Новости космической науки и технологий

[MAXSIMUS]

Метан в струях, бьющих из-под поверхности Энцелада, может указывать на жизнь

Неизвестный процесс, в результате которого образуется метан, вероятно, протекает в скрытом от наших глаз океане, находящемся под ледяной корой спутника Сатурна Энцелада, указывается в новом исследовании.

Гигантские струи воды, вырывающиеся из-под поверхности Энцелада, уже на протяжении долгого времени намекают на существование на ледяном спутнике Сатурна подповерхностного океана. Пролетая сквозь эти струи, аппарат Cassini («Кассини») произвел отбор проб материала и обнаружил относительно высокие содержания газов, которые принято связывать с гидротермальными источниками, расположенными на нашей планете на океаническом дне – среди них молекулярный водород, метан и диоксид углерода. Количество метана оказалось неожиданно большим.

В новом исследовании группа во главе с Регисом Феррьере (Regis Ferriere), адъюнкт-профессором кафедры экологии и эволюционной биологии Аризонского университета, США, проверяет при помощи математических моделей возможность объяснения наблюдаемых при помощи этого космического аппарата концентраций метана в веществе струй при помощи биотических или абиотических процессов.

Согласно произведенным командой расчетам, полученные при помощи зонда Cassini данные согласуются либо с микробной гидротермальной активностью, либо с процессами, не включающими жизненные формы, однако отличающиеся от аналогичных процессов, протекающих на Земле.

На Земле метан может извергаться из гидротермальных источников, будучи произведенным абиотическим путем, однако скорость его производства этим способом является крайне низкой, отмечают авторы. Для объяснения производства метана на поверхности Энцелада лучше всего подходит гипотеза, включающая особые бактерии, синтезирующие метан из водорода, образующегося в результате расщепления воды в раскаленных недрах, и углекислого газа (процесс метаногенеза). Альтернативное объяснение включает абиотические процессы синтеза метана, сильно отличающиеся от земных аналогов. Абиотические процессы, близкие к процессам, протекающим на дне земного океана, не могут объяснить наблюдаемые концентрации метана в веществе струях Энцелада, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

[Administrator]

Метан на одном из спутников Сатурна может указывать на присутствие жизни, считают учёные
08.07.2021
Учёные из Аризонского университета пришли к выводу, что ни один из известных природных процессов не может производить такое количество метана, которое имеется на Энцеладе, одном из спутников Сатурна. Исследователи предполагают, что на небесном теле могут происходить либо неизвестные природные процессы, в результате которых в атмосферу выбрасываются частицы метана, либо там есть биологическая жизнь.

Много лет назад, когда космический зонд «Кассини-Гюйгенс» изучал систему Сатурна и его спутников, аппарат обнаружил на Энцеладе выбросы водяного пара, азота, углекислого газа, метана, а также других соединений. Сатурн удалён от Солнца больше, чем Юпитер, поэтому на его спутниках ещё холоднее. Однако, как и Юпитер, Сатурн обладает мощной гравитацией. Когда его спутники вращаются по орбите, притяжение планеты буквально растягивает поверхность спутников, оставляя на ней разрывы или разломы. Также в этот момент происходит процесс, называемый приливным разогревом. Если добавить сюда геологическую активность и подлёдный жидкий океан Энцелады, то получится идеальный рецепт для гидротермальных источников. Именно они создают те самые выбросы, в которых зонд «Кассини-Гюйгенс» обнаружил различные соединения, включая метан, говорят учёные.

Хотя метан может производиться и не биологическим путём всё же, как известно, основным его источником на Земле являются продукты деятельности живых организмов. Он образуется в кишечнике жвачных животных, а также в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов, таких как археи. По этой причине обнаружение этого газа в атмосфере других небесных тел всегда интересовало учёных. Те же марсоход «Кьюриосити» и орбитальный зонд Trace Gas Orbiter не один год собирали информацию о выбросах метана в атмосфере Марса.

В настоящее время не проводятся миссии по исследованию Энцелада, однако учёные из Аризонского университета решили разобраться в том, что же могло вызвать всплески метана в атмосфере спутника Сатурна с помощью компьютерного моделирования. Для этого они разработали математическую модель, с помощью которой можно было бы объяснить или хотя бы предположить, что же может происходить под толстой ледяной коркой Энцелада.

«Мы хотели знать могут ли земноподобные микробы, использующие воду для производства метана, объяснить удивительное количество этого газа, обнаруженное "Кассини". Поиск таких микробов, известных как метаногены, на морском дне Энцелада потребует очень сложных глубоководных миссий, на запуск которых не стоит рассчитывать в ближайшие десятилетия», — говорит биолог и соавтор исследования Реджис Феррье (Regis Ferriere) из Университета Аризоны.

Разработка математической модели оказалась очень кропотливой. В ней учитывались химические и органические соединения, обнаруженные зондом «Кассини» в 2005 году, температура морского дна и гидротермальных источников спутника, а также влияние, которое микробы могли бы оказать на его окружающую среду и процессы, благодаря которым метан образуется на Земле.

В конце концов, учёные пришли к выводу, что наблюдаемые объёмы содержания метана в атмосфере Энцелада были слишком высокими, чтобы являться результатом известных геохимических процессов. С одной стороны, это может означать, что в глубинах океана спутника могут быть микробы. Другим возможным объяснением могут являться происходящие в недрах спутника некие неизвестные на Земле геохимические процессы. Например, метан мог попасть внутрь спутника во время формирования небесного тела, а теперь, под воздействием вышеуказанных гравитационных факторов, просто сочится наружу.

[MAXSIMUS]

Небольшое количество лития в классической новой звезде

Новое исследование производства лития в классической нове показало, что уровень производства составляет всего пару процентов от того, что наблюдалось в других примерах. Это показывает, что существует большое разнообразие внутри классических новых и подразумевает, что только взрывы новых не могут объяснить количество лития, наблюдаемое в текущей Вселенной. Это важный результат для понимания как механизма взрыва классических новых, так и общей химической эволюции Вселенной.

В современном мире литий используется в аккумуляторах, питающих смартфоны и другие устройства. Считалось, что большая часть лития, найденного на Земле и в остальной части Вселенной, первоначально была произведена в классических взрывах новых. Наблюдения классической новой V339 Del с помощью телескопа Subaru подтвердили эту теорию, предоставив первые наблюдательные данные о больших количествах лития, производимых и выбрасываемых в космос ("Классические взрывы новых - крупнейшие литиевые заводы во Вселенной" 18 февраля 2015 года).

Теперь команда во главе с Акирой Араи, исследователем астрономической обсерватории Кояма Университета Киото Санге, использовала открытую программу наблюдений телескопа Subaru для изучения V5669 Sgr, классической новой звезды, появившейся в Стрельце в 2015 году. Это было всего восьмое исследование, которое было успешно проведено. Четыре из этих восьми, включая первый, были проведены с помощью телескопа Субару. Это исследование примечательно тем, что расчетное производство лития составляет лишь несколько процентов от производства, наблюдаемого в других. Это указывает на то, что среди новых существует большое разнообразие. Тот факт, что некоторые новые производят только небольшое количество лития, предполагает, что другие объекты, такие как сверхновые, могут внести важный вклад в производство лития во Вселенной.

Классическая новая звезда возникает в тесной двойной системе, состоящей из белого карлика и звезды-компаньона. Газ от звезды-компаньона накапливается на белом карлике, повышая температуру и давление на его поверхности, что приводит к взрывному нуклеосинтезу. При взрыве образуется нестабильный изотоп бериллия (7Be). Этот бериллий распадается на литий с периодом полураспада 53 дня.

Исследовательская группа наблюдала линии поглощения этого бериллия в спектре новы примерно через месяц после взрыва. Эти линии поглощения находятся в ультрафиолетовой области и легко подвержены влиянию поглощения земной атмосферой, что чрезвычайно затрудняет наземные наблюдения. Поэтому наблюдения требуют большого телескопа со спектрометром с высокой чувствительностью в ультрафиолетовой области, расположенный на большой высоте, где воздух разрежен. Телескоп Subaru - единственный телескоп, который может наблюдать синтез лития в нове из северного полушария. Есть надежда, что телескоп Subaru продолжит оставаться на переднем крае этой области и поможет нам понять, как элементы были синтезированы и эволюционировали, чтобы создать богатую материей вселенную, в которой мы живем. Чтобы максимизировать научную отдачу и позволить исследователям проводить свои собственные оригинальные исследования в таких областях, телескоп Subaru предлагает программу наблюдения открытого использования, где японские исследователи могут подать заявку на время наблюдения.

Эти результаты будут опубликованы в Астрофизическом журнале в июле 2021 года как Arai et al. "Обнаружение 7Be II в классической Nova V5669 Sgr (Nova Sagittarii 2015 № 3)."

[MAXSIMUS]

Небольшой спутник с солнечным парусом догонит объект родом из межзвездной среды

Когда Оумуамуа, первый объект родом из межзвездного пространства, когда-либо наблюдаемый в Солнечной системе, был впервые открыт в 2017 г., он продемонстрировал ряд необычных свойств, которые привели астрономов в недоумение. Его продолговатая форма, отсутствие комы и тот факт, что траектория объекта подвергалась изменениям в ходе движения, стали сюрпризом для астрономов, и для объяснения этих свойств было предложено несколько различных гипотез, согласно которым этот объект мог оказаться активно сублимирующим водородным айсбергом или даже солнечным парусником внеземного происхождения, совершающим продолжительное космическое путешествие. Мы можем никогда не узнать истинной природы этого объекта, поскольку Оумуамуа двигался слишком быстро и был зарегистрирован слишком поздно, чтобы подробно рассмотреть его.

Возможно, мы опоздали с наблюдениями объекта Оумуамуа, но теперь появилась возможность подготовиться к визиту новых «гостей» из-за пределов Солнечной системы. Специальный космический аппарат сможет догнать такой объект и провести его подробные наблюдения. Идея такого «межзвездного перехватчика» давно обсуждалась в экспертном сообществе, и эти разработки даже получили финансирование по программе Innovative Advanced Concepts (NIAC) НАСА. Но как именно будет работать такой «перехватчик»?

В новой работе предложен один из вариантов конструкции такой миссии. Он объединяет преимущества технологий солнечного паруса и миниатюрных спутников, называемых кубсатами. Обе технологии уже были прежде успешно опробованы в космосе.

Для перехвата объекта родом из межзвездного пространства кубсат с солнечным парусом может быть запущен заранее и «припаркован» на околосолнечной орбите, где он будет спокойно дожидаться обнаружения следующего интересного для ученых объекта. Такой стремительно реагирующий аппарат может быть адаптирован для разных миссий. Например, пятилетняя миссия позволит легко нагнать и изучить объект родом из межзвездного пространства, передавая на Землю ценные данные, которые нам не удалось получить по объекту Оумуамуа. С другой стороны, аналогичный аппарат, отправляемый с более продолжительной десятилетней миссией, может даже доставить на Землю образцы.

Одной из основных проблем, с которой инженеры столкнутся при разработке аппаратов для таких миссий, является способность солнечного паруса выдерживать высокую температуру. Перехватчик подойдет к Солнцу ближе, чем когда-либо прежде, при этом его алюминиевая структура с каптоновым покрытием (покрытием из полиимидной пленки), способная не плавиться на расстоянии порядка 0,15 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от нашего светила, должна выдержать тепловую нагрузку, но на системы экранирования контрольных механизмов и других систем космического аппарата следует обратить особое внимание. С другой стороны, оснащение аппарата слишком массивными тепловыми экранами приведет к снижению его скорости, и может оказаться, что аппарат не сможет догнать объект родом из межзвездного пространства, отмечают инженеры.

Работа опубликована на сервере научных препринтов arxiv.org.

[MAXSIMUS]

Из глубин Млечного Пути «пришел» таинственный сигнал
Впервые в нашей галактике был обнаружен быстрый радиовсплеск. Кажется, ученые близки к раскрытию его происхождения.
Интенсивный импульс радиоволн зафиксировали два наземных радиотелескопа 28 апреля 2020 года. Явление длилось всего лишь миллисекунду, но для изумленных астрономов это было крупное открытие, представляющее собой первый случай, когда быстрый радиовсплеск был обнаружен так близко к Земле.

С тех пор явление тщательно изучили. Оказалось, оно возникло всего в 30 000 световых лет от нашей планеты, в пределах Млечного Пути.

До таинственного сигнала все быстрые радиовсплески наблюдались за пределами нашей галактики. «Обычно они находятся на расстоянии миллиардов световых лет от нас, что затрудняет их изучение», — говорит исследователь Прагья Чавла из Университета Макгилла в Канаде.

Данные наблюдений теперь позволяют предположить, что источником быстрого радиовсплеска, скорее всего, является магнетар — тип молодой нейтронной звезды, родившейся из «тлеющих углей» сверхновых звезд. Магнитное поле магнетаров в 5000 триллионов раз мощнее земного, что делает их самыми мощными магнитами во Вселенной.

Исследование еще продолжается. «Сигнал, который мы наблюдали, был все же менее энергичным, чем большинство внегалактических быстрых радиовсплесков. Именно поэтому пока мы не можем с уверенностью сказать, можно ли объяснить магнетарами все подобные радиовсплески», — отмечает исследователь Чавла.

[MAXSIMUS]

Тысячи галактик были классифицированы в мгновение ока
Астрономы разработали и «натренировали» компьютерную программу, способную классифицировать десятки тысяч галактик в течение всего лишь нескольких секунд, в то время как обычно решение этой задачи занимает несколько месяцев.

В новом исследовании астрофизики из Австралии использовали алгоритм машинного обучения для ускорения процесса, который обычно осуществляется вручную профессиональными астрономами и помогающими им астрономами-любителями со всего мира.

«Галактики отличаются обилием разнообразных форм и размеров, - сказал главный автор Митчелл Кавана (Mitchell Cavanagh) из филиала Международного центра радиоастрономических исследований в Университете Западной Австралии.

«Классификация галактик по формам представляет собой важный этап понимания процессов их формирования и эволюции, и она даже может помочь пролить новый свет на природу самой Вселенной».

Кавана сказал, что по мере появления все новых и новых обширных обзоров неба астрономы все чаще сталкиваются с проблемами нехватки времени на обработку полученных снимков галактик.

«Мы будем наблюдать несколько миллионов галактик на протяжении нескольких ближайших лет. Иногда астрономы-любители помогают нам в идентификации галактик по снимкам в рамках проекта Galaxy Zoo – но нам все равно не хватает времени!»

Здесь и появляются так называемые конволюционные нейронные сети. В современном высокотехнологичном мире компьютерные программы этого класса встречаются повсюду, начиная от анализа медицинских снимков и вплоть до анализа биржевых котировок.

В последние годы конволюционные нейронные сети получили широкое распространение в астрономии. Обычно они используются для получения ответа на вопрос, является ли галактика спиральной или нет, однако эта новая нейтронная сеть использует многоклассовую классификацию – отвечая на вопрос, является ли галактика эллиптической, линзовидной, спиральной или неправильной. Это позволяет достичь большей точности, в сравнении с существующими нейронными сетями, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

[MAXSIMUS]

Разрешена давняя загадка рентгеновских полярных сияний на Юпитере
\
Коллектив исследователей смог разрешить давнюю загадку о механизме периодического возникновения рентгеновских полярных сияний в атмосфере Юпитера с частотой в несколько минут.

Эти рентгеновские полярные сияния являются частью системы юпитеранских полярных сияний – вспышек видимого и невидимого излучения, которые возникают при взаимодействии заряженных частиц с атмосферой планеты.

В новом исследовании астрономы во главе с доктором Уильямом Данном (William Dunn) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе объединили результаты наблюдений Юпитера с близкого расстояния, выполненных при помощи космического аппарата Juno («Юнона»), который в настоящее время работает на орбите вокруг газового гиганта, с соответствующими им рентгеновскими наблюдениями, выполненными при помощи спутника XMM-Newton Европейского космического агентства.

Согласно команде, причиной возникновения этих рентгеновских вспышек являлась периодическая вибрация линий магнитного поля Юпитера. Такие вибрации создают волны плазмы (ионизированного газа), которые направляют тяжелые ионы вдоль линий магнитного поля, до тех пор, пока те не достигнут атмосферы планеты, где из них выделяется энергия в форме рентгеновского излучения.

«Теперь мы знаем, что эти ионы транспортируются плазменными волнами – объяснение, которое раньше не предлагалось для этого явления, хотя на Земле полярные сияния формируются по аналогичному механизму. Поэтому мы считаем, что данный механизм может быть универсальным и реализовываться в космосе в самых различных условиях», - сказал Данн.

Рентгеновские полярные сияния происходят на северном и южном полюсах Юпитера периодически. В ходе недавних наблюдений, произведенных командой Данна, рентгеновские вспышки возникали на Юпитере каждые 27 минут.

Источником заряженных ионов, которые бомбардируют атмосферу Юпитера, вызывая ее свечение, являются вулканические газы, образующиеся на спутнике Юпитера Ио и рассеиваемые в космос.

Этот газ ионизируется (атомы лишаются электронов) под действием столкновений в непосредственных окрестностях Юпитера, формируя плазменный тор, опоясывающий планету, пояснили авторы.

Работа опубликована в журнале Science Advances.

[MAXSIMUS]

Дискуссиям о скорости расширения Вселенной может быть положен конец

Наша Вселенная расширяется, однако два основных способа определения скорости расширения нашего мира дают противоречивые результаты. На протяжении последнего десятилетия астрофизики разделились на два лагеря: одни считают, что это различие является значимым, а другие полагают, что проблема кроется в ошибках измерения.

Если окажется, что это несоответствие связано с ошибками, то стандартная модель устройства Вселенной получит подтверждение. Альтернативная возможность предполагает привлечение принципиально новой физики для объяснения устройства нашего мира. В течение нескольких десятков лет новые научные работы склоняли чашу весов попеременно в пользу то одной, то другой позиции по этому вопросу.

Венди Фридман (Wendy Freedman), знаменитая астроном и почетный профессор астрономии и астрофизики Чикагского университета, США, 20 лет назад осуществила некоторые из оригинальных измерений скорости расширения Вселенной, которые дали более высокое значение постоянной Хаббла. Однако в новой работе, основанной на недавних наблюдениях, Фридман склоняется к тому, что между значениями постоянной Хаббла, полученными двумя основными современными методами, нет противоречий.

Первый основной метод измерения постоянной Хаббла основан на измерении параметров реликтового излучения – фонового свечения Вселенной, сохранившегося после Большого взрыва. Если измерить параметры этого излучения и, заложив их в стандартную модель устройства Вселенной, просчитать на их основе современное значение постоянной Хаббла, то получим значение около 67,4 километра в секунду на парсек. Другой метод основан на измерении скорости удаления от нас галактик местной Вселенной и предполагает точное измерение космических расстояний, основанное на определении видимой яркости звезд постоянной светимости, называемых цефеидами. Этот метод дает значение постоянной Хаббла порядка 72 километров в секунду – и именно такое значение было получено Фридман и ее группой в далеком 2001 г.

Однако в новой работе Фридман, являющаяся на протяжении десятилетий признанным экспертом в определении космических расстояний, предлагает обратить внимание на новый метод, основанный на измерениях видимой яркости других звезд постоянной светимости – красных гигантов. Согласно Фридман, накопленный ее группой опыт новейших наблюдений показывает, что цефеиды менее надежны, чем красные гиганты, при определении расстояний в местной Вселенной. Полученное на основе метода измерения яркости красных гигантов значение постоянной Хаббла составляет порядка 69,8 километра в секунду на мегапарсек. Ученый заявляет, что, по ее мнению, получаемое значение постоянной Хаббла со временем удастся «согласовать» со значением, основанным на измерении параметров реликтового излучения, однако для этого следует провести более точные наблюдения, которые могут стать возможными уже вскоре, после запуска нового космического телескопа James Webb («Джеймс Уэбб») НАСА.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

[MAXSIMUS]

Новый тип массивного взрыва объясняет загадку звезды

Мощный взрыв из ранее неизвестного источника - в 10 раз более энергичного, чем сверхновая - может стать ответом на загадку Млечного Пути, которому 13 миллиардов лет.

Астрономы во главе с Дэвидом Йонгом, Гэри Да Костой и Чиаки Кобаяши из Австралийского Центра передовых исследований в области астрофизики (ASTRO 3D), базирующегося в Австралийском национальном университете (АНУ), потенциально обнаружили первые свидетельства разрушения коллапсирующей быстро вращающейся звезды, явление, которое они описывают как "магнито-вращательная гиперновая".

Ранее неизвестный тип катаклизма - который произошел едва ли через миллиард лет после Большого Взрыва - является наиболее вероятным объяснением присутствия необычно больших количеств некоторых элементов, обнаруженных в другой чрезвычайно древней и "примитивной" звезде Млечного Пути.

Эта звезда, известная как SMSS J200322.54-114203.3, содержит большее количество металлических элементов, включая цинк, уран, европий и, возможно, золото, чем другие звезды того же возраста.

Слияния нейтронных звезд - общепринятых источников материала, необходимого для их создания, - недостаточно, чтобы объяснить их присутствие.

Астрономы подсчитали, что только сильный коллапс очень ранней звезды, усиленный быстрым вращением и присутствием сильного магнитного поля, может объяснить дополнительные необходимые нейтроны.

Исследование опубликовано сегодня в журнале Nature.

"Звезда, на которую мы смотрим, имеет отношение железа к водороду примерно в 3000 раз ниже, чем наше Солнце, что означает, что она очень редкая: то, что мы называем чрезвычайно бедной металлами звездой",-сказал доктор Йонг, который базируется в АНУ.

"Однако тот факт, что она содержит гораздо большее, чем ожидалось, количество некоторых более тяжелых элементов, означает, что она еще более редкая - настоящая иголка в стоге сена".

Первые звезды во Вселенной состояли почти полностью из водорода и гелия. В конце концов они разрушались и взрывались, превращаясь в нейтронные звезды или черные дыры, производя более тяжелые элементы, которые в крошечных количествах включались в следующее поколение звезд — самое старое из существующих до сих пор.

Скорость и энергия этих звездных смертей стали хорошо известны в последние годы, поэтому количество тяжелых элементов, которые они производят, хорошо рассчитано. А для SMSS J200322.54-114203.3 эти суммы просто не складываются.

"Дополнительные количества этих элементов должны были откуда-то взяться", - говорит профессор Чиаки Кобаяси из Университета Хартфордшира, Великобритания.

"Теперь мы впервые проводим наблюдения, прямо указывающие на то, что существовал другой вид гиперновой, производящей все стабильные элементы в периодической таблице сразу - взрыв коллапса ядра быстро вращающейся сильно намагниченной массивной звезды. Это единственное, что объясняет результаты."

Гиперновые известны с конца 1990-х годов. Однако это первый случай, когда было обнаружено сочетание быстрого вращения и сильного магнетизма.

- Это взрывная смерть для звезды, - сказал доктор Йонг. "Мы подсчитали, что 13 миллиардов лет назад J200322.54-114203.3 образовалась из химического супа, который содержал остатки этого типа гиперновой. До сих пор никто не обнаружил этого феномена".

J200322.54-114203.3 находится на расстоянии 7500 световых лет от Солнца и вращается в гало Млечного Пути.

Другой соавтор, Нобелевский лауреат и вице-канцлер АНУ профессор Брайан Шмидт, добавил: "Высокое содержание цинка является определенным маркером гиперновой, очень энергичной сверхновой."

Руководитель команды First Stars в ASTRO 3D, профессор Гари Да Коста из АНУ, объяснил, что звезда была впервые идентифицирована в рамках проекта под названием SkyMapper survey of the southern sky.

"Звезда была впервые идентифицирована как чрезвычайно бедная металлом с помощью SkyMapper и телескопа ANU 2,3 м в обсерватории Сайдинг-Спринг в западном Новом Южном Уэльсе", - сказал он. "Затем были получены подробные наблюдения с помощью Очень Большого телескопа Европейской Южной обсерватории в Чили."

Директор ASTRO 3D профессор Лиза Кьюли прокомментировала: "Это чрезвычайно важное открытие, которое открывает новый путь формирования тяжелых элементов в зарождающейся Вселенной."


(Добавил: RoboAstroNews)

[MAXSIMUS]

Хокинг сделал предсказание о черных дырах и физики подтвердили его

Сама по себе черная дыра удивительно легко поддается описанию. Единственными наблюдаемыми свойствами черной дыры являются ее масса, электрический заряд (обычно нулевой) и вращение, или спин. Не имеет значения, как образуется черная дыра. В конце концов, все черные дыры имеют одинаковую общую структуру. Что странно, если подумать. Бросьте достаточно железа и камня вместе, и вы получите планету. Соедините водород и гелий, и вы сможете создать звезду. Но вы можете бросить все это вместе и получить такую же черную дыру, какую получили бы, если бы использовали только чистый водород.

Короче говоря, поскольку все во Вселенной может быть описано определенным количеством информации, а объекты не могут просто исчезнуть, общее количество информации во Вселенной должно быть постоянным. Но если вы бросите стул в черную дыру, он просто увеличит массу и вращение черной дыры. Вся информация о цвете стула, о том, сделан ли он из дерева или стали, высокий он или низкий, теряется. Так куда же делась эта информация?

Одно из решений этого информационного парадокса стало возможным благодаря Стивену Хокингу. Еще в 1974 году он продемонстрировал, что горизонт событий черной дыры не может быть абсолютным. Из-за квантовой неопределенности черные дыры должны испускать крошечное количество света, теперь известное как излучение Хокинга. Излучение Хокинга никогда не наблюдалось, но если оно существует, то информация, теряемая при входе объектов в черную дыру, может быть вынесена из черной дыры через этот свет. Таким образом, информация на самом деле не теряется.

Если излучение Хокинга реально, это также означает, что черные дыры подчиняются законам термодинамики. Впервые эту идею предложил Яаков Бекенштейн. Если черные дыры излучают свет, то они должны иметь тепловую температуру. Отталкиваясь от идеи Бекенштейна, несколько физиков показали, что для черных дыр существует набор законов, известных как термодинамика черных дыр.

Вы, вероятно, знакомы со вторым законом термодинамики, который гласит, что энтропия любой системы должна увеличиваться. Именно по этой причине чашка горячего кофе со временем остывает, слегка нагревая комнату, пока кофе и комната не станут одинаковой температуры. Вы никогда не увидите, чтобы холодная чашка кофе самопроизвольно нагревалась, слегка охлаждая комнату. Другой способ сформулировать второй закон состоит в том, что тепло течет от горячего объекта к окружающим более холодным объектам.

Для черных дыр второй закон термодинамики применим к области горизонта событий черной дыры. Температура Хокинга черной дыры связана с этой областью. Чем больше черная дыра, тем ниже ее температура Хокинга. Итак, второй закон термодинамики черных дыр гласит, что для любого слияния черных дыр энтропия должна увеличиваться. Это означает, что площадь поверхности образующейся черной дыры должна быть больше, чем площадь поверхности двух исходных черных дыр вместе взятых. Это известно как теорема Хокинга о площади.

Конечно, все это куча математических теорий. Это то, что мы ожидаем, учитывая наше понимание физики, но доказать это - совсем другое дело. Теперь исследование в Physical Review Letters дал нам доказательства, что это правда. Команда посмотрела на самое первое наблюдение двух сливающихся черных дыр. Это событие теперь известно как GW150914 и было слиянием черной дыры массой 29 солнечных масс с черной дырой массой 36 солнечных масс. Используя новый метод анализа гравитационных волн, которые они произвели, команда смогла вычислить площади поверхности горизонта событий для исходных черных дыр. Когда они сравнили их с площадью поверхности черной дыры в 62 солнечных массы, они обнаружили, что общая площадь увеличилась.

Результаты имеют уровень достоверности 97%, что хорошо, но недостаточно много, чтобы считаться совершенно доказательными. Но этот метод может быть применен к другим слияниям черных дыр, и это первое реальное доказательство того, что термодинамика черных дыр - это больше, чем просто теория.


(Добавил: LifeMars)