Быстрые радиовсплески (FRB) — загадочные импульсы радиоизлучения длительностью в миллисекунды, впервые обнаруженные в 2007 году. За долю секунды они выделяют энергию, сравнимую с той, что Солнце излучает за 80 лет.
В 2020 году астрономы впервые зафиксировали FRB внутри нашей Галактики — от магнитара SGR 1935+2154, расположенного на расстоянии около 30 000 световых лет от Земли. Это подтвердило гипотезу о связи радиовсплесков с нейтронными звездами.
Некоторые FRB повторяются с удивительной периодичностью. Источник FRB 121102 генерирует всплески по расписанию: 90 дней активности, затем 67 дней молчания. Причины такой цикличности остаются загадкой.
К 2025 году каталог CHIME зарегистрировал более 1 000 быстрых радиовсплесков. Их изучение может раскрыть природу темной материи и помочь картографировать крупномасштабную структуру Вселенной.
Астрономы обнаружили в его строении особенности, которые позволяют предположить, что перед нами не просто звездное скопление, а сохранившееся ядро древней карликовой галактики, поглощенной Млечным Путем миллиарды лет назад.
Спектральный анализ звезд NGC 6717 показывает уникальный химический состав, отличающийся от типичных шаровых скоплений нашей Галактики. Особенно примечательно повышенное содержание тяжелых элементов и характерные закономерности в распределении звезд разных возрастов — черты, свойственные остаткам галактических ядер.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" получил самые детальные на сегодняшний день снимки Никты — одного из пяти известных спутников Плутона.
Недавно исторические фотографии были объединены и обработаны с помощью современных алгоритмов машинного обучения, что позволило получить довольно детальное цветное изображение (ниже) загадочного объекта.
Никта, открытая 15 мая 2005 года космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" одновременно со спутником Гидра, представляет собой необычное небесное тело неправильной формы размером примерно 50 × 33 × 31 километров. Свое название спутник получил в честь древнегреческой богини ночи Нюкты (Никты).
Долгое время считалось, что Никта, как и другие малые спутники Плутона, образовалась из обломков, выброшенных при столкновении Плутона с крупным объектом пояса Койпера. Однако эта гипотеза не может объяснить удивительно высокую отражательную способность спутника. Современные исследования предполагают, что Никта сформировалась независимо от Плутона из первичного облака ледяных частиц — остатков материала, из которого формировалась Солнечная система. А уже после объект бы "похищен" Плутоном и превращен в его естественный спутник.
Поверхность Никты покрыта крупнозернистым водяным льдом, температура которого не поднимается выше -230°C. При таком экстремальном холоде лед приобретает прочность, сравнимую с земными горными породами.
Особый интерес ученых вызывает крупное темное пятно на поверхности спутника — след древнего столкновения с другим космическим телом. Красновато-коричневый материал в этой области мог принадлежать объекту-импактору или был выброшен из недр самой Никты.
В настоящее время NASA и Юго-западный исследовательский институт рассматривают возможность организации новой миссии к системе Плутона для детального изучения карликовой планеты и ее загадочных спутников. Это может помочь раскрыть тайны формирования и эволюции объектов как окраинах Солнечной системы, так и в ее внутренней области.
На Марсе, в северных низменностях планеты, расположен удивительный природный феномен – кратер Королёва, настоящий ледяной оазис диаметром 82 километра. Он находится к югу от обширного поля дюн Olympia Undae, которое окружает часть северной полярной шапки планеты.
Кратер Королёва — это не просто впадина в марсианской поверхности, а уникальная природная морозильная камера, хранящая гигантские запасы водяного льда.
Естественный холодильник
Кратер Королева заполнен массивом льда толщиной 1,8 километра, который сохраняется круглый год. Это один из наиболее хорошо сохранившихся примеров марсианских кратеров, заполненных именно водяным льдом.
Механизм холодной ловушки
Кратер Королева представляет собой глубокую чашу, дно которой расположено почти на два километра ниже окружающей поверхности. Когда воздух проходит над ледяной поверхностью, он охлаждается и, становясь тяжелее, опускается вниз. Этот холодный воздух создает защитный слой непосредственно над льдом, действуя как изолятор.
Поскольку воздух – плохой проводник тепла, образуется своеобразный "щит", защищающий лед от нагревания и испарения. Благодаря этому естественному механизму кратер остается замороженным постоянно.
Исследования с орбиты
Первые снимки кратера были получены 4 апреля 2018 года камерой высокого разрешения HRSC космического аппарата ESA "Марс-экспресс". Для создания полной картины потребовалось объединить пять длинных полос изображений, снятых во время разных пролетов над кратером. Позже свой вклад в исследование внес и аппарат ESA Trace Gas Orbiter, который сфотографировал 40-километровый участок северного края кратера.
Кратер назван в честь Сергея Павловича Королёва, главного конструктора советской космической программы. Под его руководством были созданы первые искусственные спутники Земли в рамках программы "Спутник", осуществлены первые полеты человека в космос (программы "Восток" и "Восход", включая полет Юрия Гагарина в 1961 году), а также запущены первые межпланетные миссии к Луне, Марсу и Венере. Королев также работал над ракетами, которые стали предшественниками успешных носителей "Союз" – рабочих лошадок российской космической программы, используемых как для пилотируемых, так и для автоматических полетов.
Галактика NGC 1277 в созвездии Персея, удаленная примерно на 238 миллионов световых лет от Земли, пребывает в "спящем" состоянии уже 10 миллиардов лет — почти с момента своего формирования.
В этой так называемой "реликтовой" галактике процессы звездообразования прекратились в рекордно ранние сроки, что делает ее уникальной космической "окаменелостью".
При массе в 1,2 триллиона солнечных, эта компактная линзовидная галактика содержит преимущественно старые красные звезды. Ее необычная эволюция связана с расположением в богатом галактическом скоплении Персея, где гравитационные взаимодействия с соседями быстро лишили ее холодного газа, необходимого для формирования новых звезд.
Изучение таких "замороженных во времени" галактик позволяет астрономам заглянуть в раннюю Вселенную без необходимости наблюдать крайне далекие объекты. Исследование NGC 1277 дает нам представление об условиях, существовавших вскоре после Большого взрыва.
Любопытнейшее исследование, опубликованное в рецензируемых научных журналах Nature Astronomy и The Astrophysical Journal Letters, предполагает, что миллиарды лет назад нашу Солнечную систему посетила звезда-странница.
Это древнее событие могло кардинально изменить облик нашей космической окрестности, превратив ее в то, что мы наблюдаем сегодня.
Согласно расчетам, безымянная звезда, немного уступающая Солнцу по массе и размеру, прошла на расстоянии около 110 астрономических единиц (а.е.*) от нашего светила. Для сравнения: среднее расстояние между Солнцем и Плутоном составляет "всего" 39,5 а.е.
*Одна а.е. равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем и составляет примерно 150 миллионов километров.
Гравитационное воздействие этой незваной космической гостьи могло серьезно повлиять на расположение и орбиты многих объектов в ранней Солнечной системе.
"Это сближение было настолько тесным, что оно могло повлиять на судьбы целых миров", — говорит Сюзанна Пфальцнер, ведущий автор исследования и астрофизик из немецкого Исследовательского центра Юлиха (FZJ).
Рождение гипотезы
Гипотеза о "свидании" наше планетной системы с солнцеподобной звездой появилась в процессе изучения необычных траекторий объектов, расположенных далеко за орбитой Нептуна. Их орбиты наклонены и сильно вытянуты, что трудно связать с естественными эволюционными процессами Солнечной системы.
"Эти объекты могут быть свидетелями давно минувшего преступления", — поясняет астрофизик Амит Говинд, соавтор исследования.
Для проверки своей гипотезы ученые прибегли к компьютерному моделированию, проведя серию из более чем 3 000 симуляций. Результаты оказались поразительными.
Модель с участием звезды-странницы, посетившей Солнечную систему на заре ее существования, не только объяснила странные орбиты транснептуновых объектов, но и пролила свет на загадку карликовой планеты Седны. Этот далекий ледяной мир движется по крайне вытянутой орбите, удаляясь от нашего светила более чем на 937 а.е.!
Более того, гравитационное влияние звезды-странницы могло способствовать появлению необычных спутников у планет-гигантов. По словам Симона Портегиса Цварта, одного из авторов исследования, некоторые транснептуновые объекты могли быть перемещены во внутренние области Солнечной системы, где их захватили гравитационные поля крупных планет. Например, Феба — самый массивный из нерегулярных удаленных спутников Сатурна — скорее всего, был сформирован где-то за орбитой Нептуна.
"Космос хранит свои секреты, но он также оставляет подсказки, — заключает Пфальцнер. — Подобно археологам, мы по крупицам собираем свидетельства давно минувших космических событий, и каждая необычная орбита может быть ключом к разгадке тайн прошлого".
Взаимодействующие галактики VV340A и VV340B, расположенные на расстоянии около 450 миллионов световых лет от нас, вместе образуют объект, известный как "Галактический восклицательный знак".
Эти спиральные красавицы, сталкиваясь, создают космическое зрелище, которое со временем приведет к их полному слиянию и появлению эллиптической галактики.
В 2018 году астрономы, используя сеть радиотелескопов Very Large Array (VLA), обнаружили SIMP J01365663+0933473 — одинокий объект в 20 световых годах от Земли, который бросил вызов существующим классификациям.
С массой в 12,7 раза больше массы Юпитера, объект занимает промежуточное положение между самыми массивными планетами и наименее массивными звездами. SIMP J01365663+0933473 балансирует на границе, где заканчиваются планеты и начинаются коричневые карлики.
Но самое удивительное — его магнитное поле. Оно в 200 раз мощнее юпитерианского и генерирует полярные сияния, видимые только в радиодиапазоне.
Температура атмосферы SIMP J01365663+0933473 достигает 825 градусов Цельсия, хотя у объекта нет родительской звезды для нагрева. Этот странник обеспечивает себя теплом самостоятельно, вырабатывая его за счет остаточной энергии формирования. А его мощные ураганы создают переменную облачность из силикатов и металлов, меняющую яркость объекта на 8% каждые 2,5 часа.
Это гигантское облако из раскаленного газа и пыли, сияющее яркими оттенками розового, красного и пурпурного благодаря молодым массивным звездам, которые рождаются в ее сердце. Со средним диаметром около 110 световых лет, Лагуна представляет собой одну из крупнейших областей активного звездообразования в нашей Галактике.
Ее яркость обусловлена ионизацией водорода ультрафиолетовым излучением со стороны массивных светил спектрального класса O, особенно двойной звезды 9 Стрельца (9 Sagittarii). Темные пылевые полосы, пересекающие туманность, добавляют контраста, создавая захватывающий вид.
Впервые обнаруженная итальянским астрономом Джованни Баттистой Годиерной в 1654 году и каталогизированная французским астрономом Шарлем Мессье в 1764 году, M 8 остается одной из самых фотогеничных туманностей, доступных для наблюдения даже в бинокль в ясные летние ночи.
Изучение Лагуны помогает астрономам лучше понять, как формируются звезды и эволюционируют галактики, включая наш Млечный Путь.
Квазары — самые яркие объекты во Вселенной, испускающие в миллионы раз больше энергии, чем целые галактики при размере не больше Солнечной системы. Их невероятная светимость порождается сверхмассивными черными дырами массой в миллиарды солнечных масс.
Когда огромные объемы газа и пыли падают в черную дыру, они формируют раскаленный аккреционный диск, разогревающийся до миллионов градусов. Интенсивное электромагнитное излучение и релятивистские струи вещества (джеты), вырывающиеся перпендикулярно диску, создают характерную сигнатуру квазаров.
Квазары были гораздо более распространены в ранней Вселенной, примерно 10-12 миллиардов лет назад, что делает их важными маркерами космической эволюции. Сегодня мы наблюдаем их в очень далеких галактиках, причем свет от некоторых квазаров начал свой путь, когда Вселенной было всего 700 миллионов лет — это помогает астрономам изучать самые ранние периоды формирования космических структур.
Белые карлики, ядра которых кристаллизуются в гигантские алмазы, долгое время считались лишь умозрительной гипотезой, но теперь их существование доказано.
Эти удивительные объекты — остатки звезд, подобных Солнцу, — формируются, когда белый карлик охлаждается в течение миллиардов лет. Под огромным давлением углерод в ядре кристаллизуется, превращаясь в структуру, напоминающую алмаз, диаметром до 10 000 километров — чуть меньше диаметра Земли.
В 2004 году астрономы изучили белый карлик BPM 37093, неофициально прозванный "Люси" в честь песни The Beatles "Lucy in the Sky with Diamonds". С помощью астросейсмологии они выяснили, что около 90% его массы кристаллизовалось, образуя "алмаз" массой около 10^31 килограммов, что эквивалентно 1,5 миллиона масс Земли.
Этот космический алмаз не только поражает воображение, но и влияет на эволюцию звезды: кристаллизация высвобождает скрытую тепловую энергию, замедляя охлаждение белого карлика на миллиарды лет.
Представьте планету, которая примерно на четверть больше Юпитера, но при этом находится так же близко к своей звезде, как Меркурий к Солнцу. А теперь добавьте невероятную деталь — эта планета поглощает 99% падающего на нее света, что делает ее чернее любого известного природного материала на Земле.
Экзопланета TrES-2b, находящаяся на расстоянии около 750 световых лет от Земли, стала настоящей диковинкой для астрономов. Этот мир, классифицируемый как "горячий юпитер", примерно в 1,2 раза массивнее Юпитера. При этом экзопланета поглощает свет эффективнее, чем уголь (поглощает 96% света) или даже свежий асфальт (поглощает 97% света).
Причина такой необычной черноты кроется в экстремальных условиях на планете:
Средняя температура составляет 1 600 градусов, что переводит некоторые нетипичные компоненты атмосферы (натрий и калий) в газообразное состояние.
В атмосфере присутствуют испаренные натрий и калий, а также оксид титана, создающие уникальную химическую среду.
При такой высокой температуре эти вещества взаимодействуют особым образом, что приводит к исключительному поглощению света.
Кроме того, в атмосфере TrES-2b, скорее всего, отсутствуют отражающие облака, подобные тем, что делают Юпитер таким ярким, несмотря на его удаленность от Солнца.
Экзопланета TrES-2b была открыта 21 августа 2006 года транзитным методом* с помощью наземного телескопа TrES, но ее уникальные свойства были выявлены позже благодаря совместным наблюдениям нескольких инструментов. Космический телескоп NASA "Кеплер" измерил невероятно низкое альбедо (отражательная способность) планеты, а телескоп NASA "Спитцер" помог исследовать ее тепловое излучение, подтвердив экстремальные условия, царящие в атмосфере. На полный оборот вокруг родительской звезды, представленной красным карликом, TrES-2b нужно менее чем 2,5 земных дня. Для сравнения, Меркурий совершает оборот вокруг Солнца за 88 земных дней.
*Метод транзита — один из основных способов обнаружения экзопланет, который заключается в наблюдении за уменьшением яркости звезды, когда перед ней проходит планета.
Эта загадочная экзопланета не просто расширила наши представления о возможных свойствах небесных тел — она показала, что даже базовые характеристики планет, такие как отражательная способность, могут выходить за пределы всего, что мы знали ранее. В то время как Земля отражает около 30% падающего на нее солнечного света, а Луна — 12%, существование планеты, поглощающей 99% излучения, заставляет задуматься: какие еще удивительные объекты скрываются в глубинах Вселенной, терпеливо дожидаясь своего момента открытия?
Экзолуны — спутники экзопланет — могут быть более пригодными для жизни, чем сами планеты. Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики смоделировали условия на потенциальных спутниках газовых гигантов в обитаемых зонах звезд.
Гравитационное взаимодействие с планетой-хозяином может создавать приливное нагревание, обеспечивающее экзолуну дополнительным источником энергии. Это позволяет таким спутникам иметь жидкую воду даже вдали от звезды.
Космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб" продолжает поиск экзолун вокруг уже обнаруженных экзопланет. Первым кандидатом считается Kepler-1708 b-i — объект в 2-3 раза больше Земли, обращающийся вокруг планеты-гиганта.
Гиперновые — чрезвычайно мощные звездные взрывы, выделяющие в 10–100 раз больше энергии, чем обычные сверхновые. В момент такого катаклизма их светимость может кратковременно превышать суммарную светимость звезд типичной галактики.
Гиперновые возникают при коллапсе массивных звезд с быстрым вращением. Часть звездной материи выбрасывается со скоростью до 30% от скорости света, а остаток коллапсирует, чаще всего образуя черную дыру.
Именно с гиперновыми связывают наблюдаемые гамма-всплески — самые яркие электромагнитные события во Вселенной. Исследователи подсчитали, что если бы гиперновая взорвалась на расстоянии до 1 000 световых лет от Земли, ее излучение разрушило бы озоновый слой, вызвав массовое вымирание.
К счастью, ближайшие потенциальные кандидаты на гиперновые находятся на безопасном расстоянии в десятки тысяч световых лет от Солнечной системы.
Вопреки распространенному мнению, "темная сторона" Луны получает столько же солнечного света, сколько и видимая с Земли сторона. Правильнее называть ее "обратной" стороной, поскольку она всегда обращена от Земли из-за синхронного вращения Луны.
Первые снимки обратной стороны Луны были получены советской автоматической станцией "Луна-3" в 1959 году. Ученых поразило фундаментальное различие между полушариями: обратная сторона имеет гораздо больше кратеров и почти лишена темных "морей", характерных для видимой стороны.
Это асимметричное распределение объясняется разной толщиной лунной коры — на обратной стороне она примерно в два раза толще, что препятствовало излиянию древних лавовых потоков, формировавших лунные моря.
Гравитационное микролинзирование позволяет астрономам обнаруживать экзопланеты, недоступные для традиционных методов наблюдения. Этот феномен возникает, когда массивный объект (звезда с планетой) проходит на фоне далекой звезды, временно усиливая ее свет за счет гравитационного искривления ткани пространства-времени.
25 января 2006 года коллаборация OGLE объявила об обнаружении экзопланеты OGLE-2005-BLG-390Lb методом гравитационного микролинзирования. Объект расположен в созвездии Стрельца на расстоянии 21 500 ± 3 300 световых лет от нас. Эта суперземля, с массой в 5,5 раза больше массы Земли, была замечена благодаря небольшому всплеску яркости фоновой звезды: на несколько дней ее свет усилился примерно на 3%.
Благодаря этому кратковременному эффекту ученым удалось подтвердить существование одной из самых удаленных экзопланет, когда-либо обнаруженных человечеством.
Однако в действительности это карликовая неправильная галактика UGC 8201, расположенная в созвездии Дракона на расстоянии 15 миллионов световых лет от Земли.
Подобные объекты значительно меньше галактик, таких как наш Млечный Путь. Если в Млечном Пути насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд, то карликовые галактики, вроде UGC 8201, вмещают лишь сотни миллионов, а в редких случаях — несколько миллиардов светил.
Обратите внимание на задний план: почти все видимые объекты на этом снимке — другие галактики, раскинувшиеся на бескрайних просторах космоса.
Именно эта высота официально признана международным сообществом как граница между атмосферой Земли и космическим пространством. Но почему именно 100 километров? Давайте вместе с вами разбираться в этой увлекательной истории.
История появления границы
Все началось в 1940-х годах, когда венгерско-американский инженер и ученый-механик Теодор фон Ка́рман (11 мая 1881 года — 6 мая 1963 года) проводил расчеты поведения летательных аппаратов на больших высотах. Именно его математические выкладки легли в основу определения границы космоса, которая теперь носит его имя — линия Ка́рмана.
Суть расчетов Кармана заключалась в следующем: с увеличением высоты воздух становится все более разреженным. На определенной высоте атмосфера становится настолько тонкой, что крылья самолета уже не могут создавать достаточную подъемную силу. Чтобы не упасть, летательному аппарату необходимо двигаться с первой космической скоростью — 7,91 километра в секунду. На такой скорости он уже не летит как самолет, а движется вокруг Земли как спутник.
Математическое обоснование
Карман рассчитал, что эта критическая точка находится на высоте около 100 километров. Именно здесь плотность атмосферы падает настолько, что для создания достаточной подъемной силы требуется скорость, равная первой космической. Это делает классический аэродинамический полет в общем-то невозможным.
В 1957 году Международная авиационная федерация (FAI) официально приняла высоту 100 километров над уровнем моря как рабочую границу между земной атмосферой и космосом. Это решение стало фундаментальным для международного космического права и определило принципы регулирования космической деятельности.
Разные подходы к определению границы
При общем признании стандарта в 100 километров существуют и другие подходы к определению границы космоса. Например:
NASA и Военно-воздушные силы США исторически считают границей космоса высоту 80 километров, хотя официально США, как и большинство стран, признают международный стандарт в 100 километров. Такое расхождение связано с тем, что на высоте 80 километров уже появляются первые признаки космического пространства, и американские пилоты, поднявшиеся на эту высоту, становятся кандидатами в астронавты.
Некоторые ученые предлагают установить границу на высоте 150 километров, где плотность атмосферы становится практически неощутимой.
Важно понимать, что линия Кармана — это условная граница. В реальности четкой физической границы между атмосферой и космосом не существует. Атмосфера постепенно становится все более разреженной с увеличением высоты, и этот процесс происходит плавно, без резких переходов.
Более того, высота, на которой атмосфера становится слишком разреженной для аэродинамического полета, может варьироваться в зависимости от:
Солнечной активности;
Времени года;
Географического положения;
Геомагнитных условий.
Практическое значение
Определение границы космоса имеет важное практическое значение для:
Граница в 100 километров является условной, но она служит важным ориентиром в космической деятельности человечества. Линия Кармана — это не произвольно выбранная высота, а результат серьезных научных расчетов, учитывающих физические особенности полета на больших высотах.
В будущем, с развитием технологий и углублением нашего понимания верхних слоев атмосферы, определение границы космоса может измениться. Но пока линия Кармана остается общепринятым стандартом, символической дверью в бескрайние просторы космоса.
