Выше давно привычное изображение атома, хотя и не совсем верное. Дело в том, что собственный размер атома превышает размер его ядра в 10 000 раз. Другими словами, если представить, что ядро атома размером с теннисный мяч (6,7 см), то диаметр самого атома окажется равным примерно 670 метрам.
атом, если ядро размером с теннисный мяч в сравнении с Лахта-центром (462 м); само ядро -- красная точка в центре, увеличенная еще в 20 раз
Кроме того, практически вся масса атома сконцентрирована в ядре с плотностью в 230 миллионов тонн на сантиметр кубический (плотность обычного железа ~8 грамм/см³). Вот это значение в 230 млн т/см³ будет важно далее. Ядро состоит из нуклонов, двух схожих по характеристикам частиц -- положительных протонов и нейтронов. "Вес" атома находится в сверхтяжелом ядре, а остальной объем массы почти не имеет. Атомы не могут сливаться из-за электрических сил отталкивания, возникающих между электронными оболочками. Сами ядра, окажись без оболочек, в обычных условиях слиться тоже не сумеют из-за одинакового по знаку заряда. Таким образом, в привычном земном веществе расстояния между ядрами атомов в 20 000 раз больше них размеру. В приведенном примере с теннисными мячами расстояния между двумя соседними составит 1,34 км. Все остальное пространство заполнено электронными оболочками.
Теперь можно перейти к "железным" звездам. Если звезда имеет массу больше солнечной в 8 раз, то в конце жизненного цикла она может схлопнуться в нейтронную звезду. Подобные звезды могут иметь наэлектризованную железную (в миллиарды раз плотнее и прочнее стали) кору до 2 км толщиной, и внутреннюю часть из свободных нейтронов, небольшого количества протонов и электронов. Только сжаты они гравитацией до плотности атомных ядер, в районе 280 млн т/см³. Центральные области самих нейтронных звезд могут иметь еще более высокую плотность, в 10-15 раз плотнее. Сама звезда может иметь диаметр до 20 км, и практически не излучать света. То есть, окажись такая звезда на месте Луны, ее нельзя было бы разглядеть на небе. Чтобы взлететь с поверхности нейтронной звезды, нужно развить скорость свыше 100 000 км/с. Температура поверхности известных нейтронных звёзд достигает миллиона Кельвинов, у солнца -- 5 772 К. До полного остывания нейтронных звёзд требуется до 10²² лет.
Кстати плотность нашего светила в 1,4 раза больше плотности воды, и состоит оно из раскаленного водорода, который из-зо всех сил пытается вырваться наружу под огромным давлением и температурой, но гравитация не отпускает.
нейтронная звезда в представлении художника
Нейтронную звезду можно обнаружить по аккреционному диску, как и черную дыру. В результате аккреции межзвёздного газа на поверхность нейтронной звезды она может быть наблюдаема в разных спектральных диапазонах, включая оптический, на который приходится только 0,003 % всей излучаемой звездой энергии. Но все же открыли нейтронные звезды с помощью радиотелескопа. В 1967 году были найдены объекты, излучающие регулярные радиоимпульсы, промежутки между импульсами были слишком малы для переменных (мигающих) звёзд — всего лишь секунда с третью. В результате более детальных исследований гипотеза о земном происхождении радиоисточников отпала. Но не отвергалась возможность, что это сигналы радиомаяка от внеземной цивилизации, источник сигнала даже получил обозначение LGM-1 (от англ. little green men — «маленькие зелёные человечки»).
внутренняя часть Крабовидной туманности, где поток частиц с экватора нейтронной звезды PSR B0531+21 врезается в окружающую туманность, формируя ударную волну
upd:
в комментах справедливо заметили, что нагретое до миллиона градусов тело излучает видимый свет и, видимо, довольно сильно; путаница со светимостью связана с незначительной площадью очень маленькой по космическим меркам звезды размером с астероид (даже не карликовой планеты) и на порядки мощными собственными рентгеновским и радиоизлучениями; метафора с Луной, возможно, преувеличена
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».
Казалось бы, не в античные времена живем. И даже средние века давно миновали. Но Люди Земли продолжают настойчиво наполнять небеса живыми и порой даже одушевленными тварями. Конечно, уже не такими экзотическими, как бывало — Кентавров или Единорогов на небе больше не становится, зато насекомых там хоть отбавляй.
Планетарная туманность “Муравей” яркий пример того, как на небе появляются новые образования, которые получают совершенно удивительные названия. Впрочем, объекты явно того стоят.
Расположена туманность в созвездии Наугольник — большинство людей про него и не слышали даже. А увидеть его в средних северных широтах не представляется возможным — это “очень” южное созвездие, и относится к числу тех, которые появились на карте неба относительно недавно.
Расположение планетарной туманности «Муравей» на звездной карте в созвездии Наугольник
Астрономия добралась до этих звездных территорий с большим опозданием. Лишь когда в южном полушарии нашей планеты начали появляться серьезные обсерватории, и нашлись желающие провести значительную часть жизни вдали от дома ученые, южные созвездия начали основательно изучаться.
Donald Howard Menzel (April 11, 1901 – December 14, 1976)
Открыл эту туманность американский астроном Дональд Мензел в 1922 году — столетие назад, и занёс в свой каталог под номером 3 (Mz 3, Menzel 3 — более ни в каких каталогах эта туманность не значится, и альтернативных обозначений не имеет, поэтому уникальное, хоть и шуточное, название пришлось очень кстати).
Внимания больших телескопов туманность “Муравей” удостоилась лишь к концу XX столетия. Наверное тогда и получила своё название, ведь в любительский телескоп никакого муравья тут не разглядеть — туманность очень слабая. Вся её суммарная яркость соответствует блеску карликовой планеты Плутон (впрочем, Плутон тогда считался вполне нормальной планетой), с той лишь разницей, что Плутон виден в телескоп как точка, а туманность Муравей имеет видимые размеры сравнимые с угловыми размерами Юпитера — чуть менее одной угловой минуты в поперечнике. И вся яркость туманности “размазывается” по этой площади, от чего туманность кажется существенно тусклее Плутона.
Но если в вашем распоряжении есть телескоп с диаметром объектива 50 сантиметров, а лучше — метр, и вы отыщете объект “Menzel 3” среди звездных россыпей южного неба, вы наверняка увидите “Муравья” — голову, брюшко, непоседливую задницу, и вытянутые вперед и назад пары длинных лапок — самый настоящий Муравей!
Но что же там на самом деле?
А на самом деле там причудливой формы сброшенная оболочка умирающей звезды — точь-в-точь, как наше Солнце. Когда придет время, наше Солнце оставит после себя нечто похожее. Хотя, двух одинаковых планетарных туманностей во Вселенной нет, и Солнечная “могилка” обязательно будет чуть иная — уникальная.
Туманность “Муравей” произвела на современных астрономов сильное впечатление именно сложностью своей формы. И похоже, здесь дело не ограничилось лишь сбросом оболочки — уж очень причудливая форма туманности.
Изучая её форму, астрономы пришли к предположению, что до катаклизма (до превращения красного гиганта в белый карлик — с Солнцем будет всё то же — распухание до огромных размеров, а потом коллапс в крошечное раскаленное белое ядро с разбрасыванием материи во все стороны) умирающая звезда поглотила своего компаньона, который какое-то время даже двигался по своей привычной орбите, но уже в раскаленных внутренностях распухшей звезды. И это отразилось на форме сброшенной оболочки.
Ant Nebula, image credit: Judy Schmidt (CC BY 2.0)
Но это — лишь одна из версий. Согласно другой версии, спутник погибшей звезды уцелел, но во время сброса оболочки принял на себя значительную её часть, хотя для звезды это не слишком страшно. Гравитационное влияние этого спутника также сказалось на формировании неподражаемой формы туманности.
Более того! В причудливой структуре туманности астрономы усмотрели образование, не имеющее аналогий в структурах никаких других планетарных туманностей — так называемую “Чакру” (вот, еще одно название, вызывающее изумление). Тусклая фигура эллиптической формы, расположенная вокруг белого карлика, но — с заметным смещением, из-за чего непонятно как это “нечто” может существовать и не разрушаться.
Интерферометр VLT исследует центральную часть туманности "Муравей" и обнаруживает силикатно-пылевой диск вокруг звезды
Что и как конкретно там на самом деле случилось — это пока не известно, и на это было бы интересно посмотреть. Хотелось бы верить, что если в системе этих звезд были обитаемые планеты, то их жители не надеялись на Авось, попутно выясняя отношения друг с другом, а развивали науку и технологии, что в конечном итоге позволило им переселиться в окрестности какой-нибудь другой звезды, когда с их родной звездой случилась такая неприятность, отменить которую совершенно немыслимо.
Но случилось это не при нас. Планетарная туманность “Муравей” считается очень молодой, но это — по космическим меркам. Как понять, что это значит на человеческой шкале времени?
Я не нашел ни в одном из источников предполагаемый возраст туманности. Пришлось посчитать самому. Это несложный расчет, но он, к сожалению, даст очень приблизительную оценку возраста — из-за того, что основные характеристики туманности тоже определены не слишком точно. Например, в разных источниках сильно различается расстояние до туманности — 8 тысяч световых лет или 3 тысячи световых лет — это большая разница!
Впрочем, именно оценить возраст это не помешает.
Нам известно это расстояние — пусть оно будет 8 тысяч световых лет. Известны угловые размеры туманности — это порядка 1 угловой минуты (и этот параметр тоже кое-где указан неверно, но это хотя бы удалось отследить). И самое главное: мы знаем скорость расширения туманности — 50 километров в секунду — это показал спектральный анализ, и этому можно верить.
Теперь нам нужно лишь посчитать, за сколько лет из объекта практически точечного размера с известной скоростью оболочка звезды расширится до известных нам габаритов. Конечно, в момент сброса оболочки её скорость была существенно выше, но она довольно скоро замедлилась, и большую часть своего существования туманность расширялась вот с такой характерной скоростью — 50 км/сек.
Я не буду приводить расчет — это школьная математика или ничего особенного в ней нет. Сообщу лишь, что приблизительное время, которое потребовалось веществу звезды для заполнения того объема, какой сейчас имеет туманность “Муравей” составляет 6 тысяч лет.
Мы могли ошибиться раза в полтора, максимум — в два. А значит, взорвалась и погибла звезда похожая на Солнце в созвездии Наугольника в период от 10 до 3 тысяч лет назад. Было бы интересно изучить летописи цивилизаций южно-американских индейцев, ведь расцвет этих государств приходится как раз на предполагаемое время вспышки этой звезды. Но пока ничего подобного астроархеологам на глаза не попадалось. Может быть звезда вспыхнула еще до того, как у этих народов появилась письменность, а может быть — в период их упадка, когда уже никакие летописи не велись.
Модернизация космического телескопа имени Эдвина Хабла посредством миссий челноков Space Shuttle
Почему я решил написать о туманности “Муравей”?
Все очень просто. Эта туманность — один из объектов, ставших визитной карточкой космического телескопа имени Хаббла. И хотя этот орбитальный телескоп последний раз фотографировал “Муравья” лишь в 1998-м году, в сети недавно начали всплывать его “портреты”.
Если присмотреться — качество снимка — ну, так себе — мы давно привыкли к более высокому. Но дело в том, что тогда телескоп имени Хаббла переживал не лучшие времена. Первые годы после запуска качество изображения он давал ниже всякой критики — из-за неправильно изготовленного главного зеркала. И чтобы это исправить, к телескопу в течении двух десятилетий было отправлено 5 ремонтных и модернизационных экспедиций. Для исправления формы главного зеркала был установлен специальный корректор, а сенсоры, которые принимали изображения с течением времени тоже были заменены на современные, качественные с более высоким разрешением.
Но “Муравья” Хаббл фотографировал еще между второй и третьей экспедициями обслуживания, а всего их было 5.
Сейчас Хаббл мог бы показать нам совсем другого “Муравья” — с большим количеством подробностей и в лучшем качестве. Но даже если бы телескопа не коснулся масштабный апгрейд, все равно за прошедшее время “Муравей” наверняка сильно изменился, ведь туманность расширяется, и расширяется быстро. Может быть с поверхности Земли это и не слишком заметно — атмосфера мешает увидеть изменения в форме и деталях, но орбитальный телескоп видит Вселенную без посредников — ему атмосфера не мешает. И может быть не случайно именно сейчас всплыли в сети старые Хаббловские снимки этой туманности. Кто знает, может быть вскоре будет предпринята попытка сфотографировать “Муравья” вновь.
Оригинальное изображение туманности «Муравей», сделанное космическим телескопом имени Эдвина Хаббла в 1998 году
Изучение планетарной туманности “Муравей” ведут независимо несколько научных центров, используя самые разные средства — от крупнейших наземных интерферометров до орбитальных обсерваторий. И этот интерес объясняется очень просто. Именно здесь лучше всего видно вероятное будущее нашего Солнца, а для всех людей на нашей планете Солнце — источник жизни и благополучия. И Вселенная как-будто позволяет нам заглянуть в будущее и по возможности к нему подготовиться.
Ее размер, включая слабые «рукава», превышает сто тысяч световых лет, что похоже на размер нашего Млечного Пути. Расстояние до нее - 35 млн световых лет, и она является доминирующей галактикой в группе галактик Leo I.
До конца не ясно, почему M96 так несимметрична. Причиной могут быть гравитационные взаимодействия с другими галактиками группы Leo I, однако отсутствие рассеянного свечения между членами группы говорит о том, что в последнее время таких взаимодействий было немного.
Космический телескоп Hubble продолжает впечатлять нас своими потрясающими изображениями далеких галактик, звезд и космических явлений. Недавно Hubble представил новое визуальное произведение искусства, перенося нас в Большое Магелланово Облако, одну из самых близких галактик к нашей Млечной Дороге, находящуюся на расстоянии примерно 158 000 световых лет от Земли.
На этой захватывающей фотографии мы можем увидеть блестящий глобулярный кластер внутри Большого Магелланова Облака. Глобулярные кластеры представляют собой плотные и гравитационно стабильные сгустки звезд, где миллионы звезд находятся в относительно ограниченном пространстве и сохраняют свою стабильность на протяжении миллиардов лет. Эти кластеры являются интересными объектами для астрономов, особенно для тех, кто изучает более старые звезды.
На этом конкретном снимке изображен кластер, известный как NGC 2210, который был обнаружен астрономом Джоном Гершелем почти два столетия назад. Особенно удивительно то, что этот кластер оценивается в возрасте около 11,6 миллиардов лет, что делает его одним из самых древних объектов в известной нам вселенной.
Однако настоящее впечатление создает не только возраст этого кластера, но и его невероятная плотность. Звезды внутри него сгруппированы на тысячи раз плотнее, чем в нашей части Млечного Пути. Если бы Земля находилась внутри NGC 2210, наше ночное небо было бы более ярким и ослепительным, чем мы можем себе представить.
Только представьте, что в этих телескопах скрывается 25-летнее усилие сотен тысяч учёных и миллиарды потраченных долларов. Но самое главное – это их огромный вклад в сегодняшнюю науку.
Мы постарались сделать каждый город, с которого начинается еженедельный заед в нашей новой игре, по-настоящему уникальным. Оценить можно на странице совместной игры Torero и Пикабу.