Новости космической науки и технологий

[Aleksandr58]

07 февраля 2022
Происхождение вспышек на сверхмассивных черных дырах оказалось связано с магнитным пересоединением

Черные дыры не всегда окутаны тьмой. Астрономы замечали мощные вспышки света, вырывающиеся из окрестностей горизонта событий сверхмассивной черной дыры, включая черную дыру, лежащую в ядре нашей Галактики. Однако до настоящего времени ученые не могли идентифицировать точную причину возникновения этих вспышек, лишь понимая, что вспышки каким-то образом связаны с магнитными полями. Используя компьютерное моделирование с беспрецедентно высоким разрешением, физики смогли разрешить эту проблему. Как выяснилось в ходе проведенного исследования, вспышки возникают за счет энергии, выделяемой в окрестностях горизонта событий черной дыры в результате протекания процесса магнитного пересоединения.

Это новое моделирование, проведенное с использованием нескольких мощнейших в мире суперкомпьютеров, показывает, что взаимодействия между магнитным полем и материалом, падающим в гравитационное жерло черной дыры, приводят к сжатию поля, выпрямлению магнитных линий, их разлому и пересоединению. Выделившаяся в результате протекания этого процесса магнитная энергия разгоняет частицы раскаленной плазмы до скоростей, близких к скорости света, и эти частицы летят далее либо в направлении черной дыры, либо в противоположную сторону, в космос. Затем эти частицы могут напрямую излучать часть своей кинетической энергии в форме фотонов и сообщать близлежащим фотонам дополнительную энергию. Такие высокоэнергетические фотоны обусловливают таинственные вспышки, наблюдаемые на черных дырах.

В этой модели диск, состоящий из прежде падавшего на черную дыру материала, выталкивается наружу под действием вспышек, в результате чего вокруг горизонта событий образуется зона пониженной плотности. Такая «расчистка» позволяет астрономам наблюдать за процессами, происходящими в непосредственных окрестностях горизонта событий черной дыры, пояснили авторы.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters; первый автор Б. Рипперда (B. Ripperda).

[Administrator]

Астрономы создают Центр по противодействию угрозам, исходящим от «спутниковых созвездий»



В офисе МАС будут изучать влияние ярких «спутниковых следов» и лоббировать законы, смягчающие данное влияние.

Предыстория
Три года назад астрономы были в лёгком шоке, услышав новость о запуски первых 60-ти спутников группировки Starlink компании SpaceX, которая поставила себе цель обеспечить доступ к широкополосному интернету по всему миру. Данные спутники оставляют яркие следы на астрономических снимках, создавая «экзистенциальную угрозу для наблюдений за космосом с Земли», – заявила президент Международного астрономического союза (МАС) астроном Дебра Элемегрин. До сих пор группы астрономов со всего мира без особой координации пытались максимально понять глубину проблемы и решить её, работая с операторами спутников. Однако теперь астрономы попробуют для этого организоваться.

Что произошло
В Международном астрономическом союзе объявили о создании Центра по защите Тёмного и Спокойного Неба от помех, создаваемых спутниковыми группировками. Центр будет координировать действия, направленные на изучение влияния новые роёв на астрономию, вести переговоры с операторами и лоббировать принятие законов, защищающих ночное небо, – заявил бывший президент МАС, а ныне – директор Центра Пьеро Бенвенути из Университета Падуи.

Центр начнёт свою работу 1 апреля, в его штате будет 7 сотрудников. Финансироваться работа центра будет, главным образом, МАС и двумя партнёрскими организациями – Национальной исследовательской лабораторией оптики и инфракрасной астрономии США (NOIRLab) и обсерваторией Square Kilometer Array.

К началу этого года операторы группировок запустили в космос около 2800 спутников – в основном, речь идёт спутниках о компании SpaceX, но некоторые принадлежат британской OneWeb – превысив отметку в 2200 спутников, которые были активны во время изначального запуска услуги Starlink. Эти и другие компании получили добро на реализацию планов по выводу на низкую околоземную орбиту до 50 000 спутников.

«Сотни спутников будут видны на небе в любую ночь, – говорит Конни Уокер из NOIRLab, которая будет заместителем директора центра МАС. – Это окажет существенное влияние на все операции с телескопами».

Цели и задачи Центра
Одной из целей работы Центра является оценка влияния будущих спутниковых группировок. Исследования уже показали, что больше всего пострадают обзорные телескопы с широким полем обозрения. Например, в обсерватории Веры С. Рубин в 2023 году в течение части ночи треть снимков будет испорчена полосами от спутников. На радиотелескопы также могут оказывать влияние помехи от нисходящих радиоканалов, которые группировки спутников используют для связи с Землёй.

Ещё одной задачей Центра станет работа с индустрией над протоколами для уменьшения уровня отражений и отслеживания положения спутников, благодаря чему телескопы смогут избегать их.

После запуска службы Starlink астрономы совместно с сотрудниками компании SpaceX поработали над тем, чтобы уменьшить влияние спутников на телескопы, установив «визоры», которые затеняют отражающие поверхности. Бенвенути сообщил, что астрономы уже ведут активный диалог с двумя другими операторами – OneWeb и Amazon Project Kuiper. «Мы довольны тем, что произошло на данный момент, – говорит он. – Их примеру должны последовать и другие компании».

Однако астрономы не хотят полагаться исключительно на добрую волю компаний. Ещё одна функция Центра будет заключаться в выработке национального и международного законодательства и норм, которые бы регламентировали то, что регуляторам следует разрешать делать на орбите.

«Нам нужно систематизировать эти благие намерения, чтобы иметь поддержку, – говорит Ричард Грин из обсерватории Стюарда Аризонского университета. – Мы будем использовать двусторонний подход: сотрудничать и разрабатывать чёткое законодательство для применения в случае возникновения такой необходимости».

МАС и другие органы работают над тем, чтобы убедить Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях в необходимости принятия чётких норм законодательства.

«Мы уверены в том, что уже в ближайшем будущем будут выработаны рекомендации, которым должны будут следовать компании, – говорит Бенвенути. Космолог Апарна Венкатесан из Университета Сан-Франциско добавляет, что было бы неплохо, если бы в Соединённых Штатах и других странах существовали законы, которые перекликались бы с чётким Законом США о чистом воздухе: «Многие из нас мечтают о Законе о чистом небе».

И, наконец, последней задачей Центра станет оповещение и обращение за помощью к другим «пострадавшим» группам, в частности – к астрономам-любителям, операторам астротуризма и общинам коренных народов, которые наблюдают за небом в рамках своих культурных практик. Группировки спутников, – говорит эксперт по культурной астрономии из Университета Южного Квинсленда Джессика Хейм, – нарушают наши взаимоотношения со звёздами».

[Aleksandr58]

08 февраля 2022 11:13:44
Магнитное поле «скелетной кости» Млечного пути – филамента G47

Формирование новых звезд в нашей галактике Млечный путь происходит внутри длинных, плотных филаментов из газа и пыли, которые тянутся вдоль спиральных рукавов. Названные «костями», поскольку очерчивают самые плотные «скелетные» спиральные структуры, эти филаменты имеют длину как минимум в 50 раз больше, в сравнении с шириной, и характеризуются едиными параметрами движения всех внутренних объектов вдоль длины филамента. Хотя большинство физических свойств этих «костей» известны ученым, характеристики магнитных полей остаются довольно слабо изученными. Эти поля играют важную роль в предотвращении гравитационного коллапса газопылевых облаков в новые звезды или в транспорте материала вдоль «кости» в ядра с формированием новых звезд. Магнитные поля в космосе с трудом поддаются измерениям. Наиболее популярный метод основан на наблюдениях излучения несферических частиц пыли, которые ориентируют их короткие оси вдоль направления поля, в результате чего испускаемое ими инфракрасное излучение приобретает поляризацию с преобладанием направления поляризации перпендикулярно направлению линий поля. Измерение этого слабого поляризационного сигнала с последующим расчетом мощности и направления поля только недавно стало более доступно ученым, после введения в строй бортового инструмента HAWC+ самолетной обсерватории Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) и ее 2,5-метрового телескопа.

В новой работе астрономы во главе с Яном Стивенсом (Ian Stephens) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра использовали карту поляризации излучения, составленную при помощи инструмента HAWC+, чтобы получить подробное представление о «кости» G47.06+0.26 Млечного пути. Длина этого филамента составляет 190 световых лет, а ширина – около пяти световых лет. Масса структуры оценивается в 28 000 масс Солнца, в то время как типичная температура пыли составляет 18 Кельвинов. Камера IRAC космического телескопа Spitzer («Спитцер») ранее помогла составить карту «кости» для идентификации областей звездообразования вдоль длины филамента. Астрономы определили, в каких зонах по длине «кости» магнитное поле способно удерживать газ от гравитационного коллапса с формированием звезд, а также области, где мощности магнитного поля на это не хватает. Они также нанесли на карту те области с низкой плотностью, где поле имеет более сложную форму. Эти результаты помогут ученым при анализе эволюционных процессов, протекающих в нашей галактике Млечный путь.

Работа опубликована на сервере препринтов arxiv.org.

[Aleksandr58]

08 февраля 2022
Вода, находящаяся сегодня на Земле, присутствовала в окрестностях планеты еще до ее формирования

Чтобы понять происхождение жизни, ученые исследуют свойства углерода и воды. В случае воды внимание сосредоточено на различных формах, или изотопах, составляющих молекулу воды атомов водорода и кислорода на протяжении истории Вселенной. В новом исследовании международная группа под руководством Джерома Алеона (Jerome Aléon) проследила изменения изотопного состава воды вплоть до эпохи формирования Солнечной системы во внутренней ее части, там, где происходило образование Земли и других планет земной группы.

Ученые решили эту задачу, проанализировав один из самых древних метеоритов Солнечной системы при помощи нового метода, разработанного специально для этого исследования. Полученные данные показали, что в первые 200 000 лет существования нашей Солнечной системы, еще до появления первых зародышей планет, в ней присутствовали два крупных газовых резервуара.

Один из этих резервуаров содержал солнечный газ, из которого произошла вся материя в нашей планетной системе. При помощи этого метеорита ученые впервые смогли получить количественные данные, описывающие этот факт. Второй газовый резервуар был обогащен водяным паром, который уже тогда характеризовался изотопным составом, близким к составу земной воды.

Этот второй резервуар был сформирован за счет мощного поступления воды из межзвездного пространства в горячие внутренние области Солнечной системы при коллапсе оболочки из материала межзвездного пространства и формировании протопланетного диска. Раннее присутствие газа с изотопным составом, близким к изотопному составу земной воды, указывает на то, что земная вода уже присутствовала на месте формирования планет еще до появления первых «блоков», из которых они в дальнейшем собирались.

Находки опубликованы в журнале Nature Astronomy.

[Aleksandr58]

10 февраля 2022 09:47:22
Последние моменты существования остатков планеты впервые наблюдаются астрономами

Момент, когда осколки разрушенных планет попадают на поверхность белого карлика впервые в истории науки наблюдался астрономами. Они использовали наблюдения в рентгеновском диапазоне, чтобы обнаружить каменистый и газообразный материал, оставшийся от планетной системы после гибели родительской звезды, который падает на поверхность белого карлика и поглощается им.

Эти результаты стали первыми прямыми измерениями аккреции каменистого материала на поверхности белого карлика и подтверждением многолетних косвенных свидетельств аккреции материала, полученных к настоящему времени для тысяч звезд. Наблюдаемое событие произошло через миллиарды лет после формирования планетной системы.

На протяжении нескольких десятилетий астрономы использовали спектроскопию в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах для измерений концентраций элементов на поверхности звезды и расчета с их помощью состава самого исходного объекта. У астрономов имелись полученные в результате таких спектроскопических наблюдений косвенные свидетельства того, что эти объекты активно аккрецируют материю. Согласно этим данным, 25 - 50 процентов от числа белых карликов, в составе которых были обнаружены тяжелые элементы, такие как железо, кальций, магний, имеют загрязненные остатками планетных систем атмосферы.

Однако до настоящего времени ученым не удавалось наблюдать сам процесс падения материала на звезду.

Главный автор исследования доктор Тим Каннингем (Tim Cunningham) с кафедры физики Уорикского университета, Великобритания, сказал: «Мы наконец смогли увидеть материал, входящий в атмосферу звезды. Впервые мы смогли вычислить скорость аккреции, вне зависимости от использования той или иной конкретной модели атмосферы белого карлика. Примечательно, что полученный результат хорошо согласуется с тем, что было получено раньше».

«Ранее измерения скорости аккреции были основаны на спектроскопических наблюдениях и использовании подробных моделей белых карликов. Это численные модели, позволяющие рассчитывать, насколько быстро происходит погружение элемента в атмосферу звезды, и это говорит нам о том, насколько большое количество материала падает в атмосферу – то есть, дает величину скорости аккреции. Затем по этим данным можно восстановить элементный состав исходного родительского тела, понять, являлось ли оно планетой, спутником планеты или астероидом».

Работа опубликована в журнале Nature.

[Administrator]

Солнечный зонд «Паркер» получил свежие фото Венеры — это поможет уточнить географию и геологию планеты

Зонд Parker Solar Probe оказался способен не только «нырять» в атмосферу Солнца, но также оказал неожиданную услугу планетологам — его широкоугольная камера смогла получить потрясающие снимки Венеры, на которые никто даже не рассчитывал. Венеру называют «злым» близнецом Земли. Она окутана тайной и облаками, сквозь которые смогла пробиться научная аппаратура зонда «Паркер».

Первые снимки ночной стороны Венеры зонд «Паркер» прислал в 2020 году. Аппаратура зонда рассчитана на изучение потоков частиц в солнечном ветре, но учёные предложили воспользоваться некоторыми из инструментов для получения снимков ночной стороны Венеры, делать которые не мешает свет от Солнца. Зонд использует Венеру для гравитационного манёвра, корректируя нужным образом траекторию своего движения вокруг Солнца. За время миссии он пролетит рядом с этой планетой в общей сложности семь раз и сможет пополнить багаж научных знаний о ней ценнейшими данными.

Снимки ночной стороны Венеры делает широкоугольный преемник изображения WISPR. Он принимает волны в видимом оптическом диапазоне и в ближнем инфракрасном. В оптическом диапазоне облака вокруг Венеры не дают рассмотреть подробности, но инфракрасные волны в довольно широком диапазоне пробивают как плотную атмосферу планеты, так и её облачный покров.


Мощное инфракрасное излучение возникает по причине высочайшего нагрева поверхности Венеры — до 464 °C. При этом разные по составу виды поверхности (пород) нагреты по-разному и такие вещи с помощью камеры WISPR можно различать. Новые изображения Венеры стали тому прямым доказательством, позволив уточнить полученные ранее данные о географии планеты и о составе её поверхности.

[Administrator]

У ближайшей к Солнцу звезды нашли новую планету

Европейская Южная Обсерватория (European Southern Observatory, ESO) сообщила, что исследователям удалось обнаружить свидетельства существования ещё одной планеты, обращающейся вокруг Проксимы Центавра, ближайшей к Солнечной системе звезды.

Проксима Центавра располагается на удалении немногим больше четырёх световых лет от нас. Ещё в 2016 году было объявлено об обнаружении в этой системе планеты, которая получила обозначение Проксима b: по массе она сопоставима с Землёй и находится в зоне обитания. Кроме того, наблюдения говорят о наличии другой планеты — Проксима c, которая по массе превосходит Землю приблизительно в шесть раз.

Новооткрытая планета получила обозначение Проксима d. Её удалось обнаружить при помощи Очень Большого телескопа Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) в Чили.

Наблюдения говорят о том, что масса тела составляет только около четверти массы Земли. Таким образом, эта планета в случае подтверждения существования станет самой маленькой из всех трёх планет системы и одной из самых маломассивных среди всех известных экзопланет.

Проксима d обращается вокруг своей звезды на расстоянии около 4 млн километров. Орбита планеты расположена между светилом и зоной обитания — областью вокруг звезды, где на поверхности планет может существовать жидкая вода. Один её оборот вокруг Проксимы Центавра длится всего пять дней.

[Administrator]

Фото дня: Большое красное пятно на Юпитере глазами зонда Voyager 1

Национальное управление США по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) опубликовало снимок Большого красного пятна на Юпитере, полученный в рамках миссии Voyager 1.

Напомним, что зонд Voyager 1 был запущен ещё в сентябре 1977 года, то есть почти 45 лет назад. Он побывал в окрестностях Юпитера и Сатурна, а впоследствии вышел за пределы гелиосферы Солнечной системы в межзвёздное пространство.

Мимо Юпитера Voyager 1 пролетел в 1979 году — именно тогда и была осуществлена съёмка газового гиганта. Представленное изображение сформировано на основе трёх монохромных снимков. Оно подверглось компьютерной обработке путём наложения цветных фильтров. Эти операции выполнили специалисты Лаборатории реактивного движения NASA.

Показанное Большое красное пятно — колоссальный атмосферный вихрь, открытый в 1665 году. Его размеры достигают 40–50 тыс. километров в длину и 13–16 тыс. километров в ширину. Геометрия пятна и цвет меняются на протяжении нескольких веков наблюдений.

На изображении также видны несколько других штормовых зон и причудливые атмосферные образования. Ниже можно посмотреть фото в высоком разрешении — нажмите для увеличения.

[Administrator]

Учёные выяснили размеры самой большой кометы в Солнечной системе — 137 км в поперечнике

Одним из достижений астрономии в 2021 году стала предварительная оценка размеров самой большой кометы в Солнечной системе. Обнаруженная ещё в 2014 году комета Бернардинелли-Бернштейна (C/2014 UN271) была изучена лишь летом прошлого года. По блеску кометы её размеры в поперечнике были оценены в районе 150 км. Другое исследование кометы с помощью расположенного в Чили радиотелескопа Atacama Pathfinder Experiment позволило подтвердить и уточнить эти данные.

Традиционно кометы окружены облаком пыли и испарений, что оказывает прямое влияние на видимую яркость объекта на небе. Радиотелескопы позволяют обходить эти помехи. Поэтому астрономы из Парижской обсерватории с помощью данных Большого миллиметрового массива Атакама в Южной Америке задались целью подтвердить и уточнить размеры кометы-рекордсмена. Результаты исследования вскоре будут опубликованы в престижном журнале Astronomy and Astrophysics Letters, а препринт уже доступен на ресурсе arXiv.

Одним из замечательных моментов работы стало то, что параметры кометы распознаны с очень и очень большого расстояния — на удалении 19,6 а.е. Это редкость в подобного рода исследованиях. Считается, что эта комета родом из облака Оорта — скопления кусков льда и камней, расположенного на краю Солнечной системы. Расчётная орбита кометы указывает, что максимально она удаляется от Солнца примерно на один световой год, и на один оборот требуется 5,5 миллионов лет.

До обнаружения кометы Бернардинелли-Бернштейна самой большой из обнаруженных в Солнечной системе считалась комета Хейла-Боппа. Она была открыта в 1995 году и могла наблюдаться даже невооружённым глазом год спустя. Её размеры составили 74 км в поперечнике. Тем самым комета Бернардинелли-Бернштейна почти в два раза больше предыдущего чемпиона.

В настоящее момент комета Бернардинелли-Бернштейна движется к внутренней части Солнечной системы. Ближе всего к Земле она подойдёт в 2031 году, но не слишком близко: она останется за пределами орбиты Сатурна. Обычным глазом она будет невидна, но даже слабый бинокль позволит её разглядеть. Астрономы продолжат следить за кометой с помощью радиотелескопов. Детальные наблюдения позволят узнать больше о химическом составе кометы во время её пролёта, о её температуре, вращении и форме ядра. По мере движения комета будет уменьшаться в размерах и к моменту максимального сближения с Солнцем её размер может уменьшиться в два раза.

[Aleksandr58]

15 февраля 2022 11:31:53
Обнаружен механизм, объясняющий существование галактик без темной материи


В новом исследовании международная команда астрономов сообщает о том, что, когда крохотные галактики сталкиваются с более крупными галактиками, эти крупные галактики могут перетянуть всю темную материю с меньших по размерам галактик. Темную материю мы не можем видеть напрямую, однако астрофизики полагают, что она существует, поскольку без ее гравитационного влияния мы не можем объяснить движение звезд в галактиках.

Этот новый механизм может объяснить существование галактик без темной материи – версия, которая раньше казалась невозможной.

Все началось в 2018 г., когда астрофизики Шани Даниэли (Shany Danieli) из Принстонского университета и Питер ван Доккум (Pieter van Dokkum) из Йельского университета наблюдали две галактики, в которых имел место значительный дефицит темной материи.

«Мы ожидали обнаружить более значительную долю темной материи, - сказала Даниэли, которая является соавтором нового исследования. – Мы были очень удивлены недостатком темной материи».

В результате этих «удачных находок», о которых Даниэли и ван Доккум сообщили в 2018 г. в работе, опубликованной в журнале Nature, и в 2020 г. в работе, опубликованной в Astrophysical Journal Letters, была поставлена под вопрос парадигма, согласно которой для существования галактик обязательно требуется темная материя.

В новом исследовании команда под руководством Хорхе Морено (Jorge Moreno), профессора астрономии из Колледжа Помона, США, запустила численные симуляции эволюции небольшого фрагмента Вселенной – диаметром около 60 миллионов световых лет – от эпохи Большого взрыва до настоящего времени.

В результате проведенных расчетов команда обнаружила семь галактик, лишенных темной материи. После нескольких столкновений с соседними галактиками, которые имели массу примерно в 1000 раз больше, малые галактики были лишены большей части их материала, в результате чего на их месте остались лишь звезды и немного остаточной темной материи.

Эти результаты говорят о том, что галактики с дефицитом темной материи могут быть широко распространены во Вселенной, особенно в окрестностях массивных галактик, объяснили авторы.

Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.