Что известно о галактиках в красном смещении больше 10? Какие инструменты позволяют нам их наблюдать? Наличие каких космических объектов может поставить под сомнение известные теории образования Вселенной? Как астрономы наблюдают галактики, образовавшиеся в первый миллиард лет существования Вселенной, и что о них известно?
Об этом рассказывает Ольга Касьяновна Сильченко, доктор физико-математических наук, заместитель директора по научной работе государственного астрономического института имени П.К. Штернберга.
1. На одну из планет* отправить экспедицию из учёных и инженеров;
2. Построить на планете отдельный адаптационный центр;
3. Первых рождённых детей поселить в экспериментальном огороженном саду при Центре, где они будут вольны делать что угодно;
4. Время от времени давать им направление к действию и обучить их языку и базовым навыкам выживания;
5. Когда дети подрастут, направить робота-змею, которая скажет детям что можно сорвать с дерева яблоко;
6. Затем ограждения сада спадут, и дети смогут дальше заселять новую планету;
7. Центр разбирается, собираются все следы и вся группа учёных и инженеров улетает обратно на Землю.
В таком случае, пойдёт ли судьба новой планеты по земному архетипу? Будут ли учёные и инженеры что вели их, считаться богами что дали им жизнь? Напишут ли они те же религиозные книги что и мы?
Экзо в переводе с латинского означает "вне" или "снаружи".
Такое обозначение используется для планет, находящихся за пределами Солнечной системы. Например, экзолуны - это спутники экзопланет, а экзоскелет представляет собой внешнее устройство, усиливающее силовые возможности человека, не являющееся имплантом.
Также стоит упомянуть новое слово - "экзожитель". В переводе оно означает "житель вне нашего мира". Этот термин может заменить устаревшие слова, такие как "пришелец" или "инопланетянин", обладая большей точностью и универсальностью.
Он также подходит для описания гипотетических внеземных существ, которые могут обитать не только на планетах, но и на их спутниках, астероидах и в космических кораблях.
Гипотеза о таинственном массивном объекте на окраине Солнечной системы все чаще привлекает внимание астрономов. Пока неясно, что это — планета это или первичная черная дыра. Российские ученые предложили новый способ поиска невидимого пленника нашей звезды.
В 2016 году американские астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин выдвинули гипотезу о том, что вокруг Солнца по дальней орбите вращается еще одна планета. Это объясняло бы аномалии в поясе Койпера — области за Нептуном, где сконцентрированы малые ледяные тела, включая Плутон.
Наблюдения показали, что у части обитателей пояса Койпера орбиты не случайные, а определенным образом связаны между собой — скоррелированы. Ученые предположили, что на них действует сила притяжения неизвестного тела, которое расположено в 300-500 раз дальше от Солнца, чем Земля, и в пять — максимум десять раз — ее массивнее.
Это могла бы быть суперземля — особый класс экзопланет. В таком случае она сформировалась в другой системе и была захвачена Солнцем во время сближения с материнской звездой или как свободнолетящая в Галактике "бесхозная" планета. Это небесное тело, пока не открытое, астрономы называют девятой планетой — вместо Плутона.
В 2019-м Якоб Шольц из Даремского университета и Джеймс Анвин из Университета штата Иллинойс предложили вместо планеты искать первичную черную дыру (ПЧД). Проблема, однако, в том, что напрямую ее увидеть нельзя — можно только заметить по сильному гравитационному полю.
Российские ученые Юрий Ерошенко из Института ядерных исследований РАН и Елена Попова из Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН нашли новый способ наблюдения за объектом-невидимкой — по космической пыли вблизи орбиты Земли.
"Есть вероятность, что часть пыли была выброшена из-за орбиты Нептуна гравитационным полем девятой планеты или ПЧД и прилетела к Земле. Скорость у этой компоненты пыли должна быть в полтора раза больше, чем у обычных космических пылинок. Также, возможно, эта пыль отличается от обычной по химическому составу. Не исключено, что дальнейшие исследования помогут выделить аномальную компоненту. Тогда можно будет сделать вывод о наличии на периферии массивного объекта", — говорит Юрий Ерошенко.
По одной из гипотез, первичные черные дыры рождались в молодой Вселенной еще до возникновения первых звезд и галактик. По мнению ученых, в пользу этой версии говорит существование ранних квазаров, а также — недавнее открытие телескопом имени Джеймса Уэбба сверхмассивных черных дыр на больших красных смещениях. Механизм появления ПЧД неясен.
Первичные черные дыры могут иметь довольно небольшую массу — например, сравнимую с земной. Радиус такого объекта будет всего около одного сантиметра. У ПЧД массой Солнца — три километра, уточняет Ерошенко.
ПЧД небольшой массы должны быстро испаряться, что можно обнаружить по вкладу в космический гамма-фон. Сделать это пока не удалось, однако ученые не спешат отказываться от идеи, добавляет Ерошенко, поскольку она (в случае гораздо более массивных ПЧД) позволяет объяснить некоторые явления во Вселенной — например, гравитационные волны и сверхмассивные черные дыры.
"Если на периферии находится первичная черная дыра, то своим гравитационным полем она возмущает орбиты частиц пыли, и часть частиц может попадать во внутреннюю область Солнечной системы, залетая внутрь орбиты Земли", — пишут Ерошенко и Попова в статье, опубликованной в последнем номере Астрономического журнала (исследование поддержано Российским научным фондом, грант № 23-22-00013).
В расчетах рассмотрены варианты, построенные на нескольких правдоподобных допущениях, указывают авторы. Для некоторого набора параметров поток космической пыли у Земли, создаваемый ПЧД, достигает в самом оптимистическом случае трех микрограммов на квадратный метр в год, что согласуется с наблюдениями — подсчетом числа пылинок во льду Антарктиды и путем прямых измерений с космических аппаратов. Хотя доля пыли, создаваемая ПЧД, в общем потоке может быть незначительна, ее отличает относительно высокая скорость и, возможно, аномалии химического состава. Так что пыль к Земле может быть принесена не только кометами и астероидами, но и гравитационным воздействием ПЧД. Какую долю в общем пылевом потоке занимают частицы из облака Оорта, еще предстоит выяснить.
Ученые считают, что ПЧД, как и девятая планета, могла быть захвачена Солнцем во время случайного сближения. И хотя вероятность такого события невелика, совсем сбрасывать его со счетов нельзя.
При помощи телескопа «Хаббл» астрономы обнаружили водяной пар в атмосфере экзопланеты GJ 9827d. На сегодняшний день это самый маленький внесолнечный мир, где была сделана подобная находка.
GJ 9827d была открыта телескопом «Кеплер» в 2017 году. Она представляет собой суперземлю, чей диаметр вдвое превышает диаметр нашей планеты. GJ 9827d обращается вокруг красного карлика, расположенного на расстоянии 97 световых лет от Земли. Экзопланета совершает один оборот вокруг своей звезды за 6,2 дня. Из-за подобной близости, она вряд ли является благоприятным местом для жизни. По оценкам астрономов, ее температура составляет примерно 425 °C.
Но, хоть на GJ 9827d вряд ли есть жизнь, она все равно представляет значительный интерес для исследователей. Они выбрали экзопланету для проекта, целью которого являлся поиск следов водяного пара ее атмосферы. В общей сложности, «Хаббл» пронаблюдал 11 транзитов GJ 9827d. Астрономы пытались вычленить из собранных телескопом данных свет, который прошел через атмосферу экзопланеты и нес спектральный отпечаток молекул воды.
Эти усилия увенчались успехом. Астрономам действительно удалось найти водяной пар в атмосфере GJ 9827d. Это самая маленькая экзопланета, где была сделана подобная находка.
В то же время пока что исследователи не мог дать ответ на вопрос о том, что в целом представляет из себя атмосфера этого мира. У них есть две основные версии. По одной, «Хабблу» удалось измерить небольшое количество водяного пара в богатой водородом атмосфере. В таком случае, этот мир можно классифицировать как мининептун.
По второй, атмосфера GJ 9827d состоит в основном из воды, оставшейся после того, как первобытная водородно-гелиевая атмосфера испарилась под воздействием звездного излучения. В таком случае этот мир является более теплой версией луны Юпитера — Европы. Он может представлять собой каменистое тело, окутанное толстой оболочкой из водяного пара.
Но каким бы ни был ответ, открытие «Хаббла» открывает путь к более детальному изучению как этого, так и других аналогичных миров. Он может стать хорошей целью для космического телескопа «Джеймс Уэбб».
00:00 Начало 00:31 Самая древняя космическая дыра 02:44 Нейросеть меняет батарейки 04:22 Ноу-хау шведских колхозников 06:27 Как упростить сложный выбор 07:44 Кому не страшны даже суровые условия 10:20 Марсианские реки, и куда они подевались 13:32 Что общего у Земли и Марса
Многие иллюстрации и схемы довольно плохо передают масштабы Солнечной системы — в особенности то, насколько Солнце в реальности больше планет. Астрофотограф Эндрю Маккарти решил исправить это положение и подготовил следующий коллаж. Он наглядно демонстрирует масштабы тел Солнечной системы.
Диаметр нашего Солнца составляет порядка 1,4 млн км. Это почти в четыре раза больше, чем расстояние между Землей и Луной. На его фоне даже самая крупная планета Солнечной системы, которой является Юпитер, выглядит карликом. Его диаметр составляет 140 тысяч км. Таким образом, Юпитер в десять раз меньше Солнца.
Сатурн является второй по размерам планетой Солнечной системы. Его диаметр равен 116 тысяч км. Правда, это без учета колец. Ширина трех основных колец, в которых сосредоточена основная часть их вещества и которые видны даже в подзорную трубу, составляет 70 тысяч км. А общая ширина всей кольцевой системы, с учетом компонентов, которые были открыты при помощи космических аппаратов, достигает 280 тысяч км. При этом, толщина колец Сатурна не превышает 1 км.
Ледяные гиганты Уран и Нептун схожи по размерам — их диаметры составляет 50 и 49 тысяч км соответственно. На фоне своих «старших» братьев каменные планеты Солнечной системы выглядят настоящими песчинками. Крупнейшей из них является Земля. Ее диаметр составляет 12,7 тысяч км. Она в 110 раз меньше Солнца и в 11 раз меньше Юпитера.
Венера, которую иногда называют злой сестрой Земли, чуть меньше. Ее диаметр равен 12,1 тысячи км. Предпоследней по размерам планетой Солнечной системы является Марс. Его поперечник равен 6,7 тысячам км. Таким образом, он почти вдвое меньше Земли.
И, наконец, самой маленькой планетой Солнечной системы является Меркурий. Его диаметр составляет всего 4,8 тысячи км. По своим размерам Меркурий даже уступает некоторым спутникам планет-гигантов, а именно — Ганимеду (5,2 тысячи км) и Титану (5,1 тысяча км). Что касается некогда носившего статус планеты Плутона, то его диаметр составляет лишь 2,3 тысячи км.
Хотя Вселенная - огромное место для изучения, не стоит забывать и о нашем собственном дворе. Восемь планет и множество более мелких миров - здесь есть что узнать!
Так что же такого удивительного можно узнать о планетах? Мы выделили несколько интересных фактов.
1. Меркурий горячий, но не слишком горячий для льда
На поверхности ближайшей к Солнцу планеты действительно есть лёд. На первый взгляд это звучит удивительно, но лёд находится в постоянно затенённых кратерах - тех, куда никогда не попадает солнечный свет. Предполагается, что, возможно, кометы изначально доставили этот лёд на Меркурий. На самом деле космический аппарат НАСА MESSENGER не только обнаружил лёд на северном полюсе, но и нашёл органику, которая является строительным материалом для жизни. Меркурий слишком горяч и безвоздушен для жизни в том виде, в котором мы её знаем, но он показывает, как эти элементы распределены по Солнечной системе.
2. У Венеры нет лун, и мы не уверены, почему.
И у Меркурия, и у Венеры нет лун, что можно считать сюрпризом, учитывая, что в Солнечной системе есть десятки других лун. Например, у Сатурна их более 60. А некоторые луны - не более чем захваченные астероиды, что, возможно, произошло, например, с двумя лунами Марса. Так что же отличает эти планеты? Никто точно не знает, почему у Венеры нет луны, но есть, по крайней мере, одно направление исследований, которое предполагает, что в прошлом у неё она могла быть.
3. В прошлом у Марса была более плотная атмосфера.
Какие контрасты во внутренней части Солнечной системы: практически лишённый атмосферы Меркурий, тепличный эффект в толстой атмосфере Венеры, умеренные условия на большей части Земли и тонкая атмосфера на Марсе. Но если взглянуть на планету, то можно увидеть овраги, вырезанные в прошлом вероятной водой. Вода требует больше атмосферы, поэтому в прошлом на Марсе её было больше. Куда же она делась? Некоторые учёные считают, что это произошло потому, что энергия Солнца в течение миллионов лет выталкивала лёгкие молекулы из атмосферы Марса, уменьшая её толщину со временем.
Марс (фото принадлежит НАСА)
4. Юпитер - отличный ловец комет.
Самая массивная планета Солнечной системы, вероятно, оказала огромное влияние на её историю. Масса Юпитера в 318 раз больше массы Земли, поэтому можно представить, что любой астероид или комета, пролетающие рядом с Юпитером, имеют большие шансы быть пойманными или отвлечёнными. Возможно, Юпитер отчасти виноват в огромной бомбардировке малыми телами, которая обрушилась на нашу молодую Солнечную систему в самом начале её истории, оставив шрамы, которые и сегодня можно увидеть на Луне. А в 1994 году астрономы всего мира стали свидетелями редкого зрелища: комета Шумейкеров-Леви 9, разорвавшаяся под действием гравитации Юпитера и врезавшаяся в атмосферу.
Фрагментация комет является обычным явлением. Многие разрушаются под воздействием термических и приливных напряжений в перигелиях. Вверху изображение кометы Шумейкера-Леви 9 (май 1994 г.) после близкого сближения с Юпитером, разорвавше
5. Никто не знает, сколько лет кольцам Сатурна
Вокруг Сатурна вращается поле ледяных и каменных обломков, которые издалека кажутся кольцами. Первые телескопические наблюдения за планетой в 1600-х годах вызвали некоторую путаницу: есть ли у этой планеты уши, луны или что? Однако с улучшением разрешения вскоре стало ясно, что газовый гигант окружает целая цепочка небольших тел. Возможно, одна луна разорвалась под сильным притяжением Сатурна и образовала кольца. А может быть, они существовали (каламбур не удался) последние несколько миллиардов лет, не имея возможности слиться в более крупное тело, но достаточно устойчивое к гравитации, чтобы не распасться. Большинство учёных сходятся на мнении, что кольцам примерно 100 миллионов лет.
Кольца Сатурна (фото:НАСА)
6. Уран более бурный, чем мы думали.
Когда в 1980-х годах мимо планеты пролетел "Вояджер-2", учёные увидели в основном безликий голубой шар, и некоторые предположили, что на Уране нет особой активности. С тех пор мы лучше изучили данные, которые показывают некоторые интересные движения в южном полушарии. Кроме того, в 2007 году планета приблизилась к Солнцу, а в последние годы телескопы показали, что на ней происходят бури. Чем вызвана вся эта активность, сказать сложно, если только мы не пошлём в ту сторону ещё один зонд. К сожалению, пока нет ни одной миссии, которая бы точно отправилась в эту часть Солнечной системы.
Инфракрасные изображения Урана, показывающие бури размером 1,6 и 2,2 микрона, полученные 6 августа 2014 года с помощью 10-метрового телескопа Кека. Фото: Имке де Патер (Калифорнийский университет в Беркли) и изображения обсерватории Кек.
7. На Нептуне дуют сверхзвуковые ветры.
Хотя на Земле нас беспокоят ураганы, сила этих бурь не сравнится с той, что можно встретить на Нептуне. На самых больших высотах, по данным НАСА, ветры дуют со скоростью более 1100 миль в час (1770 километров в час). Почему на Нептуне так дует, остаётся загадкой, особенно если учесть, что на расстоянии до Нептуна солнечное тепло столь незначительно.
8. Во время световых шоу можно увидеть, как работает магнитное поле Земли.
Магнитное поле, окружающее нашу планету, защищает нас от взрывов радиации и частиц, которые посылает в нашу сторону Солнце. И это хорошо, потому что такие вспышки могут оказаться смертельно опасными для незащищённых людей; именно поэтому НАСА следит за солнечной активностью, например, для астронавтов на Международной космической станции. Во всяком случае, когда вы видите в небе сияющие авроры, это происходит, когда частицы Солнца движутся вдоль линий магнитного поля и взаимодействуют с верхней атмосферой Земли.