Новости космической науки и технологий

Фото дня: первое цветное изображение с борта обсерватории «Джеймс Уэбб»

Президент США Джо Байден представил первое полноценное изображение, переданное на Землю космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope). На снимке запечатлено массивное скопление галактик SMACS 0723. Изображение показывает скопление галактик таким, каким оно было приблизительно 4,6 млрд лет назад.

В процессе наблюдений применялась камера ближнего инфракрасного диапазона NIRCam (Near-Infrared Camera) на борту обсерватории. Изображение сформировано путём объединения фотографий, сделанных на разных длинах волн. Общее время экспозиции составило 12,5 часа.

Снимок демонстрирует в действии так называемый эффект гравитационного линзирования. Теория относительности Эйнштейна предсказывает, что тела деформируют пространство-время вокруг себя, что приводит к отклонению лучей света. Данный эффект наблюдается только у очень массивных объектов, таких как SMACS 0723. В результате, деформируются и изгибаются лучи света от далёких галактик, что позволяет изучить структуры, которые никогда раньше не наблюдались.

В ближайшее время будут обнародованы другие цветные снимки с борта обсерватории «Джеймс Уэбб». В число запечатлённых объектов входят Туманность Киля (Carina Nebula), экзопланета WASP-96 b, Южная кольцевая туманность (Southern Ring Nebula) и Квинтет Стефана (Stephan’s Quintet).

Канадские учёные: с вероятностью 10 % космический мусор убьёт кого-нибудь на Земле в этом десятилетии

По мере того, как страны и частные компании наращивают темпы освоения космоса, вопрос о том, где и как могут упасть обломки используемых ими ракет, становится всё более актуальным. Учёные из Университета Британской Колумбии в Канаде подсчитали, что при сохранении нынешней практики неконтролируемых возвращений частей ракет-носителей на Землю вероятность несчастных случаев с человеческими жертвами составляет примерно 10 % в течение десятилетия.

Авторы исследования, которое проходило под руководством профессора кафедры политологии Университета Британской Колумбии Майкла Байерса (Michael Byers), уверены, что правительства стран должны принять меры и обязать структуры, занимающиеся космическими пусками, контролировать отработанные элементы ракет, входящие в атмосферу Земли.

В ходе исследования были изучены данные за 30 лет из общедоступного каталога спутников. Таким образом учёные пытались рассчитать риск неконтролируемого падения ракет, которые потенциально несут опасность для людей в ближайшие десять лет. Ракеты используются для запуска спутников и других аппаратов, и часто отработанные ступени остаются на орбите. Учёные установили, что большинство орбит ступеней ракет-носителей располагаются в экваториальных регионах, что повышает риск их падения на территории стран, расположенных в этой области.

Учёные отмечают, что падение обломков ракет в Джакарте, Дакке, Мехико, Боготе или Лагосе как минимум в три раза более вероятно, чем в Нью-Йорке, Вашингтоне, Пекине или Москве. В исследовании также приводятся данные Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США, согласно которым около 80 % населения нашей планеты живёт в «незащищённых или слабло защищённых строениях, которые могут обеспечить слабую защиту от падающих обломков».

Правительства многих стран и частные компании отказываются от проведения контролируемых спусков отработанных ракет. Ранее это не представляло особой опасности, но по мере освоения космоса и увеличения активности человека в этом направлении риск инцидентов, связанных с падением обломков, растёт. Исследователи считают, что у космических держав и компаний есть технологии и проекты, которые помогут свести такие риски к минимуму.

Одним из таких решений может стать дооснащение ракет дополнительным топливом, которое могло бы использоваться для запуска двигателей после реализации основной миссии, чтобы носители входили в атмосферу нашей планеты не над городами, а в отдалённых океанических районах. Также по мнению учёных требуется разработка определённых стандартов, регламентирующих особым образом пуски ракет с территории разных стран.

Отметим, что за последние 30 лет, в течение которых собираются данные о космических пусках, не было зарегистрировано ни одного случая гибели людей от обломков носителей. По мнению Байерса, это можно объяснить везением и, возможно, отсутствие данных о подобных случаях. Он считает, что смертельные инциденты подобного рода могли случаться в развивающихся странах, но на них не обращали особого внимания.

Учёные выяснили, почему у Юпитера нет столь эффектных колец, как у Сатурна — виноваты его луны

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде провели компьютерное моделирование орбиты Юпитера и четырёх его главных лун, позволившее установить, почему у газового гиганта отсутствуют такие эффектные кольца, какими известен соседний Сатурн.

Как сообщает издание Independent со ссылкой на астрофизика Стивена Кейна (Stephen Kane), если бы у Юпитера были кольца вроде сатурнианских, они были бы видны с Земли и выглядели ещё более удивительно, хотя бы потому, что Юпитер находится гораздо ближе к нашей планете.

На самом деле небольшие кольца у Юпитера всё же есть, но они намного меньше, чем у Сатурна и их нелегко разглядеть с помощью обычного астрономического оборудования. А вот большие кольца там не могли образоваться, потому как их бы разрушили многочисленные луны Юпитера ещё до формирования. Другими словами, гравитация лун не позволяла появиться кольцам в прошлом и не позволит сформироваться им в будущем. Юпитер более, чем вдвое массивнее, чем все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые, причём его окружают 79 лун.

У Сатурна тоже есть луны, и они играют важную роль в формировании и сохранении его колец, но, если бы они были крупнее, гравитация легко разрушила бы и их. В будущем Кейн намерен создать компьютерную модель Урана — предположительно, в далёком прошлом планета столкнулась с другим объектом массой с Землю или значительно больше, в результате чего у планеты тоже остались заметные кольца.

Земля стала вращаться быстрее и никто не знает почему

Недавно учёные зафиксировали самый короткий день на Земле с момента начала отслеживания продолжительности суток с помощью атомных часов. Согласно имеющимся данным, 29 июня 2022 года Земля совершила оборот вокруг своей оси на 1,59 миллисекунды быстрее 24 часов

Сутки длятся 24 часа, потому что Земля совершает полный оборот вокруг своей оси примерно каждые 8 640 000 миллисекунд. В краткосрочной перспективе скорость вращения может колебаться на доли миллисекунд изо дня в день. Это означает, что продолжительность дня может изменяться, но обычно лишь незначительно. Наша планета также переживает долгосрочные изменения. Ранее было замечено, что планета вращается медленнее, и для завершения суток требуется больше времени. По мнению учёных, с каждым столетием скорость вращения планеты снижается на несколько миллисекунд.

Однако в последние годы эта долгосрочная тенденция изменилась. Скорость вращения Земли растёт, и ей требуется всё меньше времени для завершения полного оборота. Это означает, что продолжительность суток сокращается. В декабре 2020 года портал Time and Date сообщил, что в течение года Земля пережила 28 самых коротких суток с момента начала использования атомных часов для отслеживания продолжительности суток в 1960-х годах. Рекордно короткий день был зафиксирован 19 июля 2020 года, когда Земля завершила оборот на 1,47 миллисекунды быстрее 24 часов. Этот значение оставалось рекордным до 29 июня 2022 года, когда земные сутки завершились на 1,59 миллисекунды быстрее положенного.

У учёных есть несколько версий относительно того, по каким причинам скорость вращения Земли увеличилась. Предполагается, что на это могут влиять разные процессы, происходящие на Земле, во внешних слоях атмосферы, океанах, климате и др. Также существует версия, согласно которой вращение Земли ускорилось вслед за неравномерным движением географических полюсов планеты и её оси вращения. Если тенденция к ускорению вращения Земли сохранится, учёным придётся отнять секунду от показаний атомных часов, чего прежде ещё никогда не делалось.

Астрономы зафиксировали один из мощнейших выбросов энергии — столкнулись две мёртвые звезды

Столкновение двух нейтронных звёзд, расположенных в нескольких миллиардах световых лет от нас, породило один из мощнейших гамма-всплесков, зафиксированных радиотелескопом ALMA в чилийской пустыне Атакама. Сейчас мы находимся в 20 млрд световых лет от галактики, в которой расположены эти звёзды.

Нейтронные звёзды — это сверхплотные ядра, остающиеся после взрыва массивных звёзд, и при их столкновении происходит мощный взрыв, результат которого называют килоновой. Название намекает, что производимая при этом энергия может в тысячу раз превосходить энергию, излучаемую сверхновой. Производятся гравитационные волны и в два противоположных направления испускается выброс пучков гамма-излучения.

Описанное событие было зафиксировано 6 ноября 2021 года орбитальной рентгеновской и гамма-обсерваторией INTEGRAL Европейского космического агентства — она отправила сигнал, который активировал спутник NASA Swift. Внесённый в каталог под номером GRB 211106A всплеск продолжался менее двух секунд, и гораздо дольше него длилось послесвечение килоновы.

Послесвечение поддаётся изучению. Гамма-волны ускоряют электроны, содержащиеся в газе на месте столкновения, и энергия излучения этих электронов достигает пика в миллиметровом диапазоне — по ней можно судить об общей энергии взрыва. При помощи полученных ALMA данных было установлено, что с гамма-всплеском GRB 211106A высвободилась энергия в диапазоне от 2×1050 до 6×1050 эрг, что делает его одним из мощнейших за всю историю наблюдений (1 эрг — единица работы и энергии в системе СГС, равняется 10-7 Дж).

Столкновение звёзд произошло от 6,3 млрд до 9,1 млрд лет назад, а сейчас, с учётом расширения вселенной, «родная» галактика этих звёзд находится в 20 млрд световых лет от нас. Гравитационные волны от источника на таком расстоянии обнаружить не удалось — слишком далеко. Зато учёные подробно изучили послесвечение гамма-всплеска: он стартует узким пучком, а затем постепенно расширяется. В данном случае угол раскрытия пучка достиг 16°, и это один из крупнейших показателей для короткого гамма-всплеска. Исследователям повезло, потому что зафиксировать пучок можно только тогда, когда он направлен на нас, а значит, чем он шире, тем у нас больше шансов его увидеть.

Подобные события имеют важное значение для космической химии: при таких столкновениях звёзд образуются тяжёлые элементы, включая серебро, золото и платину. Как подсчитали учёные, масса образуемого при этом золота может достигать от 3 до 13 масс Земли.

Очень странные дела: молния рекордной мощности разрядилась в сторону космоса

Наблюдение за грозой в штате Оклахома в мае 2018 года позволило сразу нескольким научным приборам зафиксировать рекордную по мощности разряда молнию, которая оказалась крайне необычной — она ударила не в землю, а разрядилась в сторону открытого космоса. Разряд оказался в 60 раз сильнее обычных грозовых и достиг значения 300 кулон.

image.png

Несмотря на бурное развитие земной науки, учёные всё ещё не до конца понимают процессы, происходящие при грозовых разрядах в атмосфере. И уж тем более загадочно выглядят явления разрядов из облаков вверх по направлению к открытому космосу. А в майском небе над Оклахомой в 2018 году и вовсе произошёл из ряда вон выходящий случай — из облака в небо ударил мощнейший из когда-либо наблюдаемых учёными струеподобный разряд (джет) рекордной силы.

За грозовой обстановкой в тот момент наблюдало несколько групп учёных, а также любители. За грозой следили наземная система Lightning Mapping Array, космические сети Geostationary Lightning Mapper (GLM) и Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), а также энтузиаст, снимавший процесс на камеру. Собрав все данные воедино, учёные смогли изучить процесс образования разряда в ионосферу и его протекание более детально, чем раньше.

Радиочастотное излучение джета оказалось различным на разных участках струи. На высоте от 22 до 45 км обнаружились источники радиоизлучения очень высокой частоты (ОВЧ, от 30 до 300 МГц). На этой высоте разряд не был виден в оптическом диапазоне. Видимость была на высоте от 15 до 20 км от вершины облака, с которого произошёл разряд.

«УКВ и оптические сигналы окончательно подтвердили то, о чём исследователи подозревали, но еще не доказали: УКВ-радиоизлучение молнии испускается небольшими структурами, называемыми стримерами, которые находятся на самом кончике развивающейся молнии, в то время как самый сильный электрический ток течет далеко позади этого кончика в электропроводящем канале, называемом лидером», — пояснил Стив Каммер (Steve Cummer), автор исследования.

Также было установлено, что стримеры относительно холодные — около 204 °C, тогда как лидеры могут достигать высоких температур — более 4 425 °C. Но об этих гигантских выбросах ещё многое неизвестно, и не в последнюю очередь то, почему они разряжаются вверх в сторону ионосферы. Пока на этот счёт есть только теория.

«По какой-то причине происходит подавление обычных разрядов от облаков к земле, — сказал другой автор исследования Леви Боггс (Levi Boggs). — Происходит накопление отрицательного заряда, а затем, мы думаем, что условия в вершине грозы ослабляют верхний слой заряда, который обычно является положительным. В отсутствие разрядов молний, которые мы обычно наблюдаем, гигантская струя может разрядить [вверх] накопление избыточного отрицательного заряда в облаке».

Учёным осталось доказать теорию наблюдениями, и тогда загадка происходящих в молниях физических процессов будет полностью разгадана. Это нужно, в том числе, чтобы защищать земные строения и людей от разрушительных и смертельных ударов молний. Пока защита строится на установке примитивных (хотя и действенных) громоотводов. Перспективными в этом деле обещают оказаться лазеры, но отсутствие полного понимания процессов пока тормозит разработки.

«Потенциально опасный» астероид размером с кита пролетит мимо Земли в пятницу, 12 августа

По данными NASA уже завтра, 12 августа, мимо Земли пролетит «потенциально опасный» астероид крупного размера. Небесное тело 2015 FF диаметром 13-28 м и длиной со взрослого синего кита должно миновать планету на скорости более 33 тыс. км/ч. Ожидается, что астероид пролетит на расстоянии порядка 4,3 млн км от Земли — более чем в 8 раз превышающем расстояние от Земли до Луны, по космическим меркам — чрезвычайно близко.

image.png

NASA маркирует все зарегистрированные космические объекты, проходящие на расстоянии до 193 млн км от Земли, как «околоземные», а любой движущийся быстро объект на расстоянии до 7,5 млн км от планеты считается «потенциально опасным». После того, как объекты получают подобную маркировку, астрономы начинают внимательно следить за ними на случай отклонения от прогнозируемых траекторий, что может вызвать столкновение тел с Землёй.

В NASA сегодня известны местоположение и орбиты порядка 28 тыс. астероидов, наблюдение за которыми ведётся в рамках программы Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS), использующей четыре телескопа для полного сканирования земного небосвода каждые 24 часа. С тех пор, как ATLAS ввели в эксплуатацию в 2017 году, программа позволила зарегистрировать более 700 околоземных астероидов и 66 комет. Примечательно, что объекты 2019 MO и 2018 LA уже столкнулись с Землёй — один в районе побережья Пуэрто-Рико, а второй в Южной Африке, но эффект от столкновения оказался незначительным.

Хорошая новость — по прогнозам космического агентства, столкновений в апокалиптических масштабах не ожидается как минимум в ближайшие 100 лет. Впрочем, это не означает, что наблюдения следует прекратить — даже в относительно недавней истории зарегистрированы неоднократные разрушительные столкновения Земли с небесными телами. В частности, в 2013 году Челябинский метеорит вызвал взрыв в атмосфере, по данным сайта Space.com, эквивалентный 400-500 килотоннам в тротиловом эквиваленте, взрыв оказался в 26-33 раза мощнее, чем произошедший в результате ядерной бомбардировки Хиросимы. В Челябинске фрагменты падали по всему городу, вызвав ряд разрушений и ранив, по некоторым данным, порядка 1200 человек. Бывают и более мелкие инциденты — так, в марте 2021 года сила взрыва разрушившегося в атмосфере над штатом Вермонт метеора составила 200 кг в тротиловом эквиваленте.

Если бы астрономы смогли всегда точно отслеживать космические объекты, направляющиеся к планете, можно было бы разработать возможные способы противодействия космической угрозе. В ноябре 2021 года NASA инициировала миссию Double Asteroid Redirection Test (DART), в рамках которой планируется изменить курс неопасного астероида Dimorphos осенью 2022 года, аналогичными проектами активно занимаются и в Китае. Ожидается, что страна попробует сместить с курса потенциально опасный астероид Bennu с помощью многочисленных ракет Long March 5. Кроме того, Китай рассматривает и возможность превращения Луны в форпост для защиты Земли от космической угрозы.

Компьютерные модели помогли раскрыть одну из тайн венерианской атмосферы

Компьютерные модели, разработанные при сотрудничестве учёных из Испании и США, помогли установить новый вариант формирования особых частиц серы, вероятно, ответственных за поглощение ультрафиолета атмосферой Венеры.

image.png

По данным учёных, разрушение ультрафиолетом диоксида серы SO2, в избытке находящегося в венерианской атмосфере, ведёт к формированию не только обычной атомарной серы, но и аллотропных вариантов, включая S2, S4 и, наконец, S8, активно поглощающих ультрафиолет. До недавних пор оставалось загадкой, как именно инициируется этот процесс.

Обычно формирование S2 осуществляется за счёт соединения двух атомов серы, после чего пара S2 превращается в S4, а их пара — в S8. По данным учёных, кольцевая структура S8 наиболее устойчива к разрушению ультрафиолетом, но процесс формирования S2, как выяснилось, может осуществляться не только за счёт прямого объединения двух атомов серы, но и в результате намного более быстрой реакции SO и S2O, которые, в свою очередь, выделяются в результате разрушения SO2 ультрафиолетом.

По словам учёных, впервые вычислительная химия используется для оценки того, какие типы реакций более важны — вместо лабораторных исследований. Это крайне практичный способ изучения атмосферы Венеры. Кроме того, реальные лабораторные эксперименты с присутствующими в венерианской атмосфере элементами вроде серы, хлора и кислорода могут быть просто небезопасными.

Как сообщают исследователи, «серная химия» играет доминирующую роль в атмосфере Венеры и, вполне вероятно, ключевую роль в формировании загадочного поглотителя ультрафиолета. Более того, аналогичные вычислительные методы, возможно, будут использоваться для того, чтобы разобраться и в других химических процессах в атмосфере планеты.

Rocket Lab самостоятельно реализует миссию по поиску жизни в атмосфере Венеры

На этой неделе частная аэрокосмическая компания Rocket Lab объявила, что будет самостоятельно финансировать миссию по поиску жизни в атмосфере Венеры. Её реализация запланирована на следующий год.

image.png

В рамках этой миссии Rocket Lab планирует использовать свою 18-метровую ракету-носитель Electron, которая способна доставлять на низкую околоземную орбиту до 300 кг груза. Ракета выведет платформу Photon с миниатюрным зондом на орбиту высотой 165 км над Землёй. Имеющийся в конструкции платформы двигатель будет использоваться для нескольких корректировок траектории полёта и разгона до нужной скорости. В конечном счёте платформа Photon должна сблизиться с Венерой, после чего зонд отделится и войдёт в атмосферу планеты.

Зонд массой 20 кг начнёт проводить химический анализ атмосферы с целью поиска признаков органических веществ на высоте 60 км от поверхности планеты. В течение примерно 330 секунд он будет снижаться и на высоте около 45 км от поверхности измерения будут прекращены, после чего начнётся передача собранных данных на Землю. Затем зонд продолжит снижаться и в какой-то момент будет уничтожен, поскольку по мере приближения к поверхности Венеры атмосферное давление и температура будут непрерывно расти до критических значений.

Если всё пойдёт в соответствии с намеченным планом, то венерианская миссия Rocket Lab будет запущена в космос в мае 2023 года, а до места назначения она доберётся в октябре того же года. Отметим, что в случае успеха Rocket Lab проведёт первую в истории частную миссию по изучению Венеры, а также первое исследование атмосферы планеты за последние 40 лет.

«Эта миссия — первая возможность напрямую исследовать атмосферу Венеры за почти четыре десятилетия. Даже с учётом ограничений по массе и скорости передачи данных, а также ограниченного времени пребывания в атмосфере Венеры, возможен прорыв в науке», — говорится в описании миссии Rocket Lab.

Учёные получили самые чёткие изображения самой массивной из известных звёзд

Учёные Национальной лаборатории оптической и инфракрасной астрономии (NOIRLab, США) получили самые чёткие изображения самой массивной звезды в известной Вселенной. Она оказалась меньше, чем считалось ранее.

Звезда R136a1 расположена в туманности Тарантул Большого Магелланова Облака — карликовой галактики, являющейся спутником Млечного пути. Расстояние до Земли составляет 160 тыс. световых лет. Согласно расчётам, которые делались на основе предыдущих наблюдений, масса звезды превосходила солнечную в 250–320 раз.

Определить массу звезды с достаточно высокой точностью было сложно: обычно она вычисляется, исходя из яркости и температуры с учётом типа объекта. Но R136a1 располагается в скоплении, и её свет может заглушаться соседями. Поэтому возникла потребность получить изображение R136a1 с максимально возможной чёткостью. Для решения задачи использовали инструмент Zorro на 8,1-метровом телескопе обсерватории Gemini South в Чили.

При наблюдении за звёздами и другими астрономическими объектами с Земли приходится считаться с эффектом размытия, который создаёт атмосфера, и Zorro нивелирует этот эффект, делая несколько тысяч снимков в минуту, каждый с выдержкой в 60 мс. Данные изображений объединяются, и чёткость оказывается достаточно высокой. Учёные уточнили массу R136a1 — выяснилось, что она тяжелее Солнца в 170–230 раз. Это значительно меньше, чем предполагалось раньше, но достаточно много, чтобы сохранить звание массивнейшей из известных звёзд.

Свои выводы учёные пытаются распространить на теоретическую модель: по их мнению, следует пересмотреть величину верхнего предела для масс звёзд — он может оказаться ниже предполагавшегося. Это значит, что некоторые типы сверхновых встречаются реже, и оценки содержания металлов во вселенной тоже следует пересмотреть. С другой стороны, гипотезу ещё предстоит подтвердить, а для этого нужны данные последующих наблюдений.

📺Пикник ТВ👍