Атмосфера Сатурна
Бурная атмосфера Сатурна, запечатленная космическим аппаратом NASA "Кассини".
© NASA
Показать полностью
1
THE SPACEWAY
160 постов
•
88 подписчиков
Досолнечные зерна и история Солнца
Древнейшие метеориты содержат минералы, которые старше самого Солнца. Эти "досолнечные зерна" сформировались в атмосферах умирающих звезд (красных гигантов и сверхновых) миллиарды лет назад и сохранились внутри метеоритов благодаря своей исключительной стабильности.
Анализ изотопного состава этих зерен показывает, что наша Солнечная система сформировалась из вещества как минимум семи разных звезд. Особенно интересны включения карбида кремния, чей изотопный профиль указывает на происхождение из сверхновой типа II, взорвавшейся примерно 7-8 миллиардов лет назад.
Это открытие опровергает старую гипотезу о формировании Солнечной системы из одного однородного газопылевого облака и показывает гораздо более сложную историю вещества, из которого мы состоим.
Интересное по теме:
Показать полностью
1
Что появилось раньше: галактики или сверхмассивные черные дыры?
Все известные галактики, от карликовых до гигантских, демонстрируют признаки наличия сверхмассивной черной дыры (СЧД) в центре. Хотя прямые доказательства* есть лишь для 10% каталогизированных галактик, астрономы уверены: наличие центральной СЧД — это правило, а не исключение.
*Обнаружить "спящие" и менее массивные объекты такой природы крайне трудно из-за отсутствия активности, которая могла бы компенсировать огромные расстояния.
Эта космическая закономерность указывает на глубокую, фундаментальную связь между галактиками и их центральными "гравитационными монстрами". Но кто же является лидером в этом космическом тандеме? Отвечает ли галактика за формирование СЧД, или черная дыра вершит судьбу всей галактики?
Властелины галактической эволюции
В июне 2021 года астрономы наблюдали за галактикой со сложным названием HSC J124353.93+010038.5 (сокращенно HSC J124353), расположенной на расстоянии около 13,1 миллиарда световых лет от Земли. Ученые зафиксировали мощнейшие порывы "галактического ветра" — раскаленного газа и заряженных частиц, стремительно вырывающихся из центра галактики.
Источником этого космического урагана оказалась центральная СЧД. Механизм здесь следующий: материя, падая на черную дыру, формирует раскаленный аккреционный диск, который начинает вращаться с околосветовой скоростью. Из-за колоссального гравитационного и магнитного взаимодействия часть этой материи не поглощается черной дырой, а выбрасывается перпендикулярно диску в виде мощных струй плазмы — так называемых джетов. Эти джеты, разогретые до миллионов градусов, взаимодействуют с окружающим газом, создавая тот самый "галактический ветер", скорость которого в случае с HSC J124353 составляет более 1,8 миллиона километров в час. Этот галактический ветер приводит к разогреву окружающего газа, что фактически останавливает процесс звездообразования.
Из центра галактики M 87 вырывается джет / © NASA/ESA
Важно отметить, что для зарождения новых звезд горячий газ необходим, но его непрерывный нагрев галактическим ветром делает сжатие газовых облаков невозможным. А без этого новые звезды не формируются или формируются запредельно медленно.
Созидательное разрушение
Однако не все черные дыры препятствуют зарождению звезд. Например, в карликовой галактике Henize 2-10, находящейся "всего" в 34 миллионах световых лет от нас, черная дыра играет прямо противоположную роль.
Механизм этого процесса элегантен: поглощая материю, СЧД позволяет части нагретого газа "сбежать" к периферии галактики. Там этот газ сталкивается с холодными газовыми облаками, передает им энергию, остывает и запускает процесс формирования новых звезд.
Активное звездообразование в карликовой галактике Henize 2-10 / © NASA/ESA
Возникает закономерный вопрос: почему в крупной галактике HSC J124353 галактический ветер препятствует звездообразованию, а в карликовой Henize 2-10 — наоборот, способствует ему? Все дело в масштабах и энергии. В крупных галактиках сверхмассивные черные дыры обычно имеют массу в миллиарды солнечных масс и, следовательно, генерируют более мощные выбросы. Эти мощные потоки разогревают газ по всему объему галактики, не давая ему остыть. В карликовых же галактиках черные дыры заметно меньше (в Henize 2-10 масса центральной черной дыры оценивается примерно в миллион солнечных масс). Вырывающиеся джеты имеют меньшую энергию и успевают ощутимо рассеяться еще до достижения периферии. Там разогретый, но уже не такой горячий газ, столкнувшись с холодными облаками, создает идеальные условия для запуска звездообразования.
Двойственная природа космических властителей
Эти особенности, наблюдаемые и в других галактиках разных форм и размеров, позволяют сделать вывод, что СЧД выполняют роль "вселенских регуляторов", которые:
Ограничивают рост крупных галактик, предотвращая их неконтролируемое расширение;
Помогают расти карликовым галактикам, запуская процессы звездообразования.
Такое избирательное поведение указывает на то, что именно СЧД, а не галактики, играют ведущую роль в этом космическом тандеме. Логично предположить, что сверхмассивные черные дыры появились раньше галактик, поскольку именно они контролируют звездообразование — ключевой процесс в эволюции любой галактической структуры.
Читайте также:
Показать полностью
3
Звездное скопление NGC 2660
Звездное скопление NGC 2660 в созвездии Паруса, которое лучше всего видно на южном небе. NGC 2660 — это рассеянное скопление, тип звездного скопления, которое может содержать от десятков до нескольких сотен звезд, слабо связанных друг с другом под действием гравитации.
© NASA
В начале своей истории наше Солнце тоже было частью подобного скопления, но после что-то случилось, и теперь мы находимся почти на окраине Млечного Пути.
Показать полностью
1
Черные дыры создают молекулы, необходимые для зарождения жизни
Подавляющее большинство элементов, из которых состоим мы, наша планета и все, что нас окружает, были "выпечены" в недрах взрывающихся древних звезд — сверхновых и килоновых. Но как именно эти элементы объединяются в молекулы задолго до формирования планет?
Команда ученых из Нагойского университета под руководством доктора Таку Накадзимы обратила внимание на галактику Messier 77 (M 77), расположенную на расстоянии около 51,4 миллиона световых лет от нас. Почему целью стала именно M 77? Дело в том, что в центре Млечного Пути сосредоточено огромное количество чрезвычайно плотных газопылевых облаков, мешающих наблюдению, а M 77 — одна из ближайших галактик с активной сверхмассивной черной дырой, постоянно поглощающей материю и выбрасывающей мощные струи плазмы (джеты).
Используя данные, полученные с помощью атакамского комплекса радиотелескопов ALMA, исследователи составили спектральную карту распределения 23 различных молекул в галактике M 77. Результаты оказались крайне неожиданными: в областях, куда направлены джеты черной дыры, были обнаружены повышенные концентрации синильной кислоты (HCN), циана (CN) и оксида кремния (SiO). Там же наблюдался дефицит угарного газа. Высокую концентрацию HCN и SiO ученые связали с экстремальными температурами и энергией, генерируемыми джетами.
Эти наблюдения доказывают, что сверхмассивные черные дыры влияют на химический состав газовых облаков, из которых впоследствии образуются звезды и их планеты.
Изображение галактики M 77 в УФ-диапазоне, полученное с помощью космического телескопа NASA GALEX. В ее "сердце" протекают чрезвычайно высокоэнергетические процессы / © NASA
Сейчас обнаруженные молекулы сконцентрированы преимущественно в центральной области M 77, рядом со сверхмассивной черной дырой — месте, крайне негостеприимном для зарождения жизни. Звезды там "упакованы" настолько плотно, что любые планеты непрерывно подвергаются чудовищному излучению, стерилизующему все вокруг. Однако со временем эти молекулы распространятся по всей галактике, достигнув более спокойных регионов, где станет возможным формирование стабильных планетных систем.
Интересно, что активность сверхмассивных черных дыр не постоянна. Например, сверхмассивная черная дыра Стрелец A*, скрывающаяся в центре нашего Млечного Пути, сейчас пребывает в спокойном состоянии. Но в юности она тоже была очень активной и, следовательно, принимала участие в формировании химических ингредиентов, которые в итоге легли в основу появления земной жизни.
Читайте также:
Показать полностью
2
Объект Хербига-Аро 24
На этом захватывающем снимке от космического телескопа NASA/ESA "Хаббл" запечатлен космический фейерверк — мощные биполярные джеты, вырывающиеся из области формирования молодой звезды. Эта структура, носящая название "объект Хербига-Аро 24" (HH 24), расположена в молекулярном облаке Ориона на расстоянии около 1 300 световых лет от Земли.
© NASA/ESA
Каждая светящаяся струя движется со скоростью в сотни километров в секунду и простирается на расстояние около половины светового года. Джеты возникают, когда материал из аккреционного диска падает на юную звезду, а часть вещества выбрасывается вдоль линий магнитного поля.
Золотистое свечение и замысловатые структуры синего и фиолетового оттенков показывают взаимодействие раскаленного газа с окружающей космической средой, создавая одно из самых зрелищных проявлений звездного рождения во Вселенной.
Читайте также:
Показать полностью
1
Решение Керра: могут ли черные дыры быть порталами в другие вселенные?
В 1963 году, когда черные дыры считались лишь математической абстракцией, 29-летний математик из Новой Зеландии Рой Патрик Керр совершил прорыв, который поразил научное сообщество. Он нашел точное решение уравнений Эйнштейна для вращающейся черной дыры, решив задачу, над которой безуспешно бились лучшие умы физики почти полвека.
Кадр из компьютерной игры Elite Dangerous / © steamcommunity.com
Седовласые ученые были ошеломлены элегантностью его решения. Они проверяли и перепроверяли расчеты молодого математика, но не могли найти в них ошибки.
Выводы, следующие из этих расчетов, казались фантастикой.
Вихрь пространства-времени
Керр доказал математически, что при коллапсе массивной вращающейся звезды возникает структура, принципиально отличная от статической черной дыры. Вместо точечной сингулярности в центре образуется сингулярность в форме кольца.
Вращение черной дыры закручивает само пространство-время вокруг себя, как гигантский космический водоворот. Вблизи такого объекта ничто не может оставаться неподвижным – сама ткань реальности увлекается в это вращение.
Экстремальное гравитационное поле черной дыры перенаправляет и искажает свет, исходящий из разных частей диска, но то, что мы видим, зависит от угла обзора / © NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Но самым удивительным оказалось то, что кольцеобразная сингулярность теоретически может быть... тоннелем в другую вселенную.
Портал между мирами?
По расчетам Керра, если гипотетический космический путешественник сумеет пролететь через центр этого кольца на достаточно высокой скорости, то он сможет избежать разрушительного воздействия чудовищных приливных сил.
И вместо неминуемой гибели, ожидающей в центре обычной черной дыры, смельчак мог бы вынырнуть где-то в совершенно другой области космоса – или даже в другой вселенной.
Как к таким выводам отнеслись коллеги Керра? Они были, мягко говоря, раздражены. Ученые годами "потрошили" решения новозеландского гения, надеясь найти ошибки и избавиться от того, что не укладывалось в их головах. Однако последующие проверки лишь подтверждали математическую безупречность модели.
От теории к реальности
Сегодня мы знаем, что черные дыры действительно существуют. Астрономы изучают их по косвенным признакам: аккреционные диски (те самые "кольца", которые описывал Керр), интенсивное излучение от падающей материи, гравитационные волны от их слияний и влияние на орбитальное поведение и даже форму близлежащих звезд.
В 2019 году проект Event Horizon Telescope получил первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре галактики M 87, а годом позже ученые получили Нобелевскую премию за исследования этих загадочных объектов.
Черная дыра M 87* в 2017 и 2018 годах / © EHT Collaboration/IFLScience
Но вопрос "работают" ли черные дыры как порталы в другие вселенные, остается открытым. Математика допускает такую возможность, но проверить теорию экспериментально пока невозможно.
Космический тоннель, ведущий в один конец
Даже если Керр был прав, путешествие через черную дыру было бы предприятием с крайне низкими шансами на успех. Представьте: вы разгоняетесь почти до скорости света, пересекаете горизонт событий, где пространство и время искажаются до неузнаваемости, выдерживаете колоссальные приливные силы, способные растянуть ваше тело в атомную нить и... если вам каким-то чудом удастся пролететь через кольцеобразную сингулярность, то где вы окажетесь? В другой части нашей Вселенной? В параллельном мире с иными физическими законами? Куда бы вы ни попали, это будет путешествие в один конец.
Современная квантовая механика предполагает, что реальные черные дыры могут быть даже сложнее, чем предсказывает модель Керра. Квантовые эффекты, вероятно, трансформируют сингулярность во что-то еще более экзотическое.
Так что пока путешествия через черные дыры остаются уделом научной фантастики, но эта идея является научно обоснованной! Так что, возможно, через миллионы лет наши очень далекие потомки не только смогут "обуздать" черные дыры, но и составят целую карту мироздания, зная, куда какой "тоннель Керра" ведет.
Читайте также:
Показать полностью
2
Венера "глазами" зонда NASA MESSENGER
Перед вами цветное изображение Венеры, полученное 5 июля 2007 года космическим аппаратом NASA MESSENGER, который был запущен 3 августа 2004 года для изучения Меркурия.
© NASA
Поскольку Венера находится между орбитами Земли и Солнца, мы всегда видим ее на небе на относительно небольшом расстоянии от светила. Когда Венера находится по одну сторону от Солнца, то планета как бы следует за ним и становится более заметной во время заката на Земле. Однако каждые 584 дня Венера появляется по другую сторону от Солнца, и когда это происходит, то планета восходит утром до рассвета.
Древние греки и египтяне не знали этих астрономических деталей, поэтому они рассматривали Венеру как два разных небесных тела — утреннее и вечернее. Венеру, появляющуюся до восхода Солнца, греки называли Фосфором (др.-греч. Φωσφόρος — "несущий свет"), а Венеру, красующуюся на небосводе после захода Солнца, они называли Геспером (др.-греч. Ἕσπερος — "вечерний, западный").
Примечательно, что древние римляне знали, что перед ними один объект, но, переняв многое из греческой культуры, они не упустили возможность позаимствовать и отдельные определения для утренней и вечерней Венеры: Люцифер (лат. Lucifer — "светоносный") и Веспер (лат. Vesper — "вечерний") соответственно.
Интересное по теме:
Показать полностью
1