Вселенная наряжается под Новый Год

Нам все-таки чертовски повезло жить именно в этой Вселенной! Смотрите, какие красоты она нам показывает.


Jingle bells, Jingle bells...
:)

Фото дня, Европейское Космическое Агентство

14 декабря 2010 года

Хаббл нашел настоящую елочную игрушку из газа в нашем галактическом соседе - Большом Магеллановом Облаке, созданную вследствие взрыва сверхновой, произошедшего где-то около 4 веков назад.

Может показаться, что эта изящная оболочка просто безмятежно летит в пустоте космоса, но ее внутренности хранят следы бурного прошлого. Газовый конверт сформировался как следствие ударной волны, распространяющейся через межзвездную среду.

На поверхности сферы видна рябь, которая могла быть вызвана небольшими вариациями плотности окружающего межзвездного газа или, возможно, фрагментами внутренностей звезды, выброшенных взрывом. Размер этого "елочного украшения" составляет примерно 23 световых года, а сам пузырь расширяется со скоростью 5 тыс км/с (18 млн км/ч).

Астрономы заключили, что взрыв является примером сверхновой типа Ia, которые формируются, когда есть двойная система звезд с белым карликом, беззастенчиво грабящим своего партнера, вытаскивая из того огромные количества материала пока масса карлика не превысит определенный предел, дозволенный природой. Тогда карлик просто лопается как мыльный пузырь, разбрызгивая вокруг все свое вещество.

Loading player...

Специальная камера для наблюдений Хаббла наблюдала этот объект 28 октября 2006 года с помощью фильтра водорода альфа. Эти наблюдения затем скомбинировали со снимками окружающего объект звездного поля в визуальных лучах, полученных Хабблом 3-4 ноября 2010 года.

Эта сверхновая теоретически должна была быть видна примерно в 1600м году, хотя хроники не содержат описания этого явления. Напомним, что в Большом Магеллановом Облаке в 1987 году произошел взрыв яркой сверхновой 1987А, видной невооруженным глазом.

Спитцер открыл первую углеродную планету

Пасадена, Калифорния – С помощью Космического Телескопа Спитцер астрономы открыли, что одна большая раскаленная планета – газовый гигант WASP-12b – наполнена необычно большим количеством углерода.

"Эта планета открывает большое разнообразие миров," говорит Никку Мадхусудхан (Nikku Madhusudhan) из Массачусетского Технологического Института, автор исследования, появившегося 9 декабря в журнале Nature. "Углеродные планеты – всегда экзотика – по их формированию, составу и атмосфере."

Возможно, что под своими газоообразными слоями WASP-12b содержит графит, алмазы или даже нечто более экзотичное. Пока еще нет технологии наблюдения ядер экзопланет, хотя теория намекает на возможность таких интригующих признаков.

Исследование также поддерживает теории, что у других звезд должны существовать скальные планеты, значительно менее массивные, чем WASP-12b и богатые углеродом. Наша Земля сложена из скал – таких, как кварц, который состоит из кремния и кислорода плюс другие элементы. Но планета из скальных пород и углерода – нечто совершенно отличное.

"В углеродном мире будет много чисто углеродных скал – таких, как алмаз или графит, а также различных составов на основе углерода," говорит Джозеф Харрингтон (Joseph Harrington) из Университета Центральной Флориды в Орландо – руководитель исследования.

Углерод – обычный компонент планетных систем и ключевая составляющая жизни на Земле. Для представления о химическом составе звезд, астрономы часто измеряют соотношение улерода и кислорода. У нашего Солнца этот коэффициент 1:2 – углерода в два раза меньше, чем кислорода. И в Солнечной системе нет планет, где бы этот коэффициент был больше единицы – т.е. углерода больше, чем кислорода, хотя этот коэффициент неизвестен для Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. В отличие от WASP-12b, эти планеты содержат в глубине своих атмосфер также и воду – главный носитель кислорода, что усложняет его обнаружение.

Так вот WASP-12b – первая планета, у которой этот коэффициент больше 1 (между 1 и 2) - т.е. на этой планете очень много углерода, часть которого в виде атмосферного метана.

"Когда углерода становится так много, это как будто щелкнуть выключателем и все вокруг изменяется," говорит Марк Кухнер, астроном из Космического центра НАСА Годдард, помогавший разработать теорию планет богатых углеродом. “Если что-то подобное случилось бы на Земле, ваше обручальное кольцо было бы сделано из стекла – редкого материала, в то время как горы были бы все из алмазов."

Мадхусудхан и Харрингтон с коллегами использовали Спитцер для наблюдения WASP-12b во время ее прохождения по диску звезды – метода под названием вторичное затмение, пионером в котором является Спитцер. Эти данные комбинировались с предыдущими наблюдениями, сделанными с Земли с помощью Канадско-Французско-Гавайского телескопа на Мауна-Кеа. Мадхусудхан использовал данные для подробного анализа атмосферы, открыв такие химические элементы как метан и оксид углерода в планетной атмосфере.

WASP-12b названа по имени исследования "Поиск Планет Широкого Поля". Она в 1.4 раза массивнее, чем Юпитер и расположена на расстоянии примерно в 1200 световых лет от Земли. Этот раскаленный мир вращается вокруг своей звезды менее чем за день, и одна его сторона всегда направлена к ней. Она настолько близка к звезде, что ее гравитация вытягивает планету в форму яйца. И даже больше, звезда вытягивает материал планеты в тонкий диск, вращающийся вместе с ней по орбите.

Данные Спитцера также дают информацию о температуре WASP-12b – это самая горячая из известных нам экзопланет – на поверхности полушария, всегда обращенного к звезде, температура 2600 кельвин – больше, чем нужно, чтобы расплавить сталь.

Снимок дня - нереальная красота

Неземные, призрачные приливные потоки звезд, окружающие галактику NGC 5907 петлями простираются на 150 тыс. световых лет от спирали, видимой нам с ребра, которую еще иногда называют Ножом. Все это находится на расстоянии в 40 млн световых лет от нас в северном созвездии Дракон. Потоки представляют собой прозрачный хвост карликовой галактики -- фактически, это пыль, оставленная ею при движении по орбите до тех пор, пока ее постепенно не разорвало и не втянуло в NGC 5907 около 4 млрд лет назад. Этот замечательный снимок, созданный небольшой автоматической обсерваторией в Нью-Мексико, поддерживает космологический сценарий, в котором большие спиральные галактики, включая Млечный Путь, сформировались путем объединения меньших.

Вселенная заботится о малом

Гарвардско-Смитсоновский центр астрофизики

1 декабря 2010 года

Кембридж, Массачусетс - Эллиптические галактики - самые большие во Вселенной. Согласно результатам последней космической переписи, наибольшие из них содержат более триллиона звезд  - в сравнении с 400 миллиардами в нашей галактике. Однако, новое исследование показывает, что количество звезд в эллиптических галактиках может быть от 5 до 10 раз больше, чем считалось ранее. И это означает, что общее количество звезд во Вселенной - примерно в 3 раза больше, чем мы думали.

Эти скрытые звезды - красные карлики. Из-за того, что они очень маленькие и тусклые, до сих пор астрономы не могли их обнаружить в других галактиках, и поэтому они не знали, сколько во Вселенной красных карликов. 

Ученые использовали мощные инструменты на обсерватории Кек на Гаваях, чтобы увидеть следы красных карликов в ядрах восьми эллиптических галактик, расположенных на расстоянии от 50 до 300 млн световых лет от нас. Они открыли, что число красных карликов массами от 10 до 30 процентов масс Солнца значительно больше, чем ожидалось.

"Оказывается, селенная заботится о малом, по крайней мере тогда, когда мы говорим о масштабах звезд," говорит астроном из Гарварда Чарли Конрой (Charlie Conroy). "Наша звездная инвентарная опись существенно изменилась."

"Никто не знает, сколько же там звезд," говорит Питер ван Доккум из Йельского Университета, который возглавляет исследование. "Различные теоретические модели предсказывали большой диапазон разных ответов, и поэтому наше исследование отвечает на давний вопрос, насколько обильно звездное население Вселенной."

Результаты говорят о том, что число звезд сильно зависит от типа галактик - так же, как Нью-Йорк и город Дерби в Канзасе дадут очень разные числа.

"Обычно мы предполагаем, что другие галактики подобны нашей. Но наша работа говорит об обратном," утверждает Конрой. "Это открытие может оказать большое влияние на наше понимание процессов формирования и эволюции галактик."

В частности, галактики могут содержать гораздо меньше темной материи - загадочного вещества, чье присутствие определяется только косвенно - по гравитационным эффектам. Вместо этого, в общей массе могут считаться красные карлики, чье число гораздо больше, чем  предполагалось ранее.

Измерение гравитационных волн

Команда ученых и инженеров Лаборатории Реактивного Движения НАСА совершила еще один шаг по направлению к открытию "гравитационных волн" - или ряби пространства-времени, предсказанной Альбертом Эйнштейном в начале 20го века. 

Исследования, проводимые в Лаборатории в Пасадене, штат Калифорния, заключаются в тестировании системы лазеров, которая будет потом запущена в космос в рамках миссии Лазерный Интерферометр (или LISA). Цель миссии - найти сигналы гравитационных волн - тончайшие, подобные шепоту, которые еще никогда не наблюдали напрямую. Это совсем непростая задача, на пути к решению которой очень много проблем. 

Новые тесты Лаборатории показывают достижение очень важной точки - того состояния, когда мы получили уверенность в том, что шум или случайные флуктуации в лазерных лучах LISA сведены до такого уровня, чтобы не помешать слышать сладкие звуки этих ускользающих волн. 

"Для открытия гравитационных волн нам необходимы исключительно точные измерения," говорит Билл Клипштейн (Bill Klipstein), физик Лаборатории. "Наши лазеры производят значительно больше шума, чем тот сигнал, который мы хотели бы измерить - это как слушать звук падения пера в центре шумного ливня." 

Миссия LISA - совместный проект Европейского Космического Агентства и НАСА, планируется к запуску не ранее 2020 года. Одной из главных целью проекта - прямое обнаружение гравитационных волн. Исследования в этой области ведутся уже десятилетия и начались в 1974, когда ученые обнаружили пару мертвых звезд - пульсаров - которые, кружась в космическом вальсе, постепенно, по спирали падают друг на друга благодаря необъяснимой потере энергии. И эта энергия была позднее определена как одна из форм гравитационных волн - первое непрямое свидетельство существования волн, которое получило в 1993м году Нобелевскую Премию по физике. 

Ожидается, что LISA не только будет "слышать" волны, но также изучать их источники - массивные объекты - черные дыры, мертвые звезды, которые поют свои песни во Вселенной, распространяя и ускоряя гравитационные волны через время и пространство. Миссия также позволит обнаружить гравитационные волны от других массивных объектов, дав ученым целый новый язык, на котором говорит наша Вселенная. 

Проект представляет собой 3 отдельных космических корабля, которые будут соединены лазерными лучами. Эти космические аппараты будут находиться в едином строю, примерно 20 градусов позади Земли, на ее орбите. В каждом аппарате будет находиться куб, сделанный из платины и золота, свободно плавающий в пространстве. Гравитационные волны проходят через космический аппарат, вызывая неуловимые изменения расстояний между тестовыми кубами -- которые можно измерить с помощью исключительно чувствительных элементов, соединенных лазерными лучами.

"Гравитационные волны будут вызывать "плавание пробок", как говорит Гленн де Вине (Glenn de Vine), ученый-исследователь и соавтор исследований Лаборатории. "Это как плавание резиновых утят на поверхности воды в ванной." 

Над разработкой концепции LISA и приборов, называемых фазометрами - сложными детекторами лазерных лучей - Лаборатория работает уже 6 лет. Последнее исследование завершает одну из главных целей - уменьшить шум фазометров в миллиард раз, чтобы позволить детектирование сигнала гравитационных волн. 

Эта задача сродни поиску протона в стоге сена. Гравитационные волны могут менять расстояние между двумя аппаратами, находящимися на расстоянии в 5 млн км -- на пикометр (около 100 млн раз меньше, чем толщина человеческого волоса). Другими словами, аппараты находятся на расстоянии 5,000,000,000 метров, a LISA позволит измерять изменение расстояний порядка .000000000005 метров!

В сердце лазерной технологии LISA - процесс, который называется интерферометрией, который показывает, на каких расстояниях находятся аппараты, и как может меняться расстояние между ними вследствие воздействия гравитационных волн. Этот процесс - как взаимное усиление или гашение волн в океане.

"Мы не можем использовать ленту, чтобы измерить расстояние между аппаратами," говорит де Вине, "Поэтому мы используем лазеры. Длина волн лазерного излучения - как отметки на измерительной ленте."

В технологии LISA, лазерный луч определяется фазометрами и затем посылается на Землю, где "интерферирует" с помощью обработки данных (процесс, который называют временная интерферометрия). Если картина интерферометрии между двумя лучами не меняется - значит, аппараты не движутся друг относительно друга. Если картина меняется, и все другие посторонние причины относительного перемещения аппаратов сведены к нулю, виновником этого будут гравитационные волны.

Такова общая идея. В реальности, конечно, есть масса влияющих факторов, которые делают процесс более сложным. С одной стороны, космические аппараты не стоят на месте, они перемещаются по другим причинам, отличным от гравитационных волн. Еще одна проблема - шум лазерного луча. Как вы узнаете, что космический аппарат двигался вследствие гравитационных волн или шум в луче дает такую картину?

И этот вопрос, который недавно решила команда. В лазерные лучи они ввели случайный, искусственный шум, который с помощью сложных методов обработки данных, вычел большую часть этого шума. Их недавний успех показал, что они смогли увидеть изменения расстояния порядка пикометра между образцами.

Юпитер - атмосфера проясняется

Обсерватория Гемини,

24 ноября 2010 года

Снимок представляет собой композит из 3 цветных изображений, полученных 18 ноября 2010 года Северным телескопом - Гемини на Гаваях. Снимок показывает, что пояс на Юпитере, который ранее исчез, теперь снова появляется.

Использовались три инфракрасных светофильтра – 2.12 микрон (синим), 1.69 микрон (желтым) и 4.68 микрон (красным). На волне 1.69 микрон, ученые видят свет, отраженный основным слоем облаков Юпитера. Излучение на волне 2.12 микрона создается солнечным светом, отраженным от частиц, находящихся на больших высотах над главным слоем атмосферы. На волне 4.68 микрон можно видеть температурную эмиссию, излучаемую верхушками облаков Юпитера, где самая горячее излучение приходит из более глубоких слоев атмосферы, с минимальным перекрыванием облаками.

Область слева от центра показывает участок Южного Экваториального Пояса с необычно ярким пятном или вспышкой. Одна из вещей, которую искали ученые в инфракрасном диапазоне - доказательство, что темный материал, появляющий на запад от яркого пятна - это начала прояснения атмосферы. Справа вверху можно легко определить частицы, выброшенные наверх вспышкой, обозначенные желтым цветом, вместе со второй вспышкой слева внизу. В следующие недели на западе ожидаются еще выбросы, и эта широтная полоса будет постепенно очищаться, приобретая нормальный коричневый цвет.

Туманность Андромеды - рожденная в слиянии?

Не так много не надо, чтобы разыгралось воображение поэта (ну, или писателя). Вот - столкновения галактик - драматичные, суровые, грандиозные! - Это если их относительные скорости велики. А если нет, если пара галактик кружится в танце, все ближе, ближе, постепенно сливаясь в одну, то поэт скажет - конечно, это любовь! В нашей Живой Вселенной можно найти массу аналогий с обычной жизнью людей (и мы иногда такие аналогии проводим - ведь правда, так интереснее читать?).

Ну и вот вам еще одна история из жизни Вселенной. История рождения Туманности Андромеды, изложенная Филом Плайтом в его блоге Bad Astronomy.

Bad Astronomy,

23 ноября 2010 года

Была ли Туманность Андромеды - самая большая и массивная галактика в нашей локальной группе, создана в результате мегастолкновения 6 млрд лет назад? Согласно новому исследованию французских астрономов, ответ - oui.

Они сделали отличную анимацию на основе своей модели, показывающей столкновение двух галактик:

Вау! Можно увидеть, как разрушаются галактики, и, возможно прочувствовать, насколько буйным и невероятным может быть это столкновение в таких масштабах.

Используя сложный код, моделирующий гравитацию и жидкость (для педантов - гидродинамику), взаимодействие звезд, газа, пыли и темной материи, они обнаружили, что большую часть современной структуры Туманности Андромеды можно объяснить столкновением древней галактики немного больше Млечного Пути и другой, меньшей, примерно в треть массы нашей Галактики. Такая структура включает "…большой тонкий диск с гигантским кольцом газа и пыли, массивным центральным утолщением, гигантский толстый диск, гигантский поток старых звезд, и также другие потоки звезд, открытые в галактическом гало" - это согласно пресс-релизу (сама статья по-французски).

Это может решить еще одну проблему - а что такое Магеллановы облака - две маленькие, неправильные галактики, которые, очевидно вращаются вокруг Млечного Пути и являются ближайшими к нам галактиками на расстоянии около 180 тыс световых лет каждая. Недавние исследования, однако, выдвигают другое предположение - что эти галактики, возможно, пролетают мимо нас на скорости миллион км в час. Эта новая модель Туманности Андромеды показывает, как во время столкновения был вырван и выброшен большой хвост газа - такие хвосты называют еще приливными, они типичны для больших столкновений. В этом случае модель показывает, что этот хвост как раз мог сформировать Магеллановы облака и придать им необходимый импульс наперерез нам!

Видите ли, самый базовый аспект хорошей научной модели - решение некоторой проблемы. Например, почему в Туманности Андромеды есть кольцо газа, вращающееся вокруг центра? Если ваша модель это объясняет - отлично! Но если она еще объясняет многие другие вещи, это значит, что у нее большие шансы быть правильной, ну, или почти правильной. И это похоже на новую модель.

И это новое исследование очень классное. Мы знаем, что столкновения галактик происходят достаточно часто; и что все большие галактики - такие, как Млечный Путь и Туманность Андромеды стали такими, поглотив другие, меньшие галактики. Но обычно это просто карликовые галактики, в то время как исследование доказывает, что у Туманности Андромеды было по крайней мере одно очень, очень большое столкновение когда-то.

Наши читатели знают, что надвигается еще одно столкновение - через 1-2 млрд лет столкнутся уже сами Млечный Путь и Туманность Андромеды. Обе галактики считаются гигантами, так, что когда это случится, это будет захватывающее зрелище. Интересно, будут ли инопланетные астрономы затаив дыхание (ну если они конечно дышат) рассматривать снимки - так же, как делаю это я сейчас?

Фонтаны Парижу... нет, Фонтаны Галактики!!

ХММ-Ньютон
20 ноября 2010 года

Наблюдая газ гало Млечного Пути, светящийся в рентгеновском диапазоне XMM-Ньютон ЕКА собрал новые данные, указывающие на наличие настоящих фонтанов горячего газа в Галактике. Такой сценарий, когда газ переходит в гало, там охлаждается, конденсируется обратно в облака и постепенно оседает обратно на диск, подтверждает важность сверхновых взрывов для эволюции межзвездной среды всей Галактики.

Межзвездная среда (МЗС) Млечного Пути - сложная, динамичная система, состоящая из газа в разных фазах, плотностях и температурах. Взаимодействия холодного, теплого и горячего газа определяет целую историю формирования населения нашей Галактики, формируя колыбели будущих звезд. В частности, наиболее массивные звезды очень сильно влияют на МЗС, высвобождая огромные количества энергии во время жизни и во время смерти - при взрывах.

Одно из фазовых состояний МЗС - горячий газ очень низкой плотности (менее 0.01 cm-3) и температурой несколько млн кельвин, хотя это и не достаточно для излучения рентгеновских лучей. Существование горячего компонента МЗС было предсказано в 70х, немного спустя открытия рентгеновского окна в астрономических наблюдений. С тех пор стало ясно, что горячее фазовое состояние - важный компонент МЗС, поскольку по нему можно напрямую отслеживать вброс энергии в МЗС звездами и сверхновыми.

Взрывы сверхновых, нагревающие МЗС, могут выбрасывать горячий газ над плоскостью Млечного Пути, формируя гало горячего газа у нашей Галактики. Такое гало было впервые открыто рентгеновским телескопом ROSAT в начале 90х, а подобные гало обнаружены так же и у других спиральных галактик. В сценарии галактических фонтанов газ поднимается вверх и вниз над диском, достигая высот в несколько килопарсек, излучая при этом и становясь холоднее. Этот охлажденный газ начинает конденсироваться в облака, которые затем падают обратно на диск, в манере, очень напоминающей фонтаны, что создает глобальную циркуляцию газа в Галактике, динамически соединяя диск и гало. Наблюдения водорода в радиодиапазоне показывают структуры, которые раньше считались сверхпузырями, выбрасываемыми из диска, давая жизнь галактическим фонтанам. Но мы не можем видеть горячий газ, поднимающийся в гало в сверхпузырях потому, что рентгеновские лучи из гало в этих структурах поглощаются материалом диска.

"Хотя мы не можем видеть напрямую горячий газ, поднимающийся от диска, мы давно подозревали, что причиной наличия горячего газа в гало Галактики являются такие галактические фонтаны," объясняет Дэвид Хинли (David Henley) из Университета Грузии (шучу-шучу, из Университета штата Джорджия :), руководившего исследованием, которое подтвердило наличия фонтанов в Галактике. "Мы получили рентгеновские спектры горячего газа в галактическом гало и сравнили их с предсказанными разными моделями. Сценарий галактических фонтанов получился наилучшим объяснением наших данных,".

Исследование базируется на серии спектроскопических наблюдений рентгеновской обсерватории ЕКА XMM-Ньютон, изучающих эмиссию газа в галактическом гало, в которой главную роль играют высокоионизованные атомы кислорода в полосе пропускания обсерватории. Хинли и его сотрудники сравнили данные трех моделей, объясняющих происхождение горячего газа в гало Галактики - в одной, горячий газ накапливался из межгалактического материала, в другой - что газ гало нагревался взрывами сверхновых в самом гало, и, наконец, третья модель возлагает ответственность за появление горячего газа в гало на сверхновые, создающие турбулентную динамику в МЗС и, среди разных других явлений, галактические фонтаны. "Высококачественные спектры, полученные XMM-Ньютон, были абсолютно необходимы для того, чтобы выделить ту роль, которую играют галактические фонтаны в рентгеновском излучении галактического гало," комментирует Норберт Шартел (Norbert Schartel), ученый проекта.

Этот результат показывает, что галактические фонтаны - один из основных игроков на арене перемешивания и перераспределения газа МЗС, подтверждая главную роль сверхновых в глобальной эволюции Млечного Пути.

Комментарий доктора Майкла: все время пересматриваю реальную сущность таких терминов, как звук, ветер, атмосфера, колебания, фонтаны, струи, потоки... Простые понятия, но как они меняются, как они расширяются, если смотреть на Вселенную...