Архив рубрики: Космос

Последние новости России и мира на тему Космос, обзор планет, звёзд, галактик, космоснимки, орбитальные новости, запуск ракет и многое другое.

Как появилась Луна

Про Далекий Космос можно придумывать все что угодно. Это сложно увидеть и мало кто про это знает. А вот Луна каждую ночь висит у нас над головой и наверняка многие задумывались как это она там оказалась.

Согласно одной из наиболее популярных моделей образования Луны, естественный спутник нашей планеты мог появиться в результате столкновения некоего космического тела с Землей более 4,5 миллиарда лет назад. Этим телом была Тейя, протопланетный объект, с «зародышем» Земли. Столкновение привело к выбросу материи Тейи и прото-Земли в космос, и из этой материи и сформировалась Луна, что объясняет ее удивительное геологическое и химическое сходство с нашей планетой.

Однако внутри данной версии нет единодушия. Ученые выделяют три ее варианта.

1. Инородное тело

Согласно одной из теорий Луна ни что иное как осколок космического объекта, столкнувшегося более 4 миллиардов лет назад с Землей. И ученые даже называют этот объект – малая планета Тейя (по некоторым предположениям размером с Марс). В результате мощнейшего удара космическое тело превратилось в огромное облако мусора, которое оказавшись на земной орбите, со временем сформировалось в спутник. Такая гипотеза, выдвинутая двумя группами американских ученых, удачно объясняла дефицит железа на Луне в отличие от нашей планеты и некоторые динамические характеристики системы Земля – Луна. Но в ней есть слабое место. Химический анализ показал идентичность состава лунной и земной породы.

2. Фрагмент Земли

По этой версии при столкновении с другим небесным телом протоземля выделила вещество, из которого и образовалась Луна. Именно так, по мнению сотрудников Гарвардского университета можно объяснить схожесть химического состава Земли и ее спутника.

3. Два в одном

Эта гипотеза дополняет предыдущую, однако в ней утверждается, что в результате катастрофического столкновения часть массы земной материи и ударника образовали единое вещество, в расплавленном виде выброшенное на околоземную орбиту. Этот материал и создал спутник. В данной интерпретации столкновение произошло до образования ядра Земли, что и объясняет низкое содержание железа в лунном грунте.

В рамках нового исследования ученые постарались подробнее понять, какой была дальнейшая судьба нашего спутника после этого события.

В период катархея (геологический эон) Луна выглядела совсем не так, как она выглядит сегодня. Представляла собой скорее раскаленный комок лавы, обладающий экзотической сверхплотной атмосферой из паров кремния и металлов. А еще она была расположена в 10 раз ближе к поверхности Земли, чем сегодня.

В ходе исследования группа ученых пришла к выводу, что одна из особенностей Луны может указывать на то, что Земля была лишена океанов из жидкой воды на протяжении первых 400-500 миллионов лет своего существования. А такие выводы, в свою очередь, накладывают серьезные ограничения на время зарождения жизни на Земле.

Как сейчас принято считать, в последующие несколько миллионов лет после своего формирования Луна достаточно быстро удалялась от Земли в результате действия приливных сил, пока в итоге не вышла на ту орбиту, на которой она находится сегодня. Впоследствии, когда Луна начала всегда смотреть на Землю только одной стороной, этот процесс резко замедлился, и сейчас она отдаляется от нашей планеты со скоростью примерно в 2-4 сантиметра в год.

Чжун и его коллеги раскрыли одну необычную деталь этого процесса, обратив внимание на самую загадочную черту Луны — ее необычный «горб», расположенный на экваторе. Эта структура была открыта французским астрономом Пьером Лапласом еще два века назад. Лаплас заметил, что Луна «сплющена» примерно в 17-20 раз сильнее, чем должна была быть, учитывая скорость ее вращения вокруг своей оси.

«Лунный экваториальный «горб» может содержать секреты ранней истории эволюции Земли, о которых мы даже не знали», — говорит исследователь Шицзе Чжун из университета Колорадо в Боулдере (США).

Исследователи считают, что существование этой структуры указывает на то, что в далеком прошлом Луна вращалась значительно быстрее, чем сегодня. Американские планетологи попытались понять, как быстро «тормозила» Луна, изучив то, как устроен этот «горб», и попытавшись воспроизвести его появление при помощи компьютерной модели развития Солнечной системы.

Эти наблюдения неожиданно показали, что общепринятые теории о быстром торможении Луны в первые годы ее существования были ошибочными — скорость вращения спутницы Земли оставалась высокой как минимум на протяжении первых 400 миллионов лет ее существования. В противном случае Луна всегда бы оставалась «жидкой» планетой или имела совершенно иную форму и размеры, нежели сегодня.

Подобный сценарий, как объясняет Чжун, возможен только в том случае, если Земля не была в то время покрыта океаном из воды, сопоставимым по размерам с нынешней гидросферой планеты. Это означает, что воды в жидком виде на юной Земле не было. Она либо отсутствовала на ней в принципе, либо была принесена уже после формирования «горба» Луны, или же находилась на ней в твердой форме, то есть в виде льда.

Итак, как мы уже выяснили одной из самых популярных теорий о возникновении Луны является теория Гигантского столкновения. Эта теория хорошо объясняет размеры Луны и ее орбитальную позицию, однако новые исследования, опубликованные в журнале Nature, говорят об обратном: по мнению ученых, взаимодействие Земли с космическим телом было подобно «удару кувалдой по арбузу». Проведя детальное исследование образцов лунных пород, добытых экспедициями кораблей серии «Апполон» еще в 70-е годы прошлого столетия, специалисты из Вашингтонского университета опровергли теорию сорокалетней давности.

«Если бы старая теория была верна, то больше половины лунных пород состояли бы из материала ударившего Землю планетоида. Но вместо этого мы видим, что изотопный состав фрагментов Луны весьма специфичен. Тяжелые изотопы калия, найденные в образцах, могли сформироваться только под воздействием невероятно высоких температур. Лишь очень мощное столкновение, при котором планетоид и большая часть Земли испарились бы при контакте, может вызвать подобный эффект. К тому же, прежде чем охладиться и стать твердым телом, пар, образованный при столкновении, должен был занять площадь в 500 раз больше площади поверхности Земли», объясняет Кун Ван, доцент Вашингтонского университета и один из авторов исследования.

По словам ученых, это открытие изменит не только представление о том, как сформировалась Луна, но и о процессах, которые происходили во всей Солнечной системе. Однако данных все еще недостаточно, и для того, чтобы сформулировать новую теорию, ученым предстоит еще масса аналитической работы с образцами.

Но есть и еще версии.

Гипотеза центробежного разделения

Впервые гипотезу отделения Луны от Земли под действием центробежных сил выдвинул Джордж Дарвин (сын Чарльза Дарвина) в 1878 году. По мнению сторонников этой теории, скорость вращения планеты была достаточно быстрой, чтобы от протоземли отделился фрагмент вещества, сформировавший впоследствии Луну. Однако уже в 30-х годах XX столетия ученые со скептицизмом стали относиться к подобной идее. Они утверждали, что суммарный вращательный момент недостаточен для возникновения даже в жидкой Земле «ротационной неустойчивости».

Теория захвата

В последнее время набирает популярность версия, выдвинутая в 1909 году американским астрономом Джексоном Си согласно которой Земля и Луна образовались независимо друг от друга в разных частях Солнечной системы. В момент наиболее близкого прохождения Луны относительно земной орбиты и произошел захват гравитационными силами небесного тела. Это, судя по всему, произошло в человеческий период истории Земли. Легенды многих народов мира, в частности догонов повествуют о временах, когда на небосводе отсутствовал спутник. Эту гипотезу также косвенно подтверждает относительно не глубокий слой космической пыли на поверхности Луны.

«Искусственный спутник»

Идея искусственного происхождения Луны самая спорная, так как до сих пор не доказано существование инопланетной или земной цивилизации способной совершить подобное. Тем не менее, она заслуживает внимания, хотя бы, потому что была высказана учеными. В 1960 году исследователи Михаил Васин и Александр Щербаков, изучая некоторые характеристики нашего спутника, пришли к мысли, что он может иметь искусственное происхождение. Так, учитывая размер и глубину образовавшихся при бомбардировке космическими телами лунных кратеров, они предположили, что кора Луны могла быть сделана из титана, толщина которого по предварительным расчетам советских ученых была 32 километра. «Когда я впервые наткнулся на шокирующую советскую теорию, объясняющую истинную природу Луны, я был потрясён, – пишет американский исследователь Дон Уилсон. – Сначала мне показалось это невероятным и, естественно, я отверг её. Когда наши экспедиции Apollo привозили больше и больше фактов, подтверждавших советскую теорию, я был вынужден принять её».

Странные показатели

Приверженцы теории «искусственной Луны» обратили внимание на весьма высокое соотношение массы сателлита к массе Земли – 1:81, что не характерно для спутников других планет Солнечной системы. Выше показатели только у Харона и Плутона, хотя последний уже не считается планетой. Любопытны сравнения размеров спутников. Например, самый крупный спутник Марса Фобос в диаметре не превышает 20 км, в то время как у Луны этот показатель 3560 км. Кстати, именно такой размер Луны, совпадающий для земного наблюдателя с диаметром Солнца, позволяет нам периодически видеть солнечные затмения. Наконец удивляет практически идеальная круговая орбита Луны, в то время как у других спутников она эллиптическая.

Пустотелая Луна

Интересен и тот факт, что гравитационное притяжение Луны является неоднородным. Экипаж Apollo VIII, облетая спутник, отметил, что гравитация Луны имеет резкие аномалии – в некоторых местах она «таинственным образом усиливается». Обращая внимание на данные американского экипажа (которые были засекречены), а также на низкую плотность спутника по отношению к его массе ядерный инженер Уильям Брайан в 1982 году заявил, что «Луна полая и относительная жесткая». Ряд более поздних исследований позволил ученым предположить, что эта полость искусственная. Но исследователи сделали и более смелые выводы, по которым Луна формировалась «в обратном направлении» – то есть от поверхности к ядру.

Газопылевое облако

Впрочем, в последние годы ученые не готовы серьезно рассматривать версию искусственного происхождения Луны. Куда ближе современным научным взглядам, к примеру, «теория испарения». По этой гипотезе из земной плазмы были выделены значительные массы вещества, которые при остывании образовали конденсат – он и стал строительным материалом для протолуны. Но есть и другая – похожая идея, выдвинутая еще в XVIII веке. Сначала шведский естествоиспытатель Эммануэль Сведенборг, а затем французский астроном Пьер-Симон Лаплас высказали мысль, что межзвездные туманности – облака газа и пыли в открытом космосе – сжимаются и конденсируются в звезды и окружающие их планеты. Французский ученый также предполагал, что из этого вещества мог образоваться и наш спутник. Российский академик Э. М. Галимов развил временно вышедшую из моды концепцию, в которой Луна является результатом «фрагментации пылевого сгущения». В основу этой гипотезы легли результаты радиоизотопного анализа спутника и планеты, которые показывают, что оба тела имеют одинаковый возраст – около 4,5 миллиардов лет. Другими словами и Луна, и Земля образовались по соседству из вещества, находившегося от Солнца на одинаковом расстоянии. По мнению ученого концепция происхождения Луны из первичного вещества, а не из мантии Земли, лучше согласуется с фактами, чем принятая до сих пор «модель мегаимпакта».

Что такое галактика

История изучения планет и звезд измеряется тысячелетиями, Солнца, комет, астероидов и метеоритов – столетиями. А вот галактики, разбросанные по Вселенной скопления звезд, космического газа и пылевых частиц, стали объектом научного исследования лишь в 1920-е годы.

Галактики наблюдали с незапамятных времен. Человек с острым зрением может различить на ночном небосводе светлые пятна, похожие на капли молока. В Х веке персидский астроном Абд-аль-Раман аль-Суфи упомянул в своей «Книге о неподвижных звездах» два подобных пятна, известных теперь как Большое Магелланово облако и галактика М31, она же Андромеда. С появлением телескопов астрономы наблюдали все больше таких объектов, получивших название туманностей. Если английский астроном Эдмунд Галлей в 1716 году перечислил всего шесть туманностей, то каталог, опубликованный в 1784 году астрономом французского военно-морского флота Шарлем Мессье, содержал уже 110 — и среди них четыре десятка настоящих галактик (в том числе и М31). В 1802 году Уильям Гершель опубликовал перечень из 2500 туманностей, а его сын Джон в 1864 году издал каталог, где было более 5000 туманностей.

Наша ближайшая соседка, галактика Андромеда (M31) – один из излюбленных небесных объектов для любительских астрономических наблюдений и фотосъемки.

Природа этих объектов долгое время ускользала от понимания. В середине XVIII века некоторые проницательные умы увидели в них звездные системы, подобные Млечному Пути, однако телескопы в то время не предоставляли возможности проверить эту гипотезу. Столетием позже восторжествовало мнение, что каждая туманность — это газовое облако, подсвеченное изнутри молодой звездой. Позже астрономы убедились, что некоторые туманности, в том числе и Андромеда, содержат множество звезд, однако еще долго не было ясно, расположены они в нашей Галактике или за ее пределами. И лишь в 1923—1924 годах Эдвин Хаббл определил, что расстояние от Земли до Андромеды как минимум троекратно превосходит диаметр Млечного Пути (на самом деле примерно в 20 раз) и что М33, другая туманность из каталога Мессье, удалена от нас на никак не меньшую дистанцию. Эти результаты положили начало новой научной дисциплине — галактической астрономии.

В 1926 году знаменитый американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл предложил (а в 1936 году модернизировал) свою классификацию галактик по их морфологии. Из-за характерной формы эту классификацию называют еще «Камертоном Хаббла». На «ножке» камертона находятся эллиптические галактики, на зубцах вилки – линзовидные галактики без рукавов и спиральные галактики без бара-перемычки и с баром. Галактики, которые не могут быть классифицированы как один из перечисленных классов, называются неправильными, или иррегулярными.

Карлики и гиганты

Вселенная заполнена галактиками разного размера и разных масс. Их количество известно весьма приблизительно. В 2004 году орбитальный телескоп «Хаббл» за три с половиной месяца обнаружил около 10 000 галактик, сканируя в южном созвездии Печи участок небосвода, в сто раз меньший, нежели площадь лунного диска. Если предположить, что галактики распределяются по небесной сфере с такой же плотностью, получится, что в наблюдаемом космосе их 200 млрд. Однако эта оценка сильно занижена, поскольку телескоп не смог заметить великое множество очень тусклых галактик.

Форма и содержание

Галактики различаются и морфологией (то есть формой). В целом их подразделяют на три основных класса — дисковидные, эллиптические и неправильные (иррегулярные). Это общая классификация, есть гораздо более детальные.

Галактики распределены в космическом пространстве вовсе не хаотично. Массивные галактики нередко окружены небольшими галактиками-спутниками. И наш Млечный Путь, и соседняя Андромеда имеют не менее 14 сателлитов, и, скорее всего, их гораздо больше. Галактики любят объединяться в пары, тройки и более крупные группы из десятков гравитационно связанных партнеров. Ассоциации побольше, галактические кластеры, содержат сотни и тысячи галактик (первый из таких кластеров открыл еще Мессье). Порой в центре кластера наблюдается особо яркая гигантская галактика, возникшая, как считают, в процессе слияния галактик меньшего калибра. И наконец, есть еще и суперкластеры, в которые входят как галактические кластеры и группы, так и отдельные галактики. Обычно это вытянутые структуры протяженностью до сотни мегапарсек. Их разделяют почти полностью свободные от галактик космические пустоты такого же размера. Суперкластеры уже не организованы в какие-либо структуры более высокого порядка и разбросаны по Космосу случайным образом. По этой причине в масштабах нескольких сотен мегапарсек наша Вселенная однородна и изотропна.

Дисковидная галактика — это звездный блин, вращающийся вокруг оси, проходящей через его геометрический центр. Обычно по обе стороны центральной зоны блина имеется овальное вздутие — балдж (от англ. bulge). Балдж тоже вращается, однако с меньшей угловой скоростью, нежели диск. В плоскости диска нередко наблюдаются спиральные ветви, изобилующие сравнительно молодыми яркими светилами. Однако есть галактические диски и без спиральной структуры, где таких звезд много меньше.

Центральную зону дисковидной галактики может рассекать звездная перемычка — бар. Пространство внутри диска заполнено газопылевой средой — исходным материалом для новых звезд и планетных систем. Галактика имеет два диска: звездный и газовый. Они окружены галактическим гало — сферическим облаком разреженного горячего газа и темной материи, которая и вносит основной вклад в полную массу галактики. Гало вмещает также отдельные старые звезды и шаровые звездные скопления (глобулярные кластеры) возрастом до 13 млрд лет. В центре едва ли не любой дисковидной галактики, как с балджем, так и без балджа, расположена сверхмассивная черная дыра. Самые крупные галактики этого типа содержат по 500 млрд звезд.

Млечный путь

Солнце обращается вокруг центра вполне рядовой спиральной галактики, в состав которой входят 200-400 миллиардов звезд. Ее диаметр приблизительно равен 28 килопарсекам (чуть больше 90 световых лет). Радиус солнечной внутригалактической орбиты — 8,5 килопарсек (так что наше светило смещено к внешнему краю галактического диска), время полного оборота вокруг центра Галактики — примерно 250 миллионов лет.

Балдж Млечного Пути имеет эллипсовидную форму и наделен баром, который обнаружили совсем недавно. В центре балджа находится компактное ядро, заполненное звездами различного возраста — от нескольких миллионов лет до миллиарда и старше. Внутри ядра за плотными пылевыми облаками скрывается достаточно скромная по галактическим стандартам черная дыра — всего лишь 3,7 миллиона солнечных масс.

Наша Галактика может похвастаться двойным звездным диском. На долю внутреннего диска, который имеет по вертикали не более 500 парсек, приходится 95% звезд дисковой зоны, в том числе все молодые яркие звезды. Его охватывает внешний диск толщиной в полторы тысячи парсек, где обитают звезды постарше. Газовый (точнее, газо-пылевой) диск Млечного Пути имеет в толщину не менее 3,5 килопарсек. Четыре спиральных рукава диска представляют собой области повышенной плотности газо-пылевой среды и содержат большинство самых массивных звезд.

Диаметр гало Млечного Пути не менее, чем вдвое больше диаметра диска. Там обнаружено порядка 150 глобулярных кластеров, причем, скорее всего, еще с полсотни пока не открыты. Возраст старейших кластеров превышает 13 миллиардов лет. Гало заполнено темной материей, имеющей комковатую структуру. До недавнего времени полагали, что гало почти шарообразно, однако, по последним данным, оно может быть значительно приплюснуто. Общая масса Галактики может составлять до 3 триллионов солнечных масс, причем на долю темной материи приходится 90-95%. Масса звезд Млечного Пути оценивается в 90-100 миллиардов масс Солнца.

Эллиптическая галактика, как и следует из ее названия, имеет форму эллипсоида. Она не вращается как целое и потому не обладает осевой симметрией. Ее звезды, которые в основном имеют сравнительно небольшую массу и солидный возраст, обращаются вокруг галактического центра в разных плоскостях и иногда не по отдельности, а сильно вытянутыми цепочками. Новые светила в эллиптических галактиках загораются редко в связи с дефицитом исходного сырья — молекулярного водорода.

Подобно людям, галактики объединяются в группы. Наша Местная группа включает две самые крупные галактики в окрестностях размером порядка 3 мегапарсек – Млечный путь и Андромеду (M31), галактику Треугольника, а также их спутники – Большое и Малое Магеллановы облака, карликовые галактики в Большом Псе, Пегасе, Киле, Секстанте, Фениксе, и еще множество других – всего числом около полусотни. Местная группа в свою очередь является членом местного сверхскопления Девы.

Как самые крупные, так и самые мелкие галактики относятся к эллиптическому типу. Общая доля его представителей в галактическом населении Вселенной всего около 20%. Эти галактики (возможно, за исключением самых мелких и тусклых) также скрывают в своих центральных зонах сверхмассивные черные дыры. Эллиптические галактики имеют и гало, но не столь четкие, как у дисковидных.

Все прочие галактики считаются иррегулярными. Они содержат много пыли и газа и активно порождают молодые звезды. На умеренных расстояниях от Млечного Пути таких галактик немного, всего-то 3%. Однако среди объектов с большим красным смещением, чей свет был испущен не позже, чем через 3 млрд лет после Большого взрыва, их доля резко возрастает. Судя по всему, все звездные системы первого поколения были невелики и обладали неправильными очертаниями, а крупные дисковидные и эллиптические галактики возникли гораздо позже.

Рождение галактик

Галактики появились на свет вскоре после звезд. Считается, что первые светила вспыхнули никак не позднее, чем спустя 150 млн лет после Большого взрыва. В январе 2011 года команда астрономов, обрабатывавших информацию с космического телескопа «Хаббл», сообщила о вероятном наблюдении галактики, чей свет ушел в космос через 480 млн лет после Большого взрыва. В апреле еще одна исследовательская группа обнаружила галактику, которая, по всей вероятности, уже вполне сформировалась, когда юной Вселенной было около 200 млн лет.

Условия для рождения звезд и галактик возникли задолго до его начала. Когда Вселенная прошла возрастную отметку в 400 000 лет, плазма в космическом пространстве заменилась смесью из нейтрального гелия и водорода. Этот газ был еще чересчур горяч, чтобы стянуться в молекулярные облака, дающие начало звездам. Однако он соседствовал с частицами темной материи, изначально распределенными в пространстве не вполне равномерно — где чуть плотнее, где разреженнее. Они не взаимодействовали с барионным газом и потому под действием взаимного притяжения свободно стягивались в зоны повышенной плотности. Согласно модельным вычислениям, уже через сотню миллионов лет после Большого взрыва в космосе образовались облака темной материи величиной с нынешнюю Солнечную систему. Они объединялись в более крупные структуры, невзирая на расширение пространства. Так возникли скопления облаков темной материи, а потом и скопления этих скоплений. Они втягивали в себя космический газ, предоставляя ему возможность сгущаться и коллапсировать. Таким путем появились первые сверхмассивные звезды, которые быстро взрывались сверхновыми и оставляли после себя черные дыры. Эти взрывы обогащали космическое пространство элементами тяжелее гелия, которые способствовали охлаждению коллапсирующих газовых облаков и потому делали возможным появление менее массивных звезд второго поколения. Такие звезды уже могли существовать миллиарды лет и потому были в состоянии формировать (опять-таки с помощью темной материи) гравитационно связанные системы. Так возникли долгоживущие галактики, в том числе и наша.

«Многие детали галактогенеза еще скрыты в тумане, — говорит Джон Корменди. — В частности, это относится к роли черных дыр. Их массы варьируют от десятков тысяч масс Солнца до абсолютного на сегодняшний день рекорда в 6,6 млрд солнечных масс, принадлежащего черной дыре из ядра эллиптической галактики М87, расположенной в 53,5 млн световых лет от Солнца. Дыры в центрах эллиптических галактик, как правило, окружены балджами, составленными из старых звезд. Спиральные галактики могут вовсе не иметь балджей или же обладать их плоскими подобиями, псевдобалджами. Масса черной дыры обычно на три порядка меньше массы балджа — естественно, если оный наличествует. Эта закономерность подтверждается наблюдениями, охватывающими дыры массой от миллиона до миллиарда солнечных масс».

Как полагает профессор Корменди, галактические черные дыры набирают массу двумя путями. Дыра, окруженная полноценным балджем, растет за счет поглощения газа, который приходит к балджу из внешней зоны галактики. Во время слияния галактик интенсивность поступления этого газа резко возрастает, что инициирует вспышки квазаров. В результате балджи и дыры эволюционируют параллельно, что и объясняет корреляцию между их массами (правда, могут работать и другие, еще неизвестные механизмы).

Исследователи из Питтсбургского университета, Калифорнийского университета в Ирвине и Атлантического университета Флориды смоделировали ситуацию столкновения Млечного пути и предшественницы карликовой эллиптической галактики в Стрельце (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, SagDEG). Они проанализировали два варианта столкновений – с легкой (3х10^10 масс Солнца) и тяжелой (10^11 масс Солнца) SagDEG. На рисунке показаны результаты 2,7 млрд лет эволюции Млечного пути без взаимодействия с карликовой галактикой и с взаимодействием с легким и тяжелым вариантом SagDEG.

Иное дело безбалджевые галактики и галактики с псевдобалджами. Массы их дыр обычно не превышают 104−106 солнечных масс. По мнению профессора Корменди, они подкармливаются газом за счет случайных процессов, которые происходят недалеко от дыры, а не простираются на целую галактику. Такая дыра растет вне зависимости от эволюции галактики или ее псевдобалджа, чем и обусловлено отсутствие корреляции между их массами.

Растущие галактики

Галактики могут увеличивать и размер, и массу. «В далеком прошлом галактики делали это гораздо эффективней, нежели в недавние космологические эпохи, — объясняет профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Круз Гарт Иллингворт. — Темпы рождения новых звезд оценивают в терминах годового производства единицы массы звездного вещества (в этом качестве выступает масса Солнца) на единицу объема космического пространства (обычно это кубический мегапарсек). Во времена формирования первых галактик этот показатель был весьма невелик, а затем пошел в быстрый рост, продолжавшийся до тех пор, пока Вселенной не исполнилось 2 млрд лет. Еще 3 млрд лет он был относительно постоянным, потом начал снижаться почти пропорционально времени, и снижение это продолжается по сей день. Так что 7−8 млрд лет назад средний темп звездообразования в 10−20 раз превышал современный. Большинство доступных наблюдению галактик уже полностью сформировались в ту далекую эпоху».

На рисунке – результаты эволюции в различные моменты времени – начальная конфигурация (a), через 0,9 (b), 1,8 (c) и 2,65 млрд лет (d). Согласно модельным расчетам, бар и спиральные рукава Млечного Пути могли сформироваться в результате столкновений с SagDEG, которая изначально тянула на 50-100 миллиардов солнечных масс. Дважды она проходила сквозь диск нашей Галактики и теряла часть своей материи (и обычной, и темной), вызывая пертурбации его структуры. Нынешняя масса SagDEG не превышает десятков миллионов солнечных масс, и очередное столкновение, которое ожидают не позже, чем через 100 миллионов лет, скорее всего, станет для нее последним.

В общих чертах эта тенденция понятна. Галактики увеличиваются двумя основными способами. Во-первых, они получают свежий материал для звездообразования, втягивая из окружающего пространства газ и частицы пыли. В течение нескольких миллиардов лет после Большого взрыва этот механизм исправно работал просто потому, что звездного сырья в космосе хватало всем. Потом, когда запасы истощились, темп звездного рождения упал. Однако галактики нашли возможность увеличивать его за счет столкновения и слияния. Правда, для реализации этого варианта необходимо, чтобы сталкивающиеся галактики располагали приличным запасом межзвездного водорода. Крупным эллиптическим галактикам, где его практически не осталось, слияние не помогает, зато в дисковидных и неправильных оно работает.

Курс на столкновение

Посмотрим, что происходит при слиянии двух примерно одинаковых галактик дискового типа. Их звезды практически никогда не сталкиваются — слишком велики расстояния между ними. Однако газовый диск каждой галактики ощущает приливные силы, обусловленные притяжением соседки. Барионное вещество диска теряет часть углового момента и смещается к центру галактики, где возникают условия для взрывного роста скорости звездообразования. Часть этого вещества поглощается черными дырами, которые тоже набирают массу. В заключительной фазе объединения галактик черные дыры сливаются, а звездные диски обеих галактик теряют былую структуру и рассредоточиваются в пространстве. В итоге из пары спиральных галактик образуется одна эллиптическая. Но это отнюдь не полная картина. Излучение молодых ярких звезд способно выдуть часть водорода за пределы новорожденной галактики. В то же время активная аккреция газа на черную дыру вынуждает последнюю время от времени выстреливать в пространство струи частиц огромной энергии, подогревающие газ по всей галактике и тем препятствующие формированию новых звезд. Галактика постепенно затихает — скорее всего, навсегда.

Галактики неодинакового калибра сталкиваются по-иному. Крупная галактика способна поглотить карликовую (сразу или в несколько приемов) и при этом сохранить собственную структуру. Этот галактический каннибализм тоже может стимулировать процессы звездообразования. Карликовая галактика полностью разрушается, оставляя после себя цепочки звезд и струи космического газа, которые наблюдаются как в нашей Галактике, так и в соседней Андромеде. Если же одна из сталкивающихся галактик не слишком превосходит другую, возможны даже более интересные эффекты.

В ожидании супертелескопа

Галактическая астрономия дожила почти до столетия. Она начала практически с нуля и достигла очень многого. Однако количество нерешенных проблем очень велико. Ученые ожидают очень много от инфракрасного орбитального телескопа «Джеймс Уэбб»..

Выявлены неизвестные магнитосферные механизмы в полярном сиянии

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Scientific Reports, важнейший компонент полярных сияний находится в космосе намного выше, чем считалось ранее .

Ослепительный свет в полярном ночном небе требует электрического ускорителя, чтобы продвигать заряженные частицы вниз через атмосферу.

Ученые из Университета Нагоя и их коллеги из Японии, Тайваня и США обнаружили, что он существует за пределами 30 000 километров над поверхностью Земли, что дает представление не только о Земле, но и о других планетах.

История образования полярного сияния начинается со сверхзвуковой плазмы, которую Солнце запускает в космос в виде высокоскоростных заряженных частиц. Когда эти заряженные частицы приближаются к Земле, они отклоняются и направляются потоками вдоль силовых линий магнитного поля планеты, в конечном итоге устремляясь к полюсам.

«Большинство электронов в магнитосфере не достигают части верхних слоев атмосферы, называемой ионосферой, потому что они отталкиваются магнитным полем Земли», — объясняет Шун Имаджо из Института исследования окружающей среды Земли и космоса Университета Нагоя.

Но некоторые частицы получают прилив энергии, переносящий их в верхние слои атмосферы Земли, где они сталкиваются и возбуждают атомы кислорода и азота на высоте около 100 километров. Когда эти атомы выходят из состояния возбуждения, они излучают сияние. Тем не менее, многие детали этого процесса остаются загадкой.

Ученые предположили, что ускорение электронов происходит на высоте от 1000 до 20 000 километров над Землей. Это новое исследование показало, что область ускорения простирается за пределы 30 000 километров .

«Наше исследование показывает, что электрическое поле, ускоряющее авроральные частицы, может существовать на любой высоте вдоль силовой линии магнитного поля и не ограничивается переходной областью между ионосферой и магнитосферой на расстоянии нескольких тысяч километров», — говорит Имаджо.

«Это говорит о том, что в игру вступают неизвестные магнитосферные механизмы».

Раскрыта загадка затухания супергигантской звезды

Ученые Миннесотского университета раскрыли, почему красный гипергигант VY Canis Majoris в созвездии Большого Пса периодически затухает. По мнению астрономов, загадочный феномен происходит по тем же самым причинам, что и недавнее падение яркости Бетельгейзе. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале The Astronomical Journal. Кратко об исследовании сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

Новые данные, полученные с космического телескопа «Хаббл», позволяют предположить, что в гипергиганте происходят те же процессы, что и на Бетельгейзе, но в гораздо большем масштабе. Речь идет о выбросе газов, которые образуют пылевое облако, заслоняющее диск звезды и поглощающее часть света. Из-за больших размеров звезды периоды затемнения могут длиться годами.

VY Canis Majoris в 300 тысяч раз больше Солнца и превышает размер орбиты Юпитера. Гигантские плазменные дуги вырываются с поверхности супергигантской звезды на расстояние, превышающее дистанцию от Солнца до Земли. Они похожи на протуберанцы, однако удаляются от гипергиганта, а не удерживаются над его поверхностью магнитным полем. Исследователи показали, что крупные извержения материала соответствуют уменьшению яркости звезды в шесть раз. Сейчас звезду можно увидеть только в телескопы.

Гипергигант теряет в 100 раз больше массы, чем Бетельгейзе. Масса некоторых узлов более чем в два раза превышает массу Юпитера. Звезда начала свою жизнь как яркая голубая звезда-сверхгигант, масса которой в 35-40 раз превышала массу Солнца. Через несколько миллионов лет, когда изменилась скорость горения термоядерного водорода, звезда превратилась в красный сверхгигант. По мнению ученых, она может избежать стадию сверхновой и сразу сколлапсировать в черную дыру.

21 марта к Земле приблизится астероид диаметром почти в 2 километра

21 марта над Землей пролетает массивный астероид. Мы знаем об этой космической скале шириной почти 2 км уже почти 20 лет, и ученые ждут его подлета, поскольку он самый большой и самый быстрый среди всех известных астероидов за весь 2021 год.

По данным Центра изучения околоземных объектов (CNEOS) НАСА, около сотни известных астероидов должны пролететь мимо Земли до конца 2021 года. Среди них выделяется один из них, названный (231937) 2001 FO32. .

При ширине 1,1 километра это самый большой известный астероид, пролетающий мимо нас в этом году. Согласно астрономическим данным, его ширина может достигать 1,7 км.

Из примерно 25 000 астероидов, сближающихся с Землей, о которых мы знаем, только около трех с половиной процентов из них имеют размер более одного километра. Это помещает (231937) 2001 FO32 в довольно редкий класс.

Этот космический камень также является самым быстро движущимся астероидом. В то время как большинство астероидов просто «движутся» мимо нас, двигаясь со скоростью менее 10 км / с, (231937) 2001 FO32 пролетит мимо со скоростью 34,4 км / с, или почти 124 000 км / ч.

Обнаруженный 23 марта 2001 года (231937) 2001 FO32 классифицируется как астероид Аполлон. Обращаясь вокруг Солнца примерно каждые 810 дней, он перемещается изнутри орбиты Меркурия к поясу астероидов и обратно. Этот путь означает, что он пересекает орбиту Земли. Однако когда это происходит, иногда мы находимся по другую сторону Солнца, а иногда — ближе.

Основываясь на записях НАСА, 21 марта 2021 года мы увидим самое близкое когда-либо столкновение с (231937) 2001 FO32. Он не приближался, начиная с начала 1900-х годов. Он не приблизится к нам в будущем, по крайней мере, до 2200 года и, вероятно, намного позже.

Несмотря на свои размеры и скорость, (231937) 2001 FO32 не представляет угрозы для Земли. Когда астероид проходит 21-го числа, расстояние до него составляет более 2 миллионов километров. Это более чем в 5 раз дальше, чем расстояние Луны по орбите вокруг Земли.

Perseverance впервые прокатился по Марсу

Марсоход Perseverance впервые прокатился по Красной планете.

Тест-драйв длился 33 минуты. За это время аппарат проехал шесть с половиной метров, оставив следы на поверхности Марса, сообщает «Россия 24».

Специалисты NASA говорят, что все прошло отлично. Марсоход реагирует на команды и полностью готов к работе. Скоро он возьмет первые образцы грунта.

Впервые обнаружены органические материалы, необходимые для жизни, на поверхности астероида

Новое исследование Royal Holloway обнаружило воду и органические вещества на поверхности образца астероида, привезенного из внутренней части Солнечной системы. Это первый случай, когда на астероиде были обнаружены органические материалы, которые могли стать химическими предшественниками происхождения жизни на Земле.

Образец был привезен на Землю с астероида Итокава во время первой миссии JAXA Хаябуса в 2010 году. Образец показывает, что вода и органическое вещество, происходящие от самого астероида, с течением времени химически эволюционировали.

В исследовательском документе говорится, что Итокава постоянно эволюционировал на протяжении миллиардов лет, включая воду и органические материалы из чужеродных внеземных материалов, таких как Земля. В прошлом астероид подвергался сильному нагреву, обезвоживанию и разрушению из-за катастрофического удара. Но, несмотря на это, астероид собрался из осколков и регидратировал себя водой, которая была доставлена ??в результате падения пыли или богатых углеродом метеоритов.

Это исследование показывает, что астероиды S-типа, откуда происходит большинство метеоритов Земли, такие как Итокава, содержат сырые ингредиенты для жизни. Анализ этого астероида меняет традиционные взгляды на происхождение жизни на Земле, которые ранее были в значительной степени сосредоточены на богатых углеродом астероидах C-типа.

Доктор Куини Чан из Департамента наук о Земле в Ройал Холлоуэй сказала: «Миссия Хаябуса представляла собой роботизированный космический корабль, разработанный Японским агентством аэрокосмических исследований для возврата образцов с небольшого околоземного астероида по имени Итокава для подробного анализа в лабораториях на Земной шар. После детального изучения международной группой исследователей, наш анализ отдельного зерна, получившего прозвище «Амазонка», сохранил как примитивное (ненагретое), так и обработанное (нагретое) органическое вещество в пределах десяти микрон (тысячная часть сантиметра).

«Нагретое органическое вещество указывает на то, что астероид в прошлом был нагрет до температуры более 600 ° C. Присутствие неотогретого органического вещества очень близко к нему означает, что примитивная органика прибыла на поверхность Итокавы после того, как астероид остыл».

Доктор Чан продолжает: «Изучение Амазонки позволило нам лучше понять, как астероид постоянно эволюционировал за счет включения недавно прибывшей экзогенной воды и органических соединений. Эти находки действительно интересны, поскольку они раскрывают сложные детали истории астероида и то, что путь его эволюции так похож на путь развития пребиотической Земли».

«Успех миссии и анализ образца, вернувшегося на Землю, с тех пор проложили путь для более подробного анализа углеродистого материала, возвращенного такими миссиями, как миссии JAXA Hayabusa2 и NASA OSIRIS-Rex. Обе миссии выявили экзогенные материалы на целевых астероидах Рюгу и Бенну. Наши результаты показывают, что смешивание материалов является обычным процессом в Солнечной системе».

Россия готовит миссию на Венеру

Научный руководитель Института космических исследований (ИКИ) РАН, академик РАН Лев Зеленый рассказал ТАСС о том что началось проектирование межпланетной автоматической станции «Венера-Д».

«Начинается техническое проектирование проекта. Состоялось важное совещание руководства РАН и Роскосмоса, мы приняли решения, в частности, о венерианской программе», — сказал Зеленый.

В ходе проектирования будут выяснены основные этапы российской венерианской программы, первым из которых будет отправка межпланетной автоматической станции. По предварительным расчетам этап проектирования займет два года.

«Мы надеемся, что в 2029 году к Венере улетит первый аппарат», — отметил научный руководитель института.

В рамках новой венерианской программы также будет решена задача доставки грунта с планеты.

Срок службы МКС продлят до 2028 года

Замруководителя центра летной эксплуатации космических аппаратов и средств выведения ПАО «РКК Энергия», Юрий Гидзенко в телевизионном интервью заявил о продлении срока службы Международной космической станции до 2028 года.

По договоренность участников проекта МКС использовать станцию планировалось до 2024 года, однако сейчас ведутся активные переговоры по продлению этого срока еще на 4 года. Ранее директор Роскосмоса Дмитрий Рогозин заявил, что несмотря на то что станция работает дольше изначально предполагаемого срока службы списывать ее еще рано.

Астрономы впервые нашли экзопланету с видимой атмосферой

Ученые наконец обнаружили каменистую экзопланету, у которой можно спектральными методами изучить состав атмосферы. И расположена она на расстоянии всего 26 световых лет от нас. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

С тех пор как в 1990-х годах была открыта первая экзопланета, астрономы идентифицировали тысячи планет за пределами Солнечной системы, и всегда мечтали найти ту, у которой можно было бы «увидеть» атмосферу и изучить ее состав.

Для обнаружения атмосферы вокруг экзопланет, ученые ищут незначительные изменения в спектре длин волн звезды в тот момент, когда планета проходит на ее фоне. Некоторые длины волн поглощаются или излучаются элементами атмосферы, что проявляется в виде более темных или более ярких линий в спектре и их можно использовать для выяснения химического состава атмосферы.

Если экзопланета расположена далеко от нас, то эти сигналы будут очень слабыми. Сила сигнала зависит и от яркости самой звезды — чем она ярче, тем сильнее спектр. И еще один важный фактор — частота обращения экзопланеты вокруг материнской звезды: если орбита короткая, можно наблюдать множество транзитов за короткое время, а затем складывать их для усиления сигнала.

Участники международного проекта CARMENES по поиску маломассивных планет у красных карликов, в котором участвуют одиннадцать исследовательских институтов из шести стран, сообщили, что они нашли идеального кандидата для подобного исследования — планету Gliese 486b (Глизе 486b) в созвездии Девы.

Для своего анализа авторы использовали данные обзора всего неба НАСА под названием Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) и телескопов в Испании, США, Чили и на Гавайях.

Gliese 486b относится к классу суперземель, то есть это каменистая планета, которая по размерам больше Земли, но меньше ледяных гигантов, таких как Нептун и Уран. Она вращается вокруг звезды красного карлика — одного из наших ближайших галактических соседей, расположенного на расстоянии 26 световых лет от нас.

«Это та планета, о которой мы мечтали десятилетиями», — приводятся в пресс-релизе Университета Нового Южного Уэльса слова одного из авторов исследования доктора Бена Монтета (Ben Montet).

Красные карлики — самый распространенный звездный тип, составляющий около 70 процентов всех звезд во Вселенной. У них гораздо больше шансов иметь каменистые планеты, чем у звезд, подобных Солнцу.

«Основываясь на этих цифрах, лучший шанс найти жизнь во Вселенной может быть у красных карликов, но здесь есть одна загвоздка, — говорит доктор Монтет. — Красные карлики обладают большой звездной активностью. Вспышки и выбросы корональной массы угрожают разрушить атмосферу планет».

По оценкам ученых, масса Gliese 486b примерно на 30 процентов больше Земли, а температура на ней составляет около 430 градусов Цельсия. Возможно, предполагают авторы исследования, по поверхности планеты текут потоки раскаленной лавы, и вряд ли там может существовать жизнь в том виде, в каком мы привыкли ее понимать. Но в случае, если у Gliese 486b будет обнаружена атмосфера, это даст представление о ранних этапах эволюции каменистых планет в целом и Земли в частности, считают исследователи.

«Измерение атмосферы Gliese 486b будет иметь большое значение для решения, стоит ли нам искать признаки жизни вокруг красных карликов, — продолжает ученый. — Это открытие может изменить наше понимание планетных атмосфер. Мы давно знали, что вокруг ближайших звезд должны существовать скалистые суперземли с атмосферой, но до недавнего времени у нас не было технологий для их поиска».

Уникальность Gliese 486b заключается в том, что: во-первых, это транзитная планета, и когда она проходит перед своей звездой, часть звездного света пронизывает ее атмосферный слой и его можно изучать методом спектроскопии пропускания; а во-вторых, она расположена близко к звезде, и тепло звезды «раздувает» атмосферу, помогая астрономам проводить атмосферные измерения методом эмиссионной спектроскопии.

В обоих случаях ученые используют спектрограф — инструмент, который разделяет свет в соответствии с его длинами волн для расшифровки химического состава атмосферы.