Астрономы потеряли 90 процентов удаленных галактик

Черные дыры поставили под сомнение природу темной материи

Темная материя, возможно, распределена во Вселенной иначе, чем предписывают большинство из существующих теорий. К такому заключению пришли астрономы, изучающие поглощение темной материи черными дырами.
Темной материей, или скрытой массой называют пока не обнаруженную экспериментально субстанцию, которая участвует в гравитационных взаимодействиях, но не участвует в электромагнитных. Гипотеза о существовании темной материи была предложена после того, как астрономы обнаружили, что массы известных астрономических объектов недостаточно для того, чтобы они взаимодействовали так, как это наблюдают ученые.
Авторы нового исследования строили математические модели поглощения темной материи черными дырами - объектами со столь сильным гравитационным полем, что даже излучение не способно его покинуть. Большинство гипотез, описывающих свойства темной материи, предполагают, что она существует в виде плотных "комков". Согласно новым данным, если бы это предположение оказалось верным, то сверхмассивные черные дыры (массой от нескольких миллионов до миллиардов масс Солнца) в молодой Вселенной, засасывая в себя огромные количества темной материи, изменили бы облик Вселенной до неузнаваемости. Другими словами, если бы темная материя была распределена так, как считается, окружающее космическое пространство выглядело бы сейчас совершенно иначе.
Ученые определили критическое значение плотности темной материи - семь солнечных масс на каждый кубический световой год. По утверждениям авторов работы, темная материя не может быть упакована с большей плотностью даже локально.
Совсем недавно физики заявили, что им, возможно, удалось получить данные, которые можно рассматривать как доказательство существования темной материи. Однако сами авторы, анализировавшие показания детектора CoGeNT, подчеркивают, что новые результаты нуждаются в многократной тщательной проверке.

Рождение суперзвезды: Одной тайной меньше

До сих пор теория показывала, что массивные звезды вообще не могли бы сформироваться из первоначальной туманности: их рано появляющееся сияние помешало бы завершить процесс рождения крупного светила. Уточненные модели показали, как они все-таки появляются на свет.
Процесс рождения крупных звезд, которые насчитывают от десятков до сотен солнечных масс, еще несколько десятилетий назад поставил ученых перед, казалось, неразрешимой проблемой. Конденсируясь из первоначального газопылевого облака, они довольно быстро набирают достаточный вес и плотность для того, чтобы в недрах их стартовал термоядерный синтез, звезда засияла – и испускаемое ей излучение «сдуло» остатки окружающего облака материи, не дав звезде сформироваться до конца. Но в реальности-то этого не происходит! Долгие годы загадка эта не имела решения.
Однако на днях большая группа ученых из США, Германии и Мексики выступила с сообщением о том, что новые, уточненные компьютерные модели позволили расколоть этот орешек. Проведенное на ее основе моделирование процесса рождения крупной звезды показало, что, коллапсируя в плотные образования, газопылевое облако не сразу принимает сферическую форму, а образует протяженные нитевидные сгустки. Эти нити эффективно поглощают радиацию, исходящую от новорожденной звезды. Излучение, таким образом, подогревает газопылевое облако, заставляя его мерцать, подобно огоньку свечи, но неспособно распылить его в пространство.
«Чтобы получить массивную звезду, - поясняет один из авторов работы, - вам понадобится большие количества газа и пыли. Гравитация заставляет их частицы понемногу конденсироваться с образованием протяженных плотных нитей, которые и подкармливают быстро растущую звезду в недрах газопылевого облака».
Даже когда звезда уже начала светиться – то есть, в ней уже стартовала термоядерная реакция – крупное облако продолжает конденсироваться. Ультрафиолетовое излучение звезды ионизирует окружающий газ, образуя туманность, раскаленную до 10 тыс. градусов Цельсия. При таких условиях туманность должна была бы распылиться окончательно по космическому пространству.
Однако количество газа и пыли в туманности достаточно велико, и под действием собственной гравитации они формируют нитевидные спутанные структуры, по мере приближения к звезде. Когда молодая звезда проходит сквозь них, они поглощают ультрафиолетовое излучение, защищая, таким образом, разупорядоченную туманность от его воздействия.

В космосе найдена гигантская двойка

Астрономы обнаружили необычную планетарную туманность NGC 5189: она имеет форму цифры два, или перевернутой латинской буквы S. Подробно работа ученых описана в пресс-релизе Европейской южной обсерватории (ESO).
Планетарная туманность - это результат гибели небольшой звезды (массой 0,3-0,6 солнечных), сбрасывающей свои внешние газовые оболочки. В некоторых местах оболочки "выпячиваются" в форме пузырей, напоминающих гигантские планеты (отсюда и название туманностей).
Форма NGC 5189 заметно отличается от "классической" (обычно планетарные туманности округлые). Пока ученые не могут объяснить, почему эта туманность имеет столь необычную конфигурацию со сложной симметрией.
Недавно другой коллектив астрономов обнаружил новый класс объектов, родственных планетарным туманностям. Ученые назвали эти объекты суперпланетарными туманностями. По расчетам ученых, они образовались после гибели звезд, масса которых составляет от одной до восьми солнечных.

Уже давно известно, что на Красной планете существуют полярные шапки. В северной части эта шапка имеет большие размеры по сравнению с южной. Эти марсианские полярные шапки изменяют свои размеры в течение года и при смене сезонов. Они тают или наоборот размеры полярной области увеличиваются по причине наступления зимнего периода. Марсианские полярные шапки отчетливо видны с Земли на фоне красной планеты при помощи телескопов.

Примерно в середине зимы размеры марсианской полярной шапки таковы, что захватывают 50-е широты планеты. В этих зонах за долгие годы сформировались остаточные мерзлоты и слои различных минералов. Если присмотреться к фотографиям поверхности Марса, то эти слои будут выглядеть как некие вихри. На детальных фотоснимках планеты отчетливо видны уступы и неровности рельефа зон полярных шапок. Мелкозернистый марсианский грунт в перемешку со льдом – именно такой состав имеют долголетние отложения в области марсианских шапок. По предположениям астрофизиков строительным материалом для марсианских полярных шапок служит вода.

Даже в самый разгар летнего сезона на Марсе температура его северной полярной шапки не снижается ниже 200 градусов по Кельвину. Это стало возможным определить при помощи обзора Марса в инфракрасном свете, а такие температурные режимы способствуют быстрой потере углекислого газа из атмосферы. Зимой ширина северной шапки составляет около 1000 километров, а южной 300 км.

По теоретическим предположениям ученых в области северного полюса Красной планеты находится наибольшая концентрация льда и воды. Эти ледники формировались в течение миллионов лет, в результате чего толщина нижнего слоя таких ледников составляет порядка нескольких сот метров, по составу образован из воды. Верхний ледниковый слой образован по предположениям ученых из углекислоты, а его толщина ориентировочно равна одному метру. Зимой этот слой распространяется до 50-ых широт, а летом от него фактически не остается и следа.

По некоторым догадкам ученых эти ледяные полярные шапки на Марсе, возможно, смогут рассказать о его прошлом. Насыщенным ли оно было или наоборот спокойным и безмятежным. Однако эти шапки, впервые замеченные на Красной планете были обнаружены ещё в 70-х годах. Сами же шапки являются показателем сильных перемен климата на Марсе. Кроме того, определена и скорость их роста, которая составляет порядка 0.1 миллиметра за год на Земле.

Квазары оказались результатом столкновения галактик

Астрофизики установили, что квазары возникают в результате слияния галактик.
Квазары, открытые в 50-х годах прошлого века, представляют собой активные ядра галактик, в центре которых лежит сверхмассивная черная дыра. В рамках нового исследования астрофизики пытались ответить на вопрос, почему ядра одних галактик активны, а ядра других (например, Млечного Пути) - относительно спокойны.
Ученые предположили, что активность ядра обусловлена столкновением галактик. Чтобы проверить свою гипотезу, ученые собрали данные о 200 подобных объектах, самый удаленный из которых располагается на расстоянии около 11 миллиардов световых лет от Земли. Для изучения галактик использовали телескопы Spitzer и Chandra.
В результате исследователи установили взаимосвязь между тем фактом, что галактика пережила в недавнем прошлом столкновение, и активным ядром. Примечательно, что в рамках новой работы ученым удалось найти большое количество скрытых квазаров - активных ядер, укрытых облаками пыли.
Таким образом, ученые предлагают следующую модель формирования квазаров. Сначала галактики сталкиваются, а их черные дыры сливаются. При этом дыра оказывается в центре пылевого кокона, образованного в результате столкновения, и начинает интенсивно поглощать материю.
Примерно через 100 миллионов лет свечение окрестностей дыры становится настолько сильным, что выбросы излучения начинают прорывать кокон. В результате появляется привычный астрономам квазар. Еще через 100 миллионов лет процесс приостанавливается, и центральная черная дыра снова начинает вести себя спокойно.
Совсем недавно ученым впервые удалось сфотографировать сталкивающиеся квазары. В рамках работы ученые интересовались двойным квазаром SDSS J1254+0846, который располагается на расстоянии 4,6 миллиарда световых лет от Земли в созвездии Девы.

Астрономы потеряли 90 процентов удаленных галактик

Астрономы установили, что при изучении удаленных галактик примерно 90 процентов скоплений обнаружить не удается. Статья ученых появится в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит Европейская южная обсерватория (ESO). Препринт статьи в формате pdf можно найти тут.
Астрономам уже достаточно давно было известно, что традиционными методами поиска галактик с большим красным смещением невозможно найти часть объектов. При этом точное количество "потерянных" галактик подсчитано не было. В рамках новой работы астрофизики смогли восполнить этот пробел.
Используя данные, собранные массивом телескопов VLT, ученые оценивали, сколько галактик "теряется" при использовании метода поиска по одной из спектральных линий Лайман-альфа. При этом ученых преимущественно интересовали скопления со смещением 2,2 (то есть удаленные от Земли примерно на 10 миллиардов световых лет).
В результате было установлено, что около 90 процентов галактик с таким красным смещением, в которых идут активные процессы звездообразования, испускают недостаточное количество света, чтобы быть обнаруженными. Исследователи подчеркивают, что новые результаты могут оказать значительное влияние на многие гипотезы, касающиеся молодых галактик.
Совсем недавно орбитальный телескоп "Хаббл" сфотографировал самые удаленные галактики из известных на настоящий момент. Свет от них добирался до Земли в течение 13 миллиардов лет.

Ракетные двигатели могут извлечь пользу из естественной марсианской смазки, однако не могут быть смазаны ей.

Соленые отложения, которые возможно покрывают полярные шапки Красной Планеты, однажды могут быть использованы в качестве топлива.

Как известно - вода на Марсе есть, однако там она находится в своем твердом состоянии. Американский ученый Дэвид Фишер предположил, что раньше ветры Красной Планеты \"захватывали\" соленые частицы марсианского грунта и \"приносили\" его к полярным шапкам.

Соль в свою очередь растапливала лед, в результате чего образовывались соленые реки. По мере их стекания к краям полярных шапок, где температура является значительно ниже, чем на их вершинах, они замерзали.

В результате, с течением времени, основания полярных шапок стали опоясаны кольцами льда, содержащими большое количество соли. Таким образом, химический состав этих \"колец\" можно использовать в качестве компонентов для создания твердого ракетного топлива.

Такая теория появилась после того, как ученые сделали анализ радарных снимков, сделанных Марсианским Разведовательным Спутником (MRO).

По словам исследователей, слои полярных шапок сильно напоминают замерзшие реки, образовавшиеся путем их стекания в определенные места. Однако до сих пор доказательств существования морских вод на Марсе так и не обнаружено.

Звезда Gliese 710 приближается к Солнечной системе

Российские ученые определили, что звезда Gliese 710 стремительно приближается к нашей планете. По расчетам ученых, солнечная система встретится со звездой примерно через полтора миллиона лет. Ожидается, что подобное вмешательство в цикличные процессы нашей галактики серьезно повлияет на ее функционирование и может кардинально изменить многие процессы, происходящие сейчас.
Помимо этого, существует вероятность того, что звезда пересечет облако Оорта, являющееся источником астероидов и комет. А вот вероятность того, что Gliese 710 окажется близко к Солнцу, практически равна нулю.
Gliese 710 (Глизе 710) - звезда с видимой звёздной величиной 9,66, которая находится в созвездии Змея на расстоянии около 45 световых лет от нас. Большинство астрономов называют эту звезду как Глизе 710, по имени Вильгельма Глизе, составившего одноимённый каталог близлежащих звёзд. Приблизительно в 1942 году Александр Высоцкий определил спектральный класс звезды и включил в каталог красных карликов, поэтому она ещё имеет название Vys/McC 63. Но впервые звезда упоминается в каталоге Ф. Аргеландера, опубликованном в 1863 году под названием BD-01 3474.

Почему некоторые космические телескопы должны быть охлаждены?

Космический телескоп Хершел.

В космосе холодно, невообразимо холодно для нас. Температура, которая преобладает там, и температура космического фонового излучения около минус 270 градусов по Цельсию.Это немного выше абсолютного нуля, который равен минус 273 градуса по Цельсию, самой низкой температуры. Несмотря на это, одни космические телескопы должны быть охлаждены, а другие - нет.
Космические телескопы, которые занимаются наблюдением в видимом световом спектре (типа космического телескопа Хаббл), не нуждаются ни в каком специальном охлаждении. Напротив, они должны точно так же как и любой другой спутник - поддерживаться в пределах определенного температурного диапазона.

Для различных инструментов на борту это примерно от минус 20 градусов по Цельсию до плюс 50 градусов по Цельсию. Тепловые системы управления используются для достижения оптимальной температуры для каждого инструмента и компонента.

Для определенных измерений это не достаточно холодно.

Однако, космические телескопы, которые производят наблюдения в инфракрасном диапазоне - то есть, тепловой радиации - должны быть охлаждены. И это потому, что сам телескоп имеет определенную температуру и непрерывно излучает тепло, которое помешало бы измерениям, произведенным датчиком высокой температуры.Чтобы минимизировать это характерное излучение, телескоп должен быть охлажден в максимально возможной степени ниже температур, в которых он будет делать наблюдения в космосе.

Космический телескоп Хершел, запуск которого намечен на 14 мая, измерит тепловую радиацию в очень низких температурах. Эта радиация проникает через межзвездные облака пыли, позволяя нам составить представление о самых далеких областях космоса и сделать выводы о формировании галактик и звезд.

Части телескопа Хершел должны быть охлаждены приблизительно до минус 270 градусов Цельсия, чтобы предотвратить искажение измерений, сделанных его датчиками, от присущего излучения.

Большой, изолированный щит защищает телескоп от излучения, испускаемого Солнцем и Землей, которое иначе бы привело к его нагреву. Телескоп активно охлажден медленным напылением более чем 2300 литрами жидкого гелия, подобно испаряющему механизму охлаждения, используемому в холодильнике.

Избыточная высокая температура отводится в космос радиаторами. Таким образом, датчики могут быть охлаждены почти до минус 271 градус Цельсия, и телескоп достигает его самого высокого уровня измеряющей чувствительности.