дыр могут относиться к классу «путешественниц». В более раннюю эпоху существования Вселенной, примерно через 2 миллиарда лет после Большого взрыва или даже раньше, эти «путешественницы» составляли еще большую долю от количества черных дыр - и даже «формировали большинство». Это подтверждается находками команды Рикарте, согласно которым в эту раннюю эпоху основная доля излучения со стороны популяции СМЧД приходится на «блуждающие» черные дыры. В другой научной работе, связанной с данным исследованием, астрономы описывают наблюдаемые признаки СМЧД, относящихся к популяции «блуждающих».

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0822205617

Полярные сияния разрушают озоновый слой

То же самое явление, которое вызывает полярные сияния – магические «шторки» зеленого света, часто наблюдаемые из приполярных областей поверхности Земли – приводит к истощению озонового слоя в мезосфере. Такое разрушение озонового облака может оказывать большое влияние на изменения глобального климата, и поэтому очень важно понимать механизм этого процесса.

В новом исследовании группа, возглавляемая Ёсидзуми Мийоши (Yoshizumi Miyoshi), профессором Нагойского университета, Япония, наблюдала это явление, проанализировала его и глубоко изучила закономерности процесса.

В магнитосфере Земли – области доминирования магнитного поля нашей планеты – захватываются и удерживаются электроны, идущие со стороны Солнца. Взаимодействия между электронами и волнами в плазме могут привести к высвобождению электронов из магнитной ловушки и проникновению их в верхнюю атмосферу Земли, называемую термосферой. Это явление, называемое осаждением электронов, отвечает за возникновение полярных сияний. Однако недавние исследования показали, что оно также отвечает за местное истощение озонового слоя в мезосфере (слое, расположенном ниже термосферы) и может оказывать определенное влияние на климат нашей планеты.

Более того, такое истощение озонового слоя в мезосфере может протекать конкретно во время полярных сияний. И хотя ученые исследовали процесс осаждения электронов как причину возникновения полярных сияний, никто до сих пор не смог связно объяснить влияние этого процесса на истощение озонового слоя.

Профессор Мийоши и его команда решили изменить это положение дел, проанализировав умеренную геомагнитную бурю, разыгравшуюся над Скандинавским полуостровом в 2017 г. В частности, исследователи проанализировали события класса «пульсирующих полярных сияний» (pulsating aurorae, PsA). Эти наблюдения стали возможными, благодаря совместным экспериментам с использованием нескольких разных научных инструментов, таких как радар European Incoherent Scatter (EISCAT), позволяющий проводить наблюдения на высотах между 60 и 120 километрами над поверхностью Земли, где и происходят PsA-события, японский космический аппарат Arase, а также сеть камер для наблюдения всего неба.

Полученные при помощи аппарата Arase данные показали, что захваченные в магнитосфере Земли электроны имеют широкий диапазон энергий. Они также указали на присутствие «хоровых волн», представляющих собой один из классов волн в плазме, в этой области космического пространства. Компьютерное моделирование тогда показало, что аппарат Arase наблюдал, как волны в плазме стимулируют осаждение таких электронов в широком диапазоне энергий, что согласуется с данными наблюдений термосферы Земли, выполненных при помощи радара EISCAT.

Анализ данных, собранных при помощи комплекса EISCAT, показал, что события PsA вызываются электронами с энергиями, значения которых лежат в широком диапазоне, от нескольких килоэлектронвольт до мегаэлектронвольт. Такие электроны имеют достаточно много энергии для проникновения в атмосферу на высоту менее 100 километров и даже на высоту 60 километров – то есть, в тот самый слой, где расположен мезосферный озон. Компьютерное моделирование показало, что такое проникновение приводит к немедленному истощению локального озонового слоя (более чем на 10 процентов), пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0822225514

Можно ли путешествовать во времени, двигаясь быстрее скорости света?

Возможность путешествий во времени волновала многих из нас на протяжении сотен лет, вдохновляя писателей и сценаристов на бесчисленные произведения. Способность перемещаться не только в космосе, но и в прошлое или будущее откроет человечеству множество возможностей.

Но возможно ли путешествие во времени теоретически?

В оригинальном фильме 1978 года о Супермене, Супермен возвращается в прошлое, облетая земной шар со скоростью, превышающей скорость света. Это невероятно быстро — скорость света составляет чуть менее 300 000 км в секунду!

Пока мы даже близко не подошли к этой скорости, самый быстрый рукотворный объект, космический зонд, двигался со скоростью всего 150 км в секунду.

При правильном техническом прогрессе теоретически возможно ли для нас путешествовать быстрее скорости света и, таким образом, подобно сверхчеловеку, путешествовать во времени?

Мы спросили 6 экспертов в области астрофизики, астрономии и физики: «Можно ли путешествовать во времени, двигаясь быстрее скорости света?», Вот что мы обнаружили…

Разве мы по-другому воспринимаем время, когда путешествуем с высокой скоростью?

Теория относительности Эйнштейна определяет, что время не универсально — оно относительно. Эксперимент Хафеле-Китинга 1971 года показал, что часы, которые находились на самолете, летящем на высокой скорости, отставали от часов, оставшихся на земле.

Совсем недавно было обнаружено, что точные атомные часы работают с разной скоростью, когда одни движутся относительно других. Это явление называется «замедлением времени».

Доктор Шон Мэтт, эксперт в области астрономии и астрофизики из Университета Эксетера в Великобритании, говорит: «Если человек путешествует со скоростью, близкой к скорости света, время ведет себя иначе, чем мы привыкли, и таким образом можно двигаться вперед во времени быстрее, чем те, кто остался позади. Так что теоретически возможно отправиться в будущее, но не в прошлое».

Можно ли перемещаться быстрее скорости света?

Все эксперты сошлись во мнении, что невозможно путешествовать быстрее скорости света, это также указано в теории Эйнштейна.

Доктор Эрик Титли, эксперт по астрономии и астрофизике из Эдинбургского университета, объясняет: «Совершенно очевидно, что ни один объект или информация не могут двигаться быстрее скорости света. С внешней точки зрения, любая дополнительная энергия, добавляемая к телу, чтобы довести его до скорости света и превысить ее, просто асимптотически ускоряет его до скорости света».

«Асимптотически» означает, что что-то приближается к скорости света, но никогда не достигает ее.

Ни один объект не может двигаться быстрее скорости света, потому что, когда объекты движутся быстрее, они становятся тяжелее. Следовательно, только свет может путешествовать со скоростью света — потому что у него нет массы.

Вывод: путешествие на высокой скорости может изменить ваше восприятие времени, но путешествие во времени со скоростью, превышающей скорость света, к сожалению, невозможно.

Статья основана на ответах шести экспертов на вопрос: «Можно ли путешествовать во времени, двигаясь быстрее скорости света?»

Экспертный ответ был опубликован независимой платформой проверки фактов Metafact.io.
https://rwspace.ru/news/mozhno-li-putes … sveta.html

Кометы из межзвездного пространства могут быть не так редки, как считалось

В 2019 г. астрономы заметили кое-что невероятное в нашей Солнечной системе – комету, пожаловавшую к нам из другой планетной системы. Эта ледяная гостья из-за пределов нашей Солнечной системы двигалась со скоростью около 175 000 километров в час. Она стала первой и единственной кометой родом из межзвездного пространства, которая когда-либо была обнаружена человеком.

Но что если такие гости из межзвездного пространства – кометы, астероиды и другие космические осколки, сформировавшиеся в иных планетных системах – более широко распространены, чем мы считали ранее?

В новом исследовании астрономы Амир Сираж и Ави Лоэб из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, представляют новые расчеты, демонстрирующие, что в облаке Оорта -оболочке из осколков, расположенной далеко на периферии Солнечной системы – число объектов, происходящих родом из межзвездного пространства, превосходит число объектов, относящихся к нашей планетной системе.

«До обнаружения первой кометы родом из межзвездного пространства мы не имели представления о том, насколько много объектов родом из межзвездного пространства находилось в Солнечной системе, но теория формирования планетных систем подсказывает, что «постоянных жителей» должно быть больше, чем «гостей», - говорит Сираж, являющийся главным автором этого исследования. – Однако теперь мы нашли, что «гостей» на самом деле может быть намного больше, чем предполагалось».

Эти расчеты, сделанные на основе информации, полученной в результате наблюдений кометы Борисова, включают много неопределенностей, указывает Сираж. Но даже учитывая этот факт, можно сделать вывод, что число «гостей» из межзвездного пространства превосходит число объектов, сформировавшихся в Солнечной системе.

Но если «гостей» так много, то почему мы их не видим?

Ответ состоит в том, что такие астероиды или кометы являются слишком тусклыми и расположены на слишком большом удалении от нас, говорит Сираж. Обсерватории следующего поколения, такие как Обсерватория имени Веры Рубин и обзор неба Transneptunian Automated Occultation Survey (TAOS II) помогут проверить наблюдениями расчеты Лоэба и Сиража.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0823222413

«Хаббл» наблюдает галактику «в печи»

Этот великолепный снимок, сделанный при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») НАСА/Европейского космического агентства, демонстрирует галактику под названием NGC 1385, спиральную галактику, расположенную на расстоянии в 68 миллионов световых лет от Земли, которая лежит в направлении созвездия Печь. Этот снимок был сделан при помощи камеры Wide Field Camera 3 «Хаббла», которую часто называют бортовой «рабочей лошадкой» этой космической обсерватории по причине высокой надежности и универсальности. Она была смонтирована в 2009 г., когда астронавты в последний раз посетили «Хаббл», и сегодня, 12 лет спустя, она продолжает оставаться в работоспособном состоянии и производит большое количество новых снимков.

Созвездие Печь – которое является «домом» для галактики NGC 1385 – получило свое имя не в честь животного или древнего божества, как большинство других созвездий. Оно просто называется Печью, или словом Fornax, переводящимся с латинского языка как «печь».

Это созвездие было названо Печью французским астрономом Николой Луи де Лакайлем, французским астрономом, родившимся в 1713 г. Лакайль дал названия 14 из 88 созвездий, которые мы признаем сегодня. Астроном имел склонность давать названия созвездиям в честь научных инструментов - так, например, ими были названы созвездия Atlia (Насос), Norma (Наугольник) и Telescopium (Телескоп).
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0823232603

«БепиКоломбо» услышал «пение» магнитосферы Венеры

ESA / BepiColombo / MTM

Планетологи, работающие с солнечным зондом Solar Orbiter и меркурианской станцией «БепиКоломбо», которые в начале августа совершили двойной пролет мимо Венеры, опубликовали научные данные и снимки, полученные аппаратами. Среди них есть визуализации влияния гравитации Венеры на ускорение космического аппарата, а также «пение» магнитосферы Венеры, сообщается на сайте ESA.

9 и 10 августа 2021 года впервые вблизи Венеры почти одновременно пролетели сразу два аппарата — сначала солнечный зонд Solar Orbiter над ночной стороной планеты, а затем меркурианская исследовательская миссия «БепиКоломбо» над дневной. Оба пролета были совершены в рамках гравитационных маневров и обладают большой научной ценностью, позволяя ученым исследовать как атмосферу Венеры, так и околопланетную среду.

13 августа команды обоих аппаратов опубликовали ряд научных данных, полученных во время пролетов. Датчики аппарата MMO (Mercury Magnetosphere Orbiter), входящего в состав «БепиКоломбо», зафиксировали скачок температуры солнечных батарей во время перехода с ночной к дневной стороне планеты с -100 до +10 градусов Цельсия, при этом внутри аппарата температура поднялась всего на 2–3 градуса, что свидетельствует об эффективной работе теплоизоляции, что важно для нормального функционирования аппарата вблизи Меркурия. Датчики перелетного модуля MTM показали повышение температуры внешних элементов на 50 градусов, а аппарата MPO — на двадцать.

Научные инструменты на борту обоих зондов «БепиКоломбо» вели наблюдения из ионами в магнитосфере и ионосфере Венеры, а также получили четкие спектры атмосферы Венеры — в последний раз настолько детальные наблюдения вела станция «Венера-15» в начале 1980-х годов. Кроме того, бортовые камеры на аппаратах получили ряд снимков планеты.

Трехосевой акселерометр ISA на борту аппарата MPO регистрировал с большой точностью различия в ускорении зонда, который двигался в гравитационном поле планеты. Затем ученые преобразовали полученные данные в звуковую дорожку, на которую попали не только изменения в работе маховиков, но и необычные «тикающие звуки», вероятно возникшие, когда аппарат быстро нагревался и затем охлаждался.

Команда «БепиКоломбо» превратила в звук также данные, собранные магнитометрами зонда MPO, которые демонстрируют взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой планеты, в частности четко различим момент попадания космического аппарата в область головной ударной волны, где магнитосфера встречается с солнечным ветром. Интенсивный шум указывает на область турбулентного магнитослоя перед головной ударной волной.

Магнитометр Solar Orbiter также померил изменчивость напряженности магнитного поля вдоль своей траектории, в том числе и в области головной ударной волны. Так как каждый из аппаратов исследовал свою часть магнитосферы, то это позволит ученым гораздо лучше понять структуру магнитосферы Венеры. Детальный анализ всех полученных данных займет несколько недель.

Венера сейчас переживает новый всплеск внимания со стороны ученых многих стран — скоро к ней отправятся европейская орбитальная станция EnVision, индийский автоматический аппарат, спускаемый зонд NASA DAVINCI+ и российская станция «Венера-Д», о которой мы писали в материале и блоге.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/24/doubl … us-results

Физики научились превращать котенка Шредингера в кота и наоборот

M. Lewenstein et al / Nature Physics, 2021

Группа физиков применила квантовый подход к процессу генерации старших гармоник в поле интенсивного лазерного излучения. Они показали, что состояние поля, создаваемое в таком процессе, оказывается существенно неклассическим и может быть описано как состояние кота Шрёдингера. Вместе с расчетами ученые провели и эксперимент, который подтвердил теорию. Исследование опубликовано в Nature Physics.

Квантовая механика достаточно точно описывает изолированные атомные системы, интересуясь, фактически, только движением электронов в электростатических полях ядер и друг друга. В тот момент, когда потребовалось описывать взаимодействие атомов с излучением, теория поначалу рассматривала свет классически, то есть исключительно с помощью функции напряженности электрического поля, которая описывается решением классических уравнений Максвелла.

Со временем физики научились рассматривать квантованное электромагнитное поле в рамках квантовой оптики. В ней поле описывается с помощью фоковских состояний, то есть состояний с определенным числом частиц того или иного сорта. Впоследствии оказалось, что привычный нам свет (классический) имеет характерное статистическое распределение по числу фотонов, в то время как квантовая оптика позволяет изучать целый пласт неклассических состояний, которые находят массу практических приложений.

Несмотря на такие успехи, в квантовой оптике практически не рассматривается взаимодействие атомов с сильным полем. Это отдельный раздел оптики, изучающий интересные эффекты, которые возникают, если воздействовать на атомные или молекулярные ансамбли излучением большой интенсивности. Одним из самых любопытных эффектов стала генерация старших гармоник, суть которой в том, что в излучении, проходящем через вещество, появляются компоненты с частотами, кратными частоте падающего излучения.

В своей новой работе группа физиков из Испании и Греции при участии Мачея Левенштейна (Maciej Lewenstein) из Барселонского института науки и технологий провела теоретическое и экспериментальное исследование неклассических состояний света при генерации старших гармоник. Они показали, что в таком процессе можно создавать экзотические состояния котов Шрёдингера, которые не могут быть описаны в рамках классического подхода.

В квантовой механике состоянием кота Шрёдингера принято называть суперпозицию двух когерентных состояний некоторой системы в контексте большого числа ее степеней свободы. В квантовой оптике этот термин употребляется для описания неклассических состояний света, которые строятся в виде суммы когерентных (классических) состояний.

Для того, чтобы описать процесс генерации таких состояний, авторы рассмотрели взаимодействие лазерной моды в когерентном состоянии с ансамблем атомов. Решая динамическое уравнение Шрёдингера и для света, и для атома, а также предполагая, что вклад всех атомов в генерацию старших гармоник согласован по фазе, они установили, что на выходе состояние основной моды будет испытывать сдвиг по амплитуде. Иными словами, конечное состояние основной моды описывается как неклассическая суперпозиция начального и смещенного состояний. Важной особенностью работы физиков стало описание того, как характеристиками этого смещения можно управлять непрерывно. Если смещение небольшое, и оба состояния оказываются очень похожи, физики говорят о котенке Шрёдингера, в то время как существенно разные члены суперпозиции свидетельствуют о настоящем коте.

Чтобы проверить свои вычисления с помощью эксперимента, авторы помещали кювету с атомами ксенона на пути света в одном из плеч интерферометра, на вход которого подавались инфракрасные лазерные импульсы длительностью 35 фемтосекунд. После фокусировки на атомах интенсивность излучения достигала 8×10¹³ ватт на квадратный сантиметр, что приводило к эффективной генерации старших гармоник. Затем физики производили пост-селекцию выходного состояния, отбирая те из них, которые содержат хотя бы один фотон кратной частоты. Наконец, на выходе из интерферометра происходила интерференция этого поля с полем, которое прошло по другому плечу, где ему сообщали контролируемый набег фазы. Сигнал с балансного детектора использовался для восстановления функции Вигнера, по которой можно судить о статистический свойствах состояния. Ее форма, полученная из эксперимента, свидетельствовала о неклассических состояниях на выходе из интерферометра, подтверждая теорию.

Схема эксперимента
M. Lewenstein et al / Nature Physics, 2021

В заключении авторы подчеркивают, что развитая ими техника может быть использована для генерации кошачьих состояний с большим числом компонент. Они также отмечают, что усовершенствование схемы с помощью измерений с аттосекундным разрешением позволит проследить временные корреляции между основной и старшими гармониками.

Состояния котов Шредингера очень сильно интересуют физиков. Мы уже рассказывали, как они смогли увеличить количество фотонов, формирующих кота Шредингера, и даже запутать двух из них между собой.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2021/08/24/three-little-kittens

Ученые предложили новый взгляд на нейтронные звезды и теорию гравитации

Художественное представление непрерывных гравитационных волн, порождаемых вращающейся асимметричной нейтронной звездой
© Фото : Mark Myers, Ozgrav-Swinburne University

МОСКВА, 24 авг — РИА Новости. Новую модель строения нейтронных звезд и связанную с ней модификацию Общей теории относительности Эйнштейна предложили ученые Балтийского федерального университета имени И. Канта (БФУ) в составе международного коллектива. Статья опубликована в журнале Physics Letters B.

Нейтронные звезды, по словам ученых БФУ, это удивительные объекты небольшого размера (диаметром не более 30 километров), обладающие массой минимум вдвое большей, чем Солнце. На 90 процентов они состоят из нейтронов, а плотность вещества в центре такой звезды может превосходить плотность воды в квадриллион (1015) раз.

Для астрофизики эти объекты имеют особое значение, так как наблюдаемые звезды этого типа служат своего рода естественными лабораториями для проверки представлений о гравитации, физике атомного ядра и элементарных частиц при очень больших плотностях, объяснили ученые.

Один из ключевых вопросов физики нейтронных звезд — какова их максимально возможная масса? По словам ученых БФУ, до недавнего времени самой тяжелой нейтронной звездой, известной астрономам, был объект с массой 2,04 солнечных массы.

Однако в 2019 году детектор LIGO зафиксировал гравитационные волны (так называемое событие GW190814) от слияния массивной черной дыры массой порядка 23 солнечных массы с объектом, масса которого по расчетам немногим превосходила 2,5 солнечные массы. Изучая эту проблему, исследователи БФУ в составе научной группы разработали новую модель строения нейтронных звезд для теорий гравитации, которые отличаются от общей теории относительности (ОТО), предложенной Альбертом Эйнштейном.

"Мнения научного сообщества о природе малого объекта в событии GW190814 разделились. Некоторые астрофизики полагают, что это тяжелая нейтронная звезда. Проблема, однако, в том, что для большинства реалистичных уравнений состояния максимальная масса нейтронных звезд значительно меньше 2,5 солнечных масс. Наше предположение в том, что при очень больших плотностях и в сильных полях процессы тяготения выходят за рамки, предполагаемые ОТО", – рассказал руководитель Лаборатории астрофизики и космологию БФУ Артем Асташенок.

ОТО — общепринятая в настоящее время теория гравитации, описывающая ее как проявление геометрии пространства-времени. Как объяснили специалисты БФУ, исследования парадоксальных объектов, не укладывающихся в принятые модели, имеют первостепенное значение для уточнения и модификации ОТО.

"Оказывается, если немного изменить уравнения гравитации Эйнштейна, максимальная масса нейтронных звезд может стать больше, чем допускается в ОТО. В перспективе, если гипотеза подтвердится, это не только откроет новые возможности для описания тяжелых нейтронных звезд, но, возможно, также изменит наш взгляд на проблему ускоренного расширения Вселенной", – сообщил Артем Асташенок.

Если будет подтверждено, что меньший объект в событии GW190814 – нейтронная звезда "нестандартной" массы, то, по словам ученых БФУ, этот факт станет косвенным подтверждением предложенной ими модели модифицированной гравитации.

"Наши результаты также помогут ответить на другой вопрос, давно волнующий астрофизиков. Наблюдения говорят о том, что существует "провал" по массе между нейтронными звездами и черными дырами. В рамках модифицированной ОТО, возможно, никакого провала и нет, а максимально возможная масса нейтронной звезды близка к минимально возможной массе черной дыры", – отметил Артем Асташенок.

В исследовании также приняли участие физики из Греции, Италии и Испании. В настоящее время специалисты БФУ изучают максимальный предел барионной массы нейтронных звезд в рамках простых моделей модифицированной гравитации. По их словам, величина этого предела может оказаться нижним порогом для массы черных дыр.
https://ria.ru/20210824/bfu-1746849041.html

Кольцеобразная галактика AM 0644-741

Авторы и права: НАСА, ЕКА, Космический телескоп им.Хаббла, Архив наследия телескопа им.Хаббла; Обработка: Джонатан Лодж
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Как галактика приобрела форму, похожую на кольцо? Голубой ободок вокруг галактики на этой фотографии – это огромная кольцеобразная структура диаметром 150 тысяч световых лет, состоящая из молодых, очень ярких массивных звезд. Эта галактика – AM 0644-741 – известна как кольцеобразная галактика, которая образовалась в результате грандиозного столкновения галактик. Когда галактики сталкиваются, одна проходит сквозь другую – отдельные звезды очень редко вступают в контакт. Кольцеобразная структура возникает в результате гравитационного возмущения, когда маленькая галактика проходит сквозь большую. Когда это происходит, межзвездные газ и пыль уплотняются, вызывая появление волны звездообразования, которая распространяется от точки контакта, как волны по поверхности пруда. Другие галактики в поле зрения принадлежат дальнему фону и не взаимодействуют с AM 0644-741. Звезды, окруженные дифракционными лучами, находятся в нашем Млечном Пути. Однако маленькая галактика, совершившая столкновение, видна в верхнем правом углу изображения, полученного Космическим телескопом им.Хаббла. Кольцеобразная галактика AM 0644-741 находится на расстоянии около 300 миллионов световых лет в южном созвездии Летучей Рыбы.
http://www.astronet.ru/db/msg/1750751

Кольца вокруг туманности Кольцо

Авторы и права: Роберт Гендлер
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Хорошо знакомая туманность Кольцо (M57) на самом деле гораздо больше того, что можно увидеть в маленький телескоп. Диаметр легко различимого центрального кольца – около одного светового года, но на этом чрезвычайно глубоком снимке, составленном из данных с трех больших телескопов, становятся видны петли из волокон светящегося газа, тянущиеся гораздо дальше от центральной звезды туманности. Это замечательное составное изображение включает в себя снимки в видимом свете, в инфракрасном диапазоне и в узкополосном фильтре, выделяющем линию водорода. Конечно, в этой хорошо изученной планетарной туманности светящееся вещество произошло вовсе не из планет. Газовые оболочки – это внешние слои, сброшенные умирающей звездой типа Солнца. Туманность Кольцо находится примерно в 2 тысячах световых лет от нас в направлении на музыкальное созвездие Лиры.
http://www.astronet.ru/db/msg/1754903

PDS 70: диск, планеты и спутники

Авторы и права: Очень большой телескоп/спектрограф MUSE (Европейская Южная обсерватория); М.Бенисти и др.
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: На этой картинке наибольшее внимание привлекает не большой диск вокруг звезды PDS 70, хотя он виден очень четко, в нем формируются планеты и он представляет определенный интерес. Справа, внутри большого диска находится планета, но не она является самым интересным объектом. Планета PDS 70c недавно сформировалась и похожа по размеру и массе на Юпитер. Однако наибольшее внимание привлекает размытое пятно вокруг планеты PDS 70c. Предполагается, что это пятно – пылевой диск, из которого формируются спутники, а этого еще никогда не наблюдалось. Изображение было получено Атакамской большой антенной решеткой миллиметрового диапазона (ALMA), состоящей из 66 радиотелескопов, расположенных в высокогорной пустыне Атакама на севере Чили. На основании полученных ALMA данных астрономы установили, что радиус экзопланетного диска, в котором формируются спутники, похож на размер орбиты нашей Земли, и в нем могут сформироваться около трех спутников размером с Луну. Эта система может стать похожей на Юпитер и его четыре спутника.
http://www.astronet.ru/db/msg/1756036

Как красным карликам удается светить так долго?

Если вы хотите стать успешной звездой, приложив минимум усилий, стремитесь к температуре поверхности около четверти солнечной. Это температура, при которой, согласно новому исследованию, красные карлики, которые светят долгое время, отделяются от несостоявшихся звезд, известных как коричневые карлики.

Часто бывает трудно отличить красных карликов от коричневых, потому что в молодом возрасте они выглядят одинаково: красные и тусклые. Но только красные карлики рождаются с достаточной массой, чтобы выдерживать те же ядерные реакции, которые приводят в действие звезды, подобные Солнцу. Напротив, коричневые карлики светятся красным в основном из-за высокой температуры в момент рождения, но затем их ядерная активность иссякает, заставляя их остывать и тускнеть. Астрофизики Дино Сюй и Адам Бургассер из Калифорнийского университета в Сан-Диего и их коллеги обнаружили разделительную линию между этими двумя типами, исследуя, как они перемещаются в космосе.

Когда рождается звезда, она обращается вокруг центра Млечного Пути по довольно круговой орбите. Однако со временем гравитационные толчки гигантских газовых облаков, спиральных рукавов и других звезд раскачивают звезды взад и вперед. Эти возмущения делают орбиты звезд вокруг галактического центра все более и более эллиптическими. Таким образом, по орбитальным траекториям звезд можно определить их приблизительный возраст.

Большинство красных карликов довольно старые; их предсказанная продолжительность жизни намного больше, чем нынешний возраст Вселенной. Коричневые карлики остывают и тускнеют в молодом возрасте. В среднем красные карлики должны следовать по большему количеству эллиптических орбит вокруг галактики, чем молодые коричневые карлики.

В новом исследовании команда Сюй проанализировала 172 красных и коричневых карлика различных спектральных классов, классификация которых основана на спектрах объектов, которые коррелируют с температурами их поверхностей. Исследователи обнаружили, что резкий перерыв в движении звезд отделяет более теплые старшие объекты, которые в среднем имеют более эллиптические орбиты, от более молодых и холодных, которые, как правило, имеют более круговые орбиты. Этот разрыв проявляется в спектральном классе между L4 и L6, что соответствует температуре поверхности от около 1200 до 1400°по Цельсию (от 1500 до 1700 кельвинов) - часть температуры поверхности Солнца около 5500°C (5800 K). Об этом сообщает команда 5 июля на arXiv.org.

Выше этой критической температуры тусклые солнца представляют собой смесь долгоживущих красных карликов и молодых коричневых карликов. Однако все объекты ниже этой температуры-  коричневые карлики, - говорит Сюй. Это несостоявшиеся звезды, которым суждено выдохнуться.

Этот новый метод определения температурной границы между красными и коричневыми карликами интригует, но результат является предварительным, говорит Трент Дюпюи, астроном из Эдинбургского университета, не принимавший участия в работе. «Это именно то, чего вы ожидаете», - говорит он. Дюпюи говорит, что необходимо наблюдать за дополнительными красными и коричневыми карликами, чтобы подтвердить находку.

Сюй соглашается: «Нам нужен более полный образец». Расширять выборку будет легко и сложно. С положительной стороны, красные карлики многочисленны, превосходя по численности все остальные звездные типы вместе взятые, а также распространены коричневые карлики. С другой стороны, красные и коричневые карлики тусклые. Это делает измерение их доплеровских сдвигов, которые показывают, насколько быстро объекты движутся к Земле или от Земли, сложной задачей. Но знание этого движения необходимо для расчета орбитального пути звезды вокруг галактики.

[Фото: sciencenews.org]
https://scientificrussia.ru/articles/ka … -tak-dolgo

Над плоскостью Галактики открыта необычная сверхновая

Рисунок 1. Рентгеновское изображение (8x8 градусов) окрестностей остатка вспышки сверхновой SRGe J0023+3625=G116.6-26.1, полученное телескопом СРГ/eROSITA за первые три скана всего неба. Круг, видимый на рисунке, — это ударная волна, распространяющаяся по горячему газу гало нашей Галактики. Яркие белые точки соответствуют компактным источникам излучения, которые находятся далеко за пределами Галактики (в основном далекие квазары и ядра активных галактик)

Орбитальная обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма» (СРГ) сканирует Вселенную в ходе четвертого обзора всего неба в рентгеновских лучах. Рекордная чувствительность телескопа СРГ/eROSITA (одного из двух телескопов на борту СРГ) позволяет находить очень редкие и необычные источники рентгеновского излучения на небесной сфере. Одним из таких источников стал «круглый» объект, угловой размер которого в 8 раз больше видимого диаметра Луны. Российские астрофизики, открывшие этот объект и давшие ему имя G116.6-26.1 в соответствии с координатами на небе, считают, что это остаток вспышки термоядерной сверхновой, взорвавшейся 40 000 лет назад. Его главное отличие от нескольких сотен подобных объектов — свойства газа, в котором находилась взорвавшаяся звезда.

Открытие старого остатка термоядерной сверхновой в нашей Галактике — это достаточно редкое событие. А G116.6-26.1 к тому же находится не в плоскости Галактики («диск» толщиной около 1 тысячи световых лет, где в основном сосредоточено звездное население; его окружает более разреженное звездное и газовое гало, простирающееся на десятки и сотни тысяч световых лет от нас), где его можно было бы ожидать, а на впечатляющем расстоянии в 4 тысячи световых лет над ней и в 10 тысячах световых лет от Солнца.

И хотя это всё ещё наша Галактика Млечный Путь, но так высоко над её плоскостью остатки сверхновых еще не наблюдались. Там не могла взорваться короткоживущая (всего миллионы лет) массивная звезда, их на такой «высоте» просто нет. Это был термоядерный взрыв белого карлика, произошедший около 40 тысяч лет назад. Все вещество звезды массой в 1.4 массы Солнца было выброшено взрывом с громадной скоростью около 3000 км/с, и сейчас остаток имеет гигантский физический размер диаметром около 600–700 световых лет.

В ходе термоядерных реакций синтеза с гигантским энерговыделением, ставших причиной взрыва, и радиоактивного распада более половины массы звезды превратилось в железо. Образовавшаяся ударная волна при распространении «сгребла» перед собой горячий газ в гало Галактики общей массой около 100 масс Солнца. Рентгеновский телескоп СРГ/eROSITA «увидел» излучение этого газа в линиях водородоподобного (O VIII) и гелиеподобного (O VII) ионов кислорода, состоящих из ядра кислорода с зарядом Z=8 и лишь одного или двух электронов соответственно.

«Подобное излучение характерно для равновесной астрофизической плазмы с температурой около 1–2 миллионов градусов. Основные характеристики спектра найденного нами объекта предполагают, что соотношение количества разных ионов в сгребенном газе должно было измениться несильно по сравнению с окружающим его невозмущенным газом. Это, вообще говоря, удивительно, поскольку можно было ожидать, что прохождение ударной волны, нагрев и увеличение плотности газа в несколько раз должны были поменять эти соотношения.

Наше объяснение состоит в том, что плотность газа даже после сжатия была очень мала, и время установления ионизационного равновесия оказывается дольше возраста сверхновой. В результате мы наблюдаем пример «перегретой» плазмы, «помнящей» изначальное соотношение между количеством разных ионов. При этом заметно меняется эффективность столкновительного возбуждения наиболее важных переходов, и излучение в линиях кислорода повышается более чем в 10 раз в сравнении с равновесной ситуацией при той же температуре. Именно это обстоятельство, как мы считаем, делает найденный остаток сверхновой источником яркого рентгеновского излучения в линиях ионов кислорода, а также уникальной «живой» лабораторией процессов в неравновесной астрофизической плазме», — говорит один из авторов открытия к.ф.-м.н. Ильдар Хабибуллин.

Рисунок 2. Спектр рентгеновского излучения из круга радиусом 1.95 градуса вокруг остатка сверхновой (красные точки). Для сравнения: черные точки показывают спектр излучения гало вне остатка сверхновой. Разность этих спектров (голубые точки) — это излучение самого остатка, в котором доминируют линии водородо- и гелиеподобных ионов кислорода (положение соответствующих линий отмечено сверху)

«Исследования свойств газа в гало нашей Галактики — это важнейшая задача для понимания процесса формирования и эволюции галактик, — рассказывает ведущий автор статьи академик Евгений Чуразов. — Гигантские размеры гало и ничтожная плотность вещества делают эту задачу очень трудной. Замечательно, что сейчас у нас появляется возможность использовать остатки вспышек сверхновых для прямых измерений температуры и плотности газа на расстояниях в десятки тысяч световых лет от нас, высоко над плоскостью Млечного Пути».

Считается, что термоядерные сверхновые встречаются в нашей Галактике реже, чем взрывы массивных звезд, сопровождающихся гравитационным коллапсом и образованием нейтронных звезд или черных дыр. До сего дня достоверно известно о пяти таких сравнительно молодых (возраст от ста до тысячи лет) остатках термоядерных взрывов.

«Можно надеяться, что при детальном исследовании газа в центральной части остатка будут обнаружены ионы железа общей массой почти в массу Солнца, которые были синтезированы в ходе термоядерного взрыва и гибели белого карлика. Возможно, удастся понять, как и за какое время происходят перемешивание этой «железной» плазмы с окружающей средой и обогащение газа в гало железом, — говорит соавтор статьи академик Рашид Сюняев, научный руководитель проекта «Спектр-Рентген-Гамма». — Поразительно и то, что открытый остаток вспышки сверхновой не виден в радиолучах. Значит, ударная волна в горячей плазме гало Галактики крайне неэффективно ускоряет космические лучи. Ведь большинство старых остатков сверхновых в плоскости нашей Галактики было открыто по их радиоизлучению».

Российские астрофизики надеются в ближайшие месяцы и годы сообщить о других неизвестных ранее остатках сверхновых, обнаруженных телескопом СРГ/eROSITA в ходе обзора всего неба в рентгеновских лучах. Но их еще надо найти среди миллионов рентгеновских источников другой природы и разреженных облаков горячего диффузного газа нашей Галактики на картах рентгеновского неба, которые получает обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма».

Статья «Открытие большого и круглого остатка вспышки сверхновой G116.6-26.1 телескопом СРГ/еРОЗИТА: взрыв сверхновой типа Ia как индикатор свойств газа в гало нашей Галактики» опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society («Ежемесячные записки Королевского Астрономического Общества») и выложена в архиве электронных препринтов arxiv.org. Авторы работы — члены российской научной группы СРГ/sROSITA по диффузным рентгеновским источникам, сотрудники ИКИ РАН Е.М. Чуразов, И.И. Хабибуллин, Р.А. Сюняев, Института астрономии РАН Н.Н. Чугай, Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе А.М. Быков и Института прикладной физики РАН И.И. Зинченко.

Источник информации и фото: пресс-центр ИКИ РАН
https://scientificrussia.ru/articles/na … sverhnovaa

в дополнение предыдущей статьи

«Спектр-РГ» открыл необычную сверхновую над плоскостью Галактики

Credit: ИКИ РАН

Российская орбитальная обсерватория «Спектр-РГ» сканирует Вселенную в ходе четвертого обзора всего неба в рентгеновских лучах. Рекордная чувствительность телескопа eROSITA (одного из двух телескопов на борту «Спектра-РГ») позволяет находить очень редкие и необычные источники рентгеновского излучения на небесной сфере.

Одним из таких источников стал «круглый» объект, угловой размер которого в 8 раз больше видимого диаметра Луны. Российские астрофизики, открывшие этот объект и давшие ему имя G116.6-26.1 в соответствии с координатами на небе, считают, что это остаток вспышки термоядерной сверхновой, взорвавшейся 40 000 лет назад. Его главное отличие от нескольких сотен подобных объектов — свойства газа, в котором находилась взорвавшаяся звезда.

Открытие старого остатка термоядерной сверхновой в нашей галактике — это достаточно редкое событие. G116.6-26.1 к тому же находится не в плоскости Галактики («диск» толщиной около 1 тысячи световых лет, где в основном сосредоточено звездное население; его окружает более разреженное звездное и газовое гало, простирающееся на десятки и сотни тысяч световых лет от нас), где его можно было бы ожидать, а на впечатляющем расстоянии в 4 тысячи световых лет над ней и в 10 тысячах световых лет от Солнца.

И хотя это всё ещё наша галактика Млечный Путь, но так высоко над её плоскостью остатки сверхновых еще не наблюдались. Там не могла взорваться короткоживущая (всего миллионы лет) массивная звезда, их на такой «высоте» просто нет. Это был термоядерный взрыв белого карлика, произошедший около 40 тысяч лет назад. Все вещество звезды массой в 1,4 массы Солнца было выброшено взрывом с громадной скоростью около 3000 км/с, и сейчас остаток имеет гигантский физический размер диаметр около 600–700 световых лет.

В ходе термоядерных реакций синтеза с гигантским энерговыделением, ставших причиной взрыва, и радиоактивного распада более половины массы звезды превратилось в железо. Образовавшаяся ударная волна при распространении «сгребла» перед собой горячий газ в гало галактики общей массой около 100 масс Солнца. Рентгеновский телескоп eROSITA «увидел» излучение этого газа в линиях водородоподобного (O VIII) и гелиеподобного (O VII) ионов кислорода, состоящих из ядра кислорода с зарядом Z=8 и лишь одного или двух электронов соответственно.

«Подобное излучение характерно для равновесной астрофизической плазмы с температурой около 1–2 миллионов градусов. Основные характеристики спектра найденного нами объекта предполагают, что соотношение количества разных ионов в сгребенном газе должно было измениться не сильно по сравнению окружающим его невозмущенным газом. Это, вообще говоря, удивительно, поскольку можно было ожидать, что прохождение ударной волны, нагрев и увеличение плотности газа в несколько раз должно было поменять эти соотношения.

Наше объяснение состоит в том, что плотность газа даже после сжатия была очень мала, и время установления ионизационного равновесия оказывается дольше возраста сверхновой. В результате мы наблюдаем пример „перегретой“ плазмы, „помнящей“ изначальное соотношение между количеством разных ионов. При этом заметно меняется эффективность столкновительного возбуждения наиболее важных переходов, и излучение в линиях кислорода повышается более чем в 10 раз в сравнении с равновесной ситуацией при той же температуре. Именно это обстоятельство, как мы считаем, делает найденный остаток сверхновой источником яркого рентгеновского излучения в линиях ионов кислорода, а также уникальной „живой“ лабораторией процессов в неравновесной астрофизической плазме», — говорит один из авторов открытия к.ф.-м.н. Ильдар Хабибуллин.

«Исследования свойств газа в гало нашей галактики — это важнейшая задача для понимания процесса формирования и эволюции галактик, — рассказывает ведущий автор статьи академик Евгений Чуразов. — Гигантские размеры гало и ничтожная плотность вещества делают эту задачу очень трудной. Замечательно, что сейчас у нас появляется возможность использовать остатки вспышек сверхновых для прямых измерений температуры и плотности газа на расстояниях в десятки тысяч световых лет от нас, высоко над плоскостью Млечного Пути».

Считается, что термоядерные сверхновые встречаются в нашей Галактике реже, чем взрывы массивных звезд, сопровождающихся гравитационным коллапсом и образованием нейтронных звезд или черных дыр. До сегодняшнего дня достоверно известно о пяти таких сравнительно молодых (возраст от ста до тысячи лет) остатках термоядерных взрывов.

«Можно надеяться, что при детальном исследовании газа в центральной части остатка будут обнаружены ионы железа общей массой почти в массу Солнца, которые были синтезированы в ходе термоядерного взрыва и гибели белого карлика.

Возможно удастся понять, как и за какое время происходит перемешивание этой „железной“ плазмы с окружающей средой и обогащение газа в гало железом, — говорит соавтор статьи академик Рашид Сюняев, научный руководитель проекта „Спектр-Рентген-Гамма“. — Поразительно и то, что открытый остаток вспышки сверхновой не виден в радиолучах. Значит, ударная волна в горячей плазме гало галактики крайне неэффективно ускоряет космические лучи. Ведь большинство старых остатков сверхновых в плоскости нашей Галактики были открыты по их радиоизлучению».

Российские астрофизики надеются в ближайшие месяцы и годы сообщить о других неизвестных ранее остатках сверхновых, обнаруженных телескопом eROSITA в ходе обзора всего неба в рентгеновских лучах. Но их еще надо найти среди миллионов рентгеновских источников другой природы и разреженных облаков горячего диффузного газа нашей Галактики на картах рентгеновского неба, которые получает обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма».

Статья «Открытие большого и круглого остатка вспышки сверхновой G116.6-26.1 телескопом eROSITA: взрыв сверхновой типа Ia как индикатор свойств газа в гало нашей Галактики» опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society («Ежемесячные записки Королевского Астрономического Общества») и выложена в архиве электронных препринтов arxiv.org. Авторы работы — члены российской научной группы eROSITA по диффузным рентгеновским источникам, сотрудники ИКИ РАН Е.М. Чуразов, И.И. Хабибуллин, Р.А. Сюняев, Института астрономии РАН Н.Н. Чугай, Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе А.М. Быков и Института прикладной физики РАН И.И. Зинченко.
https://aboutspacejornal.net/2021/08/24/спектр-рг-открыл-необычную-сверхно/

Огромное количество сверхмассивных черных дыр блуждает по Вселенной*

Сверхмассивные черные дыры, как правило, более или менее неподвижно располагаются в центрах галактик. Но не все эти удивительные космические объекты остаются на месте; некоторые перемещаются вокруг галактик, как космические кочевники.

Мы называем такие черные дыры «странниками», и они в основном теоретические, потому что их трудно (но не невозможно) наблюдать и, следовательно, определять количественно. Но новый набор симуляций позволил группе ученых определить, сколько странников должно быть и их местонахождение, что, в свою очередь, может помочь нам идентифицировать их во Вселенной.

Это может иметь важные последствия для нашего понимания того, как сверхмассивные черные дыры — монстры, в миллионы или миллиарды раз превышающие массу нашего Солнца — образуются и растут, ведь этот процесс окутан тайной.

Космологи считают, что сверхмассивные черные дыры находятся в ядрах всех или, по крайней мере, большинства галактик во Вселенной. Масса этих объектов обычно примерно пропорциональна массе центральной галактической выпуклости вокруг них, что предполагает, что эволюция черной дыры и ее галактики каким-то образом связаны.

Но пути образования сверхмассивных черных дыр неясны. Мы знаем, что черные дыры звездной массы образуются в результате коллапса ядра массивных звезд, но этот механизм не работает для черных дыр, масса которых примерно в 55 раз превышает массу Солнца.

Астрономы считают, что сверхмассивные черные дыры растут за счет аккреции звезд, газа и пыли и слияния с другими черными дырами (очень крупными дырами в ядрах других галактик, когда эти галактики сталкиваются).

Но космологические шкалы времени сильно отличаются от наших человеческих, и процесс столкновения двух галактик может занять очень много времени. Это делает потенциальное окно для срыва слияния довольно большим, и процесс может быть отложен или даже полностью предотвращен, что приведет к появлению черных дыр «странников».

Команда астрономов во главе с Анджело Рикарте из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики использовала космологические модели Ромула, чтобы оценить, как часто это должно было происходить в прошлом и сколько черных дыр все еще будет блуждать сегодня.

Симуляции самосогласованно отслеживают орбитальную эволюцию пар сверхмассивных черных дыр, что означает, что они могут предсказать, какие черные дыры, вероятно, дойдут до центра своего нового галактического дома, и сколько времени этот процесс должен занять — а также сколько не доберутся.

«Ромул предсказывает, что многие сверхмассивные двойные черные дыры образуются после нескольких миллиардов лет орбитальной эволюции, в то время как некоторые сверхмассивные черные дыры никогда не доберутся до центра», — написали исследователи в своей статье.

«В результате галактики с массой Млечного Пути содержат в среднем 12 сверхмассивных черных дыр, которые обычно блуждают по гало далеко от центра галактики».

Команда обнаружила, что в ранней Вселенной, примерно до 2 миллиардов лет после Большого взрыва, странников больше, чем сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик. Это означает, что они будут производить большую часть света, который мы ожидаем увидеть от материала вокруг активных сверхмассивных черных дыр, ярко светящегося при движении по орбите и аккреции к черной дыре.

Согласно моделированиям, некоторые странники все еще должны быть здесь и сегодня.

«Мы обнаружили, что количество блуждающих черных дыр линейно зависит от массы гало, поэтому мы ожидаем, что в гало скоплений галактик будут тысячи блуждающих черных дыр», — пишут исследователи.

Эти черные дыры не обязательно могут быть активными, и поэтому их очень трудно обнаружить. В следующей статье команда подробно исследует возможные способы наблюдения за заблудшими странниками.

Исследование было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
https://rwspace.ru/news/ogromnoe-kolich … ennoj.html

Тысячи новых радиосигналов обнаружены из близлежащей галактики

Мощный радиотелескоп, направленный на галактику-спутник Млечного Пути, обнаружил тысячи ранее неизвестных радиоисточников.

В направлении Большого Магелланова Облака тысячи ближайших звезд, сверхновых и далеких галактик были впервые обнаружены в радиоволнах, и эти данные могут дать новую информацию о внутреннем устройстве и эволюции этих удивительных объектов.

Все это часть Раннего научного проекта «Эволюционная карта Вселенной» (EMU), проводимого с использованием объекта «Австралийский квадратный километр» (ASKAP) в Австралии, одного из самых чувствительных радиотелескопов. Он изучает Вселенную в радиодиапазоне, чтобы получить более подробную информацию о том, как она развивалась с течением времени.

«Новые наблюдения выявили тысячи радиоисточников, которые мы никогда раньше не видели», — пояснила астроном Клара Пеннок из Кильского университета в Великобритании.

«Большинство из них на самом деле являются галактиками в миллионах или даже миллиардах световых лет от Большого Магелланова Облака. Обычно мы видим их из-за сверхмассивных черных дыр в их центрах, которые можно обнаружить на всех длинах волн, особенно в радио. Но теперь мы также начинаем находить много галактик, в которых звезды образуются с огромной скоростью.

«Объединение этих данных с предыдущими наблюдениями с помощью рентгеновских, оптических и инфракрасных телескопов позволит нам исследовать эти галактики чрезвычайно подробно».

Большое Магелланово Облако — это карликовая спиральная галактика, которая вращается вокруг Млечного Пути на расстоянии около 160 000 световых лет. В конце концов, примерно через 2,4 миллиарда лет он будет поглощен Млечным путем, но на данный момент его близость делает его отличным объектом для изучения структуры галактик и жизненного цикла звезд.

Исследование было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
https://rwspace.ru/news/tysyachi-novyh- … ktiki.html

Очень массивное скопление галактик в обзоре СРГ/eROSITA*

Credit: R. Burenin at al., 2021

В обзоре всего неба телескопа eROSITA на борту космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма» (СРГ) впервые проведено рентгеновское наблюдение очень массивного скопления галактик SRGe CL2305.2—2248. Дальнейшая наблюдательная кампания с помощью телескопов БТА и РТТ-150 помогла уточнить расстояние до скопления и исследовать входящие в него галактики. Статья с результатами исследования опубликована на сайте электронных препринтов arxiv.org и принята к публикации в «Письмах в Астрономический журнал».

Скопления галактик — наиболее массивные гравитационно-связанные объекты во Вселенной. Они представляют собой сгущение темной материи, заполненное галактиками и горячим межгалактическим газом, видимым в рентгеновском диапазоне, а также по искажению спектра реликтового излучения (эффект Сюняева-Зельдовича). Полные массы скоплений галактик могут достигать 1015 масс Солнца и больше. Более массивные объекты еще не успели образоваться за время жизни Вселенной.

Cкопление SRGe CL2305.2—2248 было впервые обнаружено в миллиметровом диапазоне электромагнитного излучения по наблюдению эффекта Сюняева-Зельдовича в обзорах Атакамского космологического телескопа (ACT), а также Южного полярного телескопа (SPT) в Антарктиде. Однако первые рентгеновские наблюдения были проведены именно с помощью телескопа СРГ/eROSITA, который с декабря 2019 г. проводит обзор всего неба в точке Лагранжа L2.

Оценка массы скопления по данным СРГ/eROSITA составляет M500=(9.0±2.6)•1014 масс Солнца. Такие массивные объекты (с массами порядка 1015 солнечных) очень редки и заслуживают дальнейшего подробного исследования. Скопление SRGe CL2305.2—2248 входит в число нескольких десятков наиболее массивных скоплений галактик во всей наблюдаемой Вселенной и в число всего нескольких наиболее массивных скоплений галактик на красных смещениях z>0.6.

При помощи наблюдений на 6-метровом телескопе БТА (Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук) получено высокоточное спектроскопическое измерение красного смещения скопления, z=0.7573. Это соответствует расстоянию в 6,6 миллиарда световых лет (примерно половина времени жизни Вселенной). На Российско-Турецком 1.5-метровом телескопе в Антальи (Турция) выполнены глубокие фотометрические измерения галактик, которые позволили исследовать галактики скопления.

По данным телескопа СРГ/eROSITA, в рентгеновском диапазоне центральная часть скопления выглядит возмущенной. Это может быть результатом воздействия всплывающих пузырей газа, которые «надуваются» активным ядром одной из центральных галактик скопления. Другой вариант объяснения — это может быть следствием крупномасштабных движений газа, которые могут возникать, например, вследствие недавнего слияния со скоплением меньшей массы.

Распределение галактик в картинной плоскости имеет форму, напоминающую песочные часы. Такая сильная центральная асимметрия распределения галактик в картинной плоскости может говорить о сложном динамическом состоянии скопления.

В рентгеновском обзоре всего неба телескопом СРГ/eROSITA на борту обсерватории СРГ будут обнаружены порядка 100 тысяч скоплений галактик, включая все массивные скопления с массами выше 3•1014 масс Солнца в наблюдаемой части Вселенной. Их детальное изучение поможет в решении многих космологических задач, в частности, поставит более точные ограничения на параметры космологических моделей.

Работа поддержана грантом РНФ 21-12-00210.

***

Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Обсерватория должна проработать в космосе не менее 6,5 лет.

Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.
Научный руководитель по телескопу ART-XC им М.Н.Павлинского (Россия): профессор РАН Александр Лутовинов.
Научный руководитель по телескопу eROSITA (Германия): доктор Андреа Мерлони (Andrea Merloni).
https://aboutspacejornal.net/2021/08/24/очень-массивное-скопление-галактик-в/

Остатки сверхновой IC 443 помогают проникнуть в тайны рекомбинирующей плазмы

Астрономы использовали космический аппарат XMM-Newton Европейского космического агентства, чтобы изучить с его помощью сверхионизированную рекомбинирующую плазму в остатках сверхновой, известных как IC 443. Результаты этого исследования дают важную информацию о происхождении этой плазмы в изученных остатках сверхновой.

Остатки сверхновых представляют собой диффузные, расширяющиеся в пространство структуры, образующиеся в результате взрыва сверхновой. Они содержат материал, извергнутый в результате взрыва, а также другой материал из межзвездного пространства, который был захвачен прохождением ударной волны, возникшей при взрыве звезды.

Остатки сверхновой IC 443 образовались в результате взрыва сверхновой с коллапсом ядра, имеют диаметр примерно в 50 угловых минут и принадлежат к ассоциации GEM OB1, находясь на расстоянии около 4900 световых лет от нас. Эти остатки сверхновой демонстрируют оболочечную морфологию при наблюдениях в радиодиапазоне и тепловое рентгеновское излучение с ростом плотности излучения при движении в направлении центра структуры.

Наблюдения показали, что остатки сверхновой IC 443 состоят из двух взаимосвязанных квазисферических подоболочек, отличающихся друг от друга как радиусом, так и расположением центроида в пространстве. Оказалось, что окрестности этих остатков сверхновой имеют сложное устройство, поскольку они взаимодействуют с молекулярным облаком в северо-западной и юго-восточной областях, а также с атомным облаком на северо-востоке.

Остатки сверхновой IC 443 считаются одним из наиболее важных в своем роде объектов для изучения механизмов формирования так называемой сверхионизированной рекомбинирующей плазмы. Недавние рентгеновские наблюдения выявили существование плазмы, находящейся преимущественно в состоянии рекомбинации, в более чем десяти остатках сверхновой. Такие плазмы имеют более высокую степень ионизации, чем ожидается, исходя из равновесия ионизации при столкновении частиц, поэтому они были названы сверхионизированными рекомбинирующими плазмами.

Наблюдая такую плазму в остатках сверхновой IC 443, группа под руководством Хиромичи Окона (Hiromichi Okon) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, заметила, что взаимодействие плазмы с плотными молекулярными облаками приводит к более низкой температуре электронов и обусловливает меньшие временные масштабы рекомбинации. Расчеты показали, что плазма в этих областях пространства является более холодной и более глубоко ионизирована.

Астрономы отметили, что наблюдаемые свойства рекомбинирующей плазмы в остатках сверхновой IC 443 могут быть объяснены стремительным охлаждением, связанным с отдачей тепла теплопроводностью. Они добавили, что похожий результат был получен в случае остатков сверхновой W44, где испарение газа, расположенного внутри облака раскаленной плазмы, вызывает стремительное охлаждение.

Согласно работе, другая гипотеза, которая может объяснить сверхионизацию, состоит в том, что это состояние могло быть вызвано ионизацией протонов. Однако авторы склоняются к первому сценарию, поскольку бомбардировка протонами объясняет далеко не все наблюдаемые свойства рекомбинирующей плазмы в остатках сверхновой IC 443.

Исследование доступно для ознакомления в онлайн-репозитории arxiv.org
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0825212122

Анализ 2000 галактик с использованием радиотелескопа MeerKat

Галактики – гигантские скопления газа, пыли и миллиардов звезд с их планетными системами – являются фундаментальными составляющими нашей Вселенной. Понимание формирования и эволюции галактик в разные космические эпохи является одной из важнейших задач, стоящих перед современной астрономией.

В новом исследовании группа астрономов во главе с Фан Ся Ан (Fangxia An) использовала мощный радиотелескоп MeerKAT, расположенный на территории Южной Африки, для проведения наблюдений и статистического анализа свойств 2094 галактик, в которых происходит активное формирование звезд. Расстояния до галактик составляют от 1 до 11 миллиардов световых лет, то есть в исследовании были рассмотрены галактики, находящиеся на различных эволюционных этапах в разные периоды развития нашей Вселенной. Затем исследователи изучили фундаментальные физические свойства этих далеких галактик, объединив эти новые наблюдения, выполненные при помощи обсерватории MeerKAT, с архивными данными наблюдений, проведенных при помощи других наземных телескопов.

Объединив наблюдения излучения со стороны изучаемых галактик в видимом, инфракрасном и радио- диапазонах, Ан и ее команда измерили, насколько массивными, активными и яркими эти галактики представляются в разных длинах радиоволн, а также определили некоторые иные их фундаментальные свойства. Затем авторы сравнили интенсивности радиоизлучения с измеренными физическими свойствами этих галактик.

Разница между интенсивностями радиоизлучения в разных длинах волн (отложенными вдоль оси Y на представленном графике) была соотнесена с массами галактик (отложенными вдоль оси абсцисс на графике). В среднем наиболее массивные галактики демонстрируют самую большую разницу между интенсивностями радиоизлучения на разных частотах. Этот тренд устойчиво обозначился на довольно представительной выборке, подчеркивают авторы.

Дальнейший количественный анализ показал, что этот статистический тренд согласуется с радиоизлучением со стороны электронов космических лучей, которые постепенно теряют свою скорость – процесс, который сопровождает галактики на разных этапах их эволюции, объяснили авторы работы.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0825185543

«Спектр-РГ» взвесил очень массивное скопление галактик*

Изображения скопления галактик SRGe CL2305.2–2248, полученные с помощью телескопов eROSITA (слева) и РТТ-150 (справа).
R. Burenin at al. / arXiv:2108.09252v1

Российские астрономы при помощи наземных телескопов и телескопа eROSITA, установленного на борту обсерватории «Спектр-РГ», определили свойства одного и наиболее массивных скоплений галактик. Оказалось, что свет от SRGe CL2305.2-2248 шел до нас 6,6 миллиарда лет, а распределение галактик внутри него напоминает песочные часы. Препринт работы доступен на arXiv.org.

Скопления галактик — самые массивные гравитационно связанные объекты во Вселенной. Их размеры составляют несколько мегапарсек, а массы могут превышать 10¹⁵ масс Солнца, в состав скоплений помимо темной материи входят несколько сотен или тысяч галактик, пространство между которыми заполнено горячим межгалактическим газом. Исследования свойств и пространственного распределения скоплений позволяет узнать больше как о космологической эволюции Вселенной, так и о ее крупномасштабной структуре и механизмах формирования и эволюции самих скоплений.

Большой вклад в поиск новых скоплений должна внести космическая обсерватория «Спектр-РГ», ведущая обзор всего неба в рентгеновском диапазоне — ожидается, что за несколько лет работы она обнаружит около ста тысяч скоплений галактик, в том числе с массами больше 10¹⁴  масс Солнца. Это позволит наложить новые ограничения на космологические модели и по-новому измерить зависимость постоянной Хаббла от красного смещения, которая входит в модель расширяющейся Вселенной.

Группа российских астрофизиков во главе с Родионом Бурениным (‪Rodion Burenin‬) из Института космических исследований РАН опубликовала результаты многоволновых наблюдений за очень массивным скоплением галактик SRGe CL2305.2-2248. Первоначально оно было открыто благодаря эффекту Сюняева-Зельдовича в рамках обзоров неба Южным полярным телескопом и Атакамским космологическим телескопом, в дальнейшем за ним наблюдал рентгеновский телескоп eROSITA, установленный на борту «Спектра-РГ», а также наземные телескопы БТА и РТТ-150.

Масса скопления была оценена учеными в 9×10¹⁴ масс Солнца, что делает SRGe CL2305.2-2248 одним из наиболее массивных скоплений галактик в наблюдаемой Вселенной. В частности, масса скопления оказывается сопоставимой с массой скопления Эль-Гордо, которое в 2012 году обладало статусом самого массивного скопления. Значение красного смещения для скопления составляет 0,7573, это означает, что мы видим излучение, испущенное 6,6 миллиарда лет назад.

Форма проецируемого на картинную плоскость распределения галактик в скоплении напоминает песочные часы — в направлениях на восток и запад почти нет галактик, а в направлениях на север и юг поверхностная плотность галактик остается значительной. Такая сильная центральная асимметрия распределения галактик говорит о сложных динамических процессах в скоплении. Кроме того, центральная часть скопления в рентгеновском диапазоне выглядит неоднородной, что может быть связано с образованием пузырей горячего газа из-за активности центральной галактики скопления или крупномасштабного движения газа внутри скопления.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли новое сверхскопление из восьми скоплений галактик, паутину из шести галактик вокруг квазара в ранней Вселенной и джеты у центральной галактики скопления Феникса.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/26/spektr-rg

Астрономы определили новый класс планет, где возможна жизнь

© Amanda Smith, University of Cambridge
Так в представлении художника выглядит поверхность планеты Hycean

МОСКВА, 25 авг — РИА Новости. Британские ученые привели обоснования того, что проявления жизни за пределами Солнечной системы можно искать не только на экзопланетах, похожих на Землю, но и на других, сильно отличающихся от нее. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Традиционно в поисках признаков жизни астрономы изучают экзопланеты с такими же размерами, массой, температурой и составом атмосферы, как Земля, находящиеся в зоне обитания своей материнской звезды — так называемой зоне Златовласки. Однако исследователи из Кембриджского института астрономии во главе с доктором Никку Мадхусудханом (Nikku Madhusudhan) считают, что жизнь возможна и на планетах совсем другого типа — горячих, полностью покрытых океаном, с богатой водородом атмосферой.

В качестве примера они приводят K2-18b — экзопланету у красного карлика K2-18, находящегося на расстоянии примерно 111 световых лет от Земли. Эта планета обращается вокруг звезды за 33 дня и содержит воду в атмосфере.

Среди экзопланет таких объектов довольно много — значительно больше, чем планет земного типа. Раньше их, в зависимости от плотности, ученые относили к суперземлям или мининептунам. Большинство мининептунов в 1,6 и более раз крупнее Земли, но меньше Нептуна. Традиционно считается, что они слишком велики, чтобы иметь каменные недра, а температура под их атмосферой слишком высокая для поддержания жизни.

Авторы предлагают выделять такие экзопланеты в отдельный класс, которому они дали имя Hycean. Ученые провели подробный анализ диапазона условий на этих планетах в зависимости от их положения и свойств материнской звезды и пришли к выводу, что в определенных условиях эти планеты могут поддерживать микробную жизнь, аналогичную той, которая встречается в самых экстремальных водных средах Земли.

По оценкам исследователей, планеты Hycean могут быть в 2,6 раза больше Земли и иметь температуру атмосферы до 200 градусов Цельсия. Жизнь может существовать в глубинах их океана или на постоянной ночной стороне. Эти планеты также могут быть расположены в гораздо более широкой обитаемой зоне. Авторы считают, что при таком подходе возможности для обнаружения биосигнатур за пределами Солнечной системы становятся значительно шире.

Обычно к биосигнатурам, указывающим на возможность существования жизни, ученые относят присутствие кислорода, озона, метана и закиси азота, которые есть на Земле. Авторы добавляют к ним метилхлорид и диметилсульфид, которых на Земле немного, но они могут быть индикаторами жизни на планетах с богатой водородом атмосферой.

"Планеты Hycean открывают совершенно новые возможности для поиска жизни в других местах, — приводятся в пресс-релизе Кембриджского университета слова Никку Мадхусудхана. — Раньше, когда мы искали различные молекулярные сигнатуры, мы сосредотачивались на планетах, подобных Земле, что было разумным для начала. Но мы думаем, что планеты Hycean дают больше шансов найти следы жизни".

Исследователи отмечают, что большие размеры, более высокие температуры и богатые водородом атмосферы планет Hycean делают их сигнатуры гораздо более заметными для спектроскопических наблюдений, чем у планет земного типа. Ученые уже составили список потенциальных миров Hycean для подробного изучения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, который должен быть запущен в ближайшее время. Все эти экзопланеты вращаются вокруг красных карликов на расстоянии 35-150 световых лет от нас.
https://ria.ru/20210826/ekzoplanety-1747250805.html

Кто следит за нами из глубин космоса: мнение ученых

Астрономы нашли неподалеку от Земли «идеальное место», из которого за нашей планетой могут вести наблюдение представители иных цивилизаций.

Василий Макаров

В своей работе американский физик Джеймс Бенфорд сделал весьма смелое предположение о том, что некие «наблюдатели» уже миллионы лет следят за нашей планетой извне. Это выглядит как сценарий для научно-фантастического фильма, однако, в отличие от множества других конспирологов, работа Бенфорда опирается на концепции, которые долгие годы разрабатывала программа SETI – ее деятельность направлена преимущественно на поиски внеземного разума.

Еще в 1960 году стэнфордский радиофизик Рональд Брейсвелл впервые выдвинул идею о том, что «высшие галактические сообщества» могут рассеивать по всему космосу автономные межзвездные зонды как «гипотетические щупальца», позволяющие наблюдать, контролировать и, возможно, даже общаться с другими формами жизни, в том числе и на Земле.

«Зонд, расположенный вблизи нашей планеты, может выжидать, пока наша цивилизация разработает технологию, которая сможет его найти. После этого его создатели выйдут на связь и, возможно, даже смогут общаться с человечеством в режиме реального времени», объясняет Бенфорд.

В свое время эта концепция получила большую популярность и даже была заимствована фантастами (ее творческая переработка легла в основу картины «2001 год: Космическая одиссея»). Однако до сих пор никакого реального доказательства существования подобных систем слежения у ученых нет. Бенфорд же провел анализ и предположил идеальное место, в котором такой «зонд» мог бы разместить наблюдательный пункт. В своей работе он отмечает, что подобным механизмам-долгожителям было бы крайне удобно вести слежку из особого типа околоземных скальных объектов, которые астрономы называют «ко-орбитальными».

Как следует из названия, эти квазиспутники Земли совершают вокруг Солнца орбитальные «петли», похожие на собственную орбиту планеты. Происходит это в непосредственной близости от Земли, поскольку все такие объекты гравитационно связаны с ней. На сегодняшний день астрономам удалось обнаружить лишь несколько подобных объектов. Самый близкий к Земле известен под названием 2016 HO3 — это небольшой астероид, который NASA характеризует как «постоянный спутник Земли».

Как вы уже догадались, неуловимые, небольшие и при этом постоянные спутники нашей планеты – это отличное место, в котором мог бы спрятаться дрон-разведчик. Физик утверждает, что их необходимо исследовать на предмет электромагнитного излучения и посетить с помощью земных зондов, благо лететь до них сравнительно недалеко. Конечно, кроме поиска пришельцев, у подобных проектов есть немалая научная ценность.

Вероятно, мечты Бенфорда скоро сбудется: не так давно Китай уже объявил о планах запустить амбициозную миссию длиной в 10 лет. Помимо прочего, она будет включать в себя посещение 2016 HO3 и сбор образцов составляющей его породы – это отличный способ своими глазами убедиться, есть ли на нем следы инопланетной активности.
https://www.popmech.ru/science/510422-k … e-uchenyh/

Как Луна усугубит климатические изменения на Земле

Тысячи лет люди наблюдают за спутником Земли в надежде узнать погоду быстрее МЧС. Луна действительно влияет на погоду и даже на климат нашей планеты, хотя причины, почему это происходит, до сих пор не изучены.

Влад Фатеев

NASA заявило, что смена лунного цикла увеличит количество наводнений в течение 2030-х годов, делая климатические изменения еще более невыносимыми

Наиболее очевидное влияние Луны раскрывается к приливах и отливах океанов. Земля ежедневно вращается вокруг своей оси, а гравитация спутника начинает притягивать воду с ближайшей стороны планеты. Из-за центробежной силы, вызванной поворотами, вода с противоположной стороны начинает вздыматься. И так несколько раз за день, поэтому мы наблюдаем два прилива и два отлива в сутки.

Лунный узловой цикл увеличит количество наводнений

Каждые 18,6 лет орбита Луны смещается выше или ниже на 5 градусов. Этот цикл впервые задокументировали в 1728 году, назвали лунным узловым циклом, или лунной прецессией. Когда спутник отклоняется от экватора планеты, приливы становятся менее интенсивными.

В начале июля NASA сообщило, что в 2030-х годах число наводнений, вызванных приливами, резко возрастет. Дело не только в том, что лунный цикл снова поменяется, ухудшает ситуацию изменение климата. «Из одного десятилетия в следующее мы можем увидеть в четыре раза больше наводнений. Лунный узловой цикл влияет на все места на Земле, и уровень моря повышается повсюду», - сказал в интервью ВВС руководитель научной группы NASA Бенджамин Хамлингтон.

Больше наводнений — меньше животных

Профессор Университета Ратгерса (США) Илия Рохлин давно изучает зависимость между лунным циклом и популяциями комаров, особенно в солончаках - почвах, обогащен легкорастворимыми солями. Во время приливов близко к суше подплывают рыбы, похожие на гольянов, они уничтожают популяции комаров, питаясь их личинками. Солончаки полны креветок, крабов, улиток, кузнечиков и других организмов, которые с более частыми приливами станут легкодоступными жертвами рыб и птиц. Активность моря также приведет к тому, что беспозвоночных унесет далеко за пределы берега, где они погибнут.

Соляные болотистые местности имеют важное экологическое значение, поскольку они способны накапливать углерод, удерживая его в 10 раз сильнее, чем приливные участки воды. С усилением наводнений из-за гравитации Луны и повышением уровня моря солончаки столкнуться с глубокими изменениями. И не только они, произойдет засоление пресных прибрежных водоемов.

Как изменится температура

Приливы — один из факторов, влияющих на движение океанских течений, которые перемещают теплую воду по всей Земле. Узловой цикл активирует движение ветров, сильные ветры «раздувают» теплый источник вдоль экватора от Южной Америки в сторону Индонезии, а на их место приходят глубокие холодные течения. Так температура равномерно распределяется по всей планете.

Также Луна оказывает влияние на полярные температуры и отвечает за площадь арктических льдов. Хотя здесь действие происходит не во время восемнадцатилетнего цикла, а в привычном месячном изменении количества отражаемого света. Спутниковые измерения показали, что во время полнолуния полюса Земли становятся теплее на 0,55°C. Приливные силы будут активнее разрушать ледяные щиты и изменять направление Гольфстрима. «Течения и волны могут либо топить, либо разрушать морской лед из-за перемешивания более теплых вод, а напряженные движения будут разбивать глыбы на более мелкие части, которые сильнее подвержены таянию», пояснил Крис Уилсон, эксперт по морской физике и климату океана.

Что случится с сушей

Не только вода притягивается гравитацией спутника. Поверхность Земли также деформируется и вздувается, создавая своеобразные земные приливы и отливы. Это в свою очередь порождает вулканическую активность и землетрясения.

Положение Луны изменяет давление воздуха, вызывая так называемые атмосферные приливы — периодические колебания всей атмосферы. «Изменения атмосферного давления связаны с более высокими температурами воздуха, это означает, что молекулы воздуха могут удерживать больше влаги в виде водяного пара, снижая влажность и, следовательно, вероятность выпадения осадков», — говорит Лиз Бентли, исполнительный директор Метеорологическое общества Великобритании. В результате, низкое давление приведет к холодной погоде, хотя доказано, что влияние Луны на осадки через атмосферное давление невелико.

В чем смысл Луны, если от нее одни неприятности

Луна оказала самое большое влияние на Землю, подарив ей жизнь. Точнее, вращаясь вокруг, спутник стабилизировал климат и саму планету. Без этого Земля раскачивалась бы хаотично, а полюса то и дело менялись, то есть Африка становилась бы Антарктидой, и наоборот. Времена года, дни и ночи ощущались бы совершенно иначе.

Те самые приливы, которые сегодня, кажется, дестабилизируют обстановку на Земле, ежегодно отдаляют Луну от нас на 4 см. Планета вращается быстрее, поэтому гравитационное притяжение спутника растягивает ось, чтобы, можно сказать, успевать за Землей. По мере растяжения и ускорения Луна выбрасывается наружу. Это можно сравнить с эффектом карусели — чем быстрее вы кружитесь, тем больше вероятность, что вы сейчас вылетите.
https://www.popmech.ru/science/738693-k … -na-zemle/

Астрономы показали, что периферия Солнечной системы может накапливать тела из межзвездного пространства

Новые расчеты показывают, что в далеком Облаке Оорта объектов, происходящих из Солнечной системы, может быть меньше, чем межзвездных «иммигрантов».

Межзвездная комета 2I/Borisov: взгляд художника / ©M. Kormesser, ESO

Гарвардский астрофизик профессор Ави Лёб (Avi Loeb) и его подопечный Амир Сираж (Amir Siraj) не раз публиковали довольно смелые и громкие работы. Можно вспомнить их предположение о происхождении далеких объектов Облака Оорта — гипотетической области на периферии Солнечной системы, откуда время от времени к нам прилетают долгопериодические кометы. По высказанной Лёбом и Сиражем версии, это могут быть остатки существовавшей когда-то второй звезды, «близнеца» Солнца.

Новая статья ученых, посвященная Облаку Оорта, опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. В ней они рассматривают альтернативный вариант, согласно которому большая часть объектов в Облаке имеет межзвездное происхождение, на что указывает и недавнее наблюдение первой такой кометы — 2I/Borisov. «В области планет Солнечной системы межзвездные объекты могут быть редкостью, — говорит профессор Лёб, — но наши результаты ясно показывают, что они более распространены, чем вещество самой Солнечной системы, если мы находимся в дальних пределах Облака Оорта».

К сожалению, этот регион расположен слишком далеко — в сотнях триллионов километров, — а его объекты совсем малы и тусклы. Наблюдать эти тела, а тем более различить, сколько среди них «местных», а сколько — прибыли из межзвездного пространства, пока невозможно. Тем не менее расчеты Лёба и Сиража показывают, что в таких областях может накапливаться довольно большое количество материи, и на них, вероятно, приходится до одного процента всего углерода и кислорода нашей Галактики.
https://naked-science.ru/article/astron … periferiya

Раскрыт источник периодически повторяющихся сигналов из космоса*

Он расположен на расстоянии примерно 457 миллионов световых лет от Земли. Активность источника повторяется примерно каждые 16 суток, причем излучение поступает в течение первых четырех суток, а затем наступает 12-дневный период тишины.

Объединение двух крупнейших радиотелескопов в одну сеть позволило исключить версии, что источником периодически повторяющихся быстрых радиовсплесков FRB 20180916B является двойная система, в которой происходит взаимодействие звездных ветров с межзвездной средой, или нейтронная звезда, окутанная плотным облаком материала. Напротив, оказалось, что прародителем сигналов служит изолированный медленновращающийся магнетар с «чистым» окружением. Результаты исследования представлены в журнале Nature.

«Низкочастотные радиоволны имеют проблемы с прохождением плотных туманностей, оставшихся после звездных взрывов. Поэтому в ходе наблюдений мы стремились  обнаружить радиоизлучение с большой длиной волны, так как это исключило бы идею о том, что быстрые радиовсплески испускаются, например, нейтронными звездами, которые только что образовались при вспышке сверхновой и все еще окутаны материалом. Это также исключило бы модель, в которой плотный звездный ветер периодически затмевает низкочастотные сигналы от источника», – рассказывает Йери ван Леувен, соавтор исследования из Нидерландского института радиоастрономии.

Художественное представление момента, когда FRB покидает свою галактику в виде яркого всплеска радиоволн. Credit: ICRAR

Быстрые радиовсплески – одни из самых ярких вспышек, излучающие за пределами человеческого зрения. Они длятся всего около тысячной секунды, однако энергия необходимая для их формирования чрезвычайно велика. На сегодня их точная природа неизвестна. Некоторые из них являются одиночными, другие – повторяющимися, а в уникальном случае с FRB 20180916B еще и с определенным периодом.

Такое постоянство источника привело к появлению серии моделей, в которых быстрые радиовсплески исходят от пары звезд, вращающихся вокруг друг друга, что вкупе со звездными ветрами создает четкую периодичность.

«Ожидалось, что сильный звездный ветер от спутника источника быстрых радиовсплесков позволит основной части коротковолнового радиосвета покинуть систему, при этом радиоизлучение с большой длиной волны окажется в основном, если не полностью, заблокировано», – отметила Инес Пастор-Маразуэла, ведущий автор исследования из Амстердамского университета (Нидерланды).

Иллюстрация двух возможных сценариев способных объяснить 16-дневный период повторяющегося быстрого радиосплеска FRB 20180916B. Credit: CHIME/FRB Collaboration, Nature.

С целью проверить эту модель, команда астрономов объединила два радиотелескопа LOFAR и WSRT в одну сеть таким образом, чтобы они могли одновременно изучать FRB 20180916B на двух разных длинах волн (21 сантиметр и 3 метра). Оба инструмента записывали «радиофильмы» с тысячами кадров в секунду, а суперкомпьютер с машинным обучением фиксировал быстрые радиовсплески от источника.

«После того, как мы проанализировали данные и сравнили их, мы были очень удивлены. Предлагаемые модели для объяснения периодов FRB 20180916B предсказывают, что всплески должны иметь только короткую длину волны, или, по крайней мере, длиться в ней намного дольше. Но в наблюдениях мы фиксировали сначала два дня сигналы с короткой длиной волны, а затем три дня с длинной. Это позволило исключить первоначальную идею с двойной системой и сделать вывод, что источником FRB 20180916B может быть только изолированный медленновращающийся магнетар», – объяснила Инес Пастор-Маразуэла.

Радиотелескоп ASKAP CSIRO измеряет задержку между длинами волн быстрого радиовсплеска, позволяя астрономам вычислять плотность отсутствующего вещества. Credit: ICRAR and CSIRO/Alex Cherney

Это открытие важно, так как оно означает, что длинноволновое радиоизлучение может проникать через окружение источника быстрого радиовсплеска и является дополнительным инструментом при поиске неуловимой «недостающей» барионной материи во Вселенной.
https://in-space.ru/raskryt-istochnik-p … z-kosmosa/

Природа быстрых радиовспышек получает объяснение*

Используя совместно два самых больших в мире радиотелескопа, астрономы открыли, что обычный звездный ветер, дующий из двойной звездной системы, не может являться причиной загадочной периодичности некоторых быстрых радиовспышек. Эти вспышки могут исходить со стороны одиночной нейтронной звезды с очень мощным магнитным полем. Эти радионаблюдения также показывают, что быстрые радиовспышки, которые связаны с одними из самых высокоэнергетических событий во Вселенной, наблюдаются с Земли напрямую, а не сквозь толщу галактического материала, как ученые предполагали ранее. Такая прозрачность среды, лежащей на линии наблюдения быстрых радиовспышек, дополнительно повышает значение этих событий для космологических исследований.

Это открытие стало возможным, благодаря совместному использованию двух наземных радиообсерваторий, LOFAR и Westerbork, что позволило вести наблюдения параллельно в двух «радиоцветах». «Радиоцветом», по аналогии с цветом оптического излучения, обусловленным длиной волны, радиоастрономы называют определенные длины волн радиоспектра. Продолжая данную аналогию, можно сказать, что чем больше длина волны, тем более «красным» является радиоцвет, а чем волна короче, тем более выраженным является смещение радиоцвета в «голубую» часть радиоспектра.

Быстрые радиовспышки подразделяются на два основных класса –одиночные и повторяющиеся. Поскольку повторяющиеся вспышки демонстрируют устойчивую периодичность, была предложена гипотеза, согласно которой эти вспышки происходят в двойной звездной системе. Однако в таком случае мощные звездные ветра со стороны одной из компонент двойной системы должны полностью блокировать более «красные» радиоволны, выпуская лишь «голубые» волны радиодиапазона, предсказывает теория.

Для проверки этой модели группа под руководством Инес Пастор-Марасуэлы (Inés Pastor-Marazuela) из Амстердамского университета, Нидерланды, провела наблюдения повторяющейся радиовспышки FRB 20180916B в двух разных «радиоцветах», голубом (21 сантиметр, обсерватория Westerbork) и красном (3 метра, массив LOFAR). Проведенные наблюдения показали, что после двух суток «голубых» быстрых радиовспышек последовали трое суток «красных» быстрых радиовспышек, в то время как существующая модель быстрой радиовспышки, формируемой в двойной системе, не предполагает вовсе наличия «красных» радиовспышек, доступных наблюдениям, или по крайней мере предполагает, что продолжительность «голубых» радиовспышек должна значительно превосходить продолжительность «красных» радиовспышек – в то время как наблюдения Пастор-Марасуэлы показали обратное. Этот факт также свидетельствует о том, что источник радиовспышек открыт для прямых наблюдений, поскольку в случае, если бы между нами и вспышкой присутствовали облака электронов, как считалось ранее, то эти облака интенсивно поглощали бы «красное» радиоизлучение, чего в действительности не наблюдалось, отметили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0829112217

«Хаббл» запечатлел гравитационно-линзированный квазар

В центре этого снимка расположилось шесть ярких источников света, четыре из которых формируют круг вокруг центральной пары. Однако внешность часто бывает обманчива – ведь на самом деле этот секстет формируется не шестью галактиками, а всего лишь тремя: а точнее, парой галактик и одним далеким квазаром. Данные, полученные при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл»), который позволил сделать этот снимок, указывают также на наличие седьмого источника, расположенного в самом центре круга, который является редким случаем получения пятого по счету изображения далекого квазара. Это редкое явление возникновения сразу пяти изображений далекого квазара связано с наличием пары галактик на переднем плане, которые действуют совместно как одна гравитационная линза.

Эти галактики были запечатлены с невероятно высоким уровнем подробностей при помощи камеры Wide Field Camera 3 (WFC3) «Хаббла», которая была установлена на телескоп в 2009 г. в ходе миссии Hubble Servicing Mission 4, последней миссии по обслуживанию легендарного космического телескопа. Изначально предполагалось, что камера WFC3 будет функционировать до 2014 г., однако сейчас, спустя 12 лет после ее установки, камера продолжает передавать на Землю как высококачественные научные данные, так и потрясающие фото, такие как это.

Центральная пара галактик на этом снимке в действительности представляет собой две отдельные галактики. Четыре ярких точки, окружающие их, и одна менее яркая точка, расположенная в центре, на самом деле являются пятью отдельными изображениями одиночного квазара (известного как 2M1310-1714), экстремально яркого, но очень далекого объекта. Причина того, что мы видим перед собой такое «упятерение» квазара, состоит в явлении, известном как гравитационное линзирование. Гравитационное линзирование происходит, когда объект с гигантской массой – такой как пара галактик – искажает ткань пространства-времени так, что траектория света, идущего сквозь пространство со стороны далекого объекта, также искажается, и объект предстает для наблюдателя на Земле в виде своих множественных увеличенных изображений. Квазар, наблюдаемый на этом снимке, на самом деле находится намного дальше от Земли, чем пара галактик. Свет, идущий со стороны квазара, обогнул со всех сторон лежащую на переднем плане галактическую пару, имеющую огромную массу, в результате чего на снимке мы наблюдаем невероятный эффект учетверения квазара и «окружения» четырьмя полученными изображениями пары галактик. В действительности, далекий квазар, просматриваемый напрямую лишь как тусклая пятая точка между галактиками на снимке, лежит далеко за ними.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0829133909

Пожирательница спутников: жутковатая теория происхождения Луны

Откуда взялась Луна? Самая популярная теория сейчас гласит, что она появилась в результате столкновения Земли с другой планетой в самом начале истории Солнечной системы. Тем не менее, недавнее исследование показывает несколько иную картину, а еще говорит о том, что на самом деле Луна состоит из нескольких небесных тел.

Популярная механика

Итак, самая популярная версия образования Луны гласит то, что она появилась после столкновения Земли с какой-то другой планетой. Осколки поднялись в космос, и со временем собрались в Луну. Теорию поддерживает и химический анализ образцов лунного грунта, который мало чем отличается от земной скальной породы.

Вот только есть проблема: во всех лунных образцах нет даже следа другого планетоида, который по идее врезался в Землю. Но если спутник появился в результате столкновения двух больших тел, то обломки второго тоже где-то должны быть. А их нет. В 2017 году ученые из института Вейцмана предложили другую теорию: столкновений было не одно, а несколько, но не столь масштабных. И спутников поначалу было несколько.

Согласно гипотезе множественные столкновения с меньшими астероидами, растянувшиеся на миллионы лет, подняли достаточно обломков, чтобы сформировать несколько маленьких спутников, которые со временем слились в один большой, и в процессе этот большой продолжал поглощать маленькие, пока не остался только один. Исследователи утверждают, что их гипотеза более соответствует полученным данным — ну или их отсутствию.

С одной стороны эта теория действительно кажется правдоподобнее существующей парадигмы. Чтобы один планетоид сформировал Луну размером с нашу, он должен был быть определенного размера и столкнуться с Землей с определенной скоростью и под определенным углом. Слишком много определенности. Теории множественных столкновений такая точность не нужна.

Вот только довольно сложно доказать теорию на данных, которых нет. Самым лучшим доказательством теории множественных столкновений является отсутствие следов иного тела в лунном грунте, а это все-таки довольно неубедительно. Так что пока загадка остается не до конца раскрытой

https://www.popmech.ru/science/315002-p … niya-luny/

Палеоядерная бомба: как Луна образовалась благодаря ядерной реакции

Считается, что самым мощным ядерным взрывом в истории было испытание советской бомбы АН602 мощностью более 50 мегатонн тротилового эквивалента. Но на самом деле это не так: самый мощный взрыв такого рода прогремел намного раньше. Его последствия можно видеть каждую ночь.

Дмитрий Мамонтов

Приручение ядерного распада, то есть разработка ядерных реакторов и ядерных бомб, без всякого сомнения, оказало огромное влияние на политическую обстановку. Ну и, конечно же, это можно считать одним из самых крупных достижений XX века в области прикладной науки. Но великие умы, осуществившие цепную реакция деления атомных ядер, совершенно напрасно приписывали себе первенство в этом вопросе. Такая реакция на нашей планете уже происходила.

Столкновение с Землей

Традиционная импактная (ударная) теория происхождения Луны, ставшая общепринятой в конце 1970-х годов, описывает этот процесс так. Крупное космическое тело (гипотетическая планета Тейя размером примерно с Марс) примерно 4,5 млрд лет назад столкнулась с юной, еще горячей, Землей. Осколки этого космического тела, как и те, которые были выбиты с Земли, оказались на орбите, где постепенно под действием сил гравитации «слиплись» и остыли, образовав знакомый нам спутник планеты.

Вим ван Вестренен, профессор геохимии и планетологии, Свободный Университет в Амстердаме: «Проверить гипотезу формирования Луны с помощью ядерного взрыва можно, проанализировав лунный грунт на предмет наличия продуктов распада – гелия-3 и ксенона-136. К сожалению, все осложняется тем, что тот же гелий-3 в большом количестве присутствует на Луне благодаря постоянному воздействию солнечного ветра. Однако в будущих лунных миссиях появится возможность брать глубинные образцы грунта. Анализ этих образцов покажет их происхождение и сможет подтвердить или опровергнуть наши предположения».

Однако в последнее десятилетие ученые находят в этой теории некоторые неувязки. Методы компьютерного моделирования показывают, что при таком процессе Луна примерно на 70−80% должна состоять из материала Тейи, и лишь на 20−30% — из земного. Между тем, современные точные методы анализа изотопного состава лунного грунта, доставленного на Землю американскими экспедициями «Аполлонов» (в том числе образцы вулканического происхождения, предположительно с глубины в десятки километров) и советскими автоматическими станциями, позволяют сказать, что по соотношению ключевых изотопов (кислород, хром, титан, калий, кремний, а также пары гафний-титан и самарий-неодим) земные силикаты (мантия + кора) и лунный грунт очень близки. Более того, по изотопному составу силикаты Земли и Луны отличаются от каменных метеоритов (хондритов), которые считаются «кирпичиками», из которых построена кора каменистых планет. Учитывая разницу в условиях формирования Земли и гипотетической Тейи, такую идентичность сложно объяснить в рамках импактной теории.

Теория Дарвина и другие

Альтернативные гипотезы происхождения Луны имеют давнюю историю. Первую такую гипотезу в 1879 году предложил еще Джордж Дарвин, сын Чарльза Дарвина. В гипотезе Дарвина Луна была сформирована из материала земной мантии, и «отпочковалась» от горячей Земли под действием центробежных сил и приливных сил Солнца (в дальнейшем эта гипотеза была опровергнута расчетами, которые показали, что приливные эффекты недостаточно сильны). В дальнейшем на основе этой гипотезы были построены различные варианты, но все они требовали очень быстрого вращения Земли, которое, судя по моменту импульса современной системы Земля-Луна, вовсе не имело места. Так что основное слабое место этих «безимпактных» гипотез — это отсутствие источника энергии, способного выбросить на орбиту изрядное количество земного вещества. А энергии нужно много — согласно несложным расчетам, порядка 2,5*10³⁰ Дж, и выделиться она должна была очень быстро.

Подземная ядерная промышленность

Между тем, человечеству знаком источник подобной энергии — это ядерная бомба. Правда, он сугубо рукотворный. Однако несколько лет назад физик Роб де Мейер из Университета Западного мыса в Кейптауне (ЮАР) и геохимик Вим ван Вестренен из Свободного Университета в Амстердаме выдвинули интересное предположение. Основываясь на распределении редкоземельных элементов самария и неодима в земной мантии, они предположили, что в древности между корой и мантией мог существовать «скрытый резервуар», обогащенный литофильными элементами, в том числе ураном и торием. Фактически в этом резервуаре могли сложиться подходящие условия для того, чтобы началась ядерная реакция — в точности такая, как происходит в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах, которые используются в ядерной промышленности для получения делящихся материалов для ядерного оружия, в частности, для наработки плутония. Однако реактор-размножитель, не имеющий замедлителя нейтронов, требует достаточно высоких концентраций делящихся элементов, а согласно расчетам ученых, концентрация радиоактивных элементов в «скрытом резервуаре» на момент формирования Луны была примерно в 20 раз меньше, чем требуется для достижения критичности. Работать такой реактор попросту не мог.

В 1972 году французские химики на комбинате по обогащению урана в Пьерлате (Франция) обнаружили в гексафториде урана, поступающем с месторождения в Окло (Габон) недостаток урана-235 (0,717 % вместо обычных 0,720). Недостаток мог свидетельствовать о пропаже ядерных материалов. При тщательном расследовании обнаружился удивительный природный феномен. Оказалось, что уран-235 «пропал» в результате выработки в природном ядерном реакторе, который существовал примерно 1,8 млрд лет назад! Концентрация урана-235 в руде в те времена составляла 3,7%, что сделало возможным существование теплового реактора: грунтовые воды, которые играли роль замедлителей нейтронов, поступали в богатые ураном породы, и начиналась реакция. Вода при этом испарялась, и реакция останавливалась. После охлаждения вода вновь поступала в реактор, и реакция возобновлялась. Этот циклический процесс продолжался несколько сот тысяч лет.

Красная кнопка

Для того чтобы запустить древний геореактор, требовалось «нажать на кнопку». В качестве кнопки, согласно расчетам Владимира Анисичкина и Дмитрия Воронина из новосибирского Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения РАН, мог выступить совсем небольшой астероид диаметром всего лишь около 100 км, столкнувшийся с Землей на скорости около 30 км/c. Энергия такого удара значительно меньше той, которая необходима для формирования Луны, но она послужила детонатором. В результате прохождения ударной волны от столкновения давление в зоне «скрытого резервуара» между мантией и корой возросло до десятков миллионов атмосфер, в результате чего геореактор из подкритического стал критическим. Разогрев и цепная реакция радиоактивного распада привели к еще большему увеличению критичности, и реактор «пошел в разнос», превратившись в гигантскую ядерную бомбу. Взрыв этой бомбы за несколько миллисекунд освободил энергию, эквивалентную примерно 10¹⁵ мегатонн, превратив окружающее вещество в плазму с температурой 10 млрд К, которая и «выдула» земное вещество на орбиту. Последствия этого взрыва мы видим на небе в ясные ночи.
https://www.popmech.ru/science/15617-pa … ain_middle

Загадка кометы Холмса

Credit: Chris Proctor and Steve Duncan

По мере приближения к Солнцу комета начинает светиться. Вокруг её ядра образуется кома — светлая оболочка чашеобразной формы и светящийся хвост, который может растянуться на миллионы километров. Однако иногда кометы вспыхивают настолько ярко, что это ставит учёных в тупик. К таким объектам относится комета Холмса.

Комета Холмса (17P/Holmes) была открыта британским астрономом-любителем Эдвином Холмсом. Период её обращения вокруг Солнца — около семи лет. 6 ноября 1892 года, наблюдая за галактикой Туманность Андромеды, Холмс обнаружил объект яркостью около пяти звездных величин, который оказался кометой. Яркость кометы продолжала возрастать и к концу ноября достигла трех звездных величин. В декабре она начала тускнеть и перестала быть видимой невооруженным глазом.

Позже комета Холмса наблюдалась в 1899 и 1906 годах, потом была потеряна и заново открыта американским астрономом Элизабет Рёмер только в 1964 году, после чего наблюдалась регулярно. В 2007 году после прохождения перигелия в начале мая комета постепенно угасала с 14,0 m до 17,0 m. Так продолжалось до 25 октября, когда неожиданная вспышка на поверхности кометы всего за несколько дней увеличила её яркость до трёх звёздных величин (стала ярче почти в полмиллиона раз). Эта вспышка стала самой крупной за всю историю кометных наблюдений.

До конца октября комету можно было наблюдать в виде ярко-жёлтой звезды в созвездии Персея, третьей по яркости среди всех звёзд созвездия. В ноябре наблюдатели сообщали о незначительном угасании кометы, при этом размер комы продолжал увеличиваться. Комета была видна до конца февраля 2008 года. Исходя из расчётов орбиты и яркости кометы, сделанных до вспышки 2007 года, диаметр её ядра составляет приблизительно 3,4 км. Аналогичная вспышка яркости до четырёх звёздных величин произошла в январе 2015 года, но тогда комета была слишком далеко, и наблюдать её можно было только в мощный телескоп.

Данные, полученные из различных источников по всему миру, не позволяют до сих пор понять природу происходящих на комете загадочных процессов. Часть исследователей полагает, что гигантское светящееся облако пыли и газа могло появиться при столкновении кометы с астероидом, но пояс астероидов многие кометы проходят без всяких последствий. Комета Холмса, согласно этой версии, должна была бы трижды столкнуться с астероидами, что маловероятно. Возможно, аномальная яркость связана со взрывами газовых паров под действием солнечных лучей, но комета взрывается каждый раз не в перигелии, а значительно дальше. Озадачивает и симметричность образовавшегося после взрыва облака. У учёных ясного ответа на эти и многие другие вопросы до сих пор нет.
https://aboutspacejornal.net/2021/08/29/загадка-кометы-холмса/

Как звезды «загрязняют» космос тяжелыми элементами

Галактики загрязняют свои непосредственные космические окрестности, нашли исследователи.

Команда астрономов под руководством Алекса Кэмерона (Alex Cameron) и Дианы Фишер (Deanne Fisher) из научного центра ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D) использовала новую систему получения изображений, установленную в обсерватории им. Кека, расположенной на Гавайях, чтобы подтвердить предположение о том, что потоки материи, втекающие в галактику, гораздо «чище», чем вытекающие из галактики потоки.

«Гигантские облака газа втягиваются галактиками и становятся «топливом» для новых звезд», - сказала Диана Фишер, адъюнкт-профессор научного центра Centre for Astrophysics and Supercomputing Технологического университета Суинберн, Австралия.

«Когда облако движется в направлении галактики, оно состоит из водорода и гелия. Используя новый научный инструмент под названием Keck Cosmic Web Imager, мы смогли подтвердить, что звезды, образовавшиеся из этого «свежего» материала, обусловливают выброс большого количества газа обратно из галактики, в основном в результате взрывов сверхновых».

«Но извергаемый материал уже не обладает «первозданной чистотой» - он содержит множество других химических элементов, включая кислород, углерод и железо».

До настоящего времени состав втекающих в галактику и вытекающих из нее потоков материи оставался в целом загадкой для ученых. В данном исследовании впервые этот полный цикл был подтвержден для случая галактики, отличной от Млечного пути.

Свои находки исследователи сделали на примере галактики Mrk 1486, которая лежит на расстоянии около 500 миллионов световых лет от Земли и испытывает период стремительного звездообразования.

Тяжелые элементы – видовое разнообразие которых охватывает более половины Периодической таблицы – формируются в ядрах звезд в результате ядерных реакций. Когда звезда коллапсирует или взрывается как новая, эти элементы разлетаются по Вселенной – где они затем входят в состав вещества новых звезд, планет и астероидов, после чего – по крайней мере в одном случае – происходит зарождение жизни, рассказали авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0831172616

Холодные планеты существуют по всей Галактике, даже внутри ее балджа

Хотя в составе Млечного пути были открыты тысячи планет, большая их часть располагается на расстоянии менее нескольких тысяч световых лет от Земли. Однако диаметр нашей Галактики составляет более 100 000 световых лет, что усложняет изучение распределения планет по Галактике. Но в новом исследовании команда астрономов нашла способ преодолеть эту трудность.

В своей работе исследователи из Осакского университета, Япония, и НАСА совместно использовали наблюдения и моделирование, чтобы определить, как изменяется вероятность встретить планету в системе звезды с расстоянием от центра Галактики.

Наблюдения команды базировались на явлении, известном как гравитационное микролинзирование. Это явление состоит в том, что массивные объекты, такие как планеты, выступают в роли линз, искажая траекторию света, идущего от далеких звезд, и увеличивая размеры изображений звезд, наблюдаемые на Земле. Этот эффект может быть использован для обнаружения холодных планет, аналогичных Юпитеру и Нептуну, по всему Млечному пути, от галактического диска до балджа Галактики – ее центральной области.

«Гравитационное микролинзирование в настоящее время является единственным способом изучения распределения планет по Млечному пути, - говорит Дайсуке Сузуки (Daisuke Suzuki), один из соавторов исследования. – Но до настоящего времени этот способ ученые использовали очень редко, поскольку измерение расстояний до планет, лежащих на расстоянии свыше 10 000 световых лет от Земли, представляет большую трудность».

Для решения этой проблемы исследователи перешли к рассмотрению распределения величины, описывающей относительное движение линзы и далекого источника света при гравитационном микролинзировании звездного света планетами. Сравнив распределение, наблюдаемое при помощи событий микролинзирования, с распределением, прогнозируемым на основе модели устройства Галактики, исследовательская группа смогла вывести из этого сравнения распределение планет по Галактике.

Полученные группой результаты показывают, что распределение планет слабо зависит от расстояния до центра Галактики. Вместо этого «холодные» планеты, обращающиеся на относительно больших расстояниях от родительских звезд, можно встретить примерно с равной вероятностью по всему Млечному пути. Сюда входит также галактический балдж, условия в котором существенно отличаются от условий, поддерживающихся в окрестностях нашей Солнечной системы. Ранее долгое время ученые не могли сделать однозначных выводов о возможности существования планет в границах балджа Галактики, однако теперь картина представляется довольно ясной, сказали авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters; главный автор Наоки Кошимото (Naoki Koshimoto).
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0831180156

Астрономы решили парадокс солнечного натрия

Vasco Henriques, Ainar Drews/University of Oslo

Астрономы смогли разрешить парадокс солнечного натрия, который существовал более 20 лет. Им удалось теоретически доказать, что линейная поляризация излучения на длине волны линии поглощения D1 натрия в атмосфере Солнца возникает и при наличии магнитных полей с напряженностью в несколько гауссов, при этом расчеты согласуются с данными наблюдений за Солнцем. Статья опубликована в Physical Review Letters.

Большая часть излучения Солнца, которая доходит до нас из его спокойных в плане активности областей (за пределами солнечных пятен), имеет линейную поляризацию, особенно близко к краю диска звезды. Объясняется это рассеянием анизотропного излучения (интенсивность которого зависит от направления) Солнца в его атмосфере. Если говорить про спектральные линии, то поляризация излучения возникает, когда создается дисбаланс населенности энергетических уровней и квантовой интерференции между магнитными подуровнями атомов солнечной атмосферы, поглощающих падающее на них излучение (анизотропная оптическая накачка).

В 1998 году было обнаружено, что существует поляризация излучения на длине волны линии поглощения натрия D1 (она входит в широко известный «натриевый дублет» в спектре поглощения Солнца), которую можно объяснить только учитывая сверхтонкую структуру атома натрия и предположив, что более низкий энергетический уровень, соответствующий основному состоянию натрия, обладает значительной поляризацией. Однако в этом случае нижняя хромосфера нашей звезды должна быть практически не намагниченной (магнитные поля на уровне несколько миллигауссов), что противоречит результатам наблюдений, а также теоретическим соображениям в области физики плазмы, требующих наличия полей гауссового масштаба, из-за чего возник парадокс.

Решение парадокса солнечного натрия необходимо для понимания физических процессов в солнечной хромосфере, которые будут моделироваться на основе будущих детальных спектрополяриметрических наблюдений при помощи телескопов нового поколения, таких как DKIST.

Группа астрономов во главе с Эрнестом Альсином Баллестером (Ernest Alsina Ballester) из исследовательского института IRSOL в Швейцарии опубликовала работу, в которой попыталась разрешить парадокс солнечного натрия, промоделировав поляризацию солнечного излучения в линиях дублета натрия. Ученые использовали недавно разработанную теорию атомно-фотонных взаимодействий, что позволило учитывать корреляции между состоянием фотонов до и после рассеяния (явление частичного перераспределения частот) при наличии столкновений атомов и магнитных полей. Таким образом, модель впервые учитывала детали спектральной структуры излучения вместе с влиянием магнитных полей произвольной силы и упругих столкновений в реалистичной атомной модели, включающей сверхтонкую структуру. 

а) Диаграмма Гротриана для рассматриваемой в работе модели атома натрия, b) Теоретические профили интенсивности линий D2 и D1.
Ernest Alsina Ballester et al. / Physical Review Letters, 2021

Результаты моделирования и расчеты, которые сравнивались с данными наблюдений при помощи поляриметра ZIMPOL-3 за спокойной областью, близкой к краю диска Солнца, показали, что линейная поляризация излучения на длине волны линии D1 способна возникать в отсутствие какой-либо поляризации основного состояния натрия, даже при наличии магнитных полей с напряженностью 15 гауссов, что и требуют текущие модели солнечной атмосферы.

Исследователи отмечают, что моделирование проводилось для несколько идеализированной одномерной статической модели солнечной атмосферы — в реальности будет заметно влияние неоднородности параметров плазмы. Тем не менее, работа все равно позволяет решить парадокс солнечного натрия и, по мнению ученых, поможет при исследовании магнитных полей солнечной хромосферы в текущую эру солнечных телескопов с большой апертурой.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли долгопериодические тороидальные колебания Солнца и зарегистрировали гидродинамические гравитационные волны, распространяющиеся внутри Солнца — их искали более 40 лет.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/30/sun-mystery

Облако Оорта заподозрили в повышенном количестве межзвездных объектов

NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA)

Астрономы на основе данных наблюдений за первой межзвездной кометой Борисова дали новую оценку распределения межзвездных объектов в Солнечной системе. Оказалось, что в облаке Оорта количество таких тел может на несколько порядков превышать количество гравитационно связанных с Солнцем объектов, а в самих межзвездных объектах может содержаться около одного процента запасов углерода и кислорода во Млечном Пути. Статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society:Letters.

На сегодняшний день ученым известно лишь два достоверных случая наблюдений объектов, которые прибыли из межзвездного пространства — астероид Оумуамуа и комета Борисова. Однако есть теории, что облако Оорта, которое находится на окраинах Солнечной системы и считается источником долгопериодических комет, содержит немало тел, захваченных из межзвездной среды. Обнаружение кометы Борисова дало оценку объемной плотности межзвездных объектов вдали от Солнца в 9×10⁻³ тел в кубе со стороной, равной одной астрономической единице, что согласуется с оценками, сделанными после открытия Оумуамуа, но такие объекты могут встречаться чаще, чем мы считаем.

Амир Сирадж (Amir Siraj) и Ави Лоеб (Avi Loeb) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики решили теоретически оценить относительное содержание межзвездных и гравитационно связанных объектов в облаке Оорта, а также долю тяжелых элементов, содержащихся в межзвездных объектах, на основании имеющихся данных наблюдений.

Оказалось, что количество межзвездных объектов в облаке Оорта (расстояния около 105 астрономических единиц) может превышать количество объектов Солнечной системы более чем на три порядка, в то время как во внутренней Солнечной системе будут преобладать тела, изначально бывшие в Облаке Оорта, из-за более сильного гравитационного влияния Солнца. Подобная неоднородность подтверждает теорию о том, что облако Оорта потеряло большую часть своей начальной массы. Подтвердить или опровергнуть эти идеи должны помочь будущие обзоры населения внешней Солнечной системы на основе наблюдений покрытий транснептуновых объектов звездами, такие как TAOS II (Transneptunian Automated Occultation Survey), или обзор неба будущим телескопом LSST.

Кроме того, исследователи определили, что около одного процента запасов углерода и кислорода во Млечном Пути может быть заключено в межзвездных объектах. Модель протосолнечной туманности с минимальной массой требует, чтобы один процент массы Солнца шел на образование планет, поэтому если межзвездные объекты образуются в протопланетных дисках, то значительная часть протопланетного материала может выбрасываться прочь из системы в процессе формирования планет.

О том, что происходит на границе околосолнечного «пузыря» и межзвездного пространства читайте в нашем материале «Выйти из пузыря».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/31/oort-interstellar

Планетологи подтвердили рекордную молодость добытых станцией «Чанъэ-5» лунных базальтов

NASA

Планетологи, работающие с образцами лунного базальта, доставленными на Землю автоматической станцией «Чанъэ-5», подтвердили, что это самые молодые лунные породы среди всех когда-либо изученных. Кроме того, исследователи выяснили, что источник базальтовой магмы был обеднен тепловыделяющими радиоактивными элементами и водой. Статья будет опубликована в журнале Nature, препринт работы доступен на сайте Researchsquare.com.

Оценки содержания воды в образцах лунных магматических пород позволяют наложить строгие ограничения на модели высокотемпературных процессов, шедших на естественном спутнике Земле, включая модели ударного формирования Луны, остывания и кристаллизации лунной мантии, а также лунного вулканизма. Луна долгое время считалась практически безводным телом, однако доставка на Землю лунных образцов астронавтами и автоматическими станциями, наблюдения при помощи телескопов, а также совершенствование методов анализа позволили выяснить, что содержание воды в лунной мантии выше, чем считалось ранее. Тем не менее, пока что ученым не хватает разнообразия среди образцов грунта, чтобы ответить на большинство вопросов относительно происхождения и распределения воды внутри Луны.

«Чанъэ-5» стала пятой по счету китайской автоматической миссией к Луне, которая впервые в истории страны доставила на Землю 1,731 килограмма лунных пород, добытых вблизи вулкана Пик Рюмкера на северо-западе Океана Бурь. Этот регион считается геологически молодым — его возраст, оцененный по кратерам, составляет 1,2–2 миллиарда лет. В апреле этого года китайские ученые выложили в открытый доступ первые результаты анализа грунта.

Группа планетологов во главе с Сен Ху (Sen Hu) из Института геологии и геофизики Китайской академии наук опубликовала новые, более подробные результаты анализа части образцов лунного вещества, добытых «Чанъэ-5». Ученые исследовали структуру и минеральный состав, а также содержание воды и изотопов водорода в 23 обломках базальта размером 0,2–1,5 миллиметра.

Изображения в отраженных электронах включений расплава в ильмените и апатита из обломка базальта, добытого «Чанъэ-5». а — общий вид обломка базальта; b, c, d —включения. Обозначения минералов: оливин (Ol), пироксен (Px), плагиоклаз (Pl) и ильменит (Ilm), фаялит (Fa), троилит (Tro), шпинель (Sp), апатит (Ap), кремнезем (Q).
Sen Hu et al. / Nature, 2021

Исследователи определили с большой точностью возраст образцов лунных пород при помощи метода радиоизотопного свинцово-свинцового датирования — он составил 2030±4 миллиона лет, что делает эти образцы рекордно молодыми. Предыдущий рекорд для образца лунного базальта составлял около 2,8 миллиарда лет. Сами фрагменты базальтов обладают различной структурой и, в основном, состоят из пироксена и плагиоклаза с меньшим содержанием оливина и ильменита. Судя по всему они являются представителями разных областей одного и того же застывшего лавового потока.

Значение максимальной концентрации воды в мантии, источник которой находится под местом высадки «Чанъэ-5», было оценено в 2–6 микрограмм воды на грамм мантии. Это говорит о том, что данная область была обеднена водой по сравнению с источниками базальтов из лунных морей, собранных астронавтами «Аполлонов». Кроме того, мантийный источник базальтов  «Чанъэ-5» также был обеднен тепловыделяющими радиоактивными элементами U, Th и K. Эти результаты необычны и пока что ученые не могут объяснить, как базальтовый вулканизм поддерживался на Луне всего два миллиарда лет назад, поскольку к тому времени лунные недра должны были быть относительно холодными.

«Чанъэ-5» полностью еще не завершена — служебный модуль находится сейчас вблизи первой точки Лагранжа, где ждет новых научных задач. А на обратной стороне Луны работает другая китайская автоматическая миссия — «Чанъэ-4», которая недавно отыскала необычные валуны.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/08/31/chang … young-moon

Из другого измерения. Ученые оценили возможность существования антизвезд

Светящееся энергетическое поле в космосе
© Depositphotos / sakkmesterke

МОСКВА, 31 авг — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Общая теория относительности предусматривает существование звезд из антивещества, стабильных бозонов и темной материи. Но обнаружить их до сих пор не удалось. Несколько научных групп предположили, как могут выглядеть столь необычные объекты и сколько их в нашей Галактике.

Антизвезды

По современным представлениям, в первые мгновения после Большого взрыва образование каждой частицы материи сопровождалось появлением такой же, но противоположно заряженной частицы антивещества. Притягиваясь друг к другу, они аннигилировали, но вещества оказалось на одну миллиардную долю больше. Из него и сложилась вся материальная часть космоса.

Однако не исключено, что во Вселенной сохранились непроаннигилировавшие сгустки антивещества. Более того, за миллиарды лет они могли соединиться, образовав антизвезды. Они должны выглядеть как обычные звезды с одним лишь отличием — при попадании в них частиц материи, например атомов водорода, возникнут характерные импульсы гамма-излучения — из-за аннигиляции.

По таким гамма-вспышкам и предлагают искать антизвезды ученые Института исследований астрофизики и планетологии Тулузского университета. Из 5787 источников излучения, зафиксированных за десять лет космическим гамма-телескопом Fermi и занесенных в каталог LAT (Large Area Telescope), отобрали не идентифицированные и со спектром, совместимым с аннигиляцией барионов и антибарионов.

Таких оказалось 14. Объединив расчеты с моделированием аккреции антизвезд, исследователи получили верхний предел количества таких объектов в нашей Галактике — 2,5 х 10^-6. То есть на один миллион обычных звезд — не более 2,5 антизвезды, при условии, что они похожи на обычные.

Как бы то ни было, авторы подчеркивают: достоверной информации об антивеществе во Вселенной пока нет, а все построения чисто теоретические.

© NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration / Dupourqué et al.
Расположение 14 потенциальных звезд из антивещества в нашей Галактике

Звезды из темной материи

По оценкам, на темную материю приходится примерно 85 процентов материальной Вселенной. Но темное вещество нельзя обнаружить, так как оно не поглощает, не отражает и не испускает электромагнитное излучение. Из астрономических наблюдений известно, что некая скрытая масса меняет орбиты звезд в галактиках, однако частицы, из которых эта скрытая масса состоит, никто еще не регистрировал.

Одна из гипотез предполагает, что темная материя не распределена равномерно по Галактике, а представляет собой скалярное поле со "сгустками" — своего рода "темными звездами", состоящими из "даркино", или "темных фермионов".

Недавно итальянские ученые из Международного центра релятивистской астрофизики в Пескаре (ICRANet) предположили, что в центре нашей Галактики находится не сверхмассивная черная дыра, а ядро темной материи. По их мнению, приняв такую точку зрения, легче объяснить отклонения орбитальных скоростей во внешних областях Млечного Пути, а также поведение странных объектов, вращающихся вокруг центра Галактики, так называемых G-источников.

У них очень вытянутая орбита, они то сжимаются, то растягиваются и удлиняются. Считают, что это газово-пылевые облака с расположенными внутри них звездами.
На примере орбит одного из этих источников — G2 — и звезды S2 астрофизики из ICRANet продемонстрировали, что при движении эти объекты испытывают сопротивление, а это не согласуется с моделью черной дыры. В результате возникла гипотеза о сгустке темной материи в центре Галактики. На окраинах он становится очень тонким, вплоть до диффузной концентрации.

Исследователи считают, что при определенных условиях — превышении критической массы — сгусток темной материи гравитационно коллапсирует в сверхмассивную черную дыру. Несмотря на свою экзотичность, эта гипотеза хорошо объясняет одну из загадок космологии — быстрое появление большого количества сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.

© Anna Ciurlo, Tuan Do/UCLA Galactic Center Group
Орбиты объектов G, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики (обозначена белым крестом)

Бозонные звезды

Согласно Стандартной модели физики, частицы бывают двух видов: фермионы, из которых состоят строительные блоки материи, и бозоны, управляющие взаимодействиями, силами, позволяющими фермионам собираться вместе или, наоборот, заставляющими их разлетаться в разные стороны. На этих взаимодействиях основаны все природные процессы — от ядерного распада до преломления света, включая химические реакции.

Обычные звезды — это сгустки фермионов — протонов, нейтронов, электронов. Но чисто теоретически можно представить и сгустки бозонов — фотонов, глюонов, бозонов Хиггса или других, еще неизвестных квантовых частиц.

В начале этого года американские астрофизики высказали гипотезу, что источником рентгеновского излучения, исходящего от группы близлежащих нейтронных звезд, известных как Великолепная семерка, могут быть аксионы — бозоны, предложенные в свое время для объяснения нарушения СР-симметрии — симметрии взаимодействия между частицами и античастицами.

Аксион — это гипотетические частицы, которые в миллиард раз легче протонов и не взаимодействуют с обычной материей, поэтому их невозможно обнаружить даже с помощью самых точных инструментов. Это главные кандидаты на роль частиц темной материи.

Ожидают, что аксионы в магнитном поле распадутся на пары фотонов, поэтому искать их предлагают по избыточному излучению. Такое действительно наблюдают у некоторых нейтронных звезд и белых карликов с сильным магнитным полем.

© Depositphotos / edesignua
Элементарные частицы

Однако настоящие бозонные звезды, возникшие в результате аккреции квантовых частиц, не излучают — там не происходят реакции ядерного синтеза. По мнению ученых, такие объекты полностью невидимы. Но, в отличие от черных дыр, прозрачны: нет поглощающей поверхности, которая останавливала бы фотоны, и нет горизонта событий — границы, за которую не вырывается свет.

Исследователи предполагают, что бозонные звезды могут быть окружены вращающимся кольцом плазмы по аналогии с аккреционным диском черной дыры. Если это так, тогда бозонные звезды похожи на светящийся пончик с темной областью внутри — примерно, как черная дыра М87*, снятая телескопом Event Horizon, но со значительно меньшей темной областью, чем тень от черной дыры такой же массы.

Черные карлики

Среди пока не обнаруженных, но теоретически возможных космических объектов есть и более реальные. Известно, например, что когда в звездах, подобных Солнцу, заканчивается топливо, необходимое для внутренних реакций, они превращаются в белые карлики — очень компактные сферы размером с Землю, где каждый кубический сантиметр весит около тонны.

Белые карлики продолжают по инерции светиться, но через несколько триллионов лет остынут полностью и превратятся в черные карлики — не излучающие в видимом диапазоне. Это конечная стадия эволюции звездного вещества. Считается, что такие остывшие звезды обязательно возникнут во Вселенной, просто их время еще не настало.
https://ria.ru/20210831/zvezdy-1747834094.html

Островная вселенная и космическая пылинка

Авторы и права: Маржена Рогожиньска
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Звезды нашей Галактики Млечный Путь рассеяны по этому впечатляющему полю зрения. 30-секундная экспозиция была сделана после полуночи 13 августа из Буско-Здруй в Польше. На ней запечатлен разноцветный и яркий след метеора из потока Персеиды, пролетевшего из нижнего левого к верхнему правому углу картинки. В это время наблюдался максимум ежегодного потока Персеиды. Космическая песчинка, частичка пыли из периодической кометы Свифта-Туттля испарилась, влетев в атмосферу планеты Земля со скоростью почти 60 километров в секунду. Выше и правее центра картинки, далеко позади звезд Млечного Пути, видна островная вселенная, известная как М31 или галактика Андромеды. Галактика Андромеды – самый далекий объект, который можно легко увидеть невооруженным глазом, она удалена от нас на 2.5 миллионов световых лет. Видимый след метеора начинается всего в 100 километрах над поверхностью Земли. Его продолжение назад указывает на радиант в созвездии Персея, который находится за нижним левым углом картинки. На продолжении следа также видны звезды NGC 869 и NGC 884 – двойного звездного скопления в Персее.
http://www.astronet.ru/db/msg/1754200

Астрономы обнаружили, что многие звезды солнечного типа поглощают собственные планеты

От четверти до трети солнцеподобных звезд сохраняют следы погибших миров, поглощенных ими во время бурного раннего этапа формирования своих планетных систем.

Планета падает на материнскую звезду: взгляд художника / ©NASA, ESA, G. Bacon

Происхождение и развитие Солнечной системы интересно не только само по себе. Понимание этих процессов позволит лучше разобраться, насколько уникален наш «космический дом», где и как искать другие похожие миры. Им посвящена и новая статья международной команды астрономов, опубликованная в журнале Nature Astronomy. Рассмотрев более сотни двойных систем с солнцеподобными звездами, ученые обнаружили, что от четверти до трети из них на том или ином этапе жизни поглощают собственные планеты.

Вообще, звезды солнечного типа (желтые карлики) довольно немногочисленны, составляя лишь около семи процентов общего населения Галактики. В отличие от самого Солнца, большинство из них входят в двойные системы, сформировавшиеся из общего газопылевого облака. Поэтому ожидается, что химический состав обеих звезд в такой паре практически идентичный. Однако иногда он различается: одна из звезд поглощает собственную планету и накапливает ее тяжелые элементы, как это известно на примере системы HD 240429 и HD 240430.

Лоренцо Спина (Lorenzo Spina) и его коллеги рассмотрели 107 двойных, включающих солнцеподобные звезды, и определили их состав. Оказалось, в 33 системах одна из звезд демонстрирует явно повышенное содержание железа. Это свидетельствует о том, что некогда такие звезды поглотили большое количество этого элемента — по-видимому, в составе одной или нескольких соседних планет. Компьютерное моделирование и статистические расчеты показали, что подобное происходит с 20-35 процентами звезд солнечного типа.

Все это в очередной раз демонстрирует, насколько сложен процесс формирования планетных систем. Сегодня нам известно почти 800 таких систем, с различным числом, расположением и видами планет. Структура, которую они принимают по мере развития, сильно зависит от начальных условий и множества случайностей на раннем этапе развития.

Новые наблюдения показывают, что далеко не все планетные системы развивались так же спокойно, как наша. Солнце не поглощало ни одной из своих планет, их орбиты почти идеально круговые и мало изменились за миллиарды лет. Но у многих аналогичных звезд более бурное прошлое. Возможно, оно накладывает и ограничения на возможность развития жизни на планетах у этих светил.
https://naked-science.ru/article/astron … hto-mnogie

оффтоп

Ученые объяснили, как и где образовались первые биомолекулы на Земле

Остров Итуруп
© РИА Новости / Сергей Красноухов

МОСКВА, 31 авг — РИА Новости. Результаты исследования немецких ученых показывают, что первые самовоспроизводящиеся биомолекулы могли образоваться в микротрещинах базальтов из "правильной" смеси солей, под воздействием тепловых потоков, связанных с вулканизмом. Статья опубликована в журнале Nature Chemistry.

Считается, что первые живые системы основывались на самовоспроизводящихся молекулах РНК, несущих наследственную информацию. Согласно гипотезе "мира РНК", эти молекулы были первыми биополимерами, способными катализировать в клетках химические реакции, приводящие к репликации цепей РНК, и инициировать самоподдерживающиеся эволюционные процессы.

Чтобы понять, могли ли первые биомолекулы самопроизвольно возникнуть в условиях ранней Земли четыре миллиарда лет назад, биофизики из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана вместе с коллегами из Технического университета Дортмунда и Института биохимии Макса Планка провели лабораторные эксперименты.

Главный вопрос, на который искали ответ ученые, — можно ли в природных условиях достичь необходимого солевого баланса. С химической точки зрения для правильного сворачивания РНК требуется относительно высокая концентрация двухзарядных ионов магния и минимальная концентрация однозарядного натрия, поскольку последний приводит к неправильной укладке цепей РНК.

Сначала авторы синтезировали базальтовое стекло, образующееся при быстром охлаждении расплавленных пород, изливающихся из недр Земли на поверхность в процессе вулканизма. Такое стекло формируется, например, при контакте базальтовой лавы с океанской водой, что на ранней Земле происходило повсеместно.

На втором этапе ученые проанализировали количество магния и натрия в базальтовом стекле при различных условиях, таких как температура или размер зерен геологического материала. Они всегда находили в воде значительно больше натрия, чем магния, и последний присутствовал в гораздо более низких концентрациях, чем те, которые требуются для появления пребиотической РНК.

Однако эта ситуация значительно изменилась, когда исследователи добавили в систему тепловые потоки, которые, по мнению авторов, скорее всего, имели место из-за высокой геологической активности в потенциально пребиотической среде того времени.

В узких порах и трещинах, характерных для базальтовых стекол, градиенты температуры вызывают конвективные потоки, которые приводят к общему движению ионов против направления тока. Величина этого эффекта, известного как термофорез, сильно зависит от размера и электрического заряда соответствующих ионов.

Эксперименты показали, что комбинация конвекции и термофореза в конечном итоге приводит к локальному накоплению ионов магния в гораздо более высоких локальных концентрациях, чем ионы натрия, и этот эффект только нарастает с увеличением размера системы.

"Мы показали, что сочетание базальтовых пород и простых конвекционных потоков может привести к оптимальному соотношению между ионами магния и натрия в естественных условиях", — приводятся в пресс-релизе Мюнхенского университета слова руководителя исследования биофизика Кристофа Маста (Christof Mast).
https://ria.ru/20210831/biomolekuly-1748025959.html

Новая гипотеза о формировании геологических структур на поверхности Весты

Астероид Веста является вторым по величине астероидом Солнечной системы. Он имеет диаметр в 528 километров и обращается вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера.

Веста, подобно Земле, состоит из силикатных пород, входящих в состав коры и мантии, и железного ядра. В новом исследовании группа ученых под руководством Хиу Чинг Юпитер Ченг (Hiu Ching Jupiter Cheng) представляет результаты анализа крупных желобов и ударных кратеров, расположенных на поверхности Весты. Поскольку Веста по строению напоминает Землю на ранних этапах ее формирования, то изучение эволюции этого астероида позволяет понять раннюю историю космических окрестностей нашей планеты и процессы, протекавшие при ее рождении из космического газа и пыли.

Веста испытала столкновение с двумя другими крупными астероидами, которые оставили огромные ударные кратеры, покрывающие большую часть южного полушария Весты. Эти столкновения, предположительно, сопровождались выбросом горных пород в космос. Некоторые из этих камней достигли Земли как метеориты, поэтому в настоящее время ученым доступны для анализа образцы горных пород с поверхности этого астероида.

На поверхности Весты имеются широкие желоба. Два из этих желобов окружают соответственно два крупных ударных кратера – Рею Сильвию и Вененею. Считается, что эти желоба сформировались в результате тех же столкновений, что сформировали воронки, однако соотношение между возрастами этих структур, которое было бы важным доказательством этой гипотезы, до сих пор не было рассчитано.

В своей работе Юпитер Ченг и его коллеги при помощи метода подсчета числа кратеров определили относительный возраст ударных кратеров (чем больше мелких кратеров, тем старше поверхность). Полученные результаты показали, что воронки и опоясывающие их желоба имеют примерно одинаковый возраст – что подтверждает предположение о формировании желобов в результате космических столкновений, сопровождавшихся образованием крупных ударных кратеров. Однако авторы отмечают, что неопределенности при подсчете числа кратеров позволяют допустить и формирование желобов спустя весьма продолжительное время после формирования ударных кратеров.

Согласно авторам работы, их исследование позволяет выдвинуть новую гипотезу о формировании желобов на поверхности Весты. Согласно распространенной версии, такие желоба образуются в результате смещения одних блоков горных пород относительно других (сдвига), однако горные породы могут также разломиться и в этом случае также формируются желоба. Юпитер Ченг и его группа склоняются ко второй версии происхождения желобов на поверхности Весты, поскольку, по мнению исследователей, слабая гравитация Весты не благоприятствует геологическому сдвигу, в то время как физические свойства пород в этой зоне способствуют облегчению формирования разломов. В настоящее время исследователи готовят новые материалы, подтверждающие эту гипотезу.

Работа опубликована в журнале Icarus.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0901165415

Вблизи Солнечной системы обнаружен редкий древний коричневый карлик

Коричневые карлики являются «промежуточным звеном» между звездами и планетами, и, как указывается в новом исследовании, их число в нашей Галактике может быть значительно выше, чем считалось ранее.

В новом исследовании предлагается интригующее объяснение происхождения необычного космического объекта под названием WISEA J153429.75-104303.3, известного также под неофициальным именем "The Accident" («Случайность»). Этот объект относится к классу коричневых карликов, однако имеет ряд свойств, делающих его необычным и даже уникальным.

Объект The Accident получил свое название потому, что был обнаружен «вручную», в то время как компьютерная программа, специально предназначенная для поиска коричневых карликов, не идентифицировала его как объект данного класса.

При старении коричневых карликов происходит их остывание, и яркость этих объектов в различных длинах волн света падает. Объект The Accident удивил ученых, поскольку он был довольно тусклым в некоторых ключевых длинах волн, в которых остальные известные науке коричневые карлики являются довольно яркими.

«Этот объект противоречил всем нашим ожиданиям», - сказал главный автор исследования Дейви Киркпатрик (Davy Kirkpatrick), астрофизик из Калифорнийского технологического инстиута, США. Он и его соавторы в своей новой работе нашли, что возраст объекта The Accident может составлять от 10 до 13 миллиардов лет – что примерно вдвое больше среднего возраста всех других обнаруженных до настоящего времени коричневых карликов. Кроме того, исследователи нашли, что объект движется по Галактике с огромной скоростью, составляющей около 800 000 километров в час, что также аномально много для объектов этого рода.

Согласно авторам, тогда необычная тусклость объекта The Accident в некоторых длинах волн с учетом его «преклонного возраста» может объясняться иным химическим составом самого материала Млечного пути, из которого происходило формирование «неудавшейся звезды» более 10 миллиардов лет назад. Тогда материал Галактики был обогащен первичными элементами водородом и гелием, в то время как более тяжелые элементы наполняли нашу Галактику постепенно, рождаясь в недрах звезд. Так, «тусклость» в длинах волн, соответствующих метану (CH4) - в которых другие коричневые карлики обычно являются яркими - может указывать на отсутствие в составе вещества объекта углерода, которого в первичном материале Млечного пути присутствовало относительно немного. В то же время высокая скорость движения объекта говорит о том, что он путешествует по Млечному пути очень давно и испытал множество ускоряющих гравитационных взаимодействий с другими массивными объектами нашей Галактики, считают Киркпатрик и его группа.

Обнаружение древнего коричневого карлика не является необычным само по себе, однако астрономы не рассчитывали обнаружить его настолько близко к Солнечной системе – на расстоянии всего лишь 50 световых лет. Такая близость древнего коричневого карлика к нам может намекать на более обширную популяцию этих объектов в нашей Галактике, чем считалось ранее, отмечают авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0902063149

Закон Гаусса помог ограничить число магнитных монополей на Земле

Иллюстрация к закону Гаусса для случая замкнутой поверхности без зарядов внутри

Физики попытались вычислить магнитный заряд всей Земли, применив закон Гаусса к данным со спутников, измерявших ее магнитное поле. В пределах статистической погрешности они не обнаружили вклада от магнитных монополей, что позволило установить верхнюю границу их числа на нашей планете. Работа опубликована в Physical Review Letters.

Магнитные монополи — это гипотетические объекты, которые можно назвать магнитной «версией» привычных электрических зарядов. Иными словами, магнитные монополи, подобно своим электрическим аналогам, способны создавать потенциальное магнитное поле. При этом в классической электродинамике магнитное поле считается всегда только вихревым, а магнитные заряды полностью отсутствуют. По этой причине закон Гаусса для магнитной индукции формулируется таким образом, что поток ее вектора через любую замкнутую поверхность всегда равен нулю.

Вместе с тем магнитные монополи появляются в квантовой теории поля, а в некоторых из ее версий их существование обязательно. Этот факт подстегнул активные поиски магнитных зарядов, как в лабораторных экспериментах, так и в космосе. В первом случае, например, ученые пытались обнаружить их с помощью скачка магнитного потока, проходящего через сверхпроводящий контур, или по излучению Черенкова, которое релятивистские монополи оставляли бы, двигаясь в детекторе IceCube. Во втором случае их пытались найти по аннигиляции в недрах звезд и планет. Однако во всех случаях ни одного магнитного монополя достоверно обнаружено не было.

Физики из Израиля, Канады и США при участии Ян Бай (Yang Bai) из Висконсинского университета в Мадисоне предложили и реализовала новый способ поиска магнитных монополей, основанный на долгосрочном наблюдении за магнитным полем Земли с помощью спутниковых данных, добытых миссией Swarm Европейского космического агентства. Его идея заключается в восстановлении на основе собранных данных глобального потока магнитной индукции и вычислении с помощью закона Гаусса полного магнитного заряда, содержащегося в Земле.

В задачах по электродинамике поверхности для интегрирования в законе Гаусса выбираются исходя из симметрии фигурирующих в ней объектов. Это позволяет упростить вычисления и провести их аналитически. В случае нашей планеты идеальной поверхностью была бы сфера. Проблема, однако, в том, что данные о магнитном поле Земли собирались с точек, которые не лежат на поверхности равного радиуса из-за флуктуации орбит спутников и их орбитального распада. Сложная форма получившейся поверхности существенно затрудняет анализ, поэтому физики ввели в закон Гаусса масштабирование с помощью отдельного коэффициента, который «подгонял» магнитное поле под значение на идеальной сфере по кубическому закону от расстояния. Это было сделано для того, чтобы вклад в интеграл от поля, индуцированного магнитным дипольным моментом, оказался нулевым. Ненулевые вклады от моментов более высоких порядков при этом сохранялись и аккуратно учитывался физиками в модели, согласно известным на сегодняшний день данным по литосфере, земному ядру и внешним полям.

Авторы вычисляли разницу между усредненными по телесному углу индуктивностями, полученными из эксперимента и из модели, для последовательных отрезков времени длительностью 180 дней. При численном интегрировании по углам данные разбивались на области размером 2×2 градуса. Систематически ошибки в определении поля также были оценены. Вклад в них давали преимущественно неидеальность покрытия спутниками поверхности Земли, артефакты, вызванные конечностью области разбиения по углам и по времени и вклады от моментов более высоких порядков. Кроме того, физики вычислили и поле от дипольного момента, которое в теории должно было оказаться нулевым.

Верхний график: зависимость средней индуктивности магнитного поля от времени для дипольного момента (синяя линия), высших моментов (желтая линия), полной модели (красные области) и измеренных данных (черные точки). Нижний график: зависимость разницы между полной моделью и данными.
Y. Bai et al / Physical Review Letters, 2021

В результате ученые определили, что разница между усредненными полями, полученными на основе спутниковых данных и модели, составляет 0,022±0,046 нанотесла, что говорит о ее отсутствии в пределах погрешности. Похожий вывод они сделали, вычислив вклад от дипольного момента, фактически, подтвердив справедливость примененного в законе Гаусса масштабирования. Для оценки верхней границы количества магнитного заряда, заключенного в Земле, физики добавили в модель неизвестный монопольный вклад. В результате при условии, что вычисленная разница отличается от нуля на два стандартных отклонения, они получили, что количество магнитных монополей в нашей планете не может быть больше, чем 1,6×10¹⁹ (для сравнения: число атомов на Земле оценивается равным 10⁵⁰). Это в свою очередь, наложило ограничения на локальную плотность энергии монополей, что оказалось в согласии с ограничениями, полученными в других астрофизических моделях.

Авторы надеются, что точность предложенного ими метода может вырасти, если в него включить данные о магнитных полях из обсерваторий со всего мира. Кроме того, точно такие же вычисления можно провести и для Марса, вокруг которого также летают спутники, измеряющие его магнитное поле.

Физики уже долгое время не могут найти истинные магнитные монополи, чего не скажешь про их квазичастичные аналоги. Мы уже рассказывали, как ученые рассчитали плотность состояний магнитных квазимонополей в спиновом льду и предложили искать их при комнатной температуре.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2021/09/02/gausss-law

M51: галактика Водоворот

Авторы и права: Хосеп Друдис
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Найдите на небе Большой Ковш и ведите телескоп вдоль его ручки начиная от чаши, пока не дойдете до крайней яркой звезды. Затем поверните телескоп на юго-запад, и возможно, вы найдете прекрасную пару взаимодействующих галактик, включенную под номером 51 в известный каталог Шарля Мессье. Вероятно, этот объект был первой обнаруженной спиральной туманностью. Огромная галактика с хорошо заметной спиральной структурой занесена в каталог также как NGC 5194. Ее спиральные рукава и пылевые полосы явно проходят перед соседней галактикой NGC 5195 (вверху). Пара находится на расстоянии примерно 31 миллион световых лет от нас и расположена в пределах маленького созвездия Гончие Псы. И хотя M51 выглядит слабой и размытой для человеческого глаза, глубокие телескопические изображения помогают разглядеть замечательные цвета и слабые светящиеся детали вокруг меньшей галактики – вещество, выброшенное при приливном взаимодействии.
http://www.astronet.ru/db/msg/1758557

Предложено решение «проблемы потерянной мантии»

Помимо решения «проблемы потерянной мантии» результаты исследования позволят по-новому посмотреть на процесс формирования Луны и ее эволюцию.

Считается, что на заре становления Солнечной системы планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля и Марс – формировались в ходе столкновений и слияний планетеземалей. Материал, высвобождавшийся от таких событий, разлетался и впоследствии бомбардировал растущие миры и изменял состав Пояса астероидов.

«Однако, до сих пор никому так и не удалось найти свидетельств «ударного мусора» в Поясе астероидов. Это загадка, которая получила название «проблема потерянной мантии», ставила в тупик астрономов и астрофизиков многие десятилетия, и нам, вероятно, удалось ее решить», – рассказывают авторы исследования, представленного в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Формирование протопланет во внутренней и внешней областях Солнечной системы в представлении художника. Credit: Mark Garlick

В поисках ответа на давний вопрос ученые из Аризонского университета (США) разработали высокоточную компьютерную модель столкновений, которая привела к удивительным результатам: вместо создания твердых обломков, ударные события с участием крупных объектов практически полностью их плавили и оставляли после себя лишь облака газа, которые с относительной легкостью рассеивались и улетучивались под действием солнечного излучения, поэтому сегодня отголоски этих событий не видны.

Помимо решения «проблемы потерянной мантии» результаты исследования позволят по-новому посмотреть на процесс формирования Луны и ее эволюцию, которая, вероятно, появилась в результате катастрофического столкновения Земли с объектом размером с Марс, в результате которого Солнечная система должна была засеяться каменистыми обломками.

Столкновение новорожденной Земли и Тейи (объекта размером с Марс), ставшее причиной формирования Луны. Credit: Dana Berry/SwRI

«После образования из осколков, скованных гравитацией Земли, Луна должна была подвергнуться бомбардировке выброшенным материалом, который вращался вокруг Солнца в течение первых ста миллионов лет или около того. Если бы этот мусор был твердым и крупным, он должен был бы сильно повлиять на нее. Однако, если материал был газообразным, он мог вообще не оставить значимых следов на молодой Луне», – заключил Трэвис Гэбриэл, ведущий автор исследования.
https://in-space.ru/predlozheno-resheni … oj-mantii/