The spaceway

При первом наблюдении астрономы отметили, что пульсар вращается с невероятной скоростью и демонстрирует уникальное поведение: в течение одной шестой своей орбиты его радиационное излучение блокируется. Это указывает на то, что между пульсаром и Землей находится другой объект, что привлекло внимание исследователей и побудило их провести более глубокое изучение системы.

Пульсары — это тип нейтронных звезд, которые излучают радиацию из своих полюсов. Они выглядят как пульсирующие источники радиоволн, когда один из полюсов направлен на Землю, что создает эффект периодического сигнала. В данном случае пульсар оказался настолько быстрым, что его можно отнести к классу миллисекундных пульсаров, которые вращаются вокруг своей оси как минимум сто раз в секунду.

В течение следующих четырех лет команда астрономов использовала данные, полученные с помощью сферического радиотелескопа с апертурой 500 метров, для дальнейшего анализа системы. Они смогли установить, что причиной временных разрывов в пульсации пульсара была другая звезда, масса которой составляет примерно от 1 до 1,6 солнечных масс и которая в основном состоит из гелия.

Это открытие может стать первым подтверждением существования пульсара, гравитационно связанного с гелиевой звездой-компаньоном. Исследователи предполагают, что звезда-соседка когда-то содержала значительное количество водорода, который впоследствии был "сдут" пульсаром, указывая на то, что обе звезды вероятно имеют общую оболочку.

Общая оболочка объясняет, почему две звезды расположены так близко друг к другу — примерно в 50 раз ближе, чем Меркурий к Солнцу. Эта близость приводит к коротким орбитам: звезды обращаются вокруг друг друга каждые 3,6 часа. Это открытие не только углубляет наше понимание двойных звездных систем, но и открывает новые горизонты для дальнейших исследований в области астрофизики и эволюции звезд.

Публикация взята с сайта: https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado0769

Эта экстремальная орбита, на прохождение которой объекту требуется около 25 000 лет, свидетельствует о сложной истории гравитационных взаимодействий.

"Должно быть, он пережил близкое столкновение с планетой-гигантом, в результате чего был выброшен на широкую орбиту", - говорит Янг.

"Возможно, в его миграции было несколько этапов. Возможно, что этот объект был сначала выброшен в облако Оорта, самую удаленную область в нашей Солнечной системе, которая является домом для многих комет, а затем отправлен обратно", - добавляет Ченг.

«Многие транснептуновые объекты имеют орбиты, которые, кажется, группируются в определенных ориентациях, но 2017 OF201 отклоняется от этого», — говорит Ли.

Эта кластеризация была интерпретирована как косвенное свидетельство существования другой планеты в Солнечной системе, планеты X или Девятой планеты, которая могла бы гравитационно направлять эти объекты в их наблюдаемую структуру. Существование 2017 года из 201201 в качестве исключения из такой кластеризации потенциально может поставить под сомнение эту гипотезу.

Ченг и его коллеги оценивают диаметр 2017 OF201 в 700 км, что делает его вторым по величине известным объектом на такой широкой орбите. Для сравнения, диаметр Плутона составляет 2,377 км. Необходимы дальнейшие наблюдения, возможно, с использованием радиотелескопов, чтобы определить точный размер объекта.

Ченг обнаружил этот объект в рамках продолжающегося исследовательского проекта по выявлению ТНО и возможных новых планет во внешней части Солнечной системы. Объект был идентифицирован путем точного определения ярких пятен в базе данных астрономических изображений, полученных с помощью телескопа Виктора М. Бланко и Канадско-французского телескопа на Гавайях (CFHT), и попытки связать все возможные группы таких пятен, которые, по-видимому, перемещались по небу так, как это мог бы сделать один TNO.

Этот поиск был проведен с использованием эффективного в вычислительном отношении алгоритма, разработанного Ченгом. В конечном итоге они идентифицировали 2017 год из 2012 на 19 различных снимках, сделанных в течение 7 лет.

Это открытие имеет важное значение для нашего понимания внешней части Солнечной системы. Ранее считалось, что область за пределами пояса Койпера, где находится объект, практически пуста, но открытие команды говорит о том, что это не так.

"2017 OF201 проводит лишь 1% своего орбитального времени вблизи нас, что делает его обнаружение возможным. Наличие этого единственного объекта предполагает существование еще около ста подобных объектов с аналогичными орбитами и размерами; они просто слишком удалены, чтобы быть обнаруженными в настоящее время," — утверждает Ченг.

"Несмотря на то что достижения в области телескопов позволяют нам исследовать удаленные уголки Вселенной, в нашем собственном Солнечном системе все еще остается множество неизведанных тайн."

Обнаружение также подчеркивает силу открытой науки. "Все данные, которые мы использовали для идентификации и характеристики этого объекта, являются архивными, доступными для любого желающего, а не только для профессиональных астрономов," — отмечает Ли.

"Это означает, что революционные открытия не ограничиваются лишь теми, кто имеет доступ к крупнейшим телескопам мира. Любой исследователь, студент или даже гражданский ученый с необходимыми инструментами и знаниями мог бы сделать это открытие, подчеркивая важность совместного использования научных ресурсов."

Примерно 13 000 лет назад Солнце излучило мощный выброс радиации, который обрушился на Землю и оставил свой след в древних кольцах деревьев. Этот солнечный шторм стал самым мощным из когда-либо зарегистрированных. Следующим по силе было событие Кэррингтона в 1839 году. Оно было вызвано мощной солнечной вспышкой, которая вызвала мощную геомагнитную бурю на Земле.

Возникшая в результате этого "космическая погода" нарушила телеграфную связь по всему миру. Сегодня, когда мы приближаемся к "солнечному максимуму" этого года, периоду солнечной активности, который наблюдается каждые 11 лет, ученые хотят подготовить правительства к последствиям сильных солнечных бурь.

В мае 2024 года Лаборатория прикладной физики имени Джонса Хопкинса (APL) собрала экспертов для проведения настольного упражнения, направленного на проверку готовности государственных и племенных агентств к сильному солнечному шторму, подобному тем, что произошли ранее. Специалисты в области солнечной энергетики, космические агентства, операторы спутниковой связи, владельцы электросетей и многие другие давно знают о влиянии космической погоды на передовые технологии. В учениях приняли участие заинтересованные стороны на всех уровнях государственного управления и промышленности, чтобы повысить нашу готовность к явлениям космической погоды.

Эффекты космической погоды.

Когда геомагнитная буря обрушивается на Землю, происходит множество явлений. Заряженные частицы от Солнца, доставляемые солнечным ветром, сталкиваются с нашей магнитосферой, и эти частицы захватываются магнитными линиями силового поля, что приводит к великолепным проявлениям полярных сияний на обеих полюсах Земли. Особенно мощная буря вызывает, среди прочего, наземные токи, которые могут вывести из строя электрические сети и нарушить наземные коммуникации.

Сильная космическая погода может создавать помехи для работы спутников (или даже разрушать их), угрожать астронавтам в космосе, нарушать радиосвязь и ухудшать работу GPS. Это влияет на навигацию в поездах, самолетах, кораблях и автомобилях, а также на сотовые сети. Любые из этих сбоев могут привести к прерыванию таких повседневных действий, как перевод денег, звонки на мобильный и многое другое. Другими словами, большая часть наших современных технологий подвергается риску во время явлений космической погоды.

В качестве примера, в марте 1989 года мощный солнечный выброс вызвал солнечную бурю, в результате которой в восточной Канаде произошло массовое отключение электроэнергии. Миллионы людей остались без электричества на протяжении около девяти часов. В то же время была повреждена один из электростанция в Нью-Джерси.

В 2024 году еще одна буря обрушилась на США в выходные, приуроченные к Дню матери, вызвав великолепные проявления северного сияния по всему миру. Это событие космической погоды также повлияло на некоторые телевизионные и радиосигналы, и ряд энергетических компаний предприняли меры для защиты своих систем. Кроме того, это затронуло некоторые спутниковые коммуникации. Однако, по сравнению с событиями 1989 и 1839 годов, это было относительно безобидное проявление космической погоды.

Благодаря урокам, извлеченным из предыдущих событий, операторы электрических сетей и спутников (в числе прочих) теперь лучше подготовлены. Тем не менее, необходимо предпринять дополнительные шаги для обеспечения ранних предупреждений, чтобы правительства, компании и отдельные граждане могли быть готовы. Именно здесь настольное упражнение в APL оказывается крайне полезным.

Насколько мы готовы к сильной геомагнитной буре?

Понимание космической погоды и ее предсказания прошли долгий путь со времен зарождения космической эры и запуска спутников для наблюдения за Солнцем. Мы получаем все больше ранних предупреждений о вспышках, а события прошлого научили нас "укреплять" наши технологии против геомагнитных бурь. Однако по-прежнему существуют пробелы в готовности учреждений и правительств к таким событиям и реагировании на них.

В ходе круглого стола было рассмотрено множество шагов, необходимых для реагирования на проблемы космической погоды.

«Это упражнение объединило экспертов по космической погоде и специалистов, отвечающих за управление чрезвычайными ситуациями, реагирование и восстановление», — отметил Иэн Коэн, руководитель научных исследований APL. Это помогло нам, ученым, не только донести информацию до этих высокопоставленных руководителей, но и выявить ключевые пробелы в исследованиях и наблюдениях, а также научиться наилучшим образом доносить сложные темы космической погоды до лиц, принимающих решения".

В «Отчете о действиях после мероприятия», опубликованном в этом году, участники признали, что наша подготовка стала лучше по сравнению с прошлым, однако все еще существуют критически важные потребности, требующие решения. Среди них — улучшение координации между агентствами и другими заинтересованными сторонами для создания значимых и понятных уведомлений о космической погоде, которые четко обозначают влияние на различные элементы инфраструктуры.

В такой координации и коммуникации между государственными органами (например, между NASA и NOAA или службами безопасности) должно участвовать все правительство. Кроме того, необходимы улучшения в области прогнозирования и раннего предупреждения, а также более широкое общественное просвещение о последствиях космической погоды и о том, как правительства и учреждения справляются с результатами таких бурь.

По интересному стечению обстоятельств, настольное упражнение началось как раз в тот момент, когда солнце направило на Землю очередной поток излучения и заряженных частиц. Это привело к шторму в честь Дня матери в 2024 году и дало участникам учений возможность выйти за рамки имитационных учений и разобраться с реальным случаем воздействия космической погоды на Землю.

Достижение ледяных гигантов требует значительного времени — путь к Урану может занять до 13 лет, даже с использованием гравитационного маневра возле Юпитера. Тем не менее, в настоящее время разрабатывается несколько идей, направленных на ускорение этого процесса, особенно с учетом возросшего интереса к отправке зондов к этим планетам.

Одной из таких идей является использование системы аэроторможения, которая позволит замедлить зонд по мере его приближения к цели.

В новой статье, написанной Эндрю Гомесом-Дельрио и его соавторами из Лаборатории имени Лэнгли NASA, описывается, как предлагаемая миссия орбитального аппарата и зонда Uranus (UOP) может использовать ту же технологию аэроторможения, что и «Кьюриосити», что позволит значительно повысить как скорость, так и грузоподъемность миссии.

Использование системы аэроторможения для миссий к ледяным гигантам обладает несколькими преимуществами. Во-первых, как уже упоминалось, она способна значительно сократить необходимое время путешествия до цели.

Некоторые оценки предполагают, что время в пути может сократиться вдвое, но, по крайней мере, это позволит сэкономить годы на пути к Урану. Во-вторых, это увеличивает долю полезной нагрузки, которая может быть использована для основной миссии, а не для топлива, необходимого для достижения цели. Третье преимущество заключается в уменьшении размеров и сложности системы двигателей.

Все эти достоинства делают систему аэроторможения привлекательным дополнением любой миссии к Урану. Но в чем же подвох? Разработка такой системы обычно занимает годы и требует миллионов долларов. Однако, согласно статье, в этом нет необходимости: инженеры проекта могут просто немного модифицировать систему аэроторможения, использованную для успешной доставки лаборатории научных исследований на Марс — ныне известной как «Кьюриосити» — на поверхность Красной планеты.

Несмотря на кажущуюся разницу в характере этих двух миссий, система аэроторможения может быть, по сути, одинаковой. Формально она известна как система тепловой защиты (TPS).

Его основным компонентом является конформный углеродный аблятор с фенольной пропиткой (CPICA), материал, широко используемый в теплозащитных экранах из-за его низкой плотности и теплопроводности. Несмотря на свою пористость, он является одним из лучших материалов для защиты космических аппаратов от тепла, возникающего при повторном входе в атмосферу планеты.

В данном случае речь идет о прохождении через атмосферу планеты. Целью зонда к Урану не является остановка в атмосфере, а прохождение через нее с использованием замедляющего эффекта, который она оказывает на космический аппарат, как своего рода тормоз.

В типичном сценарии TPS либо спускается вместе с самим космическим аппаратом после достаточного замедления, либо сбрасывается, когда аппарат направляется к поверхности другой планеты. В случае UOP TPS будет сброшена перед тем, как зонд войдет в стабильную орбиту вокруг планеты.

Однако система аэроторможения — это лишь одна часть общей термической защиты космического аппарата, и статья доктора Гомеса-Дельрио рассматривает несколько других систем, таких как современные виды изоляции и теплопроводные трубы, которые отводят тепло от нескольких радиоизотопных термоэлектрических генераторов к остальному оборудованию миссии.

Кроме того, статья предоставляет детальный анализ работы этих систем на различных этапах миссии, таких как облет Венеры и ее «гибернационный круиз».

Как и во всех подобных миссиях, вес является ключевым определяющим фактором, и система аэроторможения позволит существенно сократить массу за счет уменьшения потребности в топливе и ненужных внешних топливных баках.

Снижение веса также открывает возможности для различных конфигураций аппарата, включая такие, которые позволят UOP собирать данные в фазе круиза или выпускать несколько малых атмосферных зондов следующего поколения (SNAP).

Тем не менее, впереди еще долгий путь, поскольку проект UOP по-прежнему испытывает нехватку финансирования, несмотря на то, что он является миссией высшего приоритета согласно последнему Обзору планетарных исследований. Учитывая общую нехватку средств, существует реальная вероятность того, что сама миссия может так и не состояться.

Тем не менее, в это время проекты, подобные тому, который стал основой для данной статьи и был профинансирован грантом NASA для начинающих специалистов, будут продолжать развивать концепцию миссии в надежде, что однажды она сможет исследовать одну из самых интересных планет нашей солнечной системы.

Согласно новому исследованию, проведенному международной командой астрономов из Университета Пенсильвании, фундаментальные строительные блоки для формирования планет могут существовать даже в условиях экстремального ультрафиолетового излучения.

В данной работе были использованы уникальные возможности космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и сложное термохимическое моделирование для изучения протопланетного диска — облака пыли и газа, окружающего молодую звезду, которое в конечном итоге может привести к образованию планет и других небесных тел — в одной из самых экзотических сред нашей галактики.

"Астрономы давно стремятся понять, как формируются планеты внутри вращающихся газовых и пылевых дисков, окружающих молодые звезды", — отметил Байрон Портилья-Ревело, научный сотрудник в области астрономии и астрофизики из Научного колледжа Эберли в Пенсильвании и ведущий автор исследования.

"Эти структуры, известные как протопланетные диски, являются местом зарождения экзопланетных систем, подобных нашей Солнечной системе, сформировавшейся 4,5 миллиарда лет назад. Протопланетные диски часто образуются вблизи массивных звезд, излучающих значительное количество ультрафиолетового света, что потенциально может разрушать диски и влиять на их способность к образованию планет.

"Несмотря на значительный прогресс в изучении протопланетных дисков в близлежащих областях звездообразования, в этих регионах отсутствует интенсивное ультрафиолетовое излучение, характерное для более массивных и распространенных звездных скоплений".

Ультрафиолетовое излучение представляет собой невидимый свет с энергией, превышающей энергию видимого света. На Земле оно может вызывать повреждения клеток, начиная от легкого солнечного ожога и заканчивая раком кожи. В космосе, где отсутствуют атмосферные фильтры, ультрафиолетовое излучение гораздо более интенсивно.

В центре внимания исследования находилась молодая звезда солнечной массы, известная как XUE 1, расположенная примерно в 5500 световых годах от нашего Солнца в области, именуемой туманностью Лобстер (NGC 6357). Этот регион славится наличием более 20 массивных звезд, две из которых являются одними из самых массивных в нашей галактике и источниками экстремального ультрафиолетового излучения. В этом же регионе команда наблюдала дюжину молодых звезд меньшей массы, протопланетные диски которых подвергались воздействию интенсивного ультрафиолетового излучения.

Объединив наблюдения JWST с комплексными астрохимическими моделями, исследователи смогли определить состав крошечных пылинок в протопланетном диске вокруг XUE 1, которые в конечном итоге разрастутся и сформируют скалистые планеты. Они обнаружили, что диск содержит достаточно твердого материала, чтобы потенциально образовать по меньшей мере 10 планет, каждая из которых по массе сопоставима с массой Меркурия. Авторы также определили пространственное распределение в диске множества ранее обнаруженных молекул, включая водяной пар, монооксид углерода, двуокись углерода, цианистый водород и ацетилен.

"Эти молекулы могут способствовать формированию атмосфер формирующихся планет", — отметил Константин Гетман, профессор-исследователь кафедры астрономии и астрофизики Пенсильванского университета и соавтор исследования. "Обнаружение таких скоплений пыли и газа позволяет предположить, что фундаментальные строительные блоки для формирования планет могут существовать даже в условиях экстремального ультрафиолетового излучения".

Более того, основываясь на отсутствии определенных молекул, которые служат индикаторами ультрафиолетового излучения в свете, регистрируемом JWST, команда пришла к выводу, что протопланетный диск компактен и лишен газа на своих окраинах. Он простирается всего на 10 астрономических единиц — мера, основанная на среднем расстоянии между Землей и Солнцем — от звезды-хозяина, что примерно соответствует расстоянию от Солнца до Сатурна. По мнению исследовательской группы, такая компактность, вероятно, является результатом воздействия внешнего ультрафиолетового излучения, разрушающего удаленные области диска.

"Эти результаты подтверждают идею о том, что планеты формируются вокруг звезд даже в условиях сильного внешнего излучения", — отметил Эрик Фейгельсон, выдающийся старший научный сотрудник и профессор астрономии, астрофизики и статистики в Пенсильванском университете. "Это помогает объяснить, почему астрономы обнаружили, что планетные системы широко распространены вокруг других звезд".

По словам исследователей, изучение XUE 1 представляет собой ключевой шаг в понимании влияния внешнего излучения на протопланетные диски. Это закладывает основу для будущих наблюдений с использованием как космических, так и наземных телескопов, направленных на создание более полной картины формирования планет в различных космических условиях.

По словам Портильи-Ревело, данное исследование подчеркивает преобразующие возможности обсерватории Джеймса Уэбба в изучении тонкостей формирования планет и демонстрирует устойчивость протопланетных дисков перед лицом серьезных экологических вызовов.

Публикация взята с сайта: XUE: Thermochemical Modeling Suggests a Compact and Gas-depleted Structure for a Distant, Irradiated Protoplanetary Disk

Ионы гелия - это заряженные частицы, образующиеся при ионизации нейтральных частиц, происходящих за пределами нашей Солнечной системы. Они ионизируются солнечным ультрафиолетовым излучением и захватываются межпланетным магнитным полем.

Новое исследование, проведенное доктором Кейичи Огасаварой из SwRI, показывает, что эти поглощающие ионы являются источником частиц солнечной энергии (SEP). К таким высокоэнергетическим ускоренным частицам относятся протоны, электроны и тяжелые ионы, образующиеся в результате таких событий на Солнце, как вспышки и корональные выбросы массы (КВМ). Используя данные обсерватории солнечно-земных связей НАСА, SwRI обнаружил начальные характеристики ускорения ионов гелия, поглощаемых несколькими событиями КВМ.

"Мы тщательно определили специфические свойства ионов и использовали их для отслеживания процессов передачи физической энергии", - сказал Огасавара. "Мы также рассмотрели роль, которую играют различные типы межпланетных толчков, когда быстро движущиеся возмущения солнечного ветра сталкиваются с более медленно движущейся плазмой солнечного ветра".

Понимание того, как и когда возникают СЭП, имеет решающее значение, поскольку, разгоняясь до более высоких энергий, они могут проникать в космические аппараты и скафандры, создавая радиационную опасность для астронавтов.

SwRI также изучил скорости отдельных поглощающих ионов гелия в зависимости от ориентации их локального магнитного поля и определил их характерное поведение при взаимодействии с различными типами ударных волн, связанных с CME.

"Распределение поглощаемых ионов по скоростям сильно отличается от распределения солнечного ветра", - сказал Огасавара. "На самом деле, они могут быть в два раза быстрее солнечного ветра даже в относительно спокойные времена. Из-за этого различия поглощаемые ионы более эффективно разгоняются до еще более высоких энергий, чем обычные частицы солнечного ветра."

По сравнению с SEPs, солнечный ветер представляет собой непрерывный поток плазмы с меньшей энергией, испускаемый короной, внешней атмосферой Солнца.

SwRI разработал новый метод отслеживания эволюции частиц, когда поглощающие ионы проходят через ударные волны, турбулентность и крупномасштабные магнитные структуры. Это позволяет исследователям отделять процессы, которые увеличивают или уменьшают энергию, от тех, которые поддерживают уровень энергии.

"В этом исследовании изучалось поведение частиц в широком спектре структур гелиосферы, включая магнитные структуры, межпланетные толчки и область оболочки, которая образуется перед CME", - сказал Огасавара.

Публикация взята с сайта: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adb1b4