Я уже некогда публиковалматериало том как космический телескоп James Webb если и не перевернул, то во всяком случае, сильно пошатнул современные представления о ранней вселенной, обнаружив в оной неожиданно большое количество звезд и галактик. Гораздо большее, нежели ожидалось согласно космологическим моделям ранней эволюции вселенной.
Проблему кое-как удалось запихать под ковер. Но недавно, JWST подложил официальной космологии новую свинью. Согласно официальной парадигме, изначально во вселенной существовали только два химических элемента - водород и гелий (все что тяжелее, астрономы и астрофизики называют "металлами"), все более тяжелые элементы появились уже только в ходе термоядерных реакций внутри первых звезд. И то сначала металлов было довольно мало. Многие астрономы даже предполагают, что 5 миллиардов лет назад, когда появилась Солнечная система - это самый ранний срок для возникновения планет наподобие Земли.
И вот недавно, James Webb преподнес очередной сюрприз - оказывается, металлы существовали уже буквально через какие-то сотни миллионов лет после Большого Взрыва!
Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вернуться назад во времени, в 1916 год, когда Альберт Эйнштейн, один из величайших умов в истории, опубликовал свою общую теорию относительности.
До 1916 года физики, пытаясь объяснить, что такое гравитация и почему она существует, выдвигали бесчисленное множество всевозможных гипотез. Ни одна из них не устраивала Эйнштейна, и он предложил свое объяснение: гравитация — это искривление пространства-времени.
Пространственно-временной батут
Математически Эйнштейн доказал, что за гравитационные эффекты отвечает искривление пространства-времени. Батут — отличный способ продемонстрировать это сложное явление на плоской поверхности.
Представьте, что вы кладете пушечное ядро в центр батута — его масса прогибает полотно, создавая впадину. Если мы поместим у внешнего края батута теннисный мяч, то он покатится не просто внутрь, но и вокруг ядра.
Гравитация — искажение ткани пространства-времени, влияющее на движение объектов.
Именно это объясняют знаменитые математические уравнения Эйнштейна — как пространство-время ведет себя при различных физических условиях.
Мы знаем, что во Вселенной все и всегда находится в постоянном движении. И когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь, подобно камешку, брошенному в спокойную воду пруда.
Эта рябь — то, что мы называем гравитационными волнами.
Эйнштейн, предсказывая их существование, сомневался, что когда-нибудь в распоряжении человечества появится сверхчувствительный инструмент, который сможет зафиксировать эти ничтожно малые колебания, сотрясающие при этом всю Вселенную.
Хотелось бы узнать, как бы он отреагировал на тот факт, что мы не просто подтвердили существование гравитационных волн, но и зафиксировали около 300 событий, начиная с 2015 года. Это одно из крупнейших достижений в физике, и то, как ученым удалось осуществить это, просто взрывает мозг!
Сжатие и растяжение
Когда гравитационная волна проходит через Землю, она слегка сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Измерить такой эффект с помощью обычной линейки невозможно — ведь сама линейка тоже растянется или сожмется вместе с пространством, и показания останутся неизменными.
Поэтому для этих целей физики решили использовать свет, который за определенное время может пройти определенное расстояние. Если пространство растянуто, то свету придется пройти большее расстояние, потратив на это больше времени. И наоборот, если пространство сжато.
Чтобы узнать, сжалось или растянулось пространство, нужно измерить его в двух направлениях и вычислить разницу. Звучит просто, но осуществить подобное на практике — сложнейшая задача. Все дело в том, что искомая разница в расстоянии в 1 000 раз меньше крошечной частицы, именуемой протоном. Для понимания масштаба: в наших телах содержится около 10 октиллионов протонов (единица с 28 нулями). А детекторы должны уловить изменения, которые в тысячу раз меньше одной такой частицы.
Как уловить невозможное?
Для решения этой задачи ученые создали невероятно сложные устройства — лазерные интерферометры. Принцип их работы основан на измерении расстояния между специальными тестовыми массами с помощью лазерных лучей.
Тестовые массы устанавливаются на огромном расстоянии друг от друга — это позволяет сделать даже мельчайшие изменения достаточно заметными для измерения. Эти массы тщательно изолируются от всех возможных помех, кроме одной — гравитации, от которой защититься невозможно.
Лазеры непрерывно измеряют точное расстояние между массами. Когда проходит гравитационная волна, пространство-время слегка растягивается или сжимается, и время, необходимое свету для преодоления расстояния между массами, изменяется. Эти крошечные изменения и улавливают детекторы.
Первый улов
14 сентября 2015 года произошло событие, навсегда изменившее науку. Детекторы LIGO в США впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух черных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
В 2017 году к охоте присоединился европейский детектор Virgo в Италии, а в 2020 году — японский детектор KAGRA. На начало 2030-х годов намечен запуск космического детектора гравитационных волн LISA в рамках программы Европейского космического агентства.
Что нам рассказывают волны?
Гравитационные волны подарили нам совершенно новый способ изучения Вселенной. Они помогают понять фундаментальные законы физики и рассказывают о самых грандиозных событиях космоса, которые невозможно наблюдать напрямую: формировании галактик, росте и слиянии сверхмассивных черных дыр, рождении и смерти звезд.
Ученые убеждены, что будущие детекторы позволят нам "заглянуть" в первые мгновения после Большого взрыва и приблизиться к пониманию того, как зарождалась наша Вселенная. Каждая новая зафиксированная гравитационная волна — это послание не только из глубин Вселенной, но и из невообразимо далекого прошлого.
Парочка чуваков, в 1965 году настраивала девайс для космической связи и радионаблюдением неба. Они никак не могли избавится от шумов в области 160 ГГц (это много, длина волны всего ~ 2мм). Ходят слухи, что они из приёмного волновода - эдакий "рупор" - даже голубиные фекалии выгребали, думали что проблема в них.
Тот самый рупор - спасибо википедии за фоточку
Но теоретики была первее, как всегда. В 1948 году реликтовое излучение было предсказано Георгием Гамовым,
Ральфом Альфером и Робертом Германом на основе созданной ими первой
теории горячего Большого взрыва. Более того, Альфер и Герман смогли
установить, что температура реликтового излучения должна составлять 5 К,
а Гамов дал предсказание в 3 К и оказался прав.
Дальнейшие теоретические исследования теории Большого взрыва показали удивительную вещь. Сначала был момент сингулярности (тут физики ничего не могут сказать толком, так как выходят за пределы планковских параметров (планковские длина, энергия, время и т.п.) - это те пределы на которых работает математика квантовой физики). После этого появилась кварк-глюонная плазма за счёт расширения пространства времени (ΛCDM-модель во все поля).
За счёт расширения температура падала, начали образовываться привычные (на слуху) частицы вроде протонов, нейтронов и электронов - эпоха отделения электрослабого взаимодействия. Именно тогда появляются фотоны. Но им из-за большой плотности вещества некуда дется - они постоянно учавствуют в к-либо квантовых взаимодействиях.
И только когда вселенная ещё немного расширилась, начали образовываться Водород, Гелий и немного Лития - только тогда фотончики смогли вырваться из этой вечной битвы. И именно они, стали видны в качестве реликтового излучения. Произошло это примерно 375 тысяч лет от начала рождения пространства-времени, (нашей вселенной) т.е. "большого взрыва". Т.е. наша вселенная стала прозрачной (transparent) для фотонов (привет ивент ;) ). И не надо смотреть на картинку выше и область, обозванную "Тёмные века" - вселенная стала "прозрачной" для фотонов - они уже не так часто "сталкивались" с другими участниками движухи - плотность "квантовых гопников" резко снизилась, и "мелкие безмассовые" смогли шмыгать между них несталкиваясь.
Ну а "Тёмные века" - просто там, кроме фотончиков реликтового излучения никого и небыло. Телескоп "Джеймс Уэбб" зафиксировал свет от самых первых галактик (но и его возможности не безграничны), с учётом ошибок измерения возраст первых галактик, которые он увидел, оценивается от 320 до 400 млн. лет сначала "Большого взрыва". Так что, думаю, новостей нам может в будущем и прибавится...
Спиральная сейфертовская галактика NGC 5495, находящаяся на расстоянии около 300 миллионов световых лет от Земли, которая наделена особенно яркой центральной областью.
Сейфертовской называется галактика с чрезвычайно активным ядром, которое представлено "прожорливой" сверхмассивной черной дырой, разгоняющей приближающиеся газопылевые облака до гигантских скоростей (несколько тысяч километров в секунду).
Примечательно, что некоторой части газа, разогретого до миллионов градусов Цельсия, все же удается "убежать" от черной дыры; этот раскаленный поток сталкивается с холодными облаками газа, передает им энергию и запускает звездообразование. Выходит, что активные черный дыры — одна из причин рождения звезд.
Обратите внимание на несколько звезд в кадре, от которых как бы исходят четыре шипа. Эти звезды являются частью Млечного Пути, расположившись между Землей и NGC 5495, а шипы — оптические артефакты.
Снимок был получен космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" 26 сентября 2022 года.
Вопрос о существовании разумной жизни за пределами Земли остается одной из величайших загадок для современной науки. Сегодня, когда современные космические телескопы регулярно открывают новые экзопланеты, а наши представления о масштабах Вселенной постоянно расширяются, поиск внеземных цивилизаций перешел из области фантастики в сферу серьезных научных исследований.
В основу этой статьи легли размышления профессора Джонти Хорнера из Центра астрофизики Университета Южного Квинсленда.
По мнению ученого, существование разумной жизни во Вселенной не вызывает сомнений. Однако главная проблема заключается в том, достаточно ли близко находятся другие цивилизации, чтобы человечество могло их обнаружить и, возможно, даже вступить с ними в контакт.
Масштабы космоса
Космическое пространство невероятно велико. За последние несколько десятилетий астрономы доказали, что планетные системы — это не редкость, а правило: практически у каждой звезды есть планеты. Наша галактика Млечный Путь насчитывает около 400 миллиардов звезд. Если предположить, что на орбите каждой из них находится в среднем по пять планет, то только в нашей Галактике существует два триллиона планет. При этом современная наука установила поразительный факт: в наблюдаемой Вселенной галактик больше, чем планет в Млечном Пути.
При таком колоссальном разнообразии миров представляется практически невозможным, что Земля — единственная планета, на которой возникла жизнь, включая разумную и технологически развитую. Однако обнаружить внеземные цивилизации будет невероятно сложно.
Вероятность обнаружения
Хорнер предлагает рассмотреть следующий сценарий: допустим, только у одной из миллиарда звезд есть планета, на которой могла развиться технологически продвинутая цивилизация, способная заявить о своем существовании во всеуслышание. В таком случае, в Млечном Пути будет около 400 звезд с развитой жизнью. Но наша Галактика настолько огромна — 100 000 световых лет в диаметре — что среднее расстояние между такими звездами составит порядка 10 000 световых лет.
При современном уровне развития технологий такие расстояния делают обнаружение инопланетных сигналов практически невозможным, если только они не обладают мощностью, значительно превосходящей возможности земных передатчиков. Даже если предположить, что некая цивилизация неосознанно распространяет радиоволны по всем направлениям, как это делает человечество, шансы зафиксировать такой сигнал крайне малы.
Таким образом, хотя существование внеземных цивилизаций представляется вполне вероятным с научной точки зрения, поиск доказательств их существования остается одной из сложнейших задач современной астрономии. Возможно, для ее решения потребуются принципиально новые технологии и методы наблюдения, разработка которых станет делом будущих поколений исследователей.
Недавно мне написали из издательства «Питер» и предложили три научно-популярных книги на обзор. Я сразу же согласился, так как это очень интересно. Сразу же скажу, что это не реклама, обзоры я делаю бесплатно. Поэтому могу быть объективным и не будет конфликта интересов. Если мне будут писать из издательств, игровых студий или ещё откуда-нибудь с предложениями сделать обзор на произведения, которые они издали, — никогда не буду делать этого в рамках рекламы. Только честные и объективные обзоры! Если вы издатель и вас устраивает это условие, пишите! С радостью по мере сил посмотрю, и если будет интересно, сделаю материал в своём проекте.
А начну я с книги научно-популярного блогера, а точнее подкастера, Романа Юдаева «Звездануло: весело и доступно про проблемы современной физики и астрономии».
Книга небольшая: чуть больше двухсот страниц. Но это не недостаток. Ведь автор ведёт свой популярный подкаст и, наверное, к повествованию нужно относиться так же. Когда я прочитал начало, меня не покидало ощущение, что читаю не какую-нибудь научпоп-книгу про космос, где нужно ещё самому долго сидеть и думать, что же сказал автор. Особенно когда мало знаний. Это книга-рассказ. Скорее всего, автор, когда писал её, представлял, что записывает подкаст и именно разговаривает со слушателем/читателем. Это мне импонирует, так как я сам так пишу тексты. Выделяю несколько моментов, что обязательно хочу сказать, и пишу «от себя». Поэтому могу смело рекомендовать её детям и подросткам, которые либо начали изучать физику в школе, либо решили в более раннем возрасте прикоснуться к ней. Но её можно смело читать и взрослым, которым нужен хоть какой-то «вход» в мир научпопа и которые хотят начать познавать мир. Тут могу рассказать об одном недостатке книги. Да, есть маскот — гусь, который помогает читателю визуализировать то, о чём идёт рассказ, но иллюстраций в таком труде всё-таки мало. Наверное, можно было бы давать сноски на свой же подкаст (по выпускам) или на статьи в интернете, где больше про это рассказано. Ведь в чём плюс многих научпоп-роликов — это что всё визуализировано на экране. Роману Юдаеву в будущем пожелаю больше писать таких книг. Может, мы ещё увидим интересные книги от него. Ведь эта область безгранична, каждый год происходят новые открытия, которые завораживают.
Если вам интересны мои текстовые или видеообзоры, то подписывайтесь на меня на Вомбате! Постараюсь и дальше радовать вас интересным контентом. Буду очень рад подписке на мой YouTube-канал: https://www.youtube.com/@ivan_lutz
Все крупные космические тела во Вселенной, которые мы наблюдаем — от планет до звезд — имеют сферическую форму. И чем массивнее объект, тем более идеальной становится эта сфера. Почему же природа так настойчиво выбирает именно эту форму? Давайте разберемся на примере планеты.
Итак, все дело в гравитации. Когда планета формируется, она начинает притягивать к себе все больше материи — пыль, газ, астероиды. С ростом массы усиливается и гравитационное поле. Сила тяжести всегда направлена к центру тела, стремясь придать ему максимально компактную форму. А самая компактная форма в природе — это сфера.
Почему планета не может быть кубической?
У куба есть углы, которые находятся дальше от центра массы, чем остальные части. Гравитация не позволит этому существовать — она будет "стягивать" углы к центру, пока планета не примет форму шара — самую устойчивую форму для массивных космических объектов.
Кроме того, кубическая форма создала бы огромные перепады давления и температуры. Углы куба испытывали бы колоссальное напряжение, что привело бы к их разрушению. В итоге планета все равно бы "схлопнулась" в шар.
Малые космические тела, такие как кометы, астероиды и небольшие спутники, часто имеют неправильную форму, потому что их масса слишком мала, чтобы гравитация могла "вылепить" из них сферу. Для сравнения: астероид Психея с диаметром около 226 километров имеет неправильную форму, в то время как Земля с диаметром 12 756 километров стремится к идеальной сфере.
Впрочем, даже планеты не являются безупречными шарами. Из-за вращения вокруг своей оси они слегка сплющиваются на полюсах и расширяются на экваторе (звезды, между прочим, тоже). Это называется экваториальным утолщением. Например, полярный радиус Земли на 21,38 километра короче экваториального.
Интересный факт: Мимас, 396-километровый спутник Сатурна, является самым маленьким известным космическим телом, обладающим сферической формой из-за собственной гравитации.
Кинематограф и научная фантастика обожают изображать черные дыры как "космические пылесосы", безжалостно втягивающие все вокруг — от космических кораблей до планет и гигантских звезд.
Такие сцены выглядят эффектно и пугающе, но насколько они соответствуют реальности? К счастью, истинная физика черных дыр куда менее апокалиптична, но при этом гораздо интереснее.
Гравитационное поле
Черные дыры подчиняются тем же законам гравитации, что и любые другие объекты в нашей Вселенной. Их притяжение зависит от массы и расстояния — чем дальше вы находитесь, тем слабее их влияние. Никакой магической всепоглощающей силы у них нет.
Допустим, если бы наше Солнце внезапно превратилось в черную дыру, сохранив свою массу, то как бы изменилась организация Солнечной системы? Абсолютно никак! Все объекты продолжали бы вращаться по тем же орбитам, на том же расстоянии. Да, со временем климатические условия на Земле изменились бы в худшую сторону, но упорядоченность Солнечной системы осталась бы неизменной. Черная дыра с солнечной массой оказывает точно такое же гравитационное влияние на окружающее пространство, что и Солнце. Ни больше, ни меньше.
Галактика в безопасности
В центре нашей галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, масса которой почти в 4,3 миллиона раз превышает массу Солнца. Звучит устрашающе? Но давайте посмотрим на цифры.
Диаметр Млечного Пути около 100 000 световых лет. Гравитационное влияние центральной черной дыры ощутимо лишь в радиусе нескольких световых лет от нее. Это как песчинка в центре футбольного стадиона — да, она там есть и взаимодействует с близлежащими песчинками, но на трибунах ее влияние уж точно никто не почувствует.
Звезды вблизи центра Галактики действительно вращаются вокруг черной дыры с огромными скоростями, испытывая ее чудовищное влияние. Например, астрономы давно ведут наблюдения за звездой S2, которая в момент максимального сближения со Стрельцом А* проходит на расстоянии около 120 а.е.* от сверхмассивной черной дыры — и ничего, избегает "засасывания"! Звезда продолжает свое уверенное движение по эллиптической орбите, как делала это миллионы или даже миллиарды лет.
*а.е. — астрономическая единица, среднее расстояние от Земли до Солнца, около 150 миллионов километров.
Более того, любая галактика — очень стабильная система, где все элементы удерживаются вместе благодаря темной материи и суммарной массе всех светил, обеспечивающих надежную гравитационную связь. На черную дыру в центре Млечного Пути — сколь бы грозной не выглядела ее масса на фоне Солнца — приходится менее 0,1% от общей массы Галактики. И Млечный Путь в этом плане не является исключением — это среднее значение для галактик в наблюдаемой Вселенной.
Так что спите спокойно — ни одна черная дыра не способна "проглотить" целую галактику. Законы физики надежно защищают нас от космических кошмаров, порожденных научной фантастикой. Черные дыры опасны только вблизи, а в целом же они ведут себя как обычные массивные объекты — притягивают ровно настолько, насколько позволяет их масса.
В ответ на пост. Естественно есть. Только это не совсем звёзды, как и гипотетические чёрные карлики.
Только вот как раз коричневые и есть, причём обнаружены и доказаны. А что это такое?
Нарисовал неизвестный художник, спёрто с nplus1.ru - ссылка в посте есть.
Да всё просто, представьте наш Юпитер, только раз в десять-двадцать жирнее. Да, гигант газовый, состоит в основном из водорода и гелия, но только "бессердечной суки" - гравитации ему не хватает, что бы сжать водород до начала термоядерной реакции. Потому оно вроде и не звезда. Но, в отличие от чёрного карлика внутри хватает "бурления" за счёт трения, что бы такой субзвёздный объект разогреть до температур от 300 К до 3000 К (э-э-э- К - это Кельвины, для Цельсия надо в уме прибавить 273). Т.е. они современными методами вполне себе обнаруживаются, имеют что-то вроде планет, но 3000 градусов с поверхности - маловато будет для обогрева спутник/планеты что бы там хоть что-то зародилось.
Что с ними делать - да ничего, просто изучать. Жизни такая система не даст, да и вообще толку никакого. Белый карлик хотя бы имеет достаточно накопленной энергии, что бы обогревать к-либо рядом, при условии, что становясь карликом он не выжег всё вокруг, будучи красным гигантом.
Представьте себе космос, настолько далекий во времени, что даже самые долгоживущие звезды погасли. В этой невообразимо далекой перспективе мы сталкиваемся с понятием черных карликов - финальной стадии эволюции солнцеподобных звезд. Но что это за объекты, и почему мы никогда их не видели?
История черного карлика начинается задолго до его рождения. Когда звезды малой или средней массы, подобные нашему Солнцу, исчерпывают запас ядерного топлива, они переживают драматическую трансформацию. Эти светила значительно расширяются, превращаясь в красных гигантов и увеличивая свой диаметр в сотни раз. Затем эти звезды сбрасывают внешние оболочки, оставляя после себя плотное, раскаленное ядро - белый карлик.
Белые карлики - это уже не звезды в привычном понимании. Они не генерируют энергию путем ядерного синтеза. Вместо этого они медленно остывают, излучая накопленное тепло в космос. Этот процесс похож на то, как остывает уголек в потухшем костре, только растянутый на миллиарды лет.
Путь к черному карлику
Со временем белые карлики становятся все холоднее и тусклее. Астрономы предполагают, что в какой-то момент их температура сравняется с температурой реликтового излучения - космического микроволнового фона, заполняющего всю Вселенную. Когда это произойдет, белый карлик перестанет излучать видимый свет и превратится в черного карлика - невидимый холодный объект, дрейфующий в космической тьме.
Интересно, что ни один черный карлик еще не был обнаружен. Почему? Ответ кроется во времени. Процесс остывания белого карлика до состояния черного карлика занимает невообразимо долгий период - десятки миллиардов лет. Это больше, чем возраст самой Вселенной, которой "всего" 13,8 миллиарда лет!
На пороге трансформации
Хотя мы еще не видели черных карликов, астрономы наблюдали очень холодные белые карлики. Эти объекты, вероятно, находятся на последних (относительно, конечно) этапах своей эволюции, приближаясь к финальному превращению в черных карликов. Исследование таких объектов дает нам представление о том, как может выглядеть этот процесс.
Взгляд в далекое будущее
Изучение жизненного цикла звезд, от их зарождения до гипотетического превращения в черных карликов, расширяет наше понимание Вселенной. Этот процесс демонстрирует, что даже такие долгоживущие объекты, как звезды, подвержены фундаментальным изменениям. Наблюдая за эволюцией светил, мы получаем представление о масштабах времени, значительно превосходящих историю человечества, и о непрерывных трансформациях, происходящих в космосе.
На расстоянии около 5 200 световых лет от Земли раскинулась величественная туманность Розетка (NGC 2237) — одна из самых впечатляющих звездных "фабрик" нашей Галактики. Здесь, в огромном облаке газа и пыли диаметром 130 световых лет, рождаются настоящие звездные гиганты.
Изображение было получено 12 апреля 2010 года космической обсерваторией Европейского космического агентства (ESA) "Гершель", и на нем запечатлен один из самых активных регионов звездообразования в туманности Розетка.
Наиболее яркие области на снимке — это своеобразные "коконы" из газа и пыли, где развиваются массивные протозвезды. Каждый такой зародыш эволюционирует в звезду, которая будет как минимум в десять раз массивнее нашего Солнца. В верхней части изображения (отмечена на снимке ниже) видны небольшие светящиеся пятна — это звездные зародыши меньшей массы, находящиеся на раннем этапе развития.
Судьба таких космических гигантов предопределена их массой. В отличие от солнцеподобных звезд, живущих миллиарды лет, эти титаны проживут "всего" несколько миллионов лет. Объясняется это просто: чем массивнее звезда, тем быстрее она расходует свое термоядерное топливо. Когда оно закончится, каждая из этих звезд встретит свой конец в грандиозном взрыве сверхновой.
Однако гибель этих звезд станет началом нового цикла звездообразования. Вспышки сверхновых обогатят окружающее пространство тяжелыми элементами и создадут ударные волны, которые сожмут соседние облака газа и пыли, запуская формирование следующего поколения звезд. Так, в бесконечном танце созидания и разрушения, Вселенная поддерживает вечный круговорот звездной жизни.
Колесо Телеги (ESO 350-40) — одна из самых впечатляющих галактик в наблюдаемой Вселенной. Эта удивительная космическая структура, напоминающая гигантское колесо со спицами, находится в созвездии Скульптора на расстоянии около 500 миллионов световых лет от Земли.
Своими размерами она превосходит наш Млечный Путь почти в полтора раза — ее диаметр достигает колоссальных 150 000 световых лет.
История этой линзовидной галактики не менее захватывающая, чем ее внешний вид.
Изначально Колесо Телеги была обычной спиральной галактикой, но примерно 200-300 миллионов лет назад произошло драматическое событие — небольшая галактика-спутник буквально пронзила Колесо Телеги насквозь.
Это столкновение породило мощнейшую гравитационную ударную волну, которая прокатилась по всей галактике. Двигаясь на колоссальной скорости, волна сжимала газ и пыль, запуская процесс взрывного звездообразования вокруг центральной части.
В центре ESO 350-40 расположено яркое ядро, наполненное раскаленной космической пылью. Вокруг него сформировалось характерное кольцо, содержащее несколько миллиардов молодых звезд.
Сейчас астрономы наблюдают удивительный процесс — галактика постепенно возвращается к своей первоначальной форме; ее характерные "спицы колеса" начинают трансформироваться в рукава.
Детали этого космического великолепия удалось рассмотреть благодаря космическому телескопу NASA "Джеймс Уэбб". Цветное изображение было обнародовано 2 августа 2022 года.
Глядя на ясное ночное небо, мы видим тысячи мерцающих точек, каждая из которых может быть солнцем для своих планет. И в нашей Галактике сотни миллиардов звезд, и у подавляющего большинства из них есть планетные системы. Но почему тогда мы до сих пор никого не встретили? Этот простой вопрос привел ученых к одной из самых интригующих загадок современности — гипотезе великого фильтра.
Наука говорит, что для появления разумной жизни нужно пройти множество важных этапов. Это как длинная лестница, где каждая ступенька – ключевое событие: появление первых живых клеток, развитие многоклеточных организмов, возникновение разума, создание технологий. Великий фильтр – это одна из этих ступеней, настолько крутая, что почти никому не удается ее преодолеть.
В чем суть этой гипотезы?
Нашей Вселенной примерно 13,8 миллиарда лет. За столь огромный промежуток времени могло появиться огромное количество развитых цивилизаций, а некоторые из них могли бы даже заселить значительную часть своей галактики, оставив заметные следы. Но мы не видим никаких признаков разумной жизни за пределами Земли. И тут возникает тревожный вопрос: где находится этот великий фильтр — позади нас или впереди?
Если фильтр уже пройден (например, это был сам факт появления сложной клеточной жизни), то мы преодолели самое трудное, и наши шансы на выживание довольно высоки. Но если фильтр ждет нас в будущем — например, это неспособность цивилизации справиться с собственными технологиями или природными катастрофами, — то картина становится куда менее оптимистичной.
Если фильтр в прошлом, он мог быть связан с невероятной сложностью появления жизни (подходящая температура, нужные химические элементы, правильная последовательность реакций – все это должно было совпасть в одном месте и в одно время). Это похоже на попытку собрать работающий компьютер, случайно перемешивая детали в коробке – шансы, что все сложится правильно, исчезающе малы.
Если же фильтр находится впереди, у него может быть несколько форм:
Самоуничтожение через войны или опасные технологии;
Истощение необходимых ресурсов раньше, чем цивилизация сможет покинуть свою планету;
Космические катастрофы — падения астероидов или комет, вспышки сверхновых и гиперновых звезд на относительно небольшом расстоянии;
Физические ограничения, делающие межзвездные путешествия практически невозможными (как синдром Кесслера, когда космический мусор запирает цивилизацию на планете с ограниченными ресурсами);
Биологические угрозы — пандемии, созданные природой или самой цивилизацией, против которых нет защиты;
"Ловушка развития" — когда цивилизация достигает комфортного уровня жизни и теряет стремление к дальнейшему развитию и космической экспансии;
Фундаментальные проблемы сознания — возможно, развитие искусственного интеллекта или изменение собственного разума приводит к непредсказуемым последствиям.
Гипотеза великого фильтра помогает понять, насколько хрупкой может быть цивилизация и как важно ее сохранить. Каждый технологический прорыв, каждое научное открытие – это шаг в неизвестность, который может либо приблизить нас к преодолению фильтра, либо стать той самой преградой, о которую разбиваются цивилизации.
И именно поэтому поиск внеземной жизни теперь становится чем-то большим, чем просто исследование космоса. Если мы найдем хотя бы простейшие формы жизни на других планетах, это может подсказать нам, где находится великий фильтр. А такое знание может оказаться решающим для выживания человечества.
Может быть, главный урок этой гипотезы в том, что наша цивилизация гораздо более уникальна и хрупка, чем мы привыкли думать. И чем лучше мы это понимаем, тем больше шансов успешно пройти все испытания на пути к звездам.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" получил самые детальные на сегодняшний день снимки Никты — одного из пяти известных спутников Плутона.
Недавно исторические фотографии были объединены и обработаны с помощью современных алгоритмов машинного обучения, что позволило получить довольно детальное цветное изображение (ниже) загадочного объекта.
Никта, открытая 15 мая 2005 года космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" одновременно со спутником Гидра, представляет собой необычное небесное тело неправильной формы размером примерно 50 × 33 × 31 километров. Свое название спутник получил в честь древнегреческой богини ночи Нюкты (Никты).
Долгое время считалось, что Никта, как и другие малые спутники Плутона, образовалась из обломков, выброшенных при столкновении Плутона с крупным объектом пояса Койпера. Однако эта гипотеза не может объяснить удивительно высокую отражательную способность спутника. Современные исследования предполагают, что Никта сформировалась независимо от Плутона из первичного облака ледяных частиц — остатков материала, из которого формировалась Солнечная система. А уже после объект бы "похищен" Плутоном и превращен в его естественный спутник.
Поверхность Никты покрыта крупнозернистым водяным льдом, температура которого не поднимается выше -230°C. При таком экстремальном холоде лед приобретает прочность, сравнимую с земными горными породами.
Особый интерес ученых вызывает крупное темное пятно на поверхности спутника — след древнего столкновения с другим космическим телом. Красновато-коричневый материал в этой области мог принадлежать объекту-импактору или был выброшен из недр самой Никты.
В настоящее время NASA и Юго-западный исследовательский институт рассматривают возможность организации новой миссии к системе Плутона для детального изучения карликовой планеты и ее загадочных спутников. Это может помочь раскрыть тайны формирования и эволюции объектов как окраинах Солнечной системы, так и в ее внутренней области.
На Марсе, в северных низменностях планеты, расположен удивительный природный феномен – кратер Королёва, настоящий ледяной оазис диаметром 82 километра. Он находится к югу от обширного поля дюн Olympia Undae, которое окружает часть северной полярной шапки планеты.
Кратер Королёва — это не просто впадина в марсианской поверхности, а уникальная природная морозильная камера, хранящая гигантские запасы водяного льда.
Естественный холодильник
Кратер Королева заполнен массивом льда толщиной 1,8 километра, который сохраняется круглый год. Это один из наиболее хорошо сохранившихся примеров марсианских кратеров, заполненных именно водяным льдом.
Механизм холодной ловушки
Кратер Королева представляет собой глубокую чашу, дно которой расположено почти на два километра ниже окружающей поверхности. Когда воздух проходит над ледяной поверхностью, он охлаждается и, становясь тяжелее, опускается вниз. Этот холодный воздух создает защитный слой непосредственно над льдом, действуя как изолятор.
Поскольку воздух – плохой проводник тепла, образуется своеобразный "щит", защищающий лед от нагревания и испарения. Благодаря этому естественному механизму кратер остается замороженным постоянно.
Исследования с орбиты
Первые снимки кратера были получены 4 апреля 2018 года камерой высокого разрешения HRSC космического аппарата ESA "Марс-экспресс". Для создания полной картины потребовалось объединить пять длинных полос изображений, снятых во время разных пролетов над кратером. Позже свой вклад в исследование внес и аппарат ESA Trace Gas Orbiter, который сфотографировал 40-километровый участок северного края кратера.
Кратер назван в честь Сергея Павловича Королёва, главного конструктора советской космической программы. Под его руководством были созданы первые искусственные спутники Земли в рамках программы "Спутник", осуществлены первые полеты человека в космос (программы "Восток" и "Восход", включая полет Юрия Гагарина в 1961 году), а также запущены первые межпланетные миссии к Луне, Марсу и Венере. Королев также работал над ракетами, которые стали предшественниками успешных носителей "Союз" – рабочих лошадок российской космической программы, используемых как для пилотируемых, так и для автоматических полетов.
Любопытнейшее исследование, опубликованное в рецензируемых научных журналах Nature Astronomy и The Astrophysical Journal Letters, предполагает, что миллиарды лет назад нашу Солнечную систему посетила звезда-странница.
Это древнее событие могло кардинально изменить облик нашей космической окрестности, превратив ее в то, что мы наблюдаем сегодня.
Согласно расчетам, безымянная звезда, немного уступающая Солнцу по массе и размеру, прошла на расстоянии около 110 астрономических единиц (а.е.*) от нашего светила. Для сравнения: среднее расстояние между Солнцем и Плутоном составляет "всего" 39,5 а.е.
*Одна а.е. равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем и составляет примерно 150 миллионов километров.
Гравитационное воздействие этой незваной космической гостьи могло серьезно повлиять на расположение и орбиты многих объектов в ранней Солнечной системе.
"Это сближение было настолько тесным, что оно могло повлиять на судьбы целых миров", — говорит Сюзанна Пфальцнер, ведущий автор исследования и астрофизик из немецкого Исследовательского центра Юлиха (FZJ).
Рождение гипотезы
Гипотеза о "свидании" наше планетной системы с солнцеподобной звездой появилась в процессе изучения необычных траекторий объектов, расположенных далеко за орбитой Нептуна. Их орбиты наклонены и сильно вытянуты, что трудно связать с естественными эволюционными процессами Солнечной системы.
"Эти объекты могут быть свидетелями давно минувшего преступления", — поясняет астрофизик Амит Говинд, соавтор исследования.
Для проверки своей гипотезы ученые прибегли к компьютерному моделированию, проведя серию из более чем 3 000 симуляций. Результаты оказались поразительными.
Модель с участием звезды-странницы, посетившей Солнечную систему на заре ее существования, не только объяснила странные орбиты транснептуновых объектов, но и пролила свет на загадку карликовой планеты Седны. Этот далекий ледяной мир движется по крайне вытянутой орбите, удаляясь от нашего светила более чем на 937 а.е.!
Более того, гравитационное влияние звезды-странницы могло способствовать появлению необычных спутников у планет-гигантов. По словам Симона Портегиса Цварта, одного из авторов исследования, некоторые транснептуновые объекты могли быть перемещены во внутренние области Солнечной системы, где их захватили гравитационные поля крупных планет. Например, Феба — самый массивный из нерегулярных удаленных спутников Сатурна — скорее всего, был сформирован где-то за орбитой Нептуна.
"Космос хранит свои секреты, но он также оставляет подсказки, — заключает Пфальцнер. — Подобно археологам, мы по крупицам собираем свидетельства давно минувших космических событий, и каждая необычная орбита может быть ключом к разгадке тайн прошлого".
Квазары — самые яркие объекты во Вселенной, испускающие в миллионы раз больше энергии, чем целые галактики при размере не больше Солнечной системы. Их невероятная светимость порождается сверхмассивными черными дырами массой в миллиарды солнечных масс.
Когда огромные объемы газа и пыли падают в черную дыру, они формируют раскаленный аккреционный диск, разогревающийся до миллионов градусов. Интенсивное электромагнитное излучение и релятивистские струи вещества (джеты), вырывающиеся перпендикулярно диску, создают характерную сигнатуру квазаров.
Квазары были гораздо более распространены в ранней Вселенной, примерно 10-12 миллиардов лет назад, что делает их важными маркерами космической эволюции. Сегодня мы наблюдаем их в очень далеких галактиках, причем свет от некоторых квазаров начал свой путь, когда Вселенной было всего 700 миллионов лет — это помогает астрономам изучать самые ранние периоды формирования космических структур.
Белые карлики, ядра которых кристаллизуются в гигантские алмазы, долгое время считались лишь умозрительной гипотезой, но теперь их существование доказано.
Эти удивительные объекты — остатки звезд, подобных Солнцу, — формируются, когда белый карлик охлаждается в течение миллиардов лет. Под огромным давлением углерод в ядре кристаллизуется, превращаясь в структуру, напоминающую алмаз, диаметром до 10 000 километров — чуть меньше диаметра Земли.
В 2004 году астрономы изучили белый карлик BPM 37093, неофициально прозванный "Люси" в честь песни The Beatles "Lucy in the Sky with Diamonds". С помощью астросейсмологии они выяснили, что около 90% его массы кристаллизовалось, образуя "алмаз" массой около 10^31 килограммов, что эквивалентно 1,5 миллиона масс Земли.
Этот космический алмаз не только поражает воображение, но и влияет на эволюцию звезды: кристаллизация высвобождает скрытую тепловую энергию, замедляя охлаждение белого карлика на миллиарды лет.
Представьте планету, которая примерно на четверть больше Юпитера, но при этом находится так же близко к своей звезде, как Меркурий к Солнцу. А теперь добавьте невероятную деталь — эта планета поглощает 99% падающего на нее света, что делает ее чернее любого известного природного материала на Земле.
Экзопланета TrES-2b, находящаяся на расстоянии около 750 световых лет от Земли, стала настоящей диковинкой для астрономов. Этот мир, классифицируемый как "горячий юпитер", примерно в 1,2 раза массивнее Юпитера. При этом экзопланета поглощает свет эффективнее, чем уголь (поглощает 96% света) или даже свежий асфальт (поглощает 97% света).
Причина такой необычной черноты кроется в экстремальных условиях на планете:
Средняя температура составляет 1 600 градусов, что переводит некоторые нетипичные компоненты атмосферы (натрий и калий) в газообразное состояние.
В атмосфере присутствуют испаренные натрий и калий, а также оксид титана, создающие уникальную химическую среду.
При такой высокой температуре эти вещества взаимодействуют особым образом, что приводит к исключительному поглощению света.
Кроме того, в атмосфере TrES-2b, скорее всего, отсутствуют отражающие облака, подобные тем, что делают Юпитер таким ярким, несмотря на его удаленность от Солнца.
Экзопланета TrES-2b была открыта 21 августа 2006 года транзитным методом* с помощью наземного телескопа TrES, но ее уникальные свойства были выявлены позже благодаря совместным наблюдениям нескольких инструментов. Космический телескоп NASA "Кеплер" измерил невероятно низкое альбедо (отражательная способность) планеты, а телескоп NASA "Спитцер" помог исследовать ее тепловое излучение, подтвердив экстремальные условия, царящие в атмосфере. На полный оборот вокруг родительской звезды, представленной красным карликом, TrES-2b нужно менее чем 2,5 земных дня. Для сравнения, Меркурий совершает оборот вокруг Солнца за 88 земных дней.
*Метод транзита — один из основных способов обнаружения экзопланет, который заключается в наблюдении за уменьшением яркости звезды, когда перед ней проходит планета.
Эта загадочная экзопланета не просто расширила наши представления о возможных свойствах небесных тел — она показала, что даже базовые характеристики планет, такие как отражательная способность, могут выходить за пределы всего, что мы знали ранее. В то время как Земля отражает около 30% падающего на нее солнечного света, а Луна — 12%, существование планеты, поглощающей 99% излучения, заставляет задуматься: какие еще удивительные объекты скрываются в глубинах Вселенной, терпеливо дожидаясь своего момента открытия?
Экзолуны — спутники экзопланет — могут быть более пригодными для жизни, чем сами планеты. Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики смоделировали условия на потенциальных спутниках газовых гигантов в обитаемых зонах звезд.
Гравитационное взаимодействие с планетой-хозяином может создавать приливное нагревание, обеспечивающее экзолуну дополнительным источником энергии. Это позволяет таким спутникам иметь жидкую воду даже вдали от звезды.
Космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб" продолжает поиск экзолун вокруг уже обнаруженных экзопланет. Первым кандидатом считается Kepler-1708 b-i — объект в 2-3 раза больше Земли, обращающийся вокруг планеты-гиганта.
