Новости космической науки и технологий

[Deputy Admin]

Ученые представляют новую модель ранней Вселенной

20181018054951.jpg

Большой взрыв неизменно привлекает наше внимание больше всех остальных научных теорий: величественный взрыв, в ходе которого произошло рождение нашей Вселенной. Но что было после Большого взрыва?

В течение примерно 100 миллионов лет Вселенная была погружена во тьму.

Когда в космосе наконец зажглись самые первые звезды, они были больше по размерам и ярче, чем звезды всех последующих поколений. Они излучали в ультрафиолетовом диапазоне настолько интенсивно, что превратили атомы окружающего их газа в ионы. Космический рассвет – начинающийся с появления первых звезд и продолжавшийся до завершения этой «космической реионизации» - занял в общей сложности примерно один миллиард лет.

«Откуда появились эти звезды? Каким образом они превратились в галактики – формируя Вселенную, наполненную радиацией и плазмой – которые мы наблюдаем сегодня? Именно эти вопросы являются для нас ключевыми», - сказал профессор Майкл Норман (Michael Norman), директор Суперкомпьютерного центра Сан-Диего, США, и главный автор нового исследования.

Команда Нормана решает математические уравнения в кубической виртуальной Вселенной.

«Мы потратили более 20 лет на совершенствование этого компьютерного кода, чтобы глубже понять Космический рассвет».

В этой модели рассчитывается формирование первых звезд Вселенной. Уравнения модели описывают движение и химические реакции внутри облаков газа, существовавших во Вселенной до того момента, когда она стала прозрачной для света, а также мощное гравитационное воздействие со стороны невидимой темной материи.

► Показать

Самые первые тяжелые элементы формировались во Вселенной в результате взрывов первых звезд, состоявших почти исключительно из водорода и гелия. Модель содержит уравнения, описывающие обогащение Вселенной тяжелыми элементами.

«Переход был стремительным: в течение 30 миллионов лет все звезды стали обогащены металлами. Звезды новых поколений, формирующиеся в галактиках, имели меньшие размеры и были намного более многочисленными, по сравнению с первичными звездами, поскольку между металлами стали возможными химические реакции», - пояснил Норман.

Возросшее число реакций в облаках газа позволило им фрагментироваться и формировать большое число звезд, расположенных внутри «нитей» с пониженной плотностью газа, где объединяющиеся элементы излучают энергию в окружающее пространство – вместо того, чтобы передавать ее друг другу.

«На этом этапе мы наблюдаем первые объекты Вселенной, которые могут быть по праву названы галактиками: комбинацию темной материи, обогащенного металлами газа и звезд», отмечает Норман.

[Deputy Admin]

Астрономы открывают «космического гиганта» ранней Вселенной

20181018055028.jpg

Международная команда астрономов открыла гигантскую структуру ранней Вселенной, существовавшую в ней всего лишь спустя примерно два миллиарда лет после Большого взрыва. Это прото-сверхскопление галактик, получившее имя Гиперион, является самой крупной и массивной структурой, когда-либо обнаруженной на таком большом расстоянии от нас.

Это открытие было сделано командой астрономов во главе с Ольгой Цуккиати (Olga Cucciati) из Национального института астрофизики в Болонье, Италия, при помощи инструмента VIMOS, установленного на телескопе Very Large Telescope Европейской южной обсерватории, размещенного на территории Чили. Ученые идентифицировали гигантское прото-сверхскопление галактик, формирующееся в ранней Вселенной, спустя всего лишь 2,3 миллиарда лет после Большого взрыва.

Гиперион является самой массивной структурой, обнаруженной в настолько молодой Вселенной – его масса составляет более одного миллиона миллиардов масс Солнца. Эта гигантская масса сравнима с массами крупнейших современных сверхскоплений галактик, однако обнаружение настолько массивного объекта в ранней Вселенной стало сюрпризом для астрономов.

«Впервые такая крупная структура была идентифицирована на настолько большом красном смещении, - сказала Цуккиати. – Обычно такие структуры обнаруживаются на небольших красных смещениях, поскольку Вселенной требуется время на эволюцию и «конструирование» таких структур. Для нас стало сюрпризом наблюдать настолько «зрелую» структуру в молодой Вселенной».

Расположенное в направлении созвездия Секстант, прото-сверхскопление галактик Гиперион было идентифицировано при помощи нового метода, разработанного учеными из Калифорнийского университета в Дейвисе, США. Команда нашла, что сверхскопление Гиперион является очень сложной структурой, состоящей по крайней мере из семи областей высокой плотности, связанных нитями из галактик, а его размер сравним с размерами сверхскоплений галактик, расположенных ближе к Земле, хотя Гиперион значительно отличается от них по устройству.

«Сверхскопления, расположенные ближе к Земле, имеют более сконцентрированное распределение массы и более выраженные элементы структуры. Однако в прото-сверхскоплении галактик Гиперион масса распределена более равномерно, в форме группы связанных сгустков, внутри которых располагаются свободные ассоциации галактик», - пояснил один из соавторов исследования Брайан Лемо (Brian Lemaux) из Калифорнийского университета в Дейвисе.

[Deputy Admin]

Астероид Оумуамуа: год спустя

Около одного года назад астрономы открыли необычный объект, движущийся сквозь космическое пространство в окрестностях орбиты Земли. Всего лишь через несколько дней они осознали, что этот объект не может представлять собой обычный астероид или комету – его траектория указывала на то, что объект не связан гравитационно с Солнечной системой. Следовательно, этот объект был зарегистрирован как первое небесное тело в нашей планетной системе, которое происходит из-за ее пределов. Этот объект получил гавайское имя «Оумуамуа», что переводится как «разведчик».

Астрономы считают, что кометы и астероиды существуют не только в нашей Солнечной системе, но также и в других планетных системах, однако до настоящего времени проверить это предположение не представлялось возможным, поскольку эти объекты являются слишком тусклыми и расположены на большом удалении от нас (ближайшая планетная система расположена на расстоянии в несколько световых лет от Земли). Поэтому изучение астероида Оумуамуа, «гостя» из другой планетной системы, представляет большой научный интерес с точки зрения корректировки современных моделей формирования планетных систем.

► Показать

Прохождение астероида Оумуамуа по Солнечной системе было кратковременным, поэтому наблюдательная кампания, проведенная астрономами для изучения этого объекта, была весьма ограниченной. В новом исследовании команда ученых во главе с Джоуи Хорой (Joe Hora) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, провела новые наблюдения этого загадочного астероида при помощи камеры IRAC космического инфракрасного телескопа НАСА Spitzer («Спитцер»). Ученые направили эту камеру в точку на небе, в которой должен теперь находиться астероид Оумуамуа, согласно расчетам.

После 30 часов непрерывных наблюдений – весьма продолжительный период времени – этот объект так и не был обнаружен. Однако в результате проведенного исследования были наложены некоторые новые ограничения на физические свойства этого астероида. Согласно авторам, отсутствие инфракрасного сигнала в изученной области пространства указывает на отсутствие пыли и газа, которые обязательно давали бы сигнал в том случае, если бы объект Оумуамуа на самом деле являлся кометой. Размер астероида Оумуамуа составляет не менее 240 метров по самому длинному измерению, оценивают авторы. В настоящее время этот объект удалился на слишком большое расстояние, чтобы его можно было наблюдать при помощи телескопов, поэтому он еще долгое время будет оставаться для нас неразгаданной загадкой, отмечают Хора и его команда.

[Deputy Admin]

На Марсе достаточно кислорода для поддержания жизни, выяснили ученые

Соленая вода, находящаяся под поверхностью Марса, может содержать достаточно кислорода для поддержания жизни некоторых видов микроорганизмов, подобных тем, которые появились и эволюционировали на Земле миллиарды лет назад, сообщили ученые вчера, в понедельник.

В некоторых областях поверхности планеты количество доступного кислорода настолько большое, что в этих условиях становится возможным существование примитивных многоклеточных организмов, таких как губка, сообщают авторы работы.

«Мы открыли, что рассолы – представляющие собой воду с высокой концентрацией солей – на Марсе могут содержать достаточно кислорода для дыхания микроорганизмов», - рассказала главный автор нового исследования Влада Стаменкович (Vlada Stamenkovic), физик-теоретик из Лаборатории реактивного движения НАСА, Калифорния, США.

► Показать

До настоящего времени считалось, что следовых количеств кислорода, имеющихся на Марсе, недостаточно для поддержания даже микробной жизни.

«Мы никогда не думали, что кислород может играть большую роль на Марсе в поддержании жизни, поскольку в атмосфере Красной планеты он содержится в крохотных количествах – порядка 0,14 процента (для сравнения, в воздухе Земли на кислород приходится 21 процент)», - сказала Стаменкович. Поэтому ранние исследования потенциальной обитаемости Марса были направлены на обнаружение возможностей существования анаэробных микроорганизмов, то есть микроорганизмов, не использующих в своей жизнедеятельности кислород.

Однако в своей новой работе Стаменкович и ее группа обращают внимание на находки, сделанные недавно марсианским ровером НАСА Curiosity – обнаружение оксидов марганца, соединений, которые могут формироваться лишь в присутствии большого количества кислорода.

Curiosity совместно с другими марсианскими аппаратами также установил наличие на поверхности Марса рассолов, не замерзающих при низкой температуре, характерной для поверхности планеты.

Стаменкович и ее команда представили в своей работе модель, описывающую растворение кислорода в соленой воде при низких температурах, а также модель изменений климата Марса на протяжении последних 20 миллионов лет и последующих 10 миллионов лет.

Совместно эти расчеты показывают, в каких областях на поверхности Красной планеты наиболее вероятно существование богатых кислородом рассолов – данные, которые могут помочь определиться с местом размещения будущих зондов.

«Концентрации кислорода на Марсе на несколько порядков величины превышают минимальное количество, необходимое для аэробных, или дышащих воздухом микробов», говорится в заключительной части исследования.

[Deputy Admin]

Темная материя может формировать звезды Бозе, выяснили российские ученые

20181024062308.jpg (16.32 КБ) 801 просмотр

20181024062308.jpg (16.32 КБ) 801 просмотр

Исследователи разработали математическую модель, описывающую движение частиц темной материи внутри гало самых небольших галактик нашей Вселенной. Ученые наблюдали, что со временем темная материя может формировать сферические капли квантового конденсата. Ранее это считалось невозможным, поскольку не учитывались флуктуации гравитационного поля, формируемого частицами темной материи.

Темная материя является гипотетической формой материи, которая не испускает электромагнитного излучения. Это свойство затрудняет само доказательство ее существования. Скорость частиц темной материи является относительно небольшой, и поэтому она может удерживаться галактиками. Частицы темной материи взаимодействуют с обычной материей и друг с другом настолько слабо, что возможно обнаружение лишь их гравитационного поля – и никаким другим способом темная материя себя не проявляет. Каждая галактика окружена массивным гало из темной материи.

► Показать

В новом исследовании российские ученые во главе с Дмитрием Левковым, кандидатом физико-математических наук и старшим научным сотрудником Института ядерных исследований Российской академии наук, наблюдали в ходе сеансов компьютерного моделирования, что если принять частицы темной материи бозонами с достаточно небольшой массой, то эти частицы способны формировать конденсат Бозе-Эйнштейна в гало небольших галактик или еще меньших по размеру субструктурах под действием гравитации.

Конденсат Бозе-Эйнштейна представляет собой состояние квантовых частиц, занимающих самый нижний энергетический уровень. Конденсат Бозе-Эйнштейна может быть получен в лаборатории при низких температурах из обычных атомов. Это состояние материи демонстрирует уникальные свойства, такие как сверхтекучесть, способность протекать через крохотные трещины и капилляры без трения.

Согласно построенной авторами этой работы математической модели, со временем легкие частицы темной материи могут превращаться в сферические капли конденсата Бозе-Эйнштейна, формируя гипотетические звезды Бозе. В предыдущих исследованиях с использованием численных моделей указывалось, что этот конденсат уже присутствовал во Вселенной в ее изначальном состоянии, а звезды формировались из него уже впоследствии. Согласно одной из гипотез, конденсат Бозе мог формироваться в ранней Вселенной задолго до формирования галактик или мини-скоплений звезд, однако до сих пор отсутствовали надежные доказательства этой гипотезы. В своей новой работе авторы продемонстрировали, что этот конденсат формировался в центрах небольших гало, и они планируют исследовать конденсацию темной материи в ранней Вселенной в своих дальнейших работах.

[Deputy Admin]

Внутри планетарной туманности обнаружена экстремально тесная пара звезд

20181025043710.jpg

Международная команда астрономов обнаружила две звезды в составе двойной системы, которые совершают один оборот вокруг друг друга на протяжении менее чем трех часов, внутри планетарной туманности М3-1. Примечательно, что эти звезды могут взорваться как новая – абсолютно неожиданное для такой системы событие, если исходить из наших текущих представлений об эволюции двойных систем.

Планетарные туманности являются сверкающими оболочками из газа и пыли, которые формируются из внешних слоев вещества звезд, подобных нашему Солнцу, сбрасываемых этими звездами на заключительных этапах эволюции. Во многих случаях взаимодействие с близлежащей звездой-компаньоном играет важную роль при распределении выброшенного материала и формировании замысловатых структур, которые можно выделить при подробном рассмотрении результирующей планетарной туманности.

Планетарная туманность М3-1 расположена в созвездии Большого Пса, на расстоянии примерно 14000 световых лет от Солнечной системы. Туманность М3-1 демонстрирует характерные признаки двойной системы, поскольку в ее структуре можно выделить джеты и филаменты, указывающие на взаимодействие между компонентами в двойной системе.

Используя телескопы Европейской южной обсерватории, исследователи во главе с Дэвидом Джонсом (David Jones) из Канарского института астрофизики, Испания, наблюдали планетарную туманность M3-1 на протяжении нескольких лет. Эти две звезды находятся настолько близко друг к другу, что пространственно разрешить их изображения с Земли не представляется возможным – вместо этого наличие второй звезды в системе было установлено по изменениям яркости первой звезды, которая периодически затмевается вторым светилом в процессе орбитального движения.

► Показать

Команда открыла, что центральная звезда планетарной туманности M3-1 демонстрирует один из самых коротких орбитальных периодов центральных звезд, известных на настоящее время – чуть менее трех часов. Эти наблюдения также показали, что эти две звезды – скорее всего, белый карлик и звезда-компаньон главной последовательности, имеющая небольшую массу – почти касаются друг друга.

В результате пара испытывает то, что называют извержением новой – результат переноса материала с одной звезды на другую. Когда вторая звезда наберет критическую массу, происходит мощный термоядерный взрыв, и яркость системы временно возрастает в сотни тысяч раз, отметили авторы.

[boom]

Фото дня: «Череп и Кости» в космическом масштабе
Европейская Южная Обсерватория (ESO) представила завораживающий снимок активной области звёздообразования NGC 2467, которая также известна как туманность «Череп и Кости».

eso1.jpg

Изображение получено в рамках программы «Космические сокровища ESO» (ESO Cosmic Gems) — образовательно-просветительской инициативы, целью которой является фотографирование интересных, загадочных или просто красивых космических объектов.

В данном случае во время съёмки использовался Очень Большой Телескоп ESO (VLT). При этом был задействован приёмник FORS (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph).

Своё имя туманность «Череп и Кости» получила не случайно. Пыль, газ и яркие молодые звёзды соединились в силуэт, напоминающий оскаленный череп.

sm.eso2.750.jpg

Объект NGC 2467 находится в созвездии Кормы. Это диффузное звёздно-газовое образование — колыбель многих светил, «строительным материалом» для которых служат обильные запасы водорода.

«То, что вся эта картина сложилась в подобие человеческого лица — вернее, черепа — всего лишь результат случайной проекции туманности на луч зрения, направленный с Земли», — отмечает ESO.

[Deputy Admin]

Некоторые планетные системы не любят «тяжелый металл»

20181026044614.jpg

Небольшие планетные системы с множественными планетами не являются поклонниками тяжелого металла – имеется в виду железо, а не рок-группа Iron Maiden – согласно новому исследованию, проведенному учеными из Йельского университета, США.

В этой работе исследователи открыли, что компактные системы, содержащие множественные планеты, чаще формируются вокруг звезд, в химическом составе которых обнаруживается меньше тяжелых элементов, по сравнению с нашим Солнцем. Это исследование противоречит ряду других современных научных работ, объектами которых являются звезды с более высокими значениями металличности.

В этом исследовании астрономы изучили 700 звезд и обращающихся вокруг них планет. Исследователи считали металлами все элементы тяжелее гелия – включая железо, кремений, магний и углерод.

► Показать

«Мы использовали железо в качестве индикатора, - сказал главный автор новой работы Джон Майкла Брюэр (John Michael Brewer), исследователь-постдок из Йеля, который выполнил эту работу совместно с профессором астрономии Деброй Фишер (Debra Fischer). – Все эти элементы входят в состав горных пород, слагающих небольшие, каменистые планеты».

Брюэр сказал, что концентрация компактных систем с множественными планетами вокруг звезд с невысокой металличностью позволяет сделать несколько выводов.

Во-первых, это означает, что таких планетных систем во Вселенной может оказаться больше, чем считалось. До недавнего времени инструменты наблюдения не обладали достаточной точностью для обнаружения небольших планет, и вместо этого астрономы преимущественно искали более крупные планеты. Теперь, с появлением новых технологий, например, реализованных в спектрометре Extreme Precision Spectrometer (EXPRES), разработанном командой Фишер в Йеле, исследователи могут обнаруживать меньшие по размерам планеты.

Кроме того, добавил Брюэр, это новое исследование свидетельствует о том, что планетные системы, состоящие из небольших по размерам планет, являются наиболее ранним типом планетных систем - что делает их идеальным местом для поисков жизни на других планетах.

«Звезды с низкой металличностью появились во Вселенной раньше, чем звезды богатые металлами, - сказал Брюэр. – Вокруг них мы обнаруживаем первые планетные системы».

[Deputy Admin]

Ученые предлагают новый проект орбитальной миссии к Плутону и поясу Койпера

20181026051628.jpg

Команда ученых из Юго-западного научно-исследовательского института, США, сделала несколько открытий, которые расширяют возможности и повышают ценность будущей орбитальной миссии к Плутону. Эти научные и инженерные прорывы позволили составить оптимальный, экономичный орбитальный маршрут и продемонстрировали возможность исследования при помощи этого же орбитального аппарата объектов пояса Койпера после завершения исследований Плутона.

Возглавляет это исследование помощник вице-президента Юго-западного научно-исследовательского института и планетолог доктор Алан Штерн. Его команда сначала решила задачу, связанную с расширением возможностей миссии в плане выполнения нескольких различных научных целей – что может быть достигнуто, если использовать гравитационный маневр вокруг гигантского спутника Плутона Харона вместо зажигания двигателей на ракетном топливе. Это позволит орбитальному аппарату многократно менять траекторию полета, исследуя различные аспекты Плутона, его атмосферу, пять его спутников и взаимодействие карликовой планеты с солнечным ветром на протяжении нескольких лет. Вторая важная часть этой работы продемонстрировала, что после выполнения научных задач по исследованию Плутона орбитальный аппарат сможет войти в пояс Койпера, используя ту же самую электрическую двигательную систему, которая применялась до этого для входа на орбиту вокруг Плутона, а затем исследовать другие карликовые планеты и меньшие по размерам тела пояса Койпера.

«Это просто удивительно, - сказал Штерн. – Раньше НАСА и планетологическое сообщество считали, что на следующем этапе освоения пояса Койпера перед нами встанет выбор: исследовать «глубже» Плутон и его спутники или же исследовать «шире» пояс Койпера, чтобы сравнить Плутон с другими, меньшими по размерам объектами пояса Койпера и другими карликовыми планетами. Сообщество планетологов разделилось на два лагеря, жарко обсуждая проект будущей миссии к Плутону и поясу Койпера. Наши новые исследования показывают, что в рамках одной и той же миссии могут быть достигнуты сразу две эти научные цели. Это действительно большой шаг вперед в разработке проекта будущей миссии к внешнему краю Солнечной системы».

[Deputy Admin]

Спутник Сатурна Диона покрыт таинственными яркими полосами, выяснили астрономы

20181027045848.jpg

Таинственные яркие полосы были открыты на спутнике Сатурна Дионе, сообщается в исследовании, проведенном научной группой под руководством Алекса Патхофа (Alex Patthoff) из Планетологического института США.

Происхождение этих полос, вероятно, обусловлено складчатостью материала, слагающего поверхность Дионы, который мог попадать на поверхность в результате прохождения рядом комет или со стороны других близлежащих спутников Сатурна, таких как Елена или Полидевк.

«Информация, сохраненная в этих полосах, позволит сделать важные выводы об орбитальной эволюции и столкновениях в системе Сатурна, - сказал Патхоф. – Кроме того, взаимодействие между поверхностью Дионы и экзогенным материалом оказывает влияние на потенциальную обитаемость этого спутника Сатурна и указывает на доставку ингредиентов, которые могут вносить вклад в потенциальную обитаемость планет, богатых водой».

В этой работе Патхоф вместе с Эмили С. Мартин (Emily S. Martin) из Центра исследований Земли и планет Национального музея воздухоплавания и астронавтики США изучили снимки, полученные при помощи космического аппарата НАСА Cassini («Кассини»), который также позволил обнаружить аналогичные загадочные геологические структуры на поверхности спутника Сатурна Реи.

Полосы, обнаруженные на поверхности Дионы, в основном довольно длинные (от 10 до нескольких сотен километров), узкие (ширина менее 5 километров) и более яркие, по сравнению с окружающей их местностью. Эти полосы идут параллельно друг другу и возвышаются над всеми остальными геологическими структурами в своих окрестностях – и это указывает на то, что эти структуры являются одними из самых молодых геологических структур поверхности Дионы, отмечают авторы исследования.