Космологические "стандартные свечи" по большому счету не такие стандартные

Спитцер,

12 января 2011

Пасадена, Калифорния. -- Астрономы получили первое прямое доказательство того, что "стандартные свечи", по которым принято определять расстояния во Вселенной (их еще называют цефеиды) - теряют свою массу, что делает их не такими уж стандартными, как считалось раньше. Результаты наблюдений Космического телескопа Спитцер помогут астрономам сделать более точные измерения размера, возраста и коэффициента расширения нашей Вселенной.

Стандартные свечи - астрономические объекты, составляющие ступеньки так называемой космической лестницы - инструмента для измерения расстояний до далеких галактик. Первая ступенька - пульсирующие звезды, которые называются переменными звездами цефеидами. Измерения расстояний до этих звезд очень важны для проведения точных измерений до удаленных объектов. Каждая ступенька зависит от предыдущей, поэтому без правильных измерений по цефеидам, вся космическая лестница становится неправильной.

И теперь новые наблюдения Спитцера показывают - чтобы лестница расстояний была устойчивой, нужно отнестись к цефеидам с еще большим вниманием. Инфракрасные телескопы одной цефеиды дали первое прямое доказательство, что эти звезды могут существенно терять массу, и это может сильно влиять на измерение расстояния до них.

"Мы обнаружили, что отдельные стандартные свечи медленно теряют массу как звездный ветер," говорит Массимо Маренго (Massimo Marengo) из Государственного Университета Айова - руководитель исследования, опубликованно в Астрономическом Журнале. "Используя цефеиды как стандартные свечи, мы должны быть очень осторожны потому, что так же, как настоящие свечи, они со временем выгорают."

Изучалась звезда Дельта Цефея, давшая имя этому классу переменных звезд. Ее переменность была открыта в 1784. Звезды средней массы становятся цефеидами, когда они находятся в середине своей жизни, пульсируя с периодом, который зависит от их светимости. Это уникальное свойство позволяет просто определить расстояние до звезды, измерив ее период, и, выведя из него светимость, оценить расстояние до нее.

Такие вычисления впервые были проведены астрономом Эдвином Хабблом в 1924м году. На их основе было установлено, что наша Галактика всего лишь один из многих звездных островов в обширном космическом море. Цефеиды также помогли открыть, что Вселенная расширяется и галактики удаляются друг от друга.

С тех пор цефеиды стали надежной ступенью в космической лестнице расстояний. Однако их загадки остаются. Одна из проблем - теряют ли они массу. Звездные ветра цефеид могли бы выбрасывать большое количество материала в космос, формируя вокруг них пылевые коконы, влияющие на их видимую яркость, что в свою очередь может влиять на определение расстояния до них.

Маренго и его коллеги использовали инфракрасное зрение Спитцера, чтобы изучать пыль вокруг Дельты Цефея. Эта звезда путешествует в космосе с большой скоростью, толкая впереди себя межзвездный газ и пыль, формируя ударную волну спереди себя. К счастью для ученых, звезда-соседка Дельты освещает область вокруг нее, что делает ударную волну видимой. Изучая размер и структуру волны, команда смогла обнаружить сильный ветер, дующий от звезды, который отталкивает межзвездную пыль и газ. В дополнение к этому команда вычислила, что этот ветер в миллион раз сильнее, чем солнечный ветер, и это дало доказательство того, что Дельта Цефея медленно теряет массу.

Дальнейшие наблюдения с помощью Спитцера показали, что до 25% других цефеид также теряют массу.

"В космологических теориях все обрушится, если мы не можем обеспечить точных измерений цефеид," говорит Паулин Барбми (Pauline Barmby) из Университета Западного Онтарио, Канада. "Это открытие позволит нам лучше понять эти звезды."


Комментарий доктора Майкла: ну вот тебе и раз... Царь-то ненастоящий! Шутки шутками, но картина нашего мира пересматривается каждый раз, когда появляется новый, более точный, более совершенный прибор. Кто знает, к чему приведет продолжение подобных исследований. Что если расстояния до галактик, скажем, занижены вдвое? :-\ 


Лишний раз хочу подчеркнуть, что наука о Вселенной сейчас - одна из самых динамично развивающихся наук, каждый шаг вперед в ней может обернуться таким скачком в неизведанное, что просто держись!

Самый далекий объект Вселенной

Дорогие мои читатели! Сейчас мы подойдем с вами к самому краю известной нам Вселенной - не в мечтах или метафорах. Буквально. Представляю вашему вниманию САМЫЙ ДАЛЕКИЙ известный на текущий момент надежно идентифицированный объект.

Hubblesite.org

26 января 2011 года

Астрономы просто выжали из Хаббла все, на что он способен, чтобы получить это изображение. Ничего более далекого никто из людей до этого никогда не видел!! Свет от него путешествовал по Вселенной безумно долгое время - 13.2 млрд лет, что примерно на 150 млн лет больше, чем предыдущий рекордсмен. Возраст Вселенной - 13.7 млрд лет.

Тусклый объект под названием UDFj-39546284 - компактная галактика, состоящая из голубых звезд, которые существовали 480 млн лет со времени Большого Взрыва, всего лишь 4% настоящего времени Вселенной. Она просто крошечная. Для создания Млечного Пути потребовалось бы не менее ста подобных галактик.

Астрономы были удивлены, найдя доказательства того, как на промежутке времени в 200 млн лет возросла скорость, с которой Вселенная формировала новые звезды.

"Мы видим большие изменения в скорости рождения звезд, и это говорит нам о том, что если мы пойдем еще дальше во времени, эти изменения будут еще больше," говорит Гарт Иллингворт (Garth Illingworth) из Университета Калифорнии в Санта - Крузе. Скорость рождения звезд возрастает в десять раз при переходе от 480 до 650 млн лет после Большого Взрыва.

Астрономы не знают точно, когда во Вселенной появились первые звезды, но каждый шаг дальше от Земли уводит их дальше в ее историю, когда звезды и галактики только начинали свое формирование. "Мы перемещаемся в тот режим, когда происходили большие изменения. Еще буквально пара сотен миллионов лет по направлению к Большому Взрыву - и мы придем во время, когда начали формироваться первые галактики," говорит Иллингворт.

Нас ждут еще более удаленные протогалактики, которые, как ожидает Иллингворт, можно будет обнаружить с помощью инфракрасного зрения телескопа Джеймса Уебба - наследника Хаббла. Этот телескоп, который планируют запустить позднее в этом десятилетии, даст подтверждающие спектроскопические измерения огромного расстояния, о котором сообщается сегодня.

После года детального анализа, объект положительно идентифицировали в Ультраглубоком Поле Хаббла по данным 2009го и 2010го года. Наблюдения были проведены с помощью Камеры Широкого Поля 3 спустя всего несколько месяцев после ее установки на телескоп в мае 2009 года во время последней сервисной миссии НАСА.

На снимках Хаббла объект кажется просто тусклой точкой света. Галактика слишком молода и мала, чтобы обладать хоть какой-то формой. Хотя ее нельзя разрешить Хабблом на отдельные звезды, очевидно, что это - компактная галактика с горячими звездами, которые начали формироваться 100-200 млн лет назад из газа, попавшего в карман Темной Материи.

Протогалактика видна только на самых дальних инфракрасных лучах, которые только может наблюдать Хаббл. Это значит, что расширение Вселенной растянуло и тем самым сместило в красную часть спектра свет от любой галактики, которая находится дальше, чем наша в Ультраглубоком поле и чем может обнаружить Хаббл. Телескоп Уебба может пойти еще дальше в инфракрасную часть спектра, позволяя обнаружение гораздо более далеких, доисторических галактик в самой ранней Вселенной.

Изначальное Глубокое Поле Хаббла, полученное в 1995 году, соответствовало красному смещению z=4, или, грубо, 90 процентов от возраста Вселенной. Специальная Камера для Наблюдений в 2004м году создала Сверхглубокое Поле Хаббла, отодвинув предел до z~6. Первая инфракрасная камера Хаббла достигла предела z=7. Специальная Камера 3 сначала привела нас на рубеж z~8, а теперь впервые проникла на умопомрачительное значение z=10. Ожидается, что Телескоп Уебба достигнет приблизительного значения z=15, 275 млн лет после Большого Взрыва, и, возможно, еще дальше. Самые первые звезды сформировались в промежутке от z=30 до 15.

Пульс Живой Вселенной- трейлер from DrMichael on Vimeo.

До появления Глубокого Поля Хаббла не было доказательств гипотетического иерархического роста галактик - от звездных скоплений до загадочных спиралей и эллиптических. Первые 500 млн лет жизни Вселенной - от z=1000 до 10 - по-прежнему отсутствующая глава в истории эволюции галактик. По-прежнему неясно, как в стремительно охлаждающейся и темнеющей Вселенной начали образовываться какие-то структуры. И так же, как и с развивающимся эмбрионом, астрономы знают, что эти быстрые изменения заложили начальные условия для формирования всех известных нам галактик Вселенной.

Луна в трехмерном изображении

LunarScience, NASA

26 января 2011 года

Питер Розен (Peter Rosen) создал этот трехмерный снимок полной Луны из двух снимков - 19 января 2011 года и 14 октября 2008 года. Вследствие либрации разница между изображениями достаточно большая, чтобы глаза и мозг смогли подстроиться и получить трехмерное изображение, если смотреть достаточно долго. Попробуйте использовать специальные очки - эффект просто поразительный!

Вам открытка от аппарата Кассини из района Сатурна

Спутник Сатурна Елена

Лаборатория Реактивного Движения

1 февраля 2011 года

31 января 2011 года космический аппарат Кассини пролетел мимо нескольких загадочных лун Сатурна, снимая попутно серии снимков. Кассини прошел на расстоянии 60 тыс. км от Энцелада и 28 тыс. км от Елены (Helene). Он также поймал призрак Мимаса на кольцах Сатурна. На одном из снимков Кассини видны знаменитые фонтаны южного полушария Энцелада.

Фонтаны Энцелада

Мимас на фоне колец Сатурна

Больше снимков можно увидеть здесь.

Можно ли получить что-то ни за что?

Starts with a bang!

2 февраля 2011 года

"Создается из ничего. Если вы пытаетесь что-то создать из чего-то, вы только меняете что-то. Поэтому для того, чтобы что-то создать, сначала вы должны создать ничто." - Вернер Эрхард (Werner Erhard)

Одна из самых старых аксиом существования - из ничего нельзя получить что-то. Так вам скажет миллион вебсайтов.

И, в основном, когда люди приводят это как аргумент, как попытку доказать существование Бога и недостаточности гипотезы Большого Взрыва как причины существования Вселенной.

(Image credit: chaospet.)

Давайте подойдем к этому вопросу настолько серьезно, насколько можно. (Я имею в виду - физически а не философски или теологически) Можно ли получить что-то из ничего? И если да, что именно можно получить, а что- нет?

 (прим перев - это не проблема форматирования, здесь действительно просто черный квадрат)

Во многих смыслах - да, можно. В действительности, иногда этого даже не избежать! (Хотя вы необязательно получите то, чего хотите.)

К примеру, возьмем пустой ящик - как показано сверху. В идеале - там абсолютный вакуум. Так что в этом ящике?

Вы думаете - ничего? Ну вот оказывается, что пустое пространство на самом деле не совсем пусто.

Одно из следствий Принципа Неопределенности Гейзенберга - вы можете знать квантовое состояние энергии только ограниченный промежуток времени -- что значит, что если вы говорите о действительно коротких интервалах времени, существуют большие неопределенности в энергии системы. В течение достаточно коротких интервалов времени энергии становится так много, что начинают образовываться и исчезать пары частица-античастица!

"Это безумие," скажете вы. "Докажите!"

И доказали.

Возьмем две одинаковые незаряженные металлические пластины и поместим их близко друг к другу. Флуктуации вакуума между пластинами приводят к возникновению давления, толкающего пластины друг к другу, и это не гравитационная и не эелектромагнитная сила, но сила, возникающая в самом пустом пространстве.

Этот эксперимент - впервые проведенный в 1948м, но с тех пор повторенный много раз и в разных условиях - был убедительным успехом, имевшим далеко идущие, самые фантастические последствия.

Черные дыры испаряются! (Image credit: thinkquest.)

Пространство около черной дыры, так же как и везде в космосе, конечно, наполнено парами частица-античастица. Но создание пары частиц вблизи горизонта событий приводит к тому, что одна из них может упасть в черную дыру! Другая же, может вылететь в открытый космос, унося с собой совершенно реальную порцию энергии. Такие летящие частицы называются излучением Хоукинга.

И они дают зерна всей существующей структуры Вселенной!

На этапе инфляции Вселенной, когда она расширяется экспоненциально (до Большого Взрыва) эти квантовые флуктуации также расширяются и вытягиваются во Вселенной - быстрее, чем они могут аннигилировать одна с другой. Эти флуктуации обнаруживают себя как участки с немного большей (для позитивных флуктуаций) или немного меньшей (для негативных) энергией, которые затем вырастают в различные структуры - скопления, галактики, звезды - и области пустоты по мере старения Вселенной.

(Image credit: CLEF-SSH.)

И если начать с достаточной энергией, можно взять все реальные существующие пары материи и антиматерии, и создать больше материи, чем антиматерии, что даст нам Вселенную, в которой мы сегодня имеем что-то, созданное из ничего.

И вот, что мы теперь знаем - действительно можно получить что-то из ничего, хотя и практически и теоретически нельзя сделать определенные вещи - нарушить закон сохранения энергии и заряда, уменьшить общую энтропию Вселенной или определить, откуда же взялась та самая инфляционная Вселенная (все еще!) Но мы определенно можем получить что-то из ничего - квантовая теория не только разрешает, она требует этого, хотя по-прежнему неясно, можно ли получить ВСЕ из ничего. Если мы когда-то это поймем, вы будете среди первых, кто узнает это. Я ЭТО ГАРАНТИРУЮ!

Все женщины хотят на Меркурий

Блог Подушконавтки

2 февраля 2011 года

Хилари-Энн (9 лет) и ее отец Рассел из Такомы, Вашингтон, прислали такой вопрос - Почему на Земле и на других планетах я буду весить по разному?"

Хиллари-Энн, хотя ответ действительно интересен, так жаль, что тебя волнует вопрос твоего веса.. гм.. на любой планете. Но после разговора с твоей мамой и папой, я поняла, что вопрос в гравитации а не в калориях!

Если говорить просто - гравитация - это сила притяжения между объектами. Сила притяжения удерживает Землю и Луну на их орбитах. Солнца, луны и планеты - все окружают невидимые поля гравитации. Эти поля разные, в зависимости от размера, массы, скорости и положения планет в их системах, а также наличия других объектов в пространстве.

Если принять гравитацию Земли за 1, сила тяжести на других планетах будет:

Специально для пуритан мы включили Плутон, чтобы не вступать с ними в спор.

Умножьте ваш вес на эти числа чтобы получить ваш вес на этих планетах. Например, если кто-то весит 100 кг на Земле, он будет весить 106 кг на Сатурне, но только 37 кг на Меркурии. Представим себе, что 9-летняя девочка весит 50 фунтов (около 23 кг), так что вам в предыдущей задаче надо просто все поделить на 2. Боже, снова домашняя работа по математике!

Конечно, в реальности все обстоит несколько иначе, но в общем можно говорить о том , что чем больше объект тем больше его гравитация. Но чем больше вы удаляетесь от объекта, тем меньше на вас влияет его гравитация. Самая большая планета Солнечной Системы - Юпитер - обладает самым сильным гравитационным полем (кроме Солнца конечно). Вы не можете стоять на поверхности Юпитера, поскольку он состоит в основном из газа. Но если бы у него была твердая поверхность, сила, удерживающая вас там была бы значительно больше. Это увеличивает ваш вес, хотя ваша масса остается неизменной.

В Эксплораториуме Сан-Франциско есть интересный аттракцион, где вы можете встать на весы и увидеть, сколько вы весите на разных планетах. У них также есть калькулятор веса на веб-сайте.

Нет нужды говорить о том, что не будет выпущена книга из серии "Диета на Юпитере"

И следи за своим ящиком, Хилари. Специальное лекарство от НАСА уже идет к тебе! :)

Кеплер - грядут Большие Открытия

Ну вот, друзья, пошла настоящая "гонка вооружений" в космосе. Миссия Кеплер набрала свои проектные обороты, и начинает серьезно наступать на пятки Европейской Южной, Хабблу, КЕКу, Гершелю и другим научным обсерваториям, организациям и проектам, на всех парах несущимся к открытию первой планеты земного типа в зоне обитаемости, да еще с подтвержденным наличием воды на поверхности! Эпохальность такого события трудно себе даже представить. Если проект SETI, начавшийся в замшелых 60х, может заниматься поиском сигналов от "зеленых человечков" еще бог знает сколько времени, здесь мы уже действительно на пороге Открытия.  

Конечно, само наличие экзопланеты в комфортной зоне, да еще с водой на поверхности не означает автоматически жизнь и, тем более, разумную жизнь. Но это будет очень, очень серьезный прорыв в наших исследованиях Вселенной, сравнимый, пожалуй, только с открытием первой экзопланеты в свое время.

Впрочем я уверен, что у Вселенной есть еще свои козыри в рукаве, которыми она нас сможет удивлять долго-долго даже после такого события!

Миссия Кеплер

2 февраля 2011 года

"Мы уже прошли путь от 0 до 68 кандидатов-планет земного типа и от 0 до 54 кандидатов - экзопланет, находящихся в зоне обитаемости - области, где вода на поверхности может находиться в жидком виде. У некоторых из этих кандидатов есть даже луны с жидкой водой," говорит Уильям Бораки (William Borucki) из Исследовательского Центра НАСА Эймс - главный научный исследователь миссии Кеплер. "Пять планет-кандидатов - размером с Землю и находятся в зоне обитаемости своих звезд."

"Всего мы обнаружили более 1200 кандидатов - экзопланет - больше, чем все человечество за всю свою истоию," продолжает Бораки. "Да, это всего лишь кандидаты, но я уверен, что большинство из них будут подтверждены как планеты в следующие месяцы и годы."

Результаты исследований увеличивают общее число планет-кандидатов, открытых миссией Кеплер до 1235, 68 из которых - примерно земного типа, 288 - суперземли, 662 - размера Нептуна, 165- размером с Юпитер, а 19 - больше, чем Юпитер. Из 54 новых планет-кандидатов, найденных в зоне обитаемости, по крайней мере пять - примерно размером с Землю. Оставшиеся распределяются так - 49 в диапазоне от сверхземель (вдвое больше Земли) до суперюпитеров. Исследования основаны на результатах наблюдений 156 тыс. звезд находящихся в поле зрения Кеплера, покрывающего примерно 1/400 часть всего неба, на протяжении от 12 мая до 17 сентября 2009 года.

"То, что мы обнаружили столько кандидатов-планет в такой крошечной части неба, предполагает, что существуют бесчисленные планеты у звезд - таких, как наше Солнце в Галактике," говорит Бораки. "Кеплер может обнаружить только небольшое количество планет у наблюдаемых им звезд, потому, что эти орбиты не всегда располагаются "правильно". Если учесть эти два фактора, получается, что должны существовать миллионы планет у звезд, окружающих наше Солнце."

“Мы находимся в середине пути графика миссии Кеплера," говорит Рождер Хантер, менеджер проекта миссии Кеплер. "Сегодняшнее объявление предвещает множество открытий. Кажется, наша Галактика просто кишит планетами.”

Среди звезд с кандидатами в планеты, у 170 есть подтверждение нескольких планет, и среди них у одной,  Kepler-11, предполагается наличие не менее 6 планет.

"Еще одно волнующее открытие - огромная разница в составе планет - некоторые обладают плотностью пенопласта, а некоторые плотнее стали. Плотность Земли находится как раз посередине."

Космический телескоп Кеплер измеряет колебания яркости звезд во время прохождения планет по их диску, что называется транзитом.

Подобные транзиты планет в зоне обитаемости проходят раз в год и требуют минимум трех прохождений для проверки.

Команда миссии Кеплер использует наземный телескоп и Космический Телескоп Спитцер для проведения дальнейших подробных наблюдений. Звездное поле, наблюдаемое Кеплером, находится в созвездиях Лебедя и Лиры и доступно для наблюдений с весны по осень. Данные этих наблюдений помогут определить, какие из этих кандидатов могут быть подтверждены как настоящие планеты.

"Данные первых четырех месяцев дали научному сообществу огромное количество интересной информации для поиска и обнаружения планет среди найденных нами кандидатов," говорит Бораки. "И в ближайшем будущем у нас будет еще больше данных для небольших планет в районе зоны обитаемости, на которые может посмотреть каждый."

Кеплер будет продолжать ведение научных операций до ноября 2012 года в поиске планет размером с Землю, включая те, которые находятся в зоне обитаемости своих звезд, с жидкой водой на поверхности планеты. 

"В следующие годы, способности Кеплера позволят нам найти планеты земного типа в зонах обитаемости своих звезд," говорит Бораки. "Последующие миссии будут заниматься изучением состава планетных атмосфер с тем, чтобы определить, насколько они совместимы с существованием жизни. Разработка этих миссий зависит от результатов Кеплера."

Всего команда миссии Кеплер открыла 15 экзопланет, включая самую маленькую из известных, Kepler-10b.

"Кеплер дает в 100 раз более качественные данные, чем было до него," говорит Бораки. "Он исследует новую часть фазового пространства, новую часть Вселенной, которая не могла была быть исследована с имевшейся точностью инструментов, так что он дает абсолютно лучшие данные. Мы видим все разнообразие звезд, которое до нас никто не видел. Мы находим планеты меньше, чем кто бы то ни было до нас - потому, что качество данных просто великолепно."

"В рамках одного человеческого поколения мы прошли путь от того, что экзопланеты были предметом научной фантастики к настоящему, когда Кеплер помог превратить эту фантастику в реальность нашего дня," говорит Директор НАСА Чарльз Болден. "Эти открытия подчеркивают важность миссий НАСА, которые последовательно увеличивают понимание нашего места в космосе."

Еще про миссию Кеплер на нашем сайте

NGC3621 - само совершенство

Европейская Южная Обсерватория

2 февраля 2011 года

На снимке - яркая галактика NGC 3621, отличный пример классической спирали. Но в действительности она необычна тем, что не имеет центрального утолщения и потому может быть названа чистой моделью галактики в виде диска.

NGC 3621 находится на расстоянии 22 млн световых лет в созвездии Гидра. Она относительно ярка и может быть видна в телескопы среднего размера. Снимок получен с помощью Камеры Широкого Поля 2.2 метрового телескопа в обсерватории Ла Силла в Чили. Снимок участвовал в конкурсе Скрытые Сокровища Неба и занял там пятое место.

Галактика имеет форму блина, указывающего на то, что она еще не участвовала в столкновениях с другими галактиками, искажающими форму звездного диска и создающим небольшое утолщение в ее центре. Большинство астрономов думают, что галактики растут, когда они сливаются с другими галактиками в процессе, называющимся иерархическое формирование галактик. Со временем, слияния создают большие утолщения в центрах спиралей. Однако недавние исследования показали, что дисковые галактики, не имеющие утолщений - такие, как NGC 3621 - в действительности широко распространены.

Эта галактика интересует астрономов поскольку ее относительная близость к нам позволяет изучать в ней большое количество самых разнообразных объектов, включая звездные ясли, облака пыли и пульсирующие звезды - цефеиды - маяки расстояний во Вселенной. В конце 90х, NGC 3621 в числе других 18 галактик была выбрана как объект для проекта Космического Телескопа Хаббла "Ключ" для наблюдения цефеид и измерения коэффициента расширения Вселенной с лучшей точностью. В рамках этого проекта только в этой галактике наблюдали 69 цефеид.

Loading player...

Для получения этого снимка использовали многочисленные изображения, полученные через 4 различных цветовых фильтра. Снимки, полученные через синий фильтр, вносят синий компонент, через желто-зеленый - зеленый и через красный - темно-оранжевый компонент цвета на результирующем изображении. В дополнение к этому еще использовались снимки, полученные через фильтр светящегося водорода (прим. перев - альфа-водород, я полагаю), что дает красную компоненту. Общие выдержки снимков через каждый фильтр составили 30, 40, 40 и 40 минут соответственно.