Селфи

[Kiesza]

Пер­вое селфи в кос­мо­се: сни­мок Базза Ол­дри­на на фоне Земли, сделанный во время мис­сии Gemini 12 (но­ябрь 1966 года).

@темы: фото, уже история

---

Что такое галактика. Краткий курс для начинающих

[Kiesza]

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.

Прочесть и осознать.

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. Семь лет назад 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.

Среди галактик есть и карлики, и гиганты. В авторитетном оксфордском справочнике Companion to Cosmology 2008 года издания написано, что самые мелкие галактики содержат миллионы звезд, а самые крупные — триллионы. Эта информация уже успела устареть. Как рассказал «ПМ» профессор Техасского университета в Остине Джон Корменди, в последние годы было открыто семейство мини-галактик всего лишь с сотнями звезд: «Это так называемые ультракомпактные карлики, линейные размеры которых лежат в пределах 20 парсек. Несмотря на малое количество звезд, масса таких галактик составляет миллионы и десятки миллионов солнечных масс. Скорее всего, в этом в основном повинна темная материя, хотя некоторые ученые полагают, что немалый вклад принадлежит черным дырам и нейтронным звездам. Как бы то ни было, старое определение галактики как крупного автономного звездного скопления больше не работает». На верхней границе галактического спектра находятся сверхгиганты диаметром порядка мегапарсека, у которых численность звездного населения достигает сотни триллионов.

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.

Млечный путь.

Солнце обращается вокруг центра вполне рядовой спиральной галактики, в состав которой входят 200−400 миллиардов звезд. Ее диаметр приблизительно равен 28 килопарсекам (чуть больше 90 световых лет). Радиус солнечной внутригалактической орбиты — 8,5 килопарсек (так что наше светило смещено к внешнему краю галактического диска), время полного оборота вокруг центра Галактики - примерно 250 миллионов лет.
Балдж Млечного Пути имеет эллипсовидную форму и наделен баром, который обнаружили совсем недавно. В центре балджа находится компактное ядро, заполненное звездами различного возраста — от нескольких миллионов лет до миллиарда и старше. Внутри ядра за плотными пылевыми облаками скрывается достаточно скромная по галактическим стандартам черная дыра — всего лишь 3,7 миллиона солнечных масс.

Наша Галактика может похвастаться двойным звездным диском. На долю внутреннего диска, который имеет по вертикали не более 500 парсек, приходится 95% звезд дисковой зоны, в том числе все молодые яркие звезды. Его охватывает внешний диск толщиной в полторы тысячи парсек, где обитают звезды постарше. Газовый (точнее, газо-пылевой) диск Млечного Пути имеет в толщину не менее 3,5 килопарсек. Четыре спиральных рукава диска представляют собой области повышенной плотности газо-пылевой среды и содержат большинство самых массивных звезд.

Диаметр гало Млечного Пути не менее, чем вдвое больше диаметра диска. Там обнаружено порядка 150 глобулярных кластеров, причем, скорее всего, еще с полсотни пока не открыты. Возраст старейших кластеров превышает 13 миллиардов лет. Гало заполнено темной материей, имеющей комковатую структуру. До недавнего времени полагали, что гало почти шарообразно, однако, по последним данным, оно может быть значительно приплюснуто. Общая масса Галактики может составлять до 3 триллионов солнечных масс, причем на долю темной материи приходится 90−95%. Масса звезд Млечного Пути оценивается в 90−100 миллиардов масс Солнца.

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 (3х1010 масс Солнца) и тяжелой (1011 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 © 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 девяностолетия. Она начала практически с нуля и достигла очень многого. Однако количество нерешенных проблем очень велико. Так, никто не знает, когда и как сформировались первые галактики и какими путями образуются галактики с дисковой структурой. Ученые ожидали очень много от инфракрасного орбитального телескопа «Джеймс Уэбб», запуск которого был намечен на 2018 год. К сожалению, пока не ясно, будет ли этот проект завершен — по причине финансовых трудностей. Хочется надеяться, что рано или поздно он состоится.

@темы: открытый космос, астрономия, термины, Галактики, лекции

---

Ураган на северном полюсе Сатурна

[Kiesza]

@темы: Сатурн

---

Карликовая галактика NGC 1569

[Kiesza]

Карликовая галактика NGC 1569, находится в 11 млн. св. лет от нас в созвездии Жираф. Снимок космическим телескопом Хаббла, охватывает область размером около 8 тыс. св. лет. Слева от центра видны два массивных звездных скопления.

@темы: открытый космос, астрономия, созвездия, Галактики

---

10 возможных решений проблем межзвездных путешествий

[Kiesza]

Сейчас межзвездные путешествия и колонизация кажутся весьма маловероятными. Основные законы физики просто не позволяют этому осуществиться, и многие люди даже не задумываются об этом как о невозможном. Другие же ищут способы сломать законы физики (или хотя бы найти обходной путь), который позволит нам путешествовать к далеким звездам и исследовать дивные новые миры.

Варп-двигатель Алькубьерре.



Все, что называют «варп-двигателем», отсылает нас скорее к «Звездному пути», чем к NASA. Идея варп-двигателя Алькубьерре в том, что он может быть возможным решением (или хотя бы началом его поиска) задачи преодоления ограничений вселенной, которые она накладывает на путешествия быстрее скорости света.

Основы этой идеи довольно просты, и NASA использует пример беговой дорожки для ее объяснения. Хотя человек может двигаться с конечной скоростью на беговой дорожке, совместная скорость человека и дорожки означает, что конец будет ближе, чем мог быть в случае движения по обычной дорожке. Беговая дорожка — это как раз варп-двигатель, движущийся по пространству-времени в своего рода пузыре расширения. Перед варп-двигателем пространство-время сжимается. Позади него расширяется. В теории это позволяет двигателю перемещать пассажиров быстрее скорости света. Один из ключевых принципов, связанный с расширением пространства-времени, как полагают, позволил Вселенной быстро расшириться мгновения спустя после Большого Взрыва. В теории идея должна быть вполне осуществимой.

Более сложным будет создание самого варп-двигателя, которое потребует массивного мешка негативной энергии вокруг аппарата. Непонятно, возможно ли это в принципе. Никто не знает. Кроме того, манипуляции с пространством-временем наводят на еще более хитрые вопросы о путешествиях во времени, подпитке аппарата негативной энергией и о том, как его включать и выключать.

Основную идею предложил физик Мигель Алькубьерре, который также объяснил возможности варп-двигателя как движение по волнам пространства-времени вместо того, чтобы выбирать самый длинный путь. Технически идея не нарушает законы путешествий быстрее скорости света, и в пользу возможного воплощения говорит даже ее математическое обоснование.

Межзвездный Интернет.

Ужасно, когда на Земле нет Интернета и вы не можете подгрузить Google Maps на своем смартфоне. Во время межзвездных перелетов без него будет еще хуже. Выйти в космос — это только первый шаг, ученые уже сейчас начинают задумываться, что делать, когда нашим пилотируемым и беспилотным зондам потребуется передавать сообщения обратно на Землю.

В 2008 году NASA провело первые успешные испытания межзвездной версии Интернета. Проект был запущен еще в 1998 году в рамках партнерства между Лабораторией реактивного движения NASA (JPL) и Google. Спустя десять лет у партнеров появилась система Disruption-Tolerant Networking (DTN), которая позволяет отправлять изображения на космический аппарат за 30 миллионов километров.

Технология должна быть в состоянии справляться с большими задержками и перебоями в передачах, поэтому может продолжать передачу, даже если сигнал прерывается на 20 минут. Он может проходить сквозь, между или через все, от солнечных вспышек и солнечных бурь до надоедливых планет, которые могут оказаться на пути передачи данных, без потери информации.

Как говорит Винт Серф, один из основателей нашего земного Интернета и пионер межзвездного, система DTN преодолевает все проблемы, которыми болеет традиционный протокол TCIP/IP, когда ему нужно работать с большими расстояниями, в космических масштабах. С TCIP/IP поиск в Google на Марсе займет так много времени, что результаты изменятся, пока запрос будет обрабатываться, а на выходе информация будет частично утрачена. С DTN инженеры добавили что-то совершенно новенькое — возможность назначать различные доменные имена различным планетам и выбирать, на какой планете вы хотите осуществить поиск в Интернете.

Что насчет путешествия к планетам, с которыми мы пока не знакомы? Scientific American предполагает, что может быть способ, хотя и очень дорогой и трудоемкий, провести интернет к Альфе Центавра. Запустив серию самовоспроизводящихся зондов фон Неймана, можно создать длинную серию ретрансляционных станций, которые могут отправлять информацию по межзвездной цепи. Сигнал, рожденный в нашей системе, пройдет по зондам и достигнет Альфы Центавра, и наоборот. Правда, потребуется много зондов, на строительство и запуск которых уйдут миллиарды. Да и вообще, учитывая то, что самому дальнему зонду придется преодолевать свой путь тысячи лет, можно предположить, что за это время изменятся не только технологии, но и общая стоимость мероприятия. Не будем спешить.

Эмбриональная колонизация космоса.



Одна из крупнейших проблем межзвездных путешествий — и колонизации в целом — заключается в количестве времени, которое необходимо, чтобы куда-нибудь добраться, даже имея в рукаве какие-нибудь варп-двигатели. Сама задача доставить группу поселенцев в пункт назначения порождает массу проблем, поэтому рождаются предложения отправить не группу колонистов с полностью укомплектованным экипажем, а скорее корабль, набитый эмбрионами — семенами будущего человечества. Как только корабль достигает нужного расстояния до пункта назначения, замороженные эмбрионы начинают расти. Потом из них выходят дети, которые растут на корабле, и когда они наконец достигают пункта назначения, у них имеются все способности зачать новую цивилизацию.

Очевидно, все это, в свою очередь, поднимает огромный ворох вопросов, вроде того, кто и как будет осуществлять взращивание эмбрионов. Роботы могли бы воспитать людей, но какими будут люди, которых вырастили роботы? Смогут ли роботы понять, что нужно ребенку, чтобы расти и процветать? Смогут ли понять наказания и поощрения, человеческие эмоции? Да и вообще, еще предстоит выяснить, как сохранять замороженные эмбрионы в целости сотни лет и как выращивать их в искусственной среде.

Одним из предложенных решений, которое может решить проблемы робота-няньки, может стать создание комбинации из корабля с эмбрионами и корабля с анабиозом, в котором спять взрослые, готовые проснуться, когда им придется растить детей. Череда лет воспитания детей вместе с возвращением к состоянию спячки может, в теории, привести к стабильной популяции. Тщательно созданная партия эмбрионов может обеспечить генетическое разнообразие, которое позволит поддерживать популяцию в более-менее устойчивом состоянии после установления колонии. В корабль с эмбрионами можно включить также дополнительную партию, которая позволит в дальнейшем еще больше разнообразить генетический фонд.

Зонды фон Неймана.



Все, что мы строим и отправляем в космос, неизбежно сталкивается с собственными проблемами, и сделать что-то, что проедет миллионы километров и не сгорит, не развалится и не угаснет, кажется совершенно невозможной задачей. Впрочем, решение этой задачи, возможно, было найдено десятки лет назад. В 1940-х годах физик Джон фон Нейман предложил механическую технологию, которая будет воспроизводиться, и хотя к межзвездным путешествиям его идея не имела никакого отношения, все неизбежно к этому пришло. В результате зонды фон Неймана можно было бы использовать, в теории, для исследования огромных межзвездных территорий. По мнению некоторых исследователей, идея о том, что все это пришло нам в голову первым, не только помпезна, но и маловероятна.

Ученые из Университета Эдинбурга опубликовали работу в International Journal of Astrobiology, в которой исследовали не только возможность создания такой технологии для собственных нужд, но и вероятность того, что кто-то уже это сделал. Основываясь на предыдущих расчетах, которые показывали, насколько далеко может забраться аппарат, используя разные способы передвижения, ученые изучили, как это уравнение изменится, если его применить к самовоспроизводящимся аппаратам и зондам.

Расчеты ученых строились вокруг самовоспроизводящихся зондов, которые могли бы использовать мусор и другие материалы космоса для строительства младших зондов. Родительские и дочерние зонды умножались бы так быстро, что покрыли бы всю галактику всего за 10 миллионов лет — и это при условии, если бы они двигались на 10% скорости света. Впрочем, это означало бы, что в определенный момент нас должны были посещать какие-нибудь подобные зонды. Поскольку мы их не видели, можно подобрать удобное объяснение: либо мы недостаточно технологически развиты, чтобы знать, где искать, либо мы действительно одиноки в галактике.

Рогатка с черной дырой.

Идея использования гравитации планеты или луны для выстрела, как из рогатки, бралась на вооружение в нашей Солнечной системе не раз и не два, прежде всего «Вояджером-2», который получил дополнительный толчок сначала от Сатурна, а потом от Урана на пути из системы. Идея предполагает маневрирование корабля, которое позволит ему увеличить (или уменьшить) скорость по мере движения через гравитационное поле планеты. Особенно эту идею любят писатели-фантасты.
Писатель Кип Торн выдвинул идею: такой маневр может помочь аппарату решить одну из крупнейших проблем межзвездных путешествий — потребление топлива. И предложил более рискованный маневр: разгон с помощью бинарных черных дыр. Минутное сжигание топлива понадобится, чтобы пройти критическую орбиту от одной черной дыры к другой. Проделав несколько оборотов вокруг черных дыр, аппарат наберет скорость, близкую к световой. Останется только хорошо прицелиться и активировать ракетную тягу, чтобы проложить себе курс к звездам.
Маловероятно? Да. Удивительно? Определенно. Торн подчеркивает, что есть множество проблем у такой идеи, например, точные расчеты траекторий и времени, которые не позволят отправить аппарат прямо в ближайшую планету, звезду или другое тело. Также возникают вопросы о возвращении домой, но если уж вы решитесь на такой маневр, возвращаться вы точно не планируете.

Прецедент для такой идеи уже образовался. В 2000 году астрономы обнаружили 13 сверхновых, летящих по галактике с невероятной скоростью в 9 миллионов километров в час. Ученые Университета Иллинойса в Урбана-Шампань выяснили, что эти своенравные звезды были выброшены из галактики парой черных дыр, которые оказались замкнуты в пару в процессе разрушения и слияния двух отдельных галактик.

Starseed Launcher.



Когда дело доходит до запуска даже самовоспроизводящихся зондов, возникает проблема потребления топлива. Это не останавливает людей от поиска новых идей того, как запускать зонды на межзвездные расстояния. Этот процесс потребовал бы мегатонны энергии, используй мы технологии, которые у нас имеются сегодня.

Форрест Бишоп из Института атомной инженерии заявил, что создал метод запуска межзвездных зондов, который потребует количества энергии, примерно эквивалентной энергии автомобильной батареи. Теоретический Starseed Launcher будет примерно 1000 километров в длину и состоять в основном из проволоки и проводов. Несмотря на свою длину, вся эта штуковина могла бы уместиться в одном грузовом судне и зарядиться от 10-вольтовой батарейки.
Часть плана включает запуск зондов, которые немногим больше микрограмма по массе и содержат лишь основную информацию, необходимую для дальнейшего строительства зондов в космосе. За ряд запусков можно запустить миллиарды таких зондов. Основная суть плана в том, что самовоспроизводящиеся зонды смогут объединиться друг с другом после запуска. Сам пусковой механизм будет оборудован сверхпроводящими катушками магнитной левитации, создающими обратную силу, обеспечивающую тягу. Бишоп говорит, что некоторые детали плана требуют проработки, вроде противодействия зондами межзвездной радиации и мусора, но в целом можно начинать строить.

Особые растения для космической жизни.



Как только мы куда-нибудь соберемся, нам понадобятся способы выращивания еды и регенерации кислорода. Физик Фримен Дайсон предложил несколько интересных идей на тему того, как это можно было бы осуществить.

В 1972 году Дайсон читал свою знаменитую лекцию в лондонском колледже Биркбек. Тогда же он предположил, что с помощью некоторых генетических манипуляций можно было бы создать деревья, которые смогут не только расти, но и процветать на неприветливой поверхности, кометы, к примеру. Перепрограммируйте дерево отражать ультрафиолетовый свет и эффективнее сохранять воду, и дерево не только пустит корни и будет расти, но и достигнет немыслимых по земным меркам размеров. В одном из интервью Дайсон предположил, что в будущем, возможно, появятся черные деревья, как в космосе, так и на Земле. Деревья на основе кремния были бы более эффективны, а эффективность — это ключ к продолжительному существованию. Дайсон подчеркивает, что этот процесс будет не минутным — возможно, лет через двести мы наконец выясним, как заставить деревья расти в космосе.

Идея Дайсона не так уж и нелепа. Институт передовых концепций NASA — это целый отдел, задача которого решать проблемы будущего, и среди них задача выращивать стабильные растения на поверхности Марса. Даже тепличные растения на Марсе будут расти в чрезвычайных условиях, и ученые перебирают разные варианты, пытаясь совместить растения с экстремофилами, крошечными микроскопическими организмами, которые выживают в самых жестоких условиях на Земле. От высокогорных томатов, которые обладают встроенным сопротивлением к ультрафиолетовому свету, к бактериям, которые выживают в самых холодных, горячих и глубоких уголках земного шара, мы, возможно, однажды соберем по частям марсианский сад. Осталось только выяснить, как собрать все эти кирпичики вместе.

Локальная утилизация ресурсов.

Жизнь в отрыве от земли может быть новомодной тенденцией на Земле, но когда дело доходит до месячных миссий в космосе, это становится необходимым. В настоящее время NASA занимается, помимо остального, изучением вопроса локальной утилизации ресурсов (ISRU). На космическом судне не так много места, и создание систем для использования материалов, обнаруженных в космосе и на других планетах, будет необходимо для любой долгосрочной колонизации или поездок, особенно когда пунктом назначения станет место, куда будет весьма непросто доставить груз снабжения, топливо, еду и прочее. Первые попытки демонстрации возможностей использования локальных ресурсов были предприняты на склонах гавайских вулканов и в ходе полярных миссий. В список задач входят такие пункты, как добыча топливных компонентов из пепла и другой доступной в природе местности.

В августе 2014 года NASA сделало мощное заявление, показав новые игрушки, которые отправятся на Марс со следующим марсоходом, запуск которого состоится в 2020 году. Среди инструментов в арсенале нового марсохода есть MOXIE, эксперимент по локальной утилизации ресурсов в виде марсианского кислорода. MOXIE будет забирать непригодную для дыхания атмосферу Марса (на 96% состоящую из диоксида углерода) и разделять ее на кислород и моноксид углерода. Аппарат сможет производить 22 грамма кислорода за каждый час работы. NASA также надеется, что MOXIE будет в силах продемонстрировать кое-что еще — постоянную работу без снижения продуктивности или эффективности. MOXIE может не только стать важным шагом в направлении долгосрочных внеземных миссий, но и проложить путь множеству потенциальных преобразователей вредных газов в полезные.

2suit.



Воспроизводство в космосе может стать проблемным на самых разных уровнях, особенно в условиях микрогравитации. В 2009 году японские эксперименты на эмбрионах мышей показали, что даже если оплодотворение происходит в условиях ненулевой гравитации, эмбрионы, которые развиваются за пределами привычного притяжения Земли (или его эквивалента), не развиваются нормально. Когда клетки должны делиться и выполнять специальные действия, возникают проблемы. Это не значит, что оплодотворение не происходит: эмбрионы мышей, зачатые в космосе и внедренные в земных самок мышей, успешно выросли и были рождены без проблем.
Это также поднимает другой вопрос: как именно производство детей работает в условиях микрогравитации? Законы физики, особенно тот факт, что у каждого действия есть равное противодействие, делают его механику немного нелепой. Ванна Бонта, писатель, актриса и изобретатель, решила серьезно заняться этим вопросом.

И создала 2suit: костюм, в котором два человека могут укрыться и заняться производством детишек. Его даже проверили. В 2008 году 2suit был опробовал на так называемой Vomit Comet (самолете, который совершает крутые виражи и создает минутные условия невесомости). Хотя Бонта предполагает, что медовые месяцы в космосе могут стать реальными благодаря ее изобретению, у костюма есть и более практичные применения, вроде сохранения тепла тела в чрезвычайной ситуации.

Проект Longshot.



Проект Longshot был составлен группой Военно-морской академии США и NASA в рамках совместной работы в конце 1980-х. Конечная цель плана заключалась в запуске кое-чего на рубеже 21 века, а именно беспилотного зонда, который отправится к Альфе Центавра. Ему потребовалось бы 100 лет, чтобы достичь своей цели. Но прежде чем он будет запущен, ему потребуются некоторые ключевые компоненты, которые тоже предстоит разработать.

Помимо коммуникационных лазеров, долговечных реакторов ядерного деления и ракетного двигателя на инерционном лазерном синтезе, были и другие элементы. Зонд должен был получить независимое мышление и функции, поскольку было бы практически невозможно поддерживать связь на межзвездных расстояниях достаточно быстро, чтобы информация оставалась релевантной по достижении пункта приема. Также все должно было быть невероятно прочным, поскольку зонд достигнет пункта назначения через 100 лет.

Longshot собирались отправить к Альфе Центавра с разными задачами. В основном он должен был собрать астрономические данные, которые позволили бы точно рассчитать расстояния до миллиардов, если не триллионов, других звезд. Но если ядерный реактор, питающий аппарат, иссякнет, миссия тоже остановится. Longshot был весьма амбициозным планом, который так и не сдвинулся с мертвой точки.

Но это не значит, что идея умерла в зародыше. В 2013 году проект Longshot II буквально оторвался от земли в виде студенческого проекта Icarus Interstellar. С момента появления оригинальной программы Longshot прошли десятилетия технологических достижений, их можно применить к новой версии, и программа в целом получила капитальный ремонт. Были пересмотрены затраты на топливо, срок миссии был урезан вдвое и весь дизайн Longshot был пересмотрен от головы до пят.

Окончательный проект станет интересным показателем того, как нерешаемая проблема меняется с добавлением новых технологий и информации. Законы физики остаются прежними, но 25 лет спустя у Longshot появилась возможность обрести второе дыхание и показать нам, каким должно быть межзвездное путешествие будущего.

@темы: открытый космос, гипотезы и факты, лекции

---

Комета Лавджоя (С/2014 Q2) и сияющие фоном Плеяды

[Kiesza]

@темы: астрономия, Кометы

---

Речь об уникальном астрономическом явлении, а не то шо вы подумали

[N.K.V.D.]

Детальнее

Астрономы обнаружили необычное небесное тело, которое образовалось в результате слияния двух белых карликов. Группа ученых, включая исследователей из России, считает, что их находка в ближайшие несколько тысяч лет схлопнется и превратится в нейтронную звезду.

Белые карлики — это «мертвые» звезды, внутри них уже не протекают термоядерные реакции. Дело в том, что белым карликом становится обычная звезда, в которой закончился запас которые нужны для таких реакций. Из-за своей массы и компактности белые карлики остывают очень медленно и продолжают светить на протяжении многих миллиардов лет. Поэтому их, хотя и не без труда, можно увидеть в обычный телескоп.

Первых белых карликов ученые открыли и идентифицировали более ста лет назад. Астрономы считают, что таких звезд в галактике достаточно много — по сути, большинство светил с массой меньше солнечной заканчивают свою жизнь именно в таком качестве.

Но объект J005311, описанный в Nature и обнаруженный при помощи инфракрасного телескопа WISE, оказался не простым белым карликом. Его отличала аномально высокая светимость, причем не в видимом, а в инфракрасном диапазоне. Получив его спектры, ученые смогли выяснить ряд деталей: например, отсутствие водорода и гелия подтвердило то, что J005311 не может быть обычной звездой. А ширина спектральных линий указала на то, что от небесного дела дует сильный «звездный ветер»: его скорость достигала 16 тысяч километров в секунду.

Такая скорость указывала на наличие рядом с объектом сильного магнитного поля, потому что само по себе излучение белых карликов не может настолько разогнать частицы плазмы. Такое поле, в свою очередь, возникает при вращении остатков звезды вокруг своей оси.

Собрав вместе всю полученную информацию, исследователи пришли к выводу о том, что перед ними не один, а два белых карлика, которые вращаются вокруг общего центра масс на очень малом расстоянии друг от друга. Их совместная масса также оказалась достаточно велика для повторного запуска термоядерных реакций с более тяжелыми элементами. Впрочем, этим реакциям не суждено поддерживаться сколько-нибудь долго.

Расчеты указывают, что вращающиеся компоненты J005311 достаточно быстро теряют энергию за счет излучения гравитационных волн (впрочем, достаточно слабых для того, чтобы их заметили детекторы на Земле). Через несколько тысяч лет J005311 схлопнется, породив нейтронную звезду.

А пока астрономы отмечают, что им удалось поймать редчайшее явление. По оценкам исследователей, среди которых специалисты из МГУ и Специальной астрофизической обсерватории, на весь Млечный Путь не наберется и десятка подобных объектов. Об этом сообщает Рамблер. Далее: news.rambler.ru/tech/42221490/?utm_content=rnew...

@настроение:

@темы: Сверхновые, юмор/космос, Наблюдения

---

Кастор: как шесть звезд уместились в одной?

[Kiesza]

Одна из жемчужин зимнего и весеннего звездного неба — яркая звезда Кастор из созвездия Близнецов. В любительский телескоп эта звезда распадается на три звезды, а всего в этой системе шесть светил!

Что такое двойная звезда?

Полетели смотреть?

Это звезда, которая при ближайшем рассмотрении распадается на две. Многие двойные звезды разделяются при наблюдении в телескоп. То есть на небе мы видим какую-то звезду, наводим на нее наш телескоп, и внезапно оказывается, что звезда состоит на самом деле из двух, очень близко расположенных звезд, которые невооруженный глаз разделить не в состоянии. При этом одна звезда может быть намного ярче спутника, а может быть и так, что две звезды имеют почти одинаковую яркость.

Долгое время астрономов занимал вопрос: действительно ли компоненты в двойных звездах находятся близко друг к другу или просто случайно оказались на одном луче зрения, а на самом деле разнесены в пространстве на многие световые годы? Знаменитый астроном Уильям Гершель (быть может, самый известный астроном конца XVIII века) подозревал, что звезды в таких парах связаны между собой силами взаимного тяготения. Это значит, что они должны вращаться вокруг общего центра масс, подобно тому, как обращаются вокруг общего центра масс Земля и Солнце или Луна и Земля.

Чтобы проверить свою гипотезу, Гершель переписал большое количество двойных звезд, для каждой измерив расстояние и угол между компонентами. После этого он с интервалом в несколько лет каждый раз возвращался к своему списку и заново просматривал каждую из двойных звезд. К своему удовлетворению в начале XIX века Гершель заметил орбитальное движение компонентов у нескольких двойных звезд. Не было никакого сомнения: звезды в таких парах были связаны друг с другом так же, как Солнце и планеты Солнечной системы!

Первой такой парой стала звезда Ка́стор из созвездия Близнецов.

Кастор — яркая звезда, поэтому ее легко найти на небе даже совсем зеленому новичку. Сделаем пару подсказок. Кастор хорошо виден по вечерам зимой и в первой половине весны, когда находится высоко в южной стороне неба. Вместе с находящейся рядом звездой Поллукс, Кастор составляет основу созвездия Близнецов и одну из вершин Зимнего шестиугольника.


Кастор — вторая по яркости звезда в созвездии Близнецов. Рисунок: Stellarium

Чтобы увидеть двойственность Кастора, вам понадобится телескоп с диаметром объектива минимум 60 миллиметров (лучше больше, но и в 6-сантиметровый рефрактор звезды можно разделить). Наведите свой телескоп на Кастор и поставьте максимально полезное увеличение. (Максимально полезное увеличение равно 1,4D, где D — диаметр объектива или апертура телескопа.)

Вы увидите, что Кастор распался на две звезды. Главная звезда имеет блеск 2m, что сравнимо с блеском ковша Большой Медведицы. Рядом с ней находится спутник — звезда 3-й величины. Она располагается к востоку от главной звезды и очень близко к ней — на угловом расстоянии всего 4″. Звезда-спутник находится так близко, что неопытные наблюдатели, да еще если они смотрят в небольшой телескоп, часто не верят в реальность спутника, считая его дефектом оптики!


Снимок двойной звезды Кастор А и Кастор B. Фото: Panagiotis Xipteras

Кастор А и Кастор B (так, приписывая заглавные латинские буквы, принято называть компоненты двойных звезд) имеют белый цвет. Именно эти звезды наблюдал Уильям Гершель, когда обнаружил, что они вращаются друг вокруг друга.

Каковы их свойства?

Обе звезды немного массивнее, горячее и больше Солнца: Кастор А в 2,15 раз массивнее и в 2,3 раза больше в поперечнике, чем наша родная звезда, а Кастор B — в 1,7 раз массивнее и в 1,5 раза больше Солнца по диаметру. Главный компонент испускает в 30 раз, а компаньон в 14 раз больше света, чем Солнце.


Кастор А и Кастор В формируют двойную звезду, каждый из компонентов которой вращается вокруг общего центра масс. Если Кастор А сделать точкой отсчета и принять за неподвижную звезду, то Кастор B будет описывать вокруг главной звезды красивый эллипс. На этом рисунке точками отмечено положение звезды-спутника в разные годы. Период обращения в этой паре равен 445 лет. Источник: Bob King

Но на этом звезды в системе Кастора не заканчиваются! Прозрачной ночью даже в самый небольшой телескоп можно заметить тусклую звездочку в 71″ от главной звезды (в 18 раз дальше, чем находится Кастор B). Эта звезда тоже связана силами притяжения с парой ярких белых звезд. Астрономы называют ее Кастор C или YY Близнецов. По своей природе Кастор С — типичный красный карлик.

Получается, что Кастор — тройная звезда?! Некоторое время так и считалось. Но когда астрономы стали внимательно изучать эту систему, они обнаружили, что маленькая и тусклая звездочка Кастор C состоит на самом деле из двух тусклых красных звездочек, каждая из которых гораздо меньше Солнца! Один оборот вокруг общего центра масс компоненты Кастора С совершают всего за 19,5 часов — меньше, чем за сутки!

По отдельности эти звездочки не видны, так как находятся очень близко друг к другу, зато каждые 19,5 часов они затмевают друг друга, вызывая общее падение яркости Кастора С.

Ну а затем выяснилось, что такие же тусклые и маломассивные красные карлики находятся и на орбитах ярких белых звезд системы Кастора. Их тоже нельзя разглядеть ни в один телескоп и они не затмевают своих ярких соседей, но на присутствие этих звезд однозначно указывают детали в спектре Кастора А и Кастора B.

Фантастика!

Получается, что звезда Кастор состоит из трех пар звезд — всего из шести звезд! Все шесть звезд родились одновременно из одного газопылевого облака, все они — братья и сестры, и притом — близнецы, родившиеся в одно время.


Кастор А и В. Зарисовка по визуальным наблюдениям в любительский телескоп.

Вот какая замечательная звезда находится в созвездии Близнецов! Обязательно наведите на нее свой телескоп и рассмотрите три компонента — Кастор А, Кастор B и Кастор C!

@темы: астрономия

---

Снимок с МКС

[Kiesza]

Центральная часть супертайфуна Trami, снимок с МКС астронавтом Александром Герст (Alexander Gerst), сентябрь 2018 года.

@темы: фото, МКС, Земля

---

КОСМИЧЕСКИЕ ПЕЙЗАЖИ - Тобиас Ротш (Tobias Roetsch)

[ouyeve]

www.фото.ru.com/2018/08/tobias-roetsch.html

@темы: арт

---

О названиях, приоритете и нестандартном выходе из ситуации

[aikr]

Как известно, на Луне есть обширные относительно ровные участки, называемые лунными морями. Те из них, что находятся на видимой стороне, давным-давно изучены в телескопы, описаны и поименованы. И так уж получилось (не знаю, есть ли особое правило на этот счёт, или просто сложилось исторически), что большинство из них названы либо словами, относящимися к воде (Море Волн, Море Облаков, Море Дождей и т.д.), либо обозначающими состояния души (Море Спокойствия, Море Ясности, Море Кризисов...)

А потом вдруг Советский Союз неожиданно для всего мира запустил «Луну-3» и получил фотографии обратной стороны. И среди прочего на этих фотографиях обнаружились два небольших моря. Одно из них советские астрономы назвали Морем Мечты, что вполне в русле традиции, а вот второе — Морем Москвы. И послали заявку в Международный астрономический союз.

Члены МАС оказались в сложной ситуации. С одной стороны, первооткрыватели были полностью в своём праве (особенно если вышеупомянутая традиция была действительно лишь традицией, а не официальным правилом). С другой — даже от традиции отступать как-то не слишком красиво.

И тогда французский астроном Одуэн Дольфюс предложил необычный выход.

Догадаетесь, какой?

Давайте считать, сказал он, что Москва — это состояние души!

На том и согласились, и Море Москвы заняло законное место на лунных картах.

Так что можете иметь в виду, что Москва вполне официально считается состоянием души. Согласно решению Международного астрономического союза от 1961 года.

@темы: уже история, юмор/космос, Луна

---

Сохрани, чтобы не забыть

[Kiesza]

@темы: Луна

---

Киберпанк, который мы заслужили

[Kiesza]

Киберпанк уровня РФ.

Погрузиться!

@темы: фантворчество, книги/фантастика

---

10 научных фактов, которые мы извлекли из первой фотографии черной дыры

[Kiesza]

Идея черных дыр восходит к 1783 году, когда кембриджский ученый Джон Мичелл осознал, что достаточно массивный объект в достаточно маленьком пространстве может притягивать даже свет, не давая ему вырваться. Спустя более века Карл Шварцшильд нашел точное решение для общей теории относительности Эйнштейна, которое предсказало такой же результат: черную дыру. Как Мичелл, так и Шварцшильд предсказали явную связь между горизонтом событий, или радиусом области, из которой свет не может вырваться, и массой черной дыры.

Читать дальше. Осторожно, очень много!

В течение 103 лет после шварцшильдовского предсказания его не могли проверить. И только 10 апреля 2019 года ученые раскрыли первую в истории фотографию горизонта событий. Теория Эйнштейна снова сработала, как и всегда.

Хотя мы уже знали о черных дырах довольно много всего, еще до появления первого снимка горизонта событий, он многое изменил и прояснил. У нас было много вопросов, на которые теперь есть ответы.

10 апреля 2019 года коллаборация Event Horizon Telescope представила первый успешный снимок горизонта событий черной дыры. Эта черная дыра находится в галактике Messier 87: самой большой и массивной галактике в нашем локальном сверхскоплении галактик. Угловой диаметр горизонта событий составил 42 микро-арк-секунды. Это значит, что для того, чтобы покрыть все небо, нужно 23 квадриллиона черных дыр таких же размеров.



На расстоянии в 55 миллионов световых лет, предполагаемая масса этой черной дыры в 6,5 миллиарда раз превышает солнечную. Физически это соответствует размеру, превышающему размер орбиты Плутона вокруг Солнца. Если бы черной дыры не было, свету понадобилось бы около суток, чтобы пройти через диаметр горизонта событий. И только потому, что:
* у Телескопа горизонта событий достаточно разрешающей способности, чтобы увидеть эту черную дыру
* черная дыра сильно излучает радиоволны
* очень мало радиоволновых излучений на фоне, чтобы помешать сигналу.

Мы смогли соорудить этот первый снимок, из которого теперь мы извлекли десять глубоких уроков.

Мы узнали, как выглядит черная дыра. Что дальше?



Это правда черная дыра, как и предсказывалось ОТО. Если вы когда-либо видели статью с названием типа «теоретик смело утверждают, что черных дыр не существует» или «эта новая теория гравитации может перевернуть Эйнштейна», вы догадываетесь, что у физиков нет проблем с придумыванием альтернативных теорий. Несмотря даже на то, что ОТО прошла все испытания, которым мы ее подвергали, недостатка в расширениях, заменах или возможных альтернативах у физиков нет.

И наблюдение черной дыры исключает огромное их количество. Теперь мы знаем, что это черная дыра, а не червоточина. Мы знаем, что горизонт событий существует и что это не голая сингулярность. Мы знаем, что горизонт событий — это не твердая поверхность, поскольку падающее вещество должно выдавать инфракрасную сигнатуру. И все эти наблюдения соответствуют общей теории относительности.

Однако это наблюдение ничего не говорит о темной материи, наиболее модифицированных теориях гравитации, квантовой гравитации или о том, что скрывается за горизонтом событий. Эти идеи находятся за рамками наблюдений EHT.



Гравитационная динамика звезд дает хорошие оценки для масс черной дыры; наблюдения газа — нет.

До первого изображения черной дыры у нас было несколько различных способов измерения масс черных дыр. Мы могли либо использовать измерения звезд — вроде отдельных орбит звезд возле черной дыры в нашей собственной галактики или линии абсорбции звезд в M87 — которые давали нам гравитационную массу, либо выбросов из газа, который движется вокруг центральной черной дыры.

Как для нашей галактики, так и для M87, эти две оценки были очень разными: гравитационные оценки были на 50-90% больше, чем газовые. Для M87 измерения газа показали, что масса черной дыры составляет 3,5 миллиарда солнц, а гравитационные измерения были ближе к 6,2 — 6,6 млрд. Но результаты EHT показали, что черная дыра имеет 6,5 миллиарда солнечных масс, а значит, гравитационная динамика — прекрасный индикатор масс черных дыр, но выводы по газу смещаются в сторону более низких значений. Это прекрасная возможность пересмотреть наши астрофизические предположения об орбитальном газе.

Это должна быть вращающаяся черная дыра, и ее ось вращения указывает в сторону от Земли.

Посредством наблюдений горизонта событий, радиоизлучения вокруг него, крупномасштабного джета и расширенных радиоизлучений, измеренных другими обсерваторий, EHT определила, что это черная дыра Керра (вращающаяся), а не Шварцшильда (не вращающаяся).

Не ни единой простой черты черной дыры, которую мы могли бы изучить, чтобы определить эту природу. Вместо этого нам приходится строить модели самой черной дыры и вещества вне ее, а затем развивать их, чтобы понять, что происходит. Когда вы ищете возможные сигналы, которые могут проявиться, вы получаете возможность ограничивать их так, чтобы они согласовались с вашими результатами. Эта черная дыра должна вращаться, а ось вращения указывает от Земли примерно на 17 градусов.



Мы смогли окончательно определить, что вокруг черной дыры есть вещество, соответствующее аккреционным дискам и потокам.

Мы уже знали, что у M87 был джет — по оптическим наблюдениям — и что она также испускала в радиоволновом и рентгеновском диапазонах. Такого рода излучение не получится получить только от звезд или фотонов: нужно вещество, а также электроны. Только разгоняя электроны в магнитном поле можно получить характерное радиоизлучение, которое мы увидели: синхротронное излучение.

И это также потребовало невероятное количество работы по моделированию. Подкручивая всевозможные параметры всех возможных моделей, вы узнаете, что эти наблюдения не только требуют аккреционных потоков для объяснения радиорезультатов, но и обязательно предсказывают не-радиоволновые результаты — вроде рентгеновских излучений. Важнейшие наблюдения произвел не только EHT, но и другие обсерватории вроде рентгеновского телескопа «Чандра». Потоки аккреции должны нагреваться, о чем свидетельствует спектр магнитных излучений M87, в соответствии с релятивистскими ускоряющимися электронами в магнитном поле.



Видимое кольцо демонстрирует силу гравитации и гравитационное линзирование вокруг центральной черной дыры; и снова ОТО прошла испытания.

Это кольцо в радиодиапазоне не соответствует самому горизонту событий и не соответствует кольцу вращающихся частиц. И это также не самая стабильная круговая орбита черной дыры. Нет, это кольцо возникает из сферы гравитационно линзируемых фотонов, пути которых искривляются гравитацией черной дыры по дороге к нашим глазам.

Этот свет изгибается в большую сферу, чем можно было бы ожидать, если бы гравитация была не такой сильной. Как пишет в работе Event Horizon Telescope Collaboration:

«Мы выяснили, что больше 50% общего потока в арксекундах проходит вблизи горизонта и что это излучение резко подавляется при попадании в эту область, в 10 раз, что является прямым доказательством предсказанной тени черной дыры».

Общая теория относительности Эйнштейна в очередной раз оказалась верной.



Черные дыры — динамические явления, их излучение меняется со временем.

При массе в 6,5 миллиарда солнц, свету понадобится примерно день, чтобы преодолеть горизонт событий черной дыры. Это грубо устанавливает временные рамки, в которые мы можем ожидать увидеть изменения и флуктуации излучения, наблюдаемого EHT.

Даже наблюдения, которые длились несколько дней, позволили нам подтвердить, что структура испускаемого излучения меняется со временем, как и предсказывалось. Данные за 2017 год содержат четыре ночи наблюдений. Даже взглянув на эти четыре изображения можно визуально увидеть, что первые два обладают схожими чертами и последние два также, однако между первым и последним есть значительные отличия. Иными словами, свойства излучения вокруг черной дыры в M87 действительно меняются со временем.



EHT в будущем раскроет физическое происхождение вспышек черных дыр.

Мы увидели, как в рентгеновском, так и в радиодиапазоне, что черная дыра в центре нашего собственного Млечного Пути испускает кратковременные вспышки излучения. Хотя самое первое представленное изображение черной дыры показало сверхмассивный объект в M87, черная дыра в нашей галактике — Стрелец А* — будет такой же большой, только меняться будет быстрее.

По сравнению с массой M87 — 6,5 миллиарда солнечных масс — масса Стрельца А* будет всего 4 миллиона солнечных масс: 0,06% от первой. Это значит, что колебания будут наблюдаться уже не в течение дня, а в течение даже одной минуты. Особенности черной дыры будут меняться быстро, и когда произойдет вспышка, мы сможем раскрыть ее природу.

Как вспышки связаны с температурой и светимостью радиокартины, которую мы увидели? Происходит ли магнитное пересоединение, как в выбросах корональной массы нашего Солнца? Что-нибудь разрывается в потоках аккреции? Стрелец А* вспыхивает ежедневно, поэтому мы сможем связать все нужные сигналы с этими событиями. Если наши модели и наблюдения будут такими же хорошими, какими они оказались для M87, мы сможем определить, что движет этими событиями и, возможно, даже узнаем, что падает в черную дыру, создавая их.



Появятся поляризационные данные, которые раскроют, обладают ли черные дыры собственным магнитным полем.

Хотя мы все мы определенно были рады увидеть первый снимок горизонта событий черной дыры, важно понимать, что вскоре появится совершенно уникальная картина: поляризации света, исходящего от черной дыры. Из-за электромагнитной природы света его взаимодействие с магнитным полем отпечатает особенную поляризационную сигнатуру на ней, позволив нам реконструировать магнитное поле черной дыры, а также и то, как оно меняется со временем.

Мы знаем, что вещество за пределами горизонта событий, являясь по сути движущимися заряженными частицами (вроде электронов), генерирует собственное магнитное поле. Модели указывают, что линии поля могут либо оставаться в аккреционных потоках, либо проходить через горизонт событий, образуя своеобразный «якорь» в черной дыры. Есть связь между этими магнитными полями, аккрецией и ростом черной дыры, а также джетами. Без этих полей материя в потоках аккреции не могла бы терять угловой импульс и падать в горизонт событий.

Поляризационные данные, благодаря силе поляриметрической визуализации, расскажут нам об этом. Данные у нас уже есть: осталось выполнить полный анализ.



Усовершенствование Event Horizon Telescope покажет наличие других черных дыр вблизи галактических центров.

Когда планета вращается вокруг Солнца, это связано не только с тем, что Солнце оказывает гравитационное воздействие на планету. Всегда есть равная и противоположная реакция: планета оказывает воздействие на солнце. Точно так же, когда объект кружит вокруг черной дыры, он также оказывает гравитационное давление на черную дыру. В присутствии целого набора масс возле центров галактик — и, в теории, множества невидимых пока черных дыр — центральная черная дыра должна буквально дрожать на своем месте, будучи растаскиваемой броуновским движением окружающих тел.

Сложность проведения этого измерения сегодня заключается в том, что вам нужна контрольная точка для калибровки вашего положения относительно местоположения черной дыры. Техника для такого измерения подразумевает, что вы смотрите на калибратор, затем на источник, снова на калибратор, снова на источник и так далее. При этом перемещать взгляд нужно очень быстро. К сожалению, атмосфера меняется очень стремительно, и за 1 секунду многое может измениться, поэтому вы просто не успеете сравнить два объекта. Во всяком случае, не с современными технологиями.

Но технологии в этой области развиваются невероятно быстро. Инструменты, которые используются на EHT, ожидают обновления и, возможно, смогут достичь необходимой скорости к середине 2020-х годов. Эта загадка может быть решена к концу следующего десятилетия, и все благодаря улучшению инструментария.



Наконец, Event Horizon Telescope в конечном счете увидит сотни черных дыр.

Чтобы разобрать черную дыру, нужно, чтобы разрешающая сила массива телескопа была лучше (то есть с высоким разрешением), чем размер объекта, который вы ищете. В настоящее время EHT может разобрать только три известных черных дыры во Вселенной с достаточно большим диаметром: Стрелец А*, центр M87, центр галактики NGC 1277.

Но мы можем увеличить мощность ока Event Horizon Telescope до размеров Земли, если запустим телескопы на орбиту. В теории, это уже технически достижимо. Увеличение количества телескопов увеличивает количество и частоту наблюдений, а вместе с тем и разрешение.



Внеся необходимые улучшения, вместо 2-3 галактик мы сможем находить сотни черных дыр или даже больше. Будущее фотоальбомов с черными дырами кажется ярким.

Проект Телескопа горизонта событий был дорогим, но он окупился. Сегодня мы живем в эпоху астрономии черных дыр и наконец-то смогли наблюдать их воочию. Это только начало.

---

Юпитер глазами Пионера-11 и Юноны

[Kiesza]

За 44 года мир шагнул вперёд в развитии, в том числе улучшились наши возможности в области космической фотографии. Вот так отличаются два снимка Юпитера в 1974 и 2018 годах. Пионер-11 лишь пролетал мимо Юпитера и Сатурна, миссия же Юноны направлена всецело на изучение Юпитера.

@темы: Юпитер

---

Рекордный снимок Большого Магелланова Облака

[Kiesza]

Команда астрономов-любителей получила удивительное по красоте изображение Большого Магелланова Облака — карликовой галактики, которая является спутником Млечного Пути.

Завораживающий снимок стал рекордным среди астрономов-любителей. В процессе сбора данных общая длительность экспозиции составила 1060 часов! Это эквивалентно примерно полутора месяцам непрерывной съёмки. Однако фактические наблюдения продолжались несколько месяцев в 2018–2019 гг. Суммарное разрешение достигает 14 400 × 14 200 точек, или 204 мегапикселей.

Большое Магелланово Облако находится на удалении приблизительно 163 тыс. световых лет от нашей галактики. Оно содержит около 30 млрд. звёзд. Для сравнения: Млечный Путь по различным оценкам насчитывает до 400 млрд. светил.

@темы: открытый космос

---

Остаток сверхновой E0102-72.3

[Kiesza]

Остаток сверхновой E0102-72.3, расположен в Малом Магеллановом облаке. Синим и фиолетовым цветом обозначены собранные Chandra данные. Красным и зеленым - результаты наблюдений Хаббла и VLT. Благодаря Chandra, астрономы получили подтверждение, что большая часть кислорода во Вселенной синтезируется в недрах сверхмассивных звезд.

[J]Kiesza[/J] в сообществе    [J]твоя Вселенная[/J] <a href="http://eyespace.diary.ru/p217681294.htm" target=_blank> делится</a>  фотографией сверхновой E0102-72.3

@темы: открытый космос

---

Далекая туманность

[Kiesza]

Эмиссионная туманность NGC 6188, освещаемая звездным кластером NGC 6193. Размеры этого участка Вселенной составляют около 600 световых лет, а чтобы добраться к NGC 6188 придётся преодолеть 4000 световых лет.

[J]Kiesza[/J] в сообществе    [J]твоя Вселенная[/J] <a href="http://eyespace.diary.ru/p217681281.htm" target=_blank> делится</a>  фотографией далекой туманности NGC 6188

@темы: открытый космос, туманности

---

С чего начинается станция)

[Kiesza]

Модуль «Заря» в составе МКС, именно с него началась постройка станции, модуль был выведен на орбиту Земли в 1998 году.

[J]Kiesza [/J] в сообществе    [J]твоя Вселенная[/J] <a href="http://eyespace.diary.ru/p217681277.htm" target=_blank> делится</a>  фотографией модуля "Заря"

@темы: фото, МКС, уже история

---

До 120!

[твоя Вселенная]

Сегодня нашему сообществу исполнилось 6 лет!
Скоро в школу))



не в обзоры

@темы: модераторское