Рубрика: КОСМОС

Учёные планируют использовать линзы из тёмной материи для наблюдения за отдалёнными уголками Вселенной

Возможно, в галактических скоплениях существует гораздо больше линз из тёмной материи, искажающих и усиливающих свет расположенных за ними объектов, чем считалось ранее


Гравитационная линза

Одна из самых мучительных загадок науки – это тёмная материя, причудливая субстанция, отвечающая за 85% массы Вселенной. Тёмную материю сложно наблюдать, поскольку она не испускает свет, но это не значит, что она со светом вообще не взаимодействует.

Более того, гравитационные поля сгустков тёмной материи могут в изобилии обеспечить нам “эффективные линзы”, способные усиливать свет, идущий от отдалённых объектов – такой вывод сделан в исследовании, опубликованном в журнале Science в сентябре.

Эти линзы из тёмной материи, искажающие свет на манер космических кривых зеркал, могут помочь астрономам наблюдать удалённые объекты, расположенные, с нашей точки зрения, за этими линзами, и проверять фундаментальные теории, связанные со Вселенной.

Под руководством Массимо Менегетти, космолога из астрофизической и космологической обсерватории в Болонье, учёные решили оценить, сколько таких небольших линз из тёмной материи можно найти в галактических скоплениях – огромных структурах, которые могут состоять из тысяч гравитационно связанных между собой галактик.

“Изучать распределение материи в галактических скоплениях важно по многим причинам, – пояснил нам Менегетти. – Во-первых, мы можем проверить предсказания модели холодной тёмной материи. Это общепринятая модель тёмной материи, поскольку она очень точно воспроизводит несколько свойств Вселенной на крупных масштабах (гораздо больших, чем масштабы галактик и их скоплений)”.
(далее…)

Астрофизики предполагают, что сверхмассивные чёрные дыры могут быть червоточинами в пространстве

“Рассматриваемые нами чёрные дыры можно проходить насквозь, поэтому теоретически космический корабль мог бы пролететь сквозь них”, – сказал ведущий автор исследования

Масштабы нашей Вселенной невероятно огромны – и это очень неприятно, если вам хочется отправиться за пределы нашего крохотного участочка. Червоточины – гипотетические мостики между удалёнными точками в пространстве – предлагают потенциальную короткую дорогу в космосе, протягивающуюся на расстояния, непреодолимые иными методами.

Хотя существование червоточин предсказала ещё эйнштейновская общая теория относительности, их реальность только предстоит доказать на опыте. И теперь команда российских учёных под руководством Михаила Юрьевича Пиотровича, астрофизика из Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге, предложила новый способ поиска гипотетических туннелей: нужно рассмотреть возможность того, что некоторые из сверхмассивных чёрных дыр на самом деле представляют собой входы в червоточины.

Червоточины, расположенные в центрах чрезвычайно ярких галактик, могут “излучать в чётко определённом спектре”, что можно обнаружить при помощи наблюдений – так указано в новой работе команды, которая будет опубликована в журнале “Ежемесячные заметки Королевского астрономического общества”.

Обнаружение подобного излучения не только даст свидетельства существования червоточин, но и откроет совершенно новые возможности потенциального вида космических полётов – и даже путешествий во времени.

“Очень интересным и необычным следствием существования червоточин такого типа является тот факт, что они представляют собой естественные машины времени”, – указал Пиотрович в емейле.
(далее…)

В атмосфере Венеры обнаружили газ, который на Земле выделяют микробы

Учёные обнаружили в атмосфере Венеры нестабильный и неожиданный для них газ – на Земле его обычно выделяют некоторые микробы. Эта находка может оказаться признаком наличия жизни в облаках нашей ближайшей соседки – или свидетельством наличия странного, доселе неизвестного химического процесса, происходящего там.

Количество газа “сильно превышает те уровни, которые можно объяснить текущими методами его получения”, говорит Льюис Дартнел, астробиолог из Вестминстерского университета, не участвовавший в этом исследовании.

Исследователи обнаружили чёткий признак наличия газа фосфина в венерианской атмосфере в июне 2017 года используя наземный телескоп. Затем это наблюдение подтвердили в марте 2019 года при помощи другого подобного телескопа. Инструменты показали небольшое уменьшение света определённой длиной волны, которую поглощает только один это газ – так сообщила Джейн Гривз, астроном из Кардифского университета и её коллеги в журнале Nature Astronomy. Гривз говорит, что, судя по уровням поглощения, газ присутствует в количестве 20 частиц на миллиард на высотах более 53 км.
(далее…)

Учёные нашли на Луне ржавчину, которой там быть не должно

Для появления ржавчины нужны кислород, вода и подходящие условия – всего этого на Луне нет. Откуда же взялся недавно открытый оксид железа? Один из вариантов – с Земли

Несмотря на то, что наука считала это невозможным, учёные нашли ржавчину – продукт, появление которого требует кислорода, воды и условий, подходящих для окисления – на поверхности Луны, которая, как известно, бедна кислородом, не имеет жидкой воды и не даёт условий для окисления из-за своей восстановительной природы.

Учёные предположили, что кислород, требуемый для реакции, приводящей к появлению ржавчины, был принесён на полюса Луны ветрами с Земли. Их работа, подробно описывающая открытие, была опубликована в начале сентября в журнале Science Advances.

Ржавчина – это красно-коричневое вещество, продукт реакции атомов железа с кислородом и водой в процессе окислительной реакции, т.е., реакции с потерей электронов. Крайне тонкая атмосфера Луны не способна хранить много кислорода, а солнечный ветер постоянно бомбардирует её поверхность заряженными атомами водорода, что даёт восстановительные условия с приобретением электронов.

Так что если на Земле ржавчины полно, её наличие на Луне удивило исследователей.
(далее…)

Солнечная энергия по ночам: гигантские космические зеркала смогут перенаправлять солнечный свет на Землю даже после заката

Исследователи пытаются создать отражатели, способные перенаправлять солнечный свет на электростанции на поверхности планеты в любое время дня и ночи

Солнечные электростанции ночью бесполезны, хотя другая сторона планеты в это время освещена. Чтобы не терять эту возможность, команда инженеров из университета Глазго начала разработку проекта использования космических рефлекторов, способных перенаправлять солнечный свет на неосвещённые части планеты, что, возможно, позволит солнечным электростанциям продолжать работать и по ночам.

Инициатива под названием Solspace уже получила грант в размере €2,5 млн от Европейского исследовательского совета (ЕИС) на пятилетние исследования, посвящённые работе солнечных электростанций по ночам.

На первый взгляд, идея простая: большие и сверхлёгкие отражатели, находящиеся на орбите вокруг планеты, будут отражать солнечный свет на солнечные электростанции, находящиеся на Земле и работающие в штатном режиме. Отражатели увеличат выработку ЭЛ, в особенности на рассвете и на закате, когда выход энергии уменьшается из-за падения освещённости, а запрос на энергию вырастает.
(далее…)

Двигатели будущих космических кораблей, возможно, будут работать на синтезе с удержанием в кристаллической решётке

Исследователи из НАСА демонстрируют возможности проведения атомного синтеза в металлах при комнатной температуре


В атомных решётках этих образцов эрбия содержатся загнанные туда дейтроны

Синтеза ядер в термоядерных реакциях крайне тяжело достичь. Нужны огромная плотность вещества и давление, чтобы заставить элементы вроде водорода и гелия преодолеть естественное отталкивание. На Земле для экспериментов по синтезу обычно требуется массивное и дорогое оборудование.

Однако учёные из Гленновского исследовательского центра НАСА продемонстрировали метод запуска ядерного синтеза без строительства огромных стеллараторов или токамаков. Для этого им потребовалось всего лишь немного металла, немного водорода и ускоритель электронов.

Команда считает, что их новый метод, названный синтезом с удержанием в кристаллической решётке [lattice confinement fusion] потенциально может привести к созданию новых источников энергии для исследования глубокого космоса. Результаты исследования они опубликовали в двух работах в журнале Physical Review C.
(далее…)

Учёные нашли древнее кладбище необычных звёзд внутри гало нашей Галактики

Млечный путь около двух миллиардов лет назад разбросал сборище чрезвычайно старых звёзд, и учёные нашли их остывшие остатки


Поток Феникса, окружающий Млечный путь, в представлении художника

Астрономы обнаружили остатки древнего семейства звёзд, разорванного на части нашей Галактикой, Млечным путём, примерно два миллиарда лет назад.

Когда-то эти старые звёзды составляли шаровое скопление – сферическое образование звёзд – пока не столкнулись с гало Млечного пути на расстоянии порядка 60 000 световых лет от Земли, после чего на этом месте образовалась звёздная река, которую люди назвали “поток Феникса” [Phoenix Stream]. Это отжившее своё скопление, предок Феникса, “занимает особое место, кардинально отличающееся от наблюдаемых сегодня в местной части Вселенной шаровых скоплений”, написали учёные в работе, опубликованной в журнале Nature.

“Поток Феникса” отличает от остальных крайне низкое содержание металлов (астрономы называют “металлами” все элементы тяжелее гелия). Оно оказалось гораздо ниже т.н. “порога металличности“, соблюдение которого астрофизики считали необходимым условием для формирования шаровых скоплений. Открытие этого экстремального примера переворачивает все наши представления о формировании этих круглых структур, что в итоге повлияет на наше понимание процессов формирования галактик и их эволюции.
(далее…)

Мы уже сегодня можем создать космический лифт (только его нужно будет свесить с Луны)

Космические лифты могут кардинально уменьшить стоимость выхода в космос, однако до сего момента они не были технически реализуемыми

Возможно, главнейшим препятствием на пути распространения человечества по солнечной системе служит запредельно высокая стоимость выхода из гравитационного колодца Земли. Так, по крайней мере, считают Зефир Пенуар из Кембриджского университета в Британии и Эмили Сэндфорд из Колумбийского университета в Нью-Йорке.

Проблема в том, что ракетные двигатели должны выбрасывать массу в одном направлении, чтобы получать тягу, двигающую космический корабль в другом. И для этого требуется огромное количество топлива, которое в итоге выбрасывают – но которое тоже нужно ускорять вместе с кораблём.

В итоге стоимость вывода на орбиту единственного килограмма полезного груза колеблется где-то в районе десятков тысяч долларов. Долететь до Луны и обратно будет ещё дороже. Поэтому все очень заинтересованы в поисках более дешёвого способа выйти на орбиту.

Одна из идей заключается в постройке космического лифта – кабеля, протянувшегося с Земли на орбиту, по которому можно было бы вскарабкаться в космос. Преимущество его в том, что процесс перемещения по кабелю можно будет питать солнечной энергией, поэтому топливо с собой тащить не потребуется.
(далее…)

Свежие космические фотографии: следим за штормами Юпитера

Космический аппарат “Юнона” совместно с телескопом Хаббла и обсерваторией Джемини помогут учёным лучше разобраться в атмосфере этой планеты


Вид с расстояния всего в 18 000 км от поверхности. “Голубой” участок состоит из закрученных взаимосвязанных штормов. Белые облака слева – высотные, они отбрасывают тени на следующий слой атмосферы, расположенный ниже.

Юпитер – обладатель одной из самых странных атмосфер во всей нашей Солнечной системе. Считается, что у газовых гигантов, подобных Юпитеру, имеется полутвёрдое ядро, однако в основном они состоят из газов типа водорода, гелия и аммиака. Также эта планета вращается быстрее всех остальных в Солнечной системе – в результате в её атмосфере царит большая турбулентность, и появляются сложнейшие штормовые системы. В последние несколько лет космический аппарат “Юнона” от НАСА движется по орбите планеты, чтобы тщательнее присматривать за поведением Юпитера. НАСА взяла название космического аппарата из римской мифологии: главный бог Юпитер был известным волокитой, и когда он приводил очередную женщину к себе в обитель, он скрывал свои проделки, закрывая себя толстым слоем облаков. Однако он забыл, что его жена, Юнона, могла видеть сквозь облака.

В мае 2020 года НАСА объявило, что два телескопа, космический телескоп им. Хаббла и обсерватория Джемини [строго говоря, состоящая из двух телескопов / прим. перев.] скоординируют свои наблюдения с кораблём “Юнона”, чтобы тщательнее изучить планету. Исследователям нужно понять, как работает атмосфера Юпитера, и лучший способ сделать это – рассматривать её через фильтры с разными длинами волн. К счастью, и у телескопа Хаббла, и у телескопов Джемини есть подходящие фильтры для того, чтобы видеть сквозь дымку Юпитера. Применяя линзы, пропускающие ультрафиолет, инфракрасное излучение и другие длины волн, учёные получат более полную картину происходящего.
(далее…)

Спросите Итана: почему учёные никогда не смогут найти точного решения общей теории относительности


В ньютоновской теории тяготения орбиты вращения вокруг отдельных крупных масс являются идеальными эллипсами. Но в общей теории относительности существует дополнительная прецессия за счёт кривизны пространства-времени, из-за чего орбиты со временем сдвигаются, иногда даже измеряемо. Орбита Меркурия прецессирует со скоростью 43″ в сто лет (1″ – это угловая секунда, 1/3600 градуса); меньшая из чёрных дыр OJ 287 прецессирует со скоростью 39° за 12 лет орбиты.

Сложно оценить всю революционность перехода от ньютоновской точки зрения на Вселенную к эйнштейновской. Согласно ньютоновским механике и тяготению, Вселенная полностью детерминирована. Если бы вы дали учёному массы, местоположение и импульсы всех и каждой частиц Вселенной, он смог бы определить, где будет находиться и что будет делать каждая частица в любой момент в будущем.

В теории уравнения Эйнштейна тоже детерминистские, и можно представить нечто похожее: если бы только вы знали массы, позиции и импульс каждой частицы Вселенной, вы могли бы вычислить что угодно, заглядывая сколь угодно далеко в будущее. Но если в ньютоновской вселенной мы можем записать уравнения, управляющие поведением частиц, во вселенной под управлением общей теории относительности (ОТО) мы даже и на это не способны. И вот, почему.
(далее…)