shipilev86

10 весьма странных объектов и явлений в космосе⁠⁠

Беременных женщин, детей и котиков просьба обнять и подвинуть поближе к экрану.

1. Средоточие холода

Туманность Бумеранг. Изображение: ESA / NASA.

Во Вселенной вообще довольно прохладно. Средняя температура космического пространства — 2,7 К (-270,45 °C). Но в глубинах космоса, примерно в 5 000 световых лет от Земли, находится ещё более холодная область — туманность Бумеранг. Её температура составляет всего 1 К (-272,15 °C) — это всего на один градус выше абсолютного нуля.

А потому туманность Бумеранг считают самым холодным объектом в известной Вселенной. Учёные предполагают, что она образовалась, когда двойная звезда сбросила часть своей водородной оболочки в виде двух огромных джетов на скорости примерно в 164 км/с. Этим объясняется характерная форма туманности.

Выпущенные потоки ионизированного газа так быстро расширялись в космическом пространстве, что отдельные молекулы вещества, разбросанные на большие расстояния, охладились даже ниже средней температуры Вселенной.

2. Чёрная дыра — изгой

Чёрная дыра 3C 186 с её ярко светящимся аккреционным диском, а позади — покинутая ею галактика. Изображение: NASA, ESA, and M. Chiaberge (STScI/ESA).

Быть центром целой галактики, а потом оказаться выброшенной прочь — печальная участь. Но именно это произошло с чёрной дырой 3C 186. Учёные предполагают, что на такое способна только другая чёрная дыра. Ведь на то, чтобы сдвинуть такую махину, понадобится энергия, равная 100 миллионам одновременно взрывающихся сверхновых.

Видимо, пару миллиардов лет назад две галактики столкнулись, и одна чёрная дыра вытолкнула своим гравитационным полем другую с насиженного места.

Чёрная дыра — изгой пролетела больше 35 000 световых лет от центра своей галактики к её окраине — это больше, чем расстояние между Солнцем и центром Млечного Пути. Она так разогналась, что смогла бы переместиться от Земли до Луны за 3 минуты.

Этой скорости оказалось достаточно, чтобы за 20 миллионов лет чёрная дыра покинула свою галактику и отправилась в вечное путешествие во Вселенной. И теперь этот кусок сингулярности летит в пустом космосе. 3C 186 — самая массивная дрейфующая чёрная дыра, которую когда-либо видели: она весит больше, чем миллиард наших Солнц вместе взятых.

3. Облако

Фотография квазара APM 08279+5255, сделанная астрономом-любителем.

Когда на какой-нибудь захудалой планетке астрономы обнаруживают воду, СМИ спешат окрестить её «потенциально обитаемой». Как будто вода в космосе — это такая редкость.

Но на самом деле её хоть залейся. Например, чёрная дыра APM 08279 + 5255 окружена чудовищным облаком водяного пара. В этом тумане в 140 триллионов раз больше воды, чем на нашей планете. Да что уж там, во всей нашей галактике в 4 000 раз меньше H2O, чем собрала вокруг себя APM 08279 + 5255.

Правда, расстояние между частицами водяного пара в этом облаке очень велико, так что атмосфера нашей планеты в 300 триллионов раз плотнее его. Сама же чёрная дыра в 20 миллиардов раз массивнее Солнца и производит столько же энергии, сколько тысяча триллионов солнц.

APM 08279 + 5255 в представлении художника. Изображение: NASA / ESA.

Это облако не только самое большое, но и самое старое из известных. Оно образовалось, когда Вселенной было всего 1,6 миллиарда лет.

Вода, окружающая галактическое ядро, находится в газообразном состоянии, вращаясь на огромных скоростях вокруг сверхмассивной черной дыры.

4. Голоса небесных тел

Всем известно, что в космосе царит тишина — именно поэтому бои в «Звёздных войнах» часто критикуют за «пшикающие» лазеры. Звуки — это колебания воздуха, поэтому мы ничего не слышим в безвоздушной среде.

Однако, если бы вакуум мог передавать звук, а наши уши — его улавливать, мы бы услышали много интересного и при этом пугающего. Например, вот преобразованное в звуковые волны радиоизлучение, которое производят небесные тела нашей Солнечной системы. Их записало и опубликовало NASA. Послушать можно тут.

В плейлисте есть низкий, гудящий вой Солнца, голоса Сатурна и его луны Энцелада, напоминающие вой метели, шум и свист в верхних слоях атмосферы Юпитера, которые записал зонд Juno, прежде чем сгинуть там, эхо с поверхности Титана и другие странные «звуки» из глубокого космоса. Этот зов небесных тел и притягивает, и устрашает.

5. Птица

ESO 593-8. Фото телескопа ESO.

Столкновение галактик — нередкое явление во Вселенной. Даже наш собственный Млечный Путь через 4,5 миллиарда лет столкнётся с Андромедой. И хотя слова вроде «галактический каннибализм» и «столкновения» звучат угрожающе, на самом деле в этом нет ничего особенно страшного. Расстояния между звёздами таковы, что галактики просто сольются воедино. К примеру, 200 миллионов лет назад это произошло с Млечным Путём и карликовой галактикой — SagDEG. Но вот взаимодействие сразу трёх галактик куда более редкое явление.

Две обычные спиралевидные галактики и ещё одна, неправильной формы, слились воедино, образуя систему Bird (Птица), названную так из-за характерной формы.

Крылья «птицы», то есть рукава галактик, растянутые приливными силами, простираются больше чем на 100 000 световых лет. «Голова» отдаляется от остальной части на скорости порядка 400 км/с. И в ней ежегодно формируются новые звёзды — порядка 200 солнечных масс в год.

Немного Википедии:

ESO 593-8 (также ESO 593-IG 008 или IRAS 19115-212, Птица) — группа взаимодействующих галактик в созвездии Стрельца на расстоянии около 650 млн световых лет от Солнца. Возникла при слиянии двух спиральных галактик и неправильной карликовой галактики, хотя первоначально объект считался результатом слияния спиральной галактикой с перемычкой и неправильной галактики. Получившаяся в результате галактика имеет размер почти как у Млечного Пути: около 100 тысяч световых лет в диаметре. Изображение галактик было получено телескопом Хаббл и опубликовано в апреле 2008 года. В Европейской южной обсерватории также было получено изображение галактик с помощью адаптивной оптики. Неправильная галактика, формирующая «голову птицы», проявляет признаки интенсивного звездообразования с темпом 200 масс Солнца в год. Эта галактика считается основным источником инфракрасного излучения в ESO 593-8, поэтому саму область относят к ярким инфракрасным галактикам. «Голова» и другие участки «Птицы» движутся со скоростью 400 км/с, что довольно много для сливающихся галактик.

ESO 593-8. Фото телескопа Хаббл.

6. Галактический шторм

Галактика 3C303.

Возможно, вы слышали, что на газовом гиганте Юпитере часто бушуют грозы, блистающие молниями, которые видны с орбиты. Они в несколько раз мощнее, чем земные. Но и наши, и юпитерианские грозы — ничто по сравнению с чудовищным штормом, бушующем в сердце галактики 3C303.

В центре её находится сверхмассивная чёрная дыра. Мощные магнитные поля, которые она создаёт, вырабатывают невероятной силы электрический ток — 10 в 18-й степени ампер. Это самый сильный ток, который когда-либо наблюдали во Вселенной. Для сравнения, самые мощные молнии на Земле имеют силу до 500 тысяч ампер.

Вдобавок чёрная дыра постоянно выбрасывает прочь из своей галактики струи вещества, и её огромный джет достигает в длину 150 000 световых лет — больше, чем предполагаемый диаметр нашего Млечного Пути. Хорошо, что эта штука расположена в двух миллиардах световых лет от Земли и посылаемые ею «лучи добра» нацелены не на нас.

7. Сердце тьмы

TrEs-2b. Повертеть планету можно тут (я повертел, мне понравилось).

TrEs-2b — очень необычная планета. Это газовый гигант, но не такой, как наш Юпитер: он немного больше размером и при этом чёрный. Абсолютно чёрный. Геометрическое альбедо планеты составляет менее 1%, то есть она отражает меньше процента света своей звезды. TrEs-2b чернее, чем самая чёрная акриловая краска, которую вы сможете найти, чернее угля или сажи.

При этом чёрная атмосфера её раскалена до 980 °C, и поэтому планета испускает едва заметное красноватое свечение. Чёрный круг, окружённый багровым сиянием, — зловещее зрелище.

8. Очень быстрые белые карлики

RX J0806.3+1527 или HM Рака в представлении художника.

HM Рака — это двойная звезда, состоящая из двух белых карликов. Они вращаются друг вокруг друга на скорости больше 400 км/с, совершая полный оборот за 5,4 минуты! При этом их разделяет всего лишь 80 000 км — 1/5 расстояния от Земли до Луны. Это самая быстрая двойная звезда из известных нам. Только представьте себе, какой безумный танец увидели бы вы, глядя на эту парочку с поверхности какой-нибудь планеты поблизости…

Или не увидели бы, потому что двойная звезда испускает огромное количество рентгеновского излучения. Приблизительно через 340 тысяч лет вращение закончится, и одна звезда упадёт на другую. А пока что они сближаются на 60 см в день.

9. Великое ничто

Карта галактических пустот в наблюдаемой Вселенной. Войд Волопаса справа, Boötes Void, он самый большой.

Во Вселенной миллиарды и миллиарды галактик, но они расположены очень неравномерно. Существуют области, где от них не протолкнуться. Но есть и такие места, через которые можно лететь на скорости света тысячелетия и не встретить не то что звезды, но и просто ни одного приличного куска материи. Плотность вещества там — примерно один атом на кубический метр. Эти пустые области называются войдами.

Крупнейшим на данный момент считается войд Волопаса — круглая область пространства диаметром где-то 330 миллионов световых лет. Строго говоря, в нём насчитали примерно 60 галактик, так что он не совсем уж пуст, но это число слишком незначительно для такого огромного пространства. Вот что говорит о нём американский астроном Грегори Алдеринг:

Если бы Млечный Путь находился в центре войда Волопаса, мы не узнали бы о существовании других галактик до 1960-х годов.

Представьте себе, каково было бы жить на одинокой планете, помещённой в эту пустоту, и видеть на ночном небе не сияние звёзд, а бесконечную тьму.

10. Центр масс

Панорама небосвода в коротковолновых ИК-лучах — положение Великого аттрактора (Great Attractor) указано длинной голубой стрелкой из правого нижнего угла изображения.

Наша галактика, как и галактики Андромеды, Треугольника и другие, составляющие так называемую Местную группу, не стоят на месте. Они движутся по направлению… к чему-то. Это нечто — гравитационная аномалия, названная Великим Аттрактором. И оно неторопливо (со скоростью примерно 600 км/с) притягивает к себе все близлежащие галактики.

Понять, что из себя представляет Великий Аттрактор, не получается, поскольку он находится практически в самом центре Зоны избегания — это область неба, заслонённая диском Млечного Пути. Известно только, что Великий Аттрактор весит как 10 000 наших Галактик, или 10 в 15-й степени Солнц.

Что случится, когда Млечный Путь доползёт до него — никто не знает. Впрочем, времени строить теории предостаточно, ведь его с нами разделяет примерно 75 мегапарсек, или 250 миллионов световых лет.

Но что самое интересное, Великий Аттрактор тоже не неподвижен. Он в свою очередь двигается к сверхскоплению Шепли — огромной группе из 8 000 галактик массой более 10 миллионов миллиардов Солнц.

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем! Все рубли с этого поста пойдут на семена/рассаду и обновление грядок/парника. Вы лучшие! Еще увидимся)

P.P.S.: Следующий пост подумываю сделать о том как я в 2022 году в 36 неполных своих годков впервые в жизни огород городил и что из этого вышло. Так сказать с ~~блекджеком~~ процессом и фотками. Небольшой спойлер.

С чего началось...

и чем всё закончилось.

Источник

Показать полностью 18 2

165

shipilev86

1 год назад

Что произойдёт с человеческим телом в космосе⁠⁠

Что, как и почему с пруфами. Спойлер - выходя в космос, надевайте скафандр!

Сигурни Уивер надевает скафандр для съемок в сцене фильма «Чужой», 1979 год.

Что произойдёт с человеческим телом в космосе Космос, Научпоп, Смерть, Отек, Ультрафиолет, Слепота, Обморожение, Барокамера, Радиация, Гипоксия, YouTube, Видео, Гифка, Длиннопост

В голливудских фильмах судьба персонажей, погибающих в космосе, зрелищна и драматична. Астронавт, которого угораздило оказаться там без скафандра, обращается в ледяную статую, или лопается как воздушный шарик, или и то и другое сразу — на что хватит фантазии сценариста.

Но реальность, как это зачастую бывает, немного банальнее и скучнее. Вот что действительно произойдёт с вами в бездне Вселенной.

1. Сильный отёк

Фрагмент фильма Чужая земля 1981 года (с Шоном Коннери).

Когда мы находимся в атмосфере Земли, она давит на нас средней силой в 100 килопаскалей — это примерно 1 кг на 1 см. Но поскольку организм состоит из несжимаемых жидкостей и обладает собственным внутренним давлением, силы уравновешиваются, и мы не замечаем нагрузки.

Но в космическом вакууме атмосфера попросту отсутствует, так что внутреннее давление начнёт играть против астронавта. Примерно через 10 секунд нахождения в вакууме кожа и мышцы отекут и разбухнут, потому что жидкость в них начнёт расширяться.

Это больно, потому что отёки будут сопровождаться множественными разрывами капилляров и микрогематомами. А ещё кожа посинеет.

Чего точно не случится

Вопреки распространённому заблуждению, в вакууме человек не взорвётся, разлетевшись на части. Кожа достаточно прочна и эластична, чтобы выдержать давление в одну атмосферу.

В 1960 году во время испытательного стратосферного прыжка с парашютом у капитана ВВС США Джозефа Киттинджера разгерметизировалась правая перчатка. Его рука распухла и стала совершенно бесполезной. Но парашютист успешно приземлился, и пока он спускался, конечность постепенно пришла в норму.

16 августа 1960г. Наземный экипаж помогает Джо Киттинджеру снять снаряжение после успешного приземления Excelsior III. Весь прыжок длился чуть меньше 13 минут, причем большая часть этого времени была проведена под куполом после раскрытия основного парашюта. Модифицированный костюм MC-3A работал так, как ожидалось, за исключением вышедшей из строя перчатки. Несмотря на внешний вид, Киттинджер был в порядке.

Вывод: если вы окажетесь в космосе без скафандра, то ваше тело чудовищно раздуется, вы испытаете сильную боль, и вам будет тяжело пошевелиться. Но лопнуть, как Ричард Брэнсон, когда Майк Тайсон снимает его шлем, вы не сможет.

2. Солнечные ожоги

Фрагмент из фильма "Финч" 2021года.

Когда мы находимся на поверхности родной планеты, озоновый слой оберегает нас от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Но в космосе такой защиты не предвидится, поэтому загорать без скафандра люди станут куда быстрее. Но это будет не то же самое, что нежиться на пляже.

Человек, оказавшийся в открытом космосе без специальной экипировки, получит серьёзные солнечные ожоги на открытых участках кожи. Это тоже будет весьма болезненно. Хотя от ультрафиолетового излучения хорошо защищает и обычная одежда — скафандр тут необязателен. А если астронавт находится в тени планеты, Солнце ему вовсе не навредит.

Чего точно не случится

Вспыхивать, гореть или обугливаться, как в фильме «Пекло», человек не будет даже под прямыми солнечными лучами.

Кадр из фильма "Пекло" 2007 года.

Вывод: кожа банально сильно покраснеет и покроется волдырями. Спустя некоторое время могла бы наступить смерть от перегрева, но до этого вы успеет просто задохнуться, так что не переживайте.

3. Слепота

Шлем скафандра имеет светофильтр с золотым напылением — для защиты от солнечного света.

Ещё одна опасность, которая угрожает в открытом космосе, — ослепительное воздействие яркого солнечного света.

В научно-фантастических фильмах, например в блокбастере «Гравитация», астронавты в скафандрах перекидываются друг с другом сквозь тьму космоса многозначительными взглядами — это сделано, чтобы мы узнавали актёров. Но если вы посмотрите на настоящий шлем, то увидите на нём жёлтый поляризационный фильтр, защищающий глаза от ультрафиолета. Из-за него лица в шлеме не видно вовсе.

Если же выбраться в космос без защиты глаз, повреждение сетчатки ультрафиолетовым излучением Солнца будет более чем вероятно. И это приведёт к неизлечимой слепоте.

Чего точно не случится

Без этого кадра в вопросах выпучивания глаз никуда.

В отличие от того, что мы видели в фильме «Вспомнить всё», в реальности глаза из орбит в космосе не вылезут. Они сидят достаточно прочно, чтобы выдержать противостояние вакуума и внутричерепного давления. В 1965 году это было проверено на собаках во время испытания барокамер на базе ВВС Брукс в Техасе.

Бедняги, как отмечено в отчётах учёных, сильно опухали, но глаза и прочие органы у них оставались на месте. И если воздействие вакуума было недолгим (до 90 секунд), спустя 10–15 минут после извлечения из камеры животные приходили в себя.

Вывод: глаза останутся в черепе, но вы ослепнете, если еще не задохнулись.

4. Обморожение глаз, рта и носа

Фрагмент из обзора киногрехов фильма "Пекло" 2007 года.

В космосе проще умереть от перегрева, чем замёрзнуть. Дело в том, что вакуум плохо передаёт тепло и является отличным термоизолятором. Поэтому астронавты перед выходом в открытый космос надевают под скафандр специальный костюм с водяным охлаждением.

Однако покрытые жидкостью части тела в вакууме, становятся холодными очень и очень быстро. Дело в том, что вода испаряется и при этом уносит с собой тепло. Так что открытые слизистые — глаза, рот и ноздри — быстро охладятся и могут даже покрыться инеем. Это вызовет повреждение роговицы и, опять таки, слепоту, если вовремя не зажмуриться.

Чего точно не случится

Охлаждение происходит только на покрытых влагой поверхностях. Из-за того, что конвекция в открытом космосе затруднена, превратиться в хрупкую ледяную статую, как это показывают в фантастических фильмах, у человека не выйдет.

Астронавт недолго будет испытывать холод, но это пройдёт, как только пот с кожи испарится. Дальше тело будет только нагреваться под солнечным светом. Если же разгерметизация корабля произойдёт очень далеко от Солнца, то тело пострадавших действительно остынет. Но на это уйдут часы.

Вывод: никакого мгновенного оледенения всего тела не произойдет.

5. Повреждения внутренних органов

Испытание вакуумного насоса на птице. Эксперимент, проведённый Робертом Бойлем в 1660 году. Картина Джозефа Райта, 1768 год.

При выходе в открытый космос без скафандра не следует набирать воздух в грудь, хотя такое действие и кажется довольно естественным.

Дело в том, что из-за резкого падения давления жертва разгерметизации неизбежно испытает баротравмы различной степени тяжести. С высокой степенью вероятности будут повреждены барабанные перепонки и носовые пазухи. Кроме того, если не выдохнуть перед декомпрессией, можно получить разрыв лёгких.

Газы в кишечнике и желудке тоже станут причиной внутренних травм, которые будут сопровождаться спонтанными дефекацией, рвотой и мочеиспусканием — это тоже было проверено на собаках.

В общем, при разгерметизации космического корабля следует как можно оперативнее выдохнуть и прочистить кишечник. Это уменьшит вероятность внутренних травм.

Чего точно не случится

В отличие от нежных и деликатных внутренних органов, конечностям, по крайней мере, опасность не угрожает. Они останутся при человеке, что бы там ни придумывали писатели-фантасты. Например, в рассказе Рэя Брэдбери «Калейдоскоп» оказавшегося вне ракеты недотёпу лишило сначала руки, а потом ноги пролетавшим мимо метеоритным дождём.

Однако в реальности из-за того, что метеориты в потоке разделяет огромное расстояние, натолкнуться даже на один из них крайне маловероятно, а уж на два сразу — и вовсе как в лотерею выиграть. Хотя вряд ли кому то нужен такой выигрыш.

Вывод: из хорошего - вас вряд ли убьет шальной метеорит, из плохого - спонтанная дефекация, рвота и мочеиспускание гарантированы, как и баротравмы.

Это не картина картина Джозефа Райта, это картина Романа Качанова, "ДБМ" 2000 год.

6. Вспенивание слюны

Кипение воды в вакууме. Примерно то же самое случится во рту человека, находящегося в открытом космосе.

Из-за отсутствия внешнего давления жидкости в вакууме начинают бурлить и испаряться, хотя при тех же температурах на поверхности Земли они ведут себя нормально. Посмотрите на видео выше, как действует вода: она идёт пузырями, хотя банку не нагревали.

Уже упомянутый парашютист-испытатель Джозеф Киттинджер рассказывал, что во время разгерметизации в стратосфере — перед тем, как потерять сознание — он успел почувствовать, как на его языке закипела слюна. Это были не опасные, но очень неприятные ощущения.

Что вряд ли случится

В отличие от слюны, кровь попавшего в вакуум человека, по крайней мере, не вспенится.

Эластичные стенки кровеносных сосудов способны поддерживать достаточно высокое давление, чтобы точка кипения крови (примерно 46 °С) даже в космическом пространстве была выше, чем температура тела — 37 °С.

Впрочем, хотя кровь и не закипит, отдельные небольшие пузырьки газа в ней всё равно будут образовываться. Всему виной эбуллизм — эффект, схожий с тем, что испытывают резко всплывающие с большой глубины аквалангисты. И если один такой пузырёк попадёт в мозг, то вызовет инсульт, а в сердце — ишемию миокарда.

Вывод: закипевшая слюна вас не убьет, а вот пузырьки газа в крови могут.

7. Облучение

Лабораторная симуляция магнитосферы Земли, Кристиан Биркеланд.

Вакуум и нагрев солнечным светом не единственные факторы, которые пытаются прикончить вас в космосе. Ещё одна опасность — радиация.

Ею щедро делится с окружающим миром Солнце, а также другие звёзды, ядра галактик, квазары и чёрные дыры. Они регулярно посылают в сторону нашей многострадальной планеты «потоки добра». Это называется общим термином «космические лучи».

На поверхности Земли её обителей защищает мощное магнитное поле планеты. В космосе же такого не предвидится. Марс, например, такого поля лишён, поэтому построить там колонию будет той ещё задачкой.

Оказавшийся без защиты астронавт рискует получить серьёзное радиационное облучение, попав под бомбардировку субатомными частицами. Так что даже если вывалившегося в открытый космос беднягу оперативно затащить на борт корабля, откачать и вернуть на Землю, есть риск, что он вскоре умрёт от лучевой болезни, или от рака несколько позднее.

Что всё-таки может случиться

Вполне возможно, что радиация не нанесёт существенного вреда астронавту. Конечно, голым он получит большую дозу, чем в скафандре, потому что тот задерживает альфа- и бета-частицы. Однако гамма-излучение никакой защитный костюм, если он не свинцовый, всё равно не остановит.

Если во время вынужденной прогулки по околоземному пространству солнечных вспышек не происходило, смертельной дозы радиации пострадавший не наберёт.

Так, многие члены экспедиций «Аполлон» прожили довольно долго. В среднем они получали за 12-дневный полёт столько же облучения, сколько и при рентгене грудной клетки.

Вывод: радиация — это не главное, о чём стоит переживать, болтаясь в космосе без скафандра.

8. Ну и наконец - Гипоксия

Самая большая в мире вакуумная камера NASA, Техас. Изображение: NASA / Robert Pearlman.

После того как астронавт без скафандра окажется за бортом корабля, примерно 10 секунд он будет сохранять сознание, трезвый ум и (возможно) присутствие духа. Но после этого начнёт страдать от гипоксии, то есть кислородного голодания. У него потемнеет в глазах, он испытает судороги, затем паралич, и отключится.

В атмосфере Земли люди способны не дышать примерно 1–2 минуты. Рекордсмен-ныряльщик Алейкс Сегура-и-Вендрель как-то умудрился продержаться 24 минуты и 3 секунды.

Испанец лежит в воде 24 минуты 3 секунды.

Однако в вакууме дольше 9–11 секунд сознание сохранять не получится. Причина не в нехватке воздуха, а в отсутствии внешнего давления. Из-за этого кислород из крови фактически начинает высасываться через альвеолы обратно в лёгкие. Тут уж будет неважно, насколько умеешь задерживать дыхание.

После примерно полутора минут мозг астронавта умрёт от гипоксии. Так как бактерии, живущие в кишечнике, тоже вскоре умрут, тело не разложится. В зависимости от того, насколько близко источник тепла, то есть Солнце, останки либо мумифицируются, либо постепенно замёрзнут.

Если же крушение произошло вне гравитационного колодца Земли или другой планеты, астронавт будет дрейфовать в космосе миллионы лет.

Возможно, его даже найдёт и поместит в музей развитая инопланетная цивилизация.

Что всё-таки может случиться

Достаточно успеть вернуть пострадавшего из вакуума раньше, чем через 90 секунд, и его можно будет откачать. Это проверили на собаках и обезьянах специалисты NASA. Нормализация давления, вентиляция лёгких кислородом и ударные дозы пентоксифиллина (препарат, улучшающий эффективность эритроцитов) поставят беднягу на ноги.

Вывод: гипоксия вас почти наверняка убьет(

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем (всё как обычно будет спущено на пиццу)! Вы лучшие! Еще увидимся)

Космос Научпоп Смерть Отек Ультрафиолет Слепота Обморожение Барокамера Радиация Гипоксия YouTube Видео Гифка Длиннопост

Показать полностью 14 6

248

shipilev86

1 год назад

10 удивительных фактов (но это не точно) о Солнечной системе⁠⁠

1) Меркурий не самая горячая планета

Этот красочный вид Меркурия был создан с использованием изображений из кампании по созданию цветных базовых карт во время основной миссии MESSENGER. NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

Настоящий цвет Меркурия. АМС «Мессенджер», 22 января 2008.

Здравый смысл подсказывает: чем ближе к Солнцу, тем горячее. Но учитывать стоит и другие факторы, среди которых — плотность атмосферы планет. Так, у Меркурия она практически отсутствует. Поэтому нет и слоя, который бы удерживал температуру планеты на высоком уровне. Следом за Меркурием идет Венера. У второй планеты от Солнца атмосфера очень плотная — в сто раз плотнее земной. Вот она-то и выполняет роль эдакого «одеяла»: укрывает всю Венеру и не дает ей остыть. Температура поверхности Меркурия — 427°C, а Венеры — 464°C.

2) Плутон размером с Россию

Снимок планеты в естественных цветах, сделанный автоматической межпланетной станцией (АМС) «Новые горизонты» 14 июля 2015 года с расстояния 35 445 км.

Плутон - карликовая планета. Его средний радиус 1188,3±1,6 км. Считаем площадь - 17 744 426 км2, для сравнения площадь России 17 234 028 км2 (включая заявленные территории).

Венеция Берни - девочка, давшая имя планете Плутон.

3) В космосе нет вулканов (почти)

Извержение вулкана на Ио (снимок Галилео).

Зато есть фонтаны. Это слегка преувеличено, но суть остается прежней. На Земле извержение вулкана подразумевает выброс лавы, которую мы обычно представляем как раскаленную жидкость, состоящую из минералов. Так же дела обстоят и с магмой — только она еще насыщена газами. А вот если говорить об извержении вулкана на Ио, например, то здесь на поверхности оказывается вода с большим количеством серы. На одной из лун Сатурна, Энцеладе, из вулканов вырывается вода с примесями газа. Есть еще криовулканы — из их жерл выходит лед. Поэтому технически большинство вулканов Солнечной системы — это фонтаны, в которых вода изредка смешивается с раскаленной магмой.

Вид ледяного вулканического региона Плутона. Синим цветом отмечены сформированные выброшенным на поверхность льдом участки. Составлено по данным миссии NASA «New Horizons». Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Isaac Herrera/Kelsi Singer.

4) Солнечная система не заканчивается Плутоном

Пояс Койпера (зеленый), на окраине Солнечной системы.

Считается, что наша система простирается на расстояние 50 000 астрономических единиц от Солнца. За Плутоном еще скрываются транснептуновые объекты и пояс Койпера.

5) У Солнечной системы есть хвост

Больше всего он похож на хвост от кометы, с той разницей, что этот по форме напоминает четырехлистный клевер. Называется он «гелиотейл». О нем ничего не было известно по той простой причине, что хвост состоит из невидимых для традиционных приборов частиц. Эти частицы, которые составляют гелиохвост не светятся, поэтому запечатлеть их было довольно сложно. Спутник NASA IBEX использовал камеру для регистрации энергетически нейтральных атомов — запечатлев нейтральные частицы, которые образовались в результате столкновения атомов и частиц на границе гелиосферы.

Гелиотейл тянется на 13 миллиардов километров от края Солнечной системы. При этом его частицы разбрасываются по всем направлениям со скоростью 1,6 миллионов км/ч. Так происходит из-за сильных ветров.

Звездные хвосты (начиная с верхнего левого): системы LLOrionis, Mira и BZ Cam.

6) На Земле есть породы с Марса

И это не мы их сюда принесли. Подробное исследование комет, упавших в Антарктике и пустыне Сахара, показал: похоже, эти небесные тела изначально образовались на Марсе. Анализ вещества выявил газ в микроскопических количествах, по изотопному составу не отличимый от газов на Марсе. Возможно, эти кометы были когда-то частью красной планеты или стали результатом извержения вулкана и только позже долетели до Земли.

На фото Шерготти – марсианский метеорит весом около 5 кг, упавший на Землю вблизи населенного пункта Шерготти в Индии 25 августа 1865 года. Является первым примером шерготтитов. Так впоследствии стали называть схожие с ним метеориты, состоящие из базальтовых пород. Метеорит принадлежат к классу SNC-метеоритов, которые имеют марсианское происхождение.

7) Самое большое море находится на Юпитере

Юпитер / Снимок с космического корабля НАСА "Юнона".

Именно здесь хранится огромное количество водорода и гелия — планета состоит практически только из них. Оценив массу и состав Юпитера, ученые смогли предположить, что под облаками из льда находится море из жидкого водорода. Судя по всему, оно не только самое большое в Солнечной системе, но еще и самое глубокое. Примерные подсчеты говорят о том, что глубина этого моря составляет около 40 000 километров — то есть столько же, сколько и длина экватора Земли.

8) Одной планеты не хватает

Тюхе в представлении художника.

Это заметили ученые: они проанализировали орбиты газовых гигантов и поняли, что они не совпадают с большинством существующих моделей. По мнению исследователей, это свидетельствует о том, что в Солнечной системе была еще одна планета, и ее масса была в несколько десятков раз больше земной. Эту предполагаемую планету называют Тюхе. Считается, что ее выбросило в межзвездное пространство и теперь она продолжает свое движение там. Но если бы Тюхе была на месте, мы бы ее все равно не увидели. Она бы находилась далеко за Плутоном, а один ее оборот вокруг Солнца занял бы миллионы лет.

Визуализация сравнительных размеров9) внутренней части Солнечной системы, пояса Койпера и орбиты Седны (красный эллипс), облака Оорта и Тюхе (красная точка).

9) На Уране и Нептуне идут алмазные дожди

Разрез показывает недра Нептуна (слева). Команда изучила пластмассовые моделирующие соединения, образованные из молекулы метана. Метан образует углеводородные цепи, которые реагируют на высокое давление и температуру. Ученым удалось воссоздать аналогичные условия с использованием мощных оптических лазеров и наблюдать за образованием мелких алмазов в реальном времени с помощью рентгеновских лучей. Credit: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory.

Именно такой вывод сделали астрономы, узнав о том, что на этих планетах расположены огромные океаны из жидкого углерода. Исследования и расчеты продемонстрировали, что по углеродным «волнам» плавают небольшие алмазные «айсберги». Кроме того, из-за физических процессов над планетами должны идти и углеродные дожди. Так что здесь вполне могут быть осадки в виде крохотных алмазов.

Наноалмазы, растущие на пленке. Изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа.

10) На самом деле мы живем внутри Солнца

Гелиосфера защищает Землю от потока галактических космических лучей.

Обычно мы представляем себе Солнце как огромный раскаленный шар, который находится где-то там и дает нам возможность встать и пойти утром на работу. Однако стоит пересмотреть свое отношение к Солнцу. Ведь у него есть и внешняя оболочка, которая простирается гораздо дальше нашей планеты. Каждая вспышка яркой звезды провоцирует северное сияние на Земле, Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. Поэтому ученые считают, что мы живем в гелиосфере — и ее радиус составляет около 100 астрономических единиц.

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем! Вы лучшие! Еще увидимся)

Солнечная система Меркурий Плутон Ио Гелиосфера Юпитер Солнце Гифка Длиннопост

Показать полностью 19

shipilev86

1 год назад

https://lifehacker.ru/zhizn-na-marse-i-ne-tolko/

Что произойдёт с вашим телом на разных объектах Солнечной системы⁠⁠

Илон Маск таки отправил на МКС первых астронавтов и вскоре грозится покорить Марс на строящемся сейчас Starship. Вполне возможно, первый полёт к Красной планете случится в ближайшие несколько лет.

Однако колонизировать другие небесные тела, как мечтает Илон, будет нелегко, ведь условия на них, мягко говоря, не самые комфортные. О том, сколько человек сможет прожить на различных планетах или даже звёздах, подробно рассказывал астрофизик Нил Деграсс Тайсон в беседе с журналистами Business Insider. Сейчас, когда интерес к теме космоса особенно высок, самое время вспомнить это интервью.

Солнце

Очевидно, что Солнце просто мгновенно сожжёт вас, ведь температура его поверхности — 5 499 °C. Вообще, у Солнца, естественно, нет поверхности — так называют его часть между ядром и короной. Вы просто испаритесь там бесследно.

Но мгновенно — понятие растяжимое. Физик Рэндалл Манро, бывший сотрудник NASA, полагает, что если вас телепортировать на Солнце на одну наносекунду (миллиардная доля секунды), а потом вернуть обратно, то вы уцелеете. Ваша кожа получит тепла на пять порядков меньше, чем от секундного прикосновения к бутановой горелке, то есть вы даже ничего не заметите.

Но вот если вас телепортировать чуть ближе к ядру, где температура достигает 14 999 727 °C, — вы испаритесь за одну фемтосекунду (одна миллионная наносекунды, или одна квадриллионная секунды).

Среднее время жизни: 10^(-15) секунды.

Меркурий

День на Меркурии длится 59 земных дней, а год — 88. У планеты практически нет атмосферы, так что небо там всегда чёрное, а Солнце выглядит в два с половиной раза больше, чем мы видим его с Земли, да и по небосклону оно движется очень странно. Дневная сторона Меркурия раскаляется под +427 °C, а ночная охлаждается до -180 °C.

Но если вы окажетесь гденибудь на границе между ними (так называемом терминаторе), то вполне сможете выжить — пока сумеете обходиться без кислорода.

На поверхности Меркурия почти вакуум, поэтому ваши лёгкие, если в них будет оставаться воздух, скорее всего, лопнут, тело начнёт распухать, а кровь — закипать. Секунд за 10–15 вы потеряете сознание от нехватки кислорода, а через 1–2 минуты умрёте, не приходя в себя. Вас убьёт простая гипоксия.

Среднее время жизни: 2 минуты.

В детстве кровь закипала вот так.

Венера

На Венере почти такая же сила тяжести, как на Земле, но там гораздо более плотная атмосфера из углекислого газа. Воздух настолько густой, что в нём тяжело пошевелиться — как в Тихом океане на глубине 914 метров. День на Венере длится 116 земных суток, но атмосфера плохо пропускает солнечный свет, и на поверхности очень темно.

Парниковый эффект раскаляет планету до +465 °C, что вызывает постоянные дожди из серной кислоты, которые у поверхности превращаются в туманы… тоже из серной кислоты.

Так что, оказавшись на Венере, вы немедленно будете раздавлены атмосферой и сожжены жарой и серной кислотой.

Среднее время жизни: меньше 1 секунды.

Облакааа, белогривые лошадки,

H₂SO₄ + 465 °C, человек сгорает без остаткааа...

Земля

В основном безвредна.

Время жизни: от нескольких секунд или минут (если вы окажетесь рядом с агрессивными хищниками, враждебно настроенными людьми, на дне Мирового океана, в кратере вулкана или на высокогорье в разрежённой атмосфере) до 122 лет (официальный рекорд долгожительства, поставленный француженкой Жанной Кальман).

Марс

На Марсе довольно холодно — от -60 до +20 °C, но при этом очень разрежённая атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, а также азота и аргона, так что низкая температура будет ощущаться не так сильно, как на Земле. Дышать там, естественно, нечем.

Вы проживёте на Марсе столько, сколько сможете продержаться без кислорода. Если же вы предусмотрительно захватили с собой баллон воздуха, то вас убьёт низкое атмосферное давление (за несколько минут), холод (за несколько часов), марсианская пыль, повреждающая лёгкие (за несколько недель), или радиация (за несколько месяцев).

Среднее время жизни: 2 минуты.

Юпитер

Юпитер — газовый гигант, и у него нет поверхности, чтобы приземлиться. Если вы будете падать на него с большой высоты, вас, скорее всего, убьёт очень сильная радиация ещё до приближения к атмосфере планеты.

Если вы это пережили и добрались до верхних слоёв атмосферы, то пронесётесь сквозь них на скорости 180 км/ч (поскольку на Юпитере гравитация намного сильнее земной, падать вы будете быстрее). Примерно на высоте 250 километров вы достигнете аммиачных облаков и ощутите температуру 150 °C и сильный ветер — ураганы в водородной атмосфере Юпитера достигают скорости 482 км/ч. Давление тут уже достаточное, чтобы убить.

Если и это вам нипочём, то спустя 12 часов непрерывного падения вы окажетесь в нижних слоях атмосферы, где царит непроглядный мрак, давление в 2 000 000 раз превышает земное, а температура выше, чем на поверхности Солнца. Тут уж никакой терминатор не спасётся.

Среднее время жизни: меньше 1 секунды.

Падать туда 👇

Сатурн

Всё, сказанное для Юпитера, верно и для прочих газовых гигантов. Сатурн не исключение, и, если вы упадёте в его атмосферу, вас раздавит чудовищным давлением и уничтожит высокой температурой.

Среднее время жизни: меньше 1 секунды.

Слегка штормит.

Уран

Ещё один ледяной гигант. Давление, температура и радиация прилагаются.

Среднее время жизни: меньше 1 секунды.

Чья то фантазия про Уран.

Нептун

Несмотря на то что Нептун зовётся ледяным гигантом, в недрах его водороднометановой атмосферы температура достигает +476,85 °C. И там очень высокое давление. Так что на этой планете с вами случится то же самое, что и на Юпитере.

Среднее время жизни: меньше 1 секунды.

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем! Вы лучшие! Еще увидимся)

Источник:

Показать полностью 17 2

Солнце Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Смерть Видео YouTube Гифка Длиннопост

526

shipilev86

1 год назад

Черная дыра Вселенная Астрофизика Научпоп Snoop Dogg Видео YouTube Гифка Длиннопост

Дыры в картине мира: откуда берутся самые странные объекты Вселенной?⁠⁠

Черные дыры будоражат воображение. Идеальные ловушки, из которых не может вырваться даже свет. Монстры, способные разорвать звезду и перекроить судьбу галактики. Ночной кошмар интуиции, вытворяющий головоломные трюки с пространством и временем.

Этот мир создан гравитацией. Она же стремится его разрушить. Та же сила, что вылепила галактики, планеты и звезды, превращает все в черные дыры, если только ей позволить. Чтобы понять суть этого парадокса, поговорим подробнее сначала о творении, потом — о разрушении.

Каша с комочками

Представим себе, что вся материя в видимой Вселенной, включая даже и темную, состоит из водорода. В отношении обычного (не темного) вещества это, кстати, недалеко от истины: оно состоит из водорода на 77%. Равномерно распределим эту материю по пространству. Сколько же получится? Ответ потрясает: шесть атомов на кубический метр. Ни одна лаборатория в мире не может создать настолько глубокий вакуум. По большому счету Вселенная — это великая пустота.

Одна из самых точных карт распределения материи во Вселенной на сегодняшний день. Карты неба с телескопа Dark Energy Survey (слева) и South Pole Telescope (справа).

Сразу после Большого взрыва материя и была размазана по пространству почти равномерно. Существовали лишь небольшие случайные неоднородности. Но в игру вступило всемирное тяготение. Там, где плотность вещества оказалось хоть чуть-чуть больше фоновой, возникли центры притяжения (вспомним, что сила тяготения зависит от массы). Эта гравитация привлекала все новые порции материи. Комок вещества набирал массу, а значит, становился еще более мощным центром тяготения, и круг замыкался. В конце концов материя собралась в галактики, а внутри галактик — в звезды и планеты.

Процесс комкования Вселенной зашел не слишком далеко. В конце концов 80 процентов массы обычного (не темного) вещества до сих пор приходится на межгалактический газ, а половина оставшихся 20 процентов — на межзвездный. И все же именно благодаря всемирному тяготению в мире существует хоть что-то кроме пустынной бездны, в которой изредка встречаются одинокие атомы.

Но гравитация не умеет останавливаться добровольно. Чем ближе две частицы вещества, тем сильнее притяжение между ними. Влекомые этим притяжением, они станут еще ближе, если только никакая другая сила не помешает этому. И тогда тяготение опять возрастет. Гравитация — ненасытный монстр, который стремится сжать любой объект… во что? Старая, добрая теория Ньютона отвечает: в точку. Общая теория относительности Эйнштейна уточняет: в черную дыру.

Это, по существу, и есть ответ на вопрос, откуда берутся черные дыры. Они возникают, когда гравитация оказывается сильнее любой силы, препятствующей сжатию вещества. Но с какими именно объектами происходит подобная неприятность?

Когда умирают звезды

Чем массивнее небесное тело, тем больше взаимное притяжение составляющих его частиц вещества и тем труднее противостоять сжатию. Планета или коричневый карлик справляется с этим просто за счет давления сжимаемого вещества. Со звездами этот номер уже не проходит. Зародыш звезды сжимается под действием гравитации, пока его недра не становятся достаточно плотными и горячими, чтобы в них вспыхнули термоядерные реакции. С этого момента к давлению вещества присоединяется давление излучения. Это то самое давление света, открытое великим русским физиком П. Н. Лебедевым. Только на Земле ему понадобились чувствительные приборы, а вот в недрах звезды именно излучение, а вовсе не вещество, вносит в давление решающий вклад. От превращения в черную дыру, этот оплот вечной тьмы, звезду удерживают в буквальном смысле силы света.

Но термоядерное топливо рано или поздно заканчивается. Правда, к этому времени звезда уже рассеивает в пространстве значительную часть своей массы. Но на ее месте остается плотное и все еще достаточно массивное ядро — звездный остаток. И гравитация, которой уже не противостоит давление излучения, стремительно сжимает его. Сжатие продолжается до тих пор, пока…

Пока что? Это зависит от массы остатка, который, понятное дело, определяется массой исходной звезды. Допустим, это было светило умеренной массы (до десяти солнц). Тогда процесс останавливается, когда электроны в звездном остатке переходят в особое состояние: становятся вырожденным электронным газом. Он куда яростнее сопротивляется сжатию, чем обычное вещество. Звездный остаток, остановившейся на этой стадии, называется белым карликом. Кубический сантиметр его вещества может весить тонну, а то и тысячу тонн! В связи с такой огромной плотностью белый карлик солнечной массы размерами напоминает… Землю.

Система KOI-256, состоящая из красного и белого карликов. Иллюстрация NASA.

Думаете, это и есть аттракцион невиданной плотности? Как бы не так. Если исходная звезда массивнее десяти солнц, гравитация в звездном остатке еще сильнее. Тогда вырожденный электронный газ уже не может остановить сжатие. В результате электроны сливаются с протонами, образуя нейтроны. Получается нейтронная звезда. Ее радиус при солнечной массе измеряется уже считанными километрами. Кубический сантиметр этой субстанции весит сотни миллионов тонн.

Нейтронная звезда в представлении художника.

Ну а если звезда при жизни была массивнее тридцати солнц, даже давление нейтронного вещества не в силах остановить сжатие. Тогда и происходит «переход на темную сторону» — превращение в черную дыру. К слову, за теоретическое описание этой метаморфозы Р. Пенроуз получил Нобелевскую премию по физике 2020 года (разделив ее с Р. Генцелем и А. Гез, с которыми мы еще встретимся).

По расчетам теоретиков, нижний предел массы «звездной» черной дыры — около трех солнечных. Верхний предел, если говорить о звездах нашей галактики — около 20 солнц. В галактиках с несколько иным химическим составом он может быть и больше.

Говорить о размере и плотности черной дыры — дело неблагодарное, ведь у нее нет поверхности в привычном смысле. Обычно за условную поверхность черной дыры принимают горизонт событий — ту самую роковую границу, после пересечения которой назад не может вернуться ничто, даже свет. Для «невидимки» массой в три Солнца радиус горизонта событий составляет всего девять километров.

Черная дыра, находящаяся слишком близко к звезде, поглощает вещество своей соседки./(с) NASA/CXC/M.Weiss.

Каннибалы и столкновения

Откуда мы знаем, что черные дыры звездных масс существуют в реальности, а не только в выкладках теоретиков? Прежде всего мы наблюдаем гравитационные волны от их столкновений. За открытие этих волн, кстати, была присуждена Нобелевская премия по физике 2017 года. Это решающее доказательство, официальный бланк с подписью и печатью. Ни один другой процесс не может породить гравитационный сигнал такой же структуры. Число зафиксированных космических ДТП приближается уже к сотне.

Численное моделирование двух сливающихся черных дыр, выполненное Институтом Альберта Эйнштейна в Германии: цветом показаны степени возмущения структуры пространства-времени, так называемые гравитационные волны. Вернер Бенгер / НАСА.

Кроме того, бывает, что черная дыра образует тесную пару с нормальной звездой. Близость с хищницей не сулит светилу ничего хорошего. Своей мощной гравитацией та высасывает из партнера вещество, занимаясь самым настоящим каннибализмом. Вокруг черной дыры закручивается облако постепенно падающей на нее материи — аккреционный диск. Струи газа в этом диске раскаляются трением до такой степени, что ярко сияют в рентгеновском диапазоне. Наблюдателям известно несколько десятков ярких рентгеновских объектов, которые слишком массивны для нейтронных звезд. Ученые, обязанные быть дотошными до занудства, называют их кандидатами в черные дыры. Но вообще-то почти нет сомнений, что это именно черные дыры и есть.

Бывает, что черная дыра образует пару с нормальной звездой, но не настолько тесную, чтобы отношения дошли до каннибализма. В этом случае «сгусток тьмы» можно обнаружить, заметив, что светило обращается вокруг невидимого патрона. Наблюдатели исходят из принципа «судя по орбите звезды-спутника, эта штука слишком массивная для нейтронной звезды, а будь это нормальное светило, мы бы его увидели». Это простая идея, но только недавно наблюдения достигли нужной точности. Так что количество открытых таким образом черных дыр измеряется пока единицами.

Вообще-то все это капля в море. В одном только Млечном Пути должны быть сотни миллионов черных дыр звездной массы. Но что же делать: они действительно черные, и обнаруживать их очень непросто.

Центр Млечного пути и чёрные дыры вокруг источника Стрелец A*. Источник: NASA/CXC/Columbia Univ./C. Hailey et al.

Размер имеет значение

Следующий класс черных дыр, с которым наблюдатели хорошо знакомы — сверхмассивные. Они имеют массы от миллионов до десятков миллиардов солнц, и, конечно, ни о каком «звездном» их происхождении и речи быть не может.

Сверхмассивная чёрная дыра и её аккреционный диск в представлении художника.

Сверхмассивные черные дыры образуются в центрах галактик. Это неудивительно, ведь именно там плотность вещества особенно велика. Материя стекается в центр, привлеченная суммарной гравитацией всей галактики. В какой-то момент это облако пыли и газа становится таким плотным, что под действием собственной гравитации сжимается в черную дыру.

У исследователей до сих пор нет ясности, как именно это происходит, вернее, почему это происходит так быстро. Наблюдения самых далеких галактик показывают, что сверхмассивные черные дыры уже существовали, когда возраст Вселенной составлял всего 5% от нынешнего. Столь стремительное возникновение этих монстров — загадка, которую только предстоит разгадать.

Кстати, о наблюдениях. Сверхмассивные черные дыры часто имеют очень впечатляющие аккреционные диски, ведь вещества в центре галактики более чем достаточно. Облако падающего на них вещества превращает их в самые яркие во Вселенной источники излучения. Наблюдателям известны сотни тысяч таких объектов.

Уверены ли астрономы, что это именно черные дыры, а не что-либо другое? Да. Во-первых, в 2008 г. Р. Генцель и А. Гез довольно точно измерили массу и радиус центрального объекта Млечного Пути. Оказалось, что тело, сравнимое по размеру с Солнечной системой, имеет массу в четыре миллиона солнц (что вы знаете об эффективной упаковке!). Такой объект может быть только черной дырой.

Во-вторых, в 2019 г. астрономы впервые получили изображение «тени» черной дыры в галактике М87, которое точно совпало с предсказаниями теории. Конечно, о сотнях тысяч других сверхмассивных черных дыр такой подробной информации нет, но прецедент создан.

Представители среднего класса

Есть во Вселенной и черные дыры, слишком массивные для «звездных», но не дотягивающие до почетного звания сверхмассивных. Они называются черными дырами средней, или промежуточной, массы.

Этот слишком широкий класс явно был сформулирован по принципу «а вот здесь у нас на карте белое пятно». Ясно, что сто солнц и сто тысяч солнц — это очень разные массы, и за ними должны стоять столь же разные механизмы образования. Но как о тех, так и о других известно совсем мало.

Детекторы гравитационных волн однажды зафиксировали столкновение двух необычно крупных черных дыр. Масса первой составляла 71-106 солнечных, а масса второй — 48-83 солнечных. При их столкновении образовался объект массой 126-170 солнц, который уж точно относится к «среднему классу». Но и «участницы ДТП» великоваты для звездных остатков. Возможно, они сами — плод столкновения и слияния черных дыр звездных масс.

С другой стороны пропасти находятся черные дыры массой в сотни тысяч солнц. Они могли образоваться так же, как сверхмассивные. Просто их родительские галактики невелики, поэтому и черные дыры получаются, так сказать, недокормленными. В центрах некоторых карликовых галактик рентгеновские телескопы действительно обнаруживают нечто, похожее на «недосверхмассивную» черную дыру. Количество таких объектов перевалило уже за сотню. А недавно «хищницу» массой около 90 тысяч солнц нашли в ядре карликовой системы, некогда проглоченной галактикой Андромеды.

Звездное скопление B023-G078 в галактике Андромеды / ©Ivn der, HST ACS, HRC. Судя по движениям звезд B023-G078, в центре его сохранилась черная дыра массой в 91 тысячу солнц.

Реликтовые звери

Осталось рассказать о первичных черных дырах — первом крике новорожденной Вселенной. Они обязательно должны существовать, вот только обнаружить их никак не удается.

Мы упоминали о том, что вещество в новорожденном космосе было распределено почти однородно. Это важное «почти», ведь первичные неоднородности стали точками роста, из которых в итоге образовались галактики. Но в некоторых исключительно редких точках плотность вещества с самого начала была настолько высока, что они сразу же превратились в черные дыры. Это произошло в первые доли секунды после Большого взрыва. До образования атомных ядер оставались минуты, а до появления первых атомов — сотни тысяч лет. Эти черные дыры называют первичными.

Космологи убеждены, что первичные черные дыры существуют. Нет способа избежать их возникновения, не сломав при этом всю теорию ранней Вселенной. Но наблюдатели разводят руками: ни одной черной дыры, которую уверенно можно было бы отнести к первичным, пока не обнаружено. Все данные о количестве таких объектов — это ограничения сверху. Другими словами, «их точно не больше, чем столько-то, потому что будь их больше, мы бы их уже заметили».

Как вообще можно обнаружить и опознать это космическое ископаемое? Прежде всего, по массе. В момент рождения реликтовые черные дыры имели самую разную массу, от пылинки до сотен тысяч солнц. И это единственный известный механизм образования черных дыр с массой существенно меньше солнечной. Если мы когда-нибудь обнаружим такую крошку, станет ясно: вот он, реликтовый зверь.

Впрочем, самые маленькие из первичных черных дыр давно сошли на нет из-за излучения Хокинга. Чтобы дожить до наших дней, такому объекту нужно иметь массу как минимум с крупный астероид (а размером он при этом будет… с протон).

Кстати, об излучении Хокинга. Оно расходует массу черной дыры. Но чем меньше масса, тем сильнее излучение, так что процесс идет с самоускорением. Когда черная дыра становится легче ядра маленькой кометы, она исчезает в яркой вспышке гамма-лучей. Это выглядит буквально как взрыв. Теоретически некоторые из первичных черных дыр взрываются прямо сейчас, в эту самую секунду. Наблюдатели не оставляют надежды разглядеть в гамма-телескопы если не отдельное такое событие, то хотя бы фон от множества далеких взрывов. Есть и другие способы искать первичные черные дыры, но пока ни один из них не дал результата. Если и когда это наконец случится, это открытие, безусловно, будет достойно еще одной Нобелевской премии.

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем! Вы лучшие!

Источник

Показать полностью 12 1

142

shipilev86

1 год назад

Как умирают чёрные дыры?⁠⁠

Самые плотные и массивные объекты Вселенной живут ужасно долго, но не вечно. И вот, что с ними случается.

Сильно не пинайте!

Представляя себе чёрные дыры вы, наверно, думаете о сверхплотных и очень массивных участках пространства, откуда ничто не может убежать. Ни материя, ни антиматерия, ни даже свет! Вы также можете думать, что они продолжают питаться всем, чему не посчастливилось столкнуться с ними, даже тёмной материей.

Но в какой-то момент любая чёрная дыра во Вселенной не только закончит расти, но и начнёт уменьшаться, терять массу, до тех пор, пока не испарится полностью!

Начнём с обсуждения того, как выглядит пустое пространство.

В общей теории относительности пространство и время имеют запутанную связь, и формируют четырёхмерную ткань пространства-времени. Если вы уберёте все частицы во Вселенной на бесконечно большое расстояние от нужной вам точки, если вы уберёте факт расширения пространства из уравнений, если вы также устраните все виды излучений, и присущую космосу кривизну – вы сможете заявить, что создали плоское пустое пространство.

Но когда вы начинаете принимать во внимание, что живёте во Вселенной, где всеми частицами и их взаимодействиями управляет квантовая теория поля, вам придётся признать, что даже в отсутствие физических частиц, физические поля, управляющие их взаимодействиями, никуда не денутся. Одним из последствий этого будет то, что сущность, которую мы представляем себе, как «плоское пустое пространство», не избавлено от энергии. Вместо этого нужно представлять себе плоское пустое пространство как квантовый вакуум, где повсюду есть квантовые поля.

Вам может быть знакомой идея, что на квантовых масштабах во Вселенной существуют присущие пространству неопределённости конкретных параметров. Мы не можем одновременно знать расположение и импульс частицы, и чем лучше измеряем один из них, тем больше неопределённость у второго. Такое же взаимоотношение неопределённостей свойственно энергии и времени, что для нас сейчас важно.

Если вы наблюдаете за тем, что представляете себе, как пустое пространство, но при этом наблюдаете за этим в определённый момент времени, вам нужно учесть, что момент – это бесконечно малый промежуток времени. Из-за этого взаимоотношения неопределённостей существует огромная неопределённость в общем количестве энергии, содержащемся даже в пустом пространстве в это время. Это значит, что там может, в принципе, быть несколько пар из частиц и античастиц, существующих на очень кратких промежутках времени, пока они подчиняются известным законам сохранения, действующим в физической Вселенной.

Мы часто слышим объяснение вроде «пары частица-античастица возникают и исчезают в квантовом вакууме», и хотя такое объяснение довольно наглядно, на самом деле происходит не совсем это. Там нет настоящих частиц, в том смысле, что если вы запустите фотон или электрон через эту область пространства, они никогда не отразятся от частицы квантового вакуума. Это описание даёт нам возможность заглянуть в присущую квантовому вакууму «дрожь», и показывает, что там есть резервуар виртуальных частиц, позволяющий нам трактовать присущую пустому пространству энергию как сумму всех этих виртуальных частиц.

Повторюсь, так как это важно: существует энергия, присущая самому пустому пространству, и её можно представить, как сумму квантовых флуктуаций, присущих этому пространству.

Пойдём дальше. Представим, что пространство, вместо того, чтобы быть плоским и пустым, всё ещё пустое, но уже искривлено – то есть, в гравитационном поле космоса существуют отклонения.

Как будут выглядеть наши квантовые флуктуации? В частности, если мы позволим пространству искривляться из-за присутствия чёрной дыры, как они будут выглядеть снаружи и внутри горизонта событий?

Если представлять себе пары частица/античастица как реальные, и если одна убежит от чёрной дыры, а другая упадёт за горизонт событий – то получится, что во Вселенной прибавилось энергии: половина вне чёрной дыры и половина к массе чёрной дыры. Но эти пары частиц и античастиц не являются реальными, а представляют собою лишь способ визуализации и подсчёта энергии, присущей пространству.

Дело в том, что при искривлённом пространстве, как вы помните, существуют отклонения гравитационного поля. Мы используем флуктуации для помощи в визуализации энергии, присущей пустому пространство, но могут возникать флуктуации, начинающиеся снаружи горизонта событий, которые попадут внутрь горизонта, не успев ре-аннигилировать. Но нельзя украсть энергию у пустого пространства – что-то должно случиться, чтобы её сохранить. Поэтому каждый раз, когда виртуальная частица (или античастица) падает внутрь, настоящий фотон (или их набор) должен появиться для компенсации. И этот реальный фотон, покидающий горизонт событий, и уносит энергию от чёрной дыры.

Тот способ, который мы ранее использовали для визуализации процесса, когда одна из пары частиц падала, а другая – убегала, слишком наивен, чтобы быть полезным, поскольку уменьшению чёрных дыр способствуют не частицы или античастицы, а фотоны, соответствующие спектру чёрного тела.

Представьте квантовые флуктуации, при которых каждый раз, когда у вас появляется пара частица-античастица, из которых одна падает внутрь, появляется ещё одна пара частица-античастица, у которой внутрь падает другая. Оставшаяся снаружи пара из частицы и античастицы аннигилирует, испуская реальные фотоны, а те, что падают внутрь, забирают соответствующее количество массы (Е = мс^2) у чёрной дыры.

Это всё ещё не идеальная аналогия (потому что это всего лишь аналогия), но, по крайней мере горизонт событий в ней покидают фотоны, что соответствует предсказаниям излучения Хокинга. Фактически – хотя вам придётся провести подсчёты квантовой теории поля в искривлённом пространстве-времени, чтобы это выяснить – излучение Хокинга предсказывает, что спектр фотона будет соответствовать абсолютно чёрному телу с температурой, заданной:

что даст температуру меньше одного микроКельвина для чёрной дыры массой равной массе Солнца, меньше одного пикоКельвина для чёрной дыры в центре нашей галактики, и всего лишь несколько десятых от аттоКельвина для самой крупной из известных чёрных дыр. Скорость уменьшения, которому соответствует это излучение, настолько мало, что чёрные дыры будут расти, даже если они будут поглощать один протон за промежуток времени, сравнимый с возрастом нашей Вселенной – это будет продолжаться ещё примерно 10^20 лет.

После этого чёрные дыры массой с Солнце, наконец, начнут терять из-за излучения Хокинга в среднем больше энергии, чем поглощают, и полностью испарятся через 10^67 лет, а самые крупные из них – через 10^100 лет. Это может сильно превышать возраст Вселенной, но это и не вечность. А уменьшаться они будут благодаря излучению Хокинга, испуская фотоны.

В итоге: у пустого пространства есть энергия нулевого уровня, которая не равна нулю, а в искривлённом пространстве на горизонте событий чёрной дыры появляется низкоэнергетический спектр излучения абсолютно чёрного тела. Это излучение отнимает массу у чёрной дыры и слегка сжимает горизонт событий со временем.
Вот так чёрные дыры и умрут!

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем! Вы лучшие!

Черная дыра Научпоп Стивен Хокинг Излучение Хокинга Теория Гифка Длиннопост

Показать полностью 11

102

shipilev86

1 год назад

Изобретения Робот Технологии Жидкий металл Т-1000 Видео YouTube Длиннопост

Инженеры создали жидкого терминатора⁠⁠

Да, знаю, что уже было пару коротеньких постов, о том, что какая-то серебристая штуковина тает, протекает через решетку и снова становится твердой. Но давайте немного повнимательнее взглянем на это чудо китайских инженеров.

Инженеры разработали миниатюрных роботов, способных быстро и обратимо менять состояние из жидкого в твёрдое и обратно. Роботы не только умеют менять форму — они магнитны и проводят электричество. В исследовании учёные провели роботов через полосу препятствий, испытывая их мобильность и способность менять форму. Результаты опубликованы в журнале Matter. Хотя инженеры утверждают, что вдохновлялись в своей работе морскими огурцами, мы с вами знаем, что на самом деле их вдохновило.

Привычные нам роботы прочные и жёсткие. Проблема мягкотелых роботов в том, что они слабые, а их движения сложно контролировать. По словам Чэн Фэн Пань, инженера из Китайского университета в Гонконге, возможность переключаться между жидким и твёрдым состояниями расширяет функциональность робота.

Робот извлекает посторонний предмет из «желудка».

Команда создала новый материал, способный менять агрегатные состояния – «магнитоактивная машина для перехода твёрдой фазы в жидкую», добавив магнитных частиц в галлий – металл с очень низкой температурой плавления (29,8 °C).

Магнитные частицы позволяют материалу реагировать на переменные магнитные поля: материал посредством индукции можно нагревать и расплавлять. Кроме того, магнитные частицы придают роботу мобильность и управляемость.

Робот доставляет лекарство в «желудок».

В испытаниях твёрдо-жидкие роботы под воздействием магнитного поля прыгали через рвы, карабкались по стенам, разделялись напополам с тем, чтобы двигать другие объекты, и снова сливались вместе. На заглавном видео показано, как робот преодолевает преграду в виде решётки, перейдя в жидкую фазу, а потом вновь восстанавливает форму.

В экспериментах робот помог удалить посторонний предмет из модели желудка, а также доставить туда лекарство. Также инженеры продемонстрировали, как этот материал играет роль умного припоя, который можно использовать для сборки и ремонта электронных устройств, а также работает в качестве универсального механического «винта» для фиксации деталей: он расплавляется, затекает в отверстие с резьбой и потом застывает.

Робот как умный припой.

Пока это лишь доказательство работоспособности концепции. В будущем инженеры надеются в первую очередь разработать подобных роботов для решения биомедицинских задач.

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем! Вы лучшие!

Инженеры создали жидкого терминатора Изобретения, Робот, Технологии, Жидкий металл, Т-1000, Видео, YouTube, Длиннопост

Источник

Показать полностью 1 3

shipilev86

1 год назад

Пять видов гипотетически возможных космических объектов, ещё не открытых астрономами⁠⁠1

Пять видов гипотетически возможных космических объектов, ещё не открытых астрономами Астрофизика, Вселенная, Темная материя, Антиматерия, Фермионы, Кип торн, Белый карлик, Нейтронные звезды, Видео, Без звука, Длиннопост

14 потенциальных объектов, состоящих из антиматерии.

Мало кто из астрономов XIX века, силившихся разглядеть в телескоп небесные тела на мерцающем небосводе, мог предположить космические чудеса, ожидавшие своего открытия в следующем веке.

Настолько плотные звёзды, что чайная ложка такой материи будет весить, как гора. Настолько компактные объекты, что ничто не может преодолеть их гравитационное притяжение. И даже галактики ещё предстояло открыть.

Развитие теории и технологии открыло нам Вселенную, и позволило не только видеть невидимое, но и слышать поступь далёких тёмных гигантов. Сложно представить, что от нас что-то ещё может скрываться – однако всё же гипотетически могут существовать объекты, от которых у вас голова пойдёт кругом.

Возможно, в будущем астрономы обнаружат и их.

Чёрные карлики

Чёрный карлик в представлении художника.

Чёрный карлик в моём представлении.

Израсходовав горючее, звёзды, подобные нашему Солнцу, превратятся в сферы диаметром с Землю, состоящие из очень компактного материала – каждый его кубический сантиметр будет весить около тонны. И хотя после этого они ещё будут светиться, будучи раскалёнными добела, мы называем такие объекты белыми карликами.

Белый карлик Сириус B (отмечен стрелкой) рядом с ярким Сириусом A. Фото телескопа Хаббл.

Поскольку белые карлики уже не выжимают свет из термоядерных реакций, они постепенно остывают. Через сотню миллионов миллиардов лет такой карлик, наконец, достигнет равновесия с фоновой температурой окружения, и станет абсолютно тёмным.

Нашей Вселенной нет и 14 миллиардов лет, поэтому пока их искать смысла нет. Но пройдёт время, и наше небо станет кладбищем звёздных трупов – чёрных карликов.

Вероятность их существования – почти наверняка, надо только подождать.

Объект Торна — Житков

Объект Торна-Житкова в представлении художника.

К счастью, до ухода нашего Солнца в отставку остаётся ещё несколько миллиардов лет. И перед тем, как отключить свой двигатель, наша звезда перестанет так сильно притягивать свою атмосферу, и позволит своей талии расшириться, превратившись в красного гиганта.

Пока неясно, попадут ли изжарившиеся останки Земли в границы раздувшейся звезды, или же постепенная потеря Солнцем массы приведёт к тому, что земная орбита будет постоянно расширяться.

Если планете доведётся встретиться с атмосферой, то омывающая её плазма наверняка затормозит её движение, после чего она по спирали быстро упадёт внутрь звезды.

Но что, если бы вместо нашей каменной планетки на орбите находился объект помощнее – к примеру, ещё одна звезда? Могла бы она продержаться подольше, нарезая вокруг своего компаньона-красного гиганта круги наподобие космической золотой рыбки, кружащей в адском аквариуме?

Такова общая идея объекта Торна — Житков. Его назвали в честь физиков Кипа Торна и Анны Житков. В 1977 году они просчитали, что произойдёт при слиянии красного супергиганта и нейтронной звезды, находящихся в определённых условиях.

Кип Торн и Анна Житков.

По их подсчётам выходило, что нейтронная звезда может дрыгаться внутри красного гиганта лет двести, после чего сольётся с его ядром, сформировав при этом либо более тяжёлую нейтронную звезду, либо, при наличии достаточной массы, сколлапсировав в чёрную дыру.

В 2014 году астрономы решили, что нашли пример такого объекта – звезду HV 2112. Не все исследователи поддерживает такую точку зрения, и считают существование подобных гибридов неподтверждённым.

Pacпoлoжeниe oбъeктa HV 2112.

Вероятность существования: достаточно большая. Цифры сходятся, их нужно только найти.

Бозонные звёзды

Согласно Стандартной Модели в физике, частицы бывают двух типов - бозоны и фермионы.

Частицы стандартной модели, с массами, указанными в левом верхнем углу. Три левых столбца занимают фермионы, два правых — бозоны.
Команду фермионов представляют строительные кирпичики материи, кусочки реальности, не накладывающиеся друг на друга, благодаря чему образуются атомы и растут молекулы.

В команде бозонов присутствует зоопарк частиц, управляющих поведением физических взаимодействий, благодаря которым фермионы держатся друг за дружку или отталкиваются друг от друга, порождая всё, от ядерного распада до спектра света и всей химии целиком.

В отличие от фермионов, у бозонов нет проблем с тем, чтобы находиться в одной точке пространства. Там, где уже есть 20 бозонов, всегда найдётся место ещё для 20.

Теоретически есть одна лазейка, из-за которой поведение бозонов станет менее дружеским. Гипотетический бозон аксион может обладать небольшой массой и отталкиваться от других аксионов, собравшихся в комок.

Достаточно большое количество аксионов вместе создадут сбалансированное облако, которое не будет блокировать свет и излучать собственный. Как и с чёрными дырами, найти такие тёмные бозонные звёзды мы сможем только по их гравитационному влиянию на окружение.

Их существование могло бы помочь объяснить природу тёмной материи. Могло бы.

Вероятность существования: низкая. Пока убедительных свидетельств существования аксионов у нас нет.

Рыхлый шар из фермионов

Мы уже находимся в начале очередного десятилетия XXI века, а до сих пор понятия не имеем, что это за такое странное явление – тёмная материя.

Результаты численного моделирования эволюции структуры Вселенной, проведённого группой исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Крус.

Состоит ли она из медленно движущихся частиц? Взаимодействуют ли они сами с собой? Концентрируется ли она в чёрные дыры, или больше похожа на туман?

Высказав достаточно широкие предположения о её природе – допустим, это частицы малой массы, притягивающиеся друг к другу, по размеру гораздо меньше электрона – мы сможем предположить, что достаточно большое количество этого вещества может стечься к центру галактики и сформировать гигантский шар.

Из-за их крохотной массы этот шар будет окружать туманное гало из частиц тёмной материи, медленно движущихся к центру. Перед тем, как они сколлапсируют в чёрную дыру, их общая масса будет сравнимой с несколькими миллионами солнц.

Очень много допущений, и всё же они могут объяснить, почему объекты близ хаотичного центра Млечного Пути двигаются не совсем так, как если бы они вращались вокруг более компактной массы.

Гравитационное притяжение этого рыхлого шара из фермионов, которым дали название «даркино», сможет стянуть к себе достаточно массы для того, чтобы объяснить орбиты этих объектов.

Вероятность существования: довольно низкая. Сначала нужно понять, что собой представляет тёмная материя.

Антизвёзды

Антизвезда в представлении художника.

Для появления такой вселенной, как наша, требуется реализация впечатляющей по объёму акции «два по цене одного». На каждую частицу, появляющуюся из небытия в бурлящем океане квантовой пены, должна появиться частица из антиматерии с противоположным зарядом.

Антиматерия в представлении художника.

Однако встретившись, эти частицы вновь исчезнут, оставив после себя лишь облачко излучения.

Судя по тому, сколько материи нас окружает, 13,8 миллиарда лет назад очень много материи почему-то не уничтожилось. Либо по какой-то причине большое количество антиматерии не появилось, либо она где-то спряталась или исчезла до того, как успела взаимно уничтожиться с полной вещества Вселенной.

Это одна из загадок, над которой усиленно бьются физики.

Забавно, однако, что если где-то в ночном небе будет висеть звезда, состоящая из пропавшей антиматерии, со стороны она будет выглядеть как любой другой ослепительный газовый шар. Единственным намёком на её природу будут характерные вспышки гамма-излучения, возникающие когда её атомы антиводорода аннигилируют с редкими клочками материи, врезающимися в неё.

Антиводород состоит из антипротона и позитрона.

В начале этого года астрономы опубликовали результаты наблюдения, искавшего подобные характерные вспышки. Убрав всё лишнее, учёные остановились на списке из 14 кандидатов в антизвёзды.

Это не означает, что в нашем Млечном Пути реально есть больше десятка звёзд, состоящих из антиматерии. Они всё равно могут оказаться известными источниками гамма-излучения типа пульсаров или чёрных дыр. Но если антизвёзды существуют, то такое гамма-мерцание как раз будет характерным для них.

Ежедневно на земле происходит около 500 вспышек гамма-излучения. Красные точки показывают те, которые были обнаружены космическим гамма-телескопом Ферми в 2010 году. Синие области указывают, где могут возникать потенциальные молнии при вспышках гамма-излучения на земле.

Вероятность существования: чрезвычайно низкая. Однако мог бы получиться хороший эпизод сериала «Звёздный путь».

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем! Вы лучшие!