Расширенный поиск  

Новости:

Для тем, посвященных экранизации "Отблесков Этерны", создан отдельный раздел - http://forum.kamsha.ru/index.php?board=56.0

Автор Тема: Космос - III  (Прочитано 7322 раз)

Gileann

  • Советник Орлангура
  • Хранитель
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 3055
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 6673
  • Хранитель Равновесия
    • Просмотр профиля
Космос - III
« : 27 Окт, 2021, 10:00:36 »

А вот скажите, пожалуйста, маэстро. Гипотетически.
Если что-то супер грандиозное (не очередная среднестатистическая сверхновая, а намного больше энергии) произошло (начало происходить) три миллиона лет назад на расстоянии три миллиона световых лет от нас? Можем мы проснуться однажды и увидеть невооруженным глазом, что небо изменилось? Вот тогда и начнутся разговоры про конец света :)
Записан
Равновесие - нейтральная позиция между магическими силами Порядка и Хаоса, сводящаяся к недопущению победы любой из них.

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #1 : 27 Окт, 2021, 10:12:06 »

Ну, тут вопрос сложный - что считать изменением неба?
Взрыв яркой сверхновой, тем более, гиперновой с такого расстояния мы увидим невооруженным глазом - и заметим изменение; скажем, яркую точку в галактике Андромеды (как раз два с половиной миллиона световых лет. Плюс-минус).
Оптическое послесвечение от мощного гамма-всплеска, случись оно на таком расстоянии, будет сиять заметно, весьма заметно ярче Венеры. Несколько минут будем даже тень отбрасывать в его свете. Послесвечение GRB 080319B видно было невооруженным глазом с расстояния в 7,5 миллиардов световых лет. В два с половиной миллиона раз ярче ярчайшей из известных сверхновых. Это еще интереснее - но можно ли считать его существенным изменением?

Кстати, вот он сам. Справа - оптика: яркая точка в центре - это послесвечение гамма-всплеска, смутный ореол вокруг - гигантская галактика, в которой он произошел. 
Опять же, зрение у нас несовершенное. Мягкий гамма-репитер SGR 1806-20 в 2004 году года с пятидесяти тысяч световых лет поздним вечером (по всемирному скоординированному времени) 27 декабря сиял намного раньше полной Луны, так что спутники отраженные от Луны фотоны ухитрялись ловить - но сиял он в гамма-диапазоне, и кто это заметил?

А более энергичные процессы, которые могли бы с расстояния три миллиона километров очень существенно исказить картину неба, происходят не быстро, к тому же на столь малом расстоянии их быть не может. Даже если бы вдруг та самая галактика Андромеды задумала стать квазаром - это бы не за ночь произошло.
Да и ось ее не на нас смотрит - а максимум оптического излучения квазара все же направлен вдоль оси (по джету)

Хуже другое: случись длинный гамма-всплеск от гибели коллапсара, направленного осью на Солнце, или слияние нейтронных звезд, о существовании  которых мы и не подозреваем (тоже если ось их обращения направлена на Солнце), на расстоянии не три миллиона, а несколько тысяч (а может - и десятков тысяч) световых лет - мы имеем шанс попросту однажды не проснуться и ничего не узнать.
Если мы попадем на ось гамма-всплеска, произошедшего в Галактике - с большой вероятностью нам просто за одну-две секунды сорвет атмосферу с обращенного к источнику полушария. Даже если на ось, а на периферию джета попадем (а, замечу, углы раскрытия джетов гамма-всплесков оказались, как выяснилось недавно, куда больше предполагавшихся: при наблюдении короткого гамма-всплеска GRB 170817A, того самого исторического, от которого впервые зарегистрировали гравитационные волны слияния нейтронных звезд, событие GW170817, угол раскрытия был определен примерно в 14 градусов) - все равно мало не покажется. Возможно, как-то раз около 445 миллионов лет назад вот так на периферию дальнего галактического гамма-всплеска попали - 85% видов животных вымерло. А ведь биота в те времена сидела исключительно в воде, была попроще, на нее такие события влияли куда меньше, чем могут повлиять на нас.             
« Последнее редактирование: 27 Окт, 2021, 11:13:13 от фок Гюнце »
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #2 : 27 Окт, 2021, 13:03:15 »

И кое-что о юности звезд.

Про "взрослые" звезды, завершившие свое формирование, про их классификацию и особенности (и про дальнейшую эволюцию) я рассказывал - в первую очередь, здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77141#msg77141.
А вот про предшествующие выходу на главную последовательность этапы и стадии эволюции юной, еще не сформировавшейся звезды - нет. Восполняю пробел.

Для начала замечу - признаком незавершенного формирования звезды является продолжающее гравитационное сжатие.  То есть, до выхода на главную последовательность основным источником нагрева звезды (энергии, получаемой и излучаемой звездой) на ранних стадиях ее рождения или достаточно важным и значимым (на более поздних стадиях, когда в ней уже достаточно заметны термоядерные реакции) является уменьшение ее объема за счет собственной гравитации. И только когда в общем энергетическом балансе гравитационный нагрев становится пренебрежимо малым, звезда может считаться достаточно зрелой и выходит на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга - Рассела.
Те юные звезды, которые только-только образовались, еще находятся в стадии гравитационного сжатия и не вышли на главную последовательность, именуются "звездами до главной последовательности" или, на английском, pre-main-sequence stars. Сокращенно, PMS stars. Иногда это на радость окружающим не расшифровывают и на русском - получаются ПМС-звезды. Или ПМС-объекты. Можно радоваться.

ПМС-объекты образуют на полной диаграмме "цвет-светимость" отдельную ветвь, состоящую из двух эволюционных треков - трека Хаяси и, затем, трека Хеньи, с индексом ветви PMS (аналогично уже известным Вам индексам RC, RG, AGB и пр.) В общем, если кратко описать эволюцию ПМС-объектов, она будет выглядеть так:

В начале жизни звезда представляет собой сжимающееся газопылевое облако. В процессе сжатия облако нагревается, и его температура растет до тех пор, пока теплоотвод излучением при определенной температуре не начинает полностью компенсировать нагрев облака при сжатии. Начиная с этого момента протозвездное облако начинает сжиматься очень быстро, и при этом его температура почти не изменяется (а светимость, соответственно, падает пропорционально падению площади поверхности). В это время на диаграмме Герцшпрунга-Рассела будущая звезда стремительно опускается вниз (ее путь на диаграмме "цвет-светимость" в этой стадии и именуется треком Хаяси).

В конце концов для всех звезд, кроме красных карликов, сжатие приводит к тому, что внутренняя конвекция не справляется с теплоотводом, после чего сжатие резко замедляется, и дальше протозвезда начинает сжиматься медленно и температура ее поверхности плавно растет, так что светимость остается почти постоянной (трек Хеньи). У красных карликов стадии Хеньи или нет вообще (при малой массе, до 0,35 солнечной), и они непосредственно выходят на главную последователность в конце трека Хаяси, или (для более массивных красных карликов) длительность этой стадии очень невелика, а эволюция в стадии Хеньи, сжатие и рост температуры, протекает быстро, так что поймать формирующийся массивный красный карлик  на стадии Хеньи достаточно сложно.

В конечном итоге в центре звезды температура оказывается достаточной для начала термоядерных реакций с интенсивностью, компенсирующей теплоотвод, и звезда выходит на главную последовательность.
И вот на этой стадии, перед самым выходом на главную последовательность ПМС-объекты проявляют различие в поведении.
При массе, меньшей двух солнечных, температура их поверхности уже приближается к той, которая будет у них после выхода на главную последовательность (вместо термоядерных реакций источником нагрева пока служит сжатие). Такие объекты демонстрируют быструю и неправильную переменность, за что их относят к классу переменных звезд типа Т Тельца (первая изученная ПМС-звезда этого типа), окружающая их нагретая пыль интенсивно излучает в радиодиапазоне - словом, юная звезда демонстрирует буйный нрав. Иногда на них происходят мощные вспышки (такие объекты именуются фуорами. Вспомним классификацию переменных звезд http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77144#msg77144.

При массе от двух до восьми солнечных переменность ПМС-объекта отсутствует, зато он, являясь столь же ярким в оптическом диапазоне, как и его более взрослые сородичи по массе, находящиеся на главной последовательности (и имея, как и они, белый цвет), оказывается мощным источником инфракрасного излучения (вернее, источником является не сам ПМС-объект, а остаток протозвездного облака, нагретый его излучением). Такие объекты именуются звездами Хербига (более массивные протозвезды - звездами Хербига Ве (они станут звездами спектрального класса В), менее массивные - звездами Хербига Ае).

А вот ПМС-объектов будущего спектрального класса О и вообще, имеющих массу более восьми солнечных, увидеть не удается. Они сжимаются и эволюционируют настолько быстро, что вся их эволюция до выхода на главную последовательность происходит, пока протозвездный диск еще плотен и надежно защищает их от посторонних взглядов. То есть, вначале можно видеть только большое горячее облако, излучающее в инфракрасном диапазоне - а когда оно начинает рассеиваться, внутри уже находится полностью сформированный недолговечный колосс, уже начавший дальнейшую эволюцию в ранге звезды.

Что же касается сроков эволюции протозвезды до выхода на главную последовательность - тут есть нюанс: более массивный фрагмент (протозвездное облако, которому предстоит стать более массивной звездой) до стадии глобулы Бока - достаточно плотного облака, в центральной части которого протекает процесс формирования звезды - эволюционирует дольше. Поэтому при фрагментации большого облака на малые вначале образуются менее массивные глобулы, в то время, как более массивные фрагменты продолжают сжатие.
Но потом в менее массивных глобулах сжатие происходит с меньшей интенсивностью - там ниже давление - в то время, как более массивные области продолжают сжиматься достаточно интенсивно.
И это - лишь при прочих равных условиях. Ибо на скорость формирования звезды на этой стадии очень существенно влияет металличность облака. К примеру, звезды первого поколения должны были формироваться сравнительно долго по той же причине, по которой они должны были быть очень массивными - в водородно-гелиевой среде оказывался неэффективным теплоотвод излучением, на достаточно ранней стадии облака возникала конвективная неустойчивость и массивный фрагмент медленно сжимался, "кипя" и передавая энергию внутренних областей наружу достаточно долго. Наличие более тяжелых элементов обеспечивает эффективное переизлучение, в результате чего давление внутри фрагмента при его сжатии растет медленнее, и сжатие происходит намного быстрее.
Дальше возникают еще тонкости - для менее массивного фрагмента сжатие его центральной части не может привести к достаточно высокой температуре в ядре, то есть, сформировать звезду. Центральная часть сжимается быстрее внешних частей, так что в центре образуется ядро массой в несколько процентов массы всего фрагмента (для маломассивных фрагментов, для более массивных - около одного процента) - а потом оно растет за счет того, что к нему присоединяется вещество из внешних слоев фрагмента (то есть, за счет аккреции) - и этот процесс может длиться около миллиона лет, и после его завершения (когда остается лишь протозвезда и внешняя часть фрагмента, которая аккрецировать уже не будет) сжатие все еще продолжается. Поэтому сам процесс "зажигания" такой звезды достаточно длителен - несколько миллионов, а для менее массивных звезд - и десятков миллионов лет.
Более массивный фрагмент не только быстрее сжимается - при массе центральной части свыше восьми солнечных в ней еще и реакции начнутся до завершения аккреции, после чего давлением света аккрецирующее вещество будет отброшено.
Поэтому при формировании звезд в рассеянном скоплении возможны варианты: например, звезды средних или небольших масс появятся относительно рано, пока массивные фрагменты еще не сжались достаточно (до формирования глобул Бока); или при интенсивном коллапсе исходного облака массивные звезды уже появились, а менее массивные еще только рождаются; или, наконец, в областях интенсивного звездообразования с высокой металличностью доходит до того, что менее массивные глобулы Бока еще только эволюционируют, там еще звезды небольших масс живут в зародышевых стадиях, а неподалеку уже взрываются гиперновые - гибнут сверхмассивные звезды, успевшие за это время родиться и проэволюционировать.

 
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #3 : 28 Окт, 2021, 14:07:34 »

Захотелось поделиться размышлением.

Посмотрите на эту картинку

Это - визуализация радиосигнала из 1679 импульсов на длине волны 16,6 сантиметров, длившегося 169 секунд и повторявшегося несколько раз.
Изначально, разумеется, сигнал не содержал никакой визуализации и был просто цепочкой импульсов.
Сигнал создан существами нашего биологического вида. Теперь попробуйте расшифровать закодированную в нем информацию (если даже считать, что Вы додумались получить визуализацию из последовательности 1679 импульсов) и найдите в ней ошибку.

Сами авторы сигнала считают, что они якобы закодировали в нем систему счисления, принятую людьми, указания на атомы водорода, углерода, азота, кислорода и фосфора, состав ДНК (химические формулы дезоксирибозы и нуклеотидов - аденина, гуанина, цитозина, тимина, а также их количество в геноме человека и форму молекулы), рост человека (в единицах длин волн послания), количество людей на Земле, состав Солнечной системы, соотношение размеров планет, место Земли в Солнечной системе, размер того радиотелескопа, который передавал послание.

Этот бред, которым несколько лет бомбардировали окрестные звезды, могут расшифровать, пожалуй, лишь сами авторы. Его полная расшифровка другими представителями того же вида и биологической природы - сомнительна. В самом деле - посмотрите. Полюбуйтесь. Найдите ошибку, исправьте ее, освежите по картинке в памяти формулы цитозина или аденина, проверьте, правильно ли помните количество нуклеотидных оснований в наших хромосомах, посчитайте диаметр зеркала радиотелескопа Аресибо...
А для расшифровки существами иной природы и биологии требуется столько невероятных допущений (начиная от наличия у них зрения и заканчивая наличием у них химии в нашем понимании), что оно делается просто немыслимым. Зато вполне мыслимым кажется то, что приличный инопланетянин, получив такие импульсы и поломав над ними орган мышления, сочтет их продуктом весьма естественных процессов.

Ну, как известно, настойчивые адепты Святой Экзобиоты, не полагаясь на сообразительность инопланетян, отправили послание для них в более доступном пониманию виде - на борту зондов "Пионер". Вот оно.

Про вероятность того, что их найдут, я говорить не буду. И так все понятно и даже не смешно.
Про вероятность того, что этот набор линий сумеют понять - тоже.
Ошибку на рисунке Вы, надеюсь, и сами найдете. :)
Я задумался на постороннюю тему: вот представим себе феерическое чудо: найдут "Пионер" с пластинкой необычайно смышленые инопланетяне, разберутся в том, что на ней нацарапано - и все равно отступят перед самой главной загадкой, касающейся тех существ, которые послали в космос это чудо техники, то есть нас с Вами: а как они (то есть, мы) выглядят сзади.
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #4 : 29 Окт, 2021, 08:41:05 »

О древних-древних лесах...

Есть на свете один интересный термин - лес Лайман-альфа (Lyman-alpha forest).
И бытует этот термин не в ботанике, не в экологии и даже не в географии - термин это астрономический. Так что в астрономии есть не только звезды и галактики, планеты и кометы, квазары и блазары, а также эжекторы, пропеллеры, аккреторы и георотаторы с мягкими гамма-репитерами - в ней еще шумят и колосятся (а при случае, млеют и колышутся) целые леса.

Что это за лес такой?
Вспомним, как поглощается электромагнитное излучение. Представим себе луч света, состоящий из фотонов разной энергии (длины волны), проходящий через облако какого-то газа. Те фотоны, энергия которых строго равна разности энергий между энергетическими уровнями электронов на орбите атома, захватываются атомами. Потом электроны возвращаются на прежние орбиты, атомы переизлучают фотоны этой энергии в разных направлениях, но в самом луче этих фотонов уже оказывается очень мало - они разлетаются не в направлении движения луча, а в разные стороны. Поэтому, если смотреть со стороны, подсвеченный газ будет светиться тем самым светом, длина волны которого совпадает с энергией ионизации - а вот если смотреть на луч, этих фотонов в нем будет не хватать. Именно так формируются спектры поглощения - во спектре излучения появляются темные линии, показывающие дефицит поглощенных газом и переизлученных во все стороны фотонов с данными длинами волн, которые соответствуют характерной для этого газа энергии.
На самом деле, газ поглощает фотоны с несколькими значениями энергии, потому что электроны имеют множество орбит, и, соответственно, с самой низкой, захватив фотоны одной энергии, они могут "подняться" на вторую, другой, более высокой энергии - на третью и так далее. Поэтому в спектре поглощения появляется целая серия линий.

Серия линий поглощения нейтрального водорода называется серией Лаймана. А самая низкоэнергетическая линия этой серии, то есть, линия, соответствующая энергии возбуждения электрона в атоме водорода при его переходе с нормальной орбиты на ближайшую к ней, называется линией Лайман-альфа (обозначается Lα ). Длина волны этой линии - 151,5668 нанометров (то есть, длина волны поглощаемого водородом излучения линии Лайман-альфа соответствует ультрафиолетовому свету).

Пока все сказанное относится не к астрономии, а к физике, и остается совершенно неясным, где же тут лес.
Лес появляется именно в астрономии - в ней часто появляются странные вещи. В данном случае лес появляется из-за красного смещения.
Представим себе луч света, идущий издалека и долго. По-настоящему издалека и по-настоящему долго. С расстояния многих миллиардов световых лет и в течение многих миллиардов лет. Пока луч путешествует, Вселенная расширяется, в ней рождается новое пространство (в каждой ее точке), поэтому длина волны фотонов, составляющих луч, постепенно растет, их энергия падает, и фотоны "краснеют" (напомню, что красный свет соответствует меньшей энергии и большей длине волны фотона, а фиолетовый - наоборот). В какой-то момент этот луч попадает в облако молекулярного водорода и теряет те фотоны, которые в этот момент имели длину, соответствующую линии поглощения Лайман-альфа. Вырвавшись, он летит дальше - теперь в нем образуется дефицит фотонов длиной волны 151,5668 нанометров.
Дальше он продолжает свои странствия. Луч все краснеет, длины волн фотонов увеличиваются, и, соответственно, "дырка в спектре", то есть, та длина волны, которая отсутствует, тоже смещается в сторону больших длин волн. Через сотни миллионов лет в луче уже не хватает фотонов с длиной волны не 151,5668, а, скажем, 160 нанометров. А длину волны 151,5668 нм теперь имеют другие фотоны - которые в наличии имеются, потому что раньше они имели другую, большую энергию, меньшую длину волны, и не поглощались. И тут луч света находит еще одно облако молекулярного водорода...
Когда он вырывается из него, у него теперь не хватает фотонов двух длин волн: 160 (их и не было) и 151,5668 нанометров...
Луч все летит и летит, краснеет и краснеет, и встречает еще одно облако молекулярного водорода... Нетрудно понять, что после того, как он пройдет через него, в нем не будет хватать фотонов уже трех длин волн - двух "старых" и одной "новой"...
И в результате, когда этот луч попадет к нам, в его спектре обнаружится целый частокол темных линий поглощения, соответствующих его истории - тем облакам молекулярного водорода, сквозь которые он пролетал в разные годы и при разных значениях красного смещения. Этот частокол и называется лесом Лайман-альфа.

Легко понять, что, анализируя этот лес, то есть, изучая спектр излучения дальних источников света, скажем, древних (и, соответственно, далеких) квазаров) и определяя, каких длин волн в этом спектре не хватает, можно узнать, через какие облака нейтрального водорода это излучение прошло на своем пути к нам, и на каком расстоянии (красном смещении) от нас они располагались. А следовательно, изучение спектров дальних источников дает много интересной информации: как располагались облака водорода миллиарды лет назад, какова была концентрация водорода в облаках, каким было значение постоянной Хаббла в те времена (то есть, по расстоянию между линиями можно узнать темп расширения Вселенной миллиарды лет назад). Можно даже обнаружить, что излучение квазаров с красным смещением больше шести подвергалось такому издевательству очень активно, а более близких - гораздо слабее и сделать вывод о том, что примерно тринадцать миллиардов лет назад нейтрального водорода во Вселенной было много, а в более поздние времена его стало намного меньше - не потому, что водород пропал, а потому, что он стал ионизированным, а у ионизированного водорода совсем другой спектр поглощения. И задуматься над этим обстоятельством.

Соответственно, изучение леса Лайман-альфа в спектрах далеких квазаров является одним из важных инструментов изучения истории расширения Вселенной и предсказания ее будущего.

Выглядит лес Лайман-альфа обычно так:

Мы видим спектры двух квазаров, удаленных на разное расстояние.
На верхнем рисунке - спектр знаменитого, первого из открытых, одного из самых близких и самого яркого на земном небе квазара (блазар 3С273, красное смещение z=0,158, удаление по времени распространения примерно 2,5 миллиарда световых лет).
На нижнем - спектр квазара Q1422+2309 (красное смещение z=3,62, удаление 12 миллиардов лет).
Вот он, на нижнем рисунке - лес линий поглощения излучения нейтральным водородом за то время, пока длины волн этого излучения, путешествовавшие двенадцать миллиардов лет, увеличивались из-за расширения Вселенной. А у ближнего квазара, свет от которого распространялся всего 2,5 миллиарда лет уже в те времена, когда гигантских облаков молекулярного водорода во Вселенной не осталось (они давно проэволюционировали, превратившись в звезды в галактиках) таких линий нет.
Разница спектров очень наглядна.

А вот как выглядит тот же участок спектра для еще более удаленного источника - квазара SDSS J1044-0125 на красном смещении z=5,8 (расстояние по времени распространения 12,8 миллиардов световых лет:

Мы видим, что для источника на z=5,8 лес Лайман-альфа становится почти сплошным - в те далекие времена нейтрального водорода было очень много, потому что вторичная ионизация межзвездного газа только начиналась, и поглощение длилось почти непрерывно - поглощались и рассеивались почти все фотоны, которые достигали в результате красного смещения данной длины волны.
Этот эффект (наличие в спектре очень удаленных объектов почти непрерывной полосы поглощения излучения нейтральным водородом) называется эффектом Ганна-Петерсона. А сам провал в спектре - желобом Ганна-Петерсона (Gunn–Peterson trough).

И замечательная иллюстрация эффекта Ганна-Петерсона для разных красных смещений, а заодно - и самого красного смещения.

Мы видим спектры полутора дюжин квазаров с красными смещениями от 5,74 до 6,42 - хорошо заметно, как с ростом красного смещения и, соответственно, расстояния до квазара спектры смещаются в сторону больших длин волн (в красную часть спектра).
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #5 : 30 Окт, 2021, 16:49:02 »

Кое-что о формировании планет

О том, что звезды в современной Вселенной рождаются, как правило, не поодиночке и не где угодно, а в областях активного звездообразования, группами и за относительно короткое время, я рассказывал не раз. И это понятно - представить себе, что небольшому разреженному облаку газа вдруг пришло в голову полетать по небу, а затем вдруг сжаться в компактное образование, в котором его притяжение дальше позволит ему собраться в звезду, трудно - а вот вообразить большое разреженное газовое облако, по которому прошла волна плотности, сжимающая его, вызывающая уплотнение газа на своем фронте, которое начинает фрагментировать на звезды, куда легче.

Для спиральных галактик такие волны плотности - это, обычно, рукава, хотя не обязательно - подчас вызвать групповое звездообразование в облаке газа может, скажем, взрыв сверхновой, вернее скачок плотности на фронте ударной волны от взрыва.

А вот теперь давайте представим себе формирование планетной системы в таких условиях. Для одиночного звездообразования все понятно: облако сжимается, формируется дисковидная структура, в центре образуется звезда, а на периферии диска неторопливо образуются планеты... Некоторые тонкости типа того, что рождающаяся звезда должна как-то передать момент импульса, так что при том, что в ней сосредоточена подавляющая часть массы системы, ее угловой момент должен составлять лишь единицы процентов ее (системы) суммарного момента, я не упоминаю - это отдельный разговор.

Но теперь представим себе что то же происходит в области, где формируется или уже сформировалось множество юных горячих звезд. В описанную картину вмешивается еще один фактор - их излучение, нагревающее диск и препятствующее его конденсации в звезду, а потом, если звезда сформировалась - в планеты. А ведь подчас это излучение может не только нагреть диск, но и испарить его, заставив рассеяться по пространству (то есть, передав ему тепловую энергию, большую, чем гравитационная энергия сжатия диска!).
Возникает вопрос: может ли это излучение действительно проделать все описанное, или наши страхи напрасны.

И вот пару лет назад расчеты дали ответ на этот вопрос. Причем, неожиданный. Оказывается, для того, чтобы воспрепятстствовать формированию звезды, как правило, нужен сильный нагрев, который может быть достигнут только при очень большой, практически немыслимой концентрации уже рожденных звезд (хотя в области, соседствующей с новорожденной звездой-гигантом классов О или ранний В одного ее излучения может хватить на то, чтобы прервать звездообразование в области несколько световых лет).
А вот с образованием планет у новорожденной звезды все оказалось интереснее. Обнаружилось, что концентрации звезд в количестве трех штук на кубический световой год (а для областей звездообразования это - вовсе не слишком высокая концентрация, даже наоборот) в среднем хватает на то, чтобы испарить 80% среднестатистических протопланетных дисков за очень короткое время - всего за два миллиона лет.

О чем это говорит? Да только лишь о том, что формирование планет в реальности происходит очень быстро - за какие-то сто тысяч-миллион лет - намного быстрее, чем испаряется диск, иначе они просто не успевали бы сформироваться.
А ведь когда-то предполагали, что формирование планет - долгий процесс, и считали, что от рождения новой звезды до образования вокруг нее планет проходят десятки и даже сотни миллионов лет...
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #6 : 31 Окт, 2021, 07:00:58 »

Знаете ли вы, что...

Напомню, коричневые карлики - это самые маленькие звезды (массой, ориентировочно, в зависимости от металличности, меньше 7,5 - 8% солнечной, но более 1,3% солнечной), в которых из-за малой массы и, соответственно, низкой интенсивности термоядерных реакций, внутреннее тепловыделение не компенсирует естественного охлаждения  http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77142#msg77142. Родившись относительно горячим (нагретым примерно до 2800 градусов за счет гравитационного сжатия протозвездного газового облака, из которого он образовался) любой коричневый карлик вечно и очень неторопливо остывает. Самые древние и маленькие из известных коричневых карликов за время своей жизни успели остыть примерно до температуры Земли.

Вспомнили?
А теперь я расскажу, что у них бывает.
За последний десяток с небольшим лет на коричневых карликах обнаружены:
- облака;
- полярные сияния;
- устойчивые циклональные вихри масштабами куда больше юпитерианского Большого пятна;
- атмосферные течения со скоростями до 600 м/с;
- грозы.
Ну, а если вспомнить температуру поверхности, точнее, нижней части атмосферы самых холодных известных коричневых карликов, легко видеть, что там и дожди могут идти. Обыкновенные, теплые (пока!), водяные.
 Там даже поиски жизни эпизодически затевают.
« Последнее редактирование: 31 Окт, 2021, 18:51:00 от фок Гюнце »
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #7 : 31 Окт, 2021, 11:43:03 »

Просто красивое

Фотография (в искусственных цветах) формирующейся звезды G353.273 + 0.641, удаленной от нас на 5500 световых лет. Масса будущей звезды - около десяти солнечных, диаметр аккреционного диска (газопылевой диск из материала, падающего на звезду и формирующего ее внешнюю часть) около 250 астрономических единиц, примерно в восемь раз больше орбиты Нептуна, диаметр газового облака вокруг диска - около семисот астрономических единиц.
Возраст звезды, оцененный по скорости аккреции, восхищает - три тысячи лет. Фактически на глаза попался самый начальный момент рождения звезды.
Вызывает интерес одна особенность - явная асимметрия диска. Скорее всего, она сгладится, но еще нескоро.
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

prokhozhyj

  • Естествоиспытатель
  • Хранитель
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 8349
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 14622
  • Без звериной серьёзности.
    • Просмотр профиля
    • Заметки на обочине
Re: Космос - III
« Ответ #8 : 31 Окт, 2021, 12:15:29 »


"There’s more to the universe than stars, planets, asteroids, comets, and space dust. In fact, there’s a lot more to the universe that we can’t yet explain..."


      А с 2017 года 31 октября отмечается День тёмной материи. Господа астрофизики постарались. Ну, с Днём!
Записан
Я повидал морское дно,
Оно печально и темно,
И по нему, объят тоской,
Лишь таракан ползёт морской...

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #9 : 31 Окт, 2021, 17:11:02 »

Что-то во всем этом чувствуется неправильное.
Барионная материя в лице людей отмечает день темной - а саму виновницу торжества даже не приглашают. Более того, и в известность не ставят.
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #10 : 31 Окт, 2021, 18:27:38 »

И, кстати...

О том, что звезды своим излучением умеют прерывать образование протопланетных дисков и, соответственно, формирование планет у соседей, я только что рассказывал. И там же упоминал, что если вдруг в области активного звездообразования завелась звезда-гигант классов О или ранний В, ее излучения может хватить на то, чтобы испарить не только протопланетный диск у звезды-соседки, оставив ее без планет, но и на то, чтобы в радиусе несколько световых лет испарить и протозвездные облака, не дав им коллапсировать в звезды. В результате вокруг таких звезд, пока они живы, новые звезды образовываться не могут.

Отсюда, кстати, мораль: несимметричные двойные системы, больший компонент которых является звездой-гигантом раннего типа, могут образовываться только при условии, что меньший компонент успел сформироваться до тех пор, пока больший не начал излучать в полную силу. А если учесть, что чем больше звезда, тем она обычно быстрее формируется, становится ясным, что это накладывает ограничение на минимальный размер компонента в такой системе: если вторая звезда попытается родиться слишком маленькой, она не успеет сформироваться до выхода большей сестры на главную последовательность - а потом больший компонент испарит протозвездное облако, из которого формируется меньший, не дав маленькой звезде родиться.
В результате распределение масс меньших компонентов в звездных системах звезд классов О и В становится бимодальным (известный наблюдательный факт) - или второй компонент достаточно велик, так что соотношение масс компонентов является небольшим (близкая к симметрии система), или, наоборот, второй компонент очень мал (резко несимметричная система) - большая часть материала для его рождения испарилась, и остается лишь маленькая звезда - то, что успело сформироваться до того, как больший компонент засиял полным светом.

Ясно, что чемпионами по неуживчивости в звездных родильных домах должны являться даже не самые большие звезды класса О, а самые горячие звезды - звезды Вольфа-Райе. Вспомните рассказ про классификацию звезд и диаграмму "цвет -светимость": это - очень крупные звезды, сбросившие внешнюю оболочку, так что их излучение исходит от горячей внутренней поверхности. Светимость звезд Вольфа-Райе, разумеется, ниже, чем у гипергигантов класса О (эти умеют за считанные секунды излучить больше энергии, чем Солнце за год) - зато они имеют температуру поверхности в пятьдесят-сто тысяч градусов, а при такой температуре максимум их излучения приходится на ультрафиолетовую область спектра, и оно нагревает и испаряет сгущающиеся газопылевые облака весьма эффективно.

И вот сравнительно недавно рассчитали, а потом и проверили наблюдениями, насколько эффективно звезды Вольфа-Райе умеют прерывать звездообразование соседей. Оказалось, что они действительно чемпионы - если в области зведообразования заводится звезда Вольфа-Райе, то в радиусе как минимум, 15-20 световых лет от нее, пока она жива, не может сформироваться ни одна звезда класса F или меньше. Да и класса А - вряд ли. Более мелкие звезды образоваться не могут - их протозвездные облака испаряются излучением звезды Вольфа-Райе быстрее, чем успевают сконденсироваться.
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #11 : 01 Ноя, 2021, 15:56:12 »

О магнетарах - самых намагниченных объектах Вселенной с чудовищно мощным магнитным полем - и о мягких гамма-репитерах - магнетарах, на которых периодически происходят гамма-вспышки колоссальной интенсивности, способные стерилизовать планеты в радиусе десятки световых лет - я уже рассказывал заодно с рассказом о прочих нейтронных звездах: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77155#msg77155

А теперь - немного о том, откуда они, такие могучие и опасные, берутся.

Самая логичная и согласованная с наблюдениями версия заключается в том, что магнетары формируются при коллапсе достаточно массивных голубых отставших.

Голубые отставшие - это своеобразные звезды, отличающиеся тем, что для своей массы они слишком горячи и, соответственно, имеют намного более голубой цвет, чем им положено. В результате голубые отставшие очень существенно нарушают все каноны диаграммы "цвет-светимость" Герцшпрунга-Рассела http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77141#msg77141.
Причина такого нарушения всех правил и законов эволюции звезд проста. Голубые отставшие - это результат слияния двух зрелых и вполне сформировавшихся звезд. Практически наверняка такое случается при эволюции тесной двойной системы. Когда две нормальных звезды сливаются в единое тело, получившаяся звезда оказывается куда более яркой и горячей, чем нормальные звезды той же массы.
Подтверждением такой модели является тот факт, что все голубые отставшие вращаются очень быстро - как и надлежит при слиянии двух звезд, при котором получившаяся звезда сохраняет орбитальные моменты компонентов.
Голубые отставшие, как показывают наблюдения и расчеты, обречены на то, чтобы оставаться ненормальными почти до самой смерти. Уйдя по диаграмме Герцшпрунга-Рассела далеко в синюю сторону (влево), они и в старости эволюционируют, находясь слева от главной последовательности (оставаясь более горячими) и превращаясь в желтые отставшие (в то время, как нормальные звезды их массы становятся красными субгигантами и гигантами), а потом - и в красные отставшие.

Достаточно массивные голубые отставшие взрываются, как и положено, сверхновыми, оставляя после себя нейтронную звезду. Но по сравнению с обычным взрывом сверхновой появляется один важный нюанс. Дело в том, что внутренняя область голубой отставшей быстро вращается, как и было сказано - и является очень турбулентной. А это 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. И, соответственно, получившаяся нейтронная звезда оказывается намагниченной намного, на три-четыре порядка сильнее, чем "обычная".

А теперь задумаемся...

Я рассказывал, что наилучшим, по сути дела, практически единственным тихим местом диска спиральных галактик, в котором жизнь, зародившись, может прожить миллиарды лет с наименьшим риском гибели от воздействия космических факторов, является область коротационного круга, удаленная от спиральных рукавов. Напомню, коротационный круг - это область диска, в которой средняя угловая скорость звезд в обращении вокруг центра галактики, равна угловой скорости обращения рукавов в диске. Звезды в коротационном круге имеют наименьшие шансы попадания в спиральный рукав и наибольшее время нахождения между рукавами.
А еще напомню, что спиральные рукава - это очень опасное место для жизни: ведь именно там сосредоточена большая часть звездообразования спиральной галактики. А значит, именно там в основном живут массивные звезды - те, которые в конце своего существования являются сверхновыми и гиперновыми, взрыв которых может уничтожить все живое в радиусе десятков (а иногда и больше) световых лет.

В самом деле, формирование звезд начинается на переднем фронте видимого рукава (собственно, этот процесс и определяет его видимость). Гипергиганты живут очень недолго: крупнейшие - около миллиона лет, те, которые поменьше - три-пять миллионов - никуда уйти от места своего рождения не успевают, поэтому взрывы гиперновых происходят преимущественно в рукавах, на худой конец - у их задней кромки. Прогениторы "обычных" сверхновых II типа могут жить дольше - десяток-другой миллионов лет или немного более - и за время их жизни рукав успевает несколько удалиться от них, да и они сами за счет своей случайной скорости, полученной при рождении, могут немного убежать от рукава - как отстав в обращении по диску, так и сместившись по радиусу от места своего рождения. Но это тоже не так уж далеко, и для жизни на планетах звезды, выбравшей "правильное" место, не столь страшно.
Так что, думается, не зря Солнце обращается практически на коротационном круге - будь оно далеко от него, скорее всего, все это ни писать, ни читать было бы некому.

Разумеется, всегда остается риск того, что область звездообразования может сформироваться и вне рукавов - например, при сжатии случайно забредшего в диск и остывшего газового облака, или же при столкновении двух облаков с их последующим сжатием - и в результате все перечисленные беды могут постигнуть жизнь и в тихом и, казалось бы, спокойном месте. Опять же, в дисках существует своя турбулентность, локальные "круговороты", именуемые вполне научно циклональными областями диска, и иные возмущения, которые тоже могут спровоцировать локальное звездообразование, в том числе, в районе коротационного круга. Но интенсивность звездообразования между рукавами намного ниже, чем в рукавах, вероятность пасть его жертвой на коротационном круге намного ниже, чем в рукаве.
Да и вообще... если уж захотелось жизни без риска, то надо было не в спирали заводиться, а забираться в гигантский эллиптикал поглубже и поближе к плоскости галактического экватора и любоваться небом с десятками тысяч звезд на нем (впрочем, там могут быть и свои беды, в первую очередь, именно огромной плотностью расположения звезд обусловленные - к тому же, если разобраться, то окажется, что коли выжить там, может быть, и легче, то родиться - куда сложнее).

Это была преамбула. А вот теперь прочитаем гипотезу формирования магнетаров, изложенную выше - и задумаемся...
Если магнетары действительно формируются при коллапсе звезды, полученной слиянием двух звезд меньшей массы, то это означает, что от рождения пары до коллапса магнетара проходит время, намного большее, чем время жизни звезды массой, равной конечной массе продукта слияния.

В самом деле, скажем, звезда массой в десять солнечных живет на главной последовательности около двадцати миллионов лет, а потом взрывается сверхновой. За это время она далеко от рукава удалиться не успеет и наделает бед в области, где жизнь и без нее вряд ли успела развиться. А вот звезды в два раза меньшей массы могут прожить около восьмидесяти миллионов лет - а потом, слившись, еще несколько миллионов лет провести в виде массивной звезды (это, кстати, одна из причин, по которой такие звезды именуют голубыми отставшими - они намного старше, чем положено звездам их массы). А за это время такая звезда может уйти от рукава достаточно далеко и забраться в область, которая выглядела вполне безопасной.
А вот потом начнется... Вначале такой перестарок взорвется сверхновой - а взрыв сверхновой, напомню, способен стерилизовать область в два-три десятка световых лет и даже немного больше - а потом на его месте возникнет мягкий гамма-репитер. Конечно, мягкие гамма-репитеры живут недолго - уже через десяток-другой тысячелетий они "успокаиваются", отчего эти объекты весьма редки - но мощная гамма-вспышка магнетара может привести к серьезной биологической катастрофе уже в радиусе под сотню световых лет. Тем более, что такие вспышки носят серийный характер с периодичностью в месяцы или немногие годы, и если гамма-репитер не добил жизнь в округе с первого раза, он не успокоится и будет повторять это снова и снова, пока не добьется своего.
Так что не все так просто в этом мире...

Если мне удалось достаточно напугать - поделюсь еще одной информацией: ближайший мягкий гамма-репитер находится всего лишь в 5200 (примерно) световых годах.
Это хорошая дистанция для наблюдения вспышек - и совершенно безопасная для тех, кто их не наблюдает. Так что жизни на Земле в ближайшие сотни тысяч лет магнетары не угрожают.
« Последнее редактирование: 01 Ноя, 2021, 19:12:54 от фок Гюнце »
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #12 : 03 Ноя, 2021, 12:46:09 »

Кое-что о прикладном гравитационном линзировании

Помните рассказ о гравитационном линзировании? Говоря коротко, это - феномен усиления яркости, искажения, а при случае - увеличения изображения, обусловленный искривлением света источника гравитационным полем объекта, мимо которого он (свет) проходит, а лучше всего - который он огибает.

Писал я о гравитационном линзировании здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg92011#msg92011 - и при этом нахваливал его как очень хороший и удобный метод наблюдения окружающего мира - ведь в результате гравитационного линзирования можно получить увеличенное изображение объекта (как и в обыкновенной линзе), причем иногда это увеличение является многократным, что позволяет рассмотреть весьма удаленные объекты. А для него всего-то надо, чтобы в нужное время в нужном месте между нами и наблюдаемым объектом оказалось какое-нибудь массивное тело.

А некоторое время назад нашлись люди, которые задумались...
Для гравитационного линзирования нам нужен достаточно массивный объект - и удачное расположение этого линзирующего объекта между нами и линзируемым (рассматриваемым) объектом. А если мы еще и находимся в точке схождения световых лучей, испущенных линзируемым объектом и обогнувших линзирующий объект (в фокусе гравитационной линзы) - то изображение окажется увеличенным и неискаженным (теоретически).
При этом почти каждый день мы можем видеть на небе один достаточно массивный и находящийся, в сущности, у нас под боком объект - Солнце. Нехитрые (относительно) расчеты показывают, что идущие издалека ("из бесконечности") лучи, огибая Солнце, под действием его притяжения сходятся в точку на расстоянии 82,5 миллиарда километров (550 астрономических единиц) от него. С одной стороны, это далеко - раз в восемнадцать с небольшим дальше, чем Нептун, - но с другой стороны, расстояние явно не межзвездное.

Замечу: увеличение в этой точке является весьма неплохим. Чуть более хитрые расчеты радуют результатом - если, скажем, рассматривать из фокуса такой гравитационной линзы планету размером с Землю, обращающуюся вокруг какой-нибудь недалекой звезды, порядок величины полученного изображения составит несколько километров. Повторяю. Несколько. Километров.
Представляете себе изображение планеты (например, Земли) размером в несколько километров? Тут уж можно не только рельеф планеты увидеть в высоком разрешении, но и, пожалуй, дома в городах ее обитателей (буде они существуют) пересчитать. И при случае, рассмотреть мирно пасущегося в джунглях какой-нибудь Gliese 581с (помните такую планету? Если нет - рассказываю: планета у небольшого красного карлика массой в 0,3 солнечной и светимостью 1,3% солнечной, находящаяся в приливном захвате и, видимо без атмосферы - зато в условиях близкой к земной инсоляции. Некоторое время назад пылкие энтузиасты и активные журналисты наперебой рассказывали, как хорошо она приспособилась для существования жизни. Их бы туда... ) диплодока...
Казалось бы, чего ж нам боле? Надо срочно хватать первый попавшийся под руку орбитальный телескоп (Вам когда-нибудь попадались под руку орбитальные телескопы?) и мчаться с ними наперевес на расстояние в 550 а.е. Сложная задача, конечно, но технически решаемая.

Задумались люди, придумали - и даже успели бурно порадовать светлыми перспективами - скоро, мол, благодаря Солнцу и гравитационному линзированию человечество сможет та-а-акое увидеть!

Увы, не скоро. Ибо в прекрасной идее упрятано несколько безобразных мелочей.
Мелочь первая. Мало прилететь в фокальную точку - надо еще и выбрать ее с огромной (действительно, огромной!) точностью. Ибо обидно будет рассматривать не чужую планету, а кусок пространства в тысяче километров от нее. Тем более, в миллионе. А то и в нескольких световых годах.
Мелочь вторая. В фокальной точке нельзя остановиться и постоять. Опять же, увы - но приходится двигаться по орбите вокруг Солнца. А учитывая, что на таком расстоянии от Солнца орбитальная скорость составляет около 330 м/с, Выдержать ее с огромной точностью, чтобы рассмотреть что-то на неподвижном изображении будет сложно.
Мелочь третья. А изображение-то неподвижным не будет! Рассматриваемый (линзируемый) объект сам движется относительно Солнца! Причем, с немалой скоростью! Стало быть, мало того, что прибыв на такое далекое расстояние, нужно найти заданный участок пространства, в котором находится изображение нужного нам объекта - оказывается, этот участок еще и быстро смещается, а телескоп летит через него со скоростью в три сотни метров в секунду.

Пожалуй, идея читать номера инопланетных машин и любоваться глизянскими диплодоками заметно усложняется.
Конечно, это - еще не конец идеи: орбитальный телескоп можно (и нужно!) делать активно маневрирующим. Вот только конструкцию и размеры аппарата это усложнит и увеличит до почти немыслимого безобразия. Опять же, это для астрономии 82,5 миллиарда километров - не расстояние, а вот для света это более трех суток полета, что несколько усложняет возможности оперативного дистанционного управления маневрами аппарата.

Ну, а если найдутся пути и способы решения всех перечисленных проблем, останется еще одна, причем совсем не маленькая - нужно будет еще и выделить изображение на фоне света самого линзирующего объекта - Солнца, особенно, учитывая, что телескоп будет направлен прямо на него... И уверяю, этого самого света наша звезда излучает много - куда больше, чем какая-нибудь удаленная экзопланета. Да еще этот свет и является переменным...

А была идея столь красива...
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #13 : 04 Ноя, 2021, 05:59:12 »

Честно говоря, иногда трудно понять, шутят энтузиасты поиска жизни во Вселенной или действуют всерьез...
Eсть на свете такая звезда - SO25300.5+165258, более известная как звезда Тигартена (на самом деле имен у нее много - GAT 1370, APM EO0425-0315372, FBS L 14-17, LSPM J0253+1652, FBS 0250+167, 2MASS J02530084+1652532, USNO-A2.0 1050-00774305 и простите, если я что-то пропустил).
Она является одной из самых близких к Солнцу звезд (расстояние всего 12,5 световых лет) и, несмотря на это, была открыта лишь в 2003 году. Немудрено - ее видимая звездная величина равна 15,1, не в каждый телескоп увидишь, а светимость 0,00073 от солнечной. Оценочный возраст - около восьми миллиардов лет. Металличность низкая, [Fe/H] = -0.55.
Звезда, в сущности, является переходной между красными и коричневыми карликами - масса составляет 8% солнечной, и ответить на вопрос о том, компенсируют ли ядерные реакции ее охлаждение, не очень просто.

Недавно у этой звезды обнаружили две землеподобные планеты - одну массой 1,05 земных (орбитальное расстояние 3,75 миллиона километров, период обращения 4,91 суток) и вторую массой 1,11 земных (орбитальное расстояние 6,65 миллиона километров, период обращения 11,41 суток).

Ну, казалось бы, обнаружили, ну и что? Планеты явно в приливном захвате (спин-орбитальный резонанс 1:1), обращаются, вечно будучи повернутыми к звезде одним полушарием. И никакого интереса, кроме специального, не представляют.
Ан, нет. Пытливые умы посчитали - и обнаружили, что у одной планеты инсоляция составляет 117% земной, у второй - 37% земной. И обе планеты при некоторых условиях (в смысле, при некотором составе атмосферы) теоретически могли бы иметь на поверхности жидкую воду (для второй планеты - с учетом нагрева подзвездного полушария). Если бы, конечно, у них была бы атмосфера. Хотя лично мне кажется, что методологически эти подсчеты напоминают расчет средней температуры пациентов больницы с учетом обитателей морга, сиречь, обращенного от звезды полушария.

Ну, и в результате появилось внешне абсолютно серьезное (хотя понять, как такое можно писать всерьез, трудно) предложение на основе этого анализа поискать у этих несчастных планет биосигнатуры. Какие-нибудь.  То ли метан (привет, Титан!), то ли кислород (привет, Земля, на которой полтора миллиарда лет биологической эволюции никакого кислорода в атмосфере не водилось!), то ли еще что-то (фосфин? Или сразу лизергамиды с фенантренами?).

Я бы предложил вариант поиска в качестве вожделенной биосигнатуры радиоизлучения от звезды с зашифрованным в нем посланием. Что-нибудь типа "Прилетайте, милые дяденьки, Христом богом вас молим, возьмите нас отседа. Пожалейте вы нас, сирот несчастных, а то нашу атмосферу вспышки на звезде колотят и всю уже побили, а то, что от нее осталось, на ночном полушарии все вымерзло, и кушать страсть хочется, а дышать - еще больше, а скука - пялиться в черное небо с торчащей в нем звездой да без воздуха - такая, что и сказать нельзя, всё плачем".

Кстати, интересная подробность.
Звезда Тигартена находится почти в плоскости эклиптики (обращения планет) Солнечной системы.
Начиная с 1956 года, с нее можно видеть прохождения (транзиты) Меркурия по диску Солнца, через четверть века станут видны транзиты Земли, а в следующем тысячелетии можно будет наблюдать транзиты Венеры, Юпитера, Сатурна и Нептуна.

Так что можно не искать на ее планетах биосигнатуры. Пусть сами нас ищут - если там жизнь как-нибудь ухитрилась завестись, она для выживания должна быть о-о-очень умной.

« Последнее редактирование: 04 Ноя, 2021, 06:27:27 от фок Гюнце »
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"

фок Гюнце

  • Энциклопедист
  • Герцог
  • *****
  • Карма: 5251
  • Оффлайн Оффлайн
  • Пол: Мужской
  • Сообщений: 30949
  • El sueño de la razón produce monstruos
    • Просмотр профиля
    • Мысли вслух
Re: Космос - III
« Ответ #14 : 04 Ноя, 2021, 06:51:43 »

Кстати...

Долговременные наблюдения показывают весьма высокую магнитную активность полностью конвективных звезд даже при низких скоростях вращения.

Что, собственно, это означает...

Для начала вспомним, что такое полностью конвективная звезда - об этом рассказ уже был.

В достаточно массивных (вернее, достаточно плотных: для звезд главной последовательности это одно и то же) звездах теплоперенос из центральных областей наружу осуществляется сложным образом.
Если звезда весьма массивна, массой во много солнечных, для них характерна сложная структура центральной области: в самом центре идут ядерные реакции с участием более тяжелых элементов с большим тепловыделением, чуть выше в реакции могут вступать лишь менее тяжелые элементы, еще выше - еще менее, над ними - гелий и водород, еще выше - только водород. Соответственно, градиент температуры и тепловой поток в ближних к центру областях меняются сложным образом. Соответственно, с учетом огромного давления, в одних областях тепловыделение столь велико, что начинается конвекция, в других тепловыделения уже не хватает на конвекцию при этих давлениях, и тепло переносится фотонами, потом еще выше, где давление падает, опять начинается конвекция, еще выше, где удельный тепловой поток на единицу поперечной площади падает, она опять подавляется... Словом, луковица со многими слоями. И только выше лежит зона, в которой начинается конвекция, потом - лучистый перенос, потом, уже у поверхности - зона конвекции, и то не всегда.
У звезд с меньшими массами (но более 1,4 солнечной) "горят" только водород и гелий, в центре тепловыделение настолько велико, что тепловой поток преодолевает давление, и вся центральная зона вовлечена в конвективное движение. Выше, гда площадь слоя растет, а тепловыделения не происходит, конвекция подавляется, и теплопередача осуществляется лишь фотонами (лучистым переносом). И только у поверхности вновь идет относительно узкая (десять-двадцать процентов радиуса) конвективная зона.
У звезд от 1,1 до 1,4 солнечных масс гелий в центре уже может вступать в реакцию - но не слишком активно. Тепловыделение в центре меньше, у этих звезд внутренняя конвективная зона занимает лишь часть ядра.
При массе менее 1,1 солнечной гелий в нормальной звезде главной последовательности не горит (когда загорится, звезда начнет покидать главную последовательность и расти в диаметре из-за возросшего тепловыделения и лучевого давления). У них в центре конвекция полностью подавлена давлением, над центральными областями, занимающими менее половины радиуса звезды, давление падает и конвекция появляется.
При массе менее примерно половины солнечной (массивный красный карлик) давление в центральных областях звезды настолько невелико, что конвекция подавляется лишь в самом центре. У них конвективная зона занимает большую часть объема звезды.
При массе звезды менее четверти солнечной давление является недостаточным для подавления конвекции даже в самом центре. У таких звезд в конвективное движение с перемешиванием вовлечен весь объем полностью. Это и есть полностью конвективная звезда.

При этом даже у массивных звезд, ушедших с главной последовательности (то есть, на поздних стадиях эволюции) в результате роста диаметра (и объема) давление в центре падает, и начинается конвекция. То есть, красный гигант массой, скажем, 1,3 солнечной, является столь же полностью конвективным, как и карлик массой 0,26 солнечной.

Особенностью конвекции во вращающейся звезде является вертикальный перенос заряженных частиц (вертикальный ток). А Вы понимаете, что если проводник с током начинать вращать, возникнет магнитное поле. То есть, налицо пресловутое "магнитное динамо", ответственное за магнитное поле звезды. И чем более звезда конвективная, тем выше магнитное поле (тем большими являются величины электрических токов, его генерирующих).

Собственно, именно этим объясняется огромная вспышечная активность красных карликов, на которых звездные вспышки, обусловленные приключениями магнитного поля, бывают намного более мощными, чем на Солнце (при общей яркости в сотни, тысячи и десятки тысяч раз меньшей). Ну, и, в частности, замечу,, тем хуже условия формирования жизни на планетах около красных карликов - чтобы получить достаточно энергии, планета должна быть очень близкой к звезде, а ее при этом бомбардируют мощными вспышками с относительной энергией, превосходящей энергию, получаемую Землей при самых мощных солнечных вспышках, на несколько порядков.

В принципе, магнитное поле звезды определяется не только вертикальным переносом массы заряженного вещества при конвекции, но искоростью, с которой конвективная звезда вращается. И чем ниже скорость вращения, тем меньше магнитное поле. Так что была надежда на то, что уж у медленно вращающихся полностью конвективных звезд активность может быть невысокой.

Ан, нет. Оказалось, что невысокими являются только периоды между вспышками (больше времени нужно силовым линиям магнитного поля, чтобы "намотаться" до тех пор, пока не возникает вспышка). А вот амлитудные значения энергии вспышек снижаются незначительно - в отличие от более массивных звезд, у которых с падением скорости вращения быстро падает именно энергия вспышек.

Так что и у медленно вращающихся красных карликов атмосферам планет приходится весьма несладко. И надеяться на то, что атмосферы планет, уничтоженные активностью молодого красного карлика, сумеют восстановиться позже, через пару миллиардов лет после формирования планетной системы, и на планетах красного карлика  заведется что-нибудь подобное земной жизни, не приходится.
Записан
Barbara, Celarent, Darii, Ferio
"Αν ένας γάιδαρος σε κλωτσήσει, δεν έχει νόημα να τον κλωτσήσεις και εσύ" (Σωκράτης)
(אַז מען עסט שוין חזיר, זאָל רינען איבער דער באָרד" (‏שלום עליכם"