Исследователи космоса

Спустя более тридцати лет после обнаружения первой внесолнечной планеты астрономы, опираясь на все более мощные телескопы, продолжают делать одну находку за другой. Прошедший год был полон сюрпризов. Вот неполный список основных открытий 2022 года, касающихся экзопланет.

Новый класс экзопланет, на которых может существовать жизнь.

Несколько недель назад команда астрономов объявила об открытии нового класса экзопланет, обнаруженных вокруг красных карликов, которые составляют более 70% населения звезд во Вселенной. Считается, что эти миры состоят наполовину из камня и наполовину из воды (в жидкой или ледяной форме). По мнению исследователей, такое открытие может иметь серьезные последствия для поиска внеземной жизни.

Мир в форме мяча для регби.

Изучая кривую блеска звезды, находящейся на расстоянии 1 530 световых лет от Земли, исследователи заметили яйцеобразный мир, похожий на мяч для регби. Считается, что "физика" этой планеты, названной WASP-103b, которая в 1,5 раза больше Юпитера, формируется под воздействием интенсивных приливных сил ее звезды.

Экстремальные сезоны.

Несколько месяцев назад команда исследователей с помощью телескопа "Спитцер" изучила XO-3b - экзопланету, более чем в одиннадцать раз массивнее Юпитера, которая совершает один оборот вокруг своей звезды всего за три земных дня. В течение года на этой планете будет однодневное лето и двухдневная зима. Сезонные колебания температуры между этими двумя сезонами также были бы в сотни раз больше, чем на Земле.

Что-то общее с Землей.

В 2022 году астрономы обнаружили первую внесолнечную планету с похожей на земную слоистой атмосферой. До сих пор предполагалось, что атмосферы экзопланет имеют только однородный слой. Таким образом, эти результаты показали, что даже атмосферы интенсивно облученных газовых гигантов могут развивать сложные трехмерные структуры. На этом сходство заканчивается. Температура поверхности на "дневной" стороне этой планеты, названной WASP-189b, которая только одной стороной обращена к своей звезде, по оценкам, составляет около 3200 °C. Таким образом, эта планета-мир является одним из самых горячих газовых гигантов из когда-либо зарегистрированных.

Металлические облака и драгоценные дожди.

Представьте себе мир, где облака испарившегося металла могут пролиться дождем рубинов и сапфиров. Согласно недавнему анализу, эта экзопланета может быть реальной. В атмосфере WASP-121 b, находящегося на расстоянии 880 световых лет от Земли, в металлических парах алюминий конденсируется с кислородом, образуя корунд. Согласно исследованию, это металлическое соединение при загрязнении другими металлами могло бы производить то, что мы знаем на Земле как рубины или сапфиры. Эти металлы, вероятно, присутствуют в атмосфере этой планеты.

Две каменные планеты вокруг соседней звезды.

В мае группа астрономов объявила об открытии двух особенно интересных экзопланет в радиусе 33 световых лет от Земли. Ближайшая из них имеет радиус около 1,24 радиуса Земли и примерно в 2,14 раза массивнее. Вторая - более крупная и массивная, чем первая. Исходя из рассчитанных плотностей, обе эти близлежащие экзопланеты будут иметь каменистый состав. Скорее всего, они будут углубленно изучаться с помощью телескопа "Джеймс Уэбб".

Символическая планка.

Не так давно было известно лишь несколько внесолнечных планет. Несколько месяцев назад сотрудники Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) объявили о том, что они преодолели отметку в 5 000 официально зарегистрированных экзопланет. К ним относятся миры, подобные Земле, а также горячие юпитеры и другие газовые карлики. И это только начало. Новые телескопы, недавно запущенные и строящиеся, обещают еще больше расширить эту выборку в течение следующих нескольких лет.

С развитием технологий растут и планы по освоению космоса, о чем свидетельствует идея космического лифта. Более того, Вселенная неизмерима и изобилует бесчисленным множеством космических объектов с удивительными свойствами, заслуживающими дальнейшего научного внимания. Пока же вот 9 вещей, которые (заново) открываются о нашей Вселенной и могут вас удивить.

1. Сатурн может плавать на воде.

Известная своими многочисленными кольцами, планета Сатурн является 6-й планетой Солнечной системы, наиболее удаленной от нашей звезды из пяти планет, легко видимых невооруженным глазом с Земли (остальные четыре-Меркурий, Венера, Марс и Юпитер), и 2-й по величине после Юпитера. Сатурн кажется невооруженному глазу в ночном небе яркой желтоватой точкой света. Теперь представьте, что вы можете погрузить эту огромную звезду в сердце гигантского океана. Несмотря на массу, в 95 раз превышающую массу Земли, планета будет плавать. Почему? Очень просто, потому что явление плавучести напрямую связано с плотностью объекта, а не с его массой. Плотность Сатурна (687 кг/м3) ниже, чем у воды (1000 кг/м3), поскольку он состоит в основном из газа, а не из твердого вещества, как наша голубая планета.

2. Планеты Солнечной системы не вращаются вокруг центра Солнца.

Думали ли вы, что Земля вращается вокруг центра нашей звезды? Подумайте еще раз! Само Солнце вращается вокруг точки - барицентра нашей Солнечной системы. Все тела воздействуют друг на друга под действием силы тяжести, и чем массивнее объект, тем больше сила его притяжения. Только Солнце имеет наибольшую массу в своей непосредственной близости (99,854% всех тел в системе). Таким образом, эта центральная точка расположена примерно в 750 000 километрах от центра Солнца, немного выше его внешнего слоя.

3. Четверть миллиарда лет спустя Земля возвращается в исходную точку.

Во Вселенной все вращается. Без этого вращательного движения не было бы ни скоплений газа и пыли, ни звезд. Кроме того, жизнь не могла бы существовать. Земля вращается вокруг себя со скоростью 1 600 км/ч на экваторе и движется вокруг Солнца со скоростью 107 000 км/ч. Солнечная система вращается вокруг центральной сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, Стрельца А*, со скоростью более 850 000 км/ч. На один полный оборот, составляющий 165 000 световых лет, что соответствует одному галактическому году, уходит 230 миллионов лет. Это означает, что в последний раз, когда наша планета находилась в таком же положении, как сегодня, по отношению к Стрельцу А*, динозавры ходили по почве нашей старой доброй Земли.

Изображение Млечного Пути, нашей галактики со спиралью.

4. Сверхмассивные черные дыры будут менее опасны для космонавтов, чем звездные черные дыры.

Для мира астрофизики было бы очень интересно иметь возможность проникнуть внутрь черных дыр, если человечество когда-нибудь доберется до них. Однако это путешествие будет в один конец для каждого, кто решится туда отправиться. Однако сверхмассивные черные дыры (от нескольких миллионов до нескольких миллиардов солнечных масс) будут гораздо "мягче" звездных (порядка нескольких солнечных масс), поскольку их приливные силы слабее, а их сингулярность находится гораздо дальше от горизонта, чем их меньшие собратья. При приближении к черной дыре массой всего в несколько солнечных масс эти силы мгновенно убили бы смелого космонавта еще до того, как он или она пересекли бы горизонт событий. Это явление спагеттирования, которое обусловлено дифференциальной гравитационной силой и стремится растянуть любой объект.

5. Уран "катится" по своей орбите, а вращение Венеры ретроградное.

Наша голубая планета имеет ось вращения, наклоненную на 23° к перпендикуляру ее орбиты вокруг Солнца. Все соседние планеты имеют ось наклона в пределах от 0° до 30°. Исключение составляют только две планеты. Ось Урана наклонена на 98°, что приводит к эффекту перекатывания по его звездной траектории, подобно бильярдному шару, брошенному на большой скорости. У Венеры, с другой стороны, ось приближается к 177°. Поэтому она вращается в противоположном направлении по сравнению со своими аналогами. Это называется ретроградным вращением.

Планета Уран. Благодаря его кольцам мы можем различить наклон оси вращения.

6. Звезды мастодонты.

Чтобы войти в курс дела, давайте начнем с оценки характеристик Солнца. Ее диаметр составляет около 1 400 000 километров, а масса - около 2 × 10^30 кг (2 и 30 нулей). Для нас это звучит феноменально, однако наша звезда выглядит младенцем по сравнению с некоторыми гигантами. R136a1, самая массивная из известных звезд, находится на расстоянии 170 000 световых лет от Земли. Расположенная в сердце туманности Тарантул в галактике Большое Магелланово Облако, она в 265 раз тяжелее Солнца и светит в 10 миллионов раз ярче. По мнению ученых, предельная масса звезды не должна превышать 150 солнечных масс. Таким образом, это странный случай, который астрономы пытаются объяснить. Самая большая звезда, которую можно наблюдать, находится в созвездии Щита, на расстоянии 5 000 световых лет. Его название - UY Щита. При размерах в 1700 раз больше нашей звезды (более двух миллиардов километров в диаметре), этот красный сверхгигант может содержать, приготовьтесь, более 3,6 миллиарда Солнц.

R136a1 в представлении художника.

7. Юпитер, несостоявшаяся звезда.

Мы привыкли просыпаться только с одним солнцем. Однако бинарные и множественные системы - обычное явление в космосе. По мнению астрофизиков, у Солнца мог быть спутник во время её долгой жизни в десять миллиардов лет. Юпитер, самая большая планета в нашей окрестности, имеет диаметр 143 000 км по экватору. Более того, в него можно было бы легко втиснуть 1300 Земель. Газовый гигант мог бы начать ядерные реакции, как Солнце, если бы протопланета 4,3 миллиарда лет назад собрала гораздо больше космического мусора во время формирования Солнечной системы. Поскольку его масса была слишком мала для образования термоядерного синтеза, тело так и не воспламенилось и навсегда осталось частью семьи планет, вращающихся вокруг Солнца.

Изображение Юпитера, сделанное космическим телескопом "Хаббл" в 2020 году. Его спутник Европа находится слева.

8. Большое красное пятно Юпитера.
Этот большой красноватый глаз - буря огромной силы. Немного больше Земли, она имеет скорость ветра более 700 км/ч. Впервые ее наблюдали в 1665 году, и с тех пор эта система высокого давления продолжает проноситься через атмосферу Юпитера. Более того, она настолько велика, что для ее наблюдения достаточно небольшого телескопа диаметром 15 см.

Большое красное пятно Юпитера вращается уже более 350 лет.

9. Знать прошлое или будущее положение Земли, просто взглянув на полумесяц.

1,3 световых секунды - это расстояние между Луной и Землей, или 384 000 км. Во время четверти луны или половины луны мы можем сказать, где была и будет Земля. Во время первой четверти Луны наш естественный спутник пересекает эллиптическую орбиту Земли, причем Земля движется по орбите со скоростью 107 000 км/ч. Быстрый расчет позволяет нам определить наше пространственное положение на четыре часа раньше. Таким образом, Луна в этот момент занимает место, занятое Землей за четыре часа до этого. Те же рассуждения применимы и к Луне последней четверти (или убывающей Луне). Однако на этот раз мы видим Луну в том же положении, в котором она окажется четыре часа спустя.