Астрономы из Йелля обнаружили «потерянную» планету, размер которой примерно равен размеру Нептуна и которая «прячется» от телескопов в системе звезды, расположенной на расстоянии 3000 световых лет от нас.
Эту новую планету, Кеплер-150 f, ученые не замечали в течение нескольких лет. Компьютерные алгоритмы способны идентифицировать многие такие «экзопланеты», то есть планеты, расположенные за пределами нашей Солнечной системы. Эти алгоритмы используются для анализа данных, полученных при помощи различных обзоров неба, включая космические миссии, на предмет наличия характерных признаков транзитов планет перед дисками далеких звезд.
Однако иногда компьютеры что-то «упускают». В этом случае «упущена из виду» была планета, входящая в состав системы Кеплер-150, с широкой орбитой вокруг родительской звезды. Планета Кеплер-150 f совершает один оборот вокруг своей звезды за 637 суток, поэтому её орбита даже является одной из самых широких орбит планеты вокруг родительской звезды для системы из пяти и более планет.
Остальные четыре планетные компоненты системы Кеплер-150 – Кеплер 150 b, c, d и e - были обнаружены при помощи миссии «Кеплер» несколько лет назад. Все они лежат на орбитах, размеры которых существенно меньше размеров орбиты этой новой планеты.
«Лишь используя наш новый метод, включающий моделирование и «вычитание» транзитных сигналов известных планет, мы смогли увидеть то, что реально происходит в этой системе, - сказал Джозеф Шмитт (Joseph Schmitt), аспирант Йелльского университета, США, и главный автор этого нового исследования. – По сути, транзиты этой планеты «терялись» среди транзитов других планет системы».
Чёрные дыры – самые разрушительные известные объекты во Вселенной. При относительно крохотном размере их масса на много порядков превышает массу звёзд. Материя и излучения, пересекающие горизонт событий, не могут вернуться обратно. И даже если чёрной дыры нет в непосредственной близости от Солнечной системы, это не значит, что Звездные Системы в безопасности .
Согласно современным представлениям, невращающаяся и незаряженная чёрная дыра задаётся всего одним независимым параметром — своей массой. Это означает, что если бросить в чёрную дыру какое-либо тело определённой массы, то совершенно не важно, что это было за тело и в каком внутреннем состоянии оно находилось: свойства чёрной дыры после поглощения тела будут зависеть только от её новой массы. Про это явление иногда говорят «у чёрной дыры нет волос»
Недавние научные исследования показали, что наше существование – это всего лишь случайность.
"На самом деле недавние научные исследования показывают, что жизнь во Вселенной встречается очень редко. [...] доля живой материи во Вселенной чрезвычайно мала – около одной миллиардной одной миллиардной", – пишет физик Алан Лайтман.
Как отмечают ученые, наша Вселенная тонко настроена для того, чтобы в ней могла зародиться жизнь. Это называется антропный принцип.
🌠"Мы, живые существа, – всего лишь механизм, с помощью которого Вселенная может наблюдать за собой. Мы, живые существа, – всего лишь несколько песчинок в огромной пустыне.
Мы результат особой расстановки атомов и молекул, и мы можем попытаться осознать и запечатлеть эту ослепительную картину существования", – отмечает ученый.
После 30 лет планирования работы по строительству крупнейшего в мире радиотелескопа наконец-то начались в отдаленных районах Южной Африки и Австралии. Конечная цель состоит в том, чтобы иметь тысячи антенн, покрывающих общую площадь в один квадратный километр — отсюда и название — Квадратно-километровая решетка (СКК). Большое расстояние между антеннами и их огромное количество означают, что SKA будет принимать радиосигналы с беспрецедентной чувствительностью.
Технология, которая создает сжатый свет в вакуумной камере LIGO. Снимок был сделан с одного из обзорных экранов камеры в то время, когда "соковыжималка" работала и накачивалась зеленым светом.
В 2015 году Лазерно-интерферометрическая гравитационно—волновая обсерватория (LIGO) вошла в историю, когда впервые напрямую обнаружила гравитационные волны - рябь в пространстве и времени, создаваемую парой сталкивающихся черных дыр.
С тех пор LIGO и его дочерний детектор в Европе Virgo обнаружили гравитационные волны от десятков слияний черных дыр, а также от столкновений между родственным классом звездных остатков, называемых нейтронными звездами. В основе успеха LIGO лежит его способность измерять растяжение и сжатие ткани пространства-времени в масштабах, в 10 тысяч триллионов раз меньших размера человеческого волоса.
Какими бы непостижимо малыми ни были эти измерения, точность LIGO по-прежнему ограничена законами квантовой физики. В очень крошечных, субатомных масштабах пустое пространство заполнено слабым "потрескиванием" квантового шума, который мешает измерениям LIGO и ограничивает чувствительность обсерватории.
Теперь, в статье, принятой к публикации в Physical Review X, исследователи LIGO сообщают о значительном прогрессе в квантовой технологии под названием "сжатие", которая позволяет им обойти этот предел и измерить колебания в пространстве-времени во всем диапазоне гравитационных частот, обнаруженных LIGO.
Эта новая технология "частотно-зависимого сжатия", действующая в LIGO с момента возобновления ее работы в мае 2023 года, означает, что детекторы теперь могут исследовать больший объем Вселенной и, как ожидается, обнаружат примерно на 60% больше слияний, чем раньше. Это значительно повышает способность LIGO изучать экзотические события, которые сотрясают пространство и время.
"Мы не можем контролировать природу, но мы можем контролировать наши детекторы" - Лиза Барсотти, старший научный сотрудник Массачусетского технологического института.
"Теперь, когда мы превзошли этот квантовый предел , мы можем гораздо больше заниматься астрономией" - объясняет Ли Маккаллер, доцент кафедры физики Калифорнийского технологического института и один из руководителей нового исследования. "LIGO использует лазеры и большие зеркала для проведения своих наблюдений, но мы работаем на уровне чувствительности, который означает, что устройство подвержено влиянию квантовой сферы".
Полученные результаты также имеют значение для будущих квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры и другая микроэлектроника, а также для фундаментальных физических экспериментов. "Мы можем взять то, чему научились у LIGO, и применить это к задачам, требующим измерения расстояний субатомного масштаба с невероятной точностью", - говорит Маккаллер.
Законы квантовой физики диктуют, что частицы, включая фотоны, будут случайным образом появляться в пустом пространстве и вылетать из него, создавая фоновое "потрескивание" квантового шума, которое вносит уровень неопределенности в лазерные измерения LIGO. Квантовое сжатие, уходящее корнями в конец 1970-х годов, представляет собой метод подавления квантового шума, или, более конкретно, для перемещения шума из одного места в другое с целью проведения более точных измерений.
Термин "сжимание" относится к тому факту, что светом можно манипулировать, как животным из воздушного шарика. Чтобы сделать собаку или жирафа, можно зажать одну секцию длинного воздушного шарика в маленьком точно расположенном суставе. Но тогда другая сторона воздушного шара увеличится до большего, менее точного размера. Свет можно аналогичным образом сжать, чтобы он был более точным по одному признаку, такому как его частота, но в результате он становится более неопределенным по другому признаку, такому как его мощность. Это ограничение основано на фундаментальном законе квантовой механики, называемом принципом неопределенности, который гласит, что вы не можете знать одновременно положение и импульс объектов (или частоту и мощность света).
С 2019 года двойные детекторы LIGO сжимают свет таким образом, чтобы улучшить свою чувствительность к верхнему частотному диапазону гравитационных волн, которые они обнаруживают. Но точно так же, как сжатие одной стороны воздушного шара приводит к расширению другой стороны, сжатие света имеет свою цену. Сделав измерения LIGO более точными на высоких частотах, измерения стали менее точными на более низких частотах.
Для ЛЛ: зарождение жизни на Земле стало возможно благодаря солнечным вспышкам, которые согрели Землю и запустили синтез нужных для жизни элементов.
Для любителей подробностей, текст ниже.
Бурное молодое Солнце, возможно, обеспечило раннюю Землю ингредиентами и климатом, необходимыми для зарождения жизни. Так утверждают ученые НАСА, которые говорят, что мощные солнечные извержения, возможно, согрели Землю в то время, когда Солнце было относительно прохладным. Они также говорят, что животворящий запас азота на Земле был синтезирован энергичными частицами Солнца.
Наличие четкого представления о необходимых условиях для возникновения жизни на Земле является ключевой научной целью – как для того, чтобы проследить наше собственное происхождение, так и для того, чтобы лучше оценить, на какой из многих тысяч известных экзопланет может быть жизнь. Особым камнем преткновения в разработке четкой картины ранней эволюции Земли было то, что четыре миллиарда лет назад, когда создавались благоприятные для жизни условия, молодое Солнце не было достаточно ярким, чтобы согреть нашу планету. Несмотря на свою штормовость, Солнце тогда было на 30% тусклее, чем сегодня.
“Тогда Земля получала от Солнца лишь около 70% энергии, чем сегодня”, - говорит специалист по солнечной энергии Владимир Айрапетян из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Мэриленде. “Это означает, что Земля должна была быть ледяным шаром. Вместо этого геологические данные говорят, что это был теплый шар с жидкой водой. Мы называем это ‘парадоксом слабого молодого Солнца’ ”.
Молодое Солнце и Земля
Еще одна проблема связана с тем фактом, что ключевым компонентом строительных блоков жизни является азот (N) – но в то время в атмосфере присутствовал только нереактивный молекулярный азот (N2). Для расщепления молекулярного азота на атомарный азот потребовался бы очень энергичный процесс, позволяющий ему рекомбинировать в более биологически подходящие формы. Последние исследования Айрапетяна и его коллег показывают, что заряженные частицы от солнечных бурь могли как расщеплять азот, так и обеспечивать тепло, необходимое для жизни.
Чтобы узнать, как вело себя молодое Солнце, ученые изучают солнцеподобные звезды в нашей галактике разного возраста. Помимо подтверждения того, что молодое Солнце должно было быть относительно слабым, исследования также показывают, что молодые звезды часто производят мощные вспышки. Это гигантские всплески света и другого излучения, похожие на вспышки, которые мы наблюдаем на Солнце сегодня. Такие вспышки часто сопровождаются выбросом в космос огромных облаков солнечного материала, называемых выбросами корональной массы (CME).
Вспышки на Солнце
Миссия НАСА "Кеплер“ обнаружила молодые солнцеподобные звезды, и многие из них, как видно, производят ”сверхвспышки" – огромные взрывы, настолько редкие сегодня, что мы наблюдаем их лишь раз в 100 лет или около того. Но данные "Кеплера" показывают, что эти молодые звезды производят до 10 сверхвспышек в день. Основываясь на этих наблюдениях, Айрапетян и его коллеги говорят, что облака заряженных частиц, выброшенные из-за бурных вспышек молодого Солнца, вызвали изменения в химическом составе атмосферы ранней Земли.
Команда смоделировала, как сверхвспышки будут взаимодействовать с нашей планетой, и обнаружила, что они исказили бы магнитное поле Земли, которое в то время также было слабее, создав большие промежутки вокруг полюсов. Эти промежутки обеспечили доступ энергичным солнечным частицам в атмосферу. По расчетам следует, что в тот период должны были регулярно наблюдать полярные сияния на всей территории Южной Каролины.
Влияние вспышек на магнитное поле Земли
Заряженные частицы перемещались бы вниз по линиям магнитного поля и сталкивались с молекулярным азотом, а также с углекислым газом, который расщеплялся на монооксид углерода и кислород. Свободные атомы азота и кислорода затем объединились бы, образовав закись азота (N2O) – мощный парниковый газ – и цианистый водород (HCN). Действительно, закись азота примерно в 300 раз сильнее нагревает атмосферу, чем углекислый газ. Расчеты команды показали, что если бы даже 1% углекислого газа в атмосфере составлял закись азота, этого было бы достаточно, чтобы разогреть поверхность Земли до температуры, которая могла бы поддерживать жидкую воду, а также зачатки жизни. “Оказывается, изменение химического состава атмосферы имело решающее значение для жизни на Земле”, - говорит Айрапетян.
Молекулы и атомы
Исследователи также полагают, что цианистый водород мог стать источником азота для биологических молекул, таких как аминокислоты. Действительно, ежедневная доза солнечных частиц, возможно, также обеспечила огромное количество энергии, необходимой для создания сложных молекул, таких как РНК и ДНК, которые в конечном итоге зародили жизнь.
В то же время постоянные солнечные ливни и радиация также могут быть весьма пагубными. Магнитный натиск может даже сорвать атмосферу планеты, если ее магнитосфера слишком слаба. Определение того, где находится баланс, поможет нам определить, в каких внесолнечных звездных системах потенциально может быть жизнь. “Мы хотим собрать всю эту информацию воедино – насколько близко планета находится к звезде, насколько энергична звезда, насколько сильна магнитосфера планеты – чтобы помочь в поиске пригодных для жизни планет вокруг звезд, близких к нашей собственной, и по всей галактике”, - говорит Уильям Данчи. Работая с другими специалистами в смежных областях, исследователи надеются получить “достоверное описание того, как выглядела наша родная планета на заре ее существования - и где жизнь могла существовать в других местах”.
Звезды образуются в результате гравитационной неустойчивости в холодных и плотных молекулярных облаках. Поэтому звезды всегда рождаются группами (скоплениями, комплексами). Гигантские молекулярные облака с массами, большими 105 М (их известно более 6 000), содержат 90 % всего молекулярного газа Галактики. Именно с ними связаны области звездообразования. Если бы гигантские молекулярные облака в Галактике свободно сжимались из-за гравитационной неустойчивости, то за 50 миллионов лет из них образовались бы звезды.
Сжатию способствуют ударные волны при расширении остатков вспышек сверхновых, спиральные волны плотности и звездный ветер от горячих ОВ-звезд. Температура вещества при переходе от молекулярных облаков к звездам возрастает в миллионы раз, а плотность – в 1020 раз.
Внутренняя часть объекта IRAS 20324+4057 сжимается, чтобы сформировать новую звезду. Однако, снаружи дуют сильные звёздные ветра, и высокоэнергичное космическое излучение разрушает большую часть газа и пыли, которые могли бы использоваться для создания новой звезды.
По достижению температуры в несколько миллионов градусов в центре начинаются термоядерные реакции. Минимальная масса, которая необходима для этого, составляет около одной двенадцатой массы Солнца. Если вещества меньше, то реакции нуклеосинтеза никогда не начнутся. Объекты, массы которых лежат в промежутке 0,01–0,08 М, называются коричневыми карликами. Поскольку излучают они очень слабо, обнаружить их чрезвычайно сложно
В 60-е годы ХХ века Ч. Хаяши и Т. Накано впервые подробно рассмотрели динамику сжатия протозвезды. Они показали, что в процессе сжатия температура фотосферы молодой звезды возрастает до 3 000 К, светимость звезды – до 300 L. На диаграмме Герцшпрунга – Рассела расчеты для звезд разной массы образуют треки протозвезд Хаяши и характеризуют процесс образования звезд до главной последовательности.
Заключительные стадии формирования звезды могут быть весьма бурными. Помимо так называемого протозвездного ветра многие звезды выбрасывают с огромной скоростью в пространство гигантские струи горячего вещества – джеты. Причины образования джетов пока неизвестны.