Наблюдения за квазарами: Вселенная расширяется все быстрее
Наблюдения за квазарами подтвердили ускорение расширения Вселенной и существование таинственной темной энергии.
Квазары являются очень яркими объектами, представляющими собой сверхмассивные черные дыры в центрах далеких галактик. Квазар, как правило, расположен очень далеко от нашей Солнечной системы, что позволяет использовать для наблюдения за ним гравитационное линзирование – искажение светового излучения тяжестью массивного объекта. Явление гравитационного линзирования, которое часто называют «космический мираж», было впервые обнаружено в 1979 году, и с тех пор сквозь гравитационные линзы проведены более 100 наблюдений квазаров.
Международная команда астрономов с помощью гравитационного линзирования пытается изучить темную энергию, на которую теоретически приходится более 70% массы Вселенной. Ученые провели масштабное исследование гравилинзированных квазаров из объемной базы данных космических объектов Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
Астрономы обнаружили новый квазар SDSSJ1226-0006, который виден с Земли сквозь гравитационную линзу. На снимке космического телескопа Хаббл отчетливо видно, как под действием гравитационного поля массивной галактики квазар «раздваивается»
За почти 10 лет тщательного изучения 100000 квазаров команда ученых обнаружила около 50 новых квазаров, которые можно наблюдать сквозь гравитационные линзы. Таким образом была накоплена большая статистическая база, позволяющая рассчитать скорость расширения Вселенной. Суть в том, что ускоряющееся расширение Вселенной увеличивает расстояние до каждого квазара и, следовательно, повышает шанс гравитационного линзирования.
Исследователи измерили вероятность гравитационного линзирования далеких квазаров: она составляет около 0,05%. Затем эту цифру сравнили с выводами теоретических расчетов современной модели расширения Вселенной. В итоге выяснилось, что расширение Вселенной действительно ускоряется. Это позволяет предположить, что Вселенная должна быть заполнена таинственной темной энергией.
Ускорение расширения Вселенной является сложной проблемой современной космологии. После Большого взрыва материя должна расширяться, но замедляясь, ведь на нее действуют силы гравитации. Однако наблюдения показывают, что Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью, и объяснить это явление можно только с помощью введения в модель расширения Вселенной некой темной энергии с пока необъяснимыми свойствами.
Миллиарды звезд нашей Галактики "удочеряют" бродячие планеты
Согласно новому исследованию, миллиарды звезд нашей галактики захватили бездомные планеты, во множестве рассыпанные по межзвездному пространству.
Эти планеты были когда-то выброшены звездами, около которых они родились, а потом, попав под притяжение другой звезды, получили у нее постоянное место жительства. Только так можно объяснить наличие планет на очень дальних орбитах, или двухпланетные системы, утверждают авторы статьи, появившейся в последнем номере журнала The Astrophysical Journal, Хэгай Пэрэтс из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже, США, и Тийс Кувенховен из Пекинского университета.
Чтобы проверить свою гипотезу о множественности таких захватов, ученые провели компьютерную симуляцию событий в скоплениях молодых звезд – в этих местах звезды и бродячие планеты скапливаются на небольшом участке пространства. Они обнаружили, что если число бездомных планет равно числу звезд, то 3-6% звезд должны захватить одну из таких планет, причем чем более массивна звезда, тем выше вероятность захвата. С течением времени такие звездные кластеры рассыпаются под действием гравитации, и захваты планет прекращаются.
Бродячие планеты – естественное следствие процесса формирования звезд, заявляют ученые. Они рождаются около звезд с мультипланетной системой и выбрасываются прочь под гравитационным воздействием другой планеты. Получив новое место жительства у другой звезды, бездомная планета занимает орбиту, в 100-1000 раз дальше, чем земная.
На сегодня нет ни одного убедительного свидетельства планетного захвата. По словам ученых, из числа кандидатов в приемные планеты очень трудно вычленить планеты-самозванцы, которые только похожи на захваченные из пустого пространства. Эти планеты точно так же были когда-то выброшены соседями, но остались в поле притяжения родительской звезды. Пэрэтс и Кувенховен считают, что убедительным признаком захваченной планеты является звезда с малой массой – аккреционный диск вокруг нее, из которого потом родились ее планеты, должен быть слишком мал, чтобы породить планету на таком далеком расстоянии или хотя бы закинуть ее туда гравитационным "пинком" планеты-соседки.
Надежный доступ в интернет на Луне, Марсе или на борту Международной космической станции, контроль марсохода из рубки космического корабля на орбите Красной планеты – это и многое другое будет доступно в случае успешного завершения разработки космической коммуникационной сети, которую планирует создать Европейское космическое агентство.
Что общего между межпланетными зондами, навигационными спутниками на орбите Земли и космическими кораблями? Разумеется, это обмен данными – все космические аппараты должны передавать информацию в наземный центр управления, иначе теряется смысл их отправки в космос.
Сложность обмена информацией в космическом пространстве постоянно растет. В будущем благодаря разработкам ЕКА марсоходы или люди, живущие на лунной базе, смогут воспользоваться возможностями флотилии ретрансляционных и навигационных спутников, которые объединят множество космических аппаратов в единую сеть.
Технологии, которые сегодня применяются для связи различных устройств, таких как ноутбуки, планшетные компьютеры и смартфоны, можно использовать и в космосе. Благодаря этому, миниатюрные наноспутники или пилотируемые экспедиции к астероидам всегда смогут связаться с Землей, даже если у них будет отсутствовать или сломается мощный приемопередатчик.
Намерения специалистов ЕКА выходят далеко за рамки создание «межпланетного интернета» - специалисты планируют создать единый стандарт обмена данными в режиме реального времени между различными организациями, разнообразными типами космических аппаратов и наземных станций управления.
В ЕКА считают, что новая технология будет внедряться очень быстро. Так, уже в октябре астронавт ЕКА Андре Кейперс с борта Международной космической станции будет управлять роботом, находящимся в лаборатории Европейского космического агентства. Таким образом будет моделироваться линия связи «орбита Марса – марсоход». В будущем подобный надежный высокопроизводительный канал связи позволит проводить дистанционное изучение других небесных тел в режиме реального времени, но без необходимости высадки человека на поверхность планеты или астероида.
Стандарты будущего «космического интернета» будут обсуждаться на конференции CCSDS в Дармштадте, которая пройдет 16-19 апреля при участии представителей 20 стран, включая космические агентства ЕКА, НАСА, ASI, CNES, Роскосмос, DLR и JAXA.
Астероидная бомбежка: смерть снаружи, жизнь внутри
Считается, что падение астероида уничтожает все живое, а планеты, которые подвергаются непрерывной астероидной бомбежке, априори безжизненны. Однако исследование ученых из Эдинбургского университета в Шотландии показывает, что все не так однозначно: удар астероида уничтожает все живое на поверхности, но при этом способствует развитию подземной жизни.
Открытие было сделано на базе изучения древней истории Чесапикского залива, где Геологическая служба США пробурила скважину глубиной 1,76 км. Образцы породы между 40 и 1000 м свидетельствуют об ударе астероида и переменах, которые произошли в жизни подземных микробов.
Компьютерные модели показывают, что после удара астероида в течение 30 минут огромное цунами заполнило водой свежий кратер. При этом энергия удара нагрела скалы у основания кратера до температуры более 350 градусов по Цельсию. Это убило всю жизнь, которая скрывалась в недрах скалы, но как только скалы остыли, микробы активно начали осваивать новые территории и «расцвели» пуще прежнего.
Изучая образцы породы, биологи обнаружили, что количество микробов на грамм породы с глубиной уменьшается – типичная картина, знакомая по большинству пробуренных в скалах скважин. Однако в местах воздействия астероида наблюдается большее разнообразие микробов и их неравномерное расселение, как будто биосфера еще не до конца восстановила равновесие. Исследование показало, что это связано не с недостатком питательных веществ, наоборот - в месте удара астероида обнаружилось обилие сульфатов и органического углерода.
Судя по всему, 35 миллионов лет – это недостаточный срок для заполнения породы, образовавшейся в результате падения астероида.
Это означает, что астероидная бомбардировка «расчищает» пространство для новой микробной жизни и снабжает ее пищей. Причем на глубине около 1 км ученые обнаружили рекордное количество бактерий - около миллиона клеток на грамм породы. В результате удара образовалось множество трещин и щелей, которые пропускают воду и питательные вещества на большие глубины, помогая бактериям распространятся на новые обширные территории.
Ученые полагают, что подземная жизнь на Земле могла процветать даже во времена мощнейшей астероидной бомбежки около 4 млрд лет назад. На других планетах микробы также могут активно размножаться и расширять ареал обитания вблизи ударных кратеров.
Вопреки ожиданиям: вокруг Солнца темной материи нет
Группа чилийских астрономов, работающих в обсерватории La Silla, входящей в состав Европейской Южной обсерватории, не обнаружила в большом куске галактического пространства вокруг Солнца ожидаемой темной материи.
Исследование чилийцев имело своей целью именно поиск темной материи. Она находится везде, но, как сегодня считают, концентрируется в центрах галактик, да еще, может быть, в каких-то особых межгалактических полостях. Солнце – почти окраинная звезда Млечного пути, и здесь царствует гало темной материи. То есть, если общая масса темной материи составляет 80% от всей массы Вселенной, то в нашем галактическом "захолустье" на каждый объем пространства, равный объему Земли, должно приходиться не меньше 400 грамм материи.
С помощью телескопов Обсерватории La Silla астрономы обследовали 400 гигантских звезд, находящихся на расстоянии до 13 тысяч световых лет от Солнца. Ученые с рекордной точностью определили характеристики их движения и на этом основании вычислили массу указанной сферы. И были поражены, обнаружив, что эта масса совпадает с массой звезд, газа и пыли, находящихся там. Для темной материи в нашем микрорайоне Галактики места просто не оказалось. Если говорить строго, то погрешность измерения в эксперименте позволяла обнаружить темную материю, если ее масса в пространстве объемом Землю превышала 70 грамм. Этого не случилось.
"Расчеты показывают, что темная материя обязательно должна была проявить себя в наших измерениях, - утверждает Кристиан Мони Бидин из отделения астрономии чилийского Исследовательского Университета, - но там ее нет!" Если это открытие будет подтверждено, то ученым придется искать другое решение проблемы "недостающей массы", поскольку все факты указывают на то, что какое-то невидимое гравитационное воздействие все-таки есть. Галактики, в том числе и Млечный Путь, крутятся быстрее, чем можно, есть множество других нестыковок, которые до сих пор могло объяснить только наличие темной материи. Кроме того, сразу несколько установок по поиску частиц, составляющих основу темной материи, строятся или уже работают, хотя темная материя от этого не становится менее уловимой.
Кристиан Мони Бидин очень надеется, что свет на эту темную тайну прольет будущая орбитальная обсерватория Европейского космического агентства под названием Gaia. Планируется, что этот оптический телескоп начнет работу в 2013-м году. Он будет составлять подробную карту Млечного пути и укажет координаты более чем миллиарда звезд.
В рамках нового проекта НАСА привлечет астрономов-любителей для поиска околоземных объектов (NEO), например, астероидов, орбиты которых иногда проходят очень близко к Земле.
Начиная с этой недели новый проект под названием Target Asteroids! будет поддерживать будущую миссию НАСА OSIRIS-REX по изучению астероида 1999 RQ36. Запуск этой миссии к астероиду запланирован на 2016 год, к своей цели аппарат доберется к 2019 году.
Космический зонд OSIRIS-REX соберет пробы пород с поверхности астероида 1999 RQ36
Астрономы-любители помогут лучше изучить параметры орбиты, вращение и колебания яркости околоземных объектов. В свою очередь, профессиональные астрономы будут использовать эту информацию для уточнения теоретических моделей астероидов, вроде 1999 RQ36.
Миссия OSIRIS-REX изучит глобальные свойства астероида, измерит негравитационные силы и соберет информацию, которую можно сопоставить с данными наблюдений с Земли. В 2023 году OSIRIS-REX вернется на Землю и привезет с собой по крайней мере 60 грамм реголита с поверхности астероида.
Программа Target Asteroids! поможет сравнить данные наблюдений множества астрономов-любителей с наблюдениями миссии OSIRIS-REX.
Предыдущие наблюдения показывают, что 1999 RQ36 состоит из примитивных материалов, оставшихся со времен ранней Солнечной системы. Изучение астероида позволит узнать о потенциальных рисках падения околоземных объектов на Землю и «строительных блоках жизни», которые, возможно, были принесены астероидами на нашу планету.
Астрономы-любители на протяжении более 10 лет будут наблюдать за околоземными объектами и внесут важный вклад в уточнение орбит многих новых объектов и планирование беспилотных и пилотируемых миссий к астероидам.
Анализ снимков космического зонда НАСА Cassini показывает, что озеро спутника Сатурна Титана ведет себя точно так же, как и озеро в Южной Африке.
Наблюдения Cassini показали, что озеро Титана, известное как Ontario Lacus, является углублением в почве, которое периодически наполняется жидкими углеводородами, стекающими по склонам.
Эти делает Ontario Lacus очень похожим на озеро Etosha Pan – соленое озеро площадью 4,8 тыс. кв. км, расположенное на севере Намибии. Большую часть времени Etosha Pan - это пересохшая низменность, с буграми глины и соли, но в сезон дождей она наполняется водой. После того, как вода испаряется, остается осадок соли, который позволяет определить насколько большим был
Озеро Ontario Lacus на спутнике Сатурна Титане очень похоже на земное соленое озеро Etosha Pan
«Некоторые вещи, которые есть на нашей планете, существуют и на Титане, говорит член команды Cassini Бонни Буратти. - На Земле соляные озера, как правило, образуются в пустынях, где вода может прибывать очень быстро и в большом количестве. Видимо, то же самое происходит и на Титане».
Надо отметить, что на Титане нет воды – ее заменяют жидкие углеводороды: метан, этан и пропан. Их цикл очень похож на земной круговорот воды, и сегодня Титан – это единственное внеземное тело, поддерживающее стабильность жидкости на поверхности. На Титане существует полный цикл углеводородов: между атмосферой, поверхностью и недрами непрерывно идет круговорот водорода, углерода и азота. Озера Титана - это неотъемлемая часть этого процесса.
Последние наблюдения Cassini являются частью продолжающегося исследования Ontario Lacus - самого большого озера в южной полярной области Титана. Космический зонд изучал озеро с помощью нескольких различных инструментов, в результате чего выяснилось, что Титан очень похож на Землю и его климат меняется в зависимости от сезона.
Эти наблюдения подчеркивают важность сравнительной планетологии в современных планетарных науках. Обнаружение на поверхности чужих миров геологических особенностей, присутствующих и на Земле, позволяет проверить теории, объясняющие их формирование.
Группа ученых из Университета штата Вашингтон разработала оригинальную миссию по поиску жизни на Марсе. Ученые хотят отправить на Красную планету несколько небольших космических аппаратов, которые упадут на поверхность Марса в различных регионах и проведут ряд тестов по поиску признаков жизни.
Ученые уже направили в НАСА свои разработки, названные миссией BOLD (Biological Oxidant and Life Detection). В ходе миссии шесть 60-кг зондов в форме перевернутой пирамиды будут сброшены с орбиты Марса и опустятся на его поверхность. После этого бортовая аппаратура зондов проведет полтора десятка экспериментов и передаст данные на орбитальный аппарат. Зонды измерят влажность и кислотность почвы, количество неорганических ионов, а также концентрацию перекиси водорода - в соответствии с гипотезой Шульце-Макуша, которая предполагает, что марсианские микроорганизмы могут состоять из смеси воды и перекиси водорода. Кроме того, каждый зонд будет оснащен простым микроскопом для поиска форм жизни, похожих на древние земные ископаемые микроорганизмы микрофоссилии. Один из инструментов будет искать длинные молекулы, схожие с нуклеиновыми кислотами. Некоторые эксперименты будут повторять работу аппаратов Viking, но с большей точностью.
Каждый зонд миссии BOLD сможет приземлиться на поверхность Марса с вероятностью 50/50. Однако учитывая, что зондов будет шесть, вероятность успеха миссии составляет 98%.
Миссия BOLD представляет собой пример космических беспилотных проектов нового поколения: выполненных с учетом новейших достижений науки и техники, но использующих небольшие относительно дешевые и простые в доставке космические аппараты. По мнению многих специалистов, подобные мини-зонды в ближайшем будущем поставят ученым множество ценных научных данных.
опубликовано 25 апр ‘12 01:10 текст: Александр Храмов/Infox.ru
Вспышки сверхновых звезд, с которыми периодически сближается Солнечная система, могут изменять климат Земли, тем самым влияя на биоразнообразие.
Профессор Хенрик Свенсмарк из Датского технического университета изучил влияние взрывов сверхновых звезд на развитие жизни на Земле. Результаты его исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Когда массивная звезда исчерпывает доступное ей топливо, она взрывается и на короткий срок начинает светиться ярче, чем все остальные звезды ее галактики. После взрыва сверхновой в космическое пространство выбрасываются потоки заряженных частиц высокой энергии, получившие название галактических космических лучей. Если сверхновая образовалась достаточно близко к Солнечной системе, то это излучение оказывает прямое влияние на атмосферу Земли.
Датский физик проанализировал геологические и астрономические данные, касающиеся последних 500 миллионов лет существования нашей планеты, и выяснил, в какие периоды вспышки сверхновых происходили поблизости от Земли. Солнце постоянно движется по спиральным рукавам нашей галактики, Млечного Пути, и время от времени проходит мимо так называемых открытых кластеров звезд. Некоторые звезды в этих кластерах обладают достаточной массой, чтобы взрываться и становиться сверхновыми. Проанализировав имеющуюся информацию об открытых кластерах и сопоставив ее с возможной галактической траекторией движения Солнца, Свенсмарк вычислил, когда и мимо каких взрывающихся звезд могла проходить наша Солнечная система за прошедшие 500 миллионов лет.
Чаще взрывы - разнообразнее жизнь
Сравнив полученные данные с геологической летописью нашей планеты, профессор обнаружил, что взрывы сверхновых ощутимо влияли на условия жизни на Земле. Когда Солнечная система проходило те регионы Млечного Пути, где взрывы сверхновых были частыми, жизнь на Земле процветала. «Эволюция земной жизни подобно зеркалу отражает эволюцию галактики», -- сказал Свенсмарк.
О разнообразии жизни профессор судил по морской фауне, которая наиболее полно сохраняется в ископаемом состоянии. Как правило, динамику биоразнообразия связывают с движением континентов и изменением уровня моря. Наиболее разнообразны живые организмы были в те эпохи, когда континенты расходились в разные стороны, а между ними образовывались глубокие моря. Напротив, при схождении континентов и измельчании морей биоразнообразие падало.
Однако, по мнению датского ученого, что не менее важную роль тут играло космическое излучение, порожденное вспышками сверхновых. Периоды расцвета морской биоты, когда количество видов и родов морских организмов увеличивалось, совпадали со сближением Солнечной системы с группами сверхновых звезд. А массовые вымирания и периоды упадка биоразнообразия приходились на те эпохи, когда космическое излучение было минимально.
Как указывает Свенсмарк, космическое излучение едва ли ощутимым образом увеличивало количество мутаций ДНК. Однако вспышки сверхновых могли влиять на биоразнообразие косвенно, через климат. Интенсификация космического излучения усиливает ионизацию атмосферы, что, в свою очередь, влечет за собой повышение облачности. Густая облачность увеличивает отражательную способность Земли (альбедо), в результате чего она охлаждается, так как солнечное тепло начинает сильнее отражаться облаками. Таким образом, в условиях интенсивного космического излучения, вызванного взрывами сверхновых звезд, климат Земли становится холоднее.
Общее похолодание климата, считает исследователь, ведет к повышению разнообразия жизни, так как появляются новые виды, приспособленные к холодным местообитаниям. Кроме того, в равномерно теплом климате не так ощутима разница между экваториальным поясом и полюсами, поэтому биоразнообразие в нем меньше, чем в более холодном.
По мнению ученого, изменение интенсивности космического излучения также позволяет объяснить кратковременные колебания уровня моря. Вспышка сверхновой в результате ионизации атмосферы может вызвать кратковременное похолодание (10-100 тысяч лет) и обледенение полюсов. В результате часть воды становится льдом и уровень моря падает.
опубликовано 25 апр ‘12 14:51 текст: Александр Храмов/Infox.ru
Галактика Сомбреро состоит не только из светящегося диска, как считалось ранее, но и из огромного эллипсоидного скопления звезд. Анализ устройства Сомбреро поможет лучше понять механизмы эволюции галактик.
В то время как одни галактики во Вселенной имеют округлую форму, другие, подобному нашему спиральному Млечному пути, по форме напоминают уплощенный диск. Однако галактика Сомбреро может совмещать в себе обе эти формы, свидетельствуют наблюдения, получение с помощью Спитцера, космического телескопа NASA. Это открытие делает Сомбреро первой из известных галактик смешанного типа.
Галактика Сомбреро, известная также под номером NGC 4594, расположена в 28 миллионах световых лет от нашей планеты в созвездии Девы. С Земли эта галактика чем-то напоминает шляпу с тонкими краями и выпуклостью посередине. До настоящего времени астрономы не могли определить, устроена ли эта галактика как кольцо или спираль, но все они склонялись к тому, что она имеет дисковидную форму. Оказалось, что это только часть правды.
В действительности, галактика Сомбреро по форме напоминает эллипс, в центре которого располагается более яркий плоский диск. В световые телескопы был виден только этот светящийся диск сравнительно небольших размеров, напоминающий сияющий нимб. И только телескоп Спитцер, работающий в инфракрасном диапазоне, смог сквозь космическую пыль различить старые и более тусклые звезды, образующие вокруг диска огромное скопление в форме эллипса.
Ученые считают, эллиптическое скопление звезд едва ли могло «поглотить» уже существующий диск, так как это разрушило бы его структуру. Скорее всего, дело обстояло иначе. Около 9 миллиардов лет назад эллиптическое скопление могло быть окружено огромным облаком газа, которое сосредоточилось по центру эллипса и образовало диск из более молодых и ярких звезд.
Теперь ученые пытаются понять, насколько необычен подобный процесс для Вселенной. По своей структуре галактика Сомбреро в чем-то напоминает галактику Центавр А, в центре которой тоже есть диск из звезд. Однако он гораздо меньше, чем у Сомбреро. Астрономы предполагают, что Центавр А может соответствовать более ранней стадии эволюции галактики Сомбреро.
