«Джеймс Уэбб» запечатлел «настоящего монстра» в космосе
Такую форму имеет пыльная галактика, рождающая сотни звезд ежегодно.
Астрономы из Техасского университета заметили жуткую красную кляксу в данных телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). Ей оказалась галактика AzTECC71, образовавшаяся примерно через 900 миллионов лет после Большого взрыва. Об этом пишет Daily Mail. Издание отмечает, что все изображения JWST — это визуализация данных, воссозданная художниками, а не реальные фотографии космических объектов.
На снимке изображен призрачный объект с двумя глазами и большим открытым ртом. Это открытие может изменить представление ученых о ранней Вселенной. До сих пор считалось, что массивные «звездные ясли» — это большая редкость. AzTECC71 доказывает, что они могут быть в 3−4 раза более распространены.
Эксперты отметили, что несмотря на то, что галактика выглядит как маленькая капля, она создает сотни новых звезд каждый год. Открытие говорит о «существовании целой популяции галактик, которые скрывались от нас».
Команда ученых использует данные NASA для составления карты Вселенной для проекта COSMOS-Web, целью которого является точное определение до миллиона галактик.
Сложность обнаружения подобных AzTECC71 галактик заключается в том, что большая часть света от их звезд поглощается пылевой завесой переизлучается на более красных длинах волн. JWST смог зафиксировать объект благодаря своей способности улавливать инфракрасные свойства.
«До сих пор мы могли видеть галактики в ранней Вселенной только с оптической точки зрения с помощью телескопа Хаббл. Это означает, что наше понимание истории эволюции галактик предвзято, потому что мы видим только незатемненные, менее запыленные галактики», — рассказал Джед Маккинни, научный сотрудник Техасского университета в Остине.
Изначально объект был обнаружен в данных телескопа ALMA в Чили. Это позволило астрономам сузить место поиска и просканировать его с помощью «Джеймса Уэбба». Теперь команда работает над раскрытием большего количества таких слабо видимых для JWST галактик.
Каллисто, крупный спутник Юпитера
Источник: Шаг в будущее
Он представляет собой один из самых интересных объектов в Солнечной системе.
Почему звезды светят?
Источник: Шаг в будущее
Продолжение поста «В России запустили в работу многоволновый радиогелиограф — единственный в мире прибор для фундаментальных исследований Солнца»
Звезда в 3D. Иркутские физики снова стали первыми в мире в изучении Солнца и обошли коллег из Китая. (Статья от июня 2023) Внимание! Длиннопост!
Многоволновый радиогелиограф иркутские физики введут в конце 2023 года
1974 год. В Тункинской долине, в урочище Бадары, установили первый антенный пост. С него зародилась радиоастрофизическая обсерватория иркутского Института солнечно-земной физики (ИСЗФ) СО РАН. Спустя 50 лет антенный пост по-прежнему находится в рабочем состоянии, но в качестве музейного экспоната. В 2023 году в обсерватории вводят уникальный инструмент — единственный в мире действующий многоволновый радиогелиограф. Корреспонденты «ИрСити» съездили в Бадары, своими глазами увидели новое оборудование и узнали, почему Китай не смог ввести аналогичный инструмент.
Особый колорит
Радиоастрофизическая обсерватория ИСЗФ РАН скрыта от любопытных глаз лесом. Чтобы добраться до нее, нужно проехать несколько километров по разухабистой грунтовой дороге. В день нашего визита пасмурно, тучи закрывают фантастический вид на Восточный Саян, но для работы Сибирского солнечного радиотелескопа — одного из крупнейших радиоинтерферометров России — это никогда не было препятствием. Он принимает радиосигналы, а потому для него критически важно отсутствие радиопомех, а не погодные условия. Хотя их телескоп тоже «видит».
— Когда приходит циклон, радиосигнал немного ослабевает. Мы по графику буквально за полминуты-минуту видим, что Солнце сейчас закроется и будет дождь — так и происходит, — говорит инженер Анатолий Муратов.
Тункинская долина — идеальное место с точки зрения астроклимата для наблюдений Солнца, об этом физики говорили не раз. Еще она хороша тем, что мало заселена. Это позволяет оберегать Сибирский солнечный радиотелескоп от радиопомех до сих пор, поскольку урочище Бадары оторвано ото всех ближайших населенных пунктов на 25 километров.
А началось всё с тестового антенного поста, который установили здесь в 1974 году. Он до сих пор несет свое дежурство — теперь как, пусть и действующий, но памятник. Оборудование работает на шаговом двигателе — и, поворачиваясь, тикает, будто часы. До недавнего времени звучание было более объемным: его в унисон издавали сразу 256 старых антенных постов.
Заместитель директора Института солнечно-земной физики СО РАН Сергей Олемской Фото: Ксения Филимонова / «ИрСити»
— Это придавало особый колорит, — немного с ностальгией говорит заместитель директора Института солнечно-земной физики СО РАН Сергей Олемской.
Сейчас всё оборудование современной и бесшумное.
«На Солнце законы физики работают не так, как на Земле»
Сибирский солнечный радиотелескоп ввели в эксплуатацию в 1986 году. Тогда он был настоящим прорывом: в мировом научном сообществе считалось, что добиться изображения Солнца с 256 антенн одновременно практически невозможно. Но иркутские физики сделать это смогли — и аналогов тому оборудованию просто не существовало.
Один из старых бетонных постаментов под антенны — их сохранили, поскольку эти конструкции до сих пор можно использовать Фото: Ксения Филимонова / «ИрСити»
Старый радиогелиограф мог бы работать и сейчас. Физически он был вполне себе ничего. Но современные научные потребности он уже удовлетворять не мог. Антенны «ловили» радиосигналы только на одной частоте — 5,7 ГГц и позволяли создавать лишь двухмерное изображение Солнца.
— Новый объект нужен был, потому что появлялись новые задачи, которые нужно решать. Кажется, Солнце изучено полностью. Его недра с теоретической точки зрения мы действительно изучили достаточно хорошо. Мы знаем, как происходит переполюсовка глобального магнитного поля, как зарождается и работает динамо-машина в недрах Солнца. Но совершенно не знаем, почему на нём не работают элементарные законы физики, которые работают на планете Земля, — объясняет Сергей Олемской.
На Земле, например, чем мы дальше находимся от источника тепла, тем нам становится холоднее. На Солнце всё по-другому. На его поверхности температура достигает 6000 °С. Если удалиться от него всего на несколько сотен километров — как от Иркутска доехать до Черемхово — она возрастет уже до 1,5 миллиона градусов.
— Это на два порядка ниже, чем в эпицентре ядерного взрыва. И почему так происходит, мы не знаем. И именно в этом слое происходит ускорение частиц, именно там появляются ударные волны, которые вызывают такие негативные явления, как сход с орбиты 40 спутников компании SpaceX, который произошел в прошлом феврале, — говорит замдиректора ИСЗФ.
Разобраться с этим — одна из главных задач нового оборудования.
Локомотив мировой науки
Проектировать многоволновый радиогелиограф начали ровно 10 лет назад — тогда еще за счет средств РАН, а потом — с федеральным финансированием. Строительно-монтажные работы на радиогелиографе начались в 2018 году. Общая стоимость объекта — 2,5 миллиарда рублей, при этом 2 миллиарда были потрачены только на саму технологию. На строительство — оставшиеся 500 миллионов рублей.
— 10 лет — это долго, — говорит Сергей Олемской. — Много времени заняло само проектирование. Объект уникальный, он нестандартный, потому долго искали проектировщика.
— Самый большой вклад — именно в интеллектуальный потенциал, — подхватывает Анатолий Муратов. — Люди год-два работают, разрабатывают НИОКРы (научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. — Прим. ред.). Мы этого не видим, а люди копаются-копаются, думают, работают, многие наработки откладывают в сторону, выбирают лучший вариант. Железо — это уже итог.
До сегодняшнего дня снимки Солнца в диапазоне от 3 до 24 Ггц не делал никто Фото: Ксения Филимонова / «ИрСити»
Старые антенны на территории радиоастрофизической обсерватории ИСЗФ демонтировали и официально списали. На их месте смонтировали 528 новых антенных постов — ровными рядами они тянутся настолько, насколько хватает взгляда человеческих глаз. От каждого поста под землю уходят коммуникации. Для того чтобы они находились в одном температурном режиме для нивелирования дополнительного шума, еще на старте создания обсерватории построили подземный тоннель. Его лучи расходятся по сторонам света — как и «тарелки» на поверхности.
Большая часть из них, кстати, уже прошла юстировку — своеобразную настройку для того, чтобы все антенны работали как единый механизм в диапазоне от 3 до 24 Ггц. Снимки Солнца в таком диапазоне еще не делал никто. Первые две линии уже работают в опытном режиме и дают научные результаты.
— До монтажа всей линейки мы выставили 30 первых антенных постов. Из них вытащили сильно зашумленный сигнал. Изготовитель поправил то, что было нужно, и, в конце концов, мы добились сигнала без шума. Если бы мы не производили все эти маневры, мы бы эти уникальные результаты просто не получили. Получили бы только какой-то шум, — объясняет Сергей Олемской.
Весь инструмент из 528 антенн должен работать как единый механизм Фото: Ксения Филимонова / «ИрСити»
Именно на этапе юстировки споткнулись китайские коллеги иркутских ученых. В КНР тоже построили многоволновый радиогелиограф, только другой формы: у нас он в виде креста, у них — спирали. Но запустить его так и не смогли.
— Первый радиогелиограф был локомотивом мировой науки. А сегодня локомотив мировой науки — вот этот инструмент, — добавляет ученый. — Сам факт получения первых результатов вызвал фурор среди ученых всего мира.
Солнце в 3D
С вводом нового оборудования иркутские физики получают возможность наблюдать и глобальную систему Солнце — Земля, начиная от недр Солнца и заканчивая ближним космосом. А еще — строить 3D-модель околосолнечного космического пространства. В конечном итоге это позволит прогнозировать негативные явления, которые возникают из-за солнечной активности и влияют на жизнь землян — так, как это было с упомянутым сходом спутников SpaceX.
— Тогда это произошло, потому что негативные явления, которые были вызваны и родились в недрах Солнца, сказались на ближнем космосе. Произошло вздутие атмосферы, спутники оказались в ее плотных слоях и сошли с геостационарной орбиты, — рассказывает Сергей Олемской, добавляя, что приоритет над прикладными задачами всё же у фундаментальных исследований.
Анатолий Муратов показывает своё рабочее место: у окна с видом на лес, «тарелки»-антенны и с фиалками на подоконнике стоит компьютер. Именно на нём аккумулируются первичные данные, которые поступают с нового оборудования. Изображения Солнца строится в реальном времени, ярким цветом выделяется зона его активности. Это своеобразные «скрины», в трехмерную картинку их сводят уже в Иркутске.
— С новым оборудованием наблюдать Солнце — просто заглядеться, — говорит инженер.
В день нашего визита звезда неспокойна, но в пределах нормы. Ярких событий, которые могут влиять на околоземное пространство, на самом деле, не так много.
— Но для нас магнитная буря — это норма, активное Солнце — норма, — говорит Анатолий Муратов. — Это по телевизору такие явления вызывают социальную активность, а для нас они обычные.
Всего в тоннеле четыре луча: по направлению сторон света и расположению антенн Фото: Ксения Филимонова / «ИрСити»
В Бадарах раньше наблюдали только конкретные события на Солнце — теперь планируют следить за звездой и в ее спокойном состоянии. Это позволит самостоятельно производить индекс интегральной солнечной активности F10.7, который сейчас российские ученые получают от зарубежных коллег. Это индекс представляет собой информацию о солнечной активности, на основе потока солнечного радиоизлучения на длине волны 10,7 сантиметра, что необходимо для построения моделей прогнозирования состояния верхней атмосферы и ближнего космоса.
Часть большого проекта
Многоволновый радиогелиограф — это часть Национального гелиогеофизического комплекса РАН. Официально оборудование планируют ввести в эксплуатацию в конце 2023 года. Вместе с комплексом оптических инструментов в Торах, который заработал в 2022 году, он завершает первый этап создания комплекса.
Многоволновый радиогелиограф станет завершением первого этапа создания Национального гелиогеофизического комплекса РАН Фото: Ксения Филимонова / «ИрСити»
То, что в России такой крупный проект вообще стал возможным, — заслуга академика Гелия Александровича Жеребцова. Ещё в 2007 году он разработал программу Национального гелиогеофизического комплекса и добился поддержки не только РАН, но и руководства России — и президента, и правительства.
С вводом нового оборудования, которое, к слову, по преимуществу отечественного производства, в Институте солнечно-земной физики планируют вдвое увеличить штат научных сотрудников: с 500 до 1000. Кадры учреждение готовит для себя самостоятельно. При институте открыта магистратура со стипендией в 20 тысяч рублей и практически готовой кандидатской работой при выпуске из аспирантуры. Защищать ее, кстати, тоже можно в Иркутске: в институте есть свой диссертационный совет.
В состав проекта входит строительство не только радиогелиографа, но и жилых зданий для научных сотрудников... Фото: Ксения Филимонова / «ИрСити»
В будущем потребность в кадрах может возрасти, поскольку многоволновым радиогелиографом в Бадарах и комплексом оптических инструментов в Торах Национальный гелиогеофизический комплекс РАН не завершается. На следующих этапах будут строить систему радаров и мезостратосферный лидар — мощный лазер для исследования верхних слоев атмосферы (оба инструмента возведут на побережье Байкала в Иркутской области), нагревный стенд под Ангарском и центр обработки данных в Иркутске.
Завершится реализация проекта вводом в 2030 году самого крупного объекта — коронографа. Солнечный телескоп построят в Саянской солнечной обсерватории в поселке Монды в Бурятии. Возводить его начнут уже в 2023 году.
Тайна Красной планеты: что нужно человеку, чтобы выжить на Марсе? Отвечает преподаватель Пермского Политеха
Долгое время Марс является точкой притяжения ученых умов, объектом мечтаний писателей, кинематографистов и обычных людей. Математик I-ой категории кафедры математического моделирования систем и процессов, преподаватель Политехнической школы ПНИПУ Евгений Бурмистров рассказал, чем опасны межпланетные путешествия, какую выгоду человечество извлечет из колонизации Красной планеты, возможно ли воссоздать атмосферу на Марсе и как вернуться обратно на Землю.
Почему человек стремится к Красной планете?
Марс представляет собой не просто каменистую планету, а потенциальный новый дом для человечества. Стремление к колонизации — это своего рода высвобождение фантазии и мечтаний о космической обители.
— Путешествие к Марсу — вызов смелости и выражение стремления человека к неизведанным горизонтам, напоминание о том, что в нас живет врождённое желание исследовать и открывать новые миры. Мы не оставляем попытки отыскать следы жизнедеятельности древних организмов или даже сами живые организмы в толщах грунта и полярных шапок Красной планеты, — рассуждает Евгений Бурмистров.
Какую пользу принесут нам полеты на Марс?
Расширение наших знаний об истории Красной планеты прольет свет на эволюцию планетарных систем и даже подтвердит или опровергнет гипотезы о возможности жизни во Вселенной. Колонизация этой планеты требует разработки и применения передовых технологий в области космических полетов, систем поддержки жизни и ресурсного обеспечения. Эти технологии, разработанные для выживания на Марсе, найдут применение и на Земле. В теории, это поможет в создании космической инфраструктуры, что сделает межпланетные полеты более доступными.
Открытие ресурсов на Марсе, таких как минералы и вода, подарит людям новые экономические возможности, в том числе добычу и использование полезных ископаемых для транспортировки на Землю. Заселение Красной планеты – это шанс расширить обитаемое пространство человечества и важный фактор для нашего выживания в случае катастроф на Земле.
Чем чреваты для здоровья межпланетные путешествия?
По подсчетам специалистов, полет от Земли до Марса займет 8-9 месяцев. За это время человек столкнется с рядом испытаний. Во-первых, космическая среда подвергает астронавтов воздействию высоких уровней радиации, что повлияет на их здоровье, есть риск развития рака. Особенно велика вероятность получить опасную дозу облучения из-за солнечных вспышек, когда радиоактивные частицы выбрасываются за пределы атмосферы звезды. А еще из-за космических лучей, которые представлены элементарными частицами, фотонами и ядрами атомов, движущимися с высокими энергиями в космическом пространстве.
Преподаватель ПНИПУ Евгений Бурмистров объясняет, что солнечная радиация представляет опасность и для астронавтов на МКС, однако современные технологии ограждают их от пагубного воздействия излучения. Космические агентства разрабатывают специальные защитные системы, такие как толстые слои материалов, чтобы снизить воздействие радиации. В таких щитах могут использовать воду, полиэтилен и другие материалы, которые замедляют частицы. Время старта космических миссий планируется таким образом, чтобы минимизировать воздействие солнечных вспышек. Астронавты находятся под постоянным медицинским мониторингом во время полётов, чтобы выявлять и лечить любые негативные эффекты радиации. Для межпланетных путешествий маршруты возможно прокладывать так, чтобы использовать планеты и их магнитные поля для защиты от облучения.
Длительное нахождение в невесомости тоже приведет к потере костной массы и мышечной атрофии. Не стоит забывать и про воздействие длительных полетов на психику человека. Социальная и психологическая изоляция экипажа скажется на эмоциональном благополучии, а ограниченность ресурсов и пространства создаст напряжение и стресс.
Есть ли на Марсе атмосфера?
Атмосфера Марса (в сравнении с земной) крайне разрежена: количество газовых молекул значительно ниже привычной нам нормы. Главными ее составляющими являются углекислый газ (около 95 %), азот (3%), аргон (1,5%), а также остатки других газов и водяного пара.
Чем объясняется такое состояние атмосферы? Во-первых, Марс имеет меньшую массу и гравитацию по сравнению с Землей. Газы уходят в космическое пространство. Во-вторых, на Красной планете нет магнитного поля, которое бы защищало атмосферу от солнечного ветра. В-третьих, интенсивные климатические изменения на Марсе, включая ветра, пыльные бури и периоды обильных ледяных осадков, влияют на атмосферные условия и приводят к её потере.
Какие трудности это влечет для колонизации? Разреженная атмосфера Марса неэффективно защищает от солнечной радиации. Кроме того, она осложняет маневры и аэродинамическое торможение космических аппаратов при входе в атмосферу. Ограниченны также ресурсы для производства кислорода из-за низкого процента азота в атмосфере Марса.
Возможно ли сформировать на Марсе условия, пригодные для жизни?
Атмосфера планеты формируется по-разному — все зависит от изначальных условий и научных теорий. Одна из них представляет этот процесс тремя этапами. Сперва, при формировании планеты из протопланетарного диска вокруг молодой звезды, газы и пыль начинают скапливаться под воздействием гравитационных сил. Затем на поверхности сформировавшейся планеты газы и легкие элементы образуют облако, которое служит зачатком первичной атмосферы. После этого из вулканов, комет и метеоритов на планету поступают дополнительные газы, которые обогащают состав атмосферы.
Чтобы воссоздать этот процесс «вручную», необходимо решить проблему малой гравитации Марса и отсутствия магнитосферы, чтобы важные элементы (гелий и водород) не покидали атмосферы. Необходимо обработать поверхность планеты и увеличить ее способность удерживать тепло. Создание парникового эффекта и приемлемого климата можно достичь с помощью введения в атмосферу Марса дополнительных газов. Все эти подходы объединяет терраформирование — процесс преобразования атмосферы, климата, поверхности и других характеристик планеты или спутника, чтобы сделать их более подходящими для жизни, аналогичными Земле.
К аспектам терраформирования еще относят работы по изменению грунта, водных резервуаров и других поверхностных особенностей для создания подходящей почвы, водоемов и климата. Марс считается наиболее подходящей для этих преобразований планетой, поскольку, согласно исследованиям, в прошлом на Марсе была вода в виде океанов, рек и ледяных капель, остаточная атмосфера послужит основой для сотворения новой, а близкое расположение к Солнцу и наличие дня и ночи облегчит создание необходимых климатических условий.
— Терраформирование Марса — это огромный технический, научный вызов и процесс, потребующий значительных усилий и ресурсов. Большинство других планет в Солнечной системе слишком горячи или слишком холодны, или не обладают ресурсами, необходимыми для поддержания жизни, — считает Евгений Бурмистров.
Какие ресурсы потребуются, чтобы вернуться на Землю?
Чтобы колония могла успешно проживать на Марсе, необходимо решить ряд сложившихся проблем. Прежде всего, обеспечить людей технологиями защиты от космической радиации, кислородом, водой, полезными ресурсами, энергией и системами поддержки жизни и медицинской помощи. Наладить такие процессы сразу невозможно, поэтому человеку придется лететь на Землю за новым оборудованием и запасами.
Возвращение с Марса – сложная задача. Во-первых, из-за ограниченного объема топлива придется производить его прямо на Красной планете. Для этого можно использовать кислород и водород, полученные искусственно, например, из воды. На переработку сырья потребуется потратить много энергии, полученной с помощью альтернативных источников — солнечных панелей.
— Солнечная энергия в космосе становится менее эффективной с увеличением расстояния от Солнца. Соответственно, на Марсе солнечные панели будут собирать меньше энергии, чем на Земле, – отмечает преподаватель Пермского Политеха Евгений Бурмистров.
Для добычи ресурсов на Красной планете, таких как вода из ледяных резервуаров, необходимы специальные буровые системы. Астронавтов следует обеспечить защитным снаряжением, системами связи и продовольствием.
Марс становится ареной для испытаний нашего технологического мастерства. Развитие космических технологий и систем поддержки жизни на другой планете — это вызов, который подстёгивает инженеров и ученых на преодоление технологических барьеров.
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.