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.
Представьте: вы наблюдаете за чем-то необычным в небе, что никогда раньше не видели. Этот объект движется не так, как все известные небесные тела, имеет странную форму и явно пришел к нам из глубин космоса. А теперь представьте, что у вас есть всего один шанс узнать, что это такое. И этот шанс — догнать его.
Именно такую невероятную задачу поставили перед собой авторы Проекта Лира (англ. Project Lyra). Их цель кажется фантастической — отправить космический аппарат вдогонку за Оумуамуа, первым известным межзвездным объектом, посетившим нашу Солнечную систему.
Космическая игра в догонялки
Объект Оумуамуа (что в переводе с гавайского означает "посланник, прибывший первым издалека") был обнаружен в 2017 году. Сначала, основываясь на изменениях яркости объекта, астрономы решили, что этот межзвездный гость имеет форму сигары. Однако более поздние исследования показали, что Оумуамуа скорее похож на блин или диск. Это уточнение лучше объясняет загадочное поведение объекта: его колебания яркости, необычное ускорение при удалении от Солнца и отсутствие газового хвоста, характерного для комет. Блиноподобная форма может работать как естественный солнечный парус, позволяя объекту "ловить" давление солнечного света.
Оумуамуа мчится сквозь космос со скоростью 26 километров в секунду. Хотя это медленнее рекордных 95 километров в секунду, которые развивает зонд NASA Parker Solar Probe возле Солнца, догнать межзвездный объект все равно невероятно сложно — ведь он постоянно удаляется от нас. Но ученые не намерены упускать уникальный шанс изучить первого известного путешественника, который сформировался в другой звездной системе.
Как догнать неуловимое?
Представьте, что вы пытаетесь догнать пулю, выпущенную несколько лет назад. Именно такой вызов стоит перед инженерами, которые, несмотря на всю сложность задачи, предлагают несколько смелых решений:
Использование гравитационного ускорения: космический аппарат будет набирать скорость, пролетая рядом с массивными небесными телами. Особая роль отводится Солнцу и Юпитеру — их мощные гравитационные поля помогут придать зонду необходимое ускорение.
Применение солнечного паруса, превращающего свет нашей звезды в движущую силу.
Разработка ядерных двигателей — эта технология пока существует только в теории, но может стать ключом не только к встрече с Оумуамуа, но и к межзвездным путешествиям.
Даже если все получится, миссия займет не просто долгое, а очень долгое время. По расчетам ученых, даже при использовании самых передовых технологий зонду потребуется от 26 до 28 лет, чтобы достичь Оумуамуа. Но награда стоит ожидания — впервые в истории человечество сможет изучить объект из другой звездной системы.
Это будет не просто научное достижение. Разработанные для Проекта Лира технологии могут открыть новую главу в освоении космоса, позволив человечеству всерьез задуматься о полетах за пределы Солнечной системы.
Больше чем наука
Проект Лира — это вызов человеческой изобретательности, демонстрация нашей готовности сделать первый шаг к межзвездным путешествиям. Это история о том, как загадочный космический объект заставил нас задуматься о новых технологиях и подтолкнул к следующему большому шагу в космической эре.
И кто знает — может быть, когда-нибудь мы не только догоним Оумуамуа, но и отправимся к его родной системе.
Гипотеза о том, что на Уране и Нептуне могут идти дожди из алмазов, всерьез рассматривается научным сообществом. Это не фантазия, а обоснованное предположение, опирающееся на наши знания о химическом составе и физических условиях, что царят на этих планетах.
Несмотря на кажущуюся невероятность, идея имеет под собой твердую научную почву. Рассмотрим подробнее, на чем она основана и насколько может соответствовать действительности.
Научная основа
Гипотеза алмазных дождей на Уране и Нептуне базируется на трех ключевых факторах:
Состав атмосферы: Уран и Нептун, в отличие от газовых гигантов Юпитера и Сатурна, классифицируются как ледяные гиганты. Их атмосферы содержат значительное количество метана, простого соединения, состоящего из одного атома углерода и четырех атомов водорода (CH4).
Экстремальные условия: по мере погружения в глубины этих планет, условия становятся все более экстремальными. На определенных глубинах температура может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия, а давление — миллионов атмосфер.
Превращение углерода: при таких экстремальных условиях происходят удивительные трансформации. Молекулы метана разрушаются, высвобождая атомы углерода. Под воздействием колоссального давления атомы углерода сжимаются настолько сильно, что перестраиваются, образуя кристаллическую решетку — структуру, характерную для алмаза.
Этот процесс напоминает ускоренную космическую версию земных "алмазных фабрик", где природа трудится миллионы лет под толщей горных пород. Однако на Уране и Нептуне этот процесс может происходить гораздо быстрее благодаря экстремальным условиям.
Экспериментальные данные
В 2017 году команда ученых из Стэнфордского университета провела эксперимент, имитирующий условия внутри Урана и Нептуна. Они использовали мощные лазеры для создания ударных волн в полистироле — полимере, состоящем из углерода и водорода.
Выбор полистирола был неслучайным: этот материал содержит те же элементы, что и метан (углерод и водород), но в твердой форме, что делает его удобным для лабораторных экспериментов. Хотя полистирол и метан имеют разную молекулярную структуру, они оба могут служить источником атомов углерода в условиях высокого давления и температуры.
Результаты эксперимента показали, что при высоких давлениях и температурах, сопоставимых с условиями в недрах Урана и Нептуна, действительно образовывались наноалмазы. Этот эксперимент стал важным подтверждением теоретических предсказаний о возможности формирования алмазов в атмосферах ледяных гигантов.
Как это может выглядеть
Если эта гипотеза верна, процесс может выглядеть так:
Высоко в атмосфере метан подвергается воздействию молний и превращается в сажу.
Сажа падает глубже в атмосферу, где давление и температура растут.
При определенных условиях сажа сжимается в кристаллы алмаза.
Алмазы продолжают падать, пока не достигнут таких глубин, где температура настолько высока, что они могут "испариться" или превратиться в жидкость.
Важно отметить, что мы пока не можем непосредственно наблюдать этот процесс. Наши знания о внутреннем строении Урана и Нептуна ограничены, и эта гипотеза основана на компьютерных моделях и лабораторных экспериментах.
Перед вами малоизвестный снимок Марса, полученный орбитальным аппаратом ОАЭ "Аль-Амаль" ("Надежда") 5 января 2022 года. В одном кадре оказались: обширная темная область Большой Сирт (лат. Syrtis Major), окутанная пылевой бурей, и спутник Фобос, безмятежно проплывающий над поверхностью Красной планеты.
Пылевые бури на Марсе — одно из самых масштабных явлений в Солнечной системе. В отличие от земных, марсианские бури могут достигать планетарного масштаба, окутывая весь мир пылевым одеялом на недели или даже месяцы.
На этом снимке мы видим региональную бурю, накрывающую Большой Сирт — один из самых темных и заметных регионов Красной планеты, имеющий вулканическое происхождение. Средний диаметр области составляет 1 300 километров.
Ученые уделяют пристальное внимание каждой марсианской буре, поскольку они играют ключевую роль в формировании климата планеты. Вздымающиеся частицы пыли насыщают разреженную атмосферу, влияя на ее температуру и температуру поверхности, создавая сложную систему обратных связей.
Фобос — обреченный спутник
В кадр также попал Фобос — ближайший и самый крупный из двух спутников Марса со средним диаметром 22,5 километра. Этот небольшой космический объект движется настолько быстро, что обгоняет вращение самого Марса. На полный оборот вокруг планеты Фобосу нужно всего 7 часов 39 минут. Если бы вы оказались на поверхности планеты, то наблюдали бы восход спутника на западе и заход на востоке.
Еще один интересный факт, связанный с Фобосом, заключается в том, что он — обреченный спутник. Фобос неумолимо приближается к Марсу со скоростью около двух метров за столетие. Результаты моделирования показывают, что примерно через 30-50 миллионов лет гравитация планеты разорвет Фобос на мелкие фрагменты, из которых сформируется временная кольцевая система.
Надежда Арабских Эмиратов
"Аль-Амаль" — первая межпланетная миссия арабского мира. Космический аппарат, в создании которого участвовали консультанты NASA, был запущен 19 июля 2020 года, а его выход на орбиту вокруг Марса состоялся 9 февраля 2021 года. И с тех пор зонд исследует атмосферу и климат планеты, включая суточные и сезонные изменения.
Снимки, подобные этому, имеют не только эстетическую, но и огромную научную ценность, позволяя отслеживать динамику атмосферных процессов.
Изучая Марс, мы лучше узнаем историю планеты-соседки и формируем представление о судьбе нашего собственного мира, поскольку обе планеты имеют много общего в своем геологическом прошлом.
Перед вами один из самых удивительных снимков космического аппарата NASA "Кассини" — галактика Сомбреро, расположенная в 28 миллионах световых лет от нас.
Ее необычная форма, напоминающая мексиканскую шляпу, создается благодаря двум компонентам — яркому центральному балджу (выпуклости в центре галактики) и темной полосе космической пыли, опоясывающей галактику по экватору.
Интересно, что масса этой галактики примерно в 800 миллиардов раз больше массы нашего Солнца, а в ее центре находится сверхмассивная черная дыра, масса которой равна миллиарду солнечных масс! Именно из-за этого центр галактики светится так ярко — это свечение создается раскаленным газом, падающим в черную дыру.
Удивительно, но этот снимок "Кассини" сделал, находясь у Сатурна — на расстоянии около 1,4 миллиарда километров от Земли.
Это грандиозная область звездообразования, где из газово-пылевых облаков рождаются новые звезды. Свое название она получила из-за трех отчетливых областей разного цвета, каждая из которых рассказывает свою космическую историю.
Красное свечение туманности создается ионизированным водородом, нагретым до температуры около 10 000°C молодыми звездами. Синий оттенок появляется из-за отражения света этих звезд космической пылью — точно так же, как земная атмосфера окрашивает наше небо в голубой цвет. А темные прожилки между цветными областями — это плотные облака космической пыли, поглощающие свет.
Человечество всегда стремилось заглянуть за завесу времени, узнать, что ждет нас впереди. Но возможно ли это с научной точки зрения? Давайте разберемся.
Современная наука располагает множеством инструментов для прогнозирования будущего, но все они имеют свои ограничения. Статистические модели, компьютерные симуляции, анализ гигантских объемов данных – все эти методы позволяют делать обоснованные предположения о том, что может произойти — или не произойти — с высокой долей вероятности.
Примеры научных предсказаний
Метеорология и климатология
Метеорологи могут с высокой точностью предсказывать погоду на ближайшие дни, а климатологи работают над долгосрочными прогнозами изменения климата.
Экономика и финансы
Экономисты прогнозируют тренды на финансовых рынках и развитие экономических ситуаций.
Демография
Демографы оценивают изменения в структуре населения, что помогает планировать социальную политику.
Одной из самых точных областей научного прогнозирования является астрономия. Ученые могут с невероятной точностью предсказывать движение небесных тел и связанные с ними явления:
Солнечные и лунные затмения: астрономы способны рассчитать время и место наблюдения затмений на тысячи лет вперед. Например, полное солнечное затмение, которое произойдет 12 августа 2045 года, уже сейчас можно предсказать с точностью до секунды.
Орбиты планет и астероидов: зная законы небесной механики, ученые без проблем прогнозируют положение планет и других объектов Солнечной системы. Это позволяет, например, планировать космические миссии за десятилетия до их реализации.
Появление комет: периодические кометы, такие как комета Галлея, имеют предсказуемые орбиты, позволяющие рассчитать их следующее появление. Например, своей следующей ближайшей точки к Солнцу комета Галлея достигнет 28 июля 2061 года.
Прохождение планет по диску Солнца: такие редкие явления, как прохождение Венеры по диску Солнца, могут быть предсказаны с точностью до минуты. Следующее такое прохождение состоится 12 декабря 2117 года.
Метеорные потоки: астрономы могут предсказать время и интенсивность ежегодных метеорных потоков, таких как Персеиды или Леониды.
Сближение астероидов с Землей: ученые способны рассчитать траектории потенциально опасных астероидов и предсказать их приближение к нашей планете за годы и десятилетия. Это достигается благодаря постоянному мониторингу неба с помощью мощных телескопов и применению сложных математических моделей. Астрономы учитывают не только гравитационное влияние Солнца и планет, но и такие факторы, как солнечное давление и эффект Ярковского (неравномерное тепловое излучение астероида). Такие расчеты позволяют предсказывать сближения с точностью до нескольких тысяч километров даже когда астероид пролетит на расстоянии в десятки миллионов километров от нашей планеты. Эта способность прогнозирования критически важна для оценки потенциальных рисков и, в случае необходимости, разработки стратегий по предотвращению столкновений (или минимизации последствий).
Вспышки пульсаров: некоторые нейтронные звезды излучают регулярные радиоимпульсы с точностью, сравнимой с атомными часами, что позволяет предсказывать их поведение на длительные периоды. Пульсары вращаются с невероятной скоростью и стабильностью, совершая до нескольких сотен оборотов в секунду. Эта стабильность позволяет астрономам использовать их как космические маяки, точно прогнозируя время прихода каждого импульса. Наблюдения за пульсарами помогают не только в изучении экстремальных состояний материи, но и в проверке общей теории относительности, а также в создании сверхточных систем космической навигации. Некоторые пульсары настолько стабильны, что их вспышки можно предсказать с точностью до микросекунд на 10-20 лет вперед, а в некоторых случаях и дольше.
Однако абсолютно точное предсказание будущего остается невозможным во многих областях. Почему?
Эффект бабочки: в сложных системах даже небольшое изменение может привести к значительным последствиям. Этот эффект, впервые описанный метеорологом Эдвардом Лоренцом, демонстрирует, как минимальные изменения начальных условий могут кардинально изменить результат в долгосрочной перспективе. Например, незначительное изменение температуры в одной точке планеты может через цепочку событий привести к формированию урагана в другой части Земли.
Случайность и непредсказуемость: особенно когда речь идет о человеческом поведении или сложных природных явлениях вроде землетрясения или наводнения. Человеческие решения часто иррациональны и подвержены влиянию множества факторов, что делает их трудно прогнозируемыми. Природные катастрофы, хотя и подчиняются физическим законам, зависят от такого количества переменных, что их точное предсказание остается крайне сложной задачей. Однако наука постоянно совершенствует методы прогнозирования, и то, что сегодня кажется непредсказуемым, завтра может стать прогнозируемым.
Неполнота данных: мы не всегда располагаем всей необходимой информацией для точного прогноза. Это особенно актуально в сложных системах, где невозможно учесть все факторы. Например, при прогнозировании климатических изменений ученые сталкиваются с огромным количеством переменных, многие из которых трудно измерить или предсказать, такие как будущие выбросы парниковых газов или изменения в океанических течениях.
Ограничения вычислительных мощностей: несмотря на постоянное увеличение компьютерной мощности, некоторые системы настолько сложны, что их полное моделирование выходит за пределы наших текущих возможностей. Это особенно заметно в таких областях, как прогнозирование погоды на длительные периоды или моделирование сложных биологических систем.
Несмотря на ограничения, наука продолжает совершенствовать методы прогнозирования. Развитие искусственного интеллекта и квантовых вычислений может открыть новые возможности в этой области, позволяя анализировать беспрецедентные объемы информации и учитывать множество взаимосвязанных факторов при создании прогнозов.
Заключение
Хотя мы и не можем с абсолютной уверенностью сказать, что произойдет завтра во всех аспектах нашей жизни, наука дает нам мощные инструменты для понимания возможных сценариев будущего. От предсказания движения небесных тел до прогнозирования климатических изменений – научные методы помогают нам заглянуть за горизонт настоящего и принимать более обоснованные решения. Эти прогнозы, даже если они не абсолютно точны, позволяют нам лучше планировать, разрабатывать стратегии и адаптироваться к меняющимся условиям, что критически важно для прогресса человечества и решения глобальных проблем.
Туманность Призрак (IC 63) в созвездии Цефей — загадочное космическое облако, парящее в 550 световых годах от Земли. В его очертаниях легко угадывается силуэт гигантской птицы с расправленными крыльями, словно феникс из древних легенд, застывший в звездном океане.
Свое призрачное свечение туманность получает от ближайшей яркой звезды Гаммы Кассиопеи, чье мощное излучение окрашивает космические газы в золотистые и темно-синие тона. Размеры этого небесного феномена впечатляют — около семи световых лет в поперечнике.
Интересно, что туманность постепенно испаряется под воздействием звездной радиации, словно тающий в лучах Солнца утренний туман, и через несколько десятков тысяч лет может полностью исчезнуть.
Астрономы запечатлели потрясающее разнообразие форм, которые принимают звездные ветры вокруг стареющих звезд. Эти космические структуры, напоминающие произведения абстрактного искусства, включают в себя элегантные спирали, массивные диски и конические потоки материи.
Интересно: для визуализации движения этих космических потоков ученые используют эффект Доплера, окрашивая приближающийся к Земле материал в синий цвет, а удаляющийся - в красный.
Феномен: по мере старения звезды сбрасывают свои внешние слои, создавая эти причудливые структуры. Каждая форма уникальна и зависит от множества факторов: массы звезды, наличия звезды-компаньона, силы магнитного поля. По сути, мы наблюдаем последний вальс умирающих светил.
Туманность Лагуна (NGC 6523) — завораживающее космическое образование в созвездии Стрельца, раскинувшееся на 50 световых лет и находящееся на расстоянии около 5 000 световых лет от Земли.
Эта эмиссионная туманность, состоящая из ионизированного газа или плазмы, представляет собой удивительное зрелище даже при наблюдении через простой бинокль.
В окуляр наблюдателя Лагуна предстает как четко очерченное овальное облакоподобное пятно с ярко выраженным ядром. Его неземная красота часто сравнивается с бледным звездным цветком, распустившимся в глубинах космоса.
Свое поэтичное название "Лагуна" туманность получила благодаря характерной форме, напоминающей лагуну или залив. Яркое свечение этого небесного объекта обусловлено процессами ионизации газа под воздействием излучения молодых, горячих звезд, находящихся внутри туманности.
Туманность Лагуна не только восхищает своей красотой, но и представляет огромный интерес для астрономов, изучающих процессы звездообразования и эволюции газопылевых облаков в нашей Галактике.
Перед ставшими сегодня обыденными светодиодными лампами повсеместно использовались ртутные люминисцентные лампы. Поначалу долгие годы были лишь "трубки-палки", чаще применяемые в офисах и промышленных помещениях, а потом к ним добавились и цокольные лампочки, известные, как "энергосберегающие. Одной из главных страшилок по этим лампам всегда была содержащаяся в них ртуть. Но сколько ее там было реально?
Те самые знакомые нам с детства «большие белые
палки», лампы дневного света, которые мы так любили хуячить об столб или забор, если удавалось их найти на свалке - содержали немало ртути. ,В каждой из них - 50-100
миллиграмм ртути, и в сумме это - тонны ядовитого жидкого металла! К счастью, львиная доля таких ламп
работала не в домах граждан, а освещала предприятия, организации и прочие заведения.
И их централизованная сдача и утилизация в налажена давно и хорошо со времен СССР. Сегодня эти лампы выходят из оборота, хотя и вполне себе производятся и продаются.
Ртути, в них, кстати, производители (из бюджетных) стараются добавлять по минимуму - из соображений экономии. В результате лампы оказываются хуевыми на холоде - недостаточное количество ртути не создает нужную концентрацию паров внутри колбы, и разряд в ненасыщенной среде не возникает. Это заметно, скажем, на неотапливаемых дачах или гаражах - приедешь зимой, включишь свет, а лампа моргает, пытаясь вспыхнуть, но не может. А летом она же работает хорошо...
А вот вытесненные почти полностью LED-лампочками "энергосберегайки" (которые, как ни странно, тоже до сих пор в каком-то незначительном количестве производятся и продаются - парадокс!) - содержат ртути очень мало в силу конструкции.
В одной энергосберегающей лампе , аналоге лампы накаливания 60-100 ватт, примерно 5 миллиграмм
ртути.На пике их популярности в России продавалось около 5 миллионов таких ламп в год. А это в сумме – 25 килограмм ртути!
Конечно, ртуть в природе в любых количествах - неполезна, но 5 кг на
всю страну - капля в море. Даже если их перебить ВСЕ!
Древнейшие метеориты содержат минералы, которые старше самого Солнца. Эти "досолнечные зерна" сформировались в атмосферах умирающих звезд (красных гигантов и сверхновых) миллиарды лет назад и сохранились внутри метеоритов благодаря своей исключительной стабильности.
Анализ изотопного состава этих зерен показывает, что наша Солнечная система сформировалась из вещества как минимум семи разных звезд. Особенно интересны включения карбида кремния, чей изотопный профиль указывает на происхождение из сверхновой типа II, взорвавшейся примерно 7-8 миллиардов лет назад.
Это открытие опровергает старую гипотезу о формировании Солнечной системы из одного однородного газопылевого облака и показывает гораздо более сложную историю вещества, из которого мы состоим.
Все известные галактики, от карликовых до гигантских, демонстрируют признаки наличия сверхмассивной черной дыры (СЧД) в центре. Хотя прямые доказательства* есть лишь для 10% каталогизированных галактик, астрономы уверены: наличие центральной СЧД — это правило, а не исключение.
*Обнаружить "спящие" и менее массивные объекты такой природыкрайне трудноиз-за отсутствия активности, которая могла бы компенсировать огромные расстояния.
Эта космическая закономерность указывает на глубокую, фундаментальную связь между галактиками и их центральными "гравитационными монстрами". Но кто же является лидером в этом космическом тандеме? Отвечает ли галактика за формирование СЧД, или черная дыра вершит судьбу всей галактики?
Властелины галактической эволюции
В июне 2021 года астрономы наблюдали за галактикой со сложным названием HSC J124353.93+010038.5 (сокращенно HSC J124353), расположенной на расстоянии около 13,1 миллиарда световых лет от Земли. Ученые зафиксировали мощнейшие порывы "галактического ветра" — раскаленного газа и заряженных частиц, стремительно вырывающихся из центра галактики.
Источником этого космического урагана оказалась центральная СЧД. Механизм здесь следующий: материя, падая на черную дыру, формирует раскаленный аккреционный диск, который начинает вращаться с околосветовой скоростью. Из-за колоссального гравитационного и магнитного взаимодействия часть этой материи не поглощается черной дырой, а выбрасывается перпендикулярно диску в виде мощных струй плазмы — так называемых джетов. Эти джеты, разогретые до миллионов градусов, взаимодействуют с окружающим газом, создавая тот самый "галактический ветер", скорость которого в случае с HSC J124353 составляет более 1,8 миллиона километров в час. Этот галактический ветер приводит к разогреву окружающего газа, что фактически останавливает процесс звездообразования.
Важно отметить, что для зарождения новых звезд горячий газ необходим, но его непрерывный нагрев галактическим ветром делает сжатие газовых облаков невозможным. А без этого новые звезды не формируются или формируются запредельно медленно.
Созидательное разрушение
Однако не все черные дыры препятствуют зарождению звезд. Например, в карликовой галактике Henize 2-10, находящейся "всего" в 34 миллионах световых лет от нас, черная дыра играет прямо противоположную роль.
Механизм этого процесса элегантен: поглощая материю, СЧД позволяет части нагретого газа "сбежать" к периферии галактики. Там этот газ сталкивается с холодными газовыми облаками, передает им энергию, остывает и запускает процесс формирования новых звезд.
Возникает закономерный вопрос: почему в крупной галактике HSC J124353 галактический ветер препятствует звездообразованию, а в карликовой Henize 2-10 — наоборот, способствует ему? Все дело в масштабах и энергии. В крупных галактиках сверхмассивные черные дыры обычно имеют массу в миллиарды солнечных масс и, следовательно, генерируют более мощные выбросы. Эти мощные потоки разогревают газ по всему объему галактики, не давая ему остыть. В карликовых же галактиках черные дыры заметно меньше (в Henize 2-10 масса центральной черной дыры оценивается примерно в миллион солнечных масс). Вырывающиеся джеты имеют меньшую энергию и успевают ощутимо рассеяться еще до достижения периферии. Там разогретый, но уже не такой горячий газ, столкнувшись с холодными облаками, создает идеальные условия для запуска звездообразования.
Двойственная природа космических властителей
Эти особенности, наблюдаемые и в других галактиках разных форм и размеров, позволяют сделать вывод, что СЧД выполняют роль "вселенских регуляторов", которые:
Ограничивают рост крупных галактик, предотвращая их неконтролируемое расширение;
Помогают расти карликовым галактикам, запуская процессы звездообразования.
Такое избирательное поведение указывает на то, что именно СЧД, а не галактики, играют ведущую роль в этом космическом тандеме. Логично предположить, что сверхмассивные черные дыры появились раньше галактик, поскольку именно они контролируют звездообразование — ключевой процесс в эволюции любой галактической структуры.
Ученые из лаборатории синтетической биологии MIT создали растения, которые светятся в темноте без электричества. Они внедрили гены биолюминесцентных грибов в обычные комнатные растения, заставив их производить фермент люциферазу — тот же, что создает свечение светлячков.
Растения излучают мягкий зеленый свет, достаточный для чтения в темноте. В отличие от предыдущих попыток создания светящихся растений, новая технология не требует внешних химических веществ — все необходимое растение синтезирует само из углекислого газа и воды.
Исследователи работают над увеличением яркости свечения и созданием различных цветов. Потенциальное применение включает не только декоративное освещение, но и "живые фонари" для аварийного освещения в зданиях и создание растений-биосенсоров, светящихся при обнаружении загрязнителей.
В созвездии Тельца находится загадочная туманность IRAS 05437+2502, которая привлекает внимание астрономов своей необычной структурой. Главной особенностью этого космического объекта является яркая дуга в форме бумеранга, расположенная в ее верхней части.
Происхождение этой уникальной структуры до сих пор вызывает дискуссии в научном сообществе. Наиболее вероятное объяснение связано с воздействием звезды, покидающей туманность на колоссальной скорости — более 200 000 километров в час. Такая "звезда-беглец" могла возмутить окружающий газ и пыль, создав наблюдаемую бумерангоподобную форму.
"Астрономы обнаружили "алмазную планету", которая в пять раз больше Земли", "В космосе обнаружен алмаз размером с Землю", "Планета-алмаз — одно из чудес космоса" — такие заголовки все еще появляются в СМИ, рисуя в воображении читателей фантастические миры с сияющими алмазными горами и кристальными морями.
Особенно часто в контексте этих публикаций фигурирует экзопланета 55 Cancri e (55 Рака e), которую окрестили "алмазной планетой". Но давайте разберемся, почему существование таких планет с точки зрения науки невозможно.
Фантазии об алмазных мирах
Итак, чтобы понять, почему концепция "алмазной планеты" — это красивый миф, нужно вспомнить базовые принципы образования алмазов.
Алмаз — это кристаллическая модификация углерода, возникающая при специфических условиях. Для превращения углерода в алмаз необходимо сочетание экстремального давления (более 50 000 атмосфер) и высокой температуры (свыше 1 000 градусов Цельсия). На Земле природные алмазы формируются на глубине более 150 километров.
Теперь представим гипотетическую планету с высоким содержанием углерода. В ее недрах, где давление достигает колоссальных значений, действительно могут формироваться алмазные структуры. Однако по мере приближения к поверхности давление неизбежно падает. А без необходимого давления углерод существует в различных формах — графит, фуллерены, карбин, графен, аморфный углерод — но не в форме алмаза.
Именно поэтому полностью "алмазная планета" физически невозможна. Даже если в ядре такой планеты образуются алмазы, то на ее поверхности углерод будет существовать в иных формах, преимущественно в виде графита.
Откуда же взялся миф о том, что 55 Рака e — алмазная планета? В 2012 году астрономы установили, что эта экзопланета может быть богата углеродом. Масс-медиа подхватили эту новость, превратив "планету с высоким содержанием углерода" в "алмазную планету". Однако дальнейшие исследования показали, что даже исходное предположение о высоком содержании углерода может быть ошибочным.
Это не значит, что углеродные планеты неинтересны науке. Напротив! Планеты с высоким содержанием углерода могут существовать, и их изучение крайне важно для понимания разнообразия планетных систем во Вселенной. Просто реальность, как всегда, оказывается сложнее и интереснее простой "алмазной" фантазии.
Бывают моменты, когда Вселенная словно специально устраивает для ученых уникальные представления, позволяющие заглянуть за кулисы мироздания. Именно такой случай произошел в 1761 году, когда наблюдение за прохождением Венеры по диску Солнца помогло Михаилу Васильевичу Ломоносову сделать революционное открытие.
Прохождение Венеры по диску Солнца — одно из самых редких небесных явлений. На фоне ослепительно яркого солнечного диска появляется маленькая черная точка — планета Венера — и медленно движется по нему. Это событие повторяется дважды с интервалом в восемь лет, после чего следует перерыв более чем на столетие.
Наблюдения Ломоносова
26 мая 1761 года Ломоносов, как и многие астрономы по всему миру, готовился лицезреть это редкое явление. В то время как его коллеги в разных странах планировали использовать синхронные наблюдения для уточнения расстояния между Землей и Солнцем, русский ученый обратил внимание на необычное световое явление.
Наблюдая за тем, как Венера приближалась к краю солнечного диска, Ломоносов заметил удивительную деталь: вокруг темного силуэта планеты появилось светящееся кольцо. А когда Венера начала сходить с солнечного диска, ее край окаймлял тонкий светлый ободок.
Ломоносов понял: это свечение могло появиться только в одном случае — если у Венеры есть атмосфера. Солнечный свет, проходя через газовую оболочку планеты, преломлялся и создавал этот удивительный оптический эффект.
Значение открытия
Это открытие стало революционным для своего времени:
Впервые была обнаружена атмосфера на другой планете.
Появилось понимание, что другие планеты могут быть похожи на Землю.
Открылись новые перспективы в изучении планет Солнечной системы.
Наследие и будущие наблюдения
Сегодня мы знаем, что Ломоносов был абсолютно прав. Атмосфера Венеры не просто существует — она оказалась одной из самых плотных в Солнечной системе. Венерианская атмосфера состоит преимущественно из углекислого газа и создает на поверхности планеты чудовищное давление, в 92 раза превышающее земное.
История открытия атмосферы Венеры показывает, как внимательное наблюдение и научная интуиция могут привести к революционным открытиям. Методы, использованные Ломоносовым, легли в основу современных способов изучения экзопланет — мы до сих пор исследуем атмосферы далеких миров, наблюдая, как они влияют на проходящий через них свет.
Следующая пара прохождений Венеры по диску Солнца состоится только в 2117 и 2125 годах. Ученые уже планируют, как использовать эти события для новых исследований, продолжая традицию научных наблюдений, заложенную Ломоносовым более 250 лет назад.
В 70-е гг. XX в. многими странами, в первую очередь СССР и США, были
развернуты работы по созданию лазерных установок как мирного, так и военного
назначения.
Сотрудники Военной академии Ракетных войск стратегического назначения
(РВСН), ныне носящей имя Петра Великого, выполнили разработку индивидуального
лазерного оружия самообороны космонавта. Исследовательскую группу возглавлял
начальник кафедры, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор
технических наук, профессор, генерал-майор Виктор Самсонович Сулаквелидзе (1919
- 1984). Теоретическими и экспериментальными исследованиями поражающего
действия лазерного пистолета занимался доктор технических наук, профессор Борис
Николаевич Дуванов. Конструкцию будущего оружия отрабатывал научный сотрудник
А.В. Симонов, в испытаниях участвовали научный сотрудник Л.И. Авакянц и адъюнкт
В.В. Горев. Конструкторы ставили цель разработать лазерный пистолет, который по
весу и размерам не отличался бы от армейского огнестрельного аналога.
На первом этапе авторы будущего изобретения установили, что для вывода из
строя чувствительных элементов оптических систем неприятеля нужна не слишком
высокая энергия излучения – в пределах 1 – 10 Дж. Это объясняется тем, что глаз
и оптика фокусируют лучи, увеличивая плотность излучения в сотни и тысячи раз.
Элементами любого лазера являются активная среда, источник накачки и резонатор.
Для решения поставленной задачи требовался малогабаритный источник оптической
накачки, размещаемый в полости обоймы с патронами.
Авторы разработки решили применить одноразовые пиротехнические
лампы-вспышки, заполненные кислородом и металлом в виде фольги или порошка.
Подожженный электрической искрой, он сгорает за 5-10 мс при температуре порядка
5 тыс. градусов К. (Невольно вспоминаются пирамидки гиперболоида инженера
Гарина)). При этом все компоненты должны быть нетоксичными и не подверженными
самопроизвольному детонированию. Чтобы увеличить энергию накачки, было решено
использовать циркониевую фольгу вместо общепринятого магния, что в 3 раза
повысило удельную световую энергию. Добавки солей металла позволили
"подогнать" излучение лампы к спектру поглощения активного элемента.
Все экспериментальные работы производились непосредственно авторами
разработки. Первые самодельные лампы имели вид колбочек диаметром 1 см, внутри
находилась вольфрамо-рениевая нить, покрытая горючей пастой для поджига
пиротехнической смеси (цирконий в кислороде). Восемь ламп-вспышек размещаются в
обойме. После каждого "выстрела" израсходованная лампа сбрасывается,
как гильза, а следующая подается в осветительную камеру. Способность ослепить и
обжечь луч сохраняет на расстоянии до 20 м. Различные модификации устройства
позволяют использовать его не только для самообороны, но и в качестве
медицинского инструмента.
Работам по созданию индивидуального лазерного оружия был посвящен
учебно-популярный фильм "Опасный луч", созданный на киностудии
Министерства обороны РФ. В настоящее время лазерный пистолет хранится в Музее
истории военной академии РВСН имени Петра Великого.
Спиральная галактика с перемычкой NGC 1512, раскинувшаяся на 70 000 световых лет, находится на расстоянии около 30 миллионов световых лет от Земли в созвездии Часов.
