-
Вышла книга Сергея Рязанского «Удивительная Земля», которая содержит более сотни фотографий планеты с борта МКС :).
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/3772328/3772328_original.png)
Вулкан Безымянный, Камчатка
(фото из книги).
-
И в pendant еще пара фотографий с орбиты :)
(https://penningtonplanetarium.files.wordpress.com/2013/12/02_olympus.jpg)
(https://www.sciencedaily.com/images/2014/03/140320101517_1_540x360.jpg)
-
Титан?
-
Не только :)
Верхняя фотография - гора Олимп, самая высокая гора Солнечной системы. Марс. Высота 26,2 километра (в два с половиной раза превышает высоту самой большой горы на Земле, а самая большая гора на Земле - это отнюдь не Эверест, а щитовой вулкан Мауна-Кеа на Гавайях, его высота от подножия составляет 10203 метра, вот только подножие находится на глубине шесть километров от уровня моря).
Диаметр подножия - 540 километров, а размеры кратера - 85х60 километров. Он так велик, что на поверхности Марса нет ни одной точки, ни на самой горе, ни рядом с ней, откуда можно одновременно увидеть ее подножие и вершину - благодаря кривизне поверхности планеты, или подножие или вершина с любой точки Марса будут находиться за горизонтом. Так что даже с вершины горы ее невозможно увидеть целиком.
Нижняя - море Лигейя на Титане.
-
И еще одна фотография. Можно считать, что с орбиты
(http://www.crediblehulk.org/wp-content/uploads/2017/01/sun_granulation_oblique.jpg)
-
Всё-таки офигительно красиво.
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/3827419/3827419_original.jpg)
https://www.youtube.com/watch?v=aBr2kKAHN6M
-
Умер Стивен Хокинг :'(
-
27 марта 1968 г. Сегодня пятьдесят лет.
Александр Ланин
Два полковника
Полковник Владимир Серёгин не думал долго.
Фортуна смешлива, конёк её – чёрный юмор.
Параграф устава – всего лишь костыль для долга.
Он выждал секунду и выдохнул "Прыгай, Юра".
Когда перегрузки подходят к девятикратным,
Наука дышать заменяет искусство слога.
Полковник Гагарин ответил довольно кратко,
На той же секунде, привычным и ёмким словом.
И споры закончились. Споры полезны с теми,
Кто дома за пивом, за чашкой литого чая.
Секунды стучали, пока они вниз летели.
Секунды летели, пока они в высь стучали.
Полковник Серёгин знал смерть от ушей до пяток,
Он спал с ней в обнимку под сброшенным балахоном.
Невидимый фоккер, оставшийся в сорок пятом,
Жужжал комаром, как над чёртовым Балатоном.
Серёгин слова говорил, как медаль чеканил,
Гагарин молчал, отчеканен на всех медалях.
Два лика бледнели растянутыми щеками,
Не меряясь славой, умениями, годами.
За рёвом моторов – работа людей и ветра,
Стремление жить, на сомнения сил не тратя:
Тяни на себя, даже если не хватит метров,
Тяни на себя, даже если секунд не хватит.
Кому-то цветы возлагать к алтарю героя,
Кому-то руками в ночи по подушке шарить.
Полковник Серёгин рассчитывал на второе,
Поскольку земля для него не сжималась в шарик.
Земля – это плоскость. И боль, и удар, и пламя.
Моторы уже не ревели, а горько выли.
Земле не впервой посильней атмосферы плавить.
Земле глубоко наплевать, боевой ли вылет.
Вкус подвига горек под рыхлой газетной пеной –
Летать по параболе, да избегать гипербол.
Полковник Серёгин обязан был прыгать первым.
Полковник Гагарин обязан был прыгать первым...
Мы помним немного, мы даже себя не помним,
Планета светла, безвоздушна её обитель.
Но рядом с "Востоком", притянутый тем же полем,
Летит штурмовик. По такой же, святой орбите.
-
Издалека долго течет река...
(https://gdb.voanews.com/7AD6B22B-2AD3-45A0-8CE3-D8E22E495A19_w250_r0_s.jpg)
Река, впадающая в море Лигейя
-
Пулково таки всё (http://www.ras.ru/presidium/documents/directions.aspx?ID=4946b9a2-3b3c-4fa2-b5b5-52ae6102fe75). Грустно.
-
А с другой стороны, логично.
Зачем средства тратить на оснащение и прибыль терять?
"Науки полезны только тогда, когда, как соль, употребляются и преподаются в меру, смотря по состоянию людей и по надобности, какую всякое звание в них имеет. Излишество их, равно как и недостаток, противны истинному просвещению" (А.С.Шишков, министр народного просвещения, президент Академии Российской).
-
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/4067068/4067068_original.png)
А тем временем ещё 11 апреля Международный Астрономический Союз утвердил довольно большой список (https://planetarynames.wr.usgs.gov/SearchResults?target=CHARON) имён объектов (преимущественно кратеров), закартированных в 2015 году зондом "New Horizons" на спутнике Плутона Хароне. Некторые имена вполне симпатичные :). Кроме Садко и капитана Немо на Хароне обнаружился пилот Пиркс, и добрался туда неугомонный Ходжа Насреддин... Реальные же люди удостаивались не кратеров, но гор. В том числе там теперь есть горы, названные в честь сэра Артура Кларка и Стэнли Кубрика. Такие дела.
-
Там особенно мила Дороти (из "страны Оз"), попавшая в список как персонаж - путешественник и исследователь из литературного произведения.
Вот и задумаешься над хорошим вопросом: Что общего между Садко, Дороти Гейл и капитаном Немо.
-
Пришёл ко мне в ЖЖ умный человек и очень внятно объяснил, что именно мы теряем в Пулково.
https://prokhozhyj.livejournal.com/2369174.html?thread=14300566#t14300566 (ответы fixdescription).
-
Логично.
Что такое вообще "перенести наблюдения"? Даже если есть соответствуюшая площадка - она что, не работает? У нее своей программы нет? Или для начальства в ее сутках 48 часов организуют?
Только вот другой запасной площадки для высокоточной астрометрии в РФ нет. Не догадались организовать. Как не догадываются, скажем, организовать запасной синхрофазотрон на случай, если кому-то приглянется площадка от существуюшего.
-
https://www.youtube.com/watch?v=_Td5qzp1t60 :)
-
А в это время у Юпитера обнаружено еще двенадцать спутников.
Теперь их 79.
-
А в это время у Юпитера обнаружено еще двенадцать спутников.
Теперь их 79.
Их как-нибудь зовут?
-
А в это время у Юпитера обнаружено еще двенадцать спутников.
Теперь их 79.
Их как-нибудь зовут?
А зачем? Все рано не придут. :)
Вроде, пока все безымянные, все S/2018 J с хвостиками.
Только одна там уже с предварительным именем. Валетудо - она обращается по проградной (соответствующей вращению Юпитера) орбите в зоне обитания группы ретроградных спутников. Не иначе - осколок былого столкновения в семействе.
-
А еще на днях с удовольствием закрыли недавно (в марте) открытую галактику без темной материи.
Теоретически, такой диковинный объект, как галактика, состоящая только из звезд и газа, в принципе, при некоторых условиях возникнуть может. Но только если повезет, и то- карликовая и плотная.
А открытое чудо было наоборот, большим как Млечный путь и неплотным - масса звезд меньше, чем в нашей Галактике, в 250 раз. И при этом практически всю массу галактики, определенную по угловой скорости вращения ее элементов, составляли звезды и газ.
Запахло было скандалом, ибо понять, как такое ухитрилось собраться и не рассыпаться, было сложно.
А нынче выяснилось, что расстояние до галактики, в силу ее морфологических особенностей, было определено неправильно, и уточненное несколькими методами расстояние до нее - в полтора раза меньше. Соответственно, все пришлось пересчитывать, и оказалось, что никакой сенсации нет. Галактика как галактика. Видимая масса звезд и прочего газа - лишь 5% полной массы, а 95% - масса темной материи.
-
И еще один детектив о темной материи
Если говорить просто, темная материя - это неизвестно что, которое состоит неизвестно из чего и имеет массу, в шесть раз большую, чем масса всей видимой материи Вселенной. В результате движением и расположением всей видимой (барионной) материи в крупных масштабах (начиная от галактического) управляет гравитация темной материи - именно она "собирается" в галактики, их скопления, сверхскопления и гиперскопления, и видимая материя лишь следует за ней - как пена на поверхности воды. Основное свойство темной материи - она не взаимодействует с электромагнитным излучением, сама его не испускает и поэтому не обнаруживается нормальными методами. Впрочем, сама с собой она тоже не взаимодействует - ничем, кроме гравитации.
Характер и состав темной материи неизвестны. По некоторым данным, она неоднородна - в мире, скорее всего, есть "горячая" темная материя, состоящая из ненаблюдаемых частиц, движущихся со световой или околосветовой скоростью, и "холодная" темная материя, состоящая из массивных "медленных" частиц.
Некоторое время назад, в 2014 году, почти одновременно сразу две независимые группы, исследуя спектры рентгеновского излучения (одна - по данным наблюдения множества наложившихся друг на друга при наблюдении скоплений галактик, вторая - при исследовании огромного галактического кластера Персея - он содержит тысячи галактик, буквально закутанных в мощное облако межгалактического газа, и является самым ярким рентгеновским источником на небе) обнаружили в спектре рентгеновского излучения неидентифицированную линию, соответствующую энергии примерно 3,52 килоэлектронВольт.
Найти известный физический процесс, "ответственный" за излучение этой линии, не удалось.
Появилась весьма разумная гипотеза, гласящая, что это излучение объясняется распадом частиц темной материи (на нейтрино и фотон - тот самый, несущий энергию 3,52 кэВ). Такой процесс может быть чрезвычайно редок (по оценкам, среднее время жизни распадающихся частиц может превосходить время жизни Вселенной порядков на шесть) - но для космических масштабов в подобных условиях он теоретически должен наблюдаться.
В таком случае масса распадающихся частиц темной материи должна быть равна примерно 7 кэВ - раз в семьдесят легче электрона. Вполне съедобно теоретически. Если даже не вся темная материя состоит из таких частиц, то уж частично - вполне может.
Осталось ждать подтверждения и продолжения исследований. И задумываться о так называемых стерильных нейтрино - теоретически возможных и предусмотренных некоторыми физическими моделями частицах подходящей массы, прекрасно подходящих на роль темной материи.
Кстати, кое-что об этом поподробнее.
Хотя масса частицы 7 кэВ, вроде бы, мала - она уступает массе электрона более, чем в семьдесят раз - в момент, когда Вселенная могла стать для таких частиц "прозрачной", (то есть, момент времени, в который температура Вселенной вследствие расширения упала настолько, что их энергия начала превышать энергию окружающей материи, и эти частицы вышли из состояния термодинамического равновесия или, можно сказать, отделились от остального вещества) наступил быстро - через несколько секунд с момента появления нашего мира, и при этом их скорость была ниже скорости света на два порядка.
А это означает, замечу, что при такой небольшой скорости они вполне могли в достаточно ранние времена, фактически, начиная с первой минуты жизни Вселенной за счет гравитационных сил образовывать достаточно массивные и относительно устойчивые структуры с характерной массой, соответствующей массе сверхскоплений и гиперскоплений галактик.
Так что в случае подтверждения результатов, это открытие вполне соответствовало бы теоретическим представлениям о формировании крупномасштабной структуры Вселенной.
А дальше начался детектив...
Подождали. Подтверждение статистически значимого существования эмиссионной линии 3,52 кэВ было опубликовано для обоих случаев - и для кластера Персея, и для 73 удаленных кластеров.
См. также http://arxiv.org/abs/1402.2301, https://arxiv.org/abs/1402.4119
Но все оказалось не столь простым. Длительные (18,5 суток) непрерывные наблюдения карликовой галактики в Драконе (есть такой спутник у Млечного пути, удаленная на 260 тысяч световых лет карликовая сферическая галактикаl. Интересна эта галактика тем, что доля темной материи в ее полной массе является наибольшей из известных, и это - объект с наибольшей концентрацией темной материи из всех известных объектов Вселенной) не показали ни одного события наблюдения рентгеновского излучения с энергией около 3,5 кэВ. Увы, но со значительной вероятностью это исключало связь указанной выше эмиссии с темной материей. При этом, опять же, увы, окончательный вывод делать было рано - чувствительность оборудования позволяла делать выводы на грани погрешности наблюдений.
Уже после, в 2016 году спутник Hitomi, казалось бы, закрыл вопрос - его чувствительность была достаточно высокой, и он не подтвердил наличия эмиссии рентгеновского излучения с энергией 3,52 кэВ в спектре скопления Персея.
Казалось бы, все понятно - ошибка наблюдения, чего уж тут, и красивая идея погибла на корню. Но не тут-то было. Вопрос о том, отчего же эту линию наблюдали другими инструментами, остался.
А потом, в конце прошлого года обнаружились интересные вещи.
Hitomi, конечно, улавливает рентгеновское излучение с высокой точностью - но вот пространственное разрешение у него не слишком высоко, в то время, как ранее наблюдавшие эмиссию в кластере Персея аппараты, такие как Chandra, "видят" намного меньшую область неба и обладают, соответственно, при меньшей чувствительности большим пространственным разрешением.
Hitomi "захватывает" и темное гало кластера, и сверхмассивную черную дыру его центральной галактики. А аккуратные исследования показали, что в районе черной дыры, наоборот, наблюдается поглощение рентгеновской эмиссии. Если суммировать наблюдения от черной дыры и окружающей ее области, суммарный сигнал не показывает характерного для наблюдений с большим пространственным разрешением пика.
Проверили. Если провести наблюдения периферийной области кластера на Chandra - пик наблюдается!
Получили неожиданный вывод - в таком случае, темная материя в самой центральной галактике еще и поглощает рентгеновское излучение этой энергии с последующим (очень медленным!) переизлучением.
Вот так...
Ну, а сегодня, 24 июля, опубликован препринт https://arxiv.org/abs/1807.08740, в котором подтверждено с высокой достоверностью, что неидентифицированная линия рентгеновского излучения энергии 3,52 кэВ в старой карликовой галактике Сетка II не принадлежит астрофизическим источникам. А в принципе, кроме них возможный источник лишь один.
А стало быть, чем дальше, тем больше все это похоже как на открытие ранее известных сугубо теоретически и практически ни с чем не взаимодействующих стерильных нейтрино, так и на понимание того, из чего, полностью или частично, состоит загадочная темная материя.
-
И небольшое пояснение о роли
личности в истории темной материи в формировании крупномасштабной структуры.
Крупномасштабная структура Вселенной имеет вид некоего ячеистого образования: огромные пустые объемы пространства, именуемые войдами и имеющие размеры порядка сотен миллионов световых лет, окружены стенами, формируемыми сверхскоплениями и гиперскоплениями галактик, причем размеры крупнейших образований такого рода могут достигать 1,2 миллиарда световых лет (а возможно, и, неизвестно отчего, больше. Об этом "больше" - см. следующий пост).
Как ни удивительно, такая структура сформировалась, судя по всему, в результате воздействия акустических колебаний (волн плотности, а проще говоря - звуковых волн), распространявшихся на заре образования Вселенной в ее плотном и горячем веществе. Сами волны возникали вследствие элементарной неустойчивости расширявшейся плазмы (при появлении нового пространства внутри ее) при случайных флуктуациях ее плотности.
Кое что об этом процессе:
Практически постоянно, когда речь идет о Большом взрыве, говорится и пишется, что в момент своего возникновения Вселенная была очень плотной и горячей - и только потом, расширяясь, она охладилась до нынешнего состояния (вполне естественным путем - именно вследствие расширения).
На самом деле картина является более сложной и в чем-то парадоксальной - судя по всему, спустя 10^-31 секунды после своего рождения Вселенная была пустой и холодной. И это неожиданное утверждение имеет под собой весьма веское обоснование.
Рождалась Вселенная, безусловно, плотной и горячей - ее плотность составляла примерно 5,1·10^96 килограммов на кубометр, а температура - примерно 1,4·10^32 градусов (почему столько? Потому что больше быть не могло - при больших значениях полностью теряют смысл понятия времени, пространства, расстояния и даже положения объектов друг относительно друга - словом, любые физические понятия).
Однако после этого, спустя примерно 10^-43 секунды после рождения Вселенная вступила в фазу инфляционного расширения. В течение ста дециллионных долей секунды (10^-31 c) она расширялась с чудовищной скоростью - минимум, на 60 порядков быстрее, чем сейчас. В результате температура и плотность Вселенной резко упали.
И только когда закончилась инфляция, пустая и холодная Вселенная вновь нагрелась и заполнилась веществом. Можно сказать, что источником ее нагревания и всего вещества в ней явилась энергия ее расширения (в какой-то степени) - дело в том, что кванты того самого поля, которое вызвало бурное расширение Вселенной, к концу периода инфляции начали распадаться с образованием ныне существующих (а может, и уже не существующих) частиц, заполнив Вселенную привычным нам веществом и излучением.
Именно в этот момент первичные неоднородности в распределении материи (обязанные своим происхождением деталям строения поля, вызывавшего расширение), привели к тому, что в сверхгорячей и сверхплотной плазме начали формироваться звуковые волны.
Эти древнейшие ничтожные по величине и амплитуде колебания и запечатлелись в виде современных колоссальных неоднородностей распределения материи - крупномасштабной структуры Вселенной.
Эти неоднородности - волны плотности материи - отражаются в структуре реликтового фонового излучения в виде ничтожных колебаний его энергии (более горячие области фона излучались сгущениями материи, более холодные - разрежениями). Характерная длина звуковой волны в плазме, из которой состояла Вселенная, для момента рекомбинации (отделения вещества от излучения, 380 тысяч лет с момента рождения Вселенной, когда Вселенная стала прозрачной для электромагнитных волн), когда, собственно, родилось реликтовое излучение, может быть рассчитана.
А дальше начинается интересное. Получается, что мы, наблюдая реликтовое излучение, видим в нем звуковые волны известной длины, проявляющиеся в виде неоднородностей этого самого излучения. Соответственно, можно посчитать, какой угловой размер должны иметь эти волны, видимые в реликтовом излучении, нынче, с учетом состоявшегося за это время расширения Вселенной. Результат достаточно прост - они должны иметь размер около одного углового градуса. И в этом отношении теория замечательно соответствует наблюдениям.
Но есть здесь один нюанс.
Этот угловой размер будет наблюдаться, только если свет все это время распространялся по прямой. Если же Вселенная имеет ненулевую кривизну, то свет в ней распространяется не по прямой, а по дуге окружности (если кривизна положительна) или гиперболы (если кривизна отрицательна). Соответственно, кажущийся угловой размер акустической волны, видимой в реликтовом излучении, окажется большим (для положительной кривизны) или меньшим (для отрицательной кривизны), чем положено. Ну, а дальше мы вспоминаем, что если плотность Вселенной больше критической плотности 0,119H^2/G, где H - постоянная Хаббла, а G - гравитационная постоянная, то Вселенная благодаря гравитации материи имеет положительную кривизну (и сумма углов треугольников большого размера в ней в среднем больше 180 градусов), если меньше - то, соответственно, кривизна отрицательна, и сумма меньше 180.
Получается интересный вывод - точно рассчитав длину звуковой волны для момента рекомбинации, точно измерив средний угловой размер неоднородностей реликтового излучения и сравнив результаты, мы можем узнать и среднюю плотность материи во Вселенной (полную: барионной материи, темной материи и темной энергии), и сумму углов крупномасштабных треугольников Вселенной, то есть, кривизну пространства, в котором мы живем.
Результат оказывается красивым: полученная таким образом сумма углов крупномасштабных треугольников в среднем во Вселенной равна 180,18±2 градуса. Мы действительно живем в плоской Вселенной.
А теперь - некоторые интересные факты, сопутствующие распространению акустических колебаний, которые потом превратились в сверхскопления и гиперскопления, на заре времен.
Во-первых, интересно то, что в первые секунды, минуты и даже годы жизни нашего мира длина звуковой волны в сверхгорячей и сверхплотной плазме оказывалась больше величины горизонта (то есть, произведения скорости света на время, прошедшее с момента образования Вселенной - максимального расстояния, на которые успевало к этому моменту распространиться любое взаимодействие). А это означало, что в любой области пространства плотность можно было бы считать постоянной - она просто не успевала измениться за время существования мира. Только позже, спустя тысячелетия, по мере расширения пространства, размер горизонта оказался большим, чем длина звуковой волны - и только начиная с этого времени, можно считать, что звуковые волны начали распространяться в пространстве (как говорят, "волны плотности начали входить под горизонт событий"). До этого момента они существовали именно как результат небольших первичных неоднородностей плотности, унаследованных от инфляционной эры.
Во-вторых, начиная с этого момента, распространение звуковых волн стало сопровождаться неожиданным эффектом. Мы знаем, что Вселенная нынче (да и в те времена тоже) состоит из темной материи и видимой (барионной) материи (причем темной материи в несколько раз больше, чем видимой). До поры до времени они (темная и видимая материя) спокойно существовали в расширяющемся мире и, что весьма вероятно, имели более или менее одинаковую плотность энергии (температуру). Однако как только плотность материи в любом видимом объеме пространства стала изменяться (звуковые волны начали входить под горизонт) - ситуация изменилась. Видимая (барионная) материя взаимодействует с электромагнитным излучением (потому, собственно, она и видимая), а темная материя с ним не взаимодействует (и поэтому она темная). В результате плотность темной материи в волне сжатия вполне могла расти: под действием собственной гравитации более плотная материя сжималась еще сильнее - и в результате амплитуда колебаний плотности темной материи со временем, по мере распространения звуковых волн, повышалась, то есть, темная материя в местах своего уплотнения сжималась все сильнее, постепенно формируя типичную картину звуковых волн, которые усиливались, создавая в пространственном распределении темной материи "впадины" (разрежения) и окружающие их "уплотнения" (будущие пустоты - войды - и "великие стены", гиперскопления галактик).
А вот видимая материя вела себя иначе. Стоило ей начинать уплотняться - она нагревалась, излучала еще больше фотонов, и давление фотонов, которые в те времена активно взаимодействовали с горячей плазмой, начинало препятствовать сжатию.
В результате имел место интересный эффект. Темная материя является бесстолкновительной - частицы, из которых она состоит, друг с другом импульсами не обмениваются и друг на друге не рассеиваются. И получилось, что барионная материя до рекомбинации уплотняться "не умела" - повышению ее плотности на фронте звуковой волны препятствовало давление излучения, для которого она до рекомбинации не была прозрачной, - а темная материя "не хотела" - в бесстолкновительной, не взаимодействующей с собой материи акустические волны вообще не распространялись. Зато незначительные повышения плотности, породившие акустические колебания, приводили к повышению плотности темной материи просто за счет повышенного притяжения - на фронте волны возрастает плотность, следовательно, растет масса данного объема, следовательно, сила притяжения, воздействующая на окружающую материю. И факторов, противодействующих этому сжатию, практически не было - оно шло наперегонки с расширением Вселенной и его опережало.
Так что распространялись волны в барионной плазме, а состояли из темной материи.
Соответственно, видимая и темная материя "разделились" - плотность видимой материи изменялась незначительно, так что она оставалась распределенной почти равномерно, а плотность темной - значительно, так что она начала формировать сгущения и разрежения. Заодно и температура темной материи начала падать быстрее, чем видимой.
В результате к моменту рекомбинации, спустя 380 тысяч лет после рождения Вселенной, темная материя уже сформировала вполне заметную структуру пустот, окруженных стенками (представлявшими собой сами звуковые волны), а плотность видимой материи колебалась очень слабо из-за взаимодействия с фотонами.
И вот тут произошло еще одно ключевое событие. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура видимой материи упала настолько, что она перестала взаимодействовать с фотонами (стала прозрачной - это и есть рекомбинация). В этот момент появилось реликтовое фоновое излучение, то есть, фотоны с температурой почти три тысячи градусов пустились в бесконечное странствование по миру (сейчас вследствие расширения Вселенной их температура упала до 2,725 градуса Кельвина, а количество их осталось весьма внушительным - почти пятьсот штук на каждый кубический сантиметр Вселенной).
И именно с этого момента уже ничто не препятствовало сжатию видимого вещества - оно стало прозрачным, и теперь давление света на него практически не воздействовало - и это сжатие начало происходить под влиянием притяжения темной материи, начавшей сжиматься в ячеистую структуру намного раньше и к моменту рекомбинации уже практически ее сформировавшей. Именно поэтому сверхскопления, скопления галактик да и сами первые галактики сформировались во Вселенной так быстро - за считанные десятки, или сотни миллионов лет.
-
И еще один детектив. Теперь о крупномасштабной структуре.
Я только что упомянул, что крупнейшие элементы крупномасштабной структуры теоретически могут достигать размера 1,2 миллиарда световых лет - это наибольшая длина звуковой волны, которой та могла бы достичь при формировании Вселенной (в пересчете на настоящее время с учетом расширения пространства).
Изучение реликтового фонового излучения подтверждает этот расчет - его угловые неоднородности как раз соответствуют этому размеру.
И это согласование теории с практикой, а наблюдений реликтового фона - с наблюдениями крупномасштабных элементов Вселенной безмятежно длилось до 2013 года.
А потом дело пошло "все страньше и страньше" (с)
Проблема наблюдений крупномасштабной структуры заключается в том, что отдаленные гиперскопления галактик рассмотреть почти невозможно - в них даже крупные галактики видны лишь посредством всяческих ухищрений. Единственное, что в них можно видеть с большого расстояния без специальных методов - это квазары, ибо яркость квазара, как известно, может достигать триллионов (и даже сотен триллионов! Нынешний рекорд - около квадриллиона!) солнечных - особенно, если он удачно ориентирован. В результате мы с большого расстояния уже видим не сверхскопления и гиперскопления галактик, а лишь квазары в них, образующие группы соответственно расположению в скоплении - так называемые большие группы квазаров (LQGs, Large Quasar Groups).
И вот летом 2013 года было опубликовано исследование, утверждающее, что 73 квазара на небе группируются в вытянутую линию длиной четыре миллиарда световых лет (Huge LQG, HLQG). Это было неприятно - во-первых, противоречило теории, во-вторых, наблюдения реликтового фона не давали ни малейшего намека на существование в момент рекомбинации неоднородностей подобного масштаба.
Дальше - больше. Появилось интригующее известие о том, что 34 квазара, формирующих группу Кловис-Кампусано (CCLQG), имеющую размер около двух миллиардов световых лет, находятся в интригующей близости (менее 1,8 миллиарда световых лет) от указанной выше группы, а в двух градусах от нее на небе находится еще одна группа U1.11 из тридцати восьми квазаров длиной 2,2 миллиарда световых лет - так что все это, в принципе, может указывать на существование единой суперструктуры колоссального размера.
Они не являются случайной проекцией разноудаленных квазаров - среднее красное смещение обеих групп практически одинаково, 1,27 и 1,28, что соответствует разности в расстояниях не более трехсот миллионов световых лет (при том, что группы удалены от нас почти на девять миллиардов световых лет).
Трехмерная карта этих групп:
(https://www.science20.com/files/images/image_26.jpg)
Изучение реликтового фона продолжало между тем упорно указывать на то, что неоднородностей подобного масштаба в нем не обнаруживается, так что структурам подобных размеров во Вселенной просто неоткуда взяться - разве что, случайно, потому что волны плотности распространялись случайным образом и где-то они могли "вытянуться" в длинную линию. Увы, рассчитать вероятность такой случайности невозможно - нет данных.
А тем временем пытливый разум астрономов не дремал. Квазар - штука, конечно, яркая, но и его с расстояния в десять-двенадцать миллиардов световых лет видно плохо. А разглядеть подряд несколько десятков квазаров с таких расстояний - занятие вообще муторное. А что ярче квазара? Гамма-всплески, ярчайшие кратковременные вспышки, вернее, узконаправленные выбросы вещества, возникающие при взрыве быстровращающихся очень массивных звезд или при слиянии нейтронных звезд. Если луч выброса (джет) направлен прямо на нас, его вообще-то, можно увидеть (в гамма-диапазоне) с любого расстояния и из любого конца наблюдаемой Вселенной. Правда, определить расстояние до гамма-всплеска удается не всегда (это - если говорить очень мягко, вообще же определение расстояния до гамма-всплеска - это редкая удача), зато расположение их определяется с большой точностью.
И вот в ноябре 2013 года статистический анализ распределения гамма-всплесков на небе навел на мысль о том, что в созвездиях Геркулес - Северная Корона плотность гамма-всплесков, а стало быть, и расположения галактик, статистически повышена, причем размер области, в которых эта плотность повышена по сравнению с остальным небом, размахивается на десять миллиардов световых лет. Точнее говоря, 10х7,2 миллиарда световых лет (!).
Гипотетический монстр получил сначала название Великой стены Геркулес - Северная Корона и сразу же задал удивительное количество вопросов. Мало того, что он своими размерами не соответствует ни теории, ни наблюдениям за неоднородностями реликтового фона. Интересно еще и то, что видим мы его в тот момент, когда Вселенной было 3,9 миллиарда лет - при этом в такое время область размером 10 миллиардов световых лет просто не могла сформироваться закономерным образом, потому что ее крайние точки еще не были причинно связаны (не "видели" друг друга - ведь свет от каждой из них мог распространиться всего лишь на 3,9 миллиарда световых лет).
Проведенные уже в 2015 году исследования показали, что с учетом всех известных факторов вероятность случайного распределения гамма-всплесков таким несимметричным образом весьма низка. То есть, списать полученный результат на статистическую флуктуацию достаточно сложно.
Заодно, в связи с тем, что это образование выходит за пределы созвездий и Геркулеса, и Северной Короны, для него предложено труднопереводимое название NQ2-NQ4 GRB overdensity (область повышенной плотности гамма-всплесков в квадрантах NQ2-NQ4) или, точнее и со средневековой пышностью, "unnamed galaxy supercluster corresponding to the NQ2-NQ4 GRB overdensity".
При этом вскоре после выхода первой работы, посвященной обнаружению пресловутого NQ2-NQ4 GRBO, был опубликован очередной результат изучения реликтового фона с большей точностью. Неоднородностей подобного масштаба в нем никак не обнаруживается.
Конечно, эта структура могла бы быть случайным объединением нескольких гиперскоплений (случайным наложением нескольких ранних акустических волн) - но это выглядит не слишком вероятным.
А уже в июле 2015 года еще одна группа исследователей сообщила, что по данным наблюдений распределения все тех же гамма-всплесков, между z=0,78 и z=0,86 расположена еще одна суперструктура повышенной плотности диаметром более пяти с половиной миллиардов световых лет. Структура, якобы, имеет интригующую кольцеобразную форму (собственно, кольцо слегка сплющено и занимает на небе площадь 43 на 30 градусов).
На фоне категорических утверждений о том, что изучение реликтового фона подобных сверхкрупных структур просто "не видит", начался поиск возможных причин. Одну из них начали искать в теории струн - в принципе, наблюдаемые объекты чрезмерно большого размера могут быть разъевшимися струнами, (теми самыми, из которых, согласно теории струн, "состоит все"), которые вместо микроскопических размеров приобрели космический масштаб (теория это разрешает) и своей гравитацией притянули к себе и видимую, и темную материю.
А тем временем парад гигантов продолжился. Уже осенью 2017 года появились подозрения, что в направлении созвездия Эридана буквально у нас под боком (примерно в трех миллиардов световых лет) находится войд колоссального размера - диаметром около 1,8 миллиарда световых лет (про войды - см. предыдущий пост) - тоже неприлично большой. Собственно, обнаруживается он как холодное пятно в реликтовом излучении, но то, что это огромное (пять угловых градусов, при том, что, напомню, видимый угловой размер акустических колебаний в плазме времен формирования реликтового излучения - один градус) холодное пятно в реликтовом фоне обязано своим появлением именно войду необъяснимо гигантских размеров, требует доказательства. Ибо существуют альтернативные версии - вплоть до самых экзотических, таких как отпечаток древнего взаимодействия с одной из параллельных Вселенных или остаток топологического дефекта нашего мира, проявлявшегося в раннюю эпоху (космическая текстура).
Впрочем, чем дальше, тем больше находится подтверждений тому, что речь идет именно о колоссальном супервойде.
А вот войд такой величины на разъевшиеся реликтовые струны космологического размера списать уже проблематично... Хотя и это кто-то может попробовать.
При всем этом в конце прошлого года наконец появились уточненные данные исследования реликтового излучения. Угловое распределение неоднородностей фона упорно и бесстрастно подтвердило предыдущие результаты. Угловой размер неоднородностей по небу - примерно один градус, что соответствует максимальной современной длине элементов крупномасштабной структуры 1,2 миллиарда световых лет. И не более.
Ну, а вишенкой на тортике явилось очередное и крупное исследование распределения галактик на небе. Весьма крупное - в выборке было представлено более 1,3 миллиона галактик на площади 1318 квадратных градусов на красных смещениях от z=0,6 до z=1, то есть, на расстояниях примерно от 5,5 до 8 миллиардов световых лет. И показало оно полное соответствие наблюдаемых фактов теоретической модели - со всеми ее ее параметрами барионных акустических колебаний, плоской Вселенной и с подтверждением количества темной материи. И, разумеется, со всеми ограничениями на размеры элементов крупномасштабной структуры.
В общем, всю эту историю понимайте как хотите...
-
Что-то в этом есть от высшей магии...
-
Есть...
Собственно, даже не в этом самом по себе (хотя все эти HLQG+CCLQG и NQ2-NQ4 GRBO подчас наводят на мысль о том, что фантазии о масштабах магического и божественного могущества ничтожно малы в сравнении с действительностью :) - и выглядят они какими-то артефактами) - сколько в систематических попытках мироздания дождаться, пока людям все в какой-то области не станет ясным, и подкинуть факты, явно все запутывающие и намекающие на новые и нехоженные области, о которых только что никто даже не догадывался.
В общем, как достигаешь самого дна - как снизу раздаются стуки и бормотания...
PS. А вообще, каждому писателю, пишущему в наше время о злобных черных и беззлобных светлых магах и их магических всевозможностях, стоит вчерне ознакомиться с космологией - для установления масштабов. :) Чтобы не выглядели достижения магии скудно и жалко.
Горы драгоценных камни из ничего? - предлагает писатель. И природа отвечает алмазной планетой размером с Юпитер (кто из писателей решится?).
Писатель пугает нас замком волшебника, источающим темную энергию, способную омервить близлежащий лес?
Природа отвечает зеркальным шаром диаметром в два десятка километров и весом в два Солнца, способным одной кратковременной вспышкой сорвать атмосферу с планет десятков ближайших звезд и, подумав, через несколько лет повторить эту процедуру (называется такое чудовище мягким гамма-репитером, и известно таких два десятка штук. ).
Багровое око, видимое за тысячи километров? - гамма-всплеск GRB 080319B, видимый невооруженным глазом с расстояния в семь с половиной миллиардов световых лет. Размер области излучения - не больше размера звезды, и за такую идею фантаста распяли бы любители правдоподобия.
Магическая энергия, способная разрушить город? - магнитное поле, кубометр которого весит несколько тысяч, а то и миллионов тонн (а что? У полюса любого магнетара (сверхнамагниченная нейтронная звезда. Кстати, "заготовка" мягкого гамма-репитера) напряженность магнитного поля такова, что по принципу эквивалентности его кубометр столько и весит, ибо в этом вакууме - тонны виртуальных фотонов, образующих чудовищное магнитное поле).
Какую еще идею вспомнить?
-
Ну, и детектив о квантованности пространства (и немного - о теории струн).
Собственно, начать разговор можно издалека.
Беда практически всех разумных теорий, посвященных устройству нашего мира, заключается в том, что они никак не могут описать процессы, происходящие на очень малых расстояниях.
Примерная аналогия, позволяющая понять, отчего это происходит - это, например, попытка разобраться с гравитацией, создаваемой какой-нибудь крошечной частицей. Напряженность гравитационного поля и, значит, сила притяжения, создаваемая этой частицей, обратно пропорциональны квадрату расстояния до источника притяжения, то есть, до самой частицы. Это мы все знаем со школьных времен - спасибо сэру Айзеку Ньютону. Соответственно, если расстояние до источника очень мало, то сила очень велика. Это понятно. А если расстояние очень-очень мало? А если оно равно нулю? Какая сила собственного притяжения действует на сам притягивающий объект? Вот именно. Бесконечная.
Точно так же, например, с электромагнитным полем. Его напряженность тоже растет с уменьшением расстояния по закону обратных квадратов. Какая напряженность поля на поверхности бесконечно малого электрона? Вот именно. Бесконечная.
И энергия у него, стало быть, бесконечная, и масса... Нехорошо...
Можно, конечно, попробовать сказать, что вовсе он не точечный, этот электрон, но тогда возникнут еще большие проблемы - а какой? Однородно размазанный по кусочку пространства? А что именно размазано? Какого размера, формы, почему у всех электронов размазано одинаково? А фотон тоже размазанный? И какого он размера? И почему? И вообще, если он размазанный, так может и все пространство состоит не из точек, а из размазанных кусочков?
А вот эта мысль очень проста и красива. Сформулировать ее можно так: пространство в нашем мире состоит из «кусочков» некоторого минимального размера («квантовано»), координаты любого тела являются не непрерывными, а дискретными, и есть на свете некая фундаментальная длина, меньше которой в природе просто «не бывает».
В принципе, к этой мысли привыкли, она приводит к очень удобным для любых теоретических исследований последствиям, причем величина этой самой фундаментальной длины вполне легко может быть определена из соображений простоты и красоты физических теорий. Это - так называемая планковская длина, равная примерно 1,6 на десять в минус тридцать пятой метра.
Так что наше пространство, которое на больших расстояниях - от миллиардных долей триллионных долей триллионных долей метра до миллиардов световых лет - выглядит таким однородным, на очень малых расстояниях должно быть вовсе не однородным и непрерывным, а словно бы разбитым на ячейки некоего минимального размера.
Когда же в дело пошла теория струн - та самая теория, по которой "все на свете" состоит из ничтожно малых струн) - квантованность пространства перешла из разряда красивой и удобной идеи в разряд практически обязательного для этой теории атрибута. Как, впрочем, она очень полезна и теориям квантовой гравитации. Если вдруг пространство окажется непрерывным - последствия для столь популярной в современной физике теории будут близкими к фатальным.
Беда только в том, что до последнего времени проверить какие-нибудь практические последствия красивой идеи о квантованности пространства было невозможно. Причина этого проста: чем меньше расстояния, на которых происходит какой-то процесс, тем большие энергии надо прикладывать для его изучения (опять же, аналогия. Если мы хотим изучать процессы, происходящие на расстояниях порядка километров, нам достаточно посмотреть на них, осветив радиоволнами длиной в метры или даже сотни метров, то есть, имеющими низкую энергию. Если же процессы происходят на расстояниях порядка метров, то эти волны их просто не увидят, и нужно использовать волны больших энергий, например, сантиметровые. Если процессы происходят на расстояниях порядка долей миллиметра, нужно использовать видимый свет. А если мы хотим рассмотреть молекулу, которая сама по себе меньше длины волны света, нужно использовать волны высоких энергий, например, рентгеновское излучение. То есть, чем меньше расстояние, характерное для процесса, тем больше энергии нужно использовать, чтобы этот процесс рассмотреть и изучить).
Так вот, в данном случае загвоздка в том, что для того, чтобы рассматривать расстояния порядка планковской длины, нужны умопомрачительно высокие энергии. Тот самый большой адронный коллайдер, перепугавший изрядное количество слабонервных представителей человечества, работает с энергиями в миллиарды миллиардов раз меньшими (и расстояниями, в миллиарды миллиардов раз большими). А представить себе размеры и стоимость машины, которая могла бы проводить эксперименты с такими энергиями, которые нужны для проверки квантования пространства, трудно - не хватает воображения. Такой коллайдер должен быть сравним по размерам с Галактикой.
Так что теория попала в ряд экспериментально непроверямых. Проверять ее, казалось бы, нужно сугубо теоретически.
А потом возникли соображения. Ну, хорошо, эксперимент поставить невозможно: но может, помогут наблюдения природных процессов?
В принципе, казалось бы, какие наблюдения, какие процессы? В природе в настоящее время (не в первые мгновения после Большого взрыва, когда энергия и ее плотность были непредставимо велики, а в наши куда более скромные и тихие времена) процессов, для которых характерны энергии требуемого масштаба, и в помине нет. За что, замечу, нашим временам отдельное спасибо.
Но, к счастью, там где не хватает качества, можно взять количеством. Не хватает энергии - берем расстоянием.
Чтобы пояснить эту туманную мысль, продолжим аналогию с радиоволнами. Представим себе, что у нас в руках есть только радиоволны длиной в десятки тысяч километров - а мы хотим обнаруживать объекты размерами порядка десятков метров. Например, вражьи самолеты. Казалось бы, ничего у нас не выгорит - волна такой длины самолета просто "не заметит". Но все не так грустно. Конечно, одного самолета не заметит - но если их много? Очень много? Скажем, на своем пути радиоволна встречает миллиарды самолетов? Понемножку, помаленьку - но что-то в ней изменится.
Скажем просто: возьмем поляризованную волну длиной в сто тысяч километров, запустим в пространство, полное самолетов, и проверим, что с ней стало через миллиард километров. Или через триллион. А лучше - через миллион световых лет. И увидим, что поляризация волны немного изменилась. В результате увидеть конкретный самолет не удастся - но узнать, что на своем пути она встретила множество самолетов, получится.
А если, скажем, мы не знаем конкретную характеристику волны, которая была испущена? И это не беда: если одновременно по пространству из одной точки было выпущено две поляризованных волны разных частот, а мы знаем о них только то, что они были поляризованы и на каком расстоянии от нас их испустили, мы все равно можем убедиться в том, что в пространстве есть самолеты и даже оценить их количество и размеры - ведь изменения поляризации будут в таком случае зависеть от длины волны (то есть, волны длиной в сто тысяч километров и в десять тысяч километров будут взаимодействовать с самолетами по-разному, и сравнив поляризацию этих двух волн, мы сможем что-то узнать о количестве и размере самолетов, которые они встретили на своем пути).
А вот теперь подумаем. В мире есть процесс, в ходе которого одновременно испускается огромное множество фотонов разных длин волн - это гамма-всплеск, о котором я упоминал. Его яркость колоссальна, так что если узкий джет, испущенный в течение нескольких секунд, был направлен прямо на нас, мы увидим гамма-излучение с любого расстояния.
Кстати, о яркости гамма-всплесков. Иногда гамма-лучи всплеска, проходя через газ, сброшенный звездой перед взрывом, заставляют его светиться. Это - так называемое оптического послесвечение (afterglow) гамма-всплеска. И о яркости его может свидетельствовать следующий факт: оптическое послесвечение гамма-всплеска GRB 080319B имело яркость, которая в два с половиной миллиона раз превосходила светимость самой яркой из наблюдавшихся сверхновых, и могло наблюдаться невооруженным глазом. При этом сам гамма-всплеск произошел на расстоянии семь с половиной миллиардов световых лет.
Вдумайтесь. Семь с половиной миллиардов световых лет - и вспышка, которую можно было увидеть невооруженным глазом. Самая далекая из наблюдаемых невооруженным глазом галактик - в тысячи раз ближе. И это - лишь ничтожная доля энергии гамма-всплеска, израсходованная на оптическое свечение.
Фотография этого всплеска:
(https://www.nasa.gov/images/content/271344main_NE_GRB_Swift_UVOT_350.jpg)
Сам всплеск, вернее, его оптическое послесвечение - в центре. А слабенькое оранжевое свечение слева от вспышки послесвечения - эта гигантская галактика, в которой и взорвался коллапсар, джет от вспышки которого был направлен прямо на нас. Сравните яркость...
Стоит заметить важное обстоятельство: при длинном гамма-всплеске (происходящем при взрыве быстровращающейся звезды-гипергиганта) фотоны поляризованы - это связано с колоссальной величиной магнитных полей, характерных для коллапса гипергиганта. При этом фотоны гамма-всплеска проходят колоссальные расстояния - миллиарды световых лет - и хотя их длина волны многократно превосходит планковскую длину (или, скажем так, ожидаемый характерный размер квантованности пространства), на таком колоссальном расстоянии эффект рассеяния гамма-квантов на "ячейках" пространства должен сказаться, и наблюдения поляризации гамма-квантов одного гамма-всплеска с разными длинами волн могут дать информацию о характере и размерах квантования пространства.
Конечно, при наблюдениях гамма-всплесков далеко не всегда удача улыбается так широко - почти никогда не удается одновременно и отловить гамма-кванты разных длин волн, и измерить их поляризацию. Причем, "далеко не всегда" - это очень мягко сказано. Но все же, гамма-всплески наблюдаются в большом количестве (рекорд - четыре в сутки), так что статистика набирается.
Пока это все - теория вопроса. Перейдем к практике.
В конце 2004 года произошел очень яркий гамма-всплеск GRB 041219A. В самом событии не было ничего особенного - если не считать того, что наконец-то спектр, характер и поляризацию пришедших гамма-квантов удалось измерить очень точно. Ну, и дополнительное условие тоже было выполнено: по красному смещению оптического послесвечения удалось измерить расстояние до гамма-всплеска, которое было равным примерно тремстам миллионам световым годам. А потом начали считать...
Повторюсь, гамма-лучи этого всплеска путешествовали по пространству триста миллионов световых лет, и, понемножку рассеиваясь на ничтожно малых неоднородностях пространства, должны были бы более или менее заметно набрать отклонения от первоначальной поляризации. А оказалось, что в этом мире все непросто - фотоны не заметили никакой неоднородности пространства.
Обидно... хотели оценить размеры «ячейки пространства» - а оказалось, что в пространстве вообще нет никаких «ячеек» И самое обидное - результаты расчетов. По оценкам, заметить с помощью GRB 041219A можно было бы неоднородность пространства, в триллион раз меньшую упомянутой выше планковской длины - десять в минус сорок восьмой степени метра. А ее не было видно.
Конечно, это не конец идеи - но даже если пространство все же квантовано, уяснить, как и почему характерный размер квантованности пространства должен быть столь мал (минимум, на двенадцать порядков уступать ожидаемому) с точки зрения любой теории уже весьма и весьма непросто. Словом, как говорил, кажется, Хаксли, прекрасную теорию убили безобразным фактом...
Разумеется, дело этим не закончилось. Следующая проверка состоялась при наблюдениях гамма-всплеска GRB 090510A, происшедшего на расстоянии, куда большем предыдущего случая, примерно семь миллиардов световых лет.
Угадайте результат. Правильно - проверка, разумеется, вновь точно так же не подтвердила квантованности пространства на масштабах, на несколько порядков меньших планковской длины. Почему "разумеется?" Потому что а чего еще ожидать - если уж во Вселенной какую-то вещь можно устроить так, чтобы этот мир было труднее понять, она обязательно будет именно так устроена.
Этим дело не закончилось - но дальше перечислять гамма-всплески, при которых наблюдения поляризации гамма-квантов различных частот не подтвердили квантованности пространства, уже не имеет смысла.
Впрочем, нет худа без добра. Конечно, наблюдения GRB 041219A, GRB 090510A, да и последующих, заставили серьезно призадуматься и над квантовой гравитацией, и над теорией струн, которым квантованность пространства так необходима. Зато с другой стороны, они абсолютно однозначно подтвердили, что фотоны распространяются со скоростью света независимо от энергии, причем с колоссальной точностью - в случае GRB 090510A семь миллиардов лет два фотона совершенно различных энергий летели во Вселенной абсолютно синхронно. А это - очередная фига в нос всяческим ниспровергателям и подтверждение фундаментального характера теории относительности.
-
Горы драгоценных камни из ничего? - предлагает писатель. И природа отвечает алмазной планетой размером с Юпитер (кто из писателей решится?).
Было. Как бы не у Кларка.
-
Горы драгоценных камни из ничего? - предлагает писатель. И природа отвечает алмазной планетой размером с Юпитер (кто из писателей решится?).
Было. Как бы не у Кларка.
A это не фэнтези, а научная фантастика :)
-
Детектив об объектах Торна-Житков
Вновь начну издалека.
Вокруг нейтронной звезды SWIFT J1756.9 обращается компаньон массой не более тридцати масс Юпитера.
Пара очень интересна. Интересного в ней много...
Во-первых, сам пульсар - он имеет массу в полторы солнечных и вращается с периодом 5,5 миллисекунды (представили себе шар диаметром двадцать километров, вращающийся со скоростью 182 оборота в секунду?)
Во-вторых, период обращения его компаньона. Он удален на 370 тысяч километров от нейтронной звезды (меньше, чем Луна от Земли) и обращается вокруг нее за 54 минуты 40 секунд (меньше, чем за час!) Вообразили?
Ну, и наконец... Компаньон имеет очень интересное происхождение. Когда-то он был звездой, удаленной от главного компаньона на большее расстояние. Потом он пережил взрыв сверхновой, образовавшей нейтронную звезду, а затем стал красным гигантом. При этом нейтронная звезда оказалась внутри его оболочки - и вращение компаньонов затормозилось, а сами они резко сблизились. После этого оболочка красного гиганта рассеялась, а нейтронная звезда быстро и эффективно стащила и съела большую часть остатка звезды-компаньона, оставив от нее лишь скелет (при этом газ, падающий на поверхность нейтронной звезды, раскрутил ее до столь высоких скоростей).
Но самое интересное - расчет показывает, что, в сущности, нейтронная звезда и сейчас вращается под оболочкой (то есть, внутри) своего компаньона-карлика, меньшего ее по массе примерно в пятьдесят раз.
Так что, если посмотреть на эту пару со стороны, скорее всего, можно будет увидеть лишь дергающийся с периодом в 55 минут остаток звезды с огромным горбом (аккреционным диском находящейся под ее поверхностью нейтронной звезды).
Полюбовавшись этой картиной, задумаемся - может ли нейтронная звезда полностью "утонуть" в обычной?
Оказывается, вполне может. После взрыва сверхновой нейтронная звезда может получить импульс, который приведет ее к столкновению с ее компаньоном (мы же помним, что взрывы сверхновых не являются симметричными, и остатки сверхновых смещаются с места взрыва, причем подчас с высокой скоростью). Либо в тесной двойной системе, подобной описанной, взаимное вращение компонентов неминуемо затормозится, и нейтронная звезда начнет погружаться вглубь обычной.
В результате может образоваться удивительный объект - "обычная" звезда, внутри которой находится нейтронная. Такой гипотетический класс звезд получил название объектов Торна-Житков. По имени авторов столь интересной картины - Кипа Торна и Анны Житков.
Что происходит внутри столь причудливой звезды и как она выглядит?
Мы помним, что поверхность нейтронной звезды очень горяча - начинает свою жизнь с миллиардов градусов и в течение дальнейшей жизни медленно снижается до сотен миллионов. В любом случае, скорее всего, при нормальных сценариях образования объекта Торна-Житков, ее температура является гораздо большей, чем температура ядер даже самых массивных звезд-гипергигантов (существует, конечно, сценарий случайного неразрушающего столкновения старой холодной нейтронной звезды с обычной звездой, в котором дело обстоит не так, но он предельно маловероятен).
В результате после поглощения нейтронной звезды, внутри обычной звезды начинают бурно идти разнообразные термоядерные реакции в приповерхностном слое нейтронной звезды, там формируется сверхгорячий лиск аккреции (внутри звезды!) - и звезда, поглотившая нейтронную, как и положено, из-за резко возросшего тепловыделения начинает увеличиваться в размерах, независимо от возраста и стадии своей эволюции превращаясь в красный гигант или сверхгигант. В это время отличить объект Торна-Житков от обычного гиганта или сверхгиганта можно только по химическому составу (и, соответственно, спектру) - из за колоссальных температур в ней образуются и могут быть замечены элементы, более тяжелые, чем наблюдаются в обычных звездах и, в том числе, более тяжелые, чем железо - вплоть до теллура.
Из-за очень высоких температур внешние слои звезды может просто "сдуть" в пространство - и тогда объект Торна-Житков будет наблюдаться как звезда Вольфа-Райе - очень горячая (температура до пятидесяти-ста тысяч градусов) звезда, столь высокая температура которой обусловлена именно сбросом более холодной внешней оболочки.
Судьба объектов Торна-Житков не совсем ясна и может быть различной.
Во-первых, ясно, что живут они недолго - порядка десятков и сотен тысяч лет.
Скорее всего, они взрываются как сверхновые при коллапсе нейтронной звезды в черную дыру (за счет аккреции внутренних слоев звезды на нее и прироста массы), оставляя после себя черную дыру и рассеивающееся облако остатков взрыва. Но возможен вариант, при котором мощный поток излучения сбрасывает внешние слои звезды, оставляя внутри медленно вращающуюся нейтронную звезду.
В любом случае, из-за очень короткого времени жизни объекты Торна-Житков должны быть весьма редкими. Согласно некоторым подсчетам, в Галактике их может быть всего лишь несколько десятков, максимум, пара сотен.
Интересно то, что аналогичным образом звезда-компаньон может захватить не нейтронную звезду, а черную дыру, также оставшуюся после гибели более массивного компонента тесной двойной системы (мы же помним, что после взрыва сверхновой в зависимости от массы прогенитора может остаться нейтронная звезда, черная дыра или не остаться ничего).
В начальный момент такой объект Торна-Житков несколько отличается от случая захвата нейтронной звезды - ведь черную дыру нельзя назвать раскаленной. Но захваченная черная дыра вскоре сформирует внутри захватившей ее звезды аккреционный диск, который нагреется до огромных температур, так что отличия нивелируются. На зрелой стадии два типа объектов Торна-Житков, отличающихся захваченным содержимым сверхгиганта (нейтронной звездой и черной дырой), со стороны неотличимы. Разница между ними заключается только в их будущем - нейтронная звезда, скорее всего, как сказано ранее, сколлапсирует в черную дыру, спровоцировав грандиозный взрыв захватившей ее звезды, а черная дыра уже никуда не сколлапсирует - она просто рано или поздно захватит материал ядра звезды, а внешние оболочки объекта Торна-Житков будут рассеяны в пространстве.
Согласно последним расчетам, эволюция объекта Торна-Житков проходит неожиданно быстро - на то, чтобы затормозиться внутри звезды и опуститься к ее центру, нейтронной звезде или черной дыре требуется время порядка тысячи лет. При этом окончательное торможение (от начала проникновения в ядро до момента, когда нейтронная звезда полностью в нем "тонет") занимает всего месяц.
При этом движение поглощенного объекта внутри поглотившей его звезды является сверхзвуковым (до трех скоростей звука), что, как Вы понимаете, не способствует стабильности внешних слоев звезды.
После того, как нейтронная звезда или черная дыра занимает свое место в ядре, со стороны должен наблюдаться "полностью конвективный сверхгигант" - красный холодный сверхгигант с необычно высоким содержанием тяжелых металлов в спектре.
До недавнего времени ни одного достоверно идентифицированного объекта Торна-Житков не было известно, и сами эти объекты оставались сугубо теоретической конструкцией. А затем начались приключения.
1. 13 января 2014 года была опубликована информация о том, что известная с 1908 года переменная звезда HV 2112 в Малом Магеллановом облаке является весьма вероятным кандидатом на роль первого идентифицированного объекта Торна-Житков. HV 2112 - это красный сверхгигант с необычайно высоким содержанием лития и достаточно экзотических для звезд (по крайней мере, звезд, не относящихся к гипергигантам) элементов - рубидия и молибдена - что теоретически объяснимо именно существенно более сложным характером термоядерных реакций во внешних слоях объектов Торна-Житков, обусловленных присутствием внутри объекта чрезвычайно горячей нейтронной звезды.
2. В июне 2014 года уточненные наблюдения определенно подтвердили, что характеристики этого самого объекта HV 2112 действительно соответствуют теоретически предсказанными характеристиками объекта Торна-Житков.
3. Не прошло и года, как детальные наблюдения объекта HV 2112 показали, что если этот объект действительно находится в SMC, его скорость (вернее, ее поперечная проекция) составляет около трех тысяч километров в секунду.
Это много. Это слишком много. Это настолько много, что представить себе процесс, который придает звезде в указанных условиях такую скорость, практически невозможно.
Отсюда следовал грустный вывод - скорее всего, звезда находится намного ближе и является случайно спроектировавшейся на Магелланово облако звездой гало нашей Галактики и, стало быть, ее яркость намного ниже, чем предполагалось. А в этом случае, она - вовсе не объект Торна-Житков, а всего лишь куда меньшая звезда, бывший компаньон давно погибшей массивной звезды, захвативший металлы из ее внешней оболочки и потом покинувший взорвавшегося компаньона.
4. В апреле 2016 года уточненная информация о собственном движении объекта HV 2112 с учетом данных более ранних фотометрических каталогов показала, что наиболее вероятным объяснением предыдущего вывода является факт завышения оценки собственного движения при последних наблюдениях, а предыдущие наблюдения были более корректными. Таким образом, собственное движение звезды оказалось не столь быстрым, как показалось, а следовательно, ничто не мешало считать, что ошибок в определении расстояния не было, и объект все же находится на большом расстоянии (в Малом Магеллановом облаке). Таким образом, с большой долей вероятности следовало, что HV 2112 является объектом Торна-Житков.
5. В январе 2018 были опубликованы результаты очень длительных и глубоких наблюдений характеристик группы красных сверхгигантов Малого Магелланова облака. Принадлежность HV 2112 этой галактике была практически несомненно подтверждена - но изучение ее характеристик и архивных данных показало, что реальная масса звезды значительно ниже определенной первоначально. В результате был сделан вывод, что спектр, светимость и иные характеристики звезды HV 2112 характерны не для объекта Торна-Житков, а для куда менее массивной стареющей звезды промежуточной массы (около пяти солнечных), с внешней оболочкой, обогащенной металлами от ранее погибшего компаньона.
6. И Вы думаете, на этом можно ставить точку? Напрасно. В этом же исследовании опубликован материал о совсем другой звезде все в том же Малом Магеллановом облаке - HV11417 - масса которой, светимость и характер спектра практически достоверно указывают, что она является объектом Торна-Житков.
-
Детектив о массе нейтрино
В течение десятилетий после того, как была открыта эта удивительная частица, практически не взаимодействующая с веществом, считалось, что нейтрино не имеет массы покоя и может двигаться исключительно со скоростью света.
На это мнение все имели полное право. В первую очередь, потому что в лабораторных исследованиях нейтрино действительно распространялись со скоростью света (в пределах ошибки измерений). Соответственно, отсюда следовало, что масса покоя нейтрино равна нулю (в пределах все той же ошибки измерений) - ибо только в таком случае частица может двигаться со скоростью света.
Разумеется, всегда оставались сомнения, и скептики и маловеры указывали на вероятность того, что точность измерений недостаточна - и масса покоя нейтрино не равна нулю, а просто очень мала (в тысячи раз, мол, меньше массы самой легкой частицы - электрона), и их скорость поэтому-де не равна скорости света, а просто очень к ней близка.
Поверить в эти сказки было трудно, а опровергнуть - нечем. Оставалось терпеть сомнения.
Сомнения практически рассеялись 23 февраля 1987 года. Событие, происшедшее в тот день, началось давно.
Когда-то, примерно сто семьдесят тысяч лет назад, в Большом Магеллановом Облаке на расстоянии около ста пятидесяти тысяч световых лет от нас два гиганта тесной двойной пары - один массой в пятнадцать солнечных, другой в пять - слились в единое целое. Это относительно редкое событие осталось незамеченным - свет от него достиг Земли за двадцать тысяч лет до изобретения телескопа.
После слияния образовавшаяся звезда сбросила внешнюю оболочку двух звезд-предшественниц, имевшую форму восьмерки, в результате чего вокруг вновь образованной единой звезды возникло облако интересной формы - два деформированных шара с перетяжкой.
Жить полученной звезде оставалось недолго. Всего лишь двадцать тысяч лет. И еще сто пятьдесят тысяч лет - чтобы свет от происходящих с ней событий добрался до нас. Так что все происходившее человечество видело с опозданием.
23 февраля 1987 года в два часа пятьдесят две минуты пять нейтрино, зарегистрированные нейтринной обсерваторией в туннеле под Монбланом, возвестили о том, что где-то во Вселенной наблюдается грандиозная нейтринная вспышка URCA-процесса - процесса излучения колоссального количества нейтрино теряющим устойчивость и коллапсирующим ядром массивной звезды, предвестника (прекурсора) взрыва сверхновой. Через два с половиной часа еще три нейтринные обсерватории зафиксировали резкий нейтринный всплеск основной стадии коллапса (24 нейтрино, зарегистрированные за тринадцать секунд), источник которого ориентировочно наблюдался в Большом Магеллановом облаке.
Через три часа после начала коллапса чудовищная ударная волна докатилась до поверхности звезды - и в десять тридцать пять люди увидели и начали фиксировать на телескопах все стадии самой яркой вспышки сверхновой, наблюдавшейся с момента изобретения телескопа.
А потом начались расчеты. Модель процессов взрыва сверхновой типа II известна, и разность времени между URCA-процессом и началом видимой вспышки - тоже. И разность времен между регистрацией нейтрино и видимой стадии укладывалась в модель - расхождение не могло быть более получаса.
Вдумаемся. Если скорость нейтрино ниже скорости света, то за 180 тысяч лет нейтрино в этом наблюдении отстали от света не более,чем на полчаса. То есть, минимальная скорость, с которой могли распространяться нейтрино, составляла 0,99999985 скорости света, что означало, что масса нейтрино не может быть больше 0,00005 массы самой легкой известной частицы - электрона.
Если это - не скорость света и не нулевая масса, то что же?
Таким образом, вывод был вполне естественным - нейтрино не имеют массы покоя и поэтому двигаются со скоростью света.
А дальше пошло хуже.
Известно, что нейтрино бывают разными - известно и, как правило, предполагается (но формально пока не доказано), что их существует три "сорта", именуемых ароматами или поколениями, или флейворами (по крайней мере, нынче три флейвора найдены и из космологических соображений практически невозможно существование других). Они именуются электронные, мюонные и тау-нейтрино. И соответствующие им электронные, мюонные и тау-антинейтрино. Тождественны ли нейтрино и антинейтрино друг другу - это пока неизвестно, но возможно.
Небольшое примечание: при чем тут космологические соображения? Дело в том, что количество реально существующих типов нейтрино теоретически влияет на особенности углового распределения регулярных неоднородностей реликтового фона (помните, недавно я их упоминал? - тех самых неоднородностей, изучая которые, можно изучать акустические волны на поверхности последнего рассеяния и измерять кривизну Вселенной).
По уточненным данным этого изучения количество типов нейтрино действительно равно 3,26±0,35 (интервал ±5σ) - то есть, скорее всего, все существующие типы нейтрино уже открыты.
И еще одно небольшое примечание. Недавно упоминавшиеся мной и, возможно, входящие в состав темной материи стерильные нейтрино в счет флейворов не входят: они все же - иное дело.
Из весьма общих представлений предполагается, что каждому из лептонов - электрону, мюону и тау-лептону - соответствует свой тип нейтрино, а количество сортов нейтрино и остальных лептонов в сумме должно быть равно количеству сортов ("ароматов", флейворов) кварков.
И в конце концов, было экспериментально доказано, что эти три поколения нейтрино умеют "превращаться один в другой" (теоретически, замечу, такая возможность была предсказана более полувека назад). То есть, если говорить очень упрощенно, электронное нейтрино в ходе своей жизни превращается случайным образом то в мюонное, то в тау, то опять в электронное. Если же говорить чуть более строго, это означает, что любое реальное нейтрино, будучи единым в сущности объектом, в любой момент времени представляет собой смесь трех состояний, а каким именно стать, оно выбирает лишь в момент наблюдения (примерно тем же способом, каким несчастная кошка Шредингера в момент наблюдения выбирает, жить ей или умереть полчаса назад, а электрон в известном опыте - через какую дырку ему пролететь, когда за ним наблюдают - если же не наблюдают, он является смесью двух состояний, одно из которых пролетело через одну дырку, другое - через другую).
Но это - еще не все. Теория гласит, что для подобных превращений ("нейтринных осцилляций") необходимо, чтобы нейтрино имело массу покоя. Более того, масса покоя каждого из поколений нейтрино должна быть различной, поскольку, условно говоря, скорость происходящих осцилляций определяется разностью квадратов масс каждого состояния, и если массы поколений равны, осцилляции не происходят.
Это было неожиданно. Мягко говоря. Очень мягко. Ибо теория - это хороша, но что делать со сверхновой SN1987A в Большом Магеллановом облаке? Привыкать к мысли, что есть частица с массой, меньшей 0,00005 массы электрона?
А дальше в дело вступила космология. Она указала, что, если нейтрино имеет массу покоя, эта масса на ранних порах жизни Вселенной (а именно, в первую секунду) существенно влияет на распространение пресловутых акустических колебаний в плазме, а следовательно, на характер распределения крупномасштабных неоднородностей в веществе нашего мира и крупномасштабную структуру Вселенной. Изучение крупномасштабной структуры и неоднородности реликтового излучения позволяет не только определить количество существующих типов нейтрино, но и рассчитать верхний предел суммы масс всех поколений нейтрино, сколько бы их не было - три, четыре или больше, поскольку при большей массе нейтрино бы заметно исказили наблюдаемую картину. И вот оказывается, что такая оценка дает информацию о том, что сумма масс всех поколений нейтрино не может превышать 0,0000005 массы электрона.
Это уже ошеломляет. Каким образом частицы ухитряются приобрести массу, более или менее понятно - но столь малая масса частицы уже укладывается в голове с трудом. Но, хотим мы, или не хотим - при этом эксперименты все же упорно показывают, что в рамках существующих физических представлений масса покоя у всех типов нейтрино все же есть - ну, хоть какая-нибудь.
А пока все ошеломлялись, последовало следующее откровение. Изучение распределения галактик в 7143 галактических скоплениях (собственно, высокоточное измерение параметров тех самых древних барионных акустических колебаний, которые сформировали эти скопления) позволило не только уточнить ограничение сверху на суммарную массу поколений нейтрино, но и установить ограничение на эту суммарную массу снизу.
Результат оказался вполне согласующийся со всеми предыдущими - 0,11±0,03 эВ. Иными словами, 0,00000022 массы электрона.
Мда...
-
Немножко вклинюсь. Ну что, господа, делайте ваши ставки: что мы увидим нынче вечером? Лунное затмение или тучки с дождиком?
Сегодняшнее лунное затмение продлится без малого четыре часа (с 21:24 мск до 01:20 мск), а его полная фаза составит 1 час 43 минуты (с 22:30 мск до 00:13 мск) с максимумом в 23:22 мск.
-
Ставки, говорите?
https://mir24.tv/news/16315669/pogoda-ne-pomeshchaet-moskvicham-nablyudat-lunnoe-zatmenie-27-iyulya
https://pogoda.mail.ru/prognoz/moskva/27-july/
https://www.gismeteo.by/weather-moscow-4368/
https://msk.nuipogoda.ru/27-%D0%B8%D1%8E%D0%BB%D1%8F-2018
http://www.meteonovosti.ru/index.php?index=75&value=27612&dt=-3
Давайте лучше на крупномасштабную структуру погадаем - там куда больше определенности. :)
-
Возвращение блудной дочери?
https://habr.com/post/416329/ + https://habr.com/post/419125/ .
-
Вот так всегда - сами из дому выставили, а потом блудной обзываются.
-
Это очень интересно, если только будет возможность добраться до уцелевшей станции. Очень.
А затмение луны я увидела под вопль чадушки: «Хватит спать, посмотри на эту красоту!!!» Это был огромный тёмно-красный круг (почему-то по размерам больше, чем обычный кружок луны) на совершенно безоблачном небе и одна очень яркая звезда под кружочком – Марс. Красота. :)
-
Японский зонд "Хаябусы-2" (はやぶさ２) успешно высадил роботов на поверхность астероида Рюгу (см., например, тут (https://nplus1.ru/news/2018/09/22/minerva-touchdown-confirmed)).
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/4250712/4250712_original.jpg)
Поверхность астероида, снятая ровером 1B после отделения от зонда ((c (http://www.hayabusa2.jaxa.jp/topics/20180922/))).
-
С Датой! :)
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/3688864/3688864_original.png)
Бип!
-
https://zelenyikot.livejournal.com/134775.html :-\
-
https://zelenyikot.livejournal.com/134775.html :-\
Ох, как обидно! :( Ну хоть это радует, что с экипажем всё в порядке.
-
https://news.mail.ru/incident/35111367/?frommail=1
-
Илон Маск признался, что инженеров Space X готовят по советским учебникам
19.10.2018
В интервью телеканалу Fox News Илон Маск пожаловался на низкий уровень инженерного образования в США и рассказал, что в его компании SpaceX активно используются советские методы обучения и мотивации.
«Эти идиотские тесты совсем убили американское образование. Выпускники Йеля и Гарварда не могут рассчитать угловую скорость или вращательный момент — они могут только зачеркнуть нужный вариант ответа.
К счастью, в юноcти, когда мои сверстники и вся Америка погрязла в разврате и фаст-фуде, я читал советские учебники по физике. Фамилии Мякишева, Пёрышкина и Кикоина навсегда остались в моей душе.
Теперь все наши новые сотрудники в обязательном порядке проходят советскую образовательную программу, которая позволила SpaceX стать лучшей космической компанией в мире. SpaceX также активно использует лучшие управленческие технологии СССР.
В каждом кабинете висит мой портрет — сотрудники знают, что я всегда наблюдаю за ними. Лучшие работники по итогам года получают путёвки на море и молоко.
Неудивительно, что именно Союз, а не наша страна джинсов и колы первой отправила человека в космос», — заключил Маск.
Ранее в США завершился скандальный судебный процесс над 76-летним аферистом Инваром Джонсоном, который разработал и внедрил в 1980-х годах систему оценки знания школьников, аналогичную ЕГЭ.
Источник: http://lentanovosti.ru/ilon-mask-prizna … chebnikam/
-
Ой, а сегодня, оказывается, второй год как отмечается День тёмной материи, Dark Matter Day (Ru (http://kakoysegodnyaprazdnik.ru/prazdnik/dark-matter-day/) / En (https://www.darkmatterday.com/)). Господа астрофизики постарались. Ну, коли так, за Мироздание! :)
-
...А тем временем межпланетная станция NASA "Mars InSight", севшая на Марс 26 ноября этого года, впервые смогла записать и передать на Землю шум марсианского ветра над равниной Элизиум...
-
А пока все спали, только что, в 8:33 мск, в шести с половиной миллиардах километров от Солнца космический зонд "New Horizons" пролетел мимо первого навещённого людьми объекта пояса Койпера, транснептунового астероида-кьюбивано (486958) 2014 MU69, известного под именем Ultima Thule. Который стремительно превращается в самый отдалённый объект Солнечной системы, исследованный космическим зондом с Земли...
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/4412637/4412637_original.png)
Картинка: http://pluto.jhuapl.edu/ .
-
Ух ты! Прямо подарок всему человечеству на Новый Год.
-
Ура!
-
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/4423284/4423284_original.jpg)
Фотография астероида Ultima Thule из пояса Койпера, переданная зондом "New Horizons" во время сближения (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg34771#msg34771) 1 января. Его размер – 31 км по длинной оси (аккурат с Москву в пределах МКАД). Снимок (А) сделан с расстояния 28000 км за 30 минут до максимального сближения аппарата с астероидом (на 3500 км, не знаю, будут ли снимки с этой дистанции). На полученном зондом снимке разрешение равно 140 метрам на пиксель. На картинке (Б), сделанной примерно за 53 минуты до того с расстояния 137000 км, на чёрно-белый снимок камерой высокого разрешения LORRI (сделавшей и снимок (А)) наложены цвета, полученные многоспектральной камерой MVIC, дающей, однако, изображения гораздо меньшего разрешения. Судя по всему, эта картинка максимально передаёт истинный цвет поверхности астероида. Credits: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute. Подробнее тут (http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/News-Article.php?page=20190102) (in English).
-
Начало года богато на события: китайский аппарат сел на обратной стороне Луны.
http://planet-today.ru/novosti/nauka/item/97371-kitajskij-apparat-chan-e-4-sovershil-posadku-na-obratnoj-storone-luny
-
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/4551976/4551976_original.jpg)
Сегодня японская межпланетная станция はやぶさ2 ("Хаябу́са-2") успешно села на астероид (162173) 1999 JU3 Рюгу диаметром примерно в 0,92 км, летающий между Землёй и Марсом, в 280 миллионах километров от Земли. Картинки с поверхности тоже есть, но мне показалась более выразительной вот эта, переданная с 6-километровой высоты над поверхностью астероида. Станция выбила с поверхности астероида образцы грунта и подхватила их, после чего вновь подскочила на орбиту вокруг Рюгу. Запланировано ещё несколько посадок аппарата, а потом, как планируется, в декабре 2020 года станция должна вернуться с рюгийским грунтом Землю.
Fig.: source (https://www.youtube.com/watch?v=kKJSeaqNihs).
-
Интервью с Аланом Стерном. Очень интересно, только в конце пошёл косяк вопросов про плоскую землю и прочую лабуду.
https://www.youtube.com/watch?v=oFxYbsYJZr8&feature=youtu.be
-
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/4650944/4650944_original.jpg)
Кто хочет понять, что за снимки чёрной дыры были давечa получены и как они были получены, может попробовать сделать это тут (https://iopscience.iop.org/journal/2041-8205/page/Focus_on_EHT) (in English).
-
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/4655145/4655145_original.jpg)
С Днём!
-
Да, с Днём Космонавтики!
(https://d.radikal.ru/d16/1904/35/25bc39bad2da.jpg) (https://radikal.ru)
-
Как раз полтора года назад, 25 октября 2017 года, было обнаружено, что открытый за неделю до этого в Солнечной системе объект (кандидат в кометы) C/2017 U1 (PANSTARRS) имеет гиперболическую скорость и на самом деле является не объектом Солнечной системы, а межзвездным телом, выброшенным некогда из чужой планетной системы.
В результате объект был переименован в 1I - Оумуамуа (ʻOumuamua).
В данный момент объект продолжает пересекать Солнечную систему, находясь за орбитой Сатурна.
Собственно, в его появлении нет ничего сенсационного - если каждая планетная система при формировании теряет всего лишь 20 земных масс (а это по современным моделям формирования планетных систем очень немного), то в Солнечной системе подобные объекты должны появляться ежегодно. Просто раньше не повезло их заметить.
Это - еще не новость. А вот и новость: на днях опубликованы результаты анализа движения небольшого (чуть меньше метра) метеорита, благополучно почившего в небе над Папуа-Новой Гвинеей еще 8 января 2014. Он, конечно, сгорел - но зафиксировать и измерить параемтры движения успели
И вот оказалось, что скорость движения метеорита была чрезмерно высокой - 60 километров в секунду. С учетом движения и притяжения самой Земли, а также притяжения Солнца, это означало, что на достаточном удалении от нас он двигался со скоростью около 43,8 км/с - а это превосходит скорость убегания, то есть, его скорость являлась гиперболической. А это, опять же, означает, что скорее всего, он тоже появился из межзвездных просторов.
Кстати, восстановленное направление движения метеорита указывает на его весьма вероятное происхождение из толстого диска Галактики - достаточно старого и неплотного образования возрастом этак девять-десять миллиардов лет.
Не помню, рассказывал ли я о толстом диске.
О том, что у Млечного пути есть диск со спиральными рукавами, знают все.
А вот о том, что дисков два - толстый и тонкий - уже не все.
Диском обычно называют тонкий диск - уплощенное образование диаметром более ста тысяч световых лет, максимальной толщиной всего лишь в три тысячи световых лет, составленное из относительно молодых звезд третьего и последующих поколений, газопылевых облаков и туманностей. Именно в тонком диске располагаются спиральные рукава и области активного звездообразования, и, по сути дела, сосредоточено все текущее звездообразование Млечного пути. По возрасту старейших звезд возраст тонкого диска оценивается приблизительно в семь миллиардов лет.
При этом оказывается, что тонкий диск погружен в образование, именуемое толстым диском - заметно менее плотный слой звезд, имеющий диаметр, примерно равный диаметру тонкого диска, и максимальную толщину около двадцати тысяч световых лет. Толстый диск заметно отличается от тонкого по динамике (в частности, по разбросу скоростей составляющих его звезд) и по своему населению - его основу составляют преимущественно старые низкометалличные звезды, и в нем практически нет газопылевых образований, характерных для тонкого диска. При этом звезды толстого диска, с одной стороны, существенно, на порядок, уступают по металличности (содержанию элементов тяжелее гелия, продуктов звездной эволюции) звездам тонкого диска, с другой же стороны, их металличность заметно более высока, чем у звезд древнейших шаровых скоплений. Тщательный анализ показывает, что звезды толстого диска образовывались преимущественно девять-десять миллиардов лет назад, на два-три миллиарда лет позднее, чем самые старые звезды гало и шаровых скоплений - древнейшее население Галактики. Еще более тщательный анализ показывает что толстый диск образовался практически одномоментно - в течение примерно 0,5 - 1 Gly (миллиарда лет). Впрочем, тонкий диск Млечного пути тоже образовался весьма быстро, примерно за такое же время.
Такая структура - наличие нескольких вложенных друг в друга дисков, отражающих несколько этапов эволюции дисковидной галактики - характерна отнюдь не только для Млечного пути. Например, практически те же особенности (молодой тонкий диск, включающий около 70% звезд галактики, и толстый диск возрастом около восьми миллиардов лет) еще в 2011 году были подтверждены у галактики Андромеды.
А аккуратные исследования динамики ретроградных звезд (обращающихся в Галактике в направлении, противоположном направлению вращения самого Млечного пути) позволило узнать некоторые детали формирования толстого диска.
При исследовании ретроградных звезд в дисковой системе Млечного пути обнаружились интересные результаты - соотношение альфа-элементов (кислорода, магния, кремния, серы, кальция, титана) и железа в этих звездах отличается от обычного соотношения их ровесниц, совершающих проградное движение.
Если учесть, что альфа-элементы преимущественно образуются в массивных звездах, и в ходе химической эволюции галактик их содержание в галактике постепенно падает (а содержание железа - естественно, растет), получается, что ретроградные звезды в значительной степени формировались в иной системе, в иной галактике, имевшей другой возраст звездного населения, химический состав, другую начальную функцию масс (распределение звезд по массам в момент их рождения) и историю эволюции.
Анализ движения и количества ретроградных звезд позволил сформировать следующую модель: примерно десять миллиардов лет назад наша Галактика, которая, разумеется, была в те времена поменьше, захватила древнюю галактику размером несколько большим Малого Магелланова Облака. Эта гипотетическая галактика получила название "Гайя-Энцелад".
Поскольку Гайя-Энцелад была захвачена "в противодвижении" (с орбитальным моментом, противоположным моменту вращения нашей Галактики), этот захват, вернее, гравитационное воздействие захваченного материала, привел к резкому изменению орбит звезд существовавшего диска Млечного пути и значительному разбросу их скоростей как по величине, так и по направлению (то, что называется "динамическим нагревом" диска, хотя, конечно, речь идет не о температуре: просто при нагреве газа его молекулы начинают вести себя аналогичным образом).
Соответственно, имевшийся диск "распух", причем, очень быстро, как сказано выше, одномоментно - и если в плоскости вращения Млечного пути в последующие миллиарды лет сформировался тонкий диск, то вне этой плоскости образованная при мерджинге структура сохранилась до сих пор, и именно она представляет собой толстый диск.
-
"It's a long way to Tipperary,
It's a long way to go..."
-
вне этой плоскости образованная при мерджинге структура сохранилась до сих пор
*с умным видом* А как правильно - мерджинг или мёрджинг? В лекции ничего об этом термине не сказано. Может, оно от английского merge - тогда это что-то во что-то мерджит, т.е. проникает? От французского словца - маловероятно, но все может быть... :-[
-
Спасибо, эр фок Гюнце!
Очень приятно вновь услышать Вас на форуме и почитать, как живут-поживают галактики. :)
-
вне этой плоскости образованная при мерджинге структура сохранилась до сих пор
*с умным видом* А как правильно - мерджинг или мёрджинг? В лекции ничего об этом термине не сказано. Может, оно от английского merge - тогда это что-то во что-то мерджит, т.е. проникает? От французского словца - маловероятно, но все может быть... :-[
Ну... слово merging разные люди произносят по-разному.
Вообще, да, я тут про мерджинги как-то легкомысленно высказался. Не рассказав о них подробнее.
В принципе, мерджинг можно определить как вид взаимодействия галактик, приводящий к уменьшению их количества. :) Это понятие объединяет понятия слияния галактик и поглощения галактик.
Мерджинги в основном классифицируются по разным критериям и, соответственно, бывают разные:
- малые и большие;
- двойные и множественные;
- мокрые, влажные, сухие, и смешанные.
Малый (minor) мерджинг - это поглощение. Одна галактика намного больше другой (других) и, стало быть, просто ее (их) поглощает. Малым мерджингом уже не первый миллиард лет регулярно промышляет наш родной Млечный путь. Как и любая большая галактика. Малый мерджинг рассматривается как ультимативная форма галактического харассмента. Я вовсе не шучу. В обиходе вполне широко и регулярно используются и другие понятия, характеризующие менее жесткие формы общения больших галактик с малыми и процветающего при этом харассмента - скажем, stripping, strangulation и starvation.
В двойном мерджинге участвуют две галактики. Во множественном - не две. :)
Мокрый (welt) мерджинг - слияние (или поглощение) богатых газом (голубых) галактик, при котором газа достаточно для запуска сверхактивного звездообразования. Такой мерджинг может повысить темп звездообразования на три-четыре порялдка, существенно изменить морфологию получившейся галактики, к примеру, привести к формированию эллиптических галактик со звездообразованием во всем объеме, которые на начальном этапе после слияния могут относиться к классам LIRG (яркие инфракрасные галактики), ULIRG (ультраяркие инфракрасные галактики) и даже HLIRG (гиперяркие инфракрасные галактики) и, возможно, ELIRG (галактики с инфракрасной светимостью, соответственно, более, чем в сто миллиардов, триллион, десять триллионов и сто триллионов полных светимостей Солнца), а также может провоцировать существенную активизацию ядра (ядер) галактики (например, вызывать образование квазара).
Влажный (damp) мерджинг - слияние (или поглощение) галактик, менее обогащенных газом. Запускает менее активное зведообразование, которое при этом не приводит к существенным морфологическим изменениям.
Сухой (dry) мерджинг - слияние (или поглощение) бедных газом (красных) галактик, не приводящее к существенному повышению темпа звездообразования. Несущественным является повышение всего лишь в несколько раз.
Смешанный (mixed) мерджинг - слияние галактик с различным количеством газа - голубой и красной.
-
А еще немного - о загадках расширения Вселенной
О том, что наша Вселенная расширяется, в принципе, знают все. Собственно, это расширение означает, что на любом отрезке пространства постоянно появляется новое пространство в количестве, пропорциональном длине отрезка.
Наша Вселенная расширяется с ускорением. Это тоже знают многие. В последние пять с лишним миллиардов лет количество пространства, появляющегося в любой момент времени в каком-то месте за единицу времени, постепенно возрастает.
В результате расширения Вселенной все дальние объекты от нас постоянно удаляются - в результате им присуще красное смещение, пропорциональное расстоянию до них (с учетом, конечно, неравномерности расширения).
Скорость расширения Вселенной принято определять постоянной Хаббла - отношением скорости удаления объекта к расстоянию до него. В принципе, постоянная Хаббла показывает, сколько нового пространства появилось между нами и объектом, удаленным от нас на заданное расстояние, в единицу времени. Скажем, если на отрезке длиной миллион световых лет за секунду появилось 21,6 километра нового пространства, то постоянная Хаббла равняется 21,6 км/с на один Mly. Обычно, правда, используют не световые годы, а парсеки - 3,2616 светового года - и измеряют постоянную Хаббла в км/с на мегапарсек (на сколько километров вырастает отрезок пространства длиной в мегапарсек за одну секунду).
Измерить постоянную Хаббла в наших окрестностях нетрудно. Есть разные методы, которые даже не буду перечислять, главное, они дают достаточно близкие результаты. Последний результат -
И в конечном счете получен весьма надежный и многократно перепроверенный результат: в радиусе полтора-два миллиарда световых лет от нас постоянная Хаббла (темп расширения Вселенной) равна 74,03±1,42 (км/с)/Мпк. Запомним.
А если речь идет о дальних местах, где эти методы не работают, потому что там не видно "стандартных свечей" - объектов с заранее известной светимостью, измерив яркость которых можно получить расстояние, то и здесь есть варианты. Их тоже много. И некоторые, кстати, позволяют узнать текущую постоянную Хаббла непосредственно.
И в итоге получен весьма надежный и многократно перепроверенный результат: в целом во Вселенной в настоящий момент постоянная Хаббла (темп расширения Вселенной) равна 66,93±0,62 (км/с)/Мпк.
А теперь любуемся ошеломляющим результатом: получается, что в наших окрестностях радиусом полтора-два миллиарда световых лет Вселенная расширяется куда быстрее, чем в целом. Практически, на десять процентов.
При этом выяснить, может быть, она и в других местах расширяется неравномерно, где-то быстрее, где-то медленнее не получается - их, этих других мест, с необходимой для этого отчетливостью из-за большого расстояния почти не видно, а методы измерения темпа расширения на больших расстояниях дают с необходимостью только усредненный результат.
Это очень неприятный вывод - потому что такого, исходя из всех представлений о Вселенной, быть не должно. И найти ошибку в наблюдениях никак не получается. Хуже того, ее, похоже, нет - все наблюдения подтверждают, что расхождение локальной (в наших окрестностях размером около полутора-двух миллиардов световых лет) с глобальной постоянной Планка (для наблюдаемой Вселенной в целом) является достоверным - по последней оценке, его достоверность составляет 4,4σ (в общем, 99,999%).
Впрочем, варианты ответа на вопрос о том, почему такое происходит, существуют. Например, расширение Вселенной может носить волнообразный (медленно осциллирующий) характер. То есть, темная энергия, которой Вселенная, скорее всего, обязана расширением, может представлять собой некое материальное поле, медленно, с периодом в несколько миллиардов лет, осциллирующее (в этом нет ничего сногсшибательного - однажды, в эру инфляционного расширения, во Вселенной уже существовало осциллирующее поле, вызывавшее ее расширение - правда, масштаб расширения и напряженность поля были неизмеримо большими, а период осцилляций - неизмеримо меньшим). Тогда не стоит удивляться тому, что в большинстве мест, в том числе, и у нас, текущий темп расширения отличается (в ту или иную сторону) от среднего темпа расширения во Вселенной.
Существует еще одна модная идея. Предположим, что вдруг в наших окрестностях (в этом самом радиусе полтора-два миллиарда световых лет) средняя плотность материи окажется ниже, чем в целом в остальной Вселенной, процентов на двадцать-двадцать пять. Назвать это войдом (см. http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg21900#msg21900) нельзя - в войде вообще почти ничего нет, а у нас в эту окрестность попадают и галактики, и скопления, и сверхскопления, и гиперскопления - поэтому это гипотетическое образование получило название "пузырь Хаббла". И вот если постулировать его существование, то легко понять, что сила притяжения, действующая на каждую точку "пузыря" извне, где плотность материи выше, окажется большей, чем сила, притягивающая ее "изнутри", где плотность меньше - поэтому к скорости расширения, точнее сказать, "разбегания" материи в пузыре, обусловленной расширением Вселенной, добавится скорость, обусловленная притяжением "внешней" по отношению к пузырю и более плотной материи.
Увы, но такая идея сталкивается с огромной проблемой. Увидеть аналогичные пузыри в других местах Вселенной невозможно из-за большого расстояния, но такие "пузыри" не только противоречат расчетам первых мгновений и лет существования Вселенной, прекрасно подтвержденных наблюдениями, но и не наблюдаются в реликтовом излучении, в котором такая неравномерность распределения материи неминуема должна бы была оставить свои следы в виде различной его интенсивности на разных участках небе, что на самом деле не соответствует реальной картине. Поэтому как согласовать эту идею с наблюдениями - совершенно непонятно.
В общем, все не так просто, как хотелось бы.
-
Кстати, о харассменте.
Нехорошее поведение больших галактик по отношению к малым выражается в разных формах. Малые галактики можно просто съесть - и назвать это благородно, малым мерджингом.
Можно съесть не сразу - вначале учинить иной harassment, например, stripping, strangulation или starvation. Проще говоря, затянуть поближе и ободрать как липку (фразы типа stripped dwarf running away from the host вполне можно найти в серьезных научных статьях), отнять еду, сделать ее несъедобной (сиречь, нагреть газ так, что он прекращает захватываться галактикой и образовывать звезды), вообще лишить питания, доведя до прекращения звездообразования, - и вообще, издеваться всякими разными способами, вплоть до расчленения.
В целом, если переводить с галактического на человеческий, то все это означает следующее:
Harassment - воздействие большей галактики на меньшую, в процессе которого меньшая галактика перетерпевает потерю материала и/или существенное изменение морфологии.
Stripping - форма харассмента, при которой подвергнутая харассменту галактика теряет значительную часть диффузной материи, особенно, из внешней части (как видимой, так и, возможно, темной), сохраняя основную часть звезд.
Strangulation - форма харассмента, выражающаяся в захвате большой галактикой свободного газа из малой за счет гравитационного воздействия. В результате в спутнике останавливается звездообразование, и начинается старение и вымирание звездного населения.
Starvation - форма харассмента, сходная с удушением (strangulation) - их часто объединяют. Но при этом большая галактика еще и захватывает газ из окружающей среды, так что меньшая галактика лишается не только своего газа, но и возможностей его пополнения. Это, разумеется, приводит к прерыванию в ней звездообразования.
Ну, а крайняя форма - это малый мерджинг, см. выше.
А астрономия за этими безобразиями смотрит с весьма пристальным интересом. Причин для того, чтобы внимательно изучать эти безобразия, на самом деле немало - но основная причина заключается в четырех буквах. И это вовсе не те четыре буквы, которые могли бы прийти в голову, если читать про сами процессы общения больших галактик с малыми: это буквы ΛCDM.
Λ - лямбда прописная - это космологическая постоянная. Величина, которая описывает в уравнении, связывающем состояние пространства со свойствами находящейся в нем материи (знаменитом уравнении Эйнштейна из общей теории относительности) свойства самого пространства. Проще говоря, именно она описывает расширение нашего пространства.
Сама по себе она, эта самая космологическая постоянная, определяется из наблюдений за расширением Вселенной. В течение многих лет, правда, брезжила надежда на то, что рано или поздно в физике (конкретно, в теории струн) случится теоретический прорыв, который позволит определить ее величину теоретически, исходя из реальной конфигурации пространства нашего мира и свойств частиц и взаимодействий - но в результате успех этой остающейся сомнительной теории свелся лишь к подтверждению того, что космологическая постоянная от этих самых конфигурации и свойств не слишком строго зависит (это тоже формулируется кратко и выразительно: в теории струн космологическая постоянная принадлежит не ландшафту, а болоту. Болото, swampland - это множество параметров, не зависящих от конкретного варианта реализации теории струн).
Ну, а оставшиеся три буквы CDM - это сold dark matter, холодная темная материя. Неизвестно что, которое состоит неизвестно из чего, невидимое и ни с чем и никак, кроме гравитации, не взаимодействующее, которое имеет массу, в шесть раз большую, чем масса всей видимой материи Вселенной, и своей гравитацией управляет движением этой видимой материи. Только еще и холодная - то есть, ее компоненты, чем бы они ни были, имеют скорость, намного меньшую скорости света, и за счет этого могут образовывать грандиозные гравитационно связанные структуры.
Ну, а вместе, ΛCDM - это модель (математическое описание) Вселенной, в которой есть ненулевая космологическая постоянная, и часть темной материи является холодной. Если в это описание подставить определенное наблюдениями значение космологической постоянной и, опять же, определенную наблюдениями среднюю плотность холодной темной материи (или, если угодно, долю холодной темной материи во всей материи Вселенной), а в качестве начальных условий задать исходное состояние материи Вселенной, скажем, определенное наблюдениями реликтового фонового излучения и теоретическими расчетами, модель определит последующую эволюцию Вселенной с момента рекомбинации - с образованием галактик, скоплений и сверхскоплений.
Что интересно - модель действительно и исправно работает: не только с высокой точностью объясняет результаты наблюдений, но и предсказывает то, что не наблюдалось без нее и обнаруживается постфактум.
Вот только несколько десятилетий назад у модели ΛCDM возникла серьезная сложность: так называемая проблема отсутствующих спутников.
Суть ее заключалась в том, что модель ΛCDM позволяет достаточно неплохо оценить распределение галактик по массам в современной Вселенной и подсчитать, сколько галактик-спутников малой массы в среднем должно приходиться на галактику большой массы (для разных условий окружающей среды: в частности, в скоплениях различного типа). Беда в том, что теоретически определить их количество нетрудно - а вот практически подсчитать очень сложно, потому что карликовые галактики бывают очень тусклыми - большинство их уступают по светимости крупной звезде классов О или В. А это значит, что пересчитать спутники удаленных галактик-гигантов не получится - мы их просто не видим - и остается довольствоваться нашим ближайшим окружением, где они еще видны: галактикой Андромеды, Треугольника, ну, и нашей собственной галактикой Млечный путь, разумеется.
И вот тут обнаружилась нехорошая вещь. Выяснилось, что модель ΛCDM предсказывает намного больше спутников, чем их имеется в наличии. Весьма намного. Двадцать лет назад у Млечного пути насчитывали полтора десятка спутников - а теория требовала 300-500 штук.
Разумеется, такое расхождение теории с практикой требовало серьезных решений. Вплоть до отказа от модели ΛCDM, концепции темной материи, пересмотра теорий гравитации и так далее. И по этому пути пошли, во многом преуспев, найдя по дороге много нового и интересного, но так и не выстроив внятной, приемлемой и красивой картины.
Правда, потом начались приключения.
Во-первых, обнаружилось, что массы Млечного пути и галактики Андромеды, которые использовались в расчетах, были по разным причинам завышены, причем существенно - в несколько раз (Парадокс - взвесить свою галактику куда сложнее, чем какую-нибудь удаленную). Так что о многих сотнях спутников, предсказываемых для Млечного пути моделью ΛCDM, речь уже не шла - тут уж дай Бог до сотни-другой дотянуть.
Во-вторых, анализ эволюции маленьких галактик в древние времена показал, что в первый миллиард лет жизни Вселенной самые маленькие из них теряли газ и прочую видимую материю, доживая до наших дней в виде очень тусклых, а то и вообще темных (без звезд) галактик. И когда начали их наблюдать - количество спутников Млечного пути начало быстро расти, добравшись к настоящему времени до шести десятков. А сколько еще не открыто - то ли потому, что они спрятаны за диском, то ли потому, что они оптически не наблюдаются?
Ну, а третье по порядку и, похоже, первое по значимости - это процессы из первого абзаца. Они приводят не только к уменьшению количества спутников по сравнению с "классической" моделью - спутники просто вымирают, сливаясь и поглощаясь - но и к тому, что спутники переходят в разряд ненаблюдаемых, теряя массу, звезды, газ, а подчас и темную материю куда более интенсивно, чем следует из теории, учитывающей только их распределение по массам. Похоже, одних лишь воздействий подобного рода может хватить для объяснения проблемы отсутствующих спутников.
Так что изучение тяжелой жизни галактик-спутников в окружении больших галактик, в первую очередь, имеет серьезное значение для космологии и изучения устройства и деталей происхождения нашего мира.
-
Сулят скорый выход книжки про историю исследований Луны. Насколько я знаю, книжка будет хорошая.
https://pilot-pirks.livejournal.com/129044.html
https://pilot-pirks.livejournal.com/tag/%D0%9B%D1%83%D0%BD%D0%B0
-
strana.ua/news/199365-avarija-korablja-crew-dragon-privela-k-razrusheniju-eho-kosmicheskoj-kapsuly.html
Неудача во время огневых испытаний двигателей космического корабля Crew Dragon в конце апреля привела к разрушению его космической капсулы. Об этом со ссылкой на компанию SpaceX сообщает CNN.
"Первоначальные испытания были успешно завершены, но окончательное тестирование привело к аномалии на испытательном стенде", - отмечают в компании.
При этом по данным подразделения ВВС США на мысе Канаверал, где проходили испытания, в результате инцидента никто не пострадал. По словам очевидцев, недалеко от объектов ВВС были видны клубы темного дыма.
Разрушение космической капсулы, между тем, может сорвать планы SpaceX по отправке космонавтов на МКС в этом году.
-
Небезынтересное: https://don-beaver.livejournal.com/213837.html . "Вначале были дыры..."
-
"Жители России выберут имя для планеты в созвездии Большой Медведицы":
https://news.mail.ru/society/37558642/.
Только не сказано, где и как можно в этом поучаствовать...
-
Только не сказано, где и как можно в этом поучаствовать...
http://www.inasan.ru/organizational-activity/international_cooperation/100_mas/rules/
-
http://www.inasan.ru/organizational-activity/international_cooperation/100_mas/rules/
Спасибо! :)
Послал им Руслана и Людмилу.
-
Спасибо! :)
Не за что. :) С праздником!
-
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/4847470/4847470_original.jpg)
Нынче у нас 111 годовщина большого бдыща: 30 июня 1908 года над Сибирью взорвался Тунгусский метеорит – по последним прикидкам, разрушившийся в атмосфере каменный астероид диаметром от 50 до 90 метров, впилившийся в Землю со скоростью ~55 000 км/ч (тыц (http://"https://phys.org/news/2019-06-tunguska-revisited-year-old-mystery-impact.html)). По поводу чего ещё три года назад ООН учредила Международный День астероида (A/RES/71/90 (https://phys.org/news/2019-06-tunguska-revisited-year-old-mystery-impact.html): 10 ). Так что желающих – с Днём!
Фото: Е.Л. Кринов, 1929 (экспедиция Л.А.Кулика). «Ореольный бурелом» в районе тунгусского события.
-
С праздником. :) И пусть таких поводов для праздников больше не будет. ::)
-
Да разве нынче этот праздник празднуют?
Вот в прошлую эру, помню, в День Астероида гуляли - не заметили как полгорода сожгли динозавры вымерли.
-
На интересную статью наткнулся. Ресурс такой себе, и где нашёл сказать стыдно. Но статья, на мой глубоко обывательский взгляд, весьма интересная.
https://meduza.io/feature/2019/07/13/proekt-kotorym-mozhno-gorditsya (https://meduza.io/feature/2019/07/13/proekt-kotorym-mozhno-gorditsya)
Может быть подкованные и сведующие эры прокомментируют?
-
Робот Фёдор не пристыковался: https://zelenyikot.livejournal.com/143110.html .
-
Книга про советское научно-исследовательское судно. Прототипом послужил НИС "Космонавт Владимир Комаров"
http://niskgd.ru/mix/p88/index.htm
http://niskgd.ru/pages/books.htm
Фотоальбом посвященный в основном "Комарову", и немного другим НИС.
https://vk.com/album18829388_265224164
-
Неожиданно про НФ :).
Помнится, в детстве, в средней, наверное, школе, в первую мою волну увлечения фантастикой, на меня большое впечатление произвёл рассказик Фредерика Брауна "Земляне, дары приносящие" (прочитайте (http://lib.ru/INOFANT/BRAUN_F/04-07.txt), он крохотный), написанный, как я сейчас посмотрел, в 1960 году. Вот. А нынче, читая шубинскую "Луну" про ранние этапы лунной гонки, я осознал, откуда взялся его сюжет. Тогда как раз было время попыток разогнать ракету так, чтобы уйти от Земли (удалось в январе 1959, "Луна-1") и хоть как-то попасть в Луну, а не пропилить мимо (удалось в сентябре 1959, "Луна-2"). Ну и надо было как-то понять, без развитой ещё сети станций слежения в разных точках планеты: попали, или нет. И не только понять, но и доказать urbi et orbi. И тогда и в СССР, и в США независимо возникла и всерьёз прорабатывалась идея поставить на лунную ракету боеголовку: уж ядерный-то взрыв заметить всяко удастся... А может, в добавок и померить чего в его спектре получится, тогда совсем хорошо. Но ракеты были ещё не слишком надёжные, и то рвались на старте, то оказывалось, что до нужной скорости разогнаться не удалось, и лунник с пол-дороги до Луны решил вернуться куда-то на Землю, и, произойди такое с бомбой на борту, могло бы выйти неловко. Так что в обеих странах взвесили риски и от проектов благоразумно отказались. Но вот разговоры, надо полагать, были. И породили "Землян". Очень похоже, что так.
-
(http://www.myshared.ru/thumbs/18/1250316/big_thumb.jpg)
-
Бип!
-
Бип!
-
Бип-Бип-Бип!!!
:) :) :)
-
Умер Алексей Леонов
(https://mospraz.ru/image/catalog/image/data/new/leonov_2_b.jpg)
-
Светлая память...
-
Светлая память.
-
Не знаю правда или нет.
Голос Мордора@spacelordrock
НАСА прервало прямую трансляцию выхода двух своих астронавтов в космос, чтобы сообщить о смерти российского космонавта Алексея Леонова.
-
Если кому интересно.
https://planeta.ru/campaigns/121676
Краудфандинг на книгу про программу "Аполлон" в секретных советских документах. То, что у автора читал, было хорошо и серьёзно.
-
На МКС вышли из строя все туалеты. Ну, соседи, удружили...
"О, этот невесомость..." (с)
-
На МКС вышли из строя все туалеты. Ну, соседи, удружили...
"О, этот невесомость..." (с)
Неназываемые наносят ответный удар? ;D
-
Неназываемые наносят ответный удар? ;D
В преддверии встречи в Нормандском формате. ;) Все же потрясающая гибкость!
-
Американский инженер-любитель Майк Хьюз по прозвищу Безумный Майк погиб при запуске самодельной ракеты в калифорнийской пустыне. Об этом сообщает BBC.
Указывается, что ракета, построенная за 18 тысяч долларов, потерпела крушение почти сразу же после запуска. Майк Хьюз решил полететь, потому что пытался доказать теорию о плоской Земле.
В издании отметили, что видео запуска ракеты планировалось показать в эфире телепередачи «Астронавты-самоучки» для канала Science Channel.
А она все таки круглая и вертится.
-
Американский инженер-любитель Майк Хьюз по прозвищу Безумный Майк погиб при запуске самодельной ракеты в калифорнийской пустыне. Об этом сообщает BBC.
Указывается, что ракета, построенная за 18 тысяч долларов, потерпела крушение почти сразу же после запуска. Майк Хьюз решил полететь, потому что пытался доказать теорию о плоской Земле.
В издании отметили, что видео запуска ракеты планировалось показать в эфире телепередачи «Астронавты-самоучки» для канала Science Channel.
А она все таки круглая и вертится.
Не-а. Вот теперь всем здравомыслящим человекам понятно, что земля плоская, а Майка Хьюза специально убили, чтобы он не смог это наглядно продемострировать семи с половиной миллиардам идиотов!
-
А она все таки круглая и вертится.
Не-а. Вот теперь всем здравомыслящим человекам понятно, что земля плоская, а Майка Хьюза специально убили, чтобы он не смог это наглядно продемострировать семи с половиной миллиардам идиотов!
Улыбайтесь, господа! (c) Действительно, что-то здесь есть от барона, который никогда не врал. Подозреваю, конечно, что ракету он строил не "с нуля", а купил нечто списанное. Подозреваю также, что идея плоской Земли была выбрана как уже раскрученная, не имевшая отношения к убеждениям якобы безумца. Просто полететь на ракете - тут ни безумства, ни новизны. Хоть и не по этому поводу сказано, что ложь должна быть грандиозной, но зерно в этой точке зрения есть. Верно и то, что точка зрения эта "отравлена" - что и подтвердил эксперимент.
-
Не-а. Вот теперь всем здравомыслящим человекам понятно, что земля плоская, а Майка Хьюза специально убили, чтобы он не смог это наглядно продемострировать семи с половиной миллиардам идиотов!
:)
-
Вот теперь всем здравомыслящим человекам понятно, что земля плоская, а Майка Хьюза специально убили, чтобы он не смог это наглядно продемострировать семи с половиной миллиардам идиотов!
Прям уж специально... Ну, стукнулся человек о небесную твердь, с кем ни бывает...
-
Вышла книжка "Программа "Аполлон" в секретных советских документах" ( https://pilot-pirks.livejournal.com/135172.html ). Точно не жёлтая :).
-
Книжка про людей на Луне. Можно полистать начало.
https://www.alpinabook.ru/catalog/book-634507/
-
Сегодня.
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/5286552/5286552_original.png)
(Из Резолюции 71 сессии Генеральной Ассамблеи ООН от 22 декабря 2016 года (A/RES/71/90 (https://www.unoosa.org/res/oosadoc/data/resolutions/2016/general_assembly_71st_session/ares7190_html/N1642782.pdf): 10)).
-
Как я понимаю, астероид теперь - самая распространенная версия. Так-то версий много, есть и про взрыв метана в болотах...
-
Как я понимаю, астероид теперь - самая распространенная версия. Так-то версий много, есть и про взрыв метана в болотах...
По последним компьютерным моделям, дающим наиболее близкую к реальности картину результатов – разрушившийся в атмосфере каменный астероид диаметром от 50 до 90 метров, впилившийся в Землю со скоростью ~55 000 км/ч (тыц (https://phys.org/news/2019-06-tunguska-revisited-year-old-mystery-impact.html)).
-
С юбилеем! :)
(https://ic.pics.livejournal.com/prokhozhyj/8624110/5351489/5351489_original.jpg)
-
https://echo.msk.ru/news/2698275-echo.html
Федеральную космическую программу урезали на 150 миллиардов рублей.
Глава госкорпорации Дмитрий Рогозин в интервью агентству ТАСС пояснил, что речь идет о финансировании до 2025 года. Программа может быть ограничена еще больше из-за падения доходов федерального бюджета. По плану Роскосмос должен был получить в ближайшие 5 лет почти полтора триллиона рублей, и Рогозин еще перед принятием программы утверждал, что сокращение финансирования ниже этой отметки приведет к деградации отрасли. Он добавил, что будет защищать основные позиции программы, в частности, переход «Ангары» на третью водородную ступень, что должно резко поднять мощность этой ракеты.
-
"На далёкой звезде Венере..."
"Here we report the apparent presence of phosphine (PH3) gas in Venus’s atmosphere... The presence of PH3 is unexplained after exhaustive study of steady-state chemistry and photochemical pathways, with no currently known abiotic production routes in Venus’s atmosphere, clouds, surface and subsurface, or from lightning, volcanic or meteoritic delivery. PH3 could originate from unknown photochemistry or geochemistry, or, by analogy with biological production of PH3 on Earth, from the presence of life" (Greaves et al., 2020 (https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4)).
Вот так вот, простенько и со вкусом. Статья в "Nature Astronomy" (не баран начхал) сообщает, что обнаруженный (спектрометрией) в атмосфере Венеры фосфин может быть признаком присутствия на планете жизни. Абиотическое возникновение фосфина тоже возможно, но, по мнению авторов, условия для этого на Венере не самые подходящие. Т.е. находка, конечно же, ничего про жизнь не доказывает, но является этаким прелюбопытным звоночком... Со статусом "не исключается". Конечно, деревья с синими листьями – это навряд ли, но какой нибудь аналог микробиоты – why not?
.
-
Имеем на поверхности около 460 градусов Цельсия. Отсутствие воды. Атмосфера - углекислый газ с небольшим (3,5%) добавлением азота.
Не мне квалифицированно судить, возможно ли в таких условиях существование какой-то углеродной жизни.
Гидрид фосфора, как мне тут подсказали, давно, более полувека назад, был обнаружен и в атмосфере Юпитера, и в атмосфере Сатурна. И никто тогда не заподозрил его характера биомаркера.
Тут вот в районе очередного ядра очередного квазара очередную порцию аминокислот нашли. И что?
-
https://www.iguides.ru/main/other/tayna_mezhzvezdnogo_gostya_oumuamua_stanovitsya_vse_zaputannee - а что можно сказать вот об этом? Журналистские выдумки или здравое зерно есть?
-
Прелесть какая...
Ну, для примера, очаровательная фраза, замечательно иллюстрирующая характер статьи:
Оумуамуа является первым обнаруженным объектом, который залетел в нашу Солнечную систему и улетит обратно. Это противоречит движению большинства объектов Солнечной системы, которые вращаются вокруг Солнца, никогда не покидая его окрестностей.
1. Не первым. И далеко не единственным.
2. Что такое "движение противоречит движению" - понять без специалистов-медиков невозможно.
3. "Птица является объектом, ползающим по небу. Это противоречит движению большинства червяков, которые ползают по земле". Оумуамаа и не является объектом Солнечной системы, так что почему он должен двигаться как объекты Солнечной системы?
4. И что имеется в виду под "большинством объектов Солнечной системы", которые вращаются вокруг Солнца, никогда... Почему "большинство"? И большинство, и меньшинство - иначе объект не относится к Солнечной системе...
И вот так - весь текст...
А по сути - бред. Была выдвинута сомнительная гипотеза о том, что Оумуамуа является не консолидированным объектом (типа астероида), а состоял из водорода.
Эту гипотезу разделяли, похоже, только ее авторы. Да и сама она не слишком красива с точки зрения моделей формирования планетных систем.
Теперь ее достаточно аргументированно обругали.
Но из какого пальца журналист из критики водородной модели состава Оумуамуа высосал утверждение, что в результате "у ученых больше нет физических объяснений ускорению Оумуамуа" - это, думаю, и специалисты-медики не поймут. Что, кроме водорода испаряться в мире нечему?
-
Рада, что удалось вас повеселить, а самой просветиться. :) А какие нормальные объяснения есть?
-
Есть даже общепринятое - нормальный астероид, только межзвездный, выброшенный когда-то из какой-то планетной системы (возможно, и даже скорее всего - еще на стадии ее формирования), который нормальном образом под действием излучения Солнца претерпевал очень небольшие ускорения за счет реактивной силы, возникающей при испарении его поверхности. Как и все.
Кстати, еще вскоре после его обнаружения посчитали - если из каждой планетной системы (при известной статистике распространенности планетных систем) при ее формировании выбрасывался бы материал, по массе на порядок превосходящий Землю (а это - очень скромная оценка по всем принятым моделям формирования планетных систем), то в нашей Системе в год внутри орбиты Нептуна должно появляться несколько таких Оумуамуа.
Тот факт, что пока известны только три межзвездных "пришельца", относится только к несовершенству наблюдений.
-
Я вот подумал о том, как выглядела бы статья, написанная по аналогичной методике, но немного на другую тему...
Тайна птиц становится все запутаннее
Артур Конан Дойль написал замечательную фразу: «если исключить все невозможное, то, что останется, и будет правдой, сколь бы невероятной она ни казалась». И она отлично подходит к птицам - таинственным существам, ползающим по нашему небу.
Все дело в том, что, если верить новому исследованию, последняя физическая модель их движения потерпела крах, и остается последнее объяснение — это разумные существа.
Скрупулезные наблюдения показали, что птицы ползают по небу, как будто их что-то держит в воздухе. И у ученых до сих пор нет достоверного объяснения этому. Однако предположения были. Самое фантастическое — птицы летают на самолетах.
Большинство ученых, однако, считают, что странное движение птиц, скорее всего, вызвано естественным явлением. Недавно исследовательская группа предположила, что они ползают по небу, как червяки. Но теперь, в новой статье, опубликованной в журнале "Натура дура", биологи утверждают, что эта гипотеза не могла бы работать в реальном мире. А это означает, что самое невероятное, видимо, является истинной, и птицы на самом деле являются разумными и летают на самолетах.
Вот основная проблема птиц - они ползают по небу как червяки, но непохожи на других червяков. И движение птиц противоречит движению других червяков. Птицы ползают по небу, в то время, как червяки ползают по земле. И птицы от своего ползания не оставляют за собой след, который оставляют остальные червяки.
И проведенный теперь биологический анализ показал, что птицы не являются червяками ни морфологически, ни генетически.
В результате создается интересная ситуация: если биологи нигде не ошиблись в своей статье, то у ученых больше нет физических объяснений ползанию птиц по небу. Тогда получается, что или мы что-то не знаем о природе, или, вспоминая высказывание Конан Дойля, мы видим разумные существа, летающие по небу на самолетах.
PS
Юмор самой идеи с солнечным парусом - в том, что она старательно сама себя опровергает.
"Объект кувыркается, вращаясь по всем трем осям".
Но, хм, солнечный парус должен не "кувыркаться по всем трем осям", а быть однозначно ориентированным относительно Солнца - иначе, простите, он не сможет придать объекту как-то ориентированного ускорения.
К тому же Оумуамуа ускорялся неравномерно. Если это обусловлено маневрами с солнечным парусом - то при изменении формы объекта (изменено положение или площадь "паруса") изменяется его момент инерции, а значит, и характер и скорость вращения. Вращение Оумуамуа было прекрасно видно - благодаря своей вытянутой форме он имел регулярно изменяющуюся яркость, и период колебаний яркости при изменении скорости вращения должен был меняться. Где они, эти изменения?
"Объект не имеет ни классического ядра, ни хвоста". Так он и видимого прироста яркости не имеет. А ведь ускорение проявилось в какой-то момент - это значит, по мнению авторов идеи с парусом, что он сманеврировал парусом ("выставил парус") - тем самым "большим тонким листом материала, который движется вперед, улавливая солнечный ветер" - , изменив его площадь или ориентацию. И как при этом не изменилась яркость? Почему у объекта появился дополнительный "большой тонкий лист материала" - а яркость объекта не изменилась? Он, этот лист, что, совершено прозрачный? И невесомый (см. выше)? Тогда как он работает, если он лучи через себя пропускает вместо того, чтобы отражать и за счет этого придавать тягу?
-
О пробежавшем по Сетям "NASA предупредило...": да, 18 сентября заметили камушек. Где-то с небольшой школьный автобус. Пройдёт сегодня в 14:12 мск в 22 000 километров над югом Тихого океана. Да, это ниже, чем иные спутники. Нет, не воткнётся. А и воткнулся бы – камушек такого размера полностью распадается в атмосфере. Как-то так. Link (https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7752).
-
В рамках этой программы планируется, в том числе, высадить на Луну первую женщину.
Восемь стран подписали международное соглашение «Артемида» об освоении Луны. Об этом сообщается на сайте американского космического агентства NASA.
Соглашение подписали Австралия, Канада, Италия, Япония, Люксембург, Объединенные Арабские Эмираты, Великобритания и США.
«„Артемида” станет самой широкой и самой разнообразной международной программой исследования космоса человечеством, а соглашения станут средством создания этой уникальной глобальной коалиции», — заявил администратор NASA Джим Бриденстайн.
Принципы соглашений «Артемиды»:
Мирное исследование: все действия, проводимые в рамках программы, должны быть в мирных целях.
Прозрачность: стороны, подписавшие договор, будут вести свою деятельность прозрачно, чтобы избежать путаницы и конфликтов.
Функциональная совместимость: страны, участвующие в программе, будут стремиться поддерживать совместимые системы для повышения безопасности и устойчивости.
Экстренная помощь: стороны, подписавшие договор, обязуются оказывать помощь персоналу, терпящему бедствие.
Регистрация космических объектов: любая страна, участвующая в «Артемиде», должна подписать Конвенцию о регистрации.
Публикация научных данных: лица, подписавшие договор, обязуются публиковать научную информацию.
Сохранение наследия: стороны, подписавшие договор, обязуются сохранять космическое наследие.
Космические ресурсы: извлечение и использование космических ресурсов является ключом к безопасному и устойчивому исследованию, и стороны, подписавшие договор, подтверждают, что такая деятельность должна проводиться в соответствии с Договором о космосе.
Устранение конфликтов деятельности: страны соглашения обязуются предотвращать вредное вмешательство и поддерживать принцип должного внимания, как того требует Договор о космосе.
Орбитальный мусор: страны соглашения обязуются планировать безопасную утилизацию мусора.
-
"Осторожно, Венера закрывается..."
Тут пришли люди и оспорили (https://arxiv.org/abs/2010.14305), объявив артефактом, давешнюю сенсацию (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg70332#msg70332) с нахождением в атмосфере Венеры фосфина, из чего в свою очередь делались разные интересные выводы. "We here demonstrate that the observed PH3 feature with JCMT can be fully explained employing plausible mesospheric SO2 abundances (...), while the identification of PH3 in the ALMA data should be considered invalid due to severe baseline calibration issues" (op. cit.). Конечно, "оспорили" ещё не значит "опровергли", но вот такие пироги.
-
Изучение изотопного состава пород крупнейшего астероида главного пояса - Весты - приводит к выводу, что поздняя тяжелая бомбардировка (LHB) в Солнечной системе началась ранее, чем предполагали.
Считалось, что это процесс - интенсивный выброс множества небольших объектов солнечной системы с высоких орбит на низкие, приведший к бомбардировке поверхностей внутренних планет и их спутников, обеспечивший доставку воды на Землю, формирование большинства крупных кратеров Луны, Марса и Меркурия, и, похоже, образование атмосферы на Титане - протекал в основном 4,1 - 3,9 миллиарда лет назад. Теперь возникло предположение, что он был менее интенсивным и более растянутым во времени, начавшись почти 4,4 миллиарда лет назад (и в основном, завершившись 4,1 миллиарда лет назад, после чего его интенсивность была уже небольшой). Причиной LHB была неустойчивость орбит формирования внешних планет, в основном, ледяных гигантов Урана с Нептуном, приведшая к тому, что они под действием гравитации газовых гигантов Юпитера с Сатурном "поднялись", сбросив с орбит множество малых тел.
Это достаточно интересные данные. Дело в том, что если первоначальные оценки времени протекания LHB верны, между появлением воды на Земле и появлением первых следов жизни прошло очень немного времени - не более 200 млн. лет, а скорее, около ста миллионов. Получается, что если земная жизнь появилась на Земле, ей на формирование отводилось удивительно малое время.
А если подтвердятся новые оценки сроков LHB, временной зазор между доставкой на поверхность Земли первых порций воды и первыми следами жизни увеличивается до полумиллиарда лет. А это уже другое дело.
-
Ой, а можно источник про LHB?
-
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X20304416?via%3Dihub
-
Спасибо! :)
-
"Всегда рад!" (с) :)
-
Где находится Авача?
Проглядел в марте этого года: Авача теперь есть и на Титане :). Avacha Sinus (https://planetarynames.wr.usgs.gov/Feature/15902), назван по gulf and bay in NE Russia (Kamchatka Peninsula). Это потихоньку продолжают утверждаться имена объектов, выявленных во время миссии "Cassini".
-
Китайцы и Луна. Новости.
https://zelenyikot.livejournal.com/153184.html
-
В Пуэрто-Рико рухнул гигантский телескоп "Аресибо".
Во вторник, 1 декабря, в Пуэрто-Рико полностью упал огромный радиотелескоп "Аресибо", который более полувека играл ключевую роль в астрономических открытиях.
Об этом сообщает AP News.
Обсерватория разрушилась после того, как на нее упал облучатель антенны. 900-тонная платформа приемника телескопа упала на тарелку рефлектора.
Национальный научный фонд США ранее объявил о закрытии обсерватории "Аресибо": один из дополнительных кабелей оборвался еще в августе, в результате чего на антенне шириной 305 метров образовалась трещина. Затем в начале ноября оборвался и главный кабель.
До этого телескоп очень сильно пострадал во время урагана Мария.
-
А хороший был инструмент... славный...
И были на нем проделаны подчас забавные исследования.
Например.
1. Еще в конце XIX века Ян (Иван) Ярковский, инженер и физик-самоучка. опубликовал забавную идею: раз весь мир заполнен эфиром, хаотически двигающимися в пространстве частичками неизвестной природы (он был в этом убежден), значит, любое тело, которое двигается, должно "налетать" передней стороной на этот эфир и тормозиться. Значит, планеты должны медленно опускаться к Солнцу.
Однако при этом планеты (и все тела, обращающиеся вокруг Солнца) еще и поглощают эфир. А обращенные к Солнцу полушария его лучами еще нагреваются. Чем сильнее они нагреваются, тем сильнее они поглощенный эфир излучают. А значит, реактивная сила излученного эфира направлена от Солнца - и компенсирует торможение планет в эфире. А вот если взять не планету, а что-то поменьше да еще и не круглое - то реактивная сила излученного эфира может и не компенсировать торможение в эфире, а может перекомпенсировать - и орбита тела или поднимется, или опустится.
Разумеется, физика эти глубокомысленные изыскания проигнорировала - особенно, после похорон самой теории эфира.
А спустя десятилетия радиотелескоп Аресибо подтвердил, что эффект Ярковского на самом деле наличествует - у вращающихся астероидов изменяется орбита. Вот так. Эфира нет - а основанный на идее о его существовании эффект есть...
Разумеется, быстро разобрались, что эффект объясняется не наличием "эфира" - он имеет место лишь за счет теплового излучения от попеременно нагревающейся и остывающей поверхности, вызывающего тот самый реактивный эффект.
Правда, еще интереснее - более сложный эффект Ярковского-О'Кифа-Радзиевского-Пэддека (YORP-эффект) - у вращающегося астероида некруглой формы под действием солнечного излучения возрастает угловая скорость вращения. Как правило, рано или поздно астероиды из-за YORP-эффекта разваливаются все возрастающей центробежной силой, подчас достаточно эффектно.
2. Послание Аресибо. В 1974 году народу очень захотелось направить в шаровое скопление М13 послание из 1679 цифр в двоичном коде, в котором содержалась (по мнению его авторов) информация о Солнечной системе, формулы основных химических элементов, информация о человеческой ДНК, внешний вид и рост человека и тому подобное. Словом, это покруче, чем сорок два.
К нытью пессимистов и скептиков о том, что в шаровом скоплении искать разумную жизнь глупо, а расшифровать направленные 1679 импульсов никому, кроме их авторов, практически невозможно, никто не прислушался. Взяли - и направили. Посредством хорошего инструмента. Отвлекли его от полезной работы.
3. А еще именно на этом инструменте в первый же год его полноценной работы с удивлением обнаружили, что в течение веков астрономия ошибалась насчет периода вращения (звездные сутки! - не путать с периодом обращения - звездным годом!) Меркурия - он равен вовсе не 88 суток, а всего 59.
-
Кстати, под катом - плоды YORP-эффекта
(https://i.insider.com/5c9cdfc186d56e3f081686b8?width=1000&format=jpeg&auto=webp)
(https://compote.slate.com/images/734838a8-cc46-478a-9eb9-7d5d397da3c4.jpg?width=840)
(http://www2.ess.ucla.edu/~jewitt/images/R3_labels.jpg)
-
Японцы грунт с астероида привезли...
https://echo.msk.ru/news/2753424-echo.html
-
Китайцы везут грунт с Луны...
https://echo.msk.ru/news/2753544-echo.html
-
Отмечу смысл действия: провести анализ вулканических пород позднего геологического происхождения. Точка сбора - пик Рюмкера, достаточно поздний по лунным меркам щитовой вулкан. Заодно может случиться уточнение периодизации геологической истории Луны.
-
Молодцы и японцы, и китайцы. :) Хаябусе успехов в дальнейших исследованиях.
А у нас вот такое пишут: https://vashurok.ru/articles/2020-11-09-planet-10-dokazatel?utm Это серьёзно?
-
Бред полнейший.
Кстати, даже теоретически такая орбита (в т.н. точке Лагранжа L3) неустойчива - ни планету в ней не собрать, ни пробыть в ней долгое время. При любом случайном возмущении началось бы сближение с Землей по общей орбите с последующим столкновением. Как у булавки, установленной в равновесии на острие.
-
Кстати, об авторе теории.
Радиофизик. Связь с астрономией - работа инженером в Пулковской обсерватории (шесть лет до 1961 года). Потом преподавал физику, работал зам. директора в медицинских фирмах. Доказывал, что в Солнечной системе есть куча неоткрытых планет и даже вторая звезда (Раджа-Солнце), обосновывая это древними текстами и ссылками на то, что этого требует симметричность системы. Известен также уфологическими трудами. Отчего его обозвали астрофизиком и что при этом имели в вилу - неясно.
-
"Ангару" запустили (https://www.roscosmos.ru/29674/). Вроде как успешно.
-
А можно я немного про то, какие бывают галактики, расскажу? Ну, совсем немного. Заодно расскажу кое-что про то, как одни превращаются в другие, и откуда у них берутся составные части.
Вообще, галактики в норме можно разделить по размеру на большие и маленькие (сюрприз!). По причинам, связанным с особенностями ранних времен эволюции Вселенной, получилось так, что большие галактики в ранние времена росли, а маленькие - не росли. И даже уменьшались. Поэтому статистически между размерами больших и маленьких галактик существует достаточно заметный разрыв, малонаселенный и почти не заполненный.
Собственно, по морфологии все галактики делятся на три большие группы: эллиптические (обозначаются индексом E), дисковидные S и неправильные Irr. В группе дисковидных выделяют линзовидные и спиральные.
Более подробное деление:
E - эллиптические галактики, имеют относительно равномерное распределение звёзд без явно видимого и выраженного внешне ядра (на самом деле, ядро в них есть. Даже, если удалиться в область тонкостей, ядра, причем, несколько различных - и центральное кинематически выделенное ядро, похоже, аналог балджа, и химически выделенное, химический состав которого показывает отличия от более удаленных от центра слоев, намекая на древний возраст... Интригуют некоторые намеки на их неидентичность. Ну, это уже детали). В зависимости от эксцентриситета имеют цифровые индексы от Е0 до Е7 (Е0 - сферические, далее цифра возрастает по мере роста отношения большой оси эллипса к малой). Их примерно 20% от общего числа больших галактик. Классификация эллиптических галактик заслуживает отдельного рассказа.
S0 - линзовидные галактики. Как и все дисковидные галактики, имеют шарообразное гало (корону) из старых тусклых звезд и шаровых звездных скоплений, яркий диск, содержащий молодые звезды, газ и пыль, и балдж - сферическое или эллиптическое уплотнение в центре галактики. Иногда любят говорить, что балджи похожи на небольшую эллиптическую галактику, хотя по некоторым существенным признакам, связанным с происхождением, от эллиптических галактик балджи отличаются. В сущности, S0 - галактики, подобные спиральным, но без наблюдаемых рукавов. Их тоже среди больших галактик насчитывается достаточно много - почти 20%.
Sa, Sb, Sc, Sd - спиральные галактики, состоящие из гало, балджа и диска, содержащего, в отличие от линзовидных, спиральные рукава. Буква показывает, насколько плотно расположены и закручены по диску рукава (наименее тесно расположенные - Sd, а Sa, соответственно, наоборот - наиболее тесно расположенные и многочисленные).
SBa, SBb, SBc, SBd - аналогичный предыдущим спиральные галактики с баром (перемычкой). Эти галактики отличаются тем, что у них центральный балдж в плоскости диска пересекается ярким баром (перемычкой), от концов которого отходят часто спиральные рукава. Наша галактика относится именно к этому типу.
Общее число спиральных галактик среди крупных - 55%, большинство из них имеют бар. О рукавах и барах - тоже отдельный рассказ, потому что обычно в учебниках и многих популяризациях они описываются достаточно устаревшим образом.
Irr - неправильные галактики, которые не могут быть отнесены ни к одному из перечисленных классов. Галактики типа IrrI содержат остатки спиральной структуры (пример - Юольшое Магелланово облако), а IrrII имеют неправильную форму без структурных элементов.
Недавно был введен дополнительный класс UDG - ультракомпактные карликовые галактики.
Существуют также пекулярные галактики, которые изуродованы по внутренним и внешним причинам настолько, что их просто некуда отнести. К ним, в частности, относят кольцевые галактики.
Вообще, существуют и другие классификации галактик, но эта является самой популярной. И следует повторить, что это - морфологическая классификация, описывающая лишь форму галактик. Для описания яркости, уровня звездообразования, активности ядер, особенностей излучения и иных признаков существуют другие классификации.
Теперь о классификации эллиптических галактик. С ними не все просто: существуют две тонкости.
Тонкость первая: эллиптические галактики по диапазону характеристик, в первую очередь, размеров и масс, являются самой широкой группой галактик: в сущности, к этому типу принадлежат и самые маленькие галактики с несколькими тысячами звезд и очень слабой светимостью (пример - карликовая галактика Segue 2 суммарная светимость которой составляет ничтожную величину - 800 солнечных) и самые большие (колоссальная IC 1101 с диаметром в шесть миллионов световых лет, в которую поместилась бы вся Местная группа галактик с Млечным путем, Галактикой Андромеды и галактикой Треугольника).
Тонкость вторая: немудрено, что при таком диапазоне характеристик эллиптические галактики являются полифилетической группой - это объекты разной природы и разного происхождения. Самые маленькие из них явно первичны по происхождению, они такими и родились и сформированы компактными скоплениями темной материи - а вот крупнейшие эллиптические галактики явно происходят в результате множественных больших мерджингов гигантских галактик.
В результате обычно выделяют такие группы эллиптических галактик (в порядке роста средних размеров):
BCD - голубые компактные карликовые галактики. Это весьма небольшие компактные галактики интенсивно голубого цвета, что означает, очевидно, наличие в них молодых крупных звезд, а следовательно, активного звездообразования. Они содержат множество молодых звезд, в том числе, еще не умерших звезд малой массы, в результате практически вся их светимость определяется белыми и голубыми большими звездами классов О, А и В возрастом несколько миллионов или десятков (максимум - лишь немногих сотен) миллионов лет. Такие галактики образуются (вернее, проходят эту стадию) в результате взаимодеййтсвия с большой галактикой-хозяином и живут в ней недолго, превращаясь рано или поздно, по мере прекращения звездообразования, в тгалактики последующих типов.
dSph - карликовые сферические галактики. Очень тусклые, обычно старые и красные галактики с весьма высоким содержанием темной материи. Это - очень древние первичные галактики, сформированные на заре времен вокруг скоплений темной материи и счастливо избежавшие поглощения со стороны крупных собратьев.
dE - карликовые эллиптические галактики. Они не столь уж малы сравнительно со средним размером разных галактик (до тридцати тысяч световых лет), но являются существенно меньшими, чем их большие собратья. В сущности, это - некрупные галактики, скорее всего, сформированные мерджингом малых галактик, в которых по тем или иным причинам не сформировалась дисковидная структура.
Е - промежуточные эллиптические галактики. Эллиптические галактики достаточно крупного размера, сравнимые с большими спиральными галактиками. "Собраны" в результате мерджингов галактик относительно небольшого, точнее, среднего размера.
gE - гигантские эллиптические галактики. Как правило, заметно превосходят по размерам (точнее, по массе - по диаметру могут и уступать, потому что у них высокая плотность) гигантские спиральные галактики, такие, как Млечный путь. Они образуются при мерджинге больших галактик.
D - очень большие эллиптические галактики, намного превосходящие любую спиральную. Продукт множественных больших мерджингов. Кроме размеров, они отличаются от gE-галактик более размытыми краями (имеют диффузное гало из звезд, образованное из захваченных гигантом и разрушенных приливными взаимодействиями галактик). Как правило, это - центральные галактики богатых галактических скоплений.
cD - самые большие галактики. Колоссальные элиптические галактики, являющиеся т.н. ископаемыми кластерами (собранным в одну галактику целым поглощенным скоплением галактик), оставшимися от крупных скоплений галактик, завершивших эволюцию (аббревиатуру иногда расшифровывают как central dominant galaxies).
Ну, и говоря о галактиках, нужно помнить, что большая, подчас, подавляющая часть их массы образована темной материей - а видимая материя лишь формирует скопление под действием притяжения компактного скопления темной материи (темного гало или фрейма), образующего галактику.
-
Теперь о том, откуда берутся рукава в спиральных галактиках.
Сам вид спиральной галактики хорошо известен. Классическая фотография:
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/70545826.jpg)
Большинство спиральных галактик, как сказано выше, на самом деле имеет перемычку, проходящую через центр и именуемую гордым названием "бар", так что рукава закручиваются не от центра галактики, а от бара. В экстремальном виде это выглядит так:
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/74759072.jpg)
Наша Галактика Млечный Путь тоже является спиральной галактикой с баром.
Издали кажется, что галактика именно так и устроена - спиральные рукава, содержащие много вещества, и пустые места между ними, в которых вещества мало или почти нет.
На самом же деле плотность звезд в галактике и в "пустых" местах между рукавами, и в самих рукавах практически одинакова. Например, мы живем в пространстве между двумя рукавами нашей галактики и на одиночество не жалуемся.
На самом же деле рукава - это не те места, где больше звезд. Рукав - это интересное образование, представляющее собой так называемую "волну плотности", проходящую по газу и пыли, расположенным в межзведной среде галактического диска. При этом, что тоже интересно, то, что мы видим - это даже не сам рукав. Фронт сверхзвуковой ударной волны невидим для оптических средств наблюдений. Но он сгущает газ и межзвездную пыль, резко повышая вероятность образования из них новых звезд. Фронт ударной волны излучает радиоволны и может наблюдаться в радиодиапазоне ("радиорукав"). За его спиной после его прохождения в газе происходит множественное рождение молодых звезд, которые интенсивно излучают инфракрасное излучение, в результате чего за радиорукавом с небольшим отставанием следует повторяющая его очертания зона повышенного излучения инфракрасного излучения ("инфракрасный рукав"). И только потом, через несколько миллионов лет после прохождения волны плотности формируются звезды. Некоторая, весьма незначительная часть этих звезд оказываются достаточно крупными и яркими (массами в пять, десять и более масс Солнца) и принадлежат к классу голубых гигантов и сверхгигантов. Но гиганты и сверхгиганты светятся непропорционально ярко - десятикратно превосходя, к примеру, Солнце по массе, небольшой сверхгигант по светимости оказывается более ярким примерно в тридцать тысяч раз, а более крупные сверхгиганты могут иметь светимости, большие солнечных в сотни тысяч раз. Поэтому с большого расстояния гиганты и сверхгиганты, составляя по количеству лишь несколько процентов звездного населения, определяют более девяноста процентов общей светимости области звездообразования. В результате эту область, в которой светят гиганты и сверхгиганты и которая повторяет форму ушедшей вперед волны плотности, мы видим как ярко-голубую спираль ("видеорукав"). Собственно, именно его и воспринимают как спиральный рукав галактики на фотографиях. А потом короткоживущие большие звезды умирают - и яркость области, которую прошел рукав, уменьшается до фоновой.
А ответ на вопрос, откуда берутся рукава и бары, достаточно интересен. И начать рассказ нужно издалека - с движения звезд в диске галактики.
Разумеется, любая звезда под действием галактического гравитационного поля обращается вокруг центра галактики более или менее по эллипсу. Однако вращение звезды вокруг галактического центра существенно отличается от, например, вращения планеты вокруг Солнца, тем, что в первом случае гравитационное поле не является центральным - оно относительно равномерно распределено по объему, и практически не существует точки, к которой звезда притягивается - а это приводит к интересному следствию: эллипс, представляющий собой траекторию движения отдельной звезды в диске галактики, сам по себе вращается. Например, Солнце совершает полный оборот вокруг центра Галактики за 230 миллионов лет - а эллипс, по которому оно двигается, совершает полный поворот за 790 миллионов лет.
Анализ движения звезд в диске показывает, что угловая скорость поворота эллипса (так называемая эпициклическая частота) зависит от удаления звезды от центра галактики в большей степени, чем угловая скорость движения самой звезды по эллипсу (это связано именно с распределенным характером гравитационного поля и плотности галактики). В результате оказывается, что в галактическом диске есть два выбранных радиуса, для которых угловая скорость вращения звезд, находящихся на данном расстоянии от центра галактики, равна угловой скорости поворота их эллипса, представляющего собой их траекторию (эпициклической скорости). Такое состояние, при котором звезда обращается вокруг центра галактики по эллипсу, вращающемуся с той же скоростью, что и сама звезда, называется резонансом Линдблада.
И вот тут начинается интересное. Если эллипсы по которым вращаются соседние звезды, сами по себе вращаются с близкими угловыми скоростями, под действием притяжения друг друга и случайных внешних гравитационных воздействий, например, гравитации соседней галактики, звезды (а, в первую очередь, даже не звезды, а газовые облака, обращающиеся в галактике по тем же законам) могут начать сближаться и вращаться синхронно, будучи связанными взаимным притяжением. В результате происходит интересный эффект - в некоторой изогнутой области пространства эллипсы траекторий сближаются, а потом, в других областях, опять расходятся. И область сближения эллипсов мы и видим как спиральный рукав.
Нетрудно понять, что на радиусах Линдблада (то есть, на тех расстояниях, для которых орбитальная скорость звезд равна эпициклической) такого быть не может - там звезды движутся по эллипсам, вращающимся со скоростью вращения самих звезд, то есть, с точки зрения наблюдателя, практически неупорядоченно. И, получается, что описанные выше волны плотности могут существовать лишь в двух зонах галактики - внутри внутреннего радиуса Линдблада и между внутренним и внешним радиусами (теоретически, они могут существовать еще и снаружи внешнего радиуса, но практически он настолько велик, что внутри его находится весь галактический диск).
Вот и получается, что волны плотности между радиусами Линдблада живут и обращаются по диску независимо от волн плотности внутри радиуса Линдблада - вторые именуются спиральными рукавами, а первые, внутренние, формируют бар.
Иллюстрация того, как синхронно поворачивающиеся орбитальные эллипсы формируют волны плотности:
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/77696429.jpg)
Тут мы видим и волны плотности внутри одного радиуса (бар) и между радиусами (спиральные рукава).
При этом стоит упомянуть интересное обстоятельство. На динамику вещества в волне плотности очень большое влияние оказывает газ. Дело в том, что звезды входят в волну и выходят из нее без существенных последствий для себя и своего движения - а большие газовые облака при сближении соударяются, сжимаются (отчего спиральные рукава и являются областями звездообразования и посему так хорошо видны), теряют кинетическую энергию - и в результате, газ приобретает тенденцию "опускаться" - теряя скорость, приближаться к центру галактики. Газ из основной части диска по этой причине опускается к внутреннему радиусу Линдблада - и, в результате, формируется хорошо известная из наблюдений зона звездообразования в центральной части спиральных галактик, некогда удивлявшая астрономов (ведь без учета этого обстоятельства трудно понять, отчего газ в балдже не закончился миллиарды лет назад). А неизрасходованный газ, случайно опустившийся ниже радиуса Линдблада, тормозится в баре и опускается еще ниже - к самому центру галактики.
А что у нас в центре галактики? Правильно, черная дыра. И теперь становится ясным, какому именно источнику сверхмассивные черные дыры в центре галактик обязаны подпиткой газом и своим ростом.
А заодно - и почему масса центральной черной дыры галактик коррелирует с массой и размером балджа (как правило, чем больше балдж - тем больше и масса черной дыры).
Что интересно - при достаточно большом количестве медленно вращающегося газа, поступившего в центральную область галактики, он начинает еще и разрушать бар, то есть, своим воздействием рассеивать звезды в баре. В результате бары оказываются зачастую временным компонентом галактики (поэтому так много спиралей без бара), разрушающимся за короткое время - несколько сотен миллионов, максимум, миллиардов лет. Но на самом деле все еще сложнее - если галактика после разрушения бара опять захватит порцию газа с большим угловым моментом (а мы знаем, что галактики постоянно захватывают порции газа с большим угловым моментом. По крайней мере, большие спиральные галактики - хищники Вселенной. Посмотрите, например, на нашу Галактику - с каждой поглощенной галактикой-спутником она захватывает порцию газа!) - то быстро вращающийся захваченный газ затормозит процесс падения газа во внешних областях диска на центр галактики, тот очистится, и бар возродится. То есть, бары галактик приходят и уходят - причем доля спиральных галактик с баром за счет описанного процесса может позволить даже оценить скорость роста спиральных галактик (оценка дает, в среднем, удвоение массы за 10 Gyr, то есть, миллиардов лет).
Разумеется, спиральный рукав так просто не разрушить - в нем концентрация газа практически никогда не может оказаться достаточно высокой. К тому же, эта зона диска более чувствительны к возмущениям со стороны гравитационных полей соседних галактик - поэтому спиральные рукава оказывается более устойчивыми.
Кстати, может возникнуть вопрос: как проверить, что рукава галактики формируются именно таким образом, а не как-нибудь иначе. Скажем, много лет существовала, существует и до сих пор находит свое место в учебниках идея ударных волн в диске - в этой модели формирование рукавов никак не связано с особенностями орбитальных траекторий звезд; звезды в ней могут вращаться хоть по эллипсам, хоть по окружностям, а в диске все равно может возникнуть и бежать по нему ударная волна, которую мы видим как спиральный рукав - хотя бы, опять же, под действием притяжения объектов диска в зоне их случайного сближения.
Справедливости ради следует отметить, что эта модель появилась первой, в течение ряда лет считалась единственной, и вообще, ей уже пятьдесят пять лет.
Проблема в том, что внешним наблюдением, казалось бы, выбрать варианты происхождения трудно: у галактики же не спросишь, отчего у нее возникли рукава - просто от волн плотности или от сближения эллипсов, по которым звезды и газовые облака обращаются вокруг центра. А внешне в обоих случаях видим практически одинаковые рукава, хранящие секрет механизма своего возникновения.
Оказывается, однако, что различить сценарии формирования рукавов можно, причем, по одному параметру: в обоих сценариях должно отличаться поведение угла, под которым закручены рукава, то есть, угла между осью рукава в некоторой точке и окружностью с центром в центре галактики, пересекающей его в этой точке (именуется он иногда интересно: угол подъема или угол тангажа, pitch angle).
В случае самопроизвольного формирования волны плотности в рукаве, как очевидно, пока серьезным образом не изменятся характеристики диска и галактики в целом (то есть, при неизменных массе и плотности галактики), угол подъема остается неизменным - он определяется только внутренними свойствами галактики в целом и ее диска в частности.
В случае же формирования рукава внешним воздействием или самогравитацией по механизму сближения траекторий, оказывается (и это нетрудно понять), что угол подъема начинает эволюционировать - он уже не является собственным свойством диска и изменяется по своим законам. И расчеты показывают, что закон этот достаточно прост - по мере дальнейшего сближения эллиптических траекторий вовлекаемых в рукав объектов, рукав должен закручиваться все сильнее, причем угол подъема рукава изменяется примерно пропорционально арккотангенсу времени, прошедшего с начала процесса (ну, или котангенс угла подъема пропорционален времени).
А это уже допускает статистическое исследование...
И вот только недавно появился результат: измерение угла подъема спиральных галактик для различных их возрастов показало практически равномерное распределение котангенса угла подъема их рукавов. То есть, углы подъема рукавов действительно изменяются с возрастом галактики. А это подтверждает описанный механизм формирования спиральных рукавов.
-
И кое-что о том, откуда берутся и куда деваются дисковидные галактики...
Моделирование большого мерджинга показывает следующее:
Независимо от формы темного гало сливающихся галактик, их звездные компоненты после мерджинга формируют эллипсоидальную структуру.
А вот с газом интереснее. При достаточно большом суммарном количестве газа в сливающихся галактиках, он ведет себя интересно: вначале "расползается" практически по всему образованному эллипсоиду, но потом быстро аккрецирует на его плоскость вращения, причем, преимущественно, начиная с центральной части полученного образования. В результате во внутренней части собирающейся после слияния галактики начинает появляться и быстро расти от центра к периферии достаточно плотный газовый диск.
Если газа не слишком много, аккреция газа на плоскость вращения происходит медленнее и не слишком выражена. Соответственно, диск является неплотным и растет медленно.
А дальше происходит закономерный процесс. В плотном диске (при большом содержании газа в исходных галактиках) начинается бурное звездообразование, причем потеря материала диска от взрывов сверхновых относительно невелика - ниже скорости аккреции на него (газовый диск успевает в основном сформироваться до того, как первые массивные звезды в нем успевают взорваться сверхновыми и выбросить взрывами газ из диска). В результате в галактике формируется явно видимый звездный диск.
В неплотном диске (при относительно небольшом содержании газа) рост диска происходит медленнее, и звездообразование в нем быстро прекращается, потому что взрывы сверхновых от самых массивных из новообразованных звезд, успевающих быстро прожить свою жизнь, "сдувают" падающий на диск газ. Поэтому он быстро исчезает, точнее, расползается по галактике и нагревается, и звездный диск не образуется - в лучшем случае, плотность звезд в нем повышается на несколько процентов по сравнению с окружающей галактикой. А потом и эта плотность постепенно (и относительно быстро) уравнивается с плотностью галактики, потому что звезды за счет случайных движений мигрируют из плоскости вращения.
Таким образом, вывод прост: дисковидные галактики формируются при большом мокром мерджинге; большой сухой (и даже влажный) мерджинг формирует эллиптическую галактику.
Заодно появляется объяснение давно известного факта: раньше, миллиарды лет назад, мерджинги формировали преимущественно спиральные галактики, а нынче в основном эллиптические. Все просто. Нынче газ в галактиках закончился.
Заодно интересен ответ на вопрос, как из спиральной галактики получается эллиптическая. Тут опять же результат получен моделированием. Только теперь - моделированием не только больших, но и малых мерджингов.
Оказалось интересное. При некомпланарном малом мерджинге (когда плоскость орбиты захватываемого спутника лежит под большим углом к диску хозяина) дисковидная структура сохраняется независимо от характера мерджинга - будь он сухой или мокрый. Диск при этом сохраняется.
Интуитивно кажется, что при компланарном малом мерджинге массивной дисковидной галактики и галактики-спутника, то есть, при захвате дисковидной галактикой спутника, обращающегося вокруг нее по орбите, близкой к ее (галактики-хозяина) плоскости, диску тем более ничего не грозит - ведь спутник захватывается именно в плоскости этого самого диска.
А вот и нет. Оказалось, что независимо от прочих условий, в том числе, характера материала спутника, по крайней мере, при соотношении масс сливающихся галактик от 1:3 до 1:9, при компланарном малом мерджинге диск разрушается, и результатом слияния оказывается эллиптическая галактика с низкой эксцентричностью (массивная сфероидальная галактика Е0, см. выше). А для сохранения дисковидной структуры (вопреки очевидности) требуется именно, чтобы слияние было некомпланарным, то есть, чтобы захваченный спутник находился вне плоскости диска. Тогда "динамический нагрев" диска (получение материалом диска в процессе мерджинга значительных скоростей, направленных вне его плоскости) окажется недостаточным для разрушения дисковидной структуры.
А вот большой мерджинг дисковидных галактик - слияние дисковидной галактики с другой галактикорй близкой массы - является фатальным для дисковидной структуры при практически любых условиях.
-
И немного романтики в классификации галактик.
Как и у звезд, у галактик цвет и светимость не являются совершенно независимыми параметрами, хотя они связаны друг с другом не так строго, как у звезд, и совсем по иной причине.
Для галактик существует своя диаграмма "цвет-светимость" - вот она какая.
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/76739785.jpg)
По горизонтальной оси отложена абсолютная звездная величина (светимость) галактик, по вертикальной - цвет (точнее - показатель цвета), снизу вверх - от голубого к красному.
Таким образом, чем выше на диаграмме находится галактика, тем выше ее показатель цвета (тем более она является красной), а чем ниже - тем он меньше (она является более голубой). Чем правее на диаграмме галактика - тем она ярче (выше ее светимость).
И, подобно звездам, галактики тоже занимают на диаграмме только лишь определенные области
Только вот если звезды на диаграмме "цвет-светимость" занимают несколько ветвей, причем большая их часть - главную последовательность, то галактики распределяются в трех областях, получивших очень красивые названия: красная последовательность, голубое облако и зеленая долина.
Красная последовательность расположена сверху и занимает всю верхнюю часть диаграммы. Видно, что ей принадлежат и галактики невысокой яркости, и галактики средней яркости, и самые яркие галактики - и все они объединены тем, что они являются красными, причем с ростом светимости их показатель цвета растет, что, в принципе, вполне объяснимо (чем больше галактика, тем быстрее она сформировалась. Парадокс даунсайзинга). Галактики красной последовательности - это преимущественно (а для галактик большой светимости - практически исключительно) эллиптические галактики, в которых зведообразование давно прекратилось или его интенсивность очень низка.
Голубое облако - более компактная область голубых галактик, в которых существует достаточно много газа и процессы звездообразования идут достаточно (а иногда и весьма) интенсивно - неправильные карликовые и (для центральной и правой части облака) спиральные галактики.
Промежуток между красной последовательностью и голубым облаком называется поэтично - зеленая долина. Он весьма слабо заселен, и его составляют преимущественно редко встречающиеся т.н. красные спиральные галактики.
Диаграмма, что нетрудно понять и подтверждено наблюдениями удаленных галактик, постепенно эволюционирует со временем и за последние миллиарды лет несколько изменила форму. Со временем правая часть красной последовательности постепенно поднимается, а голубое облако "расплывается", к тому же все больше галактик растут и дрейфуют вправо и вверх по диаграмме.
Ну, и немного о дорогах, которые галактики выбирают. А именно, как попасть в зеленую долину (или немного о прелестях терминологии).
В зеленую долину ведут два пути.
Первый из них прост и открыт для всех: подняться в зеленую долину из голубого облака. Все там будут рано или поздно (кроме тех, кто там уже побывали). На пажитях злачных, у вод тихих. Когда звездообразование в галактике голубого облака начнет заканчиваться, и большие короткоживущие яркие голубые и белые звезды начнут умирать в ней чаще, чем рождаться.
Второй путь редок и не каждому доступен - спуститься в зеленую долину из красной последовательности большим влажным или малым мокрым мерджингом.
-
А еще есть варианты классификации галактик по наблюдаемой активности ядра.
В центре почти каждой большой (и, скорее всего, большинства малых) галактик находятся сверхмассивные черные дыры массами в сотни тысяч (редко), миллионы (часто), а иногда - и миллиарды масс Солнца.
В принципе, если в большой галактике нет центральной черной дыры - так это наверняка потому, что она там была и убежала. Серьезно. При мерджинге может произойти (спустя долгое время) слияние центральных черных дыр галактик. И при этом получившаяся при слиянии черная дыра может приобрести импульс - подчас, достаточный для того, чтобы вылететь из галактики. И такие черные дыры, несущиеся прочь из галактики, известны.
Представляете? По галактике несется объект массой в миллионы солнечных...
В ряде случаев, взаимодействие черной дыры с окружающей ее материей (звездами и облаками газа и пыли) в ядре вызывает целый ряд процессов, и некоторые из них имеют грандиозный и катастрофический характер. При наблюдении это может проявляться в мощном излучении, исходящем от центра галактики и превышающем излучение звезд, которые могли бы его сформировать; колебаниях мощности этого излучения, которое подчас может превышать мощность излучения всей остальной галактики; выбросах газа с большими, иногда релятивистскими скоростями, причем в экстремальных случаях длина струй выброшенного газа (джетов) может превышать размер галактики. А самых экстремальных - достигать миллионов световых лет.
Такое безобразие именуется галактикой с активным ядром, и активность ядра вызывается захватом материала (в основном, газа, подчас пыли, а иногда - целых звезд) центральной черной дырой, и определяется интенсивностью и подробностями захвата. Дело в том, что вещество на черную дыру не падает просто так - оно вначале закручивается вокруг нее, образуя аккреционный диск, центральные части которого могут иметь температуру в миллиарды градусов, и захватывается только из внутренней области диска. Кстати, похоже, балджи дисковидных галактик образованы из древних аккреционных дисков - по крайней мере, это согласуется с моделированием, да и законы вращения у них идентичны.
Галактики с активными ядрами делятся на четыре категории: сейфертовские (или галактики Сейферта), радиогалактики, квазары и блазары (лацертиды). Обычно выделяют еще один класс галактик с активным ядром - лайнеры.
Лайнеры (LINER - a Low-Ionization Nuclear Emission-line Region) - это галактики с ядром, вокруг которого существуют так называемые области эмиссионных линий низкой ионизации. Спектры таких ядер содержат линии и полосы слабоионизированных или нейтральных кислорода, азота и серы. Почти треть ближайших галактик относится к типу галактик с лайнером - преимущественно, эллиптические, линзовидные или спиральные с развитым балджем.
В течение ряда лет считалось, что лайнер возникает благодаря активному звездообразованию в галактике - пока, наконец, не стало ясным, что значительное количество галактик с лайнером имеют вполне нормальное, а иногда и пониженное звездообразование. В настоящее время считается, что лайнеры возникают в результате ионизации газа в центре галактик ударными волнами, возбуждаемыми аккреционными процессами в достаточно разреженном аккреционном диске центральной сверхмассивной черной дыры.
Лайнер - это, в принципе, преходящее явление - это состояние может возникнуть, скажем, при захвате ядром галактики порции плотного газа. А потом может прекратиться столь же быстро, как и возникло. В результате мне помнится один восхитительный заголовок на каком-то популяризаторском сайте "В небе на глазах ученых вспыхнули шесть лайнеров".
Галактики Сейферта - это галактики, у которых спектр излучения ядра показывает наличие мощных выбросов газа со скоростями порядка тысяч километров в секунду. Как правило, сейфертовскими являются спиральные или неправильные галактики. Примерно один процент спиральных галактик относятся к сейфертовским. Всю жизнь считалось, что их два типа - в зависимости от скорости выбросов, и только в этом году появились веские причины считать, что тип один, а виноваты условия наблюдения и интенсивность выбросов. Собственно, по механизму возникновения излучения это - квазар (см. ниже) очень низкой, на несколько порядков ниже, чем у "настоящего" квазара мощности. потому что аккреционный дичк, соответственно, гораздо меньше по размерам и плотности.
Кстати, судя по всему, еще во времена появления рода человеческого (именно рода) наша Галактика вполне могла считаться слабоактивной сейфертовской галактикой.
Радиогалактики - галактики с очень мощной светимостью в радиодиапазоне (иногда большей, чем в оптической области), не сопровождающейся аномально высокой оптической светимостью. Радиоизлучение таких галактик имеет синхротронное происхождение - масса выбрасываемого из ядра заряженного газа тормозится мощным магнитным полем ядра, генерируя радиоволны.
Квазары... Ну, про квазары говорить можно многое - и все это сказано до нас... :) Похоже, это чуть ли не самый популярный астрономический объект... Квазар - мощнейший источник оптического и радиоизлучения (а также рентгеновского и прочего), который может затмить (и подчас легко это делает) всю галактику, ядром которой он является. Источником чудовищного излучения квазара является очень мощный аккреционный диск, намного более мощный и плотный, чем в других галактиках с активным ядром. Значительная масса материи, втягиваясь в черную дыру квазара, формирует аккреционный диск, в котором движется с колоссальной скоростью, нагреваясь до упомянутых выше миллиардов градусов, и часть ее выбрасывается вдоль полюсов дыры, формируя колоссальные джеты. В таких случаях до двадцати-тридцати процентов массы падающего вещества могут переходить в излучение, что вполне может, если квазар пожирает звезды, обеспечить его светимость , в десятки миллиардов раз большую, чем у Солнца.
Увы, в наше время Вселенная стала достаточно зрелой, и такие монстры почти перевелись. В прошлом, миллиарды лет назад, они водились во много раз чаще. Нынче же, съев весь доступный (содержащийся в галактиках) материал, они в основном успокоились.
Блазары (лацертиды) - очень интересные и объекты с еще более мощным излучением. Исторически их многие считают одним из видов квазаров - но тут есть нюансы...
Блазары могут изменять свою чудовищную яркость в десятки раз за короткое время, но самое интересное в них - это то, что их излучение не носит теплового характера - то есть, излучается не нагретым газом. Это излучение - синхротронное, оно возникает от того, что заряженные частицы, разогнанные черной дырой до околосветовых скоростей (до 0,999995 скорости света!), тормозятся чудовищно мощным магнитным полем черной дыры и аккреционного диска, излучая при этом уже не радиоволны, а видимый свет, ультрафиолетовое излучение и дальше, в область высоких энергий - рентгеновское и мягкое гамма-излучение.
Блазары (лацертиды) - это бывшие квазары, черные дыры таких колоссальных размеров, что их тяготение слабо изменяется на расстояниях порядка диаметра звезды, так что, в отличие от квазара, захватываемая блазаром звезда не разрывается на части, а глотается им почти целиком. Правда, при этом определенная часть звезды в черную дыру не падает, а со скоростью, близкой к скорости света, "выстреливается" вдоль полюса блазара, формируя в его магнитном поле непредставимо мощное излучение. В результате блазары являются рекордсменами в нынешней Вселенной по мощности излучения и характерным энергиям. Классический пример - APM 08279+5255, объект яркостью в квадриллион (я не ошибся - 10^15) раз более яркий, чем Солнце. Аккреционный диск этого монстра, обращающийся вокруг черной дыры массой 23 миллиарда солнечной, имеет диаметр около двух тысяч световых лет - а само излучение рождается в области, чуть большей по размеру, чем Солнечная система.
Кстати, что такое светимость в квадриллион солнечных...
Если бы этот блазар был расположен от нас на расстоянии в пятьсот световых лет - он имел бы для нас видимую яркость Солнца. А видимую яркость полной луны он имел бы на нашем небе при наблюдении с расстояния в 316 тысяч световых лет. Между прочим - это в два раза больше, чем расстояние до Большого Магелланова облака.
Ну, и стоит заметить, что очень часто активность ядра не слишком наблюдается в излучении. Ядро практически любой гигантской и сверхгигантской эллиптической галактики активно, оно выбрасывает мощный джет - но активность ядра в части его излучения наблюдать достаточно сложно.
-
Эр Гюнце, я тут совершенно случайно, читая местную газету, наткнулся на ссылку на работу группы исследователей из Пассадены, которые моделировали наличие разумных цивилизаций в галактике Млечный Путь, и считают, что разумных цивилизаций у нас должно быть много, но их наивысшая плотность была далеко от нас в пространстве (ближе к ядру) и пик пришелся на весьма далекое прошлое.
Материал здесь: https://arxiv.org/abs/2012.07902 (или уже в pdf формате здесь: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2012/2012.07902.pdf). Я лично не впечатлен, но интересно, что Вы думаете :)
-
Прелесть какая. Я тоже... наткнулся... "Из одного уравнения с множеством неизвестных мы, задавшись значениями этих неизвестных, показавшимися нам симпатичными, получили такие-то выводы".
А задались бы другими значениями - получили бы совсем другие выводы.
А чем эти взятые с потолка значения лучше тех, которые сосед возьмет с пола, и почему этим результатам можно верить больше, чем результатам соседа - никто не знает.
Кстати, астрономией в работе даже не пахнет - она даже не учитывает фактора коротационного круга, то есть, того, что возможная биота на облюбованном ими радиусе на порядок (минимум! может, на несколько порядков!) интенсивнее подвергается стерилизующим космическим воздействиям, чем в районе нашего расположения. . И вообще, анекдот - но влияние внешних факторов на прерывание развития потенциальной биоты даже не берется в расчет. И история развития самого галактического диска не учитывается. "Какая история? Какая динамика эволюции звездного населения? Какой вообще космос? Мы же не астрономы, мы астробиологи - интересуемся сферической жизнью в вакууме!".
Хотя в общем, идея определить динамику распространения во времени и объеме диска планетных систем аналогичных Солнечной (по звезда и металличности) - эту часть работы - пожалуй, интересна, не занимайся ей другие часто и регулярно.
-
PS
а вообще, юмор в том, что Солнце находится на коротационном круге. Радиусе, на котором скорость обращения диска Галактики близка к скорости движения рукавов по диску. Соответственно, это - область, в которой в течение длительного времени рукава не появлялись, а значит, темп звездообразования (тот самый SFR) ва среднем за долгое время был очень низок - и, соответственно, мала плотность сверхновых как пространственная, так и временная. На иных радиусах средняя длительная SFR и частота сверхновых существенно выше. Заодно по сугубо геометрическим причинам там выше плотность "отложенных" катастроф - сверхновых Iа типа, вспышек мягких гамма-репитеров, коллапсов локальных облаков с местными вспышками зведообразования и т.п. А по историческим причинам - на облюбованном авторами радиусе сейчас (в наше время) меньше срок жизни звезд данной массы, потому что выше их металличность* (металличность звезд в диске падает по мере удаления от центра. И растет со временем. А чем выше металличность звезды - тем меньше срок ее жизни при данной массе. Скажем, если бы Солнце имело металличность раза в полтора выше, жизнь погибла бы еще в конце палеозоя от глобального потепления - а сейчас температура на поверхности Земли была бы выше точки кипения). Хотя бы этот факт должен учитываться в любых моделях - хотя бы тут и была бы новизна (и интерес) работы. Вот только это уже была бы не астробиология с упражнениями в статистике над неизвестными величинами, а хорошая добротная многолетняя работа по галактической астрономии. С моделированиями, верификацией по наблюдательным данным по другим спиралям, поправками на их морфологию, историю, и пр. А если бы учесть еще и динамику распределения металличности (а следовательно - и времени жизни) звезд по радиусу в процессе эволюции диска - две очень интересные работы.
*Металличность (звезды, газа и пр. материала) - содержание в нем металлов.
А металлами в астрономии называются все химические элементы тяжелее гелия. И кислород с азотом, и углерод, и сера с фосфором.
-
Кстати, о продолжительности жизни...
Я упоминал, что чем выше масса звезды, тем меньшим является ее срок жизни.
В целом, время жизни звезды существенно зависит не только от массы, но и от других факторов, в первую очередь - металличности (чем она ниже, тем звезда живет дольше), но все же масса звезды играет определяющую роль.
В среднем, время жизни звезды (вернее, время ее нахождения в "нормальном" состоянии, то есть, пребывания на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Расселла - о ней, если кто-то захочет, я еще расскажу) ориентировочно зависит от массы следующим образом (приведены масса звезды в единицах солнечной массы, спектральный класс и расчетное время нахождения на главной последовательности при металличности, равной солнечной, в миллионах лет):
50 масс Солнца - класс О5 - 3 - 5 млн. лет.
15 масс Солнца - класс B0 - 10 млн. лет.
9 масс Солнца - класс В3 - 22 млн. лет.
5,4 масс Солнца - класс В5 - 60 млн. лет.
2,6 масс Солнца - класс А0 - 300 млн. лет.
1,9 масс Солнца - класс А5 - 750 млн. лет.
1,6 масс Солнца - класс F0 - 1500 млн. лет.
1,35 масс Солнца - класс F5 - 2500 млн. лет.
1,0 масс Солнца - класс G2 - 8200 млн. лет.
0,5 масс Солнца - класс G8 - 50 000 млн. лет.
0,1 масс Солнца - класс М8 - 10 000 000 млн. лет.
Для сравнения: возраст Вселенной - 13, 8 миллиардов лет.
Легко видеть, что звезды, меньшие Солнца по массе даже не столь уж намного, могут совершенно спокойно жить в течение времени, равного возрасту Вселенной, не начиная заметным образом эволюционировать.
Это подтверждается на практике - ушедших с главной последовательности звезд массой 0,7 масс Солнца и менее еще ни разу не наблюдали. И звезды малой массы еще миллиарды лет могут жить в первозданном виде.
Кстати, эта информация хороша для понимания творчества научных фантастов, размещающих древние мудрые цивилизации на планетах каких-нибудь гигантских белых и голубых звезд. Или фантазеров из SETI, домогающихся очередных поисков неземного разума у звезды раннего класса F.
-
https://www.newscientist.com/article/2263645-weird-radio-beam-probably-isnt-aliens-but-its-the-best-candidate-yet
-
Проксима. Вспыхивающий красный карлик класса М5, массой 12% солнечной, светимостью 0,005% солнечной, умеющий при вспышках повышать светимость почти на три порядка.
Планета на расстоянии 0,05 астрономической единицы, в приливном захвате (постоянно обращена к звезде одной стороной), с инсоляцией 65% земной, без магнитного поля и атмосферы (какая уж атмосфера при такой колоссальной активности звезды и без магнитного поля?)
Ну-ну... Техносигнатуры им подавай.
-
Кстати, об обитаемости планет и поисках внеземной жизни.
Проведенное недавно моделирование показало, что в аккреционных дисках вокруг центральных сверхмассивных черных дыр галактик (при условии, что диски не очень велики - не квазары и не блазары, то есть, при не очень высокой активности ядра галактики) могут формироваться планеты.
При этом формирование происходит достаточно медленно, поскольку диск не слишком плотный: в плотном диске за счет трения развивается такая температура, что ни о каком планетообразовании не может быть и речи; мы же помним, что в дисках квазаров температура может достигать не только миллионов, но и миллиардов градусов. Зато масса планетной системы у сверхмассивной черной дыры может оказаться достаточно большой, не чета планетным системам звезд.
Кстати, учитывая, что во внутренней области такого аккреционного диска температура достаточно велика, условия на планетах могут оказаться вполне сравнимыми с условиями на холодных экзопланетах звезд. Планетообразование в аккреционном диске возможно за и около снеговой линии (области, ближе которой невозможна конденсация летучих веществ из-за высокой температуры), так что теоретически на таких планетах может появляться и жидкая вода, и прочие условия для формирования жизни.
Так что при желании, можно сделать вывод, что для существования жизни звезда не слишком нужна.
Фантастам на заметку - можно проявить фантазию и представить себе условия жизни и цивилизацию на такой планете.
Но потом, увы, красивую идею схватили за заднюю ногу и принялись бить безобразными фактами. Сиречь, призадумались и посчитали. Планеты формироваться могут. Температура подходящей для жизни быть может. Вода обнаружиться на планете может. Но есть одна проблема...
Черные дыры вращаются. А значит, им свойственна суперрадиация - при облучении мягкими фотонами в направлении, близком к касательной к эргосфере (область вокруг вращающейся черной дыры, в которой пространство закручивается настолько, что ни один объект не может находиться в покое), на выходе из эргосферы получаем жесткое излучение, причем фотоны приобретают дополнительную энергию за счет вращения черной дыры.
Подсчеты показывают, что сформированная около черной дыры планета будет периодически подвергаться обусловленному суперрадиацией жесткому ультрафиолетовому и рентгеновскому облучению, причем, вероятность того, что интенсивность облучения за длительный период окажется достаточной для разрушения ее атмосферы, оказывается весьма значительной.
-
https://glav-ryba.livejournal.com/618329.html :).
-
Когда в XVIII веке наблюдать затмение Солнца плавали на дикие острова Тихого океана целыми экспедициями ВМФ - никто не удивлялся. :)
Кстати, когда нынче для наблюдений на недели ездят в какие-нибудь дикие высокогорные сухие пустыни в Чили - тоже. А там даже выпить с горя не дают.
А кто такие серпоклювы?
-
Ibidorhyncha struthersii (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%BF%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D0%B2).
-
Какие интересные... куда интереснее срединения... еще и плавают.
Кстати, всем желающим: куда интереснее будет 17 июня 7541 года - тогда в соединении произойдет покрытие Сатурна Юпитером. Вот что я всем советую (и желаю!) увидеть!
-
Кстати - о соединениях и вообще, о конфигурациях.
Исторически, в наблюдательной астрономии конфигурациями назывались видимые взаимные положения небесных тел (в основном, планет и Солнца).
При этом внутренние планеты, орбиты которых находятся внутри земной орбиты (находящиеся ближе к Солнцу, чем Земля) и внешние, более уделенные от Солнца, чем Земля) планеты имеют различные конфигурации.
Конфигурации внутренних (нижних) планет суть элонгации. Вообще-то, элонгацией для любого момента времени называется угловое расстояние между планетой и Солнцем.
Восточной (вечерней) элонгацией называется положение планеты, при котором она находится к востоку от Солнца. В восточной элонгации планета следует по небу за Солнцем, в течение дня теряется в его лучах и видна лишь на закате - когда Солнце уже скрывается или скрылось за горизонтом.
Западной (утренней) элонгацией называется положение планеты, при котором она находится к западу от Солнца. При этом она в своем движении по небосводу предшествует Солнцу и видна лишь на рассвете.
Венеру в западной элонгации древние греки именовали Эосфор (римляне - Люцифер), в восточной - Геспер.
Максимальная элонгация - наибольшее расстояние между солнцем и планетой в ее орбитальном движении. В момент наибольшей элонгации нижняя планета наблюдается лучше всего. Для Меркурия наибольшая элонгация равняется примерно 28 градусам, для Венеры - 47.
Конфигурации с нулевой элонгацией именуются соединениями. В момент соединения планета и Солнце имеют одинаковое прямое восхождение (о небксных координатах нужен отдельный разговор). Строго говоря, соединение, то есть, конфигурация с равными прямыми восхождениями, может определяться не только для планеты с Cолнцем, но и для двух планет; к примеру, можно говорить о соединении Венеры и Меркурия.
Верхнее соединение планеты с Солнцем - конфигурация, в которой Солнце находится между планетой и Землей. Планета, разумеется, в этот момент ненаблюдаема.
Нижнее соединение планеты с Солнцем - конфигурация, в которой планета находится между Солнцем и Землей. Если в нижнем соединении планета и Солнце имеют равные или близкие склонения, мы наблюдаем прохождение планеты по диску Солнца.
У внешних (верхних) планет, а также Луны, характерные конфигурации иные, потому что их видимый путь по небу полностью охватывает весь небосвод.
Соединение (аналог верхнего соединения внутренних планет) - конфигурация, в которой верхняя планета и Солнце имеют одинаковые прямые восхождения. Планета скрыта за Солнцем. Аналогично можно рассматривать соединение двух планет.
Противостояние - конфигурация, в которой прямые восхождения планеты и Солнца различаются на 180 градусов. Дальний аналог нижнего соединения внутренних планет. В противостоянии верхняя планета находится ближе всего к Земле и находится в максимальном попятном движении (поскольку угловая скорость обращения Земли выше, чем у внешней планеты, в это время кажется, что планета идет по небу с востока на запад, в обратном направлении по сравнению с нормальным, "прямым" движением).
Квадратуры - конфигурации, в которых угол между планетой и Солнцем составляет девяносто градусов (строго говоря - в которых их прямые восхождения отличаются на 90°). Подобно элонгациям нижних планет, различаются восточная квадратура (планета находится к востоку от Солнца, Луна - в первой четверти) и западная квадратура (соответственно, планета находится к западу от Солнца, Луна - в последней четверти).
Соединения и противостояния объединяются вместе термином сизигия, под которым подразумевается в данном случае нахождение трех тел приблизительно на одной прямой.
А еще соединение небесных тел иногда именуется их конъюнкцией, противостояние - оппозицией.
Квадратуры планет представляют интерес только для астрологии, а вот квадратуры Луны, как и ее сизигии, весьма интересны для мореплавания. Дело в том, что в лунной сизигии приливы являются наибольшими, а в квадратуре - наименьшими. Морская история учит тому, что незнание этого обстоятельства может привести к неприятным, а то и трагическим последствиям.
-
И о небесных координатах.
Систем указания положения точки на небе несколько. Основная проблема установления таких систем заключается в том, что на небе нет неизменных ориентиров, и любая избранная точка, которую можно использовать для отсчета, с течением времени смещается как относительно данной точки на Земле, так и относительно иных точек, которые можно было бы выбрать.
Поэтому в астрономии вводится понятие эпохи - момента времени, относительно которого определялись начальные точки системы координат. Мы живем в эпоху J2000.0, соответствующую моменту времени 11ч. 58мин. 55,816сек. 1 января 2000 года по всемирному координированному времени - именно на этот момент определены начала отсчета систем астрономических координат.
Самая распространенная система координат (экваториальная) выглядит так:
1. Берется точка, в которой эклиптика (видимый путь Солнца на небе) пересекала небесный меридиан в 11ч. 58мин. 55,816сек. 1 января 2000 года по всемирному координированному времени. Эта точка небесной сферы именуется точкой весеннего равноденствия эпохи J2000.0. От этой точки в восточном направлении отсчитывается угол до круга склонения наблюдаемого объекта (круг склонения наблюдаемого объекта - это большой круг небесной сферы, проходящий через полюс и наблюдаемый объект). При этом угол может отсчитываться в градусах (один градус равен 1/360 полного круга) или в часах (один час равен 1/24 полного круга или 15 градусов). Отсчет в часах удобен тем, что объект за 60 минут смещается по этой координате именно на угловой час.
Указанный угол между точкой весеннего равноденствия текущей эпохи и кругом склонения наблюдаемого объекта называется его прямым восхождением (R. A. - right ascension) и является одной из координат точки на небесной сфере. Условно говоря, это азимут объекта от точки весеннего равноденствия нашей эпохи.
Второй координатой является склонение (declination, dec., δ ) - угол на круге склонения объекта между ним и небесным экватором. Если прямое восхождение всегда отсчитывается на восток от точки весеннего равнодействия эпохи и имеет значение от 0 до 24 часов или 360 градусов, то склонение отсчитывается в обе стороны от экватора, так что оно может изменяться от нуля до +90 градусов для объектов, находящихся севернее небесного экватора, или от -90 градусов до нуля для объектов, находящихся южнее небесного экватора. Разумеется, если склонение объекта 0, он находится на экваторе, если +90 - на северном полюсе мира, а -90 - на южном полюсе мира. То есть, условно говоря, склонение - это высота объекта над горизонтом, если смотреть на объект с экватора (точнее, с того экватора, который был в момент начала эпохи, в 11ч. 58мин. 55,816сек. 1 января 2000 года по всемирному координированному времени).
Следует обратить внимание, что по понятным причинам склонение в норме отсчитывается в градусах, а не в часах, и должно указываться обязательно со своим знаком (плюс или минус).
Примеры указания координат объекта выглядят так:
Сириус - R.A. 06ч 45м 08,9173с, dec. -16° 42′ 58,017″
Эта Киля - R.A. 10ч 45м 03,591с, dec.-59° 41′ 04,26″
Бетельгейзе - R.A 05ч 55м 10.3с, dec. +07° 24′ 25″
Ну, а какой объект имеет координаты R.A. 02ч 31м 48.7с, dec. +89° 15′ 51″? :)
Экваториальные координаты могут входить в обозначение некоторых типов небесных тел. В этих случаях в обозначении указывается код объекта (например, LBV - luminous blue variable, яркая голубая переменная; SGR - soft gamma repeater, мягкий гамма-репитер; SNR - supernova remnant, туманность, оставшаяся после взрыва сверхновой; PSN - possible supernova, кандидат в сверхновые; PSR - pulsating source of radio, пульсар и т.д.) или источник информации (например, ULAS - the United Kingdom Infra-Red Telescope Large Area Survey, Swift - космическая обсерватория наблюдения гамма-всплесков) и его, объекта, координаты (иногда во втором случае перед координатами указывается буква J) Например:
SGR 0501+4516 - мягкий гамма-репитер с координатами R.A 05ч 01м, dec. +45° 16′.
LBV 1806-20 - самая яркая известная звезда, яркая голубая переменная с координатами R.A 18ч 06м, dec. -20°. А ее сосед, находящийся неподалеку магнетар, самый намагниченный известный объект Вселенной, имеет, соответственно, обозначение SGR 1806-20.
ULAS J1120+0641 - самый удаленный квазар с координатами R.A. 11ч 20м, dec. +06° 41′.
Swift J1753.5-0127 - двойная система, в состав которой входит черная дыра, с координатами R.A. 17ч 53,5м, dec. -01° 27′.
Стоит обратить внимание на то, что небесные координаты легко позволяют определить, возможно ли наблюдение того или иного объекта в данной местности. Если Вы живете в Северном полушарии на широте Х, то объект со склонением Х-90° и менее для Вас никогда не взойдет из-за горизонта.
Существует еще одна система координат - галактическая. Для нее экватором считается плоскость симметрии диска Галактики, а полюсом - направление от центра Галактики на Солнце. В экваториальной системе координаты полюса галактической системы для нашей эпохи считаются равными R.A.12ч 51м 26,282с, dec. +27° 07′ 42,01″.
-
Ну, и немного о звездах.
Основная классификация звезд ведется по температуре их поверхности, а стало быть, по видимому цвету. В порядке снижения температуры поверхности для активных звезд (у которых масса в зрелом состоянии достаточна для того, чтобы термоядерные реакции компенсировали остывание; при меньшей массе звезды считаются коричневыми карликами) выделяются спектральные классы O, B, A, F, G, К, M (для коричневых карликов далее следуют основные классы L, T, Y).
Для запоминания классов существует бесчисленное множество мнемограмм на разных языках. Самая известная - Oh Be A Fine Girl, Kiss Me, cамая забавная - Only Boys Accepting Feminism Get Kissed Meaningfully...
Мои собственные варианты:
Гастрономический:
Обычно баранину астрономы и физики жарят с капустой и морковью.
Естественнонаучный:
От ботаники арбузы феноменально желтеют. Как масло.
Поучительный:
Откажись от бананов, ананасов и фиников - жуй коровье масло!
Оздоровительный:
От бальзамов и ароматов фиалки и жожоба кожа молодеет.
Класс О соответствует температурам поверхности звезды от 30000 градусов (для звезд главной последовательности, о которой речь пойдет в следующем посте, это соответствует массам от 18 солнечных. Видимый цвет звезды - интенсивно голубой до синего.
Класс В - это звезды температурой поверхности 10 - 30 тысяч градусов. Массы звезд главной последовательности класса В - от 3 до 18 масс Солнца. Видимый цвет звезды - бело-голубой.
Класс А - температура поверхности от 7500 до 10000 градусов. Массы звезд главной последовательности класса А - от 1,6 до 3 масс Солнца. Видимый цвет - белый.
Класс F - температура поверхности от 6000 до 7500 градусов. Массы звезд главной последовательности - от примерно 1,1 до 1,6 масс Солнца. Видимый цвет - белый, желто-белый.
Класс G, наш родной - температура поверхности 5-6 тысяч градусов. Массы звезд главной последовательности - от 0,8 до 1,1 масс Солнца. Видимый цвет - желтый.
Класс К - температура поверхности 3900 - 5000 градусов. Масса звезд главной последовательности - 0,5 - 0,8 солнечных. Видимый цвет оранжевый.
Ну, и класс М - температура поверхности от двух тысяч градусов. По мере снижения температуры - их цвет меняется от оранжевато-красного до темно-красного. Минимальная масса звезд главной последовательности этого класса - 0,0767 масс Солнца (при металличности, равной солнечной). Менее массивные звезды - это коричневый карлики, которые не могут находиться в стационарном состоянии (постоянно остывают).
Забавная особенность терминологии - более высокие спектральные классы (О, В, А), соответствующие высокой температуре, часто называют ранними, более низкие (К и М) - поздними, хотя к возрасту они имеют достаточно отдаленное отношение (только в части исторического описания эволюции звезд).
Внутри каждого класса вводятся подклассы, обозначаемые в пределах своего класса цифрами от 0 до 9 в порядке понижения температуры. То есть,к примеру, самые горячие звезды класса G - это G0 (еще более горячие - уже F9), самые холодные - G9, а еще более холодные - уже К0. Солнце в таком случае имеет класс G2.
Иногда класс детализируют Скажем, звезда температурой между G2 и G3 может классифицироваться как G2.5. Часто это применяют к красным карликам (звездам класса М, особенно, поздним).
Но это не все.
Один и тот же цвет могут иметь разные звезды - например, красными могут быть и небольшие зрелые звезды, и очень большие на конечной стадии эволюции (когда они резко вырастают в размерах, и температура их поверхности снижается). Поэтому вводится дополнительная (йеркская) классификация по светимости, которая позволяет указать класс светимости звезды, а значит, ее место на диаграмме "спектр-светимость" (Герцшпрунга-Рассела, см. следующий пост), этап ее эволюции и ориентировочный возраст:
Ia+ или 0 - гипергиганты;
I, Ia, Iab, Ib - сверхгиганты;
II, IIa, IIb - яркие гиганты;
III, IIIa, IIIab, IIIb - гиганты;
IV - субгиганты;
V, Va, Vb - карлики (звезды главной последовательности). Таким образом, все "нормальные" звезды, которые уже полностью сформировались, и у которых еще не наступили изменения, характерные для завершения жизненного цикла, считаются карликами независимо от размера;
VI - субкарлики;
VII - белые карлики, конечная стадия эволюции не слишком массивных звезд;
В такой классификации Солнце относится к спектральному классу G2V.
Подавляющее большинство звезд соответствует этой классификации. Однако некоторые типы звезд на разных этапах жизненного цикла приобретают особенности, которые вынуждают вводить дополнительные спектральные классы:
W - звёзды Вольфа - Райе. Это - очень массивные яркие звезды с очень высокой температурой (порядка 70000 K) и интенсивными эмиссионными линиями в спектрах, возникающими из-за больших скоростей движения излучающих свет газов. Возникают в результата сброса оболочки звездой, обнажающего горячую внутреннюю часть. Являются одной из последних стадий жизни крупнейших звезд;
L - звёзды или коричневые карлики с температурой 1500-2000 K и соединениями металлов в атмосфере;
T -холодные метановые коричневые карлики с температурой 700-1500 K;
Y - очень холодные (метано-аммиачные?) коричневые карлики с температурой ниже 700 K;
C - углеродные звёзды, звезды-гиганты с повышенным содержанием углерода во внешних слоях. Ранее относились к классам R и N;
S - циркониевые звёзды;
D - белые карлики, последняя стадия жизни звезды нормальной массы (до 8 - 10 масс Солнца);
Q - новые звёзды (вид переменных звезд. О переменных звездах рассказывать долго и нудно, поэтому такой разговор - явно не для здешних мест);
P - планетарные туманности.
Дополнительно к этому в обозначение спектрального класса звезды могут вноситься поясняющие префиксы и постфиксы (под катом). Их можно не знать и не применять
Префиксы (при необходимости или желании ставятся перед обозначением класса):
d - карлик (звезда главной последовательности);
esd - экстремальные субкарлики;
g - гигант;
sd - субкарлик;
w или wd - белый карлик;
Постфиксы (ставятся после обозначения класса, как правило, характеризуют не столько звезду, сколько наблюдаемый спектр):
c - звезда имеет в спектре особенно глубокие узкие линии;
comp - составной спектр;
con - отсутствуют видимые линии поглощения;
e - эмиссия (эмиссия водорода в звездах класса О);
em - эмиссия в линиях металлов;
ep - пекулярная эмиссия (линии, по своему характеру отличные от нормально соответствующих классу);
er - явственно обращённые эмиссионные линии;
eq - эмиссия с поглощением на более коротких волнах;
ev - переменность относится только к эмиссионным линиям;
ew - эмиссии, типичные для звёзд класса W;
f, ( f ), (( f )) - наблюдаемая эмиссия гелия и неона в звездах класса О;
h - звёзды класса Вольфа-Райе с эмиссионными линиями водорода;
ha - звёзды класса Вольфа-Райе с эмиссионными линиями водорода как поглощения, так и излучения;
k - межзвёздные линии в спектре;
m - сильные линии металлов;
n - диффузные линии (широкие и размытые), обусловленные быстрым вращением звезды;
nn - очень сильно размытые диффузные линии;
neb - добавочный спектр туманности;
p - пекулярный спектр (имеются неправильности);
pq - особенности напоминают спектр новой звезды;
s - резкие и узкие линии;
sh - наличие оболочки, определяемое по спектру;
ss - очень узкие линии;
v или var - изменения в спектре (не обусловленные орбитальным движением и пульсацией);
w или wk или wl - слабые линии;
-
Цвет звезд и количество излучаемой ими энергии не являются совершенно независимыми.
В период от своего окончательного формирования до начала умирания любая звезда подчиняется строгому правилу: чем более она массивна, тем больше энергии она излучает и тем более горячая у нее поверхность. А температура поверхности звезды определяет ее цвет. У холодных маломассивных звезд цвет красный, более горячие и массивные имеют оранжевый цвет, еще более горячие и массивные (как наше Солнце) - желтый. Далее, по мере роста массы, звезды становятся белыми, а самые большие и горячие - голубыми.
Повторюсь, это касается только зрелых звезд в стационарном периоде их существования.
На стадии умирания, завершив стадию стационарного существования, звезды нарушают правило связи массы и цвета.
Диаграмма, на которую нанесены светимость звезд и их цвет (температура поверхности) называют диаграммой Герцшпрунга-Рассела (Г-Р) или диаграммой "цвет-светимость".
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/70931971.png)
На этой диаграмме наглядно показан цвет звезд и их яркость (светимость).
Главная последовательность (полоса, идущая от правого нижнего угла к левому верхнему) и есть место, занимаемое на диаграмме звездами в течение их нормальной жизни. В правом нижнем углу расположены самые маломассивные тускло-красные звезды массой от 0,0767 массы Солнца (при меньшей массе в звезде термоядерные реакции не компенсируют потерю энергии и такой объект классифицируется не как звезда, а как коричневый карлик), в левом верхнем - голубые гипергиганты, которые могут превосходить Солнце по массе в сотни раз, а по светимости - в сотни тысяч и миллионы.
В течение жизни звезда слегка изменяет свое положение на диаграмме, что связано и с изменением ее химического состава, и с изменением строения, к тому же звезды одной и той же массы могут иметь немного разный химический состав (в одних больше элементов тяжелее гелия (выше металличность), в других - меньше), а это влияет на протекание термоядерных реакций в звезде, а следовательно, и на реальное соотношение цвета и светимости. Существуют и иные детали - например, на положение звезды на диаграмме может влиять скорость ее вращения. Поэтому главная последовательность диаграммы Г-Р представляет собой не линию, а узкую область.
Когда же звезда подходит к концу своего жизненного пути, материал для термоядерных реакций в ее центре заканчивается, реакции начинают идти в менее глубоких слоях и звезда начинает увеличиваться в размерах.
Светимость ее при этом возрастает (для меньших звезд - существенно, для больших - незначительно, для самых больших звезд вообще может не возрастать), а площадь поверхности увеличивается, так что поверхность охлаждается и звезда начинает одновременно с увеличением размеров краснеть, то есть, перемещаться на диаграмме Г-Р вправо (и вверх - по мере роста светимости).
Самые малые звезды начнут это делать когда-нибудь потом - для них, с их продолжительностью жизни в десять-двадцать-пятьдесят, а то и намного более, миллиардов лет, время еще не пришло, потому что нашей Вселенной еще всего лишь 13,77 миллиарда лет - поэтому звезд, ушедших с главной последовательности, в нижней правой части диаграммы еще нет. Они появятся позже. Намного позже.
А вот процесс ухода с главной последовательности звезд с размерами, сравнимыми с нашим Солнцем, виден на диаграмме хорошо. Это - умирающие звезды (уходящая вправо от главной последовательности ветвь). Видно, как раздувающиеся звезды постепенно краснеют и становятся красными и очень большими. Это - красные гиганты.
Процесс умирания сравнительно небольших звезд, таких, как наше Солнце, длится относительно медленно и долго, поэтому на диаграмме зафиксировано большое количество звезд этой группы на разных стадиях превращения в красные гиганты.
А вот для массивных звезд процесс раздувания" длятся быстро, жизнь их в "раздутом" виде до взрыва Сверхновой тоже длится недолго (красных гипергигантов - близкой к конечной стадии жизни голубых гипергигантов главной последовательности - вообще известны единицы) - и их на диаграмме почти нет. Зато те, которые есть - это крупнейшие по размеру звезды, диаметр которые может превосходить солнечный в тысячу, а то и в две тысячи раз и быть равным диаметру орбиты Сатурна.
Типичную продолжительность жизни звезд разной массы я приводил.
Для "нормальных" звезд типа Солнца (или массой, ненамного превышающей солнечную) процесс раздувания в красный гигант заканчивается сжатием (коллапсом) горячего ядра и сбросом оболочки (внешних слоев звезды), формирующей так называемую планетарную туманность (к планетам на самом деле отношения не имеющую). На месте звезды образуется белый карлик - раскаленный плотный объект, медленно остывающий. Он после гибели звезды весьма горяч и, разумеется, слабо светится из-за своих малых размеров. Постепенно, остывая, он желтеет, краснеет... рано или поздно он охлаждается и почти перестает излучать свет.
Белые карлики видны на нижней ветви диаграммы Г-Р.
Римские цифры на диаграмме (от I до V) соответствуют классам светимости йеркской классификации (см. предыдущий пост).
Ia+ или 0 - гипергиганты;
I, Ia, Iab, Ib - сверхгиганты;
II, IIa, IIb - яркие гиганты;
III, IIIa, IIIab, IIIb - гиганты;
IV - субгиганты;
V, Va, Vb - карлики (звезды главной последовательности);
VI - субкарлики;
VII - белые карлики;
Если зафиксировать на диаграмме процесс изменения светимости и цвета звезды в течение всей ее жизни, получается фигура, именуемая эволюционным треком звезды.
Форма и расположение эволюционного трека зависит от массы звезды и по общему правилу, как уже понятно, перемещение звезды по эволюционному треку в конце жизни осуществляется направо и слегка вверх (достаточно круто вверх для маломассивных звезд, а самые массивные светимость не изменяют и, соответственно, вверх не перемещаются). После коллапса нормальной звезды трек резко опускается вниз - в область белых карликов. У более массивных звезд трек обрывается взрывом сверхновой, после которой могут остаться нейтронная звезда или черная дыра (а возможно, для некоторых самых массивных звезд, после взрыва не остается ничего кроме огромного облака газа). Нейтронные звезды и черные дыры на диаграмме, разумеется, отсутствуют.
Типичные эволюционные треки:
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/70932567.png)
Видно, что звезды с массами, близких к Солнцу, поднимаются и уходят вправо (краснеют и становятся красными субгигантами (стадия горения водорода в областях, прилегающих к центру звезды), а потом и гигантами.
Звезды большой массы (сверхгиганты) в конце жизни почти без роста светимости уходят вправо и превращаются в красных сверхгигантов.
Голубые гипергиганты превращаются в желтых гипергигантов (желтых супергигантов подкласса 0, он же Ia+), а потом - и в красных гипергигантов того же класса. А иногда и нет - гипергигант может потерять устойчивость и взорваться сверхновой еще на стадии желтого гипергиганта (есть примеры), а может при особенно высокой энергии реакций сбросить внешний слой и стать яркой голубой переменной. Иногда взрыв следует на этой стадии, а иногда дальнейший сброс оболочек приводит к превращению гипергиганта в очень горячую звезду Вольфа-Райе.
Интересная деталь - эволюционные треки показывают, что массивные звезды в процессе выгорания ядерного топлива начинают "метаться" по диаграмме, перемещаясь то влево, то вправо. Это связано с тем, что после "выгорания" гелия ядро начинает сжиматься и нагреваться, пока не вступают в термоядерную реакцию более тяжелые элементы (у гипергигантов в этом процессе последовательно может наблюдаться несколько стадий - до образования в ядре железа). В результате звезды вначале уменьшают свою светимость, а после начала реакций следующего цикла (с участием более тяжелых элементов) опять ее увеличивают. У меньших звезд температура для начала последующих реакций оказывается недостаточной.
Обозначения на этой схеме:
SubG - субгиганты. Стадия, на которой горение водорода в центре уже прекратилось, а горение гелия еще не началось. Звезда несколько увеличивается в размерах, и ее светимость растет в связи с началом термоядерных реакций в областях, прилегающих к ее центру. Эта стадия заметна у звезд средней массы - у более массивных звезд она кратковременна;
RC - красное сгущение. Стадия горения гелия в ядре звезд средней массы высокой металличности (первого типа населения, третьего и последующих поколений). Предшествует переходу в стадию красного гиганта;
RG - красные гиганты;
AGB - звезды асимптотической ветви гигантов. Финальная стадия активной жизни звезды с массой, не слишком превосходящей солнечную. Внутренняя часть этих звезд уже достаточно плотна и горяча, и в их ядре на стадии красного гиганта гелий выгорает. Начинается горение гелия в оболочке вокруг центра звезды, и звезда еще немного увеличивает размер и светимость по сравнению со стадией красного гиганта;
BSG - голубые сверхгиганты;
YSG - желтые сверхгиганты;
RSG - красные сверхгиганты.
У сверхгигантов кроме гелиевых протекают термоядерные реакции с участием более тяжелых элементов (металлов);
WR - звезды Вольфа-Райе. Гигантская звезда сбрасывает внешнюю более холодную оболочку и мы видим раскаленную до пятидесяти-ста тысяч градусов внутреннюю поверхность. Это - самые горячие звезды, но после сброса оболочки их размер и, соответственно, светимость уменьшается по сравнению с предшествующей стадией;
LBV - яркие голубые переменные. Стадия жизни гипергигантов, в которой они часто наблюдаются. Примеры - эта Киля и самая яркая известная звезда LBV 1806-20. Величайшие звезды Вселенной проводят основную часть своей короткой жизни именно в этой стадии;
MS - main sequence, главная последовательность.
Кстати, обратите внимание.
Если большая группа звезд сформировалась в одно и то же время, для нее диаграмма Г-Р имеет характерную особенность.
Спустя какое-то время самые массивные звезды начинают уходить по диаграмме вправо - согласно своим эволюционным трекам. С течением времени этот процесс начинает касаться все менее массивных звезд. В результате диаграмма приобретает вид, указанный на рисунке - до некоторой светимости и цвета звезды "сидят" на главной последовательности - а при больших цвете и светимости с нее уходят. Точка, в которой для данной группы звезд это происходит, именуется MSTO - main sequence turn-off, точка поворота главной последовательности. Нетрудно понять, что положение MSTO показывает возраст группы звезд - чем она ниже, тем группа старше. Если нет возможности измерить абсолютную светимость, оценить возраст группы звезд (скажем, звездного скопления) можно просто по его цвету. А лучше - по разности цветов MSTO и характерной для всех звезд точки, скажем, горизонтального основания ветви красных гигантов или начала ветви AGB, то есть, там, где цвет близок для звезд разной массы.
Вот так расшифроывается загадочная фраза "горизонтальный метод измерения возраста основан на измерении разности цветов MSTO и основания ветви красных гигантов"
Некоторые детали эволюции звезд разной массы - в следующем посте.
-
И об эволюции звезд. Коротко и схематично в самом грубом приближении - если описывать ее не в грубом приближении, то описание будет большим и сложным. Дело в том, что если в первом приближении эволюция звезды определяется лишь ее массой, то в тонкостях она зависит еще и от металличности, момента вращения и иных факторов. А еще - от того, является ли звезда одиночной или входит в систему звезд, и не теряет ли (или наоборот, приобретает) в связи с этим массу из-за взаимодействия с компаньоном на том или ином этапе жизни.
Но, если отвлечься от этих факторов и рассматривать одиночную звезду, то в первом приближении ее эволюция будет, как я говорил, определяться лишь массой и соответствовать эволюционным трекам из предыдущего поста. Описать ее можно примерно так (значения масс приблизительные и зависят от особенностей звезды):
1. Звезды массой до 0,075-0,08 солнечных (коричневые карлики).
Часто говорят, что у таких звезд внутреннее давление в центре и, следовательно, его (центра) температура недостаточны для того, чтобы в нем началась ядерная реакция. На самом деле, это неверно. Ядерные реакции в них протекают - но вероятность вступления атомов водорода в реакцию из-за низких давления и температуры очень мала, а соответственно, мала интенсивность реакций, и выделяющаяся в ходе реакции энергия оказывается недостаточной, чтобы восполнить поверхностную потерю тепла. В результате звезда, вначале после формирования из протозвездного облака являющаяся горячей, постепенно остывает, и вся ее эволюция сводится к тому,что ее температура будет в течение миллиардов лет падать, пока в весьма отдаленном будущем не сравняется с температурой реликтового излучения.
2. Звезды массами от 0,075 до 0,5 масс Солнца (красные и оранжевые карлики).
У этих звезд масса, давление в ядре и внутренняя температура достаточны для протекания ядерных реакций, устанавливающих на поверхности звезды тепловое равновесие при температуре, зависящей от массы (см. диаграмму Герцшпрунга-Рассела). По мере протекания ядерных реакций в центре звезды накапливается гелий, водорода становится все меньше, этот процесс длится десятки (для звезд малой массы - сотни) миллиардов лет, температура все растет и растет. Затем ядерные реакции водорода начинают протекать в прилегающих к центру областях, и звезда увеличивает размер и светимость (стадия субгиганта). Потом ядерные реакции по мере исчерпания водорода прекращаются, внешняя часть звезды сбрасывается в виде планетарной туманности, а от звезды остается ее центральная раскаленная часть, в которой уже не идут ядерные реакции (белый карлик). Масса белого карлика, остающегося от таких звезд, мала, а диаметр, соответственно, велик (именно так - чем меньше масса белого карлика, тем больше его диаметр).
Это - представление сугубо теоретическое, потому что время жизни звезд такой массы на главной последовательности превышает пятьдесят миллиардов лет, то есть, оказывается большим, чем возраст Вселенной. Соответственно ни одна звезда подобной массы во Вселенной еще не покинула главную последовательность.
3. Звезды массами от 0,5 до 8 масс Солнца.
До стадии субгиганта их эволюция протекает как у более легких звезд, только, разумеется, быстрее. Однако на стадии субгиганта, когда горение водорода начинается в прилегающих к ядру звезды областях, температура в ядре постепенно повышается настолько, что в какой-то момент в нем начинают эффективно протекать ядерные реакции с участием гелия (стадии красного сгущения и красного гиганта). Разумеется, при этом энерговыделение и светимость растут, звезда увеличивается в диаметре в десятки и сотни раз - а потом в недрах образуется углерод и кислород и реакция в центре прекращается. При этом она начинается в прилегающих к центру областях (аналог стадии субгиганта, только не для водородного, а для гелиевого горения) и звезда еще немного увеличивает светимость. Интересно то, что на этой стадии светимости звезд разных масс оказываются достаточно близкими, отчего эта стадия именуется стадией асимптотической ветви гигантов (AGB). В конце концов, реакции в прилегающих к ядру областях по мере исчерпания гелия прекращаются, реакции превращения водорода в гелий в вышележащих областях - тоже, оболочка звезды рассеивается и формируется белый карлик, состоящий из гелия, а также углерода и кислорода (продуктов гелиевой реакции), большей массы и меньшего диаметра, чем в предыдущем случае.
3а. На стадии красного гиганта с самыми массивными из таких звезд может при некоторых условиях случиться неприятность. Температура в их ядре уже близка к той, при которой могут начаться ядерные реакции с участием углерода, и если она случайно повысится при нарушениях, например динамики звезды, реакция может начаться во всем объеме ядра (углеродная детонация). При этом звезда может взорваться сверхновой с полным разрушением. после взрыва остается только рассеивающееся облако (SNR - supernova remnant, остаток сверхновой) - и больше ничего.
4. Звезды массами от восьми до, примерно, десяти-двенадцати солнечных.
До стадии AGB - асимптотической ветви гигантов - у них все протекает как и у звезд предыдущей группы, но на стадии AGB их масса рано или поздно оказывается достаточной для начала горения углерода в центре звезды. Звезда становится красным сверхгигантом (это - опасная стадия, потому что при этом есть вероятность ее взрыва - все той же углеродной детонации), после чего горение останавливается, и, если все прошло благополучно, от звезды остается массивный белый карлик, содержащий гелий, углерод, кислород, неон и магний. При этом в ряде случаев в зависимости от металличности и момента вращения все проходит не столь гладко и ядро коллапсирует, так что происходит взрыв сверхновой и образование нейтронной звезды.
5. Звезды массами свыше двенадцати солнечных масс.
После начала горения углерода и превращения звезды в красный гигант температура через некоторое время возрастает настолько, что в ядерную реакцию вступают более тяжелые металлы (неон, кислород, кремний...). Начинается слоевое горение - в центре идут более высокотемпературные реакции, над ними - менее высокотемпературные, еще выше - низкотемпературные, например, гелиевая, еще выше - водородная... Они начинаются, заканчиваются после исчерпания запасов соответствующего элемента, начинаются в вышележащих слоях - и звезда еще увеличивается в размерах и проходит стадии голубого, желтого, красного сверхгиганта и начинает изменять свою светимость в зависимости от того, какие реакции начинают или заканчивают протекание в тех или иных слоях, перемещаясь по диаграммме Г-Р влево и вправо. В конце концов, реакции в центре заканчиваются образованием железа (дальнейший синтез энергетически невыгоден, потому что нуклоны в ядре атома железа обладают самой высокой энергией связи), а потом температура ядра становится такой большой, что в нем начинают интенсивно рождаться нейтрино. Происходит катастрофа - в результате быстрого нейтринного охлаждения ядра (URCA-процесса) давление в нем падает и не может противостоять давлению вышележащих слоев, ядро быстро сжимается (коллапсирует) и происходит мощный взрыв сверхновой II типа (может, когда-нибудь я и о сверхновых расскажу. Если кому-то интересно). От звезды остается нейтронная звезда или черная дыра (второе для больших масс - вероятнее).
5а. Гипергиганты массами свыше тридцати-сорока и более солнечных.
Их финальная стадия имеет свои особенности. При таких колоссальных энергиях внешние части звезды становятся неустойчивыми, и она может вместо стадии красного сверхгиганта начать сбрасывать оболочку, так что мы видим раскаленную голубую поверхность переменной яркости (стадия LBV - яркая голубая переменная, к которой относятся ярчайшие звезды Вселенной).
Далее может произойти взрыв сверхновой, а может - и интенсивный сброс оболочки, после которого образуется туманность массой в несколько солнечных, в центре которой видна звезда, раскаленная до еще более высоких температур (потому что мы теперь видим ее более глубокие и горячие слои) - пятьдесят-сто и более тысяч градусов (звезды Вольфа-Райе).
Но в конце концов или на стадии красного гипергиганта, или на стадии яркой голубой переменной, или на стадии звезды Вольфа-Райе звезда взрывается.
Взрыв гипергигантов имеет свои особенности. Для таких колоссальных звезд даже нейтринного охлаждения не хватает для отвода энергии от бурно сжимающегося ядра - и в нем энергия растет настолько, что начинают интенсивно рождаться электрон-позитронные пары. В результате масса (она же энергия) ядра быстро выносится в верхние слои звезды, и там начинается аннигиляция позитронов. Происходит взрыв чудовищной мощности - взрыв гиперновой, энергия которого подчас превышает энергию взрыва "обычной" сверхновой на два порядка. После взрыва гиперновой от звезды не остается ничего, кроме рассеивающегося в пространстве облака массой в десятки и даже сотни солнечных (одного железа в нем может быть 10-20 масс Солнца).
Возможен и иной вариант. Если звезда вращалась очень быстро и имела мощное магнитное поле, при коллапсе ее ядро выстреливает часть материала звезды двумя узкими потоками (джетами) вдоль полюсов вращения. Джеты выстреливаются с околосветовой скоростью, генерируют мощное гамма-излучение, и тот, кто оказывается на луче их распространения может даже не успеть понять, что произошло... Словом, происходит длинный гамма-всплеск, ярчайшее из явлений природы, наблюдаемое с любого расстояния без ограничений и способное стерилизовать любую планету, попавшую под джет, на расстояниях в сотни и даже тысячи световых лет (а угол расхождения луча джета не так уж мал, единицы градусов). Такой взрыв звезды именуется коллапсаром.
Кстати, о длинных гамма-всплесках. Собственно, с любого расстояния, вплоть до десяти и более миллиардов световых лет наблюдаются гамма-кванты. Но если повезет, джет, проходя через сброшенную до взрыва оболочку, вызывает в ней вспышку, видимую как т.н. оптическое послесвечение. По нему, если оно наблюдается, можно определить (по спектру и красному смещению) расстояние до гамма-всплеска.
Так вот. Понятно, что на формирование оптического послесвечения уходит ничтожная доля энергии самого гамма-всплеска - и тем не менее, скажем, послесвечение гамма-всплеска GRB 080319B, произошедшего на расстоянии 7,5 миллиардов световых лет, можно было видеть в течение полуминуты невооруженным взглядом.
Вдумайтесь. Расстояние - семь с половиной миллиардов световых лет. В три с лишним тысячи раз дальше самого далекого видимого глазом объекта. В два с половиной миллиона раз ярче самой яркой из известных сверхновых. И это - лишь ничтожная доля энергии всплеска.
-
Все же про переменные звезды я расскажу. В надежде, что хоть кто-то соблазнится и заинтересуется.
Переменными звездами называют звезды, которые хотя бы однажды заметным для наблюдений образом изменили свою светимость.
В принципе, любая звезда меняет свою светимость - вот только в основном немного и для наблюдателя незаметно (если не вооружаться сверхможным инструментарием) . Скажем, заметить переменность Солнца, находясь у другой звезды, практически невозможно, поэтому нашу звезду к переменным лучше не относить, несмотря на ее активность.
Подавляющее большинство переменных звезд, как правило, относится к одному из следующих классов:
1. Эруптивные переменные звезды. Это - переменные, изменение светимости которых происходит в результате вспышек в хромосфере или короне, обусловленных теми или иными причинами.
2. Пульсирующие переменные звезды. Изменение светимости происходит в результате периодического изменения размера поверхностных слоев звезды. Изменение размера может быть радиальным (изменяется диаметр звезды) или нерадиальным (изменяется ее форма).
3. Вращающиеся переменные звезды. Они либо имеют неоднородную яркость (пятнистые), либо несферическую форму - в результате, при вращении они изменяют свою видимую яркость. Причины неоднородной яркости поверхности разнообразны, но, как правило, их объединяет связь с магнитным полем звезды (формально к этому классу можно отнести Солнце с его пятнами. Впрочем, столь же формально его можно отнести и к эруптивным).
4. Катаклизмические переменные (новые, новоподобные и т. д.). Причина изменения светимости - взрывы в оболочке (новые звезды). Формально сюда можно отнести и сверхновые (взрыв в глубинных слоях звезды) - но они являются переменными однократного действия :)
5. Затменно-двойные системы. Яркость звезды меняется из-за периодического затмения одной звезды в кратной системе другой или из-за изменения их формы за счет взаимного притяжения.
Существуют и другие виды переменных, но они достаточно редки либо достаточно экзотичны.
Думаете, это все? Вовсе нет - это лишь начало. Далее перечисляются основные (подчеркиваю это слово) типы названных классов.
1. Эруптивные переменные в основном подразделяются на:
1.1. Вспыхивающие неправильные (типа UV Кита) - маленькие и тусклые красные (поздних классов М), а иногда - и коричневые карлики, на которых происходят вспышки, подобные солнечным, только гораздо мощнее, так что яркость звезды может в течение считанных секунд увеличиться в несколько раз, а то и на несколько порядков. Их очень много - это самый многочисленный класс переменных звезд, и похоже, что все маленькие красные карлики принадлежат к этому классу (или проходят через эту стадию). Кстати, именно поэтому вероятность появления жизни на планетах красных карликов (а это - самый распространенный класс звезд) весьма и весьма сомнительна.
1.2. Переменные типа BY Дракона - звезды поздних классов (К и М), но большие, чем предыдущие, показывающие нерегулярную вспышечную активность такого же происхождения, но меньшей относительной амплитуды.
1.3. Неправильные эруптивные переменные, вариации светимости которых не описываются какой-то закономерностью и которые не относятся к предыдущим группам:
- неправильные переменные ранних спектральных классов (спектральные классы О - А). Переменность вызвана преимущественно неустойчивым горением внутренних слоев;
- неправильные переменные промежуточных (F-G) и поздних (К-М) спектральных классов;
- неправильные переменные диффузных туманностей (орионовы переменные) - молодые звезды, локализованные в диффузных (рассеянных) туманностях. Это - звезды типа FU Ориона (фуоры) и звезды типа Т Тельца - находящиеся в конце раннего периода формирования (т.н. ПМС-стадии (pre-main sequence, а не то, что некоторые думают!)) юные звезды, нерегулярная яркость которых связана с процессами завершения сжатия и аккреции вещества протозвездного диска;
- быстрые неправильные переменные, подобные предыдущей группе, но не связанные с диффузными туманностями. Они также подразделяются на переменные ранних спектральных классов и переменные промежуточных (F-G) и поздних (К-М) спектральных классов.
1.4. Яркие голубые переменные (см. выше) - гипергиганты, величайшие звезды в мире.
2. Пульсирующие переменные в основном подразделяются на:
2.1. Долгопериодические (классические) цефеиды.
2.2. Переменные типа W Девы. Иногда их называют цефеидами гало - это низкометалличные звезды, в основном, локализованные среди населения типа II (древние звезды второго поколения, формирующие гало нашей Галактики) и по характеру пульсаций яркости похожие на цефеиды, хотя физика их пульсаций носит иной характер. В свою очередь, подразделяются на длиннопериодические (длительность пульсации больше восьми суток) и короткопериодические типа BL Геркулеса (длительность пульсации меньше восьми суток).
2.3. Медленные неправильные переменные. Странная группа звезд, без видимых причин медленно и несильно изменяющих яркость без видимых закономерностей изменения. Обычно это - некоторые гиганты или сверхгиганты.
2.4. Мириды, звезды типа Миры Кита. Зрелые красные гиганты на конечной стадии жизни с периодом пульсации, превышающим сто дней, и изменениями светимости более, чем на одну звездную величину (2,512 раза). Изменения светимости обусловлены неустойчивостью внешних слоев, из-за которой, вследствие развития в ней гигантских волн, она то расширяется, то сжимается, при этом еще и теряя сферическую симметрию.
2.5. Полуправильные переменные - переменные с заметной, но нестрогой периодичностью и непостоянной амплитудой колебаний светимости:
- тип Z Водолея - гиганты поздних спектральных классов с хорошо выраженной периодичностью в диапазоне от месяца до примерно трех с половиной лет. Амплитуда и формы кривой светимости могут изменяться. Как правило, похожи на мириды, отличаясь меньшей амплитудой;
- тип R Лиры - аналогичные предыдущим гиганты поздних спектральных классов с заметно менее строгой периодичностью. Среднее время изменения яркости у таких звезд находится в диапазоне примерно от полумесяца до двух с половиной лет. Иногда у таких звезд накладываются друг на друга несколько периодов колебаний светимости;
- тип μ Цефея - сверхгиганты поздних классов. Амплитуды колебаний светимости около одной звездной величины, периоды близки друг к другу. У таких звезд периоды могут составлять от месяца до нескольких лет. К этому типу относится любимая народом Бетельгейзе;
- тип SX Геркулеса - подобные предыдущим гиганты и сверхгиганты промежуточных спектральных классов F, G, или K с амплитудами изменения блеска до четырех звездных величин.
2.6. Переменные типа RR Лиры (иногда именуемые короткопериодическими цефеидами). Гиганты ранних спектральных классов (от А до F, II - III классов светимости по йеркской классификации) с правильной короткопериодической радиальной пульсацией (колебаниями диаметра с периодами от 4 до 30 часов) и постоянной кривой изменения светимости (амплитуда изменения светимости может доходить до двух звездных величин). Судя по всему, самый многочисленный тип переменных после типа UV Кита. Старые звезды низкой металличности, встречаются в шаровых звездных скоплениях и в гало (короне, сферической компоненте) Галактики.
2.7. Переменные типа RV Тельца. Желтые сверхгиганты классов F или G в максимуме и К или М - в минимуме. Период - промежуточный между классическими цефеидами и миридами (30 - 150 суток). Достаточно массивные звезды на самом последнем этапе эволюции (стадия сброса оболочки при переходе с асимптотической ветви гигантов к белому карлику), так что пульсация развивается в сбрасываемой звездой внешней оболочке.
2.8. Переменные типа β Цефея. Массивные и яркие голубые гиганты главной последовательности (классы B0V - B3V) с незначительными (до 0,3m - 0,3 звездной величины) колебаниями светимости и периодами в несколько часов. В таких звездах из-за неустойчивости пульсирует внешняя оболочка, нагретая мощным излучением внутренних частей звезды.
2.9. Переменные типа δ Щита. Звезды, начинающие сходить с главной последовательности или дошедшие до стадии гигантов классов A и F. Период пульсаций правильный, амплитуда слабо или средне (менее одной звездной величины) выражена и переменна сама по себе (вплоть до временного затухания пульсаций). Причины такого поведения до конца не ясны, у некоторых звезд это типа пульсации радиальные, у других, как оказалось - нет (меняется форма звезды наряду с радиусом). Период пульсаций - несколько часов. К этому классу переменных принадлежит Вега.
2.10. Переменные типа γ Золотой Рыбы. Молодые относительно яркие (спектральный класс A, иногда поздний В или ранний F) слабопеременные (амплитуда колебаний порядка 0,1 звездной величины) короткопериодические (период порядка суток) звезды. Причина пульсаций яркости - нерадиальные колебания поверхности. Проще говоря, по поверхности звезд блуждают гигантские волны с амплитудой скоростей поверхности до 2 км/с.
2.11. Переменные типа ZZ Кита - пульсирующие белые карлики. По белому карлику гуляют волны того же, замечу, физического происхождения, что и волны в океане. Иногда они усиливаются и накладываются - и мы видим пульсации яркости. У некоторых молодых белых карликов к этому процессу прибавляются более изощренные механизмы.
2.12. Открытые в 2017 году так называемые высокоамплитудные голубые пульсаторы. Высокотемпературные (более 30 тысяч градусов) неяркие переменные с коротким периодом (20 - 40 минут) и относительно существенной для столь малого периода амплитудой колебаний светимости (0,2m - 0,4m). Период колебаний очень стабилен и по некоторым данным, обычно возрастает (порядок величины - примерно на одну десятимиллионную периода в год). Подозревают, что это - старые маломассивные звезды, в оболочках которых скопилось значительное количество вынесенного из глубин звезды гелия (в это отношении напоминают тип β Цефея), но пути подобной эволюции звезд такой конфигурации пока непонятны.
3. Вращающиеся переменные звезды:
3.1. Переменные типа α² Гончих Псов (магнитные переменные). Звезды главной последовательности спектральных классов B8V-A7V. Эти звезды имеют сильные магнитные поля, несоосность которых с вращением самой звезды порождает интенсивные процессы в оболочке, проявляющиеся в изменениях яркости.
3.2. Вращающиеся эллипсоидальные переменные. Звезды в кратной системе, приобретшие эллиптическую форму в результате гравитационного взаимодействия с близким компонентом системы. При вращении таких звезд площадь видимой земному наблюдателю поверхности звезды изменяется, соответственно, изменяется ее видимая яркость. Примером такой переменной является Спика (альфа Девы).
3.3. Переменные типа FK Волос Вероники. Быстровращающиеся гиганты с неоднородной поверхностной яркостью спектральных классов G-К. Амплитуды колебаний яркости составляют несколько десятых звездной величины, периоды - порядка нескольких суток. Есть теория, утверждающая что это - слившиеся двойные звезды.
3.4. Переменные типа SX Овна. Голубые гиганты главной последовательности спектрального класса В. Близки к переменным типа α² Гончих Псов, но с более высокой температурой поверхности.
4. Катаклизмические переменные - это:
4.1. Новые звезды. Белые карлики в двойной системе, на поверхность которых аккрецирует вещество второго компонента. По мере накопления водорода на поверхности белого карлика, в нем растут температура и давление - до развития в нем термоядерной реакции детонационного типа (взрыва) (замечу, что когда белый карлик в результате аккреции преодолевает предел Чандрасекара, коллапсирует и взрывается сверхновой типа Ia, в нем протекает не объемная детонация, а куда, казалось бы, более безобидная дефлаграционная реакция ("горение" в поверхностном слое распространяющейся ударной волны. А какая разница в эффекте!). После взрыва опять начинается накопление водорода на поверхности - до следующего взрыва. В зависимости от времени между вспышками подразделяются на быстрые новые, медленные новые, особо медленные новые и повторные новые. Стоит отметить, что, скорее всего, изредка вспышка новой тоже может протекать по дефлаграционному типу и если так, являться куда более яркой, чем обычные детонационные вспышки новых (такие вспышки даже классифицировались как сверхновые типа Iax с мощностью, меньшей, чем у обычных взрывов сверхновых типа Ia). Такая вспышка скорее всего, является неразрушающей. Правда, точного ответа на вопрос о том, возможна ли в будущем после дефлаграционной вспышки повторная вспышка новой, или остаток белого карлика на такое уже надолго не способен, пока нет.
4.2. Карликовые новые. Похожи на новые, но термоядерный взрыв (меньшей мощности) у них происходит не на поверхности белого карлика, а в аккреционном диске, его окружающем.
4.3. Симбиотические переменные типа Z Андромеды - подобны новым, но накопление вещества на поверхности белого карлика происходит не за счет аккреции вещества второго компонента, а за счет испускаемого им звездного ветра - улетучивающегося с поверхности звезды вещества.
4.4. Новоподобные звезды. Класс, куда относят катаклизмические переменные невыясненной природы. Например, если звезда похожа по характеру на новую, но ее вспышка не зафиксирована, ее относят к новоподобным. Потом, если она, наконец, вспыхивает, ее с удовольствием переквалифицируют.
4.5. Сверхновые. Легко понять, что это переменные однократного (но очень эффектного!) действия.
4.6. А еще к катаклизмическим переменным относят поляры (двойная система с белым карликом, обладающим весьма мощным (для звезд этого класса) магнитным полем в которой второй компонент настолько близко к белому карлику, что перетекает на белый карлик. В таких условиях мощное магнитное поле белого карлика не дает притягиваемому газу собраться в аккреционный диск, и вещество падает на магнитные полюса карлика вдоль силовых линий поля, разгоняясь до огромных скоростей и нагревая около полюсов поверхность карлика до миллионов градусов. В результате такая система периодически (для удаленного наблюдателя, в момент, когда он видит магнитный полюс карлика) выбрасывает мощное рентгеновское излучение).
5. Затменно-двойные переменные.
5.1 Затменно-двойные переменные типа Алголя. Две достаточно удаленные друг от друга сферические звезды периодически затмевают одна другую. Соответственно, на кривой яркости хорошо видны начало и конец каждого затмения, а между затмениями светимость системы почти не изменяется.
5.2. Затменные переменные типа β Лиры. Два компонента расположены ближе друг к другу, чем в первом случае, и имеют, соответственно, из-за гравитационного взаимодействия эллипсоидальную форму. В результате кривая изменения яркости выглядит достаточно плавной, яркость изменяется непрерывно, и установить моменты начала и конца затмения непросто.
5.3. Затменные переменные типа W Большой Медведицы. Звезды настолько близки, что их оболочки объединены, обе звезды находятся в полостях Роша друг у друга (то есть, их поверхности притягиваются вторым компонентом с силой, достаточной для отрыва от первого), и в результате непрерывно обмениваются веществом. Собственно, это - единый восьмеркообразный объект. Кривая блеска изменяется непрерывно, начало и конец затмения выявить невозможно, яркость нарастает и убывает плавно.
-
Ну, и о сверхновых.
Собственно, сверхновыми называют разные явления, которые внешне можно отличить по спектру и светимости взрыва - а характер и механизм у них совсем разный. Если пренебрегать деталями, выглядят они примерно так:
Самый популярный (в литературе) взрыв сверхновой - это сверхновая типа II. Процесс выглядит так:
Температура и давление внутри звезды зависит от ее массы. Гиганты и сверхгиганты имеют такую массу, что в их центре понемногу начинают идти ядерные реакции, дающие большой энергетический выход, но и требующие колоссальных температур, в звездах меньшего размера не достигающихся. Со временем термоядерный синтез приводит к обогащению внутренних областей звезды тяжёлыми элементами ( в самых больших звездах, сверхгигантах и гипергигантах - железом и никелем. Образование более тяжелых элементов энергию уже не выделяет, а потребляет, поэтому они при ядерном синтезе а недрах звезд практически не образуются).
В процессе термоядерного синтеза и образования тяжёлых элементов звезда сжимается, а температура в её центре растёт. После образования такого обогащенного тяжелыми элементами ядра его сжатие продолжается, и термоядерные реакции начинают происходить в более высоком слое звезды вокруг центрального ядра, там, где ещё осталось невыгоревшее термоядерное топливо. В результате у самых массивных звезд образуется слоистая структура - обогащенное железом ядро, в котором нет реакций,над ним - слои реакций кислорода и углерода, а еще выше - слои реакций менее тяжелых элементов. Постепенно ядро все растет, давление в нем все увеличивается, температура - повышается.
Все это время ядро звезды успешно противостоит сжатию, потому что при сжатии возрастает температура и давление, этому сжатию противостоящие.
Однако в в некоторый момент из-за высокого давления и температуры в ядре звезды протоны начинают поглощать электроны, превращаясь в нейтроны. В этом процессе образуются нейтрино - и это очень печально, ибо они свободно покидают ядро, нося с собой энергию. Этот процесс нейтринного охлаждения ядра звезды и есть знаменитый URСA-процесс.
В результате потери энергии ядро начинает сжиматься, причем это сжатие уже не вызывает роста давления и температуры - любое их повышение ускоряет образование нейтрино и усиливает охлаждение ядра. В результате, как только начинается нейтринное охлаждение, сжатию уже ничто не противостоит, и ядро звезды стремительно коллапсирует, образуя волну разрежения вокруг себя. Внешние слои звезды стремительно обрушиваются вслед за сжимающимся с околосветовыми скоростями ядром, после удара (и под действием мощнейшего нейтринного всплеска) отбрасываются от него, и формируется сверхмощная ударная волна с температурой в десятки и сотни миллиарды градусов, несущаяся наружу и буквально раскидывающая остатки внешних частей звезды в пространство. На фронте ударной волны из-за колоссальных температур идут термоядерные реакции, в ходе которых образуются все элементы таблицы Менделеева. К этому добавляется еще и перенос энергии в вышележащие слои все тем же потоком нейтрино.
Со стороны виден взрыв колоссальной мощности со светимостью, равной светимости небольшой галактики. Дальше к нему добавляется еще и распад образовавшихся нестабильных элементов...
Таким образом заканчивают жизнь звезды гиганты с массой, превышающей массу Солнца в несколько раз.
Но это - далеко не единственный вариант взрыва сверхновой. Более того - не самый частый. Несколько более частыми являются взрывы сверхновых типа I (строго говоря - Ia, там есть разные тонкости).
Такой взрыв происходит в двойной системе, аналогичной системе новой звезды. Если мы имеем двойную звезду, одним из компонентов которой является белый карлик, размер которого достаточно велик, то может произойти интересное явление - на поверхность карлика от оболочки его компаньона попадает вещество. Масса карлика постепенно растет.Растет давление и температура в его центре. Практически весь карлик представляет собой выгоревшее ядерное топливо, но если температура в его центре растет, она может достичь предела, после которого в этом веществе опять начнутся ядерные реакции. Например, если карлик остался после гиганта массой в две-три солнечных, то ядерное горение в нем остановилось на образовании углерода и кислорода, после чего оболочка звезды улетучилась, а ядро сжалось. Теперь же температура в центре карлика из-за роста его массы может подняться настолько, что в какой-то момент углерод и кислород начинают вступать в термоядерную реакцию, образуя элементы группы железа. Как только эта реакция начинается, она оказывается неустойчивой и начинает быстро распространяться к поверхности, вызывая сверхмощный термоядерный взрыв, вдребезги разносящий поверхностные слои карлика. Мощность такого взрыва сравнима с мощностью ранее описанного взрыва сверхновой типа II, несколько превосходя ее, да и вообще они кое в чем похожи.
Собственно, главное отличие описанных типов взрывов сверхновых со стороны - в спектре взрыва типа Ia практически нет водорода, потому что его уже не оставалось в белом карлике.
Это еще не все. Существуют также типы сверхновых Ib и Ic, по механизму взрыва совсем не похожие на тип Ia, а сходные именно с типом II - они тоже появляются из-за гравитационного коллапса звезды. Разница со "стандартным" взрывом сверхновой типа II заключается только в том, что при этом взрываются массивные звезды в двойных системах, потерявшие водород в оболочке, в результате чего в спектре взрыва водорода нет, и именно по этому признаку их вначале путали со взрывами типа Ia. Собственно, типы I и II - это исторически сложившееся наименование наблюдательных эффектов взрыва, отличаются они именно тем, есть ли в спектре взрыва водород (тип II) или его нет (тип I).
Кстати, если сверхновые типа Iа встречаются везде, где есть звезды, потому что от возникновения звезды до ее смерти как белого карлика и последующего взрыва по описанному механизму проходят сотни миллионов и миллиарды лет, то сверхновые остальных типов - только в областях интенсивного звездообразования, потому что время жизни звезд, взрывающихся как сверхновые, составляет лишь несколько миллионов или десятков миллионов лет, и они не успевают покинуть эти области. Этим сверхновые типа Iа коварны - заведется жизнь в укромном и уютном месте, начнет развиваться, надеясь на безопасность - а потом произойдет в двух-трех десятках световых лет взрыв типа Ia - и узнает биота в последние мгновения своего существования, что абсолютно безопасных мест в космосе практически нет...
И, наконец, отдельный разговор - о самых грандиозных взрывах звезд - гиперновых.
Их очень немного. Как и гипергигантов - звезд массами от ста солнечных и выше. Зато их взрывы грандиознее взрывов сверхновых. Причина - в первую очередь, в том, что при взрыве таких звезд их ядро не успеет сколлапсировать - при быстром сжатии ядра гипергиганта его энергия может оказаться столь большой, что "остыть" URCA-процессом за несколько секунд оно не успевает, и в нем при колоссальных температурах начинают рождаться электрон-позитронные пары. Они быстро уносят энергию из ядра (как нейтрино в URCA-процессе), ядро в результате продолжает сжиматься, рождая новые электрон-позитронные пары - и, в конце концов, полностью разрушается. А позитроны захватываются вышележащими слоями оболочки звезды, в ней выделяется колоссальная энергия, в результате чего такой взрыв гиперновой оказывается во много раз мощнее любого другого взрыва сверхновой звезды.
Некоторые подробности:
Коллапс ядра гипергиганта начинается таким же образом, как и коллапс ядра любой сверхновой звезды. Однако температура в ядре гипергиганта очень высока - она может превышать триста миллионов градусов, а при такой температуре ядро излучает достаточно жесткие гамма-кванты.Подсчеты показывают, что в зависимости от массы гипергиганта и скорости его вращения взрыв звезды может развиваться по нескольким вариантам.
1. Для любой звезды массой менее примерно 100 солнечных масс гамма-кванты будут, как и в случае обычных сверхновых типа II, выноситься в наружные слои звезды, нагревать их - и при коллапсе ядра за счет URCA-процесса произойдет обычный описанный ранее взрыв сверхновой. Только более мощный.
2. В случае не слишком быстро вращающейся звезды массой от 100 до примерно 130 масс Солнца произойдет следующее: некоторые фотоны приобретут настолько высокую энергию, что сталкиваясь с электронами и ядрами атомов более высоких и холодных слоев звезды, они начнут порождать пары электронов с позитронами. В сущности, и для звезд меньшей массы этот процесс будет иметь место - но доля фотонов столь высокой энергии там оказывается небольшой и существенного влияния на развитие процесса взрыва она не оказывает. В нашем же случае доля таких фотонов достаточно велика - и в результате внешние слои могут быстро нагреться до огромных температур. Результат будет парадоксальным - быстрый нагрев внешней оболочки звезды приведет к ее расширению, падению давления, которое внешние части звезды оказывают на ядро, и, следовательно, к стабилизации поведения звезды и некоторому продлению длительности ее жизни. Внешние же слои, нагретые излучением гамма-квантов и аннигиляцией рожденных при этом позитронов, могут расшириться настолько, что со стороны это будет казаться мощным взрывом, произошедшим на звезде.
Именно таким странным образом жизнь звезды несколько стабилизируется - происходит неразрушающий взрыв мощностью, близкой мощности "обычной" сверхновой, внешние слои звезды разлетаются, звезда продолжает существование. Потом это процесс может повториться. А потом рано или поздно произойдет описанный выше взрыв мощной сверхновой.
Так что, скорее всего, для звезд массой до 130 солнечных масс именно так все и заканчивается - они претерпевают один или несколько таких взрывов, сбрасывая массу, пока, в конце концов, их ядерное топливо в центре окончательно не выгорает, и звезда не взрывается очень яркой сверхновой, как в предыдущем случае.
3. Для звезд с небольшой скоростью вращения и массой, ориентировочно, от 130 до 250 солнечных масс этот процесс происходит куда эффектнее.
Рано или поздно случайный всплеск рождения электрон-позитронных пар в окружающей ядро оболочке окажется настолько мощным, что давление на ядро повысится. Это вызовет, в свою очередь, рост интенсивности образования в ядре жестких гамма-квантов, а следовательно - еще большее повышение тепловыделения и рост давления во внешней оболочке - еще большее повышение интенсивности образования в ядре гамма-квантов - еще больший рост температуры и давления в оболочке... Лавинообразно нарастающий процесс потери устойчивости приведет в результате к колоссальному выносу энергии в прилегающие к ядру слои звезды, в результате которого в этих слоях начинается термоядерный синтез тяжелых (до железа и далее) элементов с дальнейшим тепловыделением. В самом ядре, которое на этой стадии у звезд этой массы практически полностью состоит из железа, начинается синтез никеля и кобальта - а во внешних слоях звезды происходит чудовищной мощи ядерный взрыв, превосходящий по мощности обычную сверхновую примерно на полтора-два порядка.
И обратите внимание: никакого коллапса в центральной части не происходит - описанный процесс протекает так быстро, что коллапс просто не успевает начаться. От центральной части звезды остается огромное (массой в десять и более (по некоторым подсчетам - до тридцати) масс Солнца) раскаленное облако железа, никеля-56 и кобальта-56, которые тоже рано или поздно распадутся до железа. Ну, а внешние части разлетаются в результате чудовищного взрыва.
4. Но и это не все. Теоретически, у еще более массивных звезд мощность взрыва в описываемой стадии столь высока, что в их центральной части должен начаться синтез тяжелых и сверхтяжелых элементов (до урана и далее). Этот синтез потребляет много энергии, в результате чего температура центральных частей ядра падает - и они успевают сколлапсировать в черную дыру.
Так что, как ни парадоксально, судя по всему, после взрыва самых массивных звезд Вселенной тоже остается черная дыра, как и от взрыва куда менее массивных (но все равно, гигантских) звезд - и только в некотором промежутке масс звезды энергия ядра оказывается достаточной, чтобы избежать коллапса.
5. У быстровращающихся звезд коллапс ядра происходит в любом случае, при этом у гипергиганта вдоль оси вращения черной дыры выстреливаются джеты, формирующие длинный гамма-всплеск - механизм коллапсара.
Ну, и графики светимости при взрывах сверхновых разных типов. Шкала светимости по вертикали - логарифмическая, прирост на одну величину соответствует росту светимости в 2,512 раз..
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/76513046.jpg)
-
Туманности
Туманности представляют собой облака газа и пыли, расположенные в галактике и выделяющиеся поглощением, излучением или отражением света на общем фоне неба. Они часто представляют собой очень эффектное зрелище, отчего их фотографии любят рассматривать, а некоторые - помещать в блогах. Кроме этого, они играют важную роль в изучении эволюции звезд и галактик в целом, поэтому их любят фотографировать.
Туманности в целом подразделяются на две группы - диффузные (светлые) и поглощающие (темные). Внешне они отличаются просто - диффузные туманности светятся, а темные, соответственно названию, - нет и даже наоборот, затемняют расположенные за ними участки неба.
Диффузные туманности - это три разнородных класса объектов: отражательные туманности, эмиссионные туманности и туманности, образованные при взрывах сверхновых звезд (остатки сверхновых, supernova remnants, SNR).
Отражательные туманности - это газопылевые облака, отражающие свет находящихся рядом с ними и подсвечивающих их звезд. Они состоят из газа и мелкой пыли, в основном, углеродной (в значительной степени образованной в оболочках сверхгигантов) с примесями других металлов, часто - железа и никеля, выброшенных старыми взрывами сверхновых, и имеют спектр и цвет, близкий к цвету и спектру освещающей их звезды (или звезд) с небольшими добавками. Правда, из-за того, что с уменьшением длины волны свет рассеивается более эффективно (именно по этой причине наше небо является голубым), цвет отражательных туманностей обычно является более синим, чем цвет освещающей звезды.
(https://static.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/74099336.jpg)
Эмиссионные туманности обладают собственным свечением. При этом зачастую отличие эмиссионных и отражательных туманностей заключается не в их природе, а в том, с какими звездами они соседствуют. Звезды ранних спектральных классов О и В излучают много высокоэнергетических фотонов, которые ионизируют газ туманности, а ионизированный газ переизлучает (эмитирует) видимый свет с большей длиной волны (вплоть до красного), который мы и видим. В результате одна и та же туманность, если рядом с ней находится, скажем, красный сверхгигант, не излучающий высокоэнергетических фотонов, будет видна как отражательная, а если голубой - как эмиссионная. Поэтому иногда наблюдаются туманности, часть которых, соседствующая со звездой раннего спектрального класса, является эмиссионной, а другая часть - отражательной.
(https://static.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/74484012.jpg)
Обозначения на фотографии:
Eta Carinae - знаменитый гипергигант, яркая голубая переменная эта Киля массой около ста пятидесяти солнечных масс, светимостью пять миллионов Солнечных (с растояния в 30 световых лет была бы близка по яркости к Луне в полнолуние).
Увеличенная фотография звезды, окруженной туманностью Гомункулюс, созданной сброшенным ей веществом, достаточно хорошо известна:
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/65047113.jpg)
HD 93250 - очень яркая звезда главной последовательности, гипергигант класса O3.5V массой сто восемнадцать солнечных.
HD93160 и HD 93161 - пара двойных сверхгигантов.
HD 93219 - двойной гипергигант. Массы компонентов - 120 и 80 солнечных.
HD 93205 - двойной сверхгигант.
HD 93204 - двойной сверхгигант.
Trumpler 14 и 16 star cluster - скопления молодых звезд Трамплер 14 и 16.
Herbig-Haro objects - объекты Хербига-Аро - короткоживущие газопылевые струи, движущиеся в туманности со сверхзвуковой скоростью. Встречаются около глобул Бока - темных плотных глобул, видных на фотографии, внутри которых находятся формирующиеся или только что сформировавшиеся звезды.
Keyhole Nebula - туманность Замочная Скважина.
Вот как выглядит область интенсивного звездообразования, подобная тем, которые мы видим пурпурными бусинками на инфракрасных изображениях близких галактик.
Некогда, на заре времен, существовали своеобразные колоссальные эмиссионные туманности (облака Лайман-альфа), внутри которых образовывались не звезды, а галактики. Они давно сгинули - точнее, их съели сформированные в них галактики.
Туманности, образованные при взрывах сверхновых звезд, состоят из материала самой взорвавшейся звезды и межзвездного газа и пыли, сжатых и нагретых на фронте ударной волны, распространяющейся после взрыва. Они наблюдаются в течение относительно короткого времени после взрыва (порядка десятков и сотен тысяч лет, пока не охлаждаются и не рассеиваются), имеют высокую температуру (порядка миллионов градусов) и, соответственно, обладают собственным свечением в широком спектре вплоть до рентгеновского. Такие туманности могут иметь сложную и причудливую форму, определяемую начальной динамикой взрыва и взаимодействием ионизированных продуктов взрыва с магнитным полем и ранее сброшенным веществом.
(https://static.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/74099301.jpg)
Темные туманности свет только поглощают и рассеивают. Они содержат в себе большое количество пыли, препятствующей прохождению фотонов. В результате расположенные за ними источники излучения выглядят более красными, чем на самом деле (опять же, потому что синий свет лучше рассеивается, а красный - лучше пропускается, именно поэтому Солнце на рассвете или закате выглядит красным). При большом количестве пыли они вообще не пропускают свет.
В таких туманностях обычно интенсивно рождаются новые звезды. Как правило, темные туманности весьма велики (так называемые гигантские молекулярные облака), хотя встречаются компактные темные туманности, называемые глобулами Бока.
(https://static.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/74099378.jpg)
(https://static.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/74758153.jpg)
Темная газопылевая туманность с интенсивным звездообразованием - туманность Змея.
(https://static.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/74099387.jpg)
Пример глобулы Бока в туманности IC2944
Часто различие между темными, эмиссионными и отражательными туманностями является случайным. Одна и та же туманность может быть темной, если рядом с ней нет ярких звезд, отражательной, если рядом с ней есть яркие звезды поздних спектральных классов (желтые и красные сверхгиганты) и эмиссионной, если она подсвечивается яркой звездой ранних спектральных классов О или В.
-
Сколько интересного. Сейчас некогда, чемоданы пакую, а вернусь - внимательно изучу и, возможно, поспрашиваю. Вернусь, кстати, более просвещённая по теме. :) Так что пишите, эр Гюнце, у вас отлично получается.
-
О, спасибо!
И еще напишу. Что-нибудь. Например, про нейтронные звезды.
-
Нейтронные звезды.
Я уже говорил - жизнь и судьба звезды определяется в основном ее массой. Подавляющее большинство звезд имеют малую массу (относительно, конечно), живут долго (чем меньше масса, тем дольше живут) и заканчивают существование сравнительно тихо - вначале, когда водород в центре звезды заканчивается, начинают расти в размерах и превращаются в красные гиганты, потом внешние слои звезды улетучиваются в пространство, а внутренняя часть сжимается и начинает постепенно остывать ("белый карлик") и остывает миллиарды лет, пока не превращается в плотный и практически ненаблюдаемый объект.
Если же масса остатка звезды превосходит 1,4 массы Солнца, но недостаточна, чтобы после гибели превратиться в черную дыру, конец жизни звезды протекает бурно - гравитационные силы в центральной части такой звезды слишком велики, чтобы упругость материала могла им противостоять, электронные оболочки атомов разрушаются, и после бурного взрыва центральная часть превращается в нейтронную звезду.
Нейтронная звезда - объект, имеющий совершенно непредставимую конфигурацию. Ее масса превосходит массу Солнца - а диаметр равен пятнадцати-двадцати-тридцати километрам. В результате нейтронные звезды обладают колоссальной плотностью - как любят (и справедливо) говорить, чайная ложка нейтронной звезды весит более миллиарда тонн...
Нейтронные звезды имеют еще одно интересное свойство. Поскольку магнитное поле звезды при коллапсе никуда не девается, оно оказывается сосредоточенным в малом объеме вокруг нейтронной звезды, в результате чего оно превосходит магнитное поле, например, Земли, в триллионы раз. У нейтронных звезд с особенно мощным магнитным полем (магнетаров, о которых речь пойдет ниже) оно может превосходить земное и в квадриллион раз, так что у магнитных полюсов магнетара могут наблюдаться феноменальные явления, связанные с тем, что в таком поле энергия взаимодействия с ним электрона превосходит массу самого электрона. Пустое пространство у полюса магнетара имеет плотность (связанную с массой самого магнитного поля) побольше, чем у вполне осязаемых материалов.
Еще они, нейтронные звезды, быстро вращаются. Момент импульса первоначальной звезды при коллапсе почти никуда не пропал (кое-что передалось SNR - остатку сверхновой), а диаметр снизился, так что скорость вращения увеличилась. Самые быстрые нейтронные звезды вращаются со скоростями порядка 600-700 оборотов в секунду. Представьте себе шар диаметром двадцать километров, который совершает семьсот оборотов в секунду и скорость его поверхности на экваторе превышает пятьдесят тысяч километров в секунду...
Правда, излучая, нейтронная звезда в результате взаимодействия своего магнитного поля с излучением теряет вращательный момент, и ее скорость вращения медленно снижается. (Кстати, такой же процесс свойственен любой звезде - и поэтому звезды с возрастом снижают скорость вращения пропорционально квадратному корню своего возраста (закон Скуманича). На этом даже основан гирохронологический метод оценки возраста звезды).
Но что самое интересное - в остальном своей структурой нейтронные звезды вполне напоминают нашу Землю :)
Дело в том, что нейтронная звезда состоит из следующих слоев (начиная изнутри):
1. Ядро - скорее всего, твердое и состоит не из привычных частиц (протонов и нейтронов), а из их составных частей (кварков и глюонов), образующих особый сверхплотный конгломерат (нечто вроде чудовищной элементарной частицы).
2. Внешняя часть ядра - аналог земной мантии. Сверхтекучая (вот тут и есть отличие!) и сверхпроводящая нейтронная жидкость, смешанная с сверхпроводящей протонной жидкостью и раствором электронного газа.
3. Внутренняя кора толщиной до 1 км. Она является твердой и состоит из ядер атомов, между которыми свободно движутся нейтроны. Ее плотность уже пониже и превышает плотность, скажем, железа, примерно в 500 миллиардов раз...
4. Внешняя кора толщиной 200-300 метров. Она по составу напоминает сильно сжатую кристаллическую решетку металлов, почти все электроны могут свободно перемещаться от атома к атому. Твердая корка внешних слоев нейтронной звезды состоит из тяжёлых атомных ядер, упорядоченных в кубическую решетку, с электронами, свободно летающими между ними, чем напоминает земные металлы, но только намного более плотные (кубический сантиметр вещества внешней коры весит примерно тонну).
Интересно то, что внешняя кора нейтронной звезды составлена не из однородной кристаллической массы, а из кристаллических плит, что очень напоминает земную кору. А чтобы сходство было ближе, нужно упомянуть, что на нейтронных звездах могут происходить "землетрясения". Зафиксированы случаи внезапного ускорения их вращения ("глитчи"), связанного с тем, что после землетрясения диаметр нейтронной звезды уменьшался (на сантиметры).
А еще на поверхности нейтронных звезд есть рельеф - горные хребты (высотами до нескольких миллиметров, правда, очень пологие) и равнины.
5. Атмосфера. Она состоит из сильно ионизированной высокотемпературной плазмы, простирающейся на сотни километров над поверхностью. Именно в ней зарождаются радиосигналы, которые являются отличительным признаком пульсаров. Сверхбыстрые заряженные частицы, двигаясь по спиралям вдоль магнитных силовых линий, дают начало разного рода излучениям. В одних случаях возникает излучение в радиодиапазоне электромагнитного спектра, в иных - излучение на высоких частотах. И что еще интереснее - на поверхности нейтронных звезд есть не только атмосфера, но и погода, связанная с ее состоянием.
Не правда ли, сходства больше, чем различий?
Ну, и кое-что об эволюции...
Еще раз повторюсь. Магнитное поле нейтронной звезды чрезвычайно велико. Оно вращается вместе с нейтронной звездой, при этом звезда излучает электромагнитные волны, теряет энергию, и ее вращение понемногу замедляется, что неплохо заметно при наблюдениях. Магнитное поле, разумеется, тоже постепенно уменьшается.
И вот по мере снижения скорости вращения нейтронной звезды изменяются наблюдательные эффекты, которыми она себя может проявлять для нас.
По этому признаку известны четыре стадии эволюции "обычных" нейтронных звезд.
1. Эжектор - "молодая" нейтронная звезда с большой скоростью вращения и сильным магнитным полем. Именно их мы воспринимаем как пульсары (радиопульсары).
Это - интересная стадия. Скорость вращения огромна, магнитное поле - тоже. Оно вращается вместе со звездой и удерживает заряженные частицы, порывающиеся вырваться с поверхности звезды. Однако из-за огромной скорости вращения на определенном расстоянии от поверхности звезды скорость вращения поля становится равной скорости света - и все. В этом месте силовые линии "наматываются друг на друга" и разрываются, и частицы, добравшиеся до этого расстояния, беспрепятственно улетают в космос. Поэтому такие звезды и называются эжекторами - они испускают (эжектируют) заряженные частицы, движущиеся с огромной, релятивистской скоростью и излучающие радиоволны.
2. Пропеллер - следующая стадия жизни нейтронной звезды. Скорость вращения снизилась, магнитное поле уже простирается на большое расстояние, обрыва силовых линий нет, и заряженные частицы теперь не могут покинуть звезду. Излучение исчезает, и наблюдать пропеллер становится очень трудно - в сущности, его можно заметить только по гравитационным эффектам.
3. Аккретор. На этой стадии скорость вращения и магнитное поле становятся такими слабыми, что заряженные частицы, которые до этого удерживались магнитным полем, начинают падать на поверхность нейтронной звезды (происходит аккреция вещества).
Они падают в районе магнитных полюсов (на участке размером порядка нескольких десятков метров), падающее вещество разогревается до миллионов градусов и излучает рентгеновские лучи. Участок, излучающий в рентгеновском диапазоне, вращается вместе со звездой, так мы его видим периодически (излучение "пульсирует"). Поэтому аккреторы описываются как рентгеновские пульсары.
Заметим, что старым аккретором является Дейне - точнее, нейтронная звезда, вокруг которой обращается видимый как Дейне коричневый карлик. К счастью, ее экватор совпадает с эклиптикой системы, и с поверхности Кэртианы магнитный полюс нейтронной звезды не виден. Зато виден нагретый его излучением участок коричневого карлика.
Но все это относится к обычной нейтронной звезде (что может быть обычнее простой и бесхитростной нейтронной звезды?). А есть куда более интересные варианты...
Если прогенитор ("прародитель") нейтронной звезды состоял из двух слившихся достаточно массивных звезд, претерпевших слияние в достаточно зрелом возрасте (скажем, в результате слияния двух звезд в бывшей изначально не очень тесной двойной системе) - такая конфигурация называется забавно: голубая отставшая - то внутренняя область получившейся звезды оказывается весьма быстро вращающейся - ведь звезда наследует суммарный орбитальный момент обеих прародителей - и очень турбулентной, что способствует возникновению весьма мощного магнитного поля.
Если от слияния до коллапса проходит относительно немного времени (порядка миллионов лет), ни турбулентность, ни высокая скорость вращения ядра не успевают заметно снизиться, и в результате основная часть весьма мощного магнитного поля прогенитора остается "вмороженной" в резко уменьшившуюся в размерах (до двух с небольшим десятков километров) нейтронную звезду.
В результате коллапс происходит с особенностями. В первые несколько секунд после взрыва сверхновой во все еще сверхгорячей юной нейтронной звезде создается сверхсильное магнитное поле. Потом нейтронная звезда "остывает" (до миллионов градусов), в ней прекращается конвекция, и магнитное поле, превосходящее поле обычной нейтронной звезды на несколько порядков, остается "вмороженным" в звезду, которая, я напомню, в значительной своей части - не просто проводник, а сверхпроводник.
В результате магнитное поле такой звезды может оказаться, повторюсь, в тысячи раз более сильным, чем у "простой" нейтронной звезды (а напомню, у обычных нейтронных звезд оно и так является колоссальным). Именно такие нейтронные звезды с особенно мощным магнитным полем именуются магнетарами. Их магнитные поля могут превосходить магнитное поле Земли в квадриллион раз и, насколько известно, являются мощнейшими во Вселенной. Достаточно сказать, что у рекорсмена по напряженности магнитного поля, SGR 1806-20, который я как-то упоминал, она превосходит земную в квадриллион раз - и кубометр пустого пространства у его магнитных полюсов весит четыре миллиона тонн. За счет энергии магнитного поля.
И вот тут начинаются чудеса. Такое магнитное поле вращающегося (и быстро - несколько оборотов в секунду при диаметре в два десятка километров!) объекта оказывается неустойчивым, да еще при этом воздействует на кору магнетара с колоссальной силой. В какой-то момент может происходить "опрокидывание" поля, сопровождающееся мощнейшим всплеском энергии. В результате в пространство выбрасывается огромное количество гамма-лучей, которые, в принципе, могут угрожать жизни на расстояниях в многие десятки световых лет, а наблюдаются - в тысячах.
Энергия вспышки за несколько секунд может превзойти излучение Солнца за тысячелетия.
После этого эксцесса такой магнетар успокаивается и до поры до времени ведет себя более или менее вменяемо. А потом происходит новая гамма-вспышка...
Именно за эту неприятную особенность периодически, раз в несколько месяцев или лет выбрасывать в окружающее пространство мощные взрывообразные потоки гамма-лучей, подобные объекты назвали мягкими гамма-репитерами (мягкими - потому что длина волны гамма-лучей не слишком мала).
О масштабах вспышки мягкого гамма-репитера рассказывать интересно. Скажем, о самой сильной вспышке того же SGR 1806-20. Он находится на противоположной от нас стороне Млечного пути, в пятидесяти тысячах световых годах от Солнца. В самом конце дня 27 декабря 2004 года на его поверхности произошел очередной катаклизм. Если бы мы обладали зрением в гамма-диапазоне, мы бы его увидели, причем очень хорошо - он с противоположного конца галактики светил в гамма-диапазоне ярче, чем Луна нам в видимом свете. Тогда мощности вспышки хватило на то, чтобы с этого огромного расстояния ионизировать ночью ионосферу Земли сильнее, чем Солнце ионизирует ее днем.
Энергия, излученная с поверхности двадцатикилометрового объекта за несколько десятков миллисекунд, была равна полной энергии, излучаемой Солнцем за сто тысяч лет.
Мило... Если бы этот мягкий гамма-репитер находился не в 50000 световых годах, а на месте Сириуса, мы бы, как любезно рассказывает нам популярная литература, остались и без ионосферы, и без любезного сердцам человеческим озонового слоя. А если не читать популярную литературу, а аккуратно посчитать - то станет совсем грустно: для любого из нас взрыв гамма-репитера с расстояния в десять световых лет был бы равносилен взрыву термоядерного боеприпаса мощностью в 12 килотонн с расстояния в 7,5 километров.
К счастью, таких объектов немного - на сегодняшний день, 28 декабря 2020 года, магнетаров каталогизировано ровным счетом тридцать (из них шесть не до конца подтверждены), из них достоверных SGR - мягких гамма-репитеров - 12 (и четыре кандидата). Ближайший из них - на расстоянии около шести тысяч световых лет, так что с этой стороны нам ничто не угрожает.
Бурная жизнь гамма-репитеров длится не слишком долго. При каждой вспышке они теряют энергию, заодно иногда теряя заодно целые куски коры, образующие вокруг них кольца пыли, их магнитное поле ослабляется, и через несколько тысяч или десятков тысяч лет оно становится недостаточным для генерирования дальнейших гамма-вспышек. Мягкий гамма-репитер становится "обычным" магнетаром, а позже - обычной нейтронной звездой типа пропеллера или эжектора (радиопульсара).
-
Ну, и немного - о Солнце. А то неправильно получается: про устройство нейтронной звезды рассказал, а про устройство нашего родного Солнца - нет.
Внутренняя часть Солнца - ядро, в настоящее время имеющее радиус примерно 175 тысяч километров (около 20% радиуса Солнца). Ядро - это зона, в которой протекают термоядерные реакции, в ходе которых водород превращается в гелий, накапливающийся в ядре.
Температура ядра доходит до 13,5 миллионов градусов, плотность - до 150 тонн на кубометр (в 150 раз выше плотности воды), ежесекундно в нем преобразуются в энергию более четырех миллионов тонн вещества, обеспечивая свет нашей звезды - и при этом удельное тепловыделение на единицу объема даже в центре Солнца (276,5 Вт/м³) на порядок меньше удельного тепловыделения бодрствующего взрослого человека.
Это еще ничего - в центре маленьких красных карликов удельное тепловыделение на один кубометр меньше, чем тепловыделение мобильного телефона. Им хватает.
Раньше ядро было меньшим - вообще, как и положено любой звезде, в процессе нахождения на главной последовательности ядро постепенно растет (в центре накапливается гелий, интенсивность водородных реакций в нем снижается, зато они начинаются во внешних слоях ядра, увеличивая его диаметр. В результате немного растет тепловыделение Солнца, и за последние четыре миллиарда лет оно выросло без малого на треть. Да... раньше солнышко светило не так ярко...
В ходе термоядерных реакций в ядре рождаются гамма-кванты, которые пускаются в долгое странствие по недрам звезды, захватываясь его веществом и переизлучаясь в виде фотонов меньших энергий. Каждый гамма-квант путешествует по Солнцу сотни тысяч и миллионы лет, по прошествии которых с поверхности Солнца вырывается несколько миллионов фотонов видимого света, являющихся его потомками.
Следующая зона Солнца - зона лучистого переноса, расположенная над ядром. В этой зоне газ сжат давлением вышележащих слоев звезды настолько плотно, что соседние атомы не могут поменяться местами, из-за чего перенос энергии путем перемешивания вещества очень затруднен. Дополнительные препятствия для перемешивания вещества создает низкая скорость убывания температуры по мере движения от нижних слоёв к верхним, которая обусловлена, прежде всего, высокой теплопроводностью водорода. Прямое излучение наружу также невозможно, поскольку водород непрозрачен для излучения, возникающего в ходе реакции ядерного синтеза. Перенос энергии происходит преимущественно за счет последовательного поглощения и переизлучения пришедших из ядра гамма-квантов отдельными слоями частиц. В среднем, процесс переизлучения фотона в этой зоне, от того момента, когда гамма-квант добирается до ее нижней границы, до того, как его потомки покинут верхнюю, длится около ста семидесяти тысяч лет. Эта зона тянется до 0,7 радиуса Солнца.
Выше зоны лучистого переноса располагается конвективная зона. В этой зоне благодаря меньшему давлению и плотности вещества развивается конвекция, эффективно переносящая энергию к поверхности звезды. Толщина зоны составляет более двухсот тысяч километров, по мере поднятия в ней вещество остывает до 5800 градусов, в результате конвективного подъема заряженного вещества формируется характерная грануляция поверхности Солнца и сложная структура его магнитного поля.
Над конвективной зоной располагается фотосфера - тонкий трехсоткилометровый слой, в котором излучаются все фотоны видимого света, покидающие Солнце. Именно она является видимой нами поверхностью Солнца. Ее температуру (в среднем 5778 К) мы считаем температурой поверхности Солнца.
Над фотосферой располагается почти прозрачная и не видимая в обычных условиях хромосфера - область очень низкой плотности, простирающаяся над фотосферой на высоту примерно до десяти тысяч километров. Температура и разреженность хромосферы с высотой растут, так что в ее верхних слоях температура достигает 20000 К. Она имеет ярко-красный цвет, определяемый излучением водорода с длиной волны 656,3 нм.
Над хромосферой протирается солнечная корона - она весьма разрежена и в основном состоит из протуберанцев и выбросов вещества, поднимающихся на несколько сотен тысяч, а иногда, и более миллиона километров и переходящих в солнечный ветер. Средняя температура короны составляет один-два миллиона градусов, но во время активных выбросов может доходить до двадцати миллионов.
Парадокс роста температур внешних оболочек (хромосферы и короны) частично объясняется их нагревом переменным магнитным полем, а в основном, как это ни покажется странным, обусловлено акустическими колебаниями поверхности Солнца (корона нагревается звуковыми волнами, излучаемыми с солнечной поверхности).
Следует заметить, что описанный порядок следования внутренних слоев звезды не является универсальным и характерен только для звезд массы, близкой к массе Солнца. У красных карликов класса М давление внутри недостаточно велико, чтобы воспрепятствовать конвекции, поэтому в них зона лучистого переноса отсутствует, и весь объем звезды, начиная от ядра, участвует в конвективном движении, формируя единую конвективную зону. Именно этим объясняется столь бурная вспышечная активность красных карликов. Это же, замечу, характерно для красных гигантов любой массы в позднем возрасте. Конвективное перемешивание вещества приводит к тому, что химический состав красных звезд (поздних спектральных классов) является однородным по объему и по всей глубине звезды - кстати, это дополнительно способствует долголетию красных карликов.
У звезд массы более 1,1 солнечной температура ядра оказывается достаточной, чтобы в нем начались реакции синтеза гелия с участием углерода, роль которого сходна с ролью катализатора (углеродный цикл). В результате в самом центре ядра температура оказывается очень высокой, и благодаря интенсивному тепловыделению в ядре возникает конвекция (формируется внутренняя конвективная зона). Выше конвекция подавляется, так что строение звезды ближе к поверхности становится сходным с солнечным - дальше идут зона лучистого переноса и внешняя конвективная зона.
С увеличением массы радиус внутренней конвективной зоны растет, и у звезд массой более 1,4 солнечной она уже занимает все ядро. Тепловыделение в ядре при этом оказывается настолько большим, что вся энергия переносится наружу лучистым переносом без конвекции. У таких звезд зоны конвекции и лучистого переноса "меняются местами".
Звезды большой массы характеризуются сложным и существенно меняющийся по глубине химическим составом. Для них характерны слоевое горение (на разных глубинах происходят различные ядерные реакции - ближе к центру при весьма высоких температурах и давлениях протекают реакции с участием более тяжелых элементов (скажем, углерода, кислорода, неона и магния), на меньших глубинах, при менее высоких температурах и давлениях - реакции менее тяжелых элементов с меньшим тепловыделением. Для таких звезд характерны весьма сложные функции тепловыделения и теплопередачи в зависимости от радиуса слоя - и, соответственно, их структура напоминает луковицу с попеременно сменяющими друг друга и взаимно перемешанными (а еще и подчас нестационарными!) зонами тепловыделения, теплопередачи, конвекции, чередующимися по мере удаления от центра.
-
И просто - интересные факты о нашем мире.
Все звезды, планеты и прочее видимое взглядом вещество Вселенной составляет, скорее всего, около половины процента (может - одного процента) ее массы. Почти три четверти массы Вселенной - это темная энергия, обеспечивающая ее расширение, а более восьмидесяти процентов остатка - темная материя, состав которой пока достоверно неизвестен, потому что она ни с чем не взаимодействует, является бесстолкновительной и проявляет себя только своей гравитацией.
Масса всей колоссальной наблюдаемой Вселенной, всей ее темной энергии, а также темной и видимой материи - словом, всего мира, находящегося в пределах нашего познания - равняется массе железного шара радиусом от Солнца до Сириуса. А масса нашей гигантской Галактики равна массе железного шара диаметром примерно 5,7 миллиарда километров - лишь на четверть больше радиуса орбиты Нептуна.
Галактики, как и материя в целом, во Вселенной распределены неравномерно - Вселенная имеет ячеистую структуру. Почти половину объема Вселенной составляют пустоты, так называемые войды, а стенки между ними формируются плоскими вытянутыми филаментами - гиперскоплениями галактик с размерами в сотни миллионов световых лет, часто состоящими из сверхскоплений, которые, в свою очередь, состоят из скоплений галактик. Ячеистая структура Вселенной сформирована акустическими колебаниями (а проще говоря, звуковыми волнами), распространявшимися в раскаленной сверхплотной плазме вскоре после Большого взрыва. В момент рождения (после завершения эры инфляционного расширения) каждая такая волна, впоследствии породившая гиперскопление галактик, имела длину несколько микрон - на двадцать пять порядков больше горизонта событий (части Вселенной, связанной с данной точкой причинной связью, то есть, "доступной наблюдению", имеющей диаметр, равный произведению возраста Вселенной на скорость света).
Находясь в примерно сорока процентах мест Вселенной, человек видел бы вокруг себя абсолютно черное небо без единой светящейся точки - в глубине войда любые источники света удалены настолько, что невооруженным глазом человек их видеть не способен.
Галактики - это вовсе не скопления звезд, как обычно считают. Галактикой считается скопление барионной (видимой) материи, характеристики которого не могут быть объяснены сочетанием этой самой видимой материи и ньютоновских законов гравитации, а определяются наличием значительной массы темной материи. То есть, в конечном итоге, галактикой называется скопление темной материи, а звезды и всякие прочие привычные атрибуты галактики - это уже вторично. Существуют и известны "невидимые" галактики, в которых практически нет звезд. Теоретически, возможны карликовые галактики, состоящие только из звезд, но такие на практике не обнаружены.
В наблюдаемой части Вселенной находятся триллионы галактик. При этом подавляющее большинство (около девяноста процентов) современных галактик имеет светимость, меньшую светимости любой звезды класса О.
Как правило, чем более крупной является очень большая галактика, тем меньше времени потребовалось для ее образования (даунсайзинг).
Расстояние между звездами в окрестности Солнца (области Галактики, считающейся достаточно густонаселенной) соотносится с размерами самих звезд примерно так же, как расстояние между Красной и Дворцовой площадями - с размерами лежащих на них двухрублевых монет. Это, кстати, помогает ощутить прелести межзведных перелетов. Если не помогает ощутить, то напомню, что межзвездное пространство с точки зрения физики явлется не вакуумом, а газовой средой, и многие звезды двигаются в ней со сверхзвуковой скоростью. Солнце еще недавно тоже двигалось в газовой среде со сверхзвуковой скоростью, но несколько лет назад попало в "попутное" течение газа и теперь скорость Солнца в межзвездной среде меньше скорости звука.
Температура межзвездного газа, как правило, заметно выше температуры находящихся в нем звезд и составляет десятки и сотни тысяч градусов.
Межгалактическое пространство - также газовая среда, и многие галактики тоже двигаются в ней со сверхзвуковой скоростью. Иногда удается обнаружить ударные волны, которые расходятся от движущейся со сверхзвуковой скоростью галактики.
Температура межгалактического газа намного выше температуры звезд и межзвездной внутригалактической среды (миллионы, десятки, а подчас - сотни миллионов градусов). Поэтому правильная картина мира выглядит так: безбрежный океан горячего разреженного газа, в который вкраплены относительно теплые галактики, в которых находятся холодные звезды.
Удельное количество энергии, выделяющейся в единице объема при термоядерных реакциях в центре Солнца, в десяток раз уступает удельному тепловыделению бодрствующего взрослого человека. Этого хватает для нагрева солнечного ядра до 13,5 миллионов градусов и обеспечения Солнца всей излучаемой им энергией.
Наша Вселенная очень молода - она родилась менее четырнадцати миллиардов лет назад, ее нынешнее состояние будет длиться в квадриллионы квадриллионов раз дольше, а вещество в ней будет сохраняться более 10^106 лет. Наша Вселенная уже стара - за последние одиннадцать миллиардов лет темп звездообразования в ней снизился примерно в пятьдесят раз. К сегодняшнему дню в мире уже образовалось около девяносто пяти процентов от полного количества звезд, которые существовали, существуют или будут существовать в течение всего срока жизни Вселенной, и в будущем, в течение последующих квадриллионов и дециллионов лет, родится лишь пять процентов от всех звезд, которые появились от момента рождения Вселенной до настоящего времени.
-
И немного хронологии - что было, что будет, чем сердце успокоится. Сиречь, об истории и будущем Вселенной.
Всю историю Вселенной можно разделить на несколько эр. Дальше указывается время, прошедшее от момента возникновения Вселенной до начала и завершения каждой эры.
1. Эра инфляционного расширения. Началась, ориентировочно, спустя 10^-43 секунды после Большого взрыва, то есть, в момент, когда понятие времени и его промежутков приобрело физический смысл. Закончилась примерно спустя 10^-31 секунды. В течение этого времени под действием своеобразного уже не существующего физического поля (инфлатонного) Вселенная расширялась в чудовищном темпе, превосходящем темп современного расширения по оценкам, минимум, на шестьдесят порядков. К моменту завершения эры Вселенная была холодной и пустой - заполненной только все интенсивнее рождающимися инфлатонами - квантами инфлатонного поля. И в этот момент произошел распад ложного вакуума - неустойчивого состояния пространства - и холодная Вселенная почти мгновенно заполнилась рожденными в этом процессе парами элементарных частиц, вызвавшими нагрев Вселенной до сверхплотного и сверхгорячего состояния. Именно в этот момент в силу своеобразных особенностей распадающегося и порождающего частицы инфлатонного поля в образовавшейся сверхплотной раскаленной плазме возникли слабые неоднородности - акустические колебания с длиной волны в несколько микрометров, породившие в будущем современные гиперскопления галактик.
2. Эра электрослабого объединения. 10^-31 c - 10^-12 c. Вселенная расширяется, плотность ее энергии падает, гравитационное взаимодействие отделяется от остальных, слабое и электромагнитное взаимодействия представляют собой единое целое, проходит аннигиляция слабо взаимодействующих частиц. Вселенная заполнена равномерной взвесью всех возможных частиц и античастиц, причем в это время они еще не имеют массы. Из-за нарушения комбинированной четности (то есть, странного свойства слабого взаимодействия протекать для частиц и античастиц с разной интенсивностью) количество частиц начинает превышать количество античастиц. В конце эры рождаются кварки и современные лептоны, античастицы начинают аннигилировать с частицами, рождая фотоны. Небольшой избыток частиц над античастицами, появившийся из-за нарушения комбинированной честности (примерно одна миллиардная), позже сохранится - они станут современным веществом. К слову сказать, отношение количества частиц к количеству фотонов является одним из основных параметров, позволяющих проверить правильность любой модели ранней Вселенной.
3. Кварковая эра. 10^-12 - 10^-6 с. Элементарные частицы приобретают массу. Все четыре фундаментальных взаимодействия разделяются. Вселенная заполнена кварками, глюонами (переносчиками сильного взаимодействия), лептонами и фотонами. Продолжается процесс аннигиляции.
4. Адронная эра. 10^-6 с - 1 с. Адроны и лептоны активно рождаются и аннигилируют. Происходит аннигиляция антикварков с сохранением избытка кварков. К концу эры энергия падает настолько, что кварки начинают сливаться в знакомые нам элементарные частицы - адроны (протоны, нейтроны и им подобные).
5. Лептонная эра. 1 с - 3 минуты. Заканчивается аннигиляция слабо взаимодействующих античастиц, окончательно формируется избыток частиц. Из-за падения плотности Вселенной нейтрино перестает взаимодействовать с веществом (происходит отделение нейтрино от остального вещества или, что то же самое, Вселенная становится прозрачной для нейтрино). К концу эры температура падает настолько, что протоны и нейтроны перестают превращаться друг в друга, и появляется избыток более легких протонов и распад нейтронов.
6. Барионная эра. 3 минуты - 380 000 лет. Начинается синтез ядер гелия, дейтерия и, в ничтожном количестве, лития. Из-за неустойчивости образующегося ядра лития-5 рождение остальных атомных ядер невозможно.
В середине эпохи (оценочно спустя 75 тысяч лет после Большого взрыва) произошло отделение темной материи от барионной, сыгравшее важную роль в формировании современной структуры Вселенной. Об этом процессе: Выше сказано, что в первые мгновения, секунды, минуты и даже годы жизни Вселенной длина звуковой волны в сверхгорячей и сверхплотной плазме, образовавшейся в конце инфляционной эры, оказывалась больше величины горизонта (то есть, произведения скорости света на время, прошедшее с момента образования Вселенной). А это означало, что в любой области пространства плотность можно было бы считать постоянной - она просто не успевала измениться за время существования мира. Только позже, спустя тысячелетия, по мере расширения пространства, размер горизонта оказался большим, чем длина звуковой волны - и только начиная с этого времени, можно считать, что звуковые волны начали распространяться в пространстве (как говорят, "волны плотности начали входить под горизонт событий").
Начиная с этого момента, распространение звуковых волн стало сопровождаться неожиданным эффектом. Мы знаем, что Вселенная нынче (да и в те времена тоже) состоит (и состояла) из темной материи и видимой (барионной) материи, причем темной материи в несколько раз больше, чем видимой. До поры до времени они (темная и видимая материя) спокойно существовали в расширяющемся мире и, что весьма вероятно, имели более или менее одинаковую плотность энергии (температуру). Однако как только плотность материи в любом видимом объеме пространства стала изменяться (звуковые волны начали входить под горизонт) - ситуация изменилась. Видимая (барионная) материя взаимодействует с электромагнитным излучением (потому, собственно, она и видимая), а темная материя с ним не взаимодействует (ибо темная). В результате плотность темной материи в волне сжатия могла расти - под действием собственной гравитации более плотная материя сжималась еще сильнее, и в результате амплитуда колебаний плотности темной материи со временем, по мере распространения звуковых волн, повышалась, то есть, темная материя в местах своего уплотнения сжималась все сильнее, постепенно формируя типичную картину звуковых волн, которые усиливались, создавая в пространственном распределении темной материи "впадины" (разрежения) и окружающие их "уплотнения" (будущие пустоты - войды - и филаменты - "великие стены", гиперскопления).
А вот видимая материя вела себя иначе. Стоило ей начинать уплотняться - она нагревалась, излучала еще больше фотонов, и давление фотонов, которые в те времена активно взаимодействовали с горячей плазмой, начинало препятствовать сжатию.
Соответственно, начиная с какого-то момента видимая и темная материя разделились - плотность видимой материи изменялась незначительно, так что она оставалась распределенной почти равномерно, а плотность темной - значительно, так что она начала формировать сгущения и разрежения. Заодно и температура темной материи начала падать быстрее, чем видимой.
Процесс разделения, начавшийся спустя 75 тысяч лет после формирования Вселенной, длился до конца барионной эры - и к ее завершению темная материя уже сформировала вполне заметную структуру пустот, окруженных стенками (представлявшими собой сами звуковые волны и впоследствии ставших гиперскоплениями галактик) - то, что называется крупномасштабной структурой Вселенной - а плотность видимой материи колебалась очень слабо из-за взаимодействия с фотонами.
И вот тут произошло еще одно ключевое событие. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура видимой материи упала настолько, что она перестала взаимодействовать с фотонами (стала прозрачной). Этот момент называется временем рекомбинации и хорошо известен по своему наблюдаемому следствию - в этот момент появилось реликтовое фоновое излучение то есть, фотоны с температурой почти три тысячи градусов пустились в бесконечное странствование по миру (сейчас вследствие расширения Вселенной их температура упала до 2,725 градуса Кельвина, а количество их осталось весьма внушительным - более четырехсот пятидесяти штук на каждый кубический сантиметр Вселенной).
Именно с этого момента уже ничто не препятствовало сжатию видимого вещества - оно стало прозрачным, и теперь давление света на него практически не воздействовало - и это сжатие начало происходить под влиянием притяжения темной материи, начавшей сжиматься в ячеистую структуру намного раньше.
Это - самый ранний момент жизни Вселенной, который теоретически можно было бы наблюдать в телескоп (соответствует красному смещению z=1100). Впрочем, в виде реликтового излучения мы наблюдаем его постоянно.
7. Эра Темных веков. 380 000 - 150 миллионов лет(красное смещение от z=1100 до z=20). Вселенная продолжает расширяться и остывать. В это время она почти равномерно (с учетом все растущих достаточно интересным образом и распространяющихся акустических волн темной и барионной, то есть, видимой, материи, заполнена водородом, гелием, дейтерием и фотонами реликтового излучения. К концу эпохи начинается формирование крупных структур (звезд, галактик и пр.).
8. Эра реионизации. 150 миллионов - 1 миллиард лет (красное смещение от z=20 до z=6). Образуются первые звезды (типа населения III, не дожившие до нашего времени), квазары, галактики, скопления и сверхскопления галактик. Излучение звезд (а первые звезды в силу определенных физических особенностей водорода и гелия (а других элементов, так называемых металлов, в мире еще не было - они образовывались именно в первых звездах), формировались только гигантскими, жили недолго и излучали весьма энергично) и молодых активных ядер галактик - квазаров - приводит к вторичной ионизации (реионизации) водорода, а потом и гелия. Этот эффект хорошо наблюдается в спектрах очень далеких объектов. Реионизированный газ нагревается, рост галактик небольшого размера в результате прекращается (их относительно небольшая гравитация неспособна ни захватить горячий газ, ни удержать нагревшийся имеющийся), в то время как массивные галактики в силу своей большой гравитации захватывать горячий газ способны - в результате большие галактики продолжают расти, а малые прекращают. Это имеет очень интересное название - "эффект Матфея" - по цитате из Евангелия от Матфея "Ибо всякому имеющему дастся и приумножится, а у неимеющего отнимется и то, что имеет". Результатом является хорошо заметное бимодальное распределение галактик по массе, о котором я говорил - практически все галактики являются или карликовыми, или гигантскими, промежуточных вариантов немного (немногочисленные галактики промежуточной массы появились позже, образовавшись из карликовых галактик благодаря удачным множественным мерджингам).
9. Эра вещества. От 10^9 до 10^34...10^43 лет. Современная эпоха.
Подробнее о ее будущем:
Спустя:
- 1 000 000 000 000 лет - во Вселенной фактически прекратится звездообразование в связи с исчерпанием в существующих галактиках запасов свободного газа. Оно, собственно, и так за последние одиннадцать миллиардов лет сократилось примерно в пятьдесят раз;
- 2 000 000 000 000 лет - все галактики, кроме гравитационно связанной с нами группы Местного скопления, удалятся за горизонт событий. Не у кого будет фиксировать красное смещение и исчезнут ощутимые доказательства Большого взрыва и текущего расширения Вселенной (кроме, разве что, реликтового фона). Мы-то будем знать, как все на самом деле было, а вот у новых цивилизаций космология просто не сможет появиться. Правда, современная астрономия утешает тем, что и в этом печальном случае способ узнать про расширение Вселенной все же существует - из наблюдения звезд, покинувших Галактику;
- 20 000 000 000 000 лет - погаснет последняя из существующих сегодня звезд;
- 100 000 000 000 000 лет - погаснет последняя активная звезда. В черной Вселенной останутся только черные дыры, нейтронные звезды, остывшие белые и коричневые карлики и планеты;
- 100 000 000 000 000 000 000 лет - "испарение" галактик - в результате случайных гравитационных возмущений при сближениях друг с другом, мертвые остатки звезд будут в подавляющем большинстве выброшены из галактик и рассеяны по космическому пространству;
- 3х10^43 (30 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000) лет - максимальный срок существования протонов и нейтронов во Вселенной исходя из условий все того же нарушения комбинированной четности. После этого срока во Вселенной будет уничтожено все вещество, кроме черных дыр.
10. Эра черных дыр До 5х10^106 лет. Все вещество Вселенной, кроме черных дыр, распадается и Вселенная содержит только черные дыры и очень холодное излучение. В результате квантового испарения черных дыр (процесс Хокинга) черные дыры медленно исчезают, рождая излучение и частицы, которые в свою очередь неторопливо распадаются, рождая все тех фотоны и нейтрино.
Об испарении черных дыр - подробнее:
Из-за квантовых явлений мощное гравитационное поле вокруг горизонта событий черной дыры порождает пары виртуальных частиц (частица-античастица). В норме это происходит всегда и остается совершенно ненаблюдаемым - как родилась пара, так она и пропала при аннигиляции рожденных виртуальных частиц друг с другом. Но в случае черной дыры при рождении такой пары около горизонта событий одна из виртуальных частиц может "упасть" в него - а вторая становится реальной и улетает. В результате около черных дыр может непрерывно рождаться излучение, уменьшающее их массу.
Мощность такого излучения зависит от кривизны пространства вокруг черной дыры, вернее, от ее градиента, и оказывается тем большей, чем меньше масса черной дыры. По расчетам, на нынешнем этапе развития Вселенной мощность (и температура) излучения черных дыр с массами порядка звездных (а тем более, более крупных сверхмассивных черных дыр) намного ниже мощности и температуры реликтового излучения, так что черные дыры с такими параметрами пока только растут, поглощая первичные фотоны. Но спустя сотни миллиардов лет, когда температура реликтового излучения упадет, черные дыры начнут излучать больше, чем поглощать, и начнется квантовомеханическое испарение черных дыр.
Характер испарения черных дыр достаточно интересен - раз мощность излучения растет с уменьшением ее массы, скорость испарения, соответственно, с течением времени растет по мере нарастания самого процесса. Теоретически, черная дыра уникально малой массы в миллиард тонн (масса сравнительно небольшого астероида) испаряется за время порядка десяти миллиардов лет, а массой в сто тонн - менее, чем за одну десятую секунды. Кстати, неплохой результат - за одну десятую секунды выделяется энергия, соответствующая ядерному взрыву в 25 гигатонн, а за предшествующие сто секунд - еще на порядок большая.
Для удобства расчета могу посоветовать формулу:
Время жизни черной дыры до ее полного испарения составляет
10240 π^2 G^2 M^3/(hc^4)
где π - число пи. Примерно 3,1415926535897932384626433832795028841971693993751058209749445923078164062862089986280348253421170679821480865132823 :)
G - гравитационная постоянная, 6,675·10^-11 м^3/(с^-2·кг):
M - масса черной дыры в килограммах;
С - скорость света, 299792458 м/с;
h - постоянная Планка, 6,626·10^-34 Дж·c
Приближенно можно пользоваться формулой
Т = 10 (М/1 000 000 000 000)^3
где Т - время в миллиардах лет, М - масса черной дыры в килограммах.
За указанное время черная дыра данной массы полностью испаряется.
11. Эра вечной тьмы. После 5х10^106 лет. Спустя несколько десятков куаттуортригинтиллионов лет после рождения Вселенной распадаются последние черные дыры, исчезает вещество и во Вселенной остается только излучение, температура которого вечно падает до абсолютного нуля.
-
Спасибо, эр Гюнце. Как всегда, безумно интересно.
Хорошо, все-таки,что нам посчастливилось жить в девятую эпоху. Боюсь, что в предыдущие эпохи мне было бы слишком жарко, а в последующие эпохи - слишком холодно. К тому же в эру черных дыр было бы небезопасно путешествовать из-за постоянной угрозы провалиться. А уж в эту вечной тьмы это стало бы практически неизбежным, если не таскать постоянно с собой фонарик :(
-
/*Грустно*/ В первые шесть-семь эр жить негде. Ни галактик, ни звезд, а если в седьмую эру где что-то завелось - то уж планет нет точно. Какие планеты, если ничего, кроме водорода с гелием, не завезли. Опять же, жарко...
В восьмую эру жить опасно. Эра реионизации - это жуткое время: вокруг сплошные сверхновые, квазары, блазары и такие кошмарики (темные звезды, квазизвезды, события прямого холодного коллапса), что их даже издалека наблюдать страшно. И тесно - Вселенная же еще как следует не расширилась, и места в ней намного меньше, чем сейчас.
В эру черных дыр жить тоже неудобно: человеку трудно жить, когда все составляющие его частицы распались, и осталось одно излучение. Да и негде - звезды с планетами тоже распались Одно утешение - Вселенная к этому времени расширится настолько, что от дыры до дыры не доберешься, и, скорее всего, находясь у одной дыры другую не увидишь - она ушла за горизонт событий.
Ну, а в последнюю эру жить просто скучно...
-
Резюме: живите эры в свою эру!
-
Все равно в другие не получится!
-
/*Полуоффтопично*/ А знаете, что ответ на вопрос, какая галактика является ближайшей к нам (в смысле, к каждому из нас) является не слишком тривиальным?
В принципе, казалось бы, на этот вопрос есть более или менее прямой ответ: карликовая галактика Большого Пса. Она удалена от центра Млечного пути на 42 тысячи световых лет и является ближайшим к нашей Галактике известным спутником. Кстати, в результате столь тесного соседства она потеряла уйму украденного нашей Галактикой материала и почти разрушена - умыкнутые у нее звезды образуют звездный поток, опоясывающий нашу Галактику в три оборота.
Подумав, можно сообразить, что в вопросе есть подвох, и ответить, что все же наша Галактика к нам ближе.
Если еще подумать, окажется, что подвох никуда не пропал: от нас с вами центр нашей собственной галактики Млечный путь находится на расстоянии в 26,6±0,5 тысяч световых лет, а центр карликовой галактики Большого Пса - в 25 тысячах световых лет. Он к нам ближе.
Ну, а если еще подумать - стоит переспросить, что вопрошающий считает галактикой. И вот почему.
В 14,5 тысячах световых годах от нас, намного ближе и центра Млечного пути, и карликовой галактики Большого Пса, в самой нашей Галактике находится объект, именуемый 47 Тукана. Известен он давно - и отродясь считался шаровым звездным скоплением. Крупным - вторым по размеру (среди известных) в нашей Галактике
А недавно к нему присмотрелись внимательно и начали изучать динамику и состав звездного населения. И обнаружили интереснейшие вещи:
- в центре 47 Тукана имеется черная дыра. То, чего никак не должно быть в шаровом скоплении - но что почти наверняка найдется в любой галактике. Причем, дыра эта невелика (для центральной дыры галактики, разумеется), всего 2200 солнечных масс - но для "простой" черной дыры звездных масс это уже запредельный размер. То есть, это - редчайший, трудный для наблюдения вид черных дыр, черная дыра промежуточной массы (промежуточной между дырами звездных масс и сверхмассивными центральными черными дырами галактик).
- 47 Тукана имеет бимодальное распределение звезд по возрасту и металличности (самые древние звезды имеют возраст 13 миллиардов лет - больше возраста Млечного пути). Такого у единовременно образовавшихся шаровых скоплений быть не должно - зато характерно для галактик. Родилась галактика, пожила со своими звездами, потом в ней по тем или иным причинам произошла вспышка звездообразования, затем она закончилась - и имеется бимодальное распределение по возрасту: есть звезды, образовавшиеся вначале, и звезды, образовавшиеся потом. В основном, двух разных возрастов. Очень характерная для карликовых галактик картина;
- динамика обращения звезд в 47 Тукана показывает на наличие внутри него значительного количества темной материи. Этого не может быть у шаровых скоплений - но характерно для галактики.
Словом, 47 Тукана оказалось древнейшей галактикой, в незапамятные времена захваченной Млечным путем.
В принципе, это сенсацией не явилось - уже несколько лет известно, что крупнейшее шаровое скопление Млечного пути, Ω Центавра, тоже никакое не шаровое скопление, а древняя галактика, захваченная нашим Млечным путем и включенная в его состав. И в нем тоже есть своя центральная черная дыра массой 30-50 тысяч солнечных масс.
Замечу - "размазанных" остатков поглощенных галактик в виде различных звездных потоков известно более дюжины. Кстати, посмотрите на небо, найдите звезду Арктур - она тоже принадлежит к такому потоку (он так и называется потоком Арктура) и родилась в другой, давно поглощенной Млечным путем галактике. Но захваченных галактик, сохранивших компактность, в Млечном пути известно пока только три.
Тут, конечно, можно возразить, что раз включенное в состав - значит, уже не галактика. Но тут есть контраргумент: если диаметром нашей Галактики считать расстояние от ее центра до самых удаленных ее структурных элементов (скажем, явно обращающихся вокруг центра галактики звезд и шаровых скоплений), то окажется, что внутри нашей Галактики (точнее, в пределах ее диаметра) находится два десятка несомненных галактик, в том числе, Магеллановы облака (кстати, на сегодняшний день они по удаленности от центра Млечного пути находятся среди его спутников на девятом и двенадцатом месте).
Так что даже ответ на простой вопрос оказывается очень сложным.
PS А одна такая же захваченная галактика, третья по счету, FSR 1758, ухитрилась найтись прямо в балдже Млечного пути. Что она там делает и как туда попала - была ли захвачена еще на этапе формирования балджа на основе исходного аккреционного диска ядра Млечного пути, или попала в него немного позже, затормозившись и опустившись в балдж (хотя такое торможение выглядит здесь очень маловероятным) - неясно. Но в любом случае достойно внимания то, что, несмотря на прошедшие миллиарды лет, фрейм темной материи, составляющий основную часть массы захваченной галактики, сохранил определенное единство вплоть до нашего времени.
PPS. Забавное обстоятельство. У Млечного пути известно около 170 шаровых скоплений. Не чета гигантским эллиптическим галактикам, у которых их - десятки тысяч.
В астрономии уже давно известно одно негласное и странное, я бы даже сказал, мистическое правило: полная (барионная плюс темная) масса большой галактики, выраженная в массах Солнца, равна количеству ее шаровых скоплений, умноженному на пять миллиардов. Оно никак не обосновано - но на удивление хорошо работает - по крайней мере, в диапазоне масс галактик от десяти миллиардов до... ну, похоже, до известного верхнего предела, по крайней мере, до нескольких квадриллионов солнечных...
Оцениваемая масса Млечного пути (а оценить массу собственной Галактики куда сложнее, чем чужой, по причине того, что ее видно лишь изнутри) в это правило помещаться не хотела - она была заметно выше. А потом тщательное изучение Млечного пути показало, что его масса заметно преувеличивалась - и пересмотренная оценка его массы сразу уложилась в это загадочное правило. И тут же количество шаровых скоплений начало падать - потому что три перечисленных объекта шаровыми скоплениями никак не являются.
-
Кстати, о дисках, о толстых и тонких, о съеденных галактиках и о темном прошлом Млечного пути.
Я уже рассказывал, что основными структурными единицами барионной материи спиральной галактики являются диск (со спиральными рукавами), балдж, гало (корона) и, возможно, бар, пересекающий балдж. У нашей Галактики (кстати, Галактика - в единственном числе - это имя собственное, имя нашей галактики, иначе именуемой Млечным Путем. Пишется с прописной буквы. А во множественном числе - это наименование космических структур, пишется со строчной буквы. А Млечный Путь - это другое имя нашей Галактики. Тоже пишется с прописной буквы. А еще Млечный путь - это наблюдаемое явление на небе, светящаяся полоса, его пересекающая и представлящая собой диск Млечного пути, видимый нами с ребра, поскольку мы находимся в нем).
Я рассказывал также, откуда берутся диски, а также рукава в них. Напомню - диск появляется при мокром мерджинге, после которого газ концентрируется в плоскости вращения галактики. И если после этого галактика переживает малы некомпланарный мерджинг (захватывает меньшую галактику вне плоскости диска), диск сохраняется, а если компланарный - скорее всего, будет разрушен.
А если посмотреть пристальнее в частности, на нашу Галактику) - обнаружатся интересные подробности про диск. Точнее, про диски. Их окажется много. В смысле, множественное число. Еще точнее, не один.
Изучение нашей Галактики давно показало, что дисков у Млечного пути на самом деле два. Толстый и тонкий. Именно тонкий диск представляет собой то, что обычно называют диском - уплощенное образование диаметром более ста тысяч световых лет (и растущее со скоростью километр в секунду. Немного - всего на 1300 ly/Gyr, то есть, за миллиард лет его диаметр такими темпами увеличился бы на 1300 световых лет). Максимальная толщина диска - всего лишь три тысячи световых лет. Диск слегка неплоский из-за взаимодействия со спутниками нашей Галактики и составлен из относительно молодых звезд первого типа населения (высокометалличных звезд третьего и последующих поколений), газопылевых облаков и туманностей. Именно в тонком диске располагаются спиральные рукава и области активного звездообразования, и, по сути дела, сосредоточено все текущее звездообразование Млечного пути. По возрасту звезд возраст тонкого диска оценивается приблизительно в семь миллиардов лет.
При этом оказывается, что тонкий диск погружен в образование, именуемое толстым диском - заметно менее плотный слой звезд, имеющий диаметр, примерно равный диаметру тонкого диска, и максимальную толщину около двадцати тысяч световых лет. Толстый диск заметно отличается от тонкого по динамике (в частности, по разбросу скоростей составляющих его звезд) и по своему населению - его составляют низкометалличные звезды второго поколения (так называемого второго типа населения), и в нем практически нет газопылевых образований, характерных для тонкого диска. Звезды толстого диска, с одной стороны существенно, на порядок, уступают по металличности звездам тонкого диска (первого типа населения), с другой же стороны, их металличность заметно более высока, чем у звезд древнейших шаровых скоплений. Тщательный анализ показывает, что звезды толстого диска образовывались преимущественно девять-десять миллиардов лет назад, на два-три миллиарда лет позднее, чем самые старые звезды гало и шаровых скоплений - древнейшее население Галактики. Еще более тщательный анализ показывает что толстый диск образовался практически одномоментно - в течение примерно 0,5 - 1 Gyr (миллиарда лет). Впрочем, тонкий диск Млечного пути тоже образовался весьма быстро, примерно за такое же время.
Кстати, такая структура - наличие нескольких вложенных друг в друга дисков, отражающих несколько этапов эволюции дисковидной галактики - характерна отнюдь не только для Млечного пути. Например, практически те же особенности (молодой тонкий диск, включающий около 70% звезд галактики, и толстый диск возрастом около восьми миллиардов лет) еще в 2011 году были подтверждены у галактики Андромеды.
А исследование ретроградных звезд (обращающихся в Галактике в направлении, противоположном направлению вращения самого Млечного пути) позволило узнать некоторые детали формирования толстого диска.
При исследовании ретроградных звезд в дисковой системе Млечного пути обнаружились интересные результаты - соотношение альфа-элементов (кислорода, магния, кремния, серы, кальция, титана) и железа в этих звездах отличается от обычного соотношения их ровесниц, совершающих проградное движение.
Если учесть, что альфа-элементы преимущественно образуются в массивных звездах, и в ходе химической эволюции галактик их содержание в галактике постепенно падает (а содержание железа - естественно, растет), получается, что ретроградные звезды в значительной степени формировались в иной системе, в иной галактике, имевшей другой возраст звездного населения, химический состав, другую начальную функцию масс (соотношение между звездами различных масс при их рождении) и историю эволюции. Вообще, замечу, изучение отношение содержания альфа-элементов к железу - очень полезный инструмент исследования истории и эволюции звездных систем.
Анализ движения и количества ретроградных звезд позволил сформировать следующую модель: примерно десять миллиардов лет назад наша Галактика, которая, разумеется, была в те времена поменьше, захватила древнюю галактику размером несколько большим Малого Магелланова Облака. Эта гипотетическая галактика получила название "Гайя-Энцелад".
Гайя-Энцелад была захвачена "в противодвижении" (с орбитальным моментом, противоположным моменту вращения нашей Галактики) под небольшим углом к плоскости имевшегося и еще не сформированного диска, причем момент был не слишком велик. В результате этот мерджинг, вернее, гравитационное воздействие захваченного материала, привел к резкому изменению орбит звезд существовавшего диска Млечного пути и значительному разбросу их скоростей как по величине, так и по направлению (то, что называется "динамическим нагревом" диска, хотя, конечно, речь идет не о температуре: просто при нагреве газа его молекулы начинают вести себя аналогичным образом), но так его и не разрушил.
Соответственно, имевшийся газовый диск "распух", причем, очень быстро, как сказано выше, одномоментно - и если в плоскости вращения Млечного пути в последующие миллиарды лет сформировался тонкий диск, то вне этой плоскости образованная при мерджинге структура сохранилась до сих пор, и именно она представляет собой толстый диск.
Интересно то, что уже позже в гало нашей Галактики был обнаружен весьма крупный ретроградный поток старых низкометалличных ([Fe/H] <-1, то есть, с содержанием металлов (по железу), более, чем на порядок уступающим металличности нашего Солнца) звезд, имеющий слабоэллиптичную орбиту и небольшой наклон к галактической плоскости, причем, этот поток кинематически не связан ни с остатками Гайя-Энцелад, ни с другими известными звездными потоками. Судя по всему, это остаток еще одной древней галактики, поглощенной в древности (пока не совсем ясно, когда именно, но временной масштаб - порядка 10 Gyr) Млечным путем и уже получившей название Тамнос (Thamnos или, скорее, Θάμνος - куст). Этот мерджинг тоже внес заметный вклад в динамический нагрев и увеличение толщины толстого диска.
-
Очень интересно, но разобраться и представить всё довольно трудно. А древняя галактика меня окончательно сразила. :)
Спасибо, фок Гюнце, за просвещение.
-
Это не надо представлять - к этому достаточно привыкнуть :)
И очень рад, если это интересно.
-
Кстати, отмечу, в этой теме местами рассыпаны (и даже не очень спрятаны) маленькие порции кое-какой интересной информации, полезной для знания и понимания некоторых подробностей и тонкостей Вселенной Ожерелья. :P
-
Кстати, отмечу, в этой теме местами рассыпаны (и даже не очень спрятаны) маленькие порции кое-какой интересной информации, полезной для знания и понимания некоторых подробностей и тонкостей Вселенной Ожерелья. :P
Да-аа?!!! Издеваетесь? Моё любопытство насторожило уши и сделало стойку.
-
Прелесть какая. Я тоже... наткнулся... "Из одного уравнения с множеством неизвестных мы, задавшись значениями этих неизвестных, показавшимися нам симпатичными, получили такие-то выводы".
А задались бы другими значениями - получили бы совсем другие выводы.
А чем эти взятые с потолка значения лучше тех, которые сосед возьмет с пола, и почему этим результатам можно верить больше, чем результатам соседа - никто не знает.
...
Хотя в общем, идея определить динамику распространения во времени и объеме диска планетных систем аналогичных Солнечной (по звезда и металличности) - эту часть работы - пожалуй, интересна, не занимайся ей другие часто и регулярно.
А между тем...
"В Млечном пути обнаружили инопланетные цивилизации"
https://mignews.com/news/technology/world/231220_155652_07092.html?utm_source=24smi&utm_medium=referral&utm_term=11036&utm_content=3258822&utm_campaign=1011
Свершившийся факт!!!
А Вы тут критиканствуете, панимаешь :) :) :)
-
Ох, боюсь, погонят меня Хранители отсюда за обсуждение чужих Вселенных в теме, посвященной нашей.
Сейчас погонят. Вот сюда: Вселенная наша и Вселенная Ожерелья (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1648.0).
-
Прелесть какая. Я тоже... наткнулся... "Из одного уравнения с множеством неизвестных мы, задавшись значениями этих неизвестных, показавшимися нам симпатичными, получили такие-то выводы".
А задались бы другими значениями - получили бы совсем другие выводы.
А чем эти взятые с потолка значения лучше тех, которые сосед возьмет с пола, и почему этим результатам можно верить больше, чем результатам соседа - никто не знает.
...
Хотя в общем, идея определить динамику распространения во времени и объеме диска планетных систем аналогичных Солнечной (по звезда и металличности) - эту часть работы - пожалуй, интересна, не занимайся ей другие часто и регулярно.
А между тем...
"В Млечном пути обнаружили инопланетные цивилизации"
https://mignews.com/news/technology/world/231220_155652_07092.html?utm_source=24smi&utm_medium=referral&utm_term=11036&utm_content=3258822&utm_campaign=1011
Свершившийся факт!!!
А Вы тут критиканствуете, панимаешь :) :) :)
Да... а с Мигньюсом не поспоришь... я один, а его много... если сказано, значит обнаружили... :) :) :) :)
-
Кстати, я выше упоминал гирохронологию. А теперь подумал, что с о ней и о вращении звезд стоит рассказать поподробнее.
Звезды вращаются, и это никого не может удивить.
Одиночные звезды вращаются достаточно интенсивно - они унаследовали момент от протозвездного облака, только оно было большим и вращалось медленно, а при коллапсе в звезду при этом же моменте с уменьшением своего радиуса вращаться начинает быстро. Настолько быстро, что в большинстве своем коллапсировать в звезду протозвездные облака не могут - вместо этого образуется кольцо, вернее, тороид, который далее коллапсирует в пару звезд (а если вмешивается гравитация соседей - то и в более сложную звездную систему). И только если коллапсирующая протозвезда сумеет каким-то образом (в основном, посредством магнитного поля) передать свой момент периферийной части облака, то получится уединенная звезда, причем, скорее всего, с планетной системой.
А момента протозвезда периферийной части облака может передать много. Вспомним родную Солнечную систему
- центральная звезда, сосредоточив в себе 99,866% общей массы своей планетной системы, имеет всего два процента ее суммарного вращательного момента. Остальное она передала протопланетному облаку - а иначе не было бы у нас Солнца.
Но сейчас речь не об этом. Представим себе, что в конце концов так или иначе вращающаяся одиночная звезда образовалась. И что дальше?
А дальше начинается интересное. С поверхности звезды (она же горячая!) постоянно истекает плазма - звездный ветер. С поверхности горячих гигантов классов О и В - много (а особенно много - с поверхности сверхгорячих звезд Вольфа- Райе), так что такие звезды за считанные миллионы лет жизни могут потерять со звездным ветром несколько масс Солнца; с поверхности меньших звезд с менее горячей поверхностью - поменьше (хотя при звездных вспышках количество выброшенного материала тоже может быть внушительным, и именно ему мы обязаны магнитными бурями и полярными сияниями).
Ну, а дальше происходит следующее: поток плазмы покидает поверхность звезды и начинает от нее удаляться. Поскольку в норме улетающие частицы стремятся лететь прямолинейно, их угловая скорость относительно звезды снижается по мере их удаления. А магнитное поле звезды, в целом вращающееся вместе с ней, по этой причине начинает отклонять улетающие частицы (они же заряженные!). Соответственно, закручивая частицы звездного ветра, оно передает им момент вращения звезды. И в результате, излучая звездный ветер и закручивая его своим магнитным полем, звезда постепенно начинает тормозить свое вращение.
Процесс этот хорошо изучен, динамика падения скорости вращения звезды со временем тоже известна (закон Скуманича: для звезд среднего возраста с достаточно большими периодами вращения период вращения на экваторе звезды возрастает пропорционально квадратному корню из возраста звезды).
Срок, в течение которого новорожденные звезды средних и малых масс начинают подчиняться закону Скуманича, достаточно невелик. А продолжают они ему подчиняться до конца пребывания на главной последовательности. А следовательно, если для некоторой звезды главной последовательности имеются основания для правдоподобного предположения о скорости ее вращения в молодом возрасте, то, зная нынешнюю скорость вращения, можно оценить ее возраст.
В результате для подавляющего большинства звезд главной последовательности измерение их угловой скорости вращения вкупе с интегральными показателями цвета (числовыми показателями, определяющими цвет звезды главной последовательности, а стало быть, и ее массу соответственно диаграмме Герцшпрунга-Рассела. О них я еще расскажу), позволяет узнать их возраст. Причем в благоприятных случаях точность измерения возраста может быть выше 10%.
Вот так просто. Чтобы узнать возраст, достаточно измерить цвет. и скорость вращения. И сказать спасибо тем, кто калибровал и калибрует метод.
Ну, а сам метод оценки возраста звезды по угловой скорости ее вращения именуется гирохронологией.
-
О яркости и цвете.
Я подумал, что упоминал такие параметры, как звездная величина и показатель цвета - и ни разу не рассказал, что это такое.
А это может оказаться интересным.
Звездная величина - это показатель, характеризующий яркость звезды или какого-нибудь другого астрономического объекта.
Существуют два вида звездных величин - видимая и абсолютная.
Видимая звездная величина характеризует ту яркость, которую мы видим или можем увидеть. То есть, она определяет условия наблюдения объекта с Земли.
Эта величина берет начало со II века до р.Х., когда Гиппарх предложил делить все звезды по яркости на шесть величин - самые яркие и лучше всего видимые назвал звездами первой величины, а самые тусклые - шестой.
Разумеется, такой субъективный подход для современных целей неприменим, к тому же, большая часть астрономических объектов глазом не видна. При этом характеристика видимой яркости - вещь очень полезная. Поэтому нынче классификация Гиппарха модернизирована и стала измеримой и объективной - и, несмотря на модернизацию, классы Гиппарха удалось сохранить.
В основе классификации видимой яркости лежат два принципа.
Во-первых, яркость определяется числом квантов излучения объекта, принимаемых глазом или фотоприемником в единицу времени. Это позволяет оценить яркость объективно.
Во-вторых, она учитывает особенность человеческого зрения. Дело в том, что человек оценивает яркость не линейно, а логарифмически - психофизиологический закон Вебера-Фехнера утверждает, что для человека ощущение, вызванное неким раздражителем, изменяется пропорционально логарифму интенсивности раздражителя, то есть, применительно к свету, яркость света воспринимается нами пропорционально логарифму светового потока.
В связи с этим, видимая звездная величина m определяется по формуле:
m = - 2,5 lgI + C,
где I - световой поток, а С - некая константа
Константа выбирается так, чтобы шкала звездных величин была как можно ближе к гиппарховой, то есть, чтобы для весьма яркой звезды видимая величина m была равна нулю. Строго говоря, С выбирается так, чтобы в приведенной формуле m было равно нулю для объекта, создающего (без учета влияния земной атмосферы) освещенность 2,54·10^-6 люкс.
Тогда звезда первой величины создает освещенность, примерно в 2,512 раз ниже указанной, второй величины - в 6,31 раз ниже и так далее. То есть, увеличение (уменьшение) звездной величины на единицу означает уменьшение (увеличение) силы света от источника примерно в 2,512 раза, а на пять единиц - ровно в сто раз. Объекты звездной величины более шести уже практически не видны невооруженным глазом.
При этом все пока еще не так просто. Звезда или иной объект излучает (или отражает) свет разных длин волн - а человек их воспринимает по-разному. При одной и той же интенсивности зеленый свет воспринимается ярче, красный - тусклее, а инфракрасный, разумеется, не воспринимается вовсе. А вот фотопластинка воспринимает свет по-своему. А еще какой-нибудь фотоприемник - еще как-нибудь. Поэтому видимых звездных величин несколько.
Визуальная звездная величина V определяется по количеству квантов, излученных объектом и воспринятых через "физиологический" зеленый светофильтр, максимум которого равен максимуму чувствительности глаз среднестатистического человека (555 нанометров).
Фотографическая звездная величина B определяется по количеству квантов, излученных объектом и воспринятых через стандартный синий светофильтр, максимум которого равен 445 нанометров. Синий светофильтр как правило используется при фотографировании астрономических объектов в оптике.
Ультрафиолетовая звездная величина U определяется при использовании ультрафиолетового светофильтра с максимумом 350 нанометров.
В результате, если определить все три величины, можно охарактеризовать реальный наблюдаемый цвет объекта. А именно, для этого используются разности измеренных звездных величин U и B (U-B), а также B и V (B-V), называемые интегральными показателями цвета. Чем они больше, тем более красным является объект.
Разумеется, это - не все видимые звездные величины. Кроме названных светофильтров применяются и другие, и соответствующие звездные величины имеют следующие обозначения:
R (красный светофильтр) - 658 нанометров.
I - 806 нанометров.
Z - 900 нанометров.
Y - 1020 нанометров.
J - 1220 нанометров.
H - 1630 нанометров.
K - 2190 нанометров.
L - 3450 нанометров.
M - 4750 нанометров.
N - 10500 нанометров.
Легко видеть, что звездные величины от I до N относятся уже к инфракрасной области - от ближней до дальней.
Но и это еще не все. Астрономические объекты излучают во всем спектре электромагнитного излучения, причем многие - преимущественно, вовсе не в видимом диапазоне (к примеру, очень горячие звезды в основном излучают ультрафиолетовое излучение, а очень холодные - инфракрасное). Поэтому существует еще один показатель их яркости - болометрическая звездная величина, характеризующая наблюдаемую с Земли мощность их излучения во всем диапазоне электромагнитных волн одновременно.
Для иллюстрации приведу несколько примеров видимых звездных величин: Солнце -26,7; Луна в полнолуние -12,74 ( в четыреста тысяч раз слабее); Венера в максимуме -4,67; Юпитер в максимуме -2,94; Марс в максимуме -2,91; Сириус A -1,47; Вега +0,03; Ригель +0,12; Большое Магелланово облако +0,9; галактика Андромеды +3,44; самый яркий квазар +12,6; самая дальняя известная галактика +30,1; самый слабый объект, сфотографированный "Хабблом", +31,5.
И примеры показателей цвета: голубой сверхгигант Ригель: B-V = -0,03, U-B = -0,66; голубой гипергигант эта Киля: B-V = -0,45, U-B = 0,61; голубой гипергигант Пистолет: B-V = -0,93, U-B = -0,13; белый Сириус А: B-V = 0,01, U-B = -0,05; желтое Солнце: B-V = 0,64, U-B = 0,18; красная Бетельгейзе: B-V = 1,86, U-B = 2,06.
Но и это - не все.
Разумеется, видимая звездная величина не может объективно характеризовать истинную яркость объекта - она определяет только наблюдаемую нами яркость этого объекта и зависит от расстояния до него.
Поэтому для объективной характеристики принят еще один параметр - абсолютная звездная величина М (визуальная, фотографическая, ультрафиолетовая, болометрическая), определяемая как видимая звездная величина этого объекта, если бы он находился на расстоянии 10 парсек (примерно, 32,616 световых лет).
И вот тут наше Солнце уже становится невзрачным... Его абсолютная звездная величина - всего лишь +4,7. А вот у Сириуса +1,42. У Ригеля -7 (! с расстояния в 32 световых года он был бы в сотни раз ярче Сириуса!) У эты Киля -12 (!! еще в сто раз ярче!!). У самой большой звезды R136a1 -12,5. А самая яркая известная звезда LBV 1806-20 имеет абсолютную звездную величину -14,2 и с расстояния в 10 парсек сияла бы на небе почти в пять раз ярче нашей Луны в полнолуние.
Взрыв самой яркой сверхновой -20,4 (с расстояния в 32,6 световых лет он светил бы в триста раз слабее Солнца. Или был в тысячу с лишним раз ярче Луны)...
Туманность Андромеды -21. Если собрать всю гигантскую галактику в точку, она бы светила чуть сильнее этой сверхновой.
Самый мощный гамма-всплеск -36,4... Минус тридцать шесть с небольшим... с расстояния в десять парсек он был бы ярче видимого нами на нашем небе Солнца без малого в десять тысяч раз, выжигая поверхность Земли. И это - не сам гамма-всплеск, а малая доля его излучения в виде оптического послесвечения.
Резюмирую.
Звездная величина - чем она меньше, тем видимый объект ярче. При звездной величине больше шести объект уже не виден большинству людей невооруженным глазом. Больше тридцати - объект не виден в самый мощный современный телескоп. Уменьшение на одну величину означает ослабление яркости в 2,512 раз, на пять величин - в сто. Звездная величина нуль соответствует весьма яркой звезде (Вега).
Абсолютная звездная величина - яркость объекта, который находился бы на расстоянии 32,616 световых года.
И цвет объекта. Показатель цвета нуль - белый. Меньше нуля - синий, и чем меньше показатель, тем более он синий. Больше нуля - желтый. Намного больше нуля (близок к единице) - оранжевый. Заметно больше единицы - красный.
-
И немного о скоплениях галактик.
Чаще всего скопления галактик (кластеры) относят к типам I, II и III.
Скопления типа I - это скопления галактик, в котором есть доминирующая сверхгигантская эллиптическая или линзовидная галактика. Такая галактика имеет диаметр в миллионы световых лет и превосходит Млечный путь по массе на несколько порядков. Фактически, скопление типа I - это завершающий этап эволюции большого скопления перед его превращением в ископаемый кластер.
Скопления типа II содержат доминирующую галактику, но ее масса и яркость по отношению к массе и яркости кластера в целом не столь значительны, и она не относится к числу сверхгигантских. Это - не столь глубоко проэволюционировавший кластер.
И, наконец, скопления типа III не содержат выдающихся доминирующих галактик, намного превосходящих остальные по размерам и яркости. Предполагается, что это - ранний этап эволюции скопления. К этому типу относится наша родная Местная группа галактик.
Но стоит сказать, что кроме классификации по доминирующим галактикам есть еще классификации скоплений по численности и форме.
По численности (строго говоря - по концентрации) скопления подразделяют на богатые (с высокой плотностью галактик) и бедные (с низкой плотностью, а соответственно - с небольшим количеством галактик).
По форме (морфологическая классификация) скопления подразделяют на правильные (имеющие близкую к сферической или хотя бы, эллипсоидальной) форму с более или менее заметной концентрацией плотности галактик к центру. Неправильные скопления этими свойствами не обладают (наше скопление, к примеру - классический пример неправильного, оно вообще состоит из нескольких разбросанных групп). Выделяют еще промежуточный вариант полуправильных скоплений.
Все варианты классификации скоплений обладают определенной взаимосвязью. Практически всегда правильные (регулярные) скопления являются богатыми скоплениями и в большинстве своем относятся к типу I. А неправильные скопления обычно относятся к типу III и чаще бывают бедными.
Причины нетрудно понять - с одной стороны, именно в богатом концентрированном скоплении высока вероятность мерджингов, а следовательно, формирования в центральной части сверхгигантской доминирующей галактики. С другой стороны, именно в таком, весьма тесном скоплении выше динамическое трение (постепенное выравнивание скоростей членов скопления в результате их гравитационного взаимодействия), а следовательно, опять же, гораздо меньше времени уходит на установление правильного распределения частиц (галактик) с их концентрацией к центру, формирование центральной доминирующей галактики и начало образования ископаемого кластера.
Еще одним интересным обстоятельством, причины которого, призадумавшись, можно понять, является то, что разные типы скоплений населены преимущественно разными типами галактик. И это относится не только к наличию в богатых правильных скоплениях I типа сверхгигантских эллиптических галактик типов D и cD. Если вспомнить, что в концентрированном (богатом) скоплении галактики взаимодействуют между собой намного чаще, чем в рассеянном и неплотном, понятно, что и не самых больших эллиптических галактик dE, E и gE, являющихся продуктами столкновения небольших спиральных и неправильных галактик, а также больших спиральных галактик, в таких скоплениях намного больше (собственно, существуют богатые скопления, на 80% состоящие из эллиптических галактик), в то время как в бедных скоплениях и вне их эллиптические галактики встречаются лишь в виде исключения. По той же причине в богатых скоплениях гораздо чаще, чем вне их, встречаются линзовидные галактики.
Еще одним видом населения, характерным для богатых скоплений, являются галактики низкой поверхностной яркости (LSBG). Причина этого тоже ясна - в древности высокая интенсивность взаимодействий с другими галактиками приводила к интенсивному зведообразованию, так что в наши времена в этих галактиках исчерпаны запасы свободного газа, звездообразование давно завершилось, и они населены старыми и достаточно тусклыми красными звездами. Кстати, интересно то, что LSBG часто встречаются также и в очень рассеянных скоплениях и вне их - причем по диаметрально противоположной причине - в них нет ярких звезд не потому, что интенсивное звездообразование давно закончилось, а потому, что оно так и не началось. Эти LSBG от LSBG скоплений отличаются существенно меньшей металличностью (содержанием элементов тяжелее гелия), потому что звездообразование в их истории никогда не было интенсивным и их звезды относятся к более ранним поколениям.
А вот "классические" спиральные галактики - самый распространенный тип крупных галактик в современной Вселенной - в богатых скоплениях встречаются намного реже, чем вне их. С одной стороны, в этих скоплениях многие спиральные галактики вследствие многочисленных мерджингов давно эволюционировали в эллиптические, а с другой стороны, частые приливные взаимодействия существенно искажают форму галактик, так что сохранить в таких условиях классическую спиральную структуру им оказывается достаточно сложно. При этом, как несложно понять, в богатых скоплениях спиральные галактики рассредотачиваются по периферийным областям, где интенсивность взаимодействий и больших мерджингов ниже, а гигантские эллиптические и линзовидные галактики концентрируются в центральной части скоплений. Косвенно (но весьма убедительно) это доказывает, что именно эллиптические и линзовидные галактики ("ранние" типы по традиционной классификации) происходят от спиральных галактик ("поздних" типов), а не наоборот.
Именно это различие между населениями тесных скоплений галактик и остального пространства приводит к тому, что в астрономии часто выделяются "галактики скопления" - высокометалличные (в них когда-то было интенсивное звездообразование!) галактики, характеризующиеся всем выше сказанным, локализованные в достаточно богатых скоплениях и отличающиеся тем, что их история сопровождалась многочисленными взаимодействиями с другими галактиками - и "галактики поля", обладающие меньшей металличностью, в значительном количестве относящиеся к спиральным, сохраняющие большие запасы свободного газа и, возможно, формировавшиеся дольше (и, соответственно, сформировавшиеся позже), чем галактики скопления.
-
Вот тут - набор величин, которые можно назвать расстояниями до дальнего объекта в астрономии, и зависимость этих величин от наблюдаемого красного смещения объекта.
(https://secure.diary.ru/userdir/1/6/1/8/1618846/74209830.jpg)
На горизонтальной шкале графика отложен параметр красного смещения z, на вертикальной - расстояния в миллиардах световых лет.
Итак, что мы имеем на картинке.
Голубым внизу отложено расстояние углового размера DА.
Это - расстояние до объекта данного размера, каким оно бы было, если бы мы измеряли его по его видимой угловой величине. Расстояние носит парадоксальный характер, потому что из-за того, что в древние времена Вселенная была меньше, чем сейчас, угловой размер объектов, наблюдаемых в те древние времена, оказывается большим, чем он бы был для столь удаленных объектов при условии, что Вселенная тогда имела бы современный размер. В результате объект, удаленный, скажем, на условное расстояние шесть миллиардов световых лет (то есть, наблюдаемый нами в состоянии шестимиллиардолетней дальности) кажется меньшим, чем тело такого же размера, условно удаленное на семь миллиардов лет (то есть, наблюдаемое таким, каким оно было семь миллиардов лет назад).
Удаление, при котором дальнейшее падение угловых размеров с растоянием прекращается и начинается их рост, соответствует z=1,65 (как видно на графике) и почти шести миллиардам лет временного удаления.
Обычно используемое понятие (или, если угодно, модель) расстояния до объекта - это расстояние по времени распространения света. То есть, путь, пройденный до нас тем светом объекта, который мы и наблюдаем. Оно очень удобно тем, что равно удалению наблюдаемого объекта от нас во времени. Именно это расстояние отложено на графике зеленым (обозначено DТ, именно его имеют в виду, когда, например, говорят, что наблюдают далекую галактику на удалении 13 миллиардов световых лет, поясняя, что свет от нее шел к нам 13 миллиардов лет, и именно в терминах этого расстояния радиус видимой Вселенной равен ее возрасту и составляет примерно 13,8 миллиарда световых лет (вторая горизонтальная линия на графике). А еще оно удобно тем, что не слишком зависит от тонкостей и параметров принятой модели устройства и деталей эволюции Вселенной.
Дл любопытства и наглядности можно использовать еще одно понятие расстояния - то расстояние, которое разделяет нас и наблюдаемый объект "сейчас". Я взял это слово в кавычки потому, что определить понятие "Сейчас", то есть, установить общий для Вселенной момент времени - мягко говоря, непросто.
Смысл этого понятия прост - пусть объект десять миллиардов лет назад излучил свет. Свет летел, летел и попал к нам спустя десять миллиардов лет, пролетел за это время десять миллиардов световых лет, и, стало быть, расстояние по времени распространения света до этого объекта равно десяти миллиардам световых лет. Но все эти годы Вселенная расширялась с переменным темпом - вначале чуть замедляясь, потом ускоряясь, - а объект за это время успел от нас удалиться явно больше, чем на эти десять миллиардов световых лет...
Расстояние, которое разделяет нас с наблюдаемым объектом "сейчас", называется расстоянием в сопутствующем времени или сопутствующим расстоянием (comoving distance), обозначается на графике DС и совершенно ничего не дает ни уму, ни сердцу. Почему? Потому что корректным способом измерения такого расстояния является следующая процедура: необходимо остановить расширение Вселенной и движение времени и отправиться в путь-дорогу на десятки миллиардов световых лет с рулеткой к объекту при остановленном времени. Но так как уши у людей выше лба не растут, и такие процедуры выполнить не в человеческих силах, сопутствующее расстояние рассчитывается, исходя из современных представлений о топологии Вселенной и динамике ее расширения за время, прошедшее с момента наблюдения объекта.
Сопутствующее расстояние, как видно из графика, для удаленных объектов намного превосходит расстояние по времени распространения света. Расчетное сопутствующее расстояние до момента рождения Вселенной (то есть, современное расстояние до... а в самом деле, до чего? :) :) :) :) - вот тут и становится ясной нехватка физического смысла в этом понятии :) , так что оно определяется проще - максимально возможное сопутствующее расстояние до любого теоретически наблюдаемого нами объекта Вселенной) согласно современной и наиболее распространной модели Вселенной равно примерно 47,2 миллиарда световых лет. А до самых дальних наблюдаемых объектов - около 33 миллиардов...
И еще один вид расстояния - расстояние, измеренное по яркости, или просто яркостное расстояние DL. Оно определяется просто: это расстояние, на котором объект данной яркости светил так же, как и наблюдаемый объект, в стационарной плоской Вселенной. Сопоставление яркостного расстояния с расстоянием по времени распространения света явлется очень важным для изучения Вселенной и уточнения модели ее развития.
upd: Еще раз обращаю внимание: приведенные пересчеты красного смещения в расстояния и времена являются модельными - они зависят от величины постоянной Хаббла (темпа расширения Вселенной) и истории ее изменения со временем, которая в свою очередь определяется некоторыми ее параметрами, в первую очередь плотностью материи и темной энергии.
Поэтому все приводимые данные о расстояних и возрастах удаленных объектов имеют точность около десяти процентов, отчего в астрономии для измерения дальних расстояний используют только параметр красного смещения.
-
Важное предупреждение.
Если когда-нибудь на своем пути Вы встретите спиральную (или линзовидную галактику, состоящую, как и положено, из гало, диска и красивого яркого центрального образования, Вы, безусловно, вспомнив ли рассказ о галактиках в этой теме, или же следуя внутреннему побуждению, назовете последнее балджем. И, в принципе, казалось бы, будете правы - по крайней мере, если не вдаваться в подробности.
Но не вдаваться в подробности и называть без разбору каждую встреченную кошку кошкой (и каждый балдж - балджем) подчас среди людей определенного склада ума не принято. Поэтому прежде, чем обзывать балджем что ни попадя, только бы оно располагалось в центральной части диска галактики, нужно присмотреться к этому располагающемуся повнимательней. А именно, оценить (можно на глаз :) ), как именно яркость каждого слоя этого центрального образования зависит от расстояния (от центра галактики), на котором этот слой расположен.
Когда Вы присмотритесь к балджу повнимательней, Вы без труда (относительного) заметите, что логарифм яркости каждого его слоя пропорционален -R^(1/n), где R - расстояние от расположения слоя до центра галактики.
И вот теперь Вам останется немногое - определить, чему равна эта самая n. И если n>2, то тогда Вы будете иметь полное право назвать то, что Вы видите, балджем. А вот если n будет меньше двух, то перед Вами - псевдобалдж.
Псевдобалджи, хочу Вам сказать - очень, очень коварные образования, ибо они настолько умело маскируются под балджи, что не будучи вооруженным очень большим телескопом и множеством прилагающихся к нему приборов, отличить их почти невозможно. Поэтому будьте осторожны!
Замечу, что желание отличить балдж от псевдобалджа - это не занудство и не каприз. Исследования показывают, что между балджами и псевдобалджами имеется различие, которое бросается в глаза, если понаблюдать за ними повнимательнее и подольше. Можно не очень долго - может хватить всего лишь нескольких десятков тысяч лет. Главное - при этом не отвлекаться. И иметь хороший большой (даже не обязательно очень большой) телескоп.
Обнаружилось, что скорость звездообразования (SFR) в среднем, в псевдобалджах выше.
Собственно, это подтверждает старые, еще времен введения различий между балджами и псевдобалджами, подозрения в том, что классические балджи образуются быстро, скорее всего, как продукт большого мерджинга, сформировавшего родительскую галактику (или на худой конец, нескольких древних мерджингов, последовательных, но произошедших почти одновременно - с разницей в считанные сотни миллионов, максимум, одного-двух миллиарда лет). В этом отношении, как и в части распределения плотности, они интригующе схожи с эллиптическими галактиками. Впрочем, возможен иной вариант - в древние времена в юном диске галактики могли развиваться неустойчивости, области повышенной плотности, которые при слиянии и торможении до падения на центр галактики формировали балдж (этакие мерджинги в миниатюре, происходящие в галактическом диске). Точнее, формировали они аккреционные диски в центре галактик, впоследствии эволюционировавшие в балджи.
А вот псевдобалджи - это продукты медленного роста, обусловленного закономерным опусканием газа к центру галактики и множественными, происходившими длительное время малыми мерджингами - процесса, именуемого секулярной эволюцией диска.
Кстати, интересно то, что при этом для линзовидных галактик статистически значимого превышения SFR псевдобалджей над SFR балджей не отмечается, и, прочитав о том, как образуются рукава спиральных галактик, это можно понять - именно рукава являются "насосами", перекачивающими газ с периферии диска к его центру и из диска в балдж.
Ну, и косвенно становится понятным, отчего гигантские дисковидные галактики без балджа или с малыми балджами практически всегда являются галактиками поля и никогда - галактиками скопления.
А недавнее сравнение радиоизлучения галактик Сейферта с балджами и псевдобалджами в их центрах подсказывает, что в балджах как правило находятся более массивные центральные черные дыры, а менее массивные центральные черные дыры более характерны для псевдобалджей.
И это тоже косвенно подтверждает, что балджи формировались быстро при больших сухих мерджингах, а псевдобалджи - это продукты медленной (секулярной) эволюции.
-
Кстати, о яркостном расстоянии и проблемах, с ним связанных.
Стоит обратить внимание на то, что когда речь идет про удаленные (находящиеся на расстояниях 10-12 и более миллиардов световых лет по времени распространения, то есть, на больших красных смещениях) объекты, то обычно речь идет о квазарах, реже - о гамма-всплесках, словом, об объектах колоссальной яркости, и почти никогда - о галактиках или их скоплениях.
Например, почти невозможным оказывается рассмотреть отдаленные гиперскопления галактик - даже самые крупные галактики с большого расстояния увидеть очень трудно. Поэтому о существовании таких структур приходится догадываться только по наличию групп ярчайших квазаров или статистическому анализу расположения гамма-всплесков.
Почему же даже такие яркие объекты, как крупные галактики, на таких расстояниях становятся почти невидимыми?
Причина - в расширении Вселенной. Оказывается, видимая яркость любого объекта в расширяющейся Вселенной с ростом расстояния падает очень резко. По сравнению с той видимой яркостью, которую объект имел бы в стационарной, нерасширяющейся Вселенной, видимая яркость объекта в расширяющейся Вселенной ослабляется пропорционально четвертой степени величины (1+z), где z - красное смещение. Повторяю: четвертой степени от (1+z).
Вдумайтесь, что это означает. Представьте себе гигантскую галактику, которую мы видим с расстояния в миллиард световых лет. Она выглядит достаточно слабым объектом - но с помощью мощного телескопа ее рассмотреть вполне можно, причем со многими ценными деталями.
Теперь представьте себе эту же галактику, удаленную на десять миллиардов световых лет (красное смещение почти равно 2). В стационарной Вселенной ее видимая яркость уменьшилась бы в сто раз. Плохо, но видно. А в нашей Вселенной - почти в восемь тысяч раз. И кажущееся яркостное расстояние соответственно возрастает.
Если эта галактика удалена на 11,5 миллиарда световых лет (z=3), ее видимая яркость вместо ожидаемых ста тридцати с небольшим раз уменьшится более, чем в тридцать три тысячи раз.
Если она удалена на 12,5 миллиарда световых лет (z=5), ее видимая яркость ослабляется вместо ста пятидесяти раз почти в двести тысяч. Тут уж не о деталях речь - даже ярчайшую галактику можно увидеть только случайно при долгом наблюдении.
А если на 13,25 миллиарда световых лет (z=10), то вместо ста семидесяти пяти - в два с половиной миллиона раз (!). Какое уж тут обнаружение...
И в результате этого неприятного эффекта (космологического ослабления яркости) наблюдение удаленных объектов представляет собой сложнейшую задачу. И не зря при выполнении глубоких обзоров мощнейшие телескопы долгие дни остаются наведенными на одну точку небесной сферы, пытаясь уловить чуть ли не отдельные фотоны и расходуя многие часы драгоценного наблюдательного времени.
PS Обратите внимание на рисунок, иллюстрирующий различные понятия расстояния (в позапрошлом посте).
Космологическое ослабление яркости "отвечает" за то, что с ростом красного смещения яркостное расстояние DL растет гораздо быстрее других расстояний.
В самом деле, рассмотрим приведенные примеры. Если галактика находится на красном смещении z=3, то, как сказано выше, расстояние до нее по времени распространения DT равно примерно 11,5 миллиарда световых лет. Сопутствующее расстояние DС равняется при этом примерно 21 миллиарду световых лет (но это - уже другая история). А яркость по сравнению с галактикой, удаленной на миллиард световых лет, уменьшилась более, чем в 33 тысячи раз. Соответственно, ее яркостное расстояние равняется 85 миллиардам световых лет.
Соответственно, при красном смещении z=5 расстояние по времени распространения равняется примерно 12,5 миллиарда световых лет, сопуствующее расстояние Dc - около 26 миллиардов световых лет, а яркостное расстояние - 156 миллиардов световых лет.
При z=10 расстояние по времени распространения - около 13,25 миллиарда световых лет, сопутствующее расстояние - 31,5 миллиард световых лет, а яркостное расстояние - 350 миллиардов (!) световых лет.
А если попытаться наблюдать самые-самые ранние галактики (например, при красном смещении z=20), то оказалось бы, что расстояние по времени распространения до них - 13,6 миллиарда световых лет (менее двухсот миллионов лет с момента рождения Вселенной), сопутствующее расстояние Dс примерно равно 36 миллиардам световых лет, а яркостное - 750 миллиардов световых лет.
Ну, и, наконец, расстояние до поверхности последнего рассеяния (я о ней рассказывал - это Вселенная в возрасте 380 тысяч лет, то есть, в момент рождения реликтового фонового излучения: расстояние по времени распространения практически равно возрасту Вселенной (разница - всего 380 тысяч лет! Ну, или световых лет), сопутствующее расстояние - 45,3 миллиарда световых лет, а яркостное расстояние - 50 триллионов (!!!) световых лет.
Вот и представьте себе прелести наблюдения дальних объектов - фактически, самые дальние объекты Вселенной наблюдаются такими, как они выглядели бы с расстояний в сотни миллиардов, а то и триллионы световых лет.
-
Да, кстати, о самом красном смещении - на всякий случай
Итак, наша Вселенная расширяется. Это давно известный факт. Можно считать, что она просто расширяется, можно считать, что в ней все время появляется новое пространство - это уже не так важно, хотя второй вариант более правилен и физически реален.
К сожалению, она еще и нестационарно расширяется - раньше она расширялась медленнее, а затем скорость расширения начала расти.
Из-за расширения Вселенной все удаленные объекты, такие как скопления и сверхскопления галактик, а соответственно, и галактики, входящие в них, удаляются друг от друга (эту мысль нужно понять правильно: удаляются друг от друга галактики разных скоплений. Объекты гравитационно связанных систем, будь то две галактики одного скопления, две звезды одной галактики или же планета в планетной системе и ее звезда, друг от друга не удаляются. А вот сверскопления галактик - системы гравитационно несвязанные, составляющие их скопления "удерживает" только принадлежность к древней акустической волне - сгущению материи). И чем дальше находятся два объекта - тем быстрее они друг от друга удаляются. А следовательно если один объект излучает свет с некоторой длиной волны, второй увидит этот свет имеющим большую длину волны (более красным). Это будет связано с тем, что по мере движения фотона на его пути непрерывно появляется новое пространство - и длина волны фотона непрерывно растет в том же темпе, что и появление пространства и, стало быть, расширение Вселенной.
Эффект увеличения длины волны излучения удаленного объекта, обусловленного расширением Вселенной, именуется космологическим красным смещением. Как правило, он проявляется в спектрах удаленных объектов, в которых линии излучения (или поглощения) оказываются смещенными в сторону больших длин волн (к красному концу спектра). Когда были открыты первые квазары, их спектр очень удивил исследователей - смещенные линии находились так далеко, что вначале было неясно, какому атому какая линия вообще принадлежит.
Величина красного смещения определяется параметром смещения z, равным отношению длин принятой и «нормальной» электромагнитной волны минус единица. Так что параметр z=0 соответствует нормальной длине волны, излученной покоящимся относительно нас и не испытывающим красного смещения телом. Соответственно, если, например, параметр z=0,2, то длина волны увеличена на 20%, объект, испустивший ее, удаляется от нас нынче со скоростью 20% скорости света (около 60000 км/с) - что в реалиях нашей Вселенной соответствует расстоянию более трех миллиардов световых лет.
А если красное смещение равно, к примеру, z=2, то объект удаляется нынче со скоростью в 80% скорости света (240000 км/с), что, условно говоря, соответствует расстоянию почти одиннадцать миллиардов световых лет.
Почему условно говоря? Потому что в данном случае о расстоянии говорить уже не очень просто.
Во-первых, из-за неравномерности расширения Вселенной узнать расстояние можно было бы, только точно зная темп ее расширения в любой момент времени от рождения излучения до его приема. Во-вторых, как минимум, надо понимать, о каком расстоянии идет речь - о том, какое было в момент рождения излучения, или имеет место в момент приема. В третьих - просто потому, что расстояния в данном случае бывают разными - они зависят от модели Вселенной, принятой при изучении - плоской, искривленной и пр...
По этим причинам, когда говорят о расстояниях до очень удаленных объектов, величину расстояния, в принципе, называют весьма условно. Безусловно можно говорить о красном смещении объекта и о времени, которое в рамках известных нам данных о Вселенной прошло от ее рождения до того момента, в который мы наблюдаем данный объект. Так, например, сверхудаленная галактика UDFj-39546284 с красным смещением примерно z=11,9, наблюдается нами в том состоянии, в котором она находилась, условно говоря, 13,37 миллиарда лет назад, примерно через 430 миллионов лет после Большого взрыва - но фраза о том, что она удалена от нас на 13,37 миллиарда световых лет, является совершеннейшей условностью. На самом деле, для этой ситуации понять, что такое расстояние, не так уж просто - мы же знаем, что их как минимум, четыре, и все они - разные. Да еще зависят от использованной при их расчете модели самрй Вселенной.
-
О вращении звезд поговорили - теперь поговорим о вращении галактик.
Почти полвека назад лет назад Талли и Фишер обнаружили странное обстоятельство - светимость спиральных галактик оказалась очень сильно связана с шириной линии нейтрального водорода в их спектре. Подчеркиваю - не с интенсивностью, а с шириной.
А отчего спектральная линия вообще имеет какую-то ширину? Ширина спектральной линии говорит о том, что ее формируют фотоны разных энергий. А, казалось бы, атом (в данном случае, нейтрального водорода), переходя из возбужденного состояния в основное (то есть конечно, когда электрон в атоме переходит с более высокой на самую низкую орбиту) излучает фотоны строго определенной энергии. Следовательно, мы должны принимать фотоны лишь одной энергии, и ширина спектральной линии должна быть нулевой.
На самом деле, не совсем так. Если некоторые атомы излучают фотон, двигаясь к нам, то мы получаем фотоны более высокой энергии (меньшей длины волны). Точно так же, если некоторые атомы излучили фотон, удаляясь от нас, мы получим от них фотон меньшей энергии (большей длины волны). Это именуется эффектом Допплера. Поэтому в целом, если атомы двигаются в разные стороны, мы будем получать от них фотоны разных энергий (спектральная линия приобретет ненулевую ширину). Ширина спектральной линии позволяет оценить разброс скоростей атомов, которые их излучили.
Самое простое предположение о причинах такого разброса - это разброс температурный. С ростом температуры атомы начинают двигаться быстрее, следовательно, ширина спектральной линии их излучения растет. Кстати, для звезд таким образом можно оценивать температуру излучающей поверхности. Однако для данного случая такое объяснение не проходит по многим причинам. При высокой температуре водород ионизируется, так что никакого нейтрального водорода мы просто не увидели бы. Опять же, отчего вдруг в разных галактиках облака нейтрального водорода должны иметь совсем уж разную температуру - непонятно.
Есть и другое объяснение. Если излучающий объект вращается, от той его части, которая удаляется от нас, мы принимаем (по понятным причинам, связанным с упомянутым выше эффектом Допплера) фотоны меньшей энергии, а от той, которая приближается к нам - большей. Оказалось, что в данном случае именно это объяснение является правильным. Тем более, что наблюдения в других длинах волн (для других спектральных линий) подтвердили ту же закономерность (качественно - а вот количественно для разных длин волн она может несколько различаться, но это не столь принципиально).
Таким образом, выяснилось, что для спиральных галактик имеет место удивительная зависимость - чем ярче галактика, тем быстрее она вращается. Или наоборот - чем быстрее вращается галактика, тем она ярче.
Ну, отчего одна спиральная галактика имеет большую светимость, чем другая, понять, в общем-то, нетрудно. Чем больше в галактике звезд, тем больше у нее светимость. Дело нехитрое.
А вот результат этой нехитрой логической операции удивляет - чем больше звезд в спиральной галактике, то есть, чем больше ее видимая (барионная) масса, тем (в среднем) быстрее она вращается. Интересно...
Рассуждая далее, заметим, что скорость вращения видимой массы галактики зависит от ее невидимой массы (массы темной материи) - именно масса темной материи на самом деле определяет основную массу галактики, а распределение этой "скрытой" массы по радиусу - динамику ее движения. Таким образом, зависимость Талли-Фишера устанавливает связь между видимой массой галактики и общей ее массой (то есть, массой темной материи в ней) и показывает нам, что содержание темной материи в галактике не является случайным - по какой-то пока не совсем ясной (а то, что ясно - то своеобразно) закономерности, связанной с подробностями эволюции галактик, эти величины являются взаимосвязанными.
Зависимость Талли-Фишера кроме теоретического интереса полезна и практически - для дальних галактик она позволяет, измерив ширину линий в их спектре, оценить их светимость а следовательно, и массу (то, что называется "вторичными стандартными свечами". Вторичные свечи - это свечи, для калибровки которых (установления масштаба расcтояний) нужны независимые методы - первичные свечи.).
Важно еще и то, что, что зависимость Талли-Фишера распространяется только на "нормальные" дисковидные галактики. А вот для больших эллиптических галактик действует другая, менее выраженная зависимость - зависимость Фабер-Джексона. Но все равно, и их яркость, хоть и в меньшей степени, связана со скоростью их вращения, что тоже говорит о деталях их формирования и эволюции.
Говоря конкретно, в норме дисковидные галактики вращаются со скоростью, пропорциональной примерно 0,27-0,3 степени их массы (это и есть сам закон Талли-Фишера).
Большие же эллиптические галактики вращаются со скоростью, пропорциональной 0,25 степени их массы (закон Фабер-Джексона).
А вот балджи дисковидных галактик подчиняются своему, особому закону вращения. Они вращаются со скоростью, более или менее пропорциональной 0,2 степени массы центральной черной дыры (так называемый закон M-σ ). И что любопытно - этот своеобразный закон вращения теоретически соответствует динамике вращения распадающегося диска аккреции вокруг массивного тела (центральной черной дыры). Я упоминал как-то принципиальное отличие балджей от эллиптических галактик - вот оно. Заодно имеем очень правдоподобное предположение о путях формирования балджей.
Кстати, замечу, вращение центральных областей гигантских эллиптических галактик бывает очень сходным с вращением балджей. Хотя нужно учитывать, что за миллиарды лет огромная внешняя масса большого эллиптикала вносит во вращение его центальной области заметные коррективы.
-
И немного о единицах расстояния.
Метр - расстояние, пройденное фотоном в вакууме при отсутствии влияния гравитационных полей за 1 / 299 792 458 секунды. Для справки: секунда - это интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного (квантового) состояния атома цезия-133 в покое при 0 К при отсутствии возмущения внешними полями. Можно считать, что метр - это расстояние, которое фотон в вакууме при отсутствии гравитационного поля успевает преодолеть за 30,663318988498369762190615215544 переходов между указанными уровнями.
Километр - тысяча метров. Ровно тысяча. 103.
Астрономическая единица (а.е., AU) - грубо говоря, радиус земной орбиты. Менее грубо - среднее расстояние между центрами масс Земли и Солнца. Более строго говоря - расстояние, равное радиусу круговой орбиты в изотропных координатах, период обращения по которой, при пренебрежении всеми телами Солнечной системы кроме Солнца, был бы точно равен периоду обращения Земли. Принята равной 149 597 870 700 метрам. Для справки - большая полуось земной орбиты равна 1,000000036406 а. е.
Световой год (св. г., ly) - расстояние, которое свет проходит в вакууме, не испытывая влияния гравитационных полей, за один юлианский год. Примерно равен 9 460 730 472 580,82 километрам или 63 241,1 а.е.
Парсек (параллакс-секунда, параллакс угловой секунды, пк, пс, pc) - расстояние, с которого расположенный перпендикулярно лучу зрения объект длиной в одну астрономическую единицу виден под углом в одну угловую секунду (1″ ). Смысл единицы - в том, что астрономическая единица практически равна радиусу орбиты Земли и, соответственно, если мы наблюдаем объект, удаленный на один парсек, то его видимое положение на небесной сфере за полгода изменится за счет параллакса (изменения положения наблюдателя, вызванного вращением Земли вокруг Солнца) на две угловых секунды. Один парсек - это примерно 3,2616 светового года или 206 264,8 астрономических единицы или 30,8568 триллиона километров.
Производные единицы парсека:
- килопарсек (кпк) - тысяча парсек. Используется для галактических расстояний. Так, расстояние от Солнца до центра Галактики - около восьми кпк, диаметр тонкого диска Млечного пути - около 30 кпк;
- мегапарсек (Мпк) - миллион парсек. Используется для измерения расстояний до недалеких галактик. Так, расстояние от нашей Галактики до галактики Андромеды - 0,77 Мпк;
- гигапарсек (Гпк) - миллиард парсек. Используется для исчисления расстояний до дальних космических объектов. При этом следует четко представлять себе, что расстояние, измеренное по красному смещению света, испущенного наблюдаемым объектом и зависящее от длины пройденного этим светом пути, оказывается меньшим, чем современное расстояние до этого объекта за счет расширения Вселенной. При этом первое определяется с учетом изменения темпа расширения Вселенной (постоянной Хаббла) за время распространения света, а второе еще и зависит от принятой в расчете модели Вселенной. Например, расстояние до самых удаленных объектов, наблюдаемых в настоящее время, равно примерно четырем гигапарсекам, если под расстоянием подразумевается путь, пройденный светом от этого объекта до нас за тринадцать с лишком миллиардов лет. В то же время в рамках наиболее распространенной модели Вселенной "современное" расстояние до этих объектов (в тех пределах, в которых это понятие имеет смысл) условно равно 14 Гпк (сопутствующее расстояние). Именно поэтому для столь удаленных объектов понятие расстояния, как правило, не используется, а их удаленность характеризуется либо параметром красного смещения z, либо временем, которое согласно современным представлениям прошло от момента излучения этим объектом света, который мы наблюдаем, до настоящего времени. То есть, говорится, например, о временном удалении на 13,25 миллиарда лет или параметре красного смещения z=10, а не о расстоянии в 4,06 Гпк (по времени распространения) или 14 Гпк (сопутствующее расстояние).
А самая большая единица длины в астрономии - километр в секунду.
Думаете, это вообще не единица длины? Напрасно - нужно просто правильно ей пользоваться.
Если использовать эту единицу простым и скучным способом - для измерения скорости, то километр в секунду равен тысяче метров в секунду. Или, если угодно, 1/299792,458 скорости света.
Но это - если простым и скучным способом. Но есть на свете такая наука - астрономия - которая простоты избегает. В результате в этой науке многое обстоит не так, как у людей. Например, в ней подчас используются двадцатишестиричные системы счисления*, ранние типы происходят от поздних, сера и углерод являются металлами, подчас случаются кратковременные события, длящиеся миллиард лет, для определения возраста может требоваться знание разности цветов, а один и тот же объект оказывается удаленным от нас одновременно на четыре разных расстояния, одно из которых с ростом остальных трех может уменьшаться.
Поэтому было бы удивительным, если бы астрономия ограничилась скучным, обыденным и тривиальным применением километра в секунду для измерения скорости. Разумеется, нет - в астрономии в километрах в секунду определяются еще и размеры крупнейших структур Вселенной - например, сверхскоплений галактик или войдов. При этом (возможно, чтобы не быть слишком уж экстравагантными) расстояния в километрах в секунду обычно не определяются, для удаленных объектов используется параметр красного смещения, - а километры в секунду используются именно для измерения размеров.
Как это делается? В принципе, просто. Вселенная расширяется, и скорость ее расширения определяется постоянной Хаббла. При этом в ней непрерывно появлется новое пространство, в результате чего любой отрезок длиной миллион световых лет за каждую секунду увеличивается примерно на 21,6 километра. Или, что то же самое, любой отрезок длиной 46330 световых лет увеличивается за секунду на километр. А следовательно, при измерении размеров объектов отрезок в 46330 световых лет можно обозвать километром в секунду - и дальше пользоваться такой единицей измерения. При этом она имеет большое достоинство по сравнению с обычными метрами, километрами и им подобными мегапарсеками - постоянная Хаббла определена не слишком точно, и расстояние в километрах при ее уточнении может измениться, а вот расстояние, определенное в километрах в секунду, можно измерить с высокой точностью по красному смещению.
Повторю, эту величину используют только для определения расстояний крупнейших структур. Для измерения всякой мелочи типа галактик используют привычные световые годы и парсеки, и никто не скажет, что поперечник диска нашей Галактики равен двум с половиной километрам в секунду. Хотя это правда... :)
А вот фразы типа "Крупнейшие структурные элементы Вселенной достигают размеров 8-15 тысяч километров в секунду", "Крупнейшее достоверно известное гиперскопление, Великая стена Слоан, имеет длину 30000 км/с", "Характерные диаметры войдов колеблются от двух до пяти тысяч километров в секунду, иногда достигая 10000 км/с" или "В масштабах, больших 25 - 30 тысяч километров в секунду, структура Вселенной может считаться однородной" широко распространены и никого не удивляют.
Поэтому, встретив фразу "Местное скопление галактик принадлежит сверхсоплению Девы, имеющему размер около пяти тысяч километров в секунду", не удивляетесь - просто помните, что при определении размеров один километр в секунду равен 46330 световых лет или, если угодно, примерно 440000000000000000 километрам.
*Не верите? Напрасно.
Посмотрите, как в астрономии обозначаются, скажем, сверхновые звезды. Обозначение сверхновой в астрономии состоит из классификатора объекта (SN), года открытия, которые почему-то (возможно, по недосмотру) записывается в десятичной системе и порядкового номера регистрации сверхновой в указанном году, записанного в двадцатишестиричной системе. Цифры в этой системе обозначаются латинскими буквами, причем в однозначных числах используются прописные буквы, а в двузначных и более - строчные.
Так, первая зарегистрированная сверхновая этого года будет обозначена SN2021A, пятая - SN2021E, двадцать шестая - SN2021Z, двадцать седьмая - SN2021aa, тридцать первая - SN2021ae, а если доживем до триста шестьдесят пятой, она будет именоваться SN2021na.
Словом, один галлеон равен Q сиклям, а в каждом сикле - ac кнатов. Коротко и ясно.
-
И кое-что о планетах. Точнее, о том, что планетами не является.
Мы до сих пор не знаем, что такое планета.
Известная резолюция №5 XXVI Генеральной Ассамблеи Международного Астрономического Союза дала определение планеты только для тел Солнечной системы. Согласно ее определению, планета должна обладать тремя признаками:
1. Иметь самостоятельную орбиту, расположенную вокруг Солнца (не быть спутником другой планеты). Замечу, формально этому требованию соответствует Луна.
2. Иметь массу, которая достаточна, чтобы поддерживать гидростатическое равновесие (планета должна иметь близкую к сферической форму), но недостаточна для инициации термодерной реакции (в противном случае тело является звездой).
3. Обладать в окрестности своей орбиты гравитационным доминированием (гравитация планеты должна быть достаточной, чтобы захватить все малые тела в своей окрестности либо очистить от них прилегающее к ее орбите пространство).
При невыполнении любого из этих условий космическое тело планетой не считается.
За невыполнение третьего условия из планет был разжалован Плутон, который нынче вместе с Эрис, Хаумеа, Макемаке и Церерой (и, практически наверняка, Седной) составляет группу карликовых планет.
Замечу - определение относится только к телам Солнечной системы Общего определения для Вселенной в астрономии до сих пор не выработано. Тому есть множество причин - перечислю основные.
Причина первая, связанная с местоположением. Для тел Солнечной системы определение планеты обязательно предусматривает наличие самостоятельной орбиты, по которой она обращается вокруг Солнца. В более общем случае известны тела планетарной массы, которые не обращаются вокруг звезд, а летают по межзвездному пространству, причем по некоторым расчетам, их количество может быть сравнимым с количеством звезд в Галактике. Следует ли считать тела, подобные планетам, но не движущиеся по самостоятельной орбите вокруг звезды, планетами?
Вопрос серьезнее, чем кажется. Стоит только отказаться от критериев местоположения и характера движения в пространстве, немедленно возникнет вопрос о том, отчего из категории планет исключаются явно планетоподобные тела, обладащие массой, обеспечивающей гидростатическое равновесие, но обращающиеся вокруг другой планеты (Ганимед с Титаном, которые размером побольше заведомо относящегося к планетам Меркурия - особенно). Если же не отказываться - тогда тело, обращающееся не вокруг звезды, а вокруг центра Галактики или вообще, двигающееся по траектории, не явлющейся устойчиво воспроизводимой относительно какого-то небесного тела, ("бродячая планета" ) планетой не считется. Тогда вопрос: к какой категории бродячие планеты отнести.
Дополнительная проблема: если заведомая планета (то есть, тело, соответствующее самым строгим критериям определения планеты) в силу потери устойчивости движения покидает свою звездную систему, изменяется ли его статус? Предположим, Нептун, который заведомо является планетой, в результате какого-то катаклизма улетит от Солнца - перестанет ли он быть планетой?
И еще одна дополнительная проблема - в кратной системе тело планетной массы может обращаться по устойчивой орбите, гравитационно связанной с остальными телами системы. То есть, очень условно говоря, как и они все, обращаться вокруг общего центра масс. Тогда по характеру движения данное тело ведет себя так же, как и звезды в этой системе. При этом масса самого тела может быть небольшой (к примеру, равной массе Земли). К какой категории отнести такое тело, учитывая, что бродячим оно не является, но и вокруг звезды не вращается?
Причина вторая, связанная с происхождением. В солнечной системе планеты образованы из протопланетного аккреционного диска за счет роста случайно возникавших в нем сгущений. В принципе, тела планетной массы (особенно, массивные) могут возникать непосредственным коллапсом газопылевого облака (по механизму возникновения звезд). Следует ли считать тела, возникшие таким образом, планетами, или для них нужно, как это часто делается, выделять специальный класс "субкоричневых карликов" (тела массы до 12,57 массы Юпитера, то есть с массой, недостаточной для возникновения ядерных реакций, но возникшие за счет коллапса газопылевого облака)?
Вопрос тоже не столь прост. Если исключить генетику из критерия отнесения небесного тела к разряду планет, можно столкнуться с самыми неожиданными вопросами. К примеру, ответ на указанный выше вопрос, являются ли планетами субкоричневые карлики, мягко говоря, неочевиден. А ведь есть и более изысканные вопросы, к примеру: если в кратной системе белый карлик утратит большую часть массы по тем или иным причинам, можно ли его начать считать планетой? И если можно, то начиная с какой массы? Вопрос вовсе не праздный - знаменитая "алмазная планета" PSR J1719-1438b, обращающаяся вокруг нейтронной звезды PSR J1719-1438, является остатком белого карлика, почти полностью разрушенного взрывом сверхновой, сформировавшей саму нейтронную звезду (алмазной она именуется по веществу, из которого состоит. Да-да, именно по этому самому). Если не брать в расчет критерии происхождения, можно ли эту бывшую звезду считать нынешней планетой?
С другой стороны, рассматривая некое тело, обращающееся вокруг звезды, мы не всегда можем быть уверенными в его происхождении и механизме образования. Если к планетам причислять тела по критерию механизма их образования, может возникнуть явная неопределенность.
Особенные сложности возникают при комбинации перечисленных факторов.
Замечу еще, что благодаря великолепной стабильности вращения нейтронных звезд около них можно обнаруживать (по гравитационному воздействию) достаточно маломассивные объекты. В частности, так обнаруживали обращающиеся вокруг пульсаров тела массой, скорее, приличествующей увесистому астероиду. Чем их считать и куда отнести?
Таким образом, изучение реалий мира показало, что термин "планета" оказывается далеко не столь очевидным и простым для понимания, как это могло показаться еще два десятилетия назад. И формальный подход к критериям определения планеты вызван сугубо естественными и весьма разумными причинами. Поэтому до удовлетворительного разрешения всех вопросов, связанных с пониманием того, что же следует считать планетой, в современной астрономии для случаев, подобных перечисленным, то есть, для тел планетной массы, по особенностям происхождения, движения, месторасположения, состава или иным не в полной мере соответствующим интуитивным представлениям о характерной планете, пока используется термин "планемо". Так что открываемые в изобилии экзопланеты - это, строго и формально говоря, не планеты.
-
Упомянул Солнечную систему - решил и про нее рассказать.
Итак, Солнечная система - это планетная система звезды Солнце. Планетной системой называется гравитационно связанная система, состоящая из звезды и не являющихся звездами объектов. Планетные системы не нужно путать со звездными системами (двойными и кратными звездами) - гравитационно связанными системами, состоящими из двух или нескольких звезд, а также, возможно, объектов, не являющихся звездами.
В состав планетной системы Солнца входят:
1. Солнце - звезда класса G2V, сосредоточившая в себе 99,866% массы системы (и только два процента ее вращательного момента). Возраст звезды - около 4,57 миллиарда лет.
2. Восемь планет, обращающихся вокруг Солнца, большинство из которых имеет систему спутников разнородного происхождения. Планеты разделены на две группы - планеты земной группы (четыре ближайших к Солнцу небольших планеты, преимущественно состоящих из тяжелых элементов, образующих тугоплавкие породы, относящиеся к классу миниземель (или по другой классификации - две земли и две миниземли) и гигантские планеты (четыре более удаленные планеты, в состав которых входит большое количество газов и легких элементов). К последним относятся два газовых гиганта - Юпитер и Сатурн - и два более удаленных ледяных гиганта - Уран и Нептун. Из планет земной группы спутниками обзавелись всего две. Земля имеет крупный спутник, образовавшийся вскоре после ее формирования (предположительно, 4,36 миллиарда лет назад) при столкновении с протопланетоидом - при этом многие указывают, что, поскольку строго говоря, этот самый спутник обращается не вокруг Земли, а вокруг Солнца (сила притяжения со стороны Солнца в два раза больше, чем со стороны Земли), систему Земля-Луна правильнее считать двойной планетой. Марс имеет два малых спутника неясного происхождения. Газовые гиганты имеют кольца и очень развитую систему спутников. Ледяные гиганты тоже имеют кольца, а их спутниковые системы менее развиты (у Урана их известно 27, у Нептуна - 14, в то время, как у Юпитера - 79, а у Сатурна - 82). На газовые и ледяные гиганты и их спутниковые системы приходится 99 процентов массы околосолнечного вещества.
2а. Деталь планетной системы - главный пояс астероидов, расположенный преимущественно в промежутке между планетами земной группы и газовыми гигантами. Часть объектов пояса была выброшена из него гравитационными взаимодействиями и находится на орбитах вне пояса. Причиной формирования пояса астероидов послужили гравитационные возмущения со стороны газовых гигантов, в первую очередь, Юпитера, не позволившие веществу в этой зоне сформировать компактный объект. Среди объектов пояса астероидов есть одна карликовая планета - Церера.
Последние данные по суммарной массе главного пояса - 0,0004±0,0000029 от массы Земли.
3. Пояс Койпера - находящаяся за орбитой Нептуна область, заполненная малыми телами, которые не смогли сформировать компактный объект из-за большой величины зоны и гравитационных возмущений при формировании солнечной системы. Объекты пояса Койпера легко отличить от астероидов по важному признаку - астероиды по составу сходны с планетами земной группы и состоят из тяжелых элементов, формирующих тугоплавкие вещества (силикаты и металлы), а объекты пояса Койпера близки по составу к газовым гигантам. Суммарная масса объектов пояса Койпера более, чем на порядок (возможно - на два) превосходит суммарную массу пояса астероидов. Среди объектов пояса Койпера есть как минимум три карликовые планеты - Плутон, Макемаке и Хаумеа. Часть объектов пояса Койпера за время существования Солнечной системы по тем или иным причинам его покинула. Некоторые из них наблюдаются как короткопериодические кометы, а как минимум два - Тритон (крупнейший из известных объектов пояса) и Феба - были захвачены, соответственно, Нептуном и Сатурном и являются их спутниками. Пояс Койпера начинается от орбиты Нептуна (30 астрономических единиц от Солнца) и, ориентировочно, простирается до 55 а.е.
Ориентировочная суммарноая масса объектов в пределах пояса - 0,02 массы Земли. В пятьдесят раз больше массы главного пояса астероидов.
4. Рассеянный диск - зона, слабо заполненная малыми телами, орбиты которых, как правило, имеют большой эксцентриситет и большое наклонение к плоскости вращения Солнечной системы. Считается, что они являются, преимущественно, выброшенными "наружу" за счет гравитационных взаимодействий объектами пояса Койпера. Среди объектов расеяннного диска - крупнейшая известная карликовая планета Эрис (Эрида). С объектами рассеянного диска дело обстоит не слишком просто - например, кандидат в карликовые планеты Седна имеет очень вытянутую орбиту (перигелий 76,1 а.е., афелий - 942 а.е. и приобрести такую форму орбиты гравитационными взаимодействиями с известными планетами она не могла. Возможные версии - взаимодействие с гравитационным полем другой звезды или неизвестной очень удаленной планеты нашей системы.
5. Облако Оорта - внешняя часть Солнечной системы. Формально говоря, не открыто, потому что в нем не найден ни один (находящийся там в данный момент) объект. Однако же объекты, оттуда являющиеся, люди наблюдают регулярно - это долгопериодические кометы. Внешние границы облака Оорта находятся на большом расстоянии - возможно, более одного светового года. Считается, что объекты пояса Оорта образовались ближе к Солнцу и были выброшены на большие расстояния при формировании Солнечной системы гравитационным полем планет-гигантов (по одной из версий, именно этот процесс привел к поздней тяжелой бомбардировке). Еще один вариант - гравитационные воздействия ближайших звезд в период формирования Солнца и солнечной системы (Солнце возникало в составе рассеянного звездного скопления, насчитывавшего несколько сотен звезд, причем, сформировалось среди них одним из последних). Некоторые астрономы считают упомянутую выше Седну объектом облака Оорта.
Облако Оорта включает две компонента - внутреннее облако, имеющее форму сплюснутого тора, и внешнее, сферическое. Интересно то, что анализ траекторий долгопериодических комет привел к появлению версии, по которой на расстоянии более полутора световых лет от солнца находится планета-гигант массой до четырех масс Юпитера. Неоткрытую планету окрестили Тюхе. Впрочем, тонкий анализ орбит тел пояса Койпера позволяет строить и другие версии и варианты возможных масс и орбит этой гипотетической девятой планеты. Например, в одной из моделей ее масса составляет около десяти земных (суперземля), диаметр орбиты около 700 астрономических единиц, период обращения порядка 15-20 тысяч лет.
Более поздняя модель - если она существует, то наиболее вероятными ее характеристиками являются: расстояние в афелии 654 астрономических единицы, масса - от 6 до 12 земных. Суперземля или небольшой ледяной гигант. Период обращения - около семнадцати тысяч лет.
В общем, существование девятой планеты окончательно не подтверждено и не доказано. Зато если ее существование подтвердится, то наиболее вероятным источником ее появления окажется прямой грабеж - захват планеты у чужой звезды на заре существования Солнечной системы.
-
И небольшое дополнение - рейтинг тел Солнечной системе по массе.
Приведены тела солнечной системы, имеющие массу, большую 0,2% земной.
Указаны приблизительные массы тел в единицах массы Земли.
1. Солнце, звезда класса G2V - 333000.
2. Юпитер, планета-газовый гигант - 318.
3. Сатурн, планета-газовый гигант - 95.
4. Нептун, планета-ледяной гигант - 17,1.
5. Уран, планета-ледяной гигант - 14,5.
6. Земля, планета земной группы - 1.
7. Венера, планета земной группы - 0,815.
8. Марс, планета, миниземля - 0,107.
9. Меркурий, планета, миниземля - 0,055.
10. Ганимед, спутник (Юпитера) - 0,025.
11. Титан, спутник (Сатурна) - 0,023.
12. Каллисто, спутник (Юпитера) - 0,018.
13. Ио, спутник (Юпитера) - 0,015.
14. Луна, спутник (Земли) - 0,0123. Возможно, пара Земля-Луна может быть классифицирована как двойная планета.
15. Европа, спутник (Юпитера) - 0,008.
16. Тритон, спутник (Нептуна) - 0,0036.
17. Эрида (Эрис), карликовая планета - 0,0028.
18. Плутон, карликовая планета - 0,0022.
Примечание. Карликовые планеты - класс тел Солнечной системы, соответствующих первым двум пунктам резолюции №5 XXVI Генеральной Ассамблеи Международного Астрономического Союза (см. выше), то есть, имеющих самостоятельную орбиту вокруг Солнца и достаточную массу для приобретения близкой к шарообразной формы), но не соотвествующих третьему (по причине недостаточной массы не способных осуществлять гравитационное доминирование на своей орбите).