Новости космической науки и технологий

«Космическую линейку» снова откалибровали по цефеидам — наше представление о Вселенной может быть ошибочным

Наблюдения и расчёты показывают, что Вселенная расширяется, и в каждый момент времени это происходит с одинаковой скоростью в наблюдаемой области и далеко за её пределами. Точнее, так должно быть в теории, но на практике нужный для расчёта скорости коэффициент — постоянная Хаббла — имеет два разных значения в зависимости от метода его вычисления. Это парадокс и учёные сделали его ещё острее.

Постоянная Хаббла рассчитывается либо с опорой на реликтовое излучение, либо по данным наблюдений с использованием «космической линейки» — разного рода галактических и внегалактических естественных маяков. Разница в данных получается примерно чуть больше 5,6 (км/с)/Мпк (километра в секунду на мегапарсек или примерно на 3,26 млн световых лет). Казалось бы, мелочь. Но из-за этой «мелочи» математически точную модель многих процессов эволюции Вселенной нельзя построить, включая расстановку точек в поисках тёмной материи и энергии.

Используя данные реликтового излучения — оставшегося после Большого взрыва микроволнового излучения в ранней Вселенной — учёные с помощью наблюдения со спутника «Планк» вычислили, что постоянная Хаббла должна быть 67,4 ± 0,5 (км/с)/Мпк. Наблюдения за звёздами дало иной результат — 73,0 ± 1,0 (км/с)/Мпк, за что в своё время была выдана Нобелевская премия. Возник парадокс, названный «напряжённостью Хаббла». Либо учёные ошибаются в наблюдениях, либо строят ошибочные модели эволюции Вселенной.

Группа астрономов с факультета физики Федеральной политехнической школы Лозанны провела углублённый анализ таких переменных звёзд, как цефеиды. Это звёзды переменной светимости, характеристики которых настолько хорошо поняты, что они играют роль ближних маяков во Вселенной. Это основа «лестницы расстояний» — методики оценки удалённости астрофизических объектов. Эта основа служит для поддержки другой ступеньки — сверхновых в далёких галактиках. Вспышки сверхновых и ряд других данных как раз дают базу для расчёта постоянной Хаббла в наблюдаемой Вселенной. Но начинается всё с цефеид.

Свежий релиз данных астрометрического спутника Gaia позволил учёным заново откалибровать цефеиды в нашей галактике. Это означает, что «космическая линейка» повысила точность до рекордных значений — до погрешности менее ±0,9 %. Это до предела укрепило постоянную Хаббла на отметке 73,0 ± 1,0 (км/с)/Мпк. Вероятность ошибки ничтожна. Если такая же точность будет достигнута в результате измерения постоянной Хаббла по реликтовому излучению, то наше представление о механизме развития и жизни Вселенной придётся менять.

Учёные намерены пересмотреть признаки обитаемости миров — жизнь способна зародиться и без воды

Для учёных поиски экзопланет и потенциально обитаемых иных миров стали обычным делом. Но мы продолжаем искать инопланетную жизнь по своим меркам — там, где вода может быть в жидкой форме. Для этого экзопланеты сортируют с учётом нахождения в так называемой «зоне обитаемости» своей звезды, а это в целом редкое пока явление и, как считают некоторые специалисты, ставить во главу угла наличие жидкой воды — это неправильно. Искать нужно совсем другое.

В целом жизнь можно описать как непрерывный процесс вычислений или работу с информацией, которая в природе происходит с учётом обратной связи в виде естественного отбора. Информация о биологических организмах на Земле хранится в ДНК, а определённые белки и другие соединения обрабатывают эту информацию. Фактически потенциал жизни — это потенциал вычислений. И вода в этом процессе может играть как решающую роль, если мы рассматриваем земную биологию, так и вовсе может не иметь к нему отношение. В конце концов, есть же и другие растворители?

По мнению авторов статьи, поиск зон обитания необходимо расширить до поиска зон, где могут проходить вычисления. Для возникновения жизни в зонах вычислений необходимо три базовых условия: во-первых, должен быть богатый состав химических элементов; во-вторых, должен быть источник любой энергии для осуществления химических реакций и совсем необязательно солнечной; и, в-третьих, должен быть субстрат для проведения и поддерживания реакций (на Земле это верхний слой литосферы и океаны).

Основываясь на новом подходе жизнь можно искать в более широких рамках и вне установленных зон обитаемости с жидкой водой. Предложенные поправки позволят нам шире посмотреть на проблему возникновения и распространения жизни во Вселенной.

Астроном-любитель сфотографировал «плазменный водопад» высотой 100 000 км на Солнце

Аргентинский астроном-любитель Эдуардо Шабергер Пупо (Eduardo Schaberger Poupeau) поделился редким изображением «плазменного водопада», высота которого над поверхностью звезды составила около 100 000 км — это как восемь планет размером с Землю, поставленных друг на друга.

Зафиксированное астрофотографом явление называется протуберанцем полярной короны — такие протуберанцы возникают между 60° и 70° северной и южной широты, а вещество быстро возвращается к поверхности звезды из-за особо сильных магнитных полей в этой области. Поэтому такие выбросы называют «плазменными водопадами». Плазма при данном явлении находится не в свободном падении, а движется под действием магнитного поля, которое её и выбросило — вниз она направляется со скоростью около 36 000 км/ч, что намного быстрее, чем можно было бы объяснить только действием магнитных сил. Учёные пока не разгадали всех механизмов этого явления.

Предполагается, что во время своего выброса протуберанец полярной короны проходит две фазы: медленную, когда плазма неспешно поднимается вверх, и быструю, при которой она ускоряется к высшей точке. Явления подобного рода представляют интерес не только для физики Солнца, но и для ядерной физики: магнитное поле вблизи солнечных полюсов эффективно сдерживает плазму, и особенности этого процесса могут помочь в проектировании ядерных термоядерных реакторов.

Протуберанцы полярной короны — довольно распространённые явления, хотя их снимки удаётся заполучить достаточно редко. Но по мере нарастания солнечной активности в текущем 11-летнем цикле их частота может дополнительно вырасти. Так, в начале февраля массивный солнечный протуберанец оторвался от Солнца и оказался захвачен огромным и быстрым полярным вихрем, в котором пребывал около 8 часов.

Астрономы научились находить экзопланеты по траектории звезды

Экзопланеты слишком маленькие и очень далеки, чтобы мы могли увидеть эти миры прямо в оптические телескопы. Поэтому почти все из обнаруженных на сегодня 5300 экзопланет выявлены тем или иным косвенным способом. Тем удивительнее было сделать открытие инопланетного мира с использованием редкого астрономического наблюдения и затем подтвердить его существование прямым наблюдением. Но самое ценное в этом — создание новой методики поиска экзопланет.

В астрономии для косвенного поиска экзопланет используется два основных метода: транзитный и доплеровский. В первом случае астрономы ищут повторяющиеся провалы в блеске звёзд, когда экзопланета перекрывает её свет при проходе по диску в орбитальном движении, а во втором случае фиксируются повторяющиеся изменения в длине волны света звёзд — так называемое доплеровское смещение. Пара звезда-планета вращается вокруг общего центра масс и звезда то приближается в нашу сторону, то движется от нас, что находит отражение в её спектре. В обоих случаях становится возможным обнаружить очень близкие к звёздам экзопланеты, что мешает разглядеть их в оптические телескопы на фоне яркого света материнских звёзд.

Но заметить «танец» звезды на небе можно и другим способом — астрометрическим. Измеряя точное положение звёзд в небе и их радиальную скорость, можно обнаружить характерное кружение звёзд вокруг линии, по которой она должна двигаться при вращении вокруг центра галактики.

Если в системе звезды есть достаточная по массе экзопланета или несколько экзопланет, то звезда будет двигаться характерной «змейкой». Такие данные обнаружились в наблюдениях европейской космической станции Gaia «Гайя». «Гайя» точнейшим образом измеряет координаты звёзд и их скорости движения относительно Земли. Фактически она строит трёхмерную карту звёзд в Млечном Пути в динамике, что даёт массу информации для самых разнообразных открытий.

Ряд звёзд уже привлёк внимание астрономов и одна из них — HIP-99770 — была изучена на предмет наличия экзопланеты. Из данных «Гайи» стало понятно, в какую точку Вселенной надо смотреть и с помощью оптических телескопов Субару и обсерватории Кека на Гавайях в указанной области пространства у звезды HIP-99770 была визуально обнаружена экзопланета, получившая название HIP-99770b.

Таким образом, астрометрический метод дал звезду-кандидата на систему с экзопланетой, и проведённое после этого прямое наблюдение обнаружило там инопланетный мир. Из данных «Гайи» и базы более старой европейской астрометрической орбитальной обсерватории Hipparcos выделены ещё около 50 звёзд-кандидатов, «петляющих» по небу в своём галактическом движении, где также будут проводиться оптические поиски экзопланет. Эти исследования помогут отработать новую методику поиска инопланетных миров.

Испытанный учёными метод позволяет открывать экзопланеты на удалённых орбитах, что ценно само по себе. Экзопланета HIP-99770b имеет 14–16 масс Юпитера и в 1,05 раза больше радиуса Юпитера. Она вращается вокруг звезды массой в две солнечные массы, поэтому находясь от неё в три раза дальше Юпитера (на удалении 15 а. е.) получает примерно столько же энергии, как Юпитер.

Прямое наблюдение экзопланеты в телескоп вместе с астрометрическим методом позволило не только получить данные о размере, плотности и диаметре экзопланеты, но и дало увидеть облака в её атмосфере и даже что-то типа пояса Койпера вокруг местной звезды. Без сомнения, учёные ещё не раз будут изучать такой интересный объект, пытаясь получить о нём и его атмосфере больше данных. В конце концов, когда-нибудь будет обнаружен и близнец Земли. И чем больше у нас будет способов поиска таких экзопланет, тем быстрее это произойдёт.

Троянские астероиды Нептуна оказались краснее других астероидов в Солнечной системе — это поможет в изучении эволюции таких тел

Международная команда астрономов, оценив сопровождающие Нептун так называемые троянские астероиды, установила, что все они имеют красный цвет разной степени насыщенности, краснее, чем большинство астероидов в Солнечной системе. Результаты исследования опубликовали в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества Великобритании. Наблюдение позволяет учёным делать некоторые выводы об истории Солнечной системы.

Троянские астероиды представляют собой облако небесных тел, сопровождающих Нептун на параллельной орбите вокруг Солнца. Они находятся в гравитационно стабильном положении между Нептуном и Солнцем и — между Нептуном и карликовой планетой Плутон. Первый из них открыли в 2001 году, пока описаны менее 50 подобных небесных тел.

Причина не в том, что таких астероидов мало, вероятно, их просто трудно обнаружить на большом удалении от Нептуна, поскольку размеры в поперечнике составляют всего 50-100 км, а находятся они на орбитах в 4,5 млрд км от Солнца. Для обнаружения и исследования использовались самые крупные и мощные телескопы Земли.

По словам ведущего автора исследования Брайса Болина (Bryce Bolin) из подведомственного NASA Центра космических полётов Годдарда, в новой научной работе число исследованных объектов значительно увеличилось. Команда объединила данные, собранные за последние два года четырьмя телескопами — оборудованием Паломарской обсерватории в Калифорнии, «Джемини север» и «Джемини юг» на Гавайях и в Чили, а также телескопом Кека на Гавайях. Исследователи отследили 18 троянских астероидов и оценили их цвет. Оказалось, что они краснее большинства астероидов Солнечной системы, включая даже насыщенные красные варианты.

Такой цвет, по данным учёных, свидетельствует о том, что сопровождающие Нептун астероиды богаты нестабильными компонентами вроде аммиака и метанола, лёд из которых очень чувствителен к теплу и быстро переходит в газообразное состояние, когда на него в достаточной степени воздействует солнечная радиация. Из-за этого астероиды ближе к Солнцу имеют менее красный оттенок, поскольку их аммиак и метанол давно испарились. Если ближе к Солнцу астероиды лишь слегка красноваты, то за орбитой Плутона у них тёмно-красный цвет.

Более того, похоже, что некоторые астероиды сформировались на заре формирования Солнечной системы ещё дальше от Солнца, чем они находятся сегодня и только позже переместились ближе к Нептуну, попав в его гравитационную ловушку. Изучение этих объектов может помочь понять, как формировались астероиды в молодой Солнечной системе и как изменился их состав за последние 4,6 млрд лет.

В Индии построят детектор гравитационных волн — это на порядок повысит точность определения источников событий в небе

Кабинет министров Индии одобрил строительство в стране собственного детектора гравитационных волн. Объект будет построен по проекту американского детектора LIGO, который в 2015 году первым обнаружил гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном 100 лет назад. Индийский детектор LIGO закроет слепые зоны для гравитационных наблюдений на небе и в целом на порядок повысит точность локализации событий во Вселенной международной сетью детекторов.

Власти Индии выделят на реализацию проекта около $320 млн. Строительство будет вестись недалеко от города Аундха в индийском штате Махараштра. Это будет комплекс зданий, включая L-образный интерферометр с 4-километровыми рукавами. Проекты зданий уже завершены, дороги к объекту подведены, часть оборудования — вакуумные камеры — испытаны в лаборатории. Поскольку проект LIGO-India станет калькой с проекта LIGO-USA, то с передачей технологий и проектной документацией всё хорошо. Индийская сторона просто должна следовать проверенным рекомендациям и повторить уже реализованный проект.

Фактически LIGO-India — это сотрудничество между лабораторией LIGO, которая работает под руководством Калтеха и Массачусетского технологического института и финансируется Национальным научным фондом (NSF), и индийскими Центром передовых технологий им. Раджи Раманны (RRCAT), Институтом исследования плазмы (IPR), Межуниверситетским центром астрономии и астрофизики (IUCAA) и Управлением строительных услуг и управления недвижимостью (DCSEM) Министерства атомной энергии. Данная новость, к слову, опубликована на сайте Калтеха (Калифорнийского технологического института).

Интерферометр LIGO способен различить разность фаз в двух опорных лазерных лучах, что укажет на искривление пространства-времени. Это будет означать, что через детектор прошла гравитационная волна, которая изменила длину пробега лазерных лучей. Чем выше точность наблюдений, тем точнее можно определить на каком участке неба произошло гравитационное событие — слияние массивных чёрных дыр или нейтронных звёзд. Точная локализация явления позволит направить туда другие телескопы — оптические, рентгеновские и радио и воочию убедиться, что там произошло ровно то, что зафиксировали детекторы.

Детектор LIGO-India только за счёт своего географического положения на порядок увеличит точность локализации гравитационных явлений. Он дополнит существующую сеть гравитационных детекторов из двух американских установок LIGO, итальянской Virgo и японской KAGRA. Первые измерения на детекторе LIGO-India ожидаются к 2030 году.

Сверхновые способны уничтожать жизнь на планетах огромными дозами радиации на больших расстояниях

Используя данные рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» (Chandra) и других телескопов учёные обнаружили неизвестную ранее угрозу для жизни на планетах земного типа. На определённой фазе процесса образования сверхновых исходящее от области взрыва рентгеновское излучение способно уничтожить биологическую жизнь на планетах в радиусе до 100 световых лет и больше. Раньше это явление не принималось во внимание. Но теперь к нему надо отнестись со всей серьёзностью.

Традиционно опасными для всего живого периодами в явлении сверхновых считались гамма-излучение в первые дни и месяцы после взрыва, а также поток высокоэнергичных частиц, приходящий через сотни и тысячи лет.

Новые наблюдения показали, что в процессе взрыва сверхновой возникает ещё одна угроза — поток рентгеновского излучения, который возникает в результате удара взрывной волны сверхновой звезды о плотный газ, окружающий взорвавшуюся звезду. Генерируемый процессом поток излучения может достичь обитаемой планеты в течение месяцев или лет и будет длиться десятилетиями, что приведёт к вымиранию биологической жизни на планетах земного типа.

Полученные данные проверены при наблюдении 31 сверхновой и последствий их взрывов. Наблюдения проводились в основном с помощью рентгеновской обсерватории NASA Chandra, и миссий Swift и NuSTAR, а также XMM-Newton Европейского космического агентства. Из данных следует, что планеты могут подвергнуться смертельным дозам радиации, находясь на расстоянии около 160 световых лет. На составном изображении ниже показаны четыре сверхновые в исследовании (SN 1979C, SN 1987A, SN 2010jl и SN 1994I).

Среди представленных в наборе изображений четырёх сверхновых объект SN 2010jl произвёл наибольшее количество рентгеновского излучения. По оценкам авторов, эта сверхновая обеспечила смертельную дозу рентгеновского излучения для планет земного типа, находящихся на расстоянии менее 100 световых лет от неё.

Длительный поток рентгеновского излучения может серьёзно изменить химический состав атмосферы планеты. В частности, для похожей на Землю планеты этот процесс может привести к уничтожению значительной части озона, который защищает жизнь от опасного ультрафиолетового излучения звезды-хозяина. Это также может привести к гибели широкого спектра организмов, особенно морских, находящихся в основании пищевой цепи, что приведет к вымиранию.

В изменённом составе атмосферы начнёт преобладать диоксид азота, что проявит себя в виде образования коричневой дымки в воздухе. Растения на суше начнут погибать, и процесс рискует стать необратимым (это явление проиллюстрировано на заглавном изображении).

На Земле найдены изотопы, образование которых учёные объясняют избыточным гамма-излучением — это явный признак работы сверхновых. Тем самым последствия от взрывов могли сказаться на Земле в период от 2 до 8 млн лет назад. Оценки дают данные, что эти сверхновые находились на расстоянии от 65 до 500 световых лет от Земли.

В настоящее время Земля и Солнечная система находятся в безопасном пространстве с точки зрения потенциальных взрывов сверхновых, но масса других планет в Млечном Пути таковыми не являются. Поэтому такие высокоэнергетические события рискуют значительно сократить области в нашей галактике, известные как Галактическая зона обитаемости, где потенциально может существовать биологическая жизнь.

Авторы настоятельно рекомендуют проводить последующие наблюдения за взаимодействующими сверхновыми в течение месяцев и лет после взрыва, что позволит нам полнее оценить их опасность и степень влияния на близлежащие миры. Не стоит искать жизнь в радиационной пустыне, лишних ресурсов на это попросту нет.

Астрономы обнаружили новую опасность для планет подобных Земле

Недавние исследования, проведенные астрономами с использованием данных рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» и других телескопов, показали, что на планетах, аналогичных Земле, существует новая угроза жизни – фаза, когда интенсивные рентгеновские лучи от взорвавшихся звезд могут воздействовать на планеты на расстоянии более 100 световых лет. Эта угроза связана с взрывной волной сверхновой, которая поражает газ, окружающий взорвавшуюся звезду. При таком столкновении может произойти большая доза рентгеновского излучения, которое может достигнуть планеты через несколько месяцев или лет после взрыва и продолжаться десятилетиями. Это воздействие может спровоцировать вымирание на планете.
Исследование, описывающее эту угрозу, основано на рентгеновских наблюдениях 31 сверхновой и их последствий. Ранее большинство исследований сосредоточивалось на двух периодах опасности: интенсивном излучении, производимом сверхновой в течение нескольких дней и месяцев после взрыва, и энергичных частицах, которые прибывают через сотни лет после этого.
Рентгеновские лучи могут серьезно изменить химический состав атмосферы планеты. На Земле этот процесс может уничтожить значительную часть озона, который защищает жизнь от опасного ультрафиолетового излучения звезды-родителя. Это также может привести к гибели морских организмов, особенно составляющих основу пищевой цепи, что приведет к вымиранию.
В результате смертельного облучения рентгеновскими лучами и воздействия ультрафиолетового излучения звезды-родителя на планете может образоваться большое количество диоксида азота, что может привести к обеззеленению земельных массивов и повреждению растений.

«До 50 падающих звёзд в час»: метеорный поток эта-Аквариды достигнет пика в начале мая

Стало известно, что активность метеорного потока эта-Аквариды (майские Аквариды) достигнет пика в ночь на 6 мая. Астрономы ожидают до 50 «падающих звёзд» в час. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на пресс-службу Московского планетария.

Сам же поток эта-Аквариды из созвездия Водолей наблюдается в период с 15 апреля по 27 мая. Помимо максимальной активности, которая будет достигнута в одну из ночей, астрономы выделяют так называемый широкий максимум, когда в небе можно будет увидеть 30 и более вспышек в час. Этот период продлится с 3 по 10 мая.

«Пик активности <…> [потока эта-Аквариды] произойдёт в ночь с 5 на 6 мая. По прогнозам Международной метеорной организации, ожидается до 50 метеоров в час», — сообщил представитель пресс-службы планетария.

Источником метеоров, которые представляют собой вспышки от сгорающих в атмосфере небольших небесных тел, является пылевой след от кометы Галлея. Наша планета проходит через него весной и осенью каждого года. Весной с поверхности Земли можно наблюдать поток Аквариды, а осенью — Ориониды. Оба потока характеризуются яркими и длинными следами, оставляемыми метеорами на ночном небе.

«Радиант майских Акварид находится в созвездии Водолея и к утру виден на юго-востоке невысоко над горизонтом. <…> Условия наблюдения потока в этом году — неблагоприятные, так как пик происходит в полнолуние (05.05.2023). Полная Луна существенно помешает наблюдению метеоров», — отметили астрономы.

Учёные открыли молодую экзопланету размером с Юпитер — она создаёт рябь на газопылевом диске

Группа астрономов во главе с Иэном Хэммондом (Iain Hammond) из Университета Монаша (Австралия) подтвердила открытие молодой экзопланеты размером с Юпитер — её присутствие удалось зафиксировать по следу в газопылевом диске, окружающем звезду HD 169142. Он напоминает след от движущейся по воде лодки.

Окружающее звезду тонкое круглое облако — это так называемый протопланетный диск. Внутри подобных структур холодные плотные глыбы сталкиваются друг с другом, в результате чего под действием гравитационных сил формируются планеты. Протопланетный диск вокруг HD 169142 разделён на три кольца, промежутки между которыми объясняются присутствием молодых, недавно сформировавшихся планет — протопланет.

Около 4,6 млрд лет назад протопланетным диском было окружено и Солнце. В конечном итоге он разрушился, а из него образовались планеты солнечной системы, в том числе Земля. Поэтому изучение таких объектов, молодых звёзд и планет, важно для понимания процессов, которые привели к формированию нашей звёздной системы.

Учёные в течение последних лет производили наблюдения за звездой HD 169142 и её окрестностями в Очень большой телескоп (VLT) на горе Серро-Паранале в чилийской пустыне Атакама — это один из самых передовых оптических телескопов на Земле. Наиболее полезным в открытии оказался инструмент спектро-поляриметрического высококонтрастного исследования экзопланет (SPHERE), представляющий собой систему адаптивной оптики. Инструмент помог установить, что планета размером с Юпитер вращается вокруг HD 169142 на расстоянии, несколько превышающем расстояние от Солнца до Нептуна.

При работе SPHERE блокирует свет звезды в центре протопланетного диска, увеличивая тем самым контрастность изображения; разрешение же увеличивается за счёт коррекции размытия, которое вызывает атмосферная турбулентность. Учёные считают, что глубокое исследование звёздной системы HD 169142, расположенной на расстоянии около 375 световых лет от Солнца, поможет лучше понять механизмы формирования газовых гигантов, подобных Юпитеру.

📺Пикник ТВ👍