Самые интересные космические открытия в 2020 году
В прошедшем году ученые не только делали новые открытия — в списке космических загадок тоже случилось пополнение: это странные радиокруги, исчезающие планеты, следы самого мощного межгалактического взрыва и даже непонятно как выжившая сверхновая.
Самая «экстремальная» экзопланета
В рядах экзопланет появилась новая — K2-141b. Это каменистая и раскаленная экзопланета. Да, как и на Земле, на ней есть океаны, которые испаряются, превращаясь в облака, а затем конденсируются и выпадают обратно на поверхность в виде дождя. Только в случае с K2-141b речь идет не о воде, а о камнях.
В 2020 году астрономы смоделировали атмосферу и погоду K2-141b и получили весьма впечатляющую картину. Дневная сторона планеты нагревается до 3000 °C, превращая поверхность в огромный океан лавы глубиной 100 км. Камень фактически испаряется при такой температуре, создавая атмосферу, в основном состоящую из диоксида кремния. Сверхзвуковой ветер переносит двуокись кремния на ночную сторону планеты, где она охлаждается при температуре ниже –200 °C и выпадает в виде каменного дождя.
Планета, которой никогда не существовало?
Экзопланета Дагон (ранее Фомальгаут b) была обнаружена возле звезды Фомальгаут — одной из самых ярких звезд на ночном небе, расположенной всего в 25 световых годах от Земли. Экзопланету ученые обнаружили в 2008 году, и она была первой экзопланетой, обнаруженной напрямую, а не косвенными методами наподобие наблюдения за эффектами, которые проявляются у родительской звезды.
Но в 2020 году астрономы попросту не нашли Фомальгаут b на небе. После анализа десятилетних наблюдений Хаббла оказалось — то, что было ярким пятном света в 2004 году, полностью исчезло уже к 2014 году. И обычно экзопланеты так себя не ведут.
Поэтому новое исследование предложило логичное объяснение – Фомальгаут b никогда не существовала, во всяком случае, в виде планеты. Компьютерное моделирование показало, что это, скорее всего, было плотное пылевое облако, созданное в результате столкновения двух астероидов или комет, которые затем дрейфовали рядом друг с другом почти 10 лет.
Бетельгейзе не планирует взрываться
Еще в 2019 году Бетельгейзе начала тускнеть, чем озадачила астрономов. Второй эпизод потемнения звезды опять заставил ученых думать о взрыве, но все оказалось гораздо прозаичнее.
Новое исследование выяснило, что такие эпизоды вызывают пульсации, а вовсе не готовность красного сверхгиганта к взрыву. Более того, оказалось, взрыва можно ждать еще примерно 100 тысяч лет, а сама звезда по размерам меньше, чем предполагалось, и находится ближе к Земле — на расстоянии в 530 световых лет. Правда, опасаться все равно не стоит — взрыв никак не отразится на нашей планете.
Еще одна звезда со странной судьбой: в начале 2020 года астрономы обнаружили, что белый карлик под названием SDSS J1240 + 6710 стал сверхновой – и пережил взрыв, не разлетевшись по галактике. Хотя сверхновая обычно — финальный этап жизни звезд.
Вероятно, дело в необычном составе звезды — в нем не было водорода или гелия, но зато присутствовали углерод, натрий и алюминий, которых обычно нет в белых карликах. Размер небесного тела — всего около 40% от массы Солнца. И сейчас оно проносится через галактику со скоростью 900 000 км/ч.
Единственное объяснение, которое придумали ученые: звезда каким-то образом пережила частичную сверхновую, о чем говорит ее состав. Но пока окончательного вердикта астрономы так и не вынесли.
Звезда превращается в планету из-за черной дыры
Но, пожалуй, самая необычная судьба ждет звезду в галактике GSN 069. Примерно через триллион лет она может превратиться в планету, похожую на Юпитер, благодаря бесконечному сближению с черной дырой.
Это выяснилось, когда астрономы заметили яркие рентгеновские всплески через каждые 9 часов — оказалось, что это звезда, вращающаяся по уникальной спирографической орбите вокруг черной дыры. Вспышки были вызваны веществом, которое выплескивалось с поверхности звезды каждый раз, когда она проносилась мимо черной дыры.
За несколько миллионов лет звезда превратилась из красного гиганта в белого карлика. Если дать ей еще триллион лет, она остынет настолько, что превратится в планету.
Следы самого мощного взрыва во Вселенной
Как и галактические вулканы, черные дыры иногда вспыхивают и испускают мощные вспышки энергии, пробивая дыры в окружающем их газе. А в прошедшем году телескопы обнаружили один из самых больших «кратеров», когда-либо существовавших во Вселенной.
Похоже, что сверхмассивная черная дыра в центре скопления галактик Змееносца в какой-то момент в далеком прошлом очень мощно «выстрелила» извержением — в обнаруженный кратер можно подряд поместить пятнадцать галактик Млечного Пути. Количество энергии, которое потребовалось, чтобы оставить такой межгалактический след, сложно даже представить — это было самое мощное извержение черной дыры во Вселенной.
Пульсар с самым сильным магнитным полем
В этом году внимание астрономов привлек еще один тип нейтронной звезды — она обладает самым сильным магнитным полем, которое когда-либо наблюдали во Вселенной.
Ученые подсчитали, что магнитное поле этого пульсара достигает 1 млрд Тесла (Тл). Например, магнитное поле Солнца составляет около 0,4 Тл, среднего белого карлика — 100 Тл, а у Земли — и вовсе 30 мкТл.
Новая космическая загадка — странные радиокруги
Ученые не стали изобретать сложных названий для новой космической загадки — это странные радиокруги (odd radio circles, или ORC). Они представляют собой необъяснимые сгустки радиоизлучения, которые не соответствуют ни одному известному науке объекту или явлению.
Несколько ORC были обнаружены на радиоизображениях в виде четких кругов, и они не испускают никаких оптических, инфракрасных или рентгеновских сигналов. Астрономы еще не могут сказать, насколько они далеко находятся от Земли и каковы их реальные размеры.
Астрономы уже исключили вероятность, что это артефакты, остатки сверхновой и пылевые облака. Сейчас ORC кажутся новым астрономическим объектом, и теперь астрономы разгадывают эту загадку.
Скоростные магистрали в Солнечной системе
Ученые выяснили, что в Солнечной системе проходит самая настоящая скоростная «автострада» — извилистые туннели и каналы вокруг планет. По ним небесные тела наподобие комет и астероидов могут перемещаться по галактике гораздо быстрее обычного.
Например, от Юпитера до Нептуна небесное тело может долететь меньше, чем за 10 лет, хотя без магистрали это занимает больше 100 тысяч лет. На практике это открытие означает, что, спроектировав космические корабли с учетом скоростных каналов, можно сэкономить на ракетном топливе и путешествовать не только на ближайшие к Земле планеты, но и в отдаленные уголки Солнечной системы.
Источник
10 величайших астрономических открытий всех времен
Тысячи лет назад человек впервые взглянул в небо и, честно говоря, не понял ничего. Возможно, он увидел там бога. Возможно, комету. Пусть разбираются историки. Прошли тысячи лет, и человек снова взглянул в небо — уже с помощью, например, космического телескопа Хаббла. Он увидел там мириады звезд, квинтиллионы планет, гигантские расстояния и… ничего (темную материю, то есть). Мы быстро учимся. Космический телескоп Джеймса Вебба будет в 100 раз мощнее Хаббла и покажет еще больше. Но что-то мы открыли и без него.
Небо меняется, планеты движутся
Со временем некоторые умные люди подметили, что звезды движутся по небу предсказуемым образом. Они проходили по тому же пути, что и Солнце, и движутся на фоне других звезд. Теперь мы знаем, что это планеты (от греческого слова, означающего «странники»). Во многих культурах эти планеты получили имена богов. Меркурий, Венера, Марс, Сатурн и Юпитер, Нептун, Уран названы в честь высших существ, почитаемых в древности.
Земля и Солнце не являются центром Вселенной
Простое решение было предложение Николаем Коперником в 1500-х годах, когда он поставил Солнце в центр Вселенной, а Землю пустил вращаться вокруг него, подобно другим планетам. (В третьем веке это также предлагал Аристарх Самосский из Греции, но его труды не были хорошо известны в западном мире на тот момент). Такая расстановка решала проблему эпицикла и подкреплялась другими свидетельствами. К примеру, открытие Галилеем спутников Юпитера в 1610 году показало, что не все вращается вокруг Земли. Религиозные власти были недовольны, но со временем все встало на свои места.
По мере развития телескопических технологий, мы узнали также, что и Солнце не является центром Вселенной. В 1750-х годах считалось, что Млечный Путь — это большая коллекция звезд со своим собственным центром. К началу 1900-х наблюдения новых звезд в других галактиках показали, что они были дальше, чем Млечный Путь. Наконец, астроном Эдвин Хаббл обнаружил доказательства того, что Вселенная расширяется равномерно во всех направлениях, не имея истинного центра.
Все зависит от гравитации
В начале 1900-х наше понимание гравитации изменилось вместе с наблюдениями физиков вроде Альберта Эйнштейна, который выяснил, что время может меняться в зависимости от системы координат. Если вы путешествуете на скорости, близкой к световой, ваше чувство времени замедляется по сравнению с чувством живущих на Земле. Время стали считать четвертым измерением (после ширины, высоты и длины), и это привело к лучшему пониманию невероятных гравитационных условий вокруг черных дыр и других массивных гравитационных объектов. Гравитация объекта стала следствием «искривления» пространства-времени.
В начале 2016 года гравитационные волны были обнаружены обсерваторией LIGO. Это рябь в пространстве-времени, вызванная взаимным вращением массивных объектов вроде черных дыр. Эйнштейн предсказал их существование, и астрономы искали их более 50 лет.
За Сатурном есть планеты
За этим открытием стремительно последовали другие: Церера (тогда ее назвали астероидом, а не карликовой планетой) была обнаружена в 1801 году. Нептун в 1846, а Плутон (сначала ставший планетой) в 1930 году. Солнечная система оказалась куда более большим местом, чем думали раньше. Со временем модели позволили предположить, что кометы обитают за пределами орбиты Нептуна среди других ледяных объектов — в поясе Койпера. В начале 2000-х несколько новых объектов размером с Плутон были обнаружены в поясе Койпера, что позволило Международном астрономическому союзу создать новую категорию объектов — «карликовые планеты» — и поместить Плутон и Цереру в эту категорию.
Не менее поразительным стало открытие планет за пределами нашей Солнечной системы. Сначала астрономы нашли три планеты возле пульсара PSR B1257+12 в 1992 году, потом крупную экзопланету возле звезды главной последовательности 51 Пегаса в 1995 году. Сегодня мы знаем о существовании более 1000 планет за пределами Солнечной системы, и еще тысячи ожидают своего часа. Большую их часть обнаружил космический телескоп NASA Кеплер, запущенный в 2009 году.
Существует космический предел скорости
Хотя все мы мечтаем о варп-двигателе из «Звездного пути», который позволил бы нам в мгновение ока покрывать огромные расстояния, нас стесняют ограничения физики. Другим открытием Эйнштейна было уравнение E = mc 2 , определяющее эквивалентность массы и энергии. Когда вы летаете на скорости, близкой к скорости света, необходимая вам энергия увеличивает вашу массу. В точке непосредственно перед нарушением светового предела масса становится бесконечной. Двигаться быстрее просто невозможно.
Однако теоретическая физика предлагает хитроумные короткие ходы. Возможно, во Вселенной имеются червоточины, через которые вы сможете путешествовать легко и непринужденно, пересекая огромные расстояния в минуты. Возможно, существуют способы хотя бы коммуникации со скоростью света, поскольку квантово-запутанные частицы могут сообщаться мгновенно, вне зависимости от разделяющего их расстояния. Но насколько нам известно сейчас, скорость света равна максимально возможной скорости путешествия.
Мы видим эхо Большого Взрыва
Мы можем наблюдать останки этого огромного взрыва, благодаря случайному открытию в 1965 году. В то время как существование фонового излучения впервые предположил Ральф Альфер в 1948 году, двое ученых из Bell Telephone Laboratories обнаружили его лишь десятки лет спустя, когда столкнулись с помехами на новом радиоприемнике. Арно Пензиас и Роберт Вильсон нашли излучение вместе с другой командой, что вылилось в две работы (по одной от каждой группы), опубликованные в Astrophysical Journal в 1965 году.
Астрономы теперь знают о существовании крошечных температурных колебаний (анизотропии) в космическом микроволновом фоне (CMB), которые выявляют незначительные колебания плотности в ранней Вселенной. Эти незначительные флуктуации могут быть обнаружены с помощью очень чувствительных приборов вроде WMAP и европейского космического телескопа Планка. Считается, что эти вариации могут раскрыть многое о формировании ранней Вселенной, крупномасштабной структуры Вселенной и природе самых первых галактик.
Вселенная расширяется (и все быстрее)
Открытие было весьма громким, но еще больше астрономы удивились в конце 90-х годов прошлого века, когда обнаружили, что расширение ускоряется. Астрономы, измеряющие сверхновые в далеких галактиках, обнаружили, что эти сверхновые были менее яркими, чем предсказывали по их красному смещению (что указывает на то, что они удаляются от нас). Это открытие в конечном итоге принесло ученым Нобелевскую премию.
Мы не сможем увидеть большую часть материи во Вселенной
Есть также несколько теорий относительно того, чем может быть эта темная энергия. Она может быть свойством самого пространства-времени. По мере расширения пространства рождается больше темной энергии, которая еще дальше толкает расширение. Другое возможное объяснение связано с квантовой теорией вещества, в рамках которой допускается возникновение и исчезновение частиц, рождающих энергию.
Темная энергия, как полагают, составляет 68% массы известной Вселенной, а темная материя — 27%. Ученые не уверены относительно природы темной материи, но знают о ее существовании по гравитационному воздействию. Мы видим, как она искривляет свет за счет гравитационного линзирования. Остальная часть Вселенной, менее 5%, состоит из привычной энергии и материи, которые мы можем видеть с телескопами.
На других мирах есть вода и лед
Европа, спутник Юпитера, и Энцелад, спутник Сатурна, считаются наиболее перспективными для жизни за пределами Земли, по крайней мере в Солнечной системе. Кроме того, вода может существовать в жидкой форме внутри этих лун. На Титане, спутнике Сатурна, много углеводородов, а под поверхностью может скрываться жидкий океан.
Более продвинутые наблюдения в 90-х годах и далее нашли водяной лед в самых неожиданных местах. Оказалось, водяной лед может быть на безвоздушной Луне и даже на Меркурии — ближайшей к Солнце планете — если лежит в постоянно закрытых от Солнца кратерах или под защитным слоем пыли. Полярные шапки, состоящие частично из льда, имеются на Марсе. Лед есть на кометах и на небольших мирах вроде карликовой планеты Церера.
Впереди нас ждет много интересного
Европейский Чрезвычайно Большой Телескоп, который будет завершен в 2024 году, если все пойдет по плану, будет изучать тайны Вселенной с Земли. По плану, он будет искать экзопланеты, вглядываться в первые дни существования Вселенной, сверхмассивные черные дыры и загадочную темную материю. Телескопы нового поколения также поищут планеты, похожие на Землю, в других солнечных системах, изучат их атмосферы, орбиты и происхождение.
Недавнее открытие гравитационных волн, ключевого компонента общей теории относительности Эйнштейна, открыло путь новому типу астрономии — гравитационно-волновой астрономии. Независимая от электромагнитного спектра, гравитационно-волновая астрономия измерит рябь пространства-времени и покажет массивные объекты, которые оставались бы невидимыми для оптических телескопов.
Источник