Что в глубине космоса
Невообразимые ураганы и черные планеты: загадки глубин космоса
Новое исследование, которое провели китайские астрономы, объяснило таинственное затемнение Бетельгейзе – самой яркой красноватой звезды, выявленной на плече созвездия Ориона. С октября 2019 по февраль 2020 года Бетельгейзе испытала таинственное затемнение, которое привлекло внимание как астрономов, так и общественности.
Яркость упала более чем в 2,5 раза, что видно даже невооруженным глазом в ночном небе. Астрономы предположили несколько возможных причин, включая предварительную фазу взрыва сверхновой, затемнение пылью и изменения в фотосфере звезды.
Группа ученых, которую возглавили Национальные астрономические обсерватории (NAOC) при Китайской академии наук, сделала анализ спектра Бетельгейзе в ближнем инфракрасном диапазоне с высоким разрешением. Результаты, полученные в обсерватории Вэйхай университета Шаньдуна во время фазы затемнения и после нее, сравнили.
Итоги работы привели к выводу, что затемнение, скорее всего, было вызвано наличием большого темного звездного пятна на поверхности Бетельгейзе. Это дает представление о природе красных гигантских суперзвезд, которые вносят большой вклад в обогащение Вселенной тяжелыми элементами, говорит Чжао Ган, представитель NAOC, который возглавляет исследование. Результаты опубликовали в журнале Nature Communications.
Космос хранит в себе много тайн. Некоторые явления ученые пока не могут объяснить, по поводу других выдвигаются теории, истинность которых очень сложно проверить. Однако открытие таких явлений – уже большой прорыв в изучении космоса.
Средоточие холода
Во Вселенной, в принципе, достаточно холодно. Средняя температура пространства в космосе – 2,7 К (минус 270,45 градуса). Однако в глубинах космоса, приблизительно в 5 тысячах световых лет от Земли, располагается наиболее прохладная область – туманность Бумеранг. Температура этой области – около 1 К (минус 272,15 градуса), что буквально на один градус больше абсолютного нуля.
Поэтому туманность Бумеранг характеризуют как самый холодный объект в известной Вселенной. Ученые считают, что она образовалась, когда двойная звезда сбросила часть собственной водородной оболочки в виде двух больших джетов на скорости приблизительно 164 км/с. Этим объясняют своеобразную форму туманности.
Выпущенные потоки ионизированного газа так стремительно расширялись в космическом пространстве, что некоторые молекулы вещества, которые разбросаны на огромные расстояния, охладились даже ниже средней температуры Вселенной.
Черная дыра – изгой
Быть центром целой галактики, а позже оказаться выброшенной прочь – грустная судьба. Но именно это произошло с черной дырой 3C186. Ученые предполагают, что такое могла сделать только другая черная дыра. В конце концов, чтобы нечто подобное могло двигаться, оно должно обладать энергией, эквивалентной одновременному взрыву 100 миллионов сверхновых.
Вероятно, несколько миллиардов лет назад две галактики столкнулись и одна черная дыра вытолкнула другую из своего гравитационного поля. Блуждающая черная дыра прошла более 35 000 световых лет от центра своей галактики до ее края – это больше, чем расстояние между Солнцем и центром Млечного Пути. Она набрала такую скорость, что могла пролететь от Земли до Луны за три минуты.
Галактический шторм
Вероятно, вы слышали, что на газовом гиганте Юпитере часто происходят грозы, которые можно наблюдать с орбиты. Они в несколько раз мощнее тех, что происходят на Земле. Однако и наши бури, и бури на Юпитере – ничто по сравнению с чудовищной бурей, бушующей в сердце галактики 3C303.
В ее центре находится сверхмассивная черная дыра. Мощные магнитные поля, которые она генерирует, производят огромное количество электрического тока большой силы – 10 в 18-й степени ампер.
Это самый сильный ток, когда-либо наблюдавшийся во Вселенной. Для сравнения, самая мощная молния на Земле имеет силу тока до 500 тысяч ампер.
Что еще хуже, черная дыра постоянно выбрасывает струи материи из своей галактики, и ее массивный джет длиной около 150 тысяч световых лет превышает предполагаемый диаметр нашего Млечного Пути.
Сердце тьмы
TrEs-2b – чрезвычайно необыкновенная планета. Это газовый великан, но не как Юпитер: он незначительно больше размером и при всем этом черный. Полностью черный. Геометрическое альбедо планеты составляет меньше одного процента, другими словами, она отражает меньше процента света своей звезды.
TrEs-2b чернее, чем самая черная акриловая краска, которую вы можете найти, чернее угля либо сажи. К тому же черная атмосфера ее раскалена до 980 градусов, и потому планета излучает чуть приметное красное свечение. Черный круг, который окружен багряным сиянием – очень зловещее зрелище.
Звездный спиннер
HM Рак – двойная звезда, состоящая из двух белых карликов. Они вращаются друг вокруг друга со скоростью более 400 км/с, совершая полный оборот за 5,4 минуты. Однако их разделяет всего 80 тысяч км – 1/5 расстояния между Землей и Луной. Это самая быстрая из известных нам двойных звезд.
Представьте, какой сумасшедший танец вы бы увидели, если бы смотрели за этой парой на соседней планете. А возможно, и не увидели бы, потому что двойная звезда излучает огромное количество рентгеновских лучей.
Примерно через 340 тысяч лет вращение закончится и одна звезда рухнет на другую. А пока что они приближаются друг к другу на 60 см в день.
Что находится на краю Вселенной?
В 2019 году это обычная эмоция — желать по четыре-пять раз на дню отправиться не то, чтобы в космос, но на самый край света, как можно дальше, чтобы избавиться от дурного наваждения или плохой погоды, задерживающегося поезда или тесных брюк, таких заурядных на Земле вещей. Но что будет ждать вас на этой космологической границе? Что это вообще такое — край света, край Вселенной — что мы там увидим? Это граница или бесконечность вообще?
Давайте спросим у ученых.
Что находится на краю света
Шон Кэрролл, профессор физики Калифорнийского технологического института
«Насколько мы знаем, у Вселенной нет границ. У наблюдаемой Вселенной есть край — предел того, что мы можем увидеть. Это связано с тем, что свет движется с конечной скоростью (один световой год в год), поэтому, когда мы смотрим на далекие вещи, мы вглядываемся назад во времени. В самом конце мы видим, что происходило почти 14 миллиардов лет, остаточное излучение Большого Взрыва. Это космический микроволновый фон, который окружает нас со всех стороны. Но это не физическая «граница», если уж так посудить.
Поскольку мы можем видеть лишь настолько далеко, мы не знаем, на что похожи вещи за пределами нашей наблюдаемой Вселенной. Та вселенная, которую мы видим, довольно однородна в больших масштабах и, возможно, так будет продолжаться буквально всегда. В качестве альтернативы вселенная могла бы свернуться в сферу или тор. Если это так, вселенная будет ограничена по общему размеру, но все равно не будет иметь границы, точно так же, как круг не имеет начала или конца.
Также возможно, что вселенная неоднородна за пределами того, что мы можем видеть, и что условия сильно отличаются от места к месту. Эту возможность представляет космологическая мультивселенная. Мы не знаем, существует ли мультивселенная в принципе, но поскольку не видим ни то, ни другое, разумно было бы сохранять непредвзятость».
Джо Данкли, профессор физики и астрофизических наук в Принстонском университете
«Да все то же самое!
Окей, на самом деле мы не считаем, что у вселенной есть граница или край. Мы думаем, что она либо продолжается бесконечно во всех направлениях, либо оборачивается вокруг себя, так что она не является бесконечно большой, но все равно не имеет краев. Представьте поверхность пончика: у нее нет границ. Может быть, вся вселенная такая (но в трех измерениях — у поверхности пончика всего два измерения). Это значит, что вы можете отправиться на космическом корабле в любом направлении, и если будете путешествовать достаточно долго, вернетесь туда, откуда начали. Нет края.
Но есть также то, что мы называем наблюдаемой вселенной, которая является частью пространства, которую мы можем реально видеть. Край этого места находится там, откуда свету не хватило времени, чтобы добраться до нас с начала существования вселенной. Мы можем увидеть только такой край, а за ним, вероятно, будет все то же самое, что мы видим вокруг: сверхскопления галактик, в каждой из которых миллиарды звезд и планет».
Поверхность последнего рассеяния
Джесси Шелтон, доцент кафедры физики и астрономии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн
«Все зависит от того, что вы подразумеваете под краем вселенной. Поскольку скорость света ограничена, чем дальше и дальше в космос мы смотрим, тем дальше и дальше назад во времени мы заглядываем — даже когда смотрим на соседнюю галактику Андромеду, мы видим не то, что происходит сейчас, а что происходило два с половиной миллиона лет назад, когда звезды Андромеды излучали свет, попавший в наши телескопы только сейчас. Самый старый свет, который мы можем увидеть, пришел из самых дальних глубин, поэтому, в некотором смысле, край вселенной — это самый древний свет, который нас достиг. В нашей вселенной это космический микроволновый фон — едва заметное, продолжительное послесвечение Большого Взрыва, которое отмечает момент, когда Вселенная остыла достаточно, чтобы позволить сформироваться атомам. Это называется поверхностью последнего рассеяния, поскольку отмечает место, где фотоны перестали прыгать между электронами в горячей, ионизированной плазме и начали вытекать через прозрачное пространство, на миллиарды световых лет в нашу сторону. Таким образом, можно сказать, что край вселенной — это поверхность последнего рассеяния.
Что находится на краю вселенной прямо сейчас? Ну, мы не знаем — и не можем узнать, нам пришлось бы ждать, пока свет, испущенный там сейчас и идущий к нам, пролетит много миллиардов лет в будущем, но поскольку вселенная расширяется все быстрее и быстрее, мы вряд ли увидим новый край вселенной. Можем лишь догадываться. На крупных масштабах наша вселенная выглядит по большей части одинаковой, куда ни глянь. Велики шансы, что если бы вы оказались на краю наблюдаемой вселенной сегодня, вы увидели бы вселенную, которая плюс-минус похожа на нашу собственную: галактики, больше и малые, во всех направлениях. Я думаю, что край вселенной сейчас это попросту еще больше вселенной: больше галактик, больше планет, больше живых существ, задающихся таким же вопросом».
Вселенная не плоская
Майкл Троксель, доцент физики в Университете Дьюка
«Несмотря на то, что Вселенная, вероятно, бесконечна в размерах, на самом деле существует не один практический «край».
Мы думаем, что Вселенная на самом деле бесконечно — и у нее нет границ. Если бы Вселенная была «плоской» (как лист бумаги), как показали наши тесты с точностью до процента, или «открытой» (как седло), то она действительно бесконечна. Если она «закрыта», как баскетбольный мяч, то она не бесконечна. Однако, если вы зайдете достаточно далеко в одном направлении, вы в конечном итоге окажетесь там, откуда начали: представьте, что вы движетесь на поверхности шара. Как однажды сказал хоббит по имени Бильбо: «Убегает дорога вперед и вперед…». Снова и снова.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
У Вселенной есть «край» для нас — даже два. Это связано с частью общей теории относительности, которая гласит, что все вещи (включая свет) во Вселенной имеют ограничение скорости — 299 792 458 м/с — и этот предел скорости сохраняется всюду. Наши измерения также говорят нам, что Вселенная расширяется во всех направлениях, причем расширяется все быстрее и быстрее. Это значит, что когда мы наблюдаем объект, который очень далеко от нас, свету от этого объекта нужно время, чтобы добраться до нас (расстояние, деленное на скорость света). Хитрость заключается в том, что поскольку пространство расширяется, пока свет идет к нам, расстояние, которое должен пройти свет, также увеличивается с течением времени на пути к нам.
Итак, первое, что вы могли бы спросить: на каком самом дальнем расстоянии мы могли бы наблюдать свет от объекта, если бы он был испущен в самом начале существования Вселенной (которой около 13,7 миллиарда лет). Оказывается, это расстояние — 47 миллиардов световых лет (световой год примерно в 63 241 раз больше расстояния между Землей и Солнцем), и называется космологическим горизонтом. Можно поставить вопрос несколько иначе. Если бы мы отправили сообщение со скоростью света, на каком расстоянии мы могли бы его получить? Это еще интереснее, потому что скорость расширения Вселенной в будущем возрастает.
Оказывается, что даже если это послание будет лететь вечно, оно сможет добраться только до тех, кто находится сейчас на расстоянии 16 миллиардов световых лет от нас. Это называется «горизонт космических событий». Однако самая дальняя планета, которую мы могли наблюдать, находится в 25 тысячах световых лет, поэтому мы все равно могли бы поприветствовать всех, кто живет в этой Вселенной на сегодняшний момент. А вот самое дальнее расстояние, на котором наши нынешние телескопы могли бы различить галактику, составляет около 13,3 миллиарда световых лет, поэтому мы не видим, что находится на краю вселенной. Никто не знает, что находится на обоих краях».
Эбигейл Вирегг, доцент Института космологической физики им. Кавила при Чикагском университете
«Используя телескопы на Земле, мы смотрим на свет, исходящий из отдаленных мест Вселенной. Чем дальше находится источник света, тем больше времени требуется, чтобы этот свет попал сюда. Поэтому, когда вы смотрите на отдаленные места, вы смотрите на то, на что были похожи эти места, когда был рожден увиденный вами свет — а не на то, как эти места выглядят сегодня. Вы можете продолжать смотреть дальше и дальше, что будет соответствовать продвижению дальше и дальше назад во времени, пока не увидите нечто, что существовало спустя несколько тысячелетий после Большого Взрыва. До этого вселенная была настолько горячей и плотной (задолго до того, как появились звезды и галактики!), что любой свет во вселенной ни за что не мог зацепиться, его нельзя увидеть современными телескопами. Это и есть край «наблюдаемой вселенной» — горизонт — потому что за ним ничего не разглядеть. Время идет, этот горизонт меняется. Если бы вы могли посмотреть на Вселенную с другой планеты, вы вероятно увидели бы то же самое, что видим мы на Земле: ваш собственный горизонт, ограниченный временем, которое прошло с момента Большого Взрыва, скоростью света и расширением вселенной.
Космический корабль SpaceShip будет вмешать до 100 пассажиров, но до конца Вселенной он точно не долетит.
Как выглядит то место, которое соответствует земному горизонту? Мы не знаем, потому что можем увидеть это место таким, каким оно было сразу после Большого Взрыва, а не каким оно стало сегодня. Но все измерения показывают, что вся видимая вселенная, включая край наблюдаемой вселенной, выглядит примерно одинаково, так же, как и наша локальная вселенная сегодня: со звездами, галактиками, скоплениями галактик и огромным пустым пространством.
Мы также думаем, что вселенная намного больше той части вселенной, которую мы сегодня можем увидеть с Земли, и что у самой вселенной нет «края» как такового. Это просто расширяющееся пространство-время».
У вселенной нет границ
Артур Косовский, профессор физики Питтсбургского университета
«Одним из самых фундаментальных свойств вселенной является ее возраст, который, согласно различным измерениям, мы сегодня определяем как 13,7 миллиарда лет. Поскольку мы также знаем, что свет распространяется с постоянной скоростью, это означает, что луч света, который появился в ранние времени, прошел к сегодняшнему дню определенное расстояние (назовем это «расстоянием до горизонта» или «расстоянием Хаббла»). Поскольку ничто не может двигаться быстрее скорости света, расстояние Хаббла будет самым дальним расстоянием, которое мы когда-либо сможем наблюдать в принципе (если не обнаружим какой-либо способ обойти теорию относительности).
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
У нас есть источник света, идущий к нам почти с расстояния Хаббла: космическое микроволновое фоновое излучение. Мы знаем, что у вселенной не существует «края» на расстоянии до источника микроволнового излучения, которое находится почти на целой дистанции Хаббла от нас. Поэтому мы обычно предполагаем, что вселенная намного больше, чем нам собственный наблюдаемый объем Хаббла, и что настоящий край, который может существовать, находится намного дальше, чем мы когда-либо могли наблюдать. Возможно, это неверно: возможно, край вселенной находится сразу за дистанцией Хаббла от нас, а за ним — морские чудища. Но поскольку вся наблюдаемая нами вселенная везде относительно одинакова и однородна, такой поворот был бы очень странным.
Боюсь, у нас никогда не будет хорошего ответа на этот вопрос. У Вселенной может вообще не быть края, а если он и есть, то будет достаточно далеко, чтобы мы его никогда не увидели. Нам остается постигать лишь ту часть Вселенной, которую мы действительно можем наблюдать».
А у вас есть предположения, что находится на краю Вселенной? Расскажите в нашем чате в Телеграме.
25 потрясающих фотографий НАСА, сделанных в глубинах космоса
1. Галактика Подсолнух
Спиральные рукава галактики.
Галактика Подсолнух — одна из самых красивых космических структур, известных человеку, во Вселенной. Ее размашистые спиральные рукава состоят из новых сине-белых гигантских звезд.
Область активного образования звезд.
Хотя многие считают это изображение фотошопом, на самом деле это реальный снимок туманности Киля. Гигантские скопления газа и пыли раскинулись более чем на 300 световых лет. Находится эта область активного образования звезд на расстоянии 6 500 — 10 000 световых лет от Земли.
3. Облака в атмосфере Юпитера
Данное инфракрасное изображение Юпитера показывает облака в атмосфере этой планеты, окрашенные по-разному в зависимости от их высоты. Поскольку большое количество метана в атмосфере ограничивает проникновение солнечного света, желтые области — облака, находящиеся на самой большой высоте, красные — на среднем уровне, а синие — самые низкие облака.
4. Галактика I Цвикки 18
Возраст галактики всего миллиард лет.
Снимок галактики I Цвикки 18 больше выглядит как сцена из «Доктора Кто», что придает особую космическую красоту этому изображению. Карликовая неправильная галактика озадачивает ученых, потому что некоторые из процессов формирования в ней звезд типичны для формирования галактик в самые ранние дни Вселенной. Несмотря на это, галактика является относительно молодой: ее возраст всего около миллиарда лет.
Любимая планета начинающих астрономов.
Самая тусклая планета, которую можно увидеть с Земли невооруженным глазом, Сатурн обычно считается любимой планетой для всех начинающих астрономов. Ее примечательная кольцевая структура является наиболее известным в нашей Вселенной. Снимок сделан в инфракрасном излучении, чтобы показать тонкие оттенки газовой атмосферы Сатурна.
Более 200 очень горячих звезд составляют туманность NGC 604. Космический телескоп Хаббл сумел снять впечатляющую флуоресценцию туманности, вызванную ионизованным водородом.
7. Крабовидная туманность
Остаток сверхновой в созвездии Тельца.
Собранная из 24 отдельных снимков, эта фотография Крабовидной туманности демонстрирует остаток сверхновой в созвездии Тельца.
Световое эхо звезды.
9. Скопления Вестерлунд 2
Снимок в инфракрасном и видимом свете.
Снимок скопления Вестерлунд 2 был сделан в инфракрасном и видимом свете. Он был опубликован в честь 25-летия нахождения телескопа Хаббл на орбите Земли.
Взгляд из глубин космоса.
На снимке части туманности Вуаль, которая находится в 2 100 световых годах от Земли, можно найти все цвета радуги. Благодаря своей удлиненной и тонкой форме, эту туманность часто называют Метлой ведьмы.
Гигантский световой меч.
В созвездии Ориона можно увидеть настоящий гигантский световой меч. Это, на самом деле, струя газа под огромным давлением, которая создает ударную волну при контакте с окружающей пылью.
Две петли из остатков звезды.
Галактика полна хищных черных дыр.
16. Туманность Кольцо
Раскаленные слои газа и остатки атмосферы.
Ядро нашей галактики.
Если кому-то нужно будет описать то, как выглядит ад, ему можно использовать это инфракрасное изображение ядра нашей галактики, Млечного Пути. Горячий, ионизированный газ кружится в его центре в гигантском водовороте, а в разных местах зарождаются массивные звезды.
18. Туманность Кошачий глаз
Одиннадцать колец газа.
Потрясающая туманность Кошачий глаз состоит из одиннадцати колец газа, которые появились еще до образования самой туманности. Неправильная внутренняя структура, как полагают, является результатом быстро движущегося звездного ветра, который «порвал» оболочку пузыря с обеих концов.
20. Столпы Творения в туманности Орла
Столпы меняются с течением времени.
Голубая галактика ближе к Земле.
Пять галактик, известные, как «Квинтет Стефана» постоянно «борются» друг с другом. Хотя голубая галактика в левом верхнем углу гораздо ближе к Земле, чем остальные, четыре других постоянно «растягивают» друг друга на части, искажая их формы и разрывая рукава.
Неофициально известная как Туманность Бабочка, NGC 6302 на самом деле является остатками умирающей звезды. Ее ультрафиолетовое излучение приводит к тому, что выброшенные звездой газы ярко светятся. Крылья «бабочки» простираются более чем на два световых года, т. е. на половину расстояния от Солнца до ближайшей звезды.
Излучение квазара равно 2 триллионам Солнц.
Квазары являются результатом сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Квазар SDSS J1106 является самым энергичным из всех когда-либо найденных. Излучение SDSS J1106, находящегося на расстоянии около 1 000 световых лет от Земли, примерно равно 2 триллионам Солнц или в 100 раз больше всего Млечного пути.
24. Туманность «Война и мир»
Туманность NGC 6357 является одним из самых драматических произведений в небе и неудивительно, что она неофициально была названа «Война и мир». Его плотная сеть газа образовывает пузырь вокруг яркого звездного скопления Pismis 24, затем использует его ультрафиолетовое излучение для нагрева газа и выталкивания его наружу, во Вселенную.
25. Туманность Киля
Бесчисленные звездные скопления.
Поделитесь этим постом с друзьями