о космосе

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Загадочные квазары и пульсары

Google AdSense






Астрономы изучали небесный покров с незапамятных времен. Однако, только со значительным скачком в развитии технологий, ученым удалось обнаружить такие объекты, которых у прежних поколений астрономов не было даже в воображении. Одними из них стали квазары и пульсары.

Несмотря на громадные расстояния до этих объектов, ученым удалось изучить их некоторые свойства. Но несмотря на это, они скрывают еще очень много нераскрытых тайн.
Что такое пульсары и квазары

Пульсар, как выяснилось – это нейтронная звезда. Его первооткрывателями стали Э.Хьюиш и его аспирант Д.Белл. Им удалось обнаружить импульсы, представляющие собой потоки излучения узкой направленности, которые становятся видны через определенные временные промежутки, поскольку этот эффект происходит за счет вращения нейтронных звезд.

Значительное уплотнение магнитного поля звезды и самой ее плотности происходит при ее сжатии. Она может уменьшиться до размеров в несколько десятков километров, и в такие моменты вращение происходит с невероятно большой скоростью. Эта скорость в некоторых случаях достигает тысячных долей секунды. Отсюда и получаются электромагнитные излучаемые волны.

Квазары и пульсары можно назвать самыми необычными и загадочными открытиями астрономии. Поверхность нейтронной звезды (пульсара) обладает меньшим давлением, нежели ее центр, по этой причине происходит распад нейтронов на электроны и протоны. Электроны разгоняются до неимоверных скоростей за счет наличия мощного магнитного поля. Порой эта скорость достигает скорости света, следствием чего является выброс электронов от магнитных полюсов звезды. Два узких пучка электромагнитных волн – именно так выглядит перемещение заряженных частиц. То есть электронами в сторону своего направления испускается излучение.

Продолжая перечисление необычных явлений, связанных с нейтронными звездами, следует отметить их внешний слой. В этой сфере встречаются пространства, в которых ядро не может быть разрушено по причине недостаточной плотности вещества. Следствием этого является покрытие самой звезды плотной корой за счет образования кристаллической структуры. В итоге накапливается напряжение и в определенный момент эта плотная поверхность начинает трескаться. Этот феномен ученые прозвали «звездотрясением».
http://www.youtube.com/watch?v=92LkAkAvKHY
Пульсары и квазары остаются полностью неизученными. Но если удивительные исследования поведали нам о пульсарах или т.н. нейтронных звездах много нового, то квазары держат астрономов в напряжении неизведанности.

Впервые мир узнал о квазарах в 1960 году. Открытие гласило, что это объекты с небольшим угловыми размерами, которым свойственна высокая светимость, а по классу они относятся к внегалактическим объектам. По той причине, что они обладают довольно маленьким угловым размером, многие годы считалось, что это просто звезды.
Точного количества обнаруженных квазаров неизвестно, но в 2005 году проводились исследования, в которых насчитывалось 195 тысяч квазаров. Пока ничего доступного для объяснения о них неизвестно. Существует масса предположений, однако ни одно из них не имеет каких-либо подтверждений.

Астрономы выяснили только то, что за временной отрезок менее 24 часов их блеск отмечает достаточную переменность. По этим данным можно отметить их относительно небольшой размер области излучений, который сопоставим с размерами Солнечной системы. Найденные квазары существуют и на расстоянии до 10 миллиардов световых лет. Разглядеть их удалось по причине их высочайшего уровня светимости.
http://www.youtube.com/watch?v=fo2F0UjcWNk
Самый близкий подобный объект к нашей планете расположился приблизительно на отметке в 2 миллиарда световых лет. Возможно, грядущие исследования и используемые в них новейшие технологии предоставят человечеству новые познания о белых пятнах открытого космоса.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Столкновение Млечного пути с Туманностью Андромеды

Компьютерная симуляция явления, которое, по заявлениям сотрудников NASA, должно произойти через 4 миллиарда лет.
http://www.youtube.com/watch?v=ZdF2wX5GfdU

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Проясняется форма межзвёздного магнитного поля, окружающего Солнечную систему

Александр Березин
Кажется, новые наблюдения околоземных космических аппаратов способны помочь в выяснении ориентации магнитного поля, окружающего пузырь солнечной гелиосферы.
Натан Швадрон (Nathan Schwadron) и его коллеги из Нью-Гемпширского университета в Дареме (США) представили результаты анализа данных «Исследователя межзвёздных границ» (Interstellar Boundary Explorer, IBEX) — космического аппарата, принадлежащего НАСА.

Модель искажения межзвёздного магнитного поля гелиосферой. Красная стрелrа показывает направление, в котором Солнечная система движется через Галактику. (Здесь и ниже иллюстрации NASA / IBEX / UNH.)

IBEX, вращающийся вокруг Земли, на первый взгляд кажется менее информативным средством исследования границ гелиосферы, чем тот же «Вояджер-1», к этим границам припавший. Этот околоземный аппарат регистрирует поток атомов, формирующийся на границе гелиосферы, где он образуется из заряженных частиц звёздного ветра. Заряженные атомы звёздного ветра, дующего вокруг Солнечной системы, сталкиваются там с электронами или нейтральными атомами, уже находящимся на границе гелиосферы, после чего, захватив электрон, становятся нейтральными сами. Отныне они более не отклоняются гелиосферой, а потому могут проникнуть внутрь неё, достигая IBEX у Земли.

С 2009 года учёные, работавшие с IBEX, стали замечать, что с одного направления таких нейтральных атомов приходит больше, чем с других. То есть получается, что у звёздного ветра есть некое направление, что-то вроде ленты, опоясывающей границы гелиосферы.

Г-н Швадрон заинтересовался: а может ли эта неравномерность звёздного ветра быть как-то связана с неравномерностью прихода космических лучей? На земных детекторах с некоторых направлений часто регистрируют больше космических лучей, чем с других, чего, казалось бы, быть не должно. В то же время попытки выяснить это изнутри системы, откуда лучей приходит больше, архитрудны. Из-за солнечной активности и соответствующих изменений в гелиосфере, отклоняющей космические лучи, это во многом похоже на определение направления ветра при движении на велосипеде со скоростью 10 м/с при скорости ветра в 5 м/с. То есть отделить разные ряды факторов друг от друга — почти подвиг.

В общем, Натан Швадрон & Co построили модель, в которой предполагалось, что космические лучи приходят равномерно со всех сторон, однако взаимодействие межзвёздного магнитного поля в нашем районе Галактики с гелиосферой, деформирующей линии такого магнитного поля, искажают картину, частично отклоняя эти лучи с их первоначальных направлений. Если это так, то моделирование позволило бы до некоторой степени выяснить ориентацию межзвёздного магнитного поля даже без выхода в действительно межзвёздное пространство.


Моделирование по данным IBEX: космические лучи должны приходить к земному наблюдателю так, как показано вверху (чем ближе к синему — тем слабее лучи). Это почти совпадает с тем, что есть на практике (внизу).

После проведения необходимых вычислений учёные сравнили итоги моделирования с наблюдаемой картиной неравномерностей поступающих к нам космических лучей. Увы, хотя результаты моделирования были весьма близки к реальной картине, на данном этапе мы не можем быть уверены в том, что лишь межзвёздное магнитное поле и гелиосфера влияют на космические лучи, которые достигают Земли. Впрочем, это в любом случае важные указания на параметры магнитного поля, огибающего пузырь нашей гелиосферы.






Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.

Подготовлено по материалам НАСА.
Источник: compulenta.computerra.ru.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Странное дело: Странное солнце

http://www.youtube.com/watch?v=Th9whEidNXM

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Возле каждой пятой звезды, может быть планеты с жизнью

Астрономы, работающие с данными, полученными от телескопа Кеплер, не перестают нас радовать новыми открытиями. Не так давно мы сообщали, что они обнаружили планетарную систему с семью планетами. Но благодаря новым исследованиям, ученые пришли к выводу, что каждая пятая звезда может иметь вокруг себя планету, схожую с Землей, на которой теоретически возможна жизнь.

Естественно, речь идет не обо всех звездах, а только о тех, которые похожи на наше Солнце. Как сообщают астрономы, 22 % таких звезд имеют спутник, схожий с Землей. Такие планеты могут иметь похожую массу, размер и температуру поверхности. Следовательно, на них может теоретически существовать жизнь, сообщает сайт Gizmag.

Чтобы добиться таких результатов, ученые из Калифорнийского университета проанализировали данные по звездам, полученные телескопом Кеплер с 2009 года. При помощи специальной компьютерной программы TERRA, астрономы пытались выяснить, насколько часто можно встретить аналогичную Земле планету. По их подсчетам, примерно каждая пятая звезда, чья масса и спектральные характеристики не отличаются от солнечных, могут иметь возле себя такую планету. Таким образом, ближайшая к нам планета, на которой теоретически возможна жизнь, находится от нас на расстоянии 15 световых лет.

Правильное месторасположение планеты

После подробного анализа и подсчета данных, ученые заявили, что в их каталог вошли 42 000 звезд и 603 планеты, из которых 10 аналогичны Земле и в то же время находятся в «зоне жизни». Это означает, что такая планета должна иметь диаметр, не превышающий в два раза земной, количество света, получаемого от звезды должно быть менее четверти земного, но и не превышать его более чем в четыре раза и находиться на таком расстоянии от звезды, чтобы на планете смога существовать жидкая вода.

Такие исследования значительно увеличивают шансы обнаружения внеземной жизни. Ученые и сейчас продолжают искать кандидатов на планету, подобную Земле, а также планируют дальнейшее строительство более мощных телескопов для изучения космоса.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Какие необычные вещи были обнаружены в Космосе?



1. Алмазная планета

Учёные исследовали уже около 700 планет, которые находятся за пределами нашей Солнечной системы. Одна из них PSR J1719-1438 b в прямом смысле слова сделана из алмаза. Если человечество когда-нибудь сможет добраться туда и наполнить космический корабль тоннами алмазов, они просто обесценятся.

2. Громадное дождевое облако

Не так давно учёные нашли самое большое из ранее изученных скоплений водяного пара во Вселенной – дрейфующую в мировом пространстве космическую тучу. Ее размеры в 100 000 раз превышают размеры нашего Солнца, а объем — в 140 триллионов раз больше, чем все запасы воды на Земле.

3. Космические молнии

Молнии — достаточно частое явление не только на Земле, но и на Марсе или Сатурне. Мощность таких разрядов равняется триллионам земных молний.

4. Холодная звезда

Астрономы обнаружили небесное тело с весьма курортными условиями: по звезде WISE 1828+2650 можно без проблем прогуливаться в шлеме и шортах. Температура её поверхности не превышает 25 градусов. Цельсия.

5. Колоссальный пузырь

Исследователям удалось рассмотреть в телескоп громадных размеров пузырь длиной в 200 миллионов световых лет, состоящий из газа.

источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Как достичь края Вселенной?




Представим, что мы решили отправиться в экспедицию с целью пересечь Вселенную и достичь ее края. Для начала хорошо бы узнать, в какую сторону нам лететь и на какое расстояние. Но тут нас поджидают первые трудности. Согласно современным представлениям мы находимся внутри Вселенной и не можем взглянуть на нее со стороны. А раз так, то форма Вселенной и ее топология нам сейчас достоверно неизвестны. Мы можем только гадать: представляет она собой сферу, диск, тор или додекаэдр? Более того, нам, оказывается, совершенно все равно, в какую сторону лететь, потому что наше положение сравнимо с точкой на поверхности глобуса — куда ни двигайся, длина окружности будет одинаковой, а край в его традиционном понимании отсутствует.
Может быть, мы хотя бы знаем, какое максимальное расстояние нам предстоит преодолеть? Однако и этот вопрос непрост. Вселенная во много раз больше того пространства, которое мы сегодня можем наблюдать. По последним данным, полученным американским спутником WMAP, изучавшим реликтовое излучение, поперечник Вселенной составляет 156 миллиардов световых лет. Расстояние, конечно, огромное, но теоретически преодолимое, если рассматривать вопрос в рамках механики Ньютона. Экипажу нашего корабля на достигнутой сегодня космической скорости около 12 км/с для этого потребуется 4×1012 лет, то есть в 291 000 раз больше времени, чем существует Вселенная. Проблема в том, что во Вселенной действуют законы более сложные, чем ньютоновские, — законы теории относительности, которые далеко не во всем соответствуют нашей интуиции, основанной на повседневном опыте. Они не позволяют пересечь Вселенную по трем причинам.
Во-первых, существует теоретический предел на максимальную энергию движения космического корабля. Двигаясь с постоянным ускорением, равным земному (9,8 м·с–2), за один год по часам космонавтов наш корабль разгонится почти до скорости света. При этом пространство перед ним начнет сжиматься, и он сможет преодолевать за доли секунды огромные расстояния. Но только и мощность, необходимая для поддержания такого ускорения, тоже приблизится к бесконечности, а подходящих источников энергии во Вселенной нет.
Во-вторых, даже если нам удастся найти неиссякаемый источник энергии (скажем, где-нибудь за пределами нашей Вселенной), то выяснится, что скорости света для нашего корабля совсем недостаточно: ведь Вселенная расширяется со скоростью большей, чем скорость света, а значит, к пути, пройденному кораблем, всегда будет прибавляться все новое и новое расстояние.
Наконец, есть и третье, уже принципиальная причина, по которой нам не удастся достичь края Вселенной, даже двигаясь с бесконечной скоростью. По определению, краем какого-либо точечного множества называет такое его подмножество, что любая окрестность каждой его точки содержит как точки, принадлежащие данному множеству, так и точки, не принадлежащие данному множеству. А поскольку, по определению Вселенной, она объединяет все сущее, то и всякая ее точка должна принадлежать ей со всей своей окрестностью. Иначе говоря, ее край представляет собой пустое множество, даже если ее размер конечен.
http://www.vokrugsveta.ru/quiz/572/

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Потерянная масса галактик найдена

Ученые решили одну из загадок современной астрофизики: обнаружили «недостающую» массу галактик, которая породила множество экзотических физических теорий.
В настоящее время астрономы наблюдают во Вселенной множество скоплений галактик – групп из сотен или тысяч галактик, связанных вместе гравитацией. Эти гигантские скопления триллионов звезд сформировались в результате «ряби» в очень ранней Вселенной: вскоре после Большого взрыва в кипящем шаре горячей плазмы сформировались крошечные квантовые колебания. Миллиарды лет спустя, эти колебания плотности вещества превратились в скопления галактик.
Однако в этой модели эволюции Вселенной есть нестыковки. Впервые проблему обнаружили с помощью наблюдений космического телескопа ЕКА Planck, который измеряет колебания космического микроволнового фонового излучения, оставшегося от Большого Взрыва. Ученые сравнили картину колебаний и сравнили их с наблюдаемыми скоплениями галактик.
Согласно результатам наблюдений, опубликованным в прошлом году, во Вселенной «не хватает» 40% массы галактических скоплений. Проще говоря, количество колебаний на заре формирования Вселенной было больше, чем ныне наблюдаемых скоплений галактик. Это противоречие заставило физиков придумывать самые невероятные объяснения, большинство из которых находятся за пределами Стандартной модели.
Так, некоторые теоретики обратились к нейтрино – призрачным субатомным частицам почти нулевой массы. Например физик Уэйн Ху (Wayne Hu) из Университета Чикаго и его коллеги опубликовали теорию о связи несоответствия с тем, что три известных типа нейтрино на самом деле значительно тяжелее, чем считалось ранее, или же существует четвертый, еще не открытый, вид нейтрино. Дополнительная масса нейтрино могла бы оказать влияние на рост первичной ряби и снизить количество скоплений галактик.
Однако, возможно, объяснение «отсутствующей» массы скоплений галактик может быть гораздо более простым. Согласно исследованию, проведенному учеными из Стэнфордского университета в Калифорнии, скопления галактик на самом деле могут иметь большую массу, чем показывают наблюдения телескопа Planck. Таким образом нет особой необходимости в придумывании новой экзотической физики. Исследование использует гравитационное линзирование, технику, которая позволяет «взвесить» скопления галактик, измеряя силу искажения света их гравитационными полями.
Работая над проектом под названием Weighing the Giants («Взвешивание гигантов»), ученые изучили с помощью телескопа Subaru и Canada–France–Hawaii 22 скопления галактик, изученных ранее космическим телескопом Planck. Измерения показали массу на 43% выше, чем масса, которую рассчитали по наблюдениям аппарата Planck. В другом исследовании под названием Cluster Lensing and Supernova Survey («Линзирование скоплений и наблюдение сверхновых») использовали космический телескоп Хаббл для измерения 25 кластеров, ранее изученных телескопом Planck. Эти наблюдения также показали превышение массы наблюдаемых скоплений, над той, что измерил Planck, на этот раз на 30%.

Наблюдение галактик с помощью гравитационного линзирования связано с неопределенностью, которая возникает из-за взаимодействия реликтового излучения с горячим газом

Судя по всему, разница в измерениях связана с неопределенностью наблюдений телескопа Planck. Дело в том, что космический телескоп обнаруживает фотоны космического микроволнового фона, которые на пути к объективам телескопа проходят через скопления галактик. Внутри галактик эти фотоны сталкиваются с энергичными электронами из облаков горячего газа, в результате чего фотоны приобретают больше энергии. Именно это воздействие добавляет неопределенности в измерения массы скоплений галактик.




Многие астрофизики полагают, что оставшиеся расхождения в измерении массы скоплений галактик будут разрешены благодаря новому телескопу Dark Energy Survey стоимостью $50 млн. Этот телескоп 9 февраля уже завершил первую трехмесячную серию наблюдений, в ходе которых были изучены сотни скоплений галактик. Анализ этих данных займет время: первые результаты ожидаются в конце 2014 года.
Источник: cnews.ru.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Космическая магистраль

На самом краю Солнечной системы обнаружилась странная полоса ? похоже, она служит «хайвеем», вдоль которого движутся заряженные частицы космического излучения. Но откуда она берется, понять пока не получается.

Впервые замеченное американским космическим зондом IBEX в 2009 году необычное наблюдение было подтверждено с помощью наземных телескопов. Астрономы полагают, что оно раскрывает один из механизмов «естественной защиты» внутренних областей Солнечной системы от высокоэнергетических частиц.

Эти частицы создаются взаимодействием частиц солнечного ветра с высокоэнергетическими космическими лучами, происходящее на далеких границах Солнечной системы, в области гелиощита. Они заряжены и движутся, увлекаемые линиями магнитных полей межзвездной среды ? однако наблюдение IBEX раскрыло «полосу» этого движения почти перпендикулярную этим линиям.

В ту далекую область до сих пор добрался лишь один из созданных нами аппаратов ? дальний зонд Voyager 1, который присылает результаты измерений местных магнитных полей. И совместить направление «полосы» IBEX с этими данными оказывается достаточно трудно. Пока что астрофизики пытаются найти объяснение этой несостыковке: заряженные частицы вряд ли будут просто так двигаться не вдоль линий магнитного поля, а перпендикулярно им. Тут что-то не так.

По одной из версий, Voyager 1, все-таки, еще не добрался до нужной области ? впрочем, это не согласуется с другими данными. По другой, аппарат проводит измерения лишь в непосредственном окружении, в котором находится, тогда как IBEX и наземные телескопы способны издалека видеть более общую картину. По третьей, «полоса» свидетельствует о рекомбинации магнитных полей, в ходе которой могут появляться силовые линии совсем неожиданных направлений. Впрочем, где именно тут таится разгадка ? еще предстоит установить.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

ВОЗРАСТ ВСЕЛЕННОЙ, ЗЕМЛИ И ЧЕЛОВЕЧЕСТВА


Кандидат в лауреаты Нобелевской премии доктор Мелвин Кук занимался исследованиями природных источников гелия в земной атмосфере. Радиоактивные элементы на Земле при распаде выделяют гелий, который высвобождается из пород и попадает в атмосферу, и лишь небольшое его количество уходит в космос.

Если бы Земле было миллиарды лет, то в атмосфере содержалось бы гелия на несколько порядков больше, чем сейчас. Согласно расчетам доктора Кука, возраст Земли очень мал и не может быть больше 1,8 миллиона лет.

Ежегодно на Землю падают тысячи метеоритов. И если бы геологические пласты образовывались за миллиарды лет, то нахождение в них древних метеоритов было бы обычно и часто. В действительности это случается крайне редко. Следовательно, геологические слои образовались очень быстро. Это сильно подтверждает настоящую концепцию о том, что геологические слои образовывались достаточно быстро вследствие тектонической катастрофы и последующей стратификации по механизму Берто.

Если бы Солнечная система существовала 5 миллиардов лет, то на Земле должен быть огромный слой пыли, толщиной в километры. Однако этого количества пыли на Земле нет. Конечно, пыль смывается дождями, но ее в больших количествах не содержится и на дне морей. Нет ее и в ледниках. А вот на Луне она должна бы сохраниться, потому что там нет дождей и ветров. На Луне должен бы быть слой пыли толщиной в несколько сотен метров! Именно так ученые и считали до полета американцев на Луну.

Однако когда американцы в 1969 году высадились на Луну, то они обнаружили, что слой пыли на Луне — всего около 1-3 сантиметров. Это явно свидетельствует о малом возрасте Луны и Солнечной системы. А под слоем пыли находится порода, настолько твердая, что едва поддавалась, когда ее сверлили.

Ясно, что возраст Луны, а следовательно, и Солнечной системы меньше миллионов лет, и уж намного меньше 5 миллиардов лет. Еще известный английский физик Кельвин обратил внимание на тот факт, что удаление Луны от Земли свидетельствует о молодости Солнечной системы: Луна никогда не была ближе к Земле, чем предел Роша, так как иначе ее разорвало бы гравитацией Земли.

С помощью демографического расчета тоже можно убедиться в том, что возраст человечества на Земле очень мал — всего лишь тысячи лет. Если среднее количество детей (вступивших в брак) в семье 2с — с мальчиков и с девочек. Тогда в первом поколении будет с семей, а во втором — 2с² человек и т. д. Численность n-го поколения при средней продолжительности жизни х поколений и при среднем количестве 2с детей выражается формулой:

Если даже мы занизим реальные показатели, то есть если считать, что средняя продолжительность жизни (с учетом войн, эпидемий) около 35 лет (т. е. х=1), возраст поколения тоже — около 35 лет, и среднее количество детей в семье 2,2 (т. е. с =1,1), то согласно расчету, население Рn=6 миллиардов человек достигнет при 229-м поколении, то есть за время около 8000 лет.

Понятно, что возраст человечества не может исчисляться миллионами лет. Даже если мы допустим, что население росло значительно медленнее, практически с нулевым приростом (что само по себе противоречиво и очень спорно), то все равно за предполагаемый миллион лет на Земле жили бы миллиарды миллиардов людей.

Наша общая беда и беда всей человеческой культуры состоит в том, что археологи и палеонтологи, прекрасно зная о недостатках определения возраста по скорости осадконакопления, продолжают пользоваться этим методом. Не дай Бог «высунуться», нарушить тишину консервативного храма науки! Тогда уже ничего хорошего не жди: будешь вечно непризнанным со всеми вытекающими отсюда последствиями.

В связи с этим приведу слова А. Олейникова (геолог, доктор геолого-минералогических наук) о методе определения геологического возраста по скорости осадконакопления:

«Исследования в этом направлении велись одновременно во многих странах, но результаты, вопреки ожиданиям, оказались неутешительными. Стало очевидным, что даже одинаковые породы в сходных природных условиях могут накапливаться и выветриваться с самой различной скоростью, и установить какие-либо точные закономерности этих процессов почти невозможно.

Например, из древних письменных источников известно (ссылка на официальную хронологию), что египетский фараон Рамзес II царствовал около 3000 лет назад. Здания, которые были при нем возведены, сейчас погребены под трехметровой толщей песка. Значит, за тысячелетие здесь отлагался приблизительно метровый слой песчаных наносов. В то же время в некоторых областях Европы ЗА ТЫСЯЧУ ЛЕТ накапливается всего 3 сантиметра осадков. Зато в устьях лиманов на юге Украины такое же количество осадков отлагается ЕЖЕГОДНО».

Из книги Александра Богданова "Тайны пропавшей цивилизации" (2010)

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Звёздная атмосфера

Звёздная атмосфера — внешняя область звезды, расположенная над звёздным ядром, зоной радиации и зоной конвекции. Внутри звёздной атмосферы различают несколько подобластей, обладающих различными свойствами.

Самая глубокая и холодная часть звёздной атмосферы, которую может видеть внешний наблюдатель, называется фотосферой. Фотосфера излучает световые волны во всей области видимого непрерывного спектра. Температура этой области растёт с глубиной и для звёзд типа Солнца лежит в пределах от 4500 до 6500 К. Именно в фотосфере появляются так называемые звёздные пятна — холодные области прорыва магнитного поля.

Над фотосферой находится область хромосферы, — тонкий слой звёздной атмосферы (у Солнца он составляет всего лишь около 10000 км, что даже меньше, чем диаметр Земли), который пронзают нитевидные потоки раскалённого газа — спикулы.

Температура хромосферы поначалу плавно изменяется, увеличиваясь с удалением от границы с фотосферой, а затем в небольшой, переходной области, размером не более 100 км, скачкообразно повышается до температуры в 10 раз больше температуры фотосферы.

Корона — верхняя часть звёздной атмосферы, состоящая из раскалённой плазмы, является наиболее горячей и разрежённой. Её температура достигает нескольких миллионов градусов. Так, температура солнечной короны достигает 2 млн Кельвинов. Столь высокое значение корональной температуры остаётся одной из нерешённых проблем современной астрофизики. Ответ на этот вопрос кроется в магнитных полях, но точный механизм остаётся неясным.

В то время, как наличие переходных областей и корон характерно для всех звёзд главной последовательности, другие типы звёзд могут не иметь подобных областей. Так, похоже, что только некоторые звёзды-гиганты и небольшое число сверхгигантов обладают коронами.

Атмосфера Солнца, как самой близкой к Земле звезды, в настоящее время изучена наиболее глубоко. Во время полных солнечных затмений, скрывающих её фотосферу от глаз земного наблюдателя, на небольшое время можно увидеть тонкое розоватое кольцо солнечной хромосферы и впечатляющее гало солнечной короны. Аналогично можно наблюдать хромосферы других звёзд в затменно-переменных системах, когда один компонент затмевает другой.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Судный день в черной дыре

Что произойдет, если черная дыра внезапно пройдет мимо солнечной системы? Насколько это вероятно? Что мы увидим, оказавшись в недрах темного монстра?

Черные дыры − одно из самых устрашающих явлений в космосе. Сила их притяжения настолько чудовищна, что она искривляет пространство и время до неузнаваемости.

Поневоле задаешься вопросом, что произойдет, если подобный монстр вдруг появится или пролетит вблизи нашей солнечной системы?

Чтобы ответить на этот вопрос, следует, прежде всего, прояснить ряд других. На каком расстоянии она возникнет? Откуда появится? Насколько массивной окажется черная дыра?

Возможность визита черной дыры
Начнем с того, что от нашего Солнца подобных пакостей ждать не приходится: для гравитационного коллапса требуется звезда раз в 10-15 массивнее. По соседству в нашей галактике таких звезд тоже нет и не предвидится. Ближе всего к нам красные карлики − каждый весит где-то 8-60% массы Солнца.

В остатке имеем лишь две возможности. Первая − черная дыра спонтанно возникает по соседству. Можем успокоить народ, опасающихся адронных коллайдеров, больших и маленьких − такая опасность нам не грозит.

А вот вторая − более реальна. В 2000 году астрофизики подтвердили существование черных дыр, странствующих по Вселенной. Но, тем не менее, вероятность прохождения одной из них мимо солнечной системы исчезающе мала.

Но изучить ее стоит.

Как черные дыры искривляют пространство-время
На большом расстоянии черная дыра ведет себя как обычный объект с большой массой, т. е. подчиняется законам классической механики и закону всемирного тяготения Ньютона. Фактически, по поведению отличить голубого карлика весом в 265 солнц от черной дыры такой же массы невозможно.

Но стоит лишь приблизиться к темному монстру, как в действие вступают законы общей теории относительности Эйнштейна, согласно которым сила гравитация способна искривлять пространство-время, в особенности, если речь идет о черной дыре.

Приближаясь к массивному чудовищу на космолете, вы заметите, что чем ближе становится черная дыра, тем больше нагрузки испытают двигатели корабля, пытаясь удержаться на круговой орбите.

Наступит момент, когда уже ничто не сможет сдержать ваше неуклонное погружение по спирали в горизонт событий черной дыры. Оттуда даже свет уже не в состоянии вырваться.

Вы окажетесь внутри черной дыры на пути к сингулярности, ядру бесконечно искривленного пространства-времени, в котором перестают действовать известные нам законы физики.

В процессе вашего приближения к темному монстру время начнет замедляться. Для вас, впрочем, ничего не изменится, но для наблюдателя извне время вокруг вашего корабля начнет течь подобно сиропу. Когда вы окажетесь у горизонта событий, снаружи будет казаться, будто вы застыли в неподвижности. Поскольку свет не способен вырваться из черной дыры, это будет последнее, что о вас узнают.

Приближение черной дыры
Давайте представим себе, что невероятное случилось. Массивная черная дыра за пределами нашей галактики оказалась вблизи свеженькой сверхновой, которая вытолкнула гиганта на скорости в несколько сотен километров в секунду в нашу сторону.

Как же мы узнаем об этом?
А никак. По крайней мере, до тех пор, пока черная дыра не начнет взаимодействовать с каким-либо видимым объектом − ведь даже свет не способен вырваться из ее «недр».

Поэтому вместо того, чтобы искать черный волосок на темном ковре, давайте подумаем, как определить приближение гиганта опосредованно.

Во-первых, материя, попавшая под воздействие черной дыры, испускает потоки частиц, которые могут дойти до нас.

Во-вторых, искривление окружающего пространства черной дырой тоже может быть замечено землянами. Гравитационная линза, предсказанная общей теорией относительности Эйнштейна, неоднократно отмечалась астрономами вблизи массивных объектов − галактик, черных дыр или нашего солнца.

И все же, даже при идеальных обстоятельствах заметить приближение темного монстра будет трудно. Чтобы астрономы сумели зафиксировать изменение в излучении звезды, черная дыра должна пройти точно между ней и нами, фактически пересечь ее лучи. Но даже в этом случае потребуется большое везение, чтобы заметить этот эффект.

Наконец, черная дыра может оказать гравитационное воздействие на небесные объекты: планеты, звезды, астероиды и кометы. Таким образом, мы приходим к первоначальному вопросу: на каком расстоянии от солнечной системы пройдет наша гипотетическая черная звезда?

Судный день
Понятно: чем ближе, тем хуже для нас. Представьте себе воробья, пролетающего сквозь паутину между ветками деревьев. Близкое соседство с этим монстром способно изменить любую планетарную орбиту, выворотить всю солнечную систему из пазов.

Если гравитация черной дыры хоть чуть-чуть приблизит нашу орбиту к солнцу, или наоборот − отдалит от него, в первую очередь начнутся чудовищные изменения климата, невиданной величины цунами, тайфуны и землетрясения.

В худшем случае, прохождение рядом с нами черной дыры, может запустить нас прямо в раскаленное жерло солнца, или же выбить из солнечной системы в холодный ад космоса.

Как мягко выразился однажды известный астрофизик Нил Деграсс Тайсон: «День, когда черная дыра решит нанести солнечной системе визит, окажется весьма печальным».

Путешествие в черную дыру
А теперь представим себе, что наш гость оказался не просто черной дырой, а сверхмассивным монстром, с горизонтом событий, превышающим раз в пять всю солнечную систему. Естественно такой гигант поглотит нас вместе с солнцем и всеми планетами как белая акула несчастного тунца.

Но сумеем ли мы хотя бы заглянуть внутрь темного чудовища? Допустим, мы создали некое силовое поле, которое защитит нашу планету от любых воздействий извне, включая и чудовищную гравитацию в миллионы G. Земля по спиралевидной орбите снижается к горизонту событий нежеланного визитера.

В случае гигантской черной дыры с массой в пять миллионов солнц, например, той, что находится прямо в центре нашей галактики, у нас будет примерно 16 секунд для спуска после пересечения горизонта событий, пока мы не достигнем сингулярности.

Во время этого путешествия мы сможем увидеть звезды − ведь свет от них проникает и в черные дыры − но искривленное пространство-время сильно изменит их до неузнаваемости. Нам будет казаться, будто мы смотрим в окуляр невообразимого калейдоскопа.

Вблизи сингулярности вся Вселенная сожмется вокруг нас в тонкую сияющую голубым светом полоску, а затем то, что осталось от Земли, войдет в точку бесконечного искривления, с которой граничат известные нам пространство и время.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Факты о космосе

1. В космосе есть резервуар воды, который содержит в 140 триллионов больше воды, чем в мировых океанах Земли.
2. Чрезмерно высокое давление и температура на Нептуне и Венере создает алмазный дождь.

3. Планета Нептун только недавно завершила полный оборот с момента его открытия в 1846 году.

4. Плутон еще не совершил полный оборот вокруг Солнца, и это произойдет только 23 марта в 2178 году.

5. Так как требуется много времени, чтобы свет достиг Земли, многие из звезд, которые мы видим на ночном небе, уже давно исчезли.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Наблюдения за скоплениями галактик заставляют подозревать существование стерильного нейтрино

Александр Березин
Очередь «кандидатов» в тёмную материю растёт очень быстро: вимпов всё сильнее теснят стерильные нейтрино, следы которых, возможно, только что обнаружены двумя научными группами.
Сразу два высокоучёных коллектива, возглавляемых Эзрой Булбулом (Esra Bulbul) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) и Алексеем Боярским, представляющим Лейденский университет (Нидерланды), анализируя архивные данные рентгеновских телескопов XMM-Newton и «Чандра», наткнулись на одну очень странную линию излучения.

Избыток излучения на 3,56 кэВ отмечен красной звёздочкой. (Иллюстрация Resonaances.)

Вообще, такое бывало и раньше. Давным-давно, в 1868 году, когда мы ещё не умели точно анализировать особенности спектральных линий тех или иных веществ в космосе, астроном Уильям Хаггинс нашёл «в небесах» новый химический элемент — «небулий». Через год странные запрещённые линии были обнаружены не только среди звёзд, но и на Солнце, точнее — в его короне (мифический «короний»). И понеслось: аврорий, геокороний и пр. В конце 1920-х, правда, оказалось, что никакого небулия нет, а есть кислород и водород в ионизированном состоянии, которые и дают диковинные спектральные линии.

Теперь, однако, всё иначе. Мы гораздо лучше представляем себе природу спектральных линий. Найденные «странные линии» с энергией 3,52 и 3,56 кэВ (результаты у групп слегка разные) никто не пытается отнести к ионам некоего загадочного химического элемента: никаких ионов с энергией перехода, равной таким значениям, мы не знаем, и, строго говоря, нет даже причин ожидать, что они существуют.

Тем не менее и у нашего времени есть свои белые пятна на лике природы. Да, такие линии излучения могут быть знаком существования тёмной материи (ТМ), благо никаких других мыслимых источников рентгеновского излучения такого рода в межзвёздной среде с ходу придумать не удалось. Но какие именно частицы тёмной материи могли породить эти необычные линии?

Исследователи, само собой, осторожничают: «Суть в том, что мы просто не знаем, что это такое, — говорит Эзра Булбул. — [Но] наиболее захватывающее объяснение — следы распада стерильного нейтрино». Заодно добавим: и единственное быстро приходящее в голову, ибо возможность аппаратной ошибки обе группы отсеяли с помощью нескольких непростых проверок.

Честно сказать, не помним, рассказывали ли мы уже об этом звере, поэтому на всякий случай (не) повторим: известные на сегодня нейтрино — поголовно кирально левые, то есть спин у них направлен против направления движения частицы, а антинейтрино, соответственно, кирально правые. В теории возможны и такие нейтрино, которые будут кирально правыми, а антинейтрино — наоборот, левыми, однако отыскать их много сложнее. Посудите сами: за минуту через вас пролетают триллионы нейтрино, но их обнаружение — целая проблема, так как изо всех взаимодействий они участвуют только в слабом (впрочем, иначе читать этот текст было бы некому, поэтому, быть может, это и хорошо) и гравитационном, кое в смысле лёгкости выявления ещё слабее.

«Правые» же нейтрино, по расчётам, должны взаимодействовать с материей только посредством гравитации — то есть, учитывая их, видимо, ничтожную массу, их сверхъестественно тяжело обнаружить. Название этой гипотетической группы нейтрино — стерильные — точно отражает суть дела. Раньше, когда считалось, что у нейтрино вообще нет массы, получалось, что взаимодействовать через гравитацию безмассовые частицы не могут всё равно, ибо не может гравитировать то, что имеет нулевую массу. Следовательно, само пребывание частиц такого рода в Стандартной модели было чисто символическим: вроде бы и есть частица, но вроде бы её никак нельзя обнаружить, да и не влияет она ни на что.

Позднее, когда стало понятно, что масса у нейтрино всё-таки есть и, по идее, ею может обладать стерильное нейтрино, всё стало проясняться: такой «мул» вполне может оказаться весьма плодовитым, представляя собой значительную часть ТМ. Но опять же пойди его обнаружь — ведь масса у отдельного нейтрино всё-таки ничтожная, и значимую роль нейтрино могут играть лишь благодаря прямо-таки зерговской многочисленности.

И тут вдруг астрономам повезло (если идея о стерильном нейтрино подтвердится, то это — Нобелевка!). Дело в том, что в теории такая частица может, хотя и очень редко, распадаться на «обычное» нейтрино и фотон. При этом каждый из продуктов распада унесёт с собой половину энергии «стерильного» предка, то есть линии в районе 3,52–3,56 кэВ могут указывать на обнаружение вот таких распадов стерильного нейтрино с массой в районе 7,04–7,12 кэВ.

Что ещё интереснее, пока анализ имеет статистическую достоверность в районе четырёх–пяти сигм, а интенсивность линии излучения убывает от центра галактических скоплений к их периферии, как и предсказывается для тёмной материи — и как не должно быть, если это элемент обычной материи (тех же газовых облаков). Увы, пока совершенно не ясно, насколько именно многочисленны эти гипотетические стерильные нейтрино и за какую именно часть тёмной материи (100%? 10%?) они могут отвечать, однако даже если это и не вся ТМ, то и тогда речь может идти об очень крупном астрофизическом открытии.


Скопление Девы в глазах XMM-Newton показывает следы стерильного нейтрино, а вот «Чандра» находить их там отказывается. (Фото Wikimedia Commons.)
Впрочем, примерять фраки и затариваться туристическими буклетами по Стокгольму обеим группам пока рановато. Дело в том, что наблюдения проводились лишь на материале ограниченного числа галактических скоплений в Деве и Персее, а также ближайшей крупной галактики Туманности Андромеды. И хотя космический телескоп XMM-Newton показал следы линии на 3,5 кэВ и там и там, «Чандра» в Деве такой линии «не увидела». Да, в Персее этот телескоп её «вроде бы обнаружил», но давайте серьёзно: если тёмная материя есть, то она будет во всех галактиках Вселенной, не только в скоплениях. Следовательно, странно, что мы видим картину «там есть ТМ — там нет ТМ». Частично это можно списать на то, что наблюдения, по сути, проводились на пределе чувствительности современных земных рентгеновских телескопов, плюс к тому в истории могут участвовать следы чисто технических проблем «Чандры».

Просто вспомним, что в «чандровских» же наблюдениях карликовых галактик в Драконе и Малой Медведице уже находились следы странной линии изучения на 2,51 кэВ, после чего появилось предположение о стерильном нейтрино на 5 кэВ. Однако для решительных выводов тогда не хватило статистической значимости, составившей всего 1,8σ.

Разумеется, и сами исследователи, и их коллеги намерены в ближайшее время попробовать разрешить все имеющиеся сомнения наблюдениями других скоплений галактик в иных регионах Вселенной, в том числе при помощи новых рентгеновских телескопов.

С препринтами названных работ можно ознакомиться здесь и здесь.






Подготовлено по материалам NewScientist и Resonaances.

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Путешествие в центр ада нейтронная звезда

Существование нейтронных звезд было теоретически предположено в 1930-х годах, вскоре после открытия нейтрона. В 1960-х из космоса были получены повторяющиеся радиоимпульсы. Их происхождение было неизвестно, и некоторые ученые считали, что они могут быть свидетельством существования внеземной жизни. Позже было установлено, что эти сигналы излучают пульсары одна из разновидностей нейтронной звезды. Нейтронная звезда состоит из элементарных частиц, по большей части нейтронов, сжатых настолько сильно, насколько это возможно.