Досье на Мироздание |
|||||||||||||||||
Ноябрь 2006 г |
|||||||||||||||||
>Чат
|
Космические лучи приводили к угасанию жизни на Земле
Астрономы впервые наблюдали, как свет порождает материю Первое исследование модуляций излучения от мощного космического источника высокоэнергетических гамма-квантов, выполненное под руководством армянского астрофизика, профессора Феликса Аароняна (Felix Aharonian), работающего в германском Институте ядерной физики имени Макса Планка (Max-Planck-Institut für Kernphysik - MPIK) в Гейдельберге, позволяет не только раскрывать суть механизмов, стоящих за производством этой самой загадочной компоненты космических лучей, но и впервые за пределами земных лабораторий наблюдать преобразование света в частицы вещества и антивещества (публикация в журнале "Астрономия и астрофизика" (Astronomy & Astrophysics - A&A)). Двойная звездная система в южном созвездии Щита, получившая обозначение LS 5039, была открыта еще в конце XX века орбитальной обсерваторией ROSAT (в числе множества других рентгеновских источников). А поток гамма-квантов, прибывающих к нам из этой звездной системы, был зафиксирован в 2005 году Высокоэнергетической стереоскопической системой H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) - самой чувствительной гамма-обсерваторией такого рода, построенной с помощью международного сообщества в высокогорной части Намибии (Юго-Западная Африка). В настоящее время H.E.S.S., способная обнаруживать гамма-кванты самых высоких энергий путем изучения эффектов, вызванных прохождением этих частиц в земной атмосфере, состоит из четырех 13-метровых телескопов, но к ним со временем добавится еще 30-метровый "монстр" - и тогда обновленный проект получит имя H.E.S.S.-II. В коллаборацию входят свыше сотни ученых и инженеров из Германии, Франции, Великобритании, Польши, Чехии, Ирландии, Армении, Южной Африки и Намибии (посмотреть, как выглядит один из элементов самой этой системы можно по данной ссылке). Судя по всему, изученная звездная система LS 5039 состоит из компактного объекта (черной дыры или нейтронной звезды) и звезды главной последовательности (голубого гиганта), масса которой эквивалентна 20 массам нашего Солнца. Это двойная система относится к числу чрезвычайно тесных - ее компоненты разделены расстоянием в 0,2-0,4 астрономической единицы (30-60 миллионов километров), что соответствует всего 2-4 радиусам звезды-гиганта. Считается, что гамма-лучи испускаются электронами, ускоряющимися до очень высоких скоростей в чудовищном магнитном поле "экстремала" (такие скорости пока еще недостижимы даже на самых мощных земных ускорителях). Однако где именно и за счет какого конкретного механизма происходит ускорение этих электронов, до сих пор неясно. Наблюдения HESS показывают, что интенсивность гамма-излучения характеризуется определенными вариациями, и период этих вариаций составляет 3,9 земных суток - то есть совпадает с периодом обращения компактного объекта вокруг массивной звезды (точность определения периода модуляций составила 0,04%). Наличие этого модулированного сигнала на столь высоких энергиях - в 100 тысяч раз превышающих уровень чего-либо другого, известного ранее, - заставляет предположить, что источник гамма-лучей сосредоточен в очень компактном регионе и размещается поблизости от массивной звезды и ее компактного компаньона, так, чтобы он мог испытывать влияния от их смещений относительно друг друга. Об этом рассказывает член исследовательской группы французский ученый Мэтью де Норуа (Mathieu de Naurois) из парижской Лаборатории ядерной физики и высоких энергий (Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies): "Тот факт, что мы наблюдаем в этой системе периодичность, означает, что гамма-лучи не могут прибывать откуда-то издалека - они должны исходить изнутри системы". Существует теория, согласно которой электроны, порождающие гамма-излучение сверхвысоких энергий, могли бы ускоряться в релятивистских "джетах"-струях, исходящих из компактного объекта (например, из окрестностей черной дыры) и простирающихся далеко в космос. И вот теперь эта теория получила очень серьезную "пробоину", ведь "раскидистые" джеты (порядка тысячи астрономических единиц) никак нельзя назвать компактным объектом. Небольшой квазизвездный компаньон подвергается как воздействию мощного "звездного ветра", так и интенсивного излучения со стороны гигантской звезды, что с одной стороны способствует ускорению частиц до высоких энергий (в магнитном поле "малютки"), а с другой стороны (и это в буквальном смысле) - затрудняет исход гамма-лучей, порождаемых этими частицами - все это в зависимости от ориентации системы относительно нас. Совокупность двух подобных явлений лежит в основе механизма модуляции: поток гамма-излучения увеличивается, когда компактный объект (черная дыра?) "проходит" перед звездой и снижается до минимума тогда, когда квазизвездный объект-карлик "прячется" за свою "хозяйку". При этом часть гамма-квантов, произведенных вблизи компактного объекта, взаимодействует с фотонами ультрафиолетового диапазона, исходящими из массивной звезды, и преобразуется в электрон-позитронные пары. Возможность сотворения вещества и антивещества из чистого света предсказано еще Общей теорией относительности Эйнштейна (знаменитое E=mc2), однако до сих пор ни разу не удавалось наблюдать явных признаков того, что такие процессы действительно протекают в глубоком космосе (на земных ускорителях частиц реальность подобных эффектов уже подтверждена). Космологи же при всем при этом уверены, что такие явления несут ответственность за частичное поглощение релятивистского микроволнового излучения (дошедшего до нас со времен, наступивших вскоре после Большого взрыва), и поэтому-то так важно было обнаружить превращение излучения в материю в космосе (соответственно, полное превращение материи в излучение (аннигиляция при взаимодействии частиц и античастиц) наблюдается довольно часто). Акты взаимодействия гамма-квантов с фотонами ультрафиолетового диапазона, учащающиеся по мере того, как компактный объект, двигаясь по очень вытянутой орбите, сближается со своей массивной хозяйкой, как раз и могут вызывать периодические падения яркости, наблюдаемые с Земли, что в свою очередь позволяет в очередной раз подтвердить истинность теории Эйнштейна. В общем потоке космических частиц высоких энергий гамма-излучение занимает особое место. Дело в том, что траектории заряженных частиц космических лучей в ходе их путешествия к Земле преломляются под воздействием галактических и межгалактических магнитных полей, "забывая" таким образом свое изначальное направление, а гамма-лучи как незаряженные частицы не испытывают воздействия магнитных полей и к Земле следуют прямым путем, сохраняя таким образом важнейшую информацию о породивших их источниках. Проверяя, прибывает ли данная порция излучения с одного-единственного направления или со всех направлений разом, можно отличить, чем она порождается - заряженными космическими частицами или гамма-лучами. Наблюдения в области гамма-излучения сверхвысоких энергий посредством наземных установок проводятся начиная с 60-х годов прошлого века (на заре становления этих технологий большой вклад внесли советские ученые). А на протяжении последнего десятка лет были основаны сразу несколько наземных обсерваторий, перед которыми ставилась задача по обнаружению гамма-излучения из самого верхнего энергетического диапазона. Принцип действия у всех подобных установок один и тот же - регистрируется то вторичное излучение, что возникает при взаимодействии высокоэнергетических (и обладающих высокой проникающей способностью) гамма-квантов с земной атмосферой (то есть в качестве "рабочего вещества" используется окружающий нас воздушный океан). Речь идет о так называемом черенковском излучении (излучение Черенкова - Вавилова, эффект открыт в 1934 году советскими учеными). Источником этих скоротечных (продолжительностью в миллиардные доли секунды) слабых голубоватых вспышек являются частицы, движущиеся в земной атмосфере со скоростями, превышающими скорость света в воздухе (которая немного ниже, чем скорость света в вакууме). Этот эффект чем-то напоминает сверхзвуковой удар, который возникает, если самолет летит со сверхзвуковой скоростью. Если видимый свет - это энергии порядка одного электрон-вольта (1 эВ), а рентгеновские лучи - тысячи и миллионы электрон-вольт, то H.E.S.S. имеет дело с чрезвычайно высокоэнергетическими гамма-квантами с энергиями порядка миллиона миллионов электрон-вольт, или тераэлектрон-вольтами (ТэВ). События, соответствующие приходу подобных суперлучей, весьма редки, и даже от относительно сильных источников астрофизики могут зарегистрировать лишь приблизительно один гамма-квант в месяц на квадратный метр земной атмосферы. Но постепенно множество отдельных изображений, отмечающих расположение одиночных гамма-квантов, складывается в единую картину - так возникают карты, по которым можно уже изучать структуру астрономических объектов в гамма-лучах. На иллюстрации: Источники: Ссылки:
29.11.2006 18:21
Максим Борисов
СправкаГамма-лучиГамма-лучи - это наиболее проникающая форма радиации, которая нам известна, гамма-излучение приблизительно в миллиард раз энергетически более эффективно, чем рентгеновское излучение, производимое рентгеновскими установками в больницах. Поэтому использовать гамма-лучи для создания изображений чрезвычайно сложно - они легко проходят сквозь любой материал, который можно было бы применить для этих целей. Однако к счастью для жизни на Земле гамма-лучи от космических объектов надежно блокируются атмосферой - взаимодействуя с ее молекулами, фотоны высоких энергий (больше 10 ГэВ) порождают электроны, движущиеся со скоростью, превышающей фазовую скорость света в воздухе и дающие в свою очередь так называемое черенковское излучение (излучение Черенкова - Вавилова, эффект открыт в 1934 году советскими учеными) - слабые вспышки синего света продолжительностью в миллиардные доли секунды. Астрономы используют свет от этих вспышек в работе детекторов гамма-излучения. Так как гамма-лучи не подвержены воздействию магнитных полей, направление их прихода может непосредственно указывать на их источник. Possible
Origin of Cosmic Rays Revealed with Gamma Rays - PPARC СправкаНейтронные звезды- очень компактные и плотные объекты, радиус которых составляет от 10 до 100 км, а максимальная масса - от 1,4 до 3 солнечных масс. Плотность в центре такой звезды - порядка 3x1014 - 2x1015 г/см3. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году). СправкаАннигиляция вещества и антивеществаОдин из самых важных источников
образования гамма-излучения - процесс
аннигиляции вещества и антивещества.
Например, при аннигиляции покоящихся
электрона и позитрона образуются два
гамма-кванта, энергия каждого из которых
равна энергии покоя электрона.
Аннигиляция вещества и антивещества
является одним из самых эффективных
процессов преобразования энергии
частиц в излучение, так как в процессе
аннигиляции происходит преобразование
полной энергии частиц, состоящей из
кинетической и энергии покоя. При
аннигиляции электрона и позитрона
образуется либо два фотона, каждый с Е =
0,511 МэВ, либо три фотона с непрерывным
частотным спектром. Аннигиляция
протонов и антипротонов сопровождается
образованием большого числа мезонов, в
том числе и нейтральных, которые
распадаются на гамма-фотоны. Аннигиляционное излучение обнаружено
в спектрах вспышек на Солнце, в
излучении галактического центра и
космических гамма-всплесках.
Аннигиляционное излучение солнечных
вспышек наблюдалось на спутниках OSO-7 (США,
1972) и SMM (США, 1980, 1982). Аннигилирующие
позитроны образуются, по-видимому, при
распаде радиоактивных ядер и пи-мезонов,
возникающих при ядерных
взаимодействиях ускоренных во вспышке
ионов с солнечным веществом.
Новая чёрная дыра в Млечном пути
От астероидов Землю защитит ЦНИИмаш Головным разработчиком системы защиты Земли от астероидов в России выступает Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш). Об этом заявил сегодня на пресс- конференции в ИТАР-ТАСС заместитель главы Федерального космического агентства (Роскосмос) Виталий Давыдов. "Говорить о практической работе по созданию такой системы пока рановато, но научно-исследовательская работа будет вестись обязательно, - сказал представитель Роскосмоса. - Мы потихоньку осознаем опасность со стороны астероидов, которые одним ударом могут отбросить цивилизацию на многие сотни лет назад. Есть много проектов, и они очень интересные. Идея разработки создания подобной системы может объединить человечество... Мы задали подобную задачу и определили головного разработчика - ЦНИИмаш", - сообщил Давыдов. Дискуссия о необходимости защиты Земли от возможной астероидной опасности возникла после того, как стало известно, что открытый в 2004 году потенциально опасный астероид Апофис с диаметром до 400 метров в 2036 году может столкнуться с нашей планетой.
28.11.2006 18:17
Самая страшная катастрофа породила сложную жизнь По современным понятиям, жизнь на нашей планете существует уже по крайней мере 3,5 миллиарда лет. И, конечно, за это время ее судьба неоднократно висела на волоске (а порой этот самый "волосок" может быть и вовсе рвался, но такое происходило очень, очень давно). Пять самых катастрофических случаев массового вымирания живых существ на нашей планете за последние 600 миллионов лет - это ордовикская катастрофа (450 миллионов лет назад, вызвавшая гибель 60 процентов всех морских беспозвоночных), девонская (370 миллионов лет назад), пермская (250 миллионов), триасовая (210 миллионов лет) и меловая (65 миллионов лет назад). Из них самая катастрофичная катастрофа - пермская. Тогда погибло 95% всего населения морей и 70% наземных обитателей. Причиной подобных катаклизмов чаще всего признают падения астероидов, но есть и более экзотичные объяснения - например, извержения супервулканов или близкие гамма-всплески. Палеонтологи долгое время полагали, что с тех пор, как появились первые животные с твердыми раковинами (это случилось приблизительно 540 миллионов лет назад), земные экосистемы только усложнялись, причем процесс этого усложнения проходил весьма постепенно, но неизменно. Однако теперь Питер Вагнер (Peter Wagner) из Отдела беспозвоночных американского Филдовского музея естествознания (Field Museum - FMNH) в Чикаго совместно с коллегами из Филдовского музея и австралийского Университета имени Джеймса Кука (James Cook University) в Таунсвилле доказывает, что случай самого массового исчезновения живых существ привел не к упрощению, а напротив, к усложнению (пролиферации) взаимосвязей между морской флорой и фауной, которая вскоре стала доминировать на подводной сцене жизни (публикация 24 ноября 2006 г. в Science, vol 314, p 1254). Основой для подобных выводов послужил анализ данных по 1176 морским экосистемам, содержащихся в обширной Палеобиологической базе (Paleobiology Database, в ее создании принимали участие 180 ученых из 125 исследовательских учреждений 20 стран). Перед "Большой Смертью" (Great Dying) на рубеже перми и триаса (вероятно, в этом-то катастрофическом случае - хотя бы частично - повинны обширные вулканические извержения) количество простых и сложных морских экосистем было практически одинаково, однако впоследствии сложно организованные сообщества стали встречаться почти в три раза чаще - соотношение, которое закрепилось в морях именно с тех пор. По крайней мере, в этом уверен Вагнер. Простые морские экосистемы состоят из нескольких очень распространенных, но консервативных и малоподвижных донных организмов - животных вроде морских лилий (Crinoidea) и брахиопод (это класс морских раковинных животных, напоминающих моллюсков), которые питаются, процеживая воду и извлекая из нее мелкий планктон (это так называемые сестонофаги - фильтраторы). В результате их доминирования для фоновых видов остается не так уж много пищи, и общая величина популяций остается в результате всего этого довольно низкой. А вот сложные экосистемы распределяют запасы среди большего количества более активных организмов - вроде моллюсков, улиток и крабов - и включают в себя еще много других разновидностей, которые взаимодействуют весьма сложными способами. "Мы пока не знаем, чем и за счет какого конкретного механизма можно было бы объяснить этот решающий сдвиг, - говорит Вагнер. - Другие случаи массового вымирания уже не изменяли это соотношение... Но катастрофа пермского периода, возможно, опустошила морскую экосистему так основательно, что на месте пустоши смогло вырасти что-то принципиально новое". Современный нам мир живых существ, обитающих в морях, возможно, никогда бы не стал реальностью, если бы не пермская катастрофа. Более того, в настоящий момент воздействие человека на экологию столь велико (особенно в так называемых морских мертвых зонах в Мексиканском заливе и вблизи Орегонского побережья), что все это начинает напоминать ситуацию в океанах 550 миллионов лет назад, до появления первых животных. Подобное безобразие в чем-то даже превосходит беды от астероида, уничтожившего динозавров 65 миллионов лет назад. Возможно, земная экология уже никогда не станет прежней, даже если угнетающее воздействие со стороны человека в один прекрасный миг снимется полностью (динозавры ведь вот тоже уже никогда не оправились от удара...). На место нынешним экосистемам тогда придет что-то принципиально новое, как и 250 миллионов лет назад... На иллюстрации: Источники:
25.11.2006 23:05
Максим Борисов
Снимок сразу двух сверхновых, которые вспыхнули в одной и той же галактике на протяжении всего пяти месяцев, был сделан космической обсерваторией NASA Swift. Галактика, обозначаемая как NGC 1316, теперь признана абсолютной рекордсменкой - в ней за 26 лет вспыхивали уже четыре сверхновые, тогда как в обычных галактиках "звезды-гостьи" являются не чаще, чем три раза в столетие. Все четыре сверхновых NGC 1316 были типа Ia. Считается, что такие сверхновые появляются тогда, когда компактный белый карлик в условиях двойной звездной системы собирает на своей поверхности слишком много вещества (водорода), стянутого с компаньона. Тогда происходит спонтанная термоядерная реакция (водород превращается в гелий - что-то вроде колоссальной водородной бомбы), которая на какое-то время зажигает звезду удивительной мощи. Это и есть nova, то есть классическая "новая звезда". Открываемые сверхновые звезды принято обозначать буквами SN (Supernova) с указанием года и последовательной буквы латинского алфавита. Если одной буквы уже не хватает, рядом приписывают следующую (подобно цифровым разрядам). Давние вспышки сверхновых в галактике NGC 1316 были зарегистрированы в 1980 и 1981 годах. А два новых случая - 19 июня 2006 года (SN 2006dd, желтоватое пятно справа) и 5 ноября (SN 2006mr, другое симметричное пятно слева, образующее как бы второй глаз у довольно симпатично "мордочки" какого-то неведомого сказочного существа). Белый участок ("нос"), расположенный посередке между этими двумя сверхновыми - яркое активное ядро галактики. А пятно с левого краю (в районе "уха") - это уже звезда в нашей собственной Галактике (расположенная гораздо ближе), которая случайно наложилась на изображение далекой галактики. Обе сверхновые 2006 года были изначально обнаружены наземными астрономами - точнее говоря, одним и тем же астрономом-любителем из Южной Африки - Берто Монардом (Berto Monard). Ну а спутнику Swift удалось провести затем наблюдения в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Swift, запущенный ровно два года назад (20 ноября 2004 года), предназначен в первую очередь для отслеживания гамма-всплесков - взрывов сверхмассивных звезд с образованием черных дыр и слияний нейтронных звезд, однако в дополнение к "основным обязанностям" "Быстрый" (так можно перевести название этой космической обсерватории) получил задание исследовать также процессы, сопровождающие вспышки сверхновых в пределах 300 миллионов световых лет от Земли. Изучение этих вспышек в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах может помочь узнать, как изменяется яркость сверхновой по мере изменения соотношения тяжелых элементов во взрывающейся звезде. Подобные вариации отразились бы на вычислениях расстояний на основе наблюдений сверхновых типа Ia ("стандартных свечей"), а подобные замеры в свою очередь весьма актуальны для изучения феномена таинственной темной энергии. NGC 1316 - это массивная эллиптическая галактика, которая находится приблизительно в 80 миллионах световых лет от Земли. Сравнительно недавно (по космическим масштабам) NGC 1316 слилась со спиральной галактикой (период слияния длился в течение последних 2 миллиардов лет). Такие слияния способны спровоцировать появление сверхновых, поскольку они сопровождаются появлением "звездных нерестилищ", порождающих большое количество новых массивных звезд, которые быстро сгорают и взрываются. Впрочем, все четыре описываемых события относятся к другому типу сверхновых, но после нескольких миллиардов лет звездного развития появление сверхкрупных звезд могло привести и к более высокой частоте рождения сверхновых звезд типа Ia. Другое возможное объяснение необычной "плодовитости" описываемой галактики заключается в том, что в данном случае мы можем иметь дело с простым статистическим выбросом - "счастливой случайностью". Счастливой эта самая случайность, впрочем, может быть признана только для земных астрономов, а вот ближайшим соседям вспыхивающей звезды все это большой радости, надо думать, не доставит... Источники:
21.11.2006 15:06
Максим Борисов
Ученым удалось заснять слияние галактик
Субгало, которые явно темнят
Американские астрофизики из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (University of California, Santa Cruz - UCSC) воспользовались самым мощным суперкомпьютером NASA, принадлежащим Исследовательскому центру имени Эймса (Ames Research Center), для того, чтобы наиболее точно смоделировать процессы формирования и эволюции ореола из темной материи, окружающего нашу галактику Млечный путь. Начальные условия были выбраны в соответствии с уточненными данными, полученными от зонда для исследования анизотропии микроволнового фона WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), которые были обнародованы в марте этого года. В качестве отправного пункта фигурировало состояние Вселенной, прожившей свои первые 50 миллионов лет после Большого взрыва. На основе этого состояния вычислялось взаимодействие между 234 миллионами частиц темного вещества на протяжении более чем 13,7 миллиарда лет космологического времени, что и позволило получить аналог того ореола, каковым должен был бы обзавестись Млечный путь. Моделирование потребовало нескольких месяцев работы и мощности 300-400 процессоров (что эквивалентно 320 тысячам "однопроцессорных" часов). Таким образом удалось не только "разглядеть" в беспрецедентных деталях очертания ореола, но и сделать кое-какие выводы об эволюции собственно видимого светящегося галактического вещества. Уже известно, что практически каждая галактика окружена "шубой" из таинственного темного вещества, однако присутствие этой материи может быть выявлено только косвенными методами - путем изучения эффектов, вызванных гравитационным взаимодействием с обычным (барионным) веществом или с излучением. Истинная природа темного вещества все еще остается тайной, хотя и известно, что на его долю приходится примерно 82 процента всей материи Вселенной. Возможно, астрономы в будущем смогут выявить скопления темного вещества в пределах ореола Млечного пути с помощью гамма-телескопов, но это произойдет лишь в том случае, если темное вещество хотя бы частично состоит из частиц, способных порождать гамма-излучение (например, если это окажутся гипотетические пока нейтралино (neutralino) - частицы, предсказанные в соответствии с теорией суперсимметрии - нейтралино могут взаимоуничтожаться при столкновениях с испусканием гамма-квантов). Пока подобное гамма-излучение не обнаружено, но современным инструментам, возможно, просто не хватает чувствительности. Астрономы ожидают интересных результатов от космической обсерватории GLAST (Gamma Ray Large Area Space Telescope), работающей в гамма-диапазоне, запуск этого телескопа NASA наметило на 2007 год. Если не получится с гамма-излучением, останется уповать на эффекты микролинзирования (искажение изображений удаленных звезд, вызванное гравитацией в данном случае скоплений темной материи) Невидимый ореол (гало) гораздо обширней видимой светящейся галактики, которая размещается в самой сердцевине почти сферического "кокона" из темной материи. Компьютерные модели показывают, что более плотных концентраций темного вещества в этом ореоле следует ожидать в центральной его части, где расположены так называемые субгало ('subhalos'). Новая работа, выполненная под руководством Юрга Дайменда (Jürg Diemand, публикация предпринята в "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal - ApJ)), демонстрирует наличие намного более обширной субструктуры, чем это было в каком-либо предыдущем исследовании (соответствующую мультипликацию можно скачать отсюда - MPEG, 4,6 МБ). "Мы находим почти 10 тысяч субгало, на порядок больше, чем в ходе любого предыдущего моделирования... Это было предсказано теоретически, но нам это впервые удалось показать в ходе компьютерной симуляции", - пояснил один из соавторов статьи, профессор астрономии и астрофизики из UCSC Пьеро Мадау (Piero Madau). Поперечник каждого такого субгало составляет по крайней мере несколько тысяч световых лет. А Юрг Дайменд указывает на то, что их новые результаты обостряют ситуацию с так называемой "проблемой недостачи спутников" ("missing satellite problem"). Эта проблема заключается в том, что количество скоплений нормального светящегося вещества в окрестностях нашей Галактики - в форме карликовых спутниковых галактик - не соответствует количеству скоплений темного вещества, получаемых согласно компьютерным моделям: "Астрономы продолжают поиски новых карликовых галактик, однако до сих пор удалось обнаружить всего лишь около 15 таких галактик, что не идет ни в какое сравнение с теми 120 субгало из темной материи, что должны появиться, если верить результатам нашего моделирования. Почему такой разрыв в числах - пока еще неясно..." Так, моделирование заставляет говорить сразу о пяти возможных сверхмассивных субгало (каждое из которых превосходит массу 30 миллионов солнц) и множестве более мелких структур, заключенных в пределах внутреннего (10 процентов от общей величины) ореола галактики-хозяйки. Однако в реальности на таком расстоянии от центра Галактики наблюдается всего лишь одна-единственная карликовая галактика (Стрелец). Не исключено, что обширные скопления темного вещества в ближайших галактических окрестностях все же присутствуют, но не сопровождаются видимыми спутниковыми галактиками. Возможно также и то, что даже в окрестностях нашей Солнечной системы распределение темного вещества может быть более сложным, чем мы привыкли считать. Новое моделирование может также снабдить астрономов-наблюдателей полезным инструментом для поиска самых старых звезд в нашей Галактике - сформировавшихся спустя 500 миллионов лет после Большого взрыва. Ведь в рамках модели можно проследить, как эти "звездные окаменелости" возникли и где таятся теперь - в карликовых ли галактиках, на определенных галактических орбитах, в ореоле из рассеянных звезд... На иллюстрации: Источники: Ссылки:
22.11.2006 21:00
Максим Борисов
Темной энергии - не меньше 9 миллиардов лет
Некая таинственная сущность, именуемая темной энергией (dark energy), присутствовала в нашем мире в течение по крайней мере 2/3 его истории и способствовала ускоренному расширению всей Вселенной последние 5-6 миллиардов лет. Такой вывод сделала группа американских астрономов под руководством Адама Рисса (Adam Riess) из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) и Научного института космических телескопов (Space Telescope Science Institute - STScI) в Балтиморе (штат Мэриленд), что воспользовалась возможностями космического телескопа "Хаббл" (Hubble Space Telescope) при изучении древних взорвавшихся звезд. Удалось также установить возможную связь темной энергии с "космологической константой" (cosmological constant), которую в 1917 году предложил ввести Альберт Эйнштейн (позднее он от этой своей идеи отказался, когда в 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл сумел доказать, что Вселенная расширяется, причем Эйнштейн назвал космологическую константу "самой грубой своей ошибкой"). В 1998 году астрономическое сообщество с немалым изумлением было вынуждено признать, что наша Вселенная не просто расширяется, но расширяется со все возрастающей скоростью, будто что-то ее раздирает изнутри. Об этом свидетельствовали данные "Хаббла" и других телескопов. До сих пор удовлетворительного объяснения этому факту не найдено, физики-теоретики усиленно работают над новой проблемой. До открытия "темной энергии" считалось, что расширение Вселенной со временем должно замедлиться, а на каком-то этапе и вовсе, возможно, обратиться во всеобщее сжатие, поскольку разлетающиеся галактики тормозятся взаимным гравитационным притяжением, которое собственно и скрепляет Вселенную. "Темная энергия" - это фактически антигравитационная сила, расталкивающая на больших расстояниях материю и противодействующая "нормальной" гравитации. По оценкам астрофизиков, для обеспечения наблюдаемого эффекта "темная энергия" должна составлять приблизительно 70% от всей энергии и вещества во Вселенной, однако до последнего времени было неясно, какова длительность и история наблюдаемых эффектов - сохраняется ли подобное положение вещей большую часть времени существования нашего мира. Самое популярное объяснение эффектов, обозначаемых как "темная энергия", привлекает когда-то, казалось бы, окончательно списанную со счетов и оставшуюся лишь в курсе истории физики "космологическую константу" - очень давнее предположение Эйнштейна. Действие этой константы заключается в том, что энергетическая плотность вакуума остается постоянной - независимо от расширения Вселенной. Поэтому когда один кубический сантиметр вакуума расширится до десяти кубических сантиметров, это так или иначе приведет к увеличению количества энергии в десять раз... Теперь "Хаббл" позволил узнать нечто большее про эту таинственную энергию и уточнить уже полученные ранее результаты. Рисс и его коллеги наблюдали свет от 24 сверхновых типа Ia, которые взорвались 8-10 миллиардов лет назад. Такие источники считаются "стандартными свечами", потому что яркость и другие характеристики подобных вспышек мало меняются от звезды к звезде, и это может использоваться для измерения расстояний и характеристик окружающего взрывающуюся звезду космического пространства. В принципе таким образом можно узнать и то, как Вселенная расширялась все прошедшие миллиарды лет. Наблюдения показывают присутствие темной энергии в нашем мире на протяжении по крайней мере девяти миллиардов лет. Эта темная энергия и тогда действовала схожим образом. Однако те же данные показывают, что эффект, вызываемый темной энергией еще пять-шесть миллиардов лет назад, был гораздо слабее нынешнего, поскольку тогда "dark energy" только-только побеждала мощную гравитацию от близко расположенных звездных систем, и эта победа в "космическом перетягивании каната" приводила к тому, что замедляемое расширение Вселенной сменялось на расширение ускоряемое. Наблюдения также подтверждают, что концепцию космологической константы в настоящее время можно считать самым лучшим объяснением сущности действия темной энергии и подвергают сомнению некоторые альтернативные концепции вроде теории квинтэссенции (quintessence). Источники: Ссылки:
20.11.2006 12:18
Максим Борисов
Первый индиец высадится на Луне в 2020 году
Лунная пыль остаётся проблемой для освоения спутника Земли
Swift "засек" самую мощную вспышку на соседней звездеC помощью спутника NASA Swift удалось зарегистрировать мощнейшую звездную вспышку на одной из ближайших звезд. Выделившаяся при этом энергия в сто миллионов раз превысила параметры типичной солнечной вспышки (энергетически это эквивалентно взрыву приблизительно 50 квинтиллионов - 5x1019 - атомных бомб). Данный выброс оказался настолько мощным, что случись это на нашем Солнце, событие угрожало бы существованию жизни на Земле. Не исключено, что эту вспышку можно считать самым энергоемким катаклизмом такого рода из всех, известных науке (имеются в виду события, вызванные пересоединением магнитных силовых линий на звездах главной последовательности). Вспышка наблюдалась в декабре 2005 года. Звезда, ее породившая, по массе несколько уступает Солнцу (0,8 солнечной массы) и входит в состав двойной системы, именуемой II Pegasi (в созвездии Пегаса). Компаньон еще легче - 0,4 солнечной массы. Две эти звезды столь близки, что разделяют их лишь несколько звездных радиусов. Они не только быстро обращаются вокруг общего центра масс, но и - в результате мощных приливно-отливных взаимодействий - стремительно и синхронно кружатся каждая вокруг своей оси - оборот происходит за 7 дней (сравните с 28-дневным периодом вращения Солнца). Быстрое вращение как раз и провоцирует мощные выбросы звездного вещества. К счастью, наше собственное светило гораздо спокойнее, а II Pegasi находится от нас на вполне безопасном расстоянии - приблизительно 135 световых лет от Земли. В принципе, быстрым вращением и необычной активностью славятся в первую очередь молодые звезды (и Солнце в этом смысле когда-то также не было исключением), но в данном случае речь идет о паре "в солидном возрасте". II Pegasi по крайней мере на миллиард лет старше нашего Солнца (которому не более 5 миллиардов лет, и еще примерно столько же лет жизни в запасе). Как ни странно, вспышки, случающиеся во времена звездной юности, совершенно необходимы для нормального формирования планетных систем (по крайней мере об этом говорят некоторые теории). В результате тщательной обработки данных американские ученые получили теперь твердое наблюдательное свидетельство в пользу того, что выбросы вещества на других звездах сопровождаются потоками ускоренных частиц - точно так же, как и в случае с нашим Солнцем. Рэйчел Остен (Rachel Osten) из Университета штата Мэриленд (University of Maryland) и Центра космических полетов имени Годдарда (Goddard Space Flight Center - GSFC) NASA представила новую работу 6 ноября на конференции Cool Stars 14 в Пасадене (штат Калифорния). Планируется также публикация и в Astrophysical Journal. "Вспышка была чрезвычайно мощной, и мы сначала подумали, что имеем дело со взрывом звезды, - говорит Остен. - Мы уже много знаем о солнечных вспышках, однако до сих пор поневоле приходилось ограничиваться изучением лишь одной нашей звезды. Случай с II Pegasi подарил нам первую возможность изучить устройство "топки" другой звезды так, будто то бы она оказалась так близко, как и наше Солнце". Как известно, космическая обсерватория Swift предназначена в первую очередь для того, чтобы "ловить" гамма-всплески (gamma-ray bursts - GRB - согласно самым авторитетным теориям, это результаты слияний нейтронных звезд или вспышек так называемых гиперновых - с образованием черной дыры), однако, как видим, скорость его срабатывания может сослужить хорошую службу и в случае "ловли" "более тривиальных" взрывов сверхновых звезд и звездных вспышек. Предсказать, когда случится очередная вспышка, пока еще невозможно, но Swift может отреагировать достаточно быстро для того, чтобы успеть получить необходимые данные о событиях, что живо интересуют ученых-астрофизиков. Ключевым для идентификации события на II Pegasi было обнаружение высокоэнергетических рентгеновских лучей. Эта "жесткая" компонента (десятки и сотни килоэлектронвольт, генерируется ускоренными электронами) существенно отличается от низкоэнергетического рентгеновского излучения теплового происхождения (при этом "мягкая" компонента у звезд уже давно наблюдается и не является чем-то необычным). "Дежурный" телескоп Swift, именуемый Burst Alert Telescope, что оперативно реагирует на гамма-всплески, в этот раз выдал как бы "ложную тревогу". Но ученые быстро распознали, что речь идет о принципиально ином событии, когда получили данные с другого инструмента - Рентгеновского телескопа (X-ray Telescope). "Жесткое" рентгеновское излучение сопровождает выбросы корональных масс на Солнце (это известно, например, из данных другого спутника NASA - RHESSI (Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager) - Солнечного спектрографа высоких энергий) и несет в себе важнейшую информацию о начальных стадиях развития вспышки. При вспышках на Солнце истечение потоков рентгеновского излучения не прекращается порой до нескольких минут, а вот в случае II Pegasi все это длилось... в течение нескольких часов. Источники: Ссылки:
09.11.2006 01:09
Максим Борисов
Справка :Выбросы корональных массСогласно современным теориям, выбросы корональных масс (coronal mass ejections - CMEs) возникают при дестабилизации искривленных электрических контуров в магнитном поле Солнца, запасающих в своих более устойчивых состояниях большое количество энергии (корональный выброс выглядит как оторвавшаяся от Солнца замкнутая петля магнитного поля, несущая в себе сгусток коронального вещества, процесс чем-то напоминает поведение внезапно отпущенной туго закрученной резинки). Соответствующие процессы зарождаются в солнечной короне. Плазма солнечной короны разогрета до 1-2 миллионов градусов, что гораздо выше температуры хромосферы (от 4500 К до десятков тысяч кельвинов), которая располагается значительно глубже (еще ниже находится фотосфера). Масса выброшенной в межпланетную среду плазмы достигает десятка миллиардов тонн, что сравнимо с массой астероида вроде Эроса, высвобождаемая энергия эквивалентна суммарной энергии сотен земных тайфунов, а скорость движения в начальный отрезок времени иногда доходит до тысячи километров в секунду, при этом перед выбросом, летящим со сверхзвуковой скоростью, образуется ударная волна, отделенная от самого выброса слоем сжатой и нагретой плазмы. Частота наблюдения CME изменяется в пределах от одного выброса за два дня до 2-3 в день в зависимости от близости к максимуму 11-летнего цикла солнечной активности.
09.11.2006
СправкаГамма-всплескиПервый гамма-всплеск зафиксировал американский спутник-шпион "Вела" в 1968 году, а соответствующие данные были обнародованы в 1973-м. Согласно современным теориям, гамма-всплеск случается тогда, когда массивная звезда сжигает все свое ядерное топливо и начинается ее коллапс (сжатие), в результате которого формируется черная дыра, окруженная диском из чрезвычайно горячего, быстро вращающегося газа. Большая часть этого газа будет втянута в новорожденную черную дыру, а оставшаяся доля будет вышвырнута вовне в виде газовых струй ("джетов"), движущихся с околосветовой скоростью. Наблюдатель, в сторону которого будет направлена подобная струя, увидит мощнейшую ослепительную вспышку продолжительностью около минуты, в которой сконцентрирована яркость свыше десяти квадриллионов солнц (1016). А наблюдатели, которые расположены под углом к струе и которым не суждено лицезреть подобное зрелище, смогут полюбоваться менее удивительным, но не менее захватывающим взрывом гиперновой. Энергия, выделяющаяся при гамма-всплесках, просто чудовищна: эффект наблюдается на расстояниях свыше 10 миллиардов световых лет . В принципе, гамма-всплески - это не такое уж редкое явление, и вероятность подобной катастрофы в нашей Галактике достаточно велика. В свое время с помощью близкого к Земле гамма-всплеска пытались объяснить вымирание динозавров. Выкладки показали, что раз в несколько сот миллионов лет гамма-всплески действительно должны наносить заметный урон фауне Земли, и один из них вполне мог погубить динозавров. А вот на расстояниях порядка размеров галактики (десятки тысяч световых лет) гамма-всплеск уже не может причинить серьезного вреда.
06.08.2004
Сверхсверхмассивная черная дыра
Выше приведено новое составное изображение скопления галактик MS0735.6+7421, что находится от нас на расстоянии в 2,6 миллиарда световых лет в созвездии Жирафа (это созвездие занимает слабозаселенную область неба вблизи северного полюса мира; введено в 1624 году немецким математиком Якобом Барчем). По сути тут три разных снимка одной и той же области, выполненных в разных диапазонах и сведенных в одну картинку. За оптический диапазон "отвечала" Усовершенствованная камера для обзоров (Advanced Camera for Surveys - ACS) американского космического телескопа "Хаббл" (Hubble Space Telescope), запечатлевшая в феврале 2006 года множество галактик, связанных между собой гравитационным взаимодействием. Рассеянный горячий газ, имеющий температуру почти 50 миллионов градусов, заполняет космическое пространство между этими галактиками. Этот газ испускает рентгеновские лучи, условно окрашенные синим цветом, - этот компонент изображения получен космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" (Chandra X-ray Observatory) в ноябре 2003 года (13 часов наблюдений, спектрометр ACIS - Advanced CCD Imaging Spectrometer). Рентген позволил выявить огромные каверны-полости в газовых облаках, каждая такая "дырка" имеет поперечник порядка 640 тысяч световых лет - почти семь диаметров Млечного пути. Эти полости заполнены заряженными частицами, которые следуют по своим путям вокруг линий магнитного поля и испускают радиоволны, отображаемые в красноватой части этого составного изображения - снимке Радиотелескопа с очень большой базой (Very Large Array telescope - VLA), находящегося в штате Нью-Мексико (июнь 1993 года). "Туннели" были пробиты струями заряженных частиц (красноватый цвет), изгнанных с релятивистскими скоростями из окрестностей сверхмассивной черной дыры, весящей почти в миллиард раз больше нашего Солнца и скрывающейся в ядре яркой центральной галактики. Мощность, которая потребовалась для перемещения всего этого газа на протяжении последних 100 миллионов лет, превысила энергетическую производительность Солнца почти в десять триллионов раз. Источники: Ссылка:
07.11.2006 17:23
Астероид прилетит в 2029 году
|
Ссылки
Факты и гипотезы
Проблемы неуничтожимости человечества Проблемы спасения человечества
Космическая экспансия Технологии космической экспансии
Оппоненты
Ссылки Перевод "Официального Сайта Теории Суперструн"
|