Обнаружен ранее неизвестный щит планеты Земля

Van Allen Probes

Boulder (США) - Ученые обнаружили ранее неизвестный естественный щит, который окружает Землю на высоте 11500 км. Он блокирует так называемых "убийц электронов", вращающихся вокруг нашей планеты приблизительно со скоростью света и представляющих опасность для астронавтов и спутников во время сильных солнечных бурь.

Как отмечают исследователи, работающие под руководством профессора Даниэля Бейкера (Daniel Baker) - Лаборатория атмосферной и космической физики (LASP), Университет Колорадо - в журнале "Nature", они обнаружили барьеры для частиц в так называемых радиационных поясах Ван Аллена - двух окружающих Землю кольцах, наполненных высокоэнергетическими электронами и протонами. Эти радиационные пояса сохраняют положение благодаря магнитному полю Земли, увеличиваясь и уменьшаясь под воздействием солнечной активности.

С помощью спутников. запущенных в 2012 году миссией НАСА Van Allen Probes, Бейкер открыл третье кольцо между внутренним и внешним поясами системы, которое возникает с увеличением солнечной активности и исчезает при ее снижении.

Свое новейшее открытие исследователи сделали с помощью "очень резко" очерченной области на внутренней стороне внешнего пояса, находящейся на высоте 11 500 км. Этот регион, видимо, препятствует тому, чтобы сверхбыстрые электроны прорывались через этот барьер и затем глубже проникали в атмосферу Земли. "Это выглядит почти так, будто эти электроны ударяются в пространстве об огромную стеклянную стену, поясняет свое открытие Бейкер. "То, что мы здесь видим, выглядит почти так же, как защитные экраны из Star Trek, защищающие от атак чужих космических кораблей. Это действительно очень загадочное явление".

Иллюстрация: Энди Кале (Andy Kale), Университет Альберты

До сих пор ученые исходили из того, что высокоэнергетические электроны, вращающиеся вокруг Земли (при этом скорость их составляет 160000 км/сек), медленно скользят сквозь верхние слои атмосферы и благодаря растущему взаимодействию с молекулами воздуха все больше распадаются. Сейчас установлено, что именно эти частицы удерживают барьер от такого распада .

Как именно возникает и сохраняется обнаруженный барьер излучения, остаётся для исследователей загадкой. Возможно, так называемая плазмосфера нашей планеты - огромное "облако" из холодного, электрически заряженного газа, которое начинается примерно в 1000 км над поверхностью Земли и простирается на тысячи километров вплоть до радиационного пояса Ван Аллена, расширяется, рассеивает электроны в этом приграничном районе с низкочастотными, электромагнитными волнами.

Возникает "громкое шипение" плазмосферы. Это шипение, сказал Бейкер, может играть определенную роль в формировании и поддержании щита. Несмотря на плотность защиты от сверхбыстрых электронов, исследователи предстоящего интенсивного изучения региона зондами Ван Аллена ожидают, что в результате сильных солнечных вспышек направленные на Землю корональные выбросы массы смогут на короткое время пробить щит.

Сверхмассивная черная дыра или огромная звезда?

Результат галактических столкновений может помочь обнаружить гравитационные волны Эйнштейна.

Цюрих - Астрономы обнаружили в соседнем галактическом скоплении объект, открывающий возможность обнаружения гравитационных волн, экспериментально предсказанных Альбертом Эйнштейном. Недавние наблюдения не могут пока объяснить его природу. Что это? Сверхмассивная черная дыра, катапультировавшаяся из галактики, или огромная звезда, взрывающаяся, словно в замедленном темпе?

Карликовая галактика Маркарян 177 в созвездии Большая Медведица (в центре) и SDSS113 (синяя точка рядом). Фото: Sloan Digital Sky Survey

В своей "Общей теории относительности" Эйнштейн предсказал существование так называемых гравитационных волн. Пока еще их не удалось непосредственно обнаружить. Возможно, имеющиеся инструменты недостаточно точны, чтобы измерить вызванные гравитационными волнами минимальные сжатия и расширения пространства. Предположительно, и в будущем смогут заметить только крупные волны. Такие гравитационные волны могут вызывать только события галактических масштабов с участием действительно больших масс - например, если сталкиваются в ближней Вселенной две сверхмассивные черные дыры.

Одинокие сверхмасивные черные дыры

Если такие черные дыры имеют разные массы или вращаются с разной скоростью, то распространение гравитационных волн происходит асимметрично. Объединенная черная дыра испытывает при этом отдачу в противоположном направлении. В некоторых случаях она настолько сильна, что навсегда выбрасывает черную дыру из галактики и та одиноко движется между островами звезд.

Телескоп Кек на Гавайях и фильтр для ближней инфракрасной области ссняли карликовоую галактику Маркарян 177 и SDSS1133 с высоким разрешением Фото: Michael Koss/ETH Zürich

В прошлом астрономы искали такие катапультированные черные дыры, но ничего не нашли. Международная команда обнаружила в 90000000 световых лет объект SDSS1133. Необычные колебания светимости и спектроскопические исследования укрепили ученых в предположении, что SDSS113 - черная дыра, которая ранее принадлежала соседней карликовой галактике Маркарян 177.

Данные измерений подойдут и к еще более экзотическому объекту: возможно, SDSS1133 принадлежит к новому типу длительных сверхновых гигантских звезд. Похожие изменяющиеся звезды уже были замечены: Эта Киля - массивная звезда, одна из крупнейших в нашей собственной галактике, была в ночном небе 1843 года на короткое время второй по яркости. Если объяснять SDSS1133е такими вспышками, то это были бы самые длительные непрерывные извержения, которые когда-либо наблюдались до взрыва сверхновой.

Для коррекции искажений, вызванных турбулентностью воздуха, измерения проводятся в обсерватории Кека с помощью лазерного луча Фото: Paul Hirst/Wikipedia

Разгадка тайны близка

В следующем году ученые получат возможность раскрыть тайну. Черные дыры и сверхновые излучают ультрафиолетовый свет, но с различной длиной волны. Для точных измерений спектра ученым на октябрь 2015 дается время наблюдения с помощью космического телескопа Хаббла.

Если выяснится, что объект - это выброшенная черная дыра, то значительно возрастет шанс когда-нибудь доказать гравитационные волны. С объектом SDSS1133 исследователи припозднились на 10 млн. лет. Но сам факт, что он вообще существует, увеличивает вероятность появления других подобных событий, полагают исследователи.

Видео столкновения черных дыр

Источник:  ethz.ch/de

Гравитационные волны объяснят гамма-вспышки

Таинственные волны и вспышки

Гравитационные волны и гамма-вспышки могут иметь общую причину. По теоретическим предположениям, при слиянии черных дыр и нейтронных звезд оба феномена порождают много энергии. Ученые создали модели "прослушивания" этих явлений новыми детекторами. В случае успеха, обе загадки могут быть решены сразу, пишут исследователи в "Physical Review Letters".

Гамма-вспышки все еще представляют для астрономов загадку: выбросы излучения, как правило, продолжаются только несколько секунд, но это самые яркие и высокоэнергетические явления во Вселенной. Их происхождение неизвестно. По современным теориям, яркие вспышки могут возникать при столкновении и слиянии двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры.

Микрофоны для прослушивания искривления пространства и времени

Столь же мощным может быть и другой астрономический феномен: гравитационные волны. Предсказанные почти 100 лет назад в общей теории относительности Эйнштейна, эти волнообразные искривления пространства и времени пока подтверждаются лишь косвенно.

Черные дыры в активных ядрах галактик извергают высокоэнергетическое излучение и плазменные джеты
Фото: © NASA/JPL

В отличие от электромагнитных сигналов, пойманных стандартными телескопами, детекторы гравитационных волн похожи на микрофоны километровых размеров: они должны перехватывать колебания в диапазоне 50-50000 Гц. Разумеется, это не акустические волны, а искривления самого пространства-времени. Сейчас для этого сооружаются два самых крупных и чувствительных детектора, LIGO и VIRGO: они смогут начать работу с 2015 года.

Ценная, ранее скрытая информация

Тем не менее, такие ученые, как Фрэнк Оме (Frank Ohme) из Университета Кардифа уже моделируют то, что они надеются увидеть в будущем с помощью высокочувствительных инструментов. Чтобы подтвердить гравитационные волны, исследователи должны иметь представление о том, что будут показывать сооруженные детекторы. Поэтому Оме исследует, какую точную форму примут ожидаемые сигналы, когда волны гравитации натолкнутся на детекторы.

Модель Оме и его коллег делает возможным поиск реальных гравитационных волн, которые должны затем помочь разгадать тайну гамма-вспышек. "Если мы перехватим волны гравитации этих явлений, мы можем получить ценную информацию, которая была ранее скрыта, пояснил Оме, - например, зажгло ли вспышку столкновение звезды и черной дыры и примерно насколько массивными были объекты до столкновения".

Направление вращения планет вокруг звезды

Хаотичные космические облака могут заставить планеты обращаться вокруг своих звезд в обратном направлении. Венские астрофизики создали новую модель, объясняющую, почему это происходит.

Вена - Как правило, планеты вращаются вокруг своих солнц и вокруг собственной оси в одном и том же направлении. Однако наблюдения экзопланет показали, что некоторые из них движутся по отношению к своей звезде "не в ту сторону". Венские астрофизики опубликовали новую теорию, объясняющую это явление: при зарождении планетных систем обратное обращение планетам могли придать коллапсирующие газовые облака.

Направление вращения планет

Вращение нашего Солнца вокруг своей оси и планет вокруг него происходит в одном направлении. В других системах Вселенной это происходит так же, даже если соответствующие направления вращения являются полностью случайными, поясняет астрофизик и соавтор работы Мануэль Гюдель (Manuel Güdel) из Венского университета.

Причина этого единообразия кроется в формировании систем: по современной теории, звезды возникают из крутящихся газовых масс, которые стягиваются и начинают вращаться все быстрее. С течением времени вокруг звезды образуется огромный плоский газопылевой диск, в котором возникают планеты. По закону сохранения момента импульса, планеты движутся в том же направлении вокруг своего солнца, что и оно вокруг своей оси.

Обратное вращение планет

Но наблюдения планет за пределами нашей Солнечной системы - сейчас уже обнаружено 1800 экзопланет - показали, что некоторые из них имеют орбитальное движение обратное вращению своих звезд. Одним из возможных объяснений этого феномена было влияние гравитации нескольких планет системы.

В журнале "Астрономия и астрофизика" венские ученые, возглавляемые Эдуардом Воробьевым, предлагают новую модель, объясняющую происходящее. Они исходят из того, что газовые облака, создающие звезды, не изолированы в межзвездном пространстве, а находятся хаотичной газовой среде, выбрасывающей завихрения в разных направлениях. Если вращающееся газовое облако попадает в зону газовых потоков, которые крутятся в противоположном направлении, то во внешних регионах системы может образоваться впоследствии диск, вращающийся в другую сторону.

На рисунке показаны результаты гидродинамического моделирования: между двумя частями образуется разрыв
Фото: Universität Wien

Дальнейшие расчеты показывают, что там, где силы компенсируются, между двумя противоположно вращающимися дисками образуется разрыв. Материя внутреннего диска притягивается звездой и расширяет ее, а в наружном диске могут формироваться планеты, движущиеся вокруг своего солнца в обратную сторону. "Поэтому при рождении звезды и планет важное значение для развития планетарной системы имеет далекое окружение, - отметил Воробьев. - Внешнее воздействие на газовое облако может определить характер всей системы планет".

Новая теория обратного вращения планет только появилась. Будущие модельные расчеты способны дать больше информации о возможном устройстве планет, пишет derstandard.at.

Новости о системе двойной звезды Эпсилон Возничего

Эпсилон Возничего

С помощью телескопов полностью автоматизированной обсерватории STELLA на Тенерифе потсдамские астрономы смогли получить новые данные о системе двойной звезды Эпсилон Возничего. Исходя из них, один из партнеров, массивная звезда-сверхгигант, по-видимому, очень быстро вращается вокруг собственной оси и постоянно снабжает своего спутника новым веществом.

Эпсилон Возничего - это яркий сверхгигант, диаметр которого превышает солнечный в 300, а масса - до 25 раз. Его таинственная звезда-компаньон скрывается в диске из газа и пыли, поэтому ее невозможно наблюдать непосредственно. Благодаря записям с телескопов STELLA, представленным немецкими астрономами, выяснилось, что основная звезда пульсирует не радиально, вращается очень быстро и отдает массу своему невидимому спутнику, аккреционный диск которого также вращается.

Чтобы обнаруженный поток вещества от свергиганта был возможен в направлении диска невидимой звезды-компаньона, система двойной звезды должна быть чрезвычайно динамична. Астрономы обнаружили, что звезда-гигант с периодом, составляющим всего 540 дней, относительно быстро вращается. В сочетании с ее нерадиальной пульсацией это может быть причиной увеличения обмена массой между двумя звездами.

"Я не хотел бы со своим космическим кораблем слишком приближаться к Эпсилон Возничего", - сказал профессор Клаус Штрассмайер (Klaus Strassmeier), руководитель исследования и директор по науке в Потсдамском астрофизическом институте (AIP). "Мы видим там систему, две очень массивные звезды которой одновременно участвуют во всех бурных сценариях эволюции звезд".

Система двойной звезды Эпсилон Возничего в представлении художника: Изображение : NASA/JPL-Caltech

Более точное определение спутника пока проблематично. Данные показывают, что диск звезды-компаньона не круглый, а "грушевидный" и вытянут в направлении противоположном орбитальному движению. Поэтому невозможно непосредственное вычисление ее массы, как это делается с помощью законов Кеплера для круглых дисков.

От системы Эпсилон Возничего до Земли свет добирается около 3000 лет. Она давно вызывала интерес потсдамских астрономов Ганса Людендорфа (Hans Ludendorff) и Германа Фогеля (Hermann Vogel). Еще в 1903 году они провели первые фотометрические и спектроскопические наблюдения и обнаружили, что есть затменно-переменная двойная звезда с 27-летним периодом - это на сегодняшний день самый длинный измеренный период покрытия.

Данные, полученные телескопами обсерватории STELLA, которая находится на Канарских островах (Тенерифе) и эксплуатируется с 2006 года, должны быть доступны для других астрономов. Это самостоятельно действующая обсерватория с двумя 1,2-метровыми зеркальными телескопами работает полностью автоматически и не требует человеческого присутствия.

О своих наблюдениях, астрономы сообщают в ноябрьском номере “Астрономических новостей” (Astronomische Nachrichten), пишет astronews.com.

Большое Красное Пятно на Юпитере - ожог Солнца

На БКП Юпитера войдет три Земли

Красный цвет вихрю газового гиганта придает "солнечный ожог".

Почему Большое Красное Пятно (сокращенно БКП) на Юпитере имеет такой цвет? Планетологи уже давно спорят об этом. Проведя эксперимент, американские исследователи опровергли одну из существующих теорий и доказали, что при реакции с солнечным светом красный цвет возникает не в глубоких, а в самых верхних слоях облаков.

Большое Красное Пятно так огромно, что наша Земля вошла бы на него трижды. Этот бушующий к югу от экватора Юпитера вихрь очень заметен, поэтому ещё более 300 лет назад был виден в первые простые телескопы. Один из его признаков - красный цвет. Никакая другая группа облаков газового гиганта не имеет такой яркой окраски. Но почему?

БКП является наиболее характерной особенностью газового гиганта Юпитера Фото: © NASA

Многие исследователи предполагали, что этот цвет вызывают химические реакции более глубоких слоев облаков газовых гигантов. Кевин Бейнс (Kevin Baines) - Лаборатория реактивного движения, Пасадена, НАСА - и его коллеги пытались создать химические процессы в лабораторном эксперименте. Для этого они облучали ультрафиолетовым светом гидросульфид аммония, соединение, которое особенно часто встречается в средних слоях облаков Юпитера.

Но при этом, к их удивлению, возникали не красные продукты распада, а ярко-зеленые. Поэтому, исследователи протестировали следующие простые комбинации аммиака и углеводородов, как это происходит в высших слоях облаков планеты. И на этот раз был успех: если смесь аммиака и ацетилена облучалась ультрафиолетовым светом, появлялись красные продукты распада - точно такого оттенка, как в Большом Красном Пятне.

Облака в вихре БКП простираются особенно далеко в высь Фото: © NASA/JPL-Caltech

"Наши данные показывают, что у Большого Красного пятна под самым верхним красным слоем довольно бледная окраска, - говорит Бейнс. - Под красным загаром находятся, вероятно, белесые или серые облака". Следовательно, теория, по которой красный цвет исходит из более глубоких слоев Юпитера, скорее всего, опровергнута.

Новые результаты объясняют также, почему большинство других вихрей и групп облаков значительно меньше окрашены красным: "Большое Красное Пятно находится очень высоко, оно достигает намного больших высот чем облака где-нибудь в другом месте на Юпитере", - поясняет Бэйнс. Вероятно, поэтому только в его самом верхнем слое присутствует сочетание химических веществ и физических условий, которые приводят к такому "ожогу".

По мнению исследователей, сильные восходящие потоки способствуют тому, что в Большом Красном Пятне особенно большое количество льда аммиака достигает больших высот. Одновременно сильный вихрь препятствует выдуванию и уменьшению красных продуктов распада. В не столь интенсивно окрашенных вихрях и лентах облаков эти продукты расщепления тоже возникают, но они менее концентрированные. Поэтому находящиеся внизу облака более бледные, пишет scinexx.de.

Комета Сайдинг Спринг изменила ионосферу Марса

Фото: © NASA/JPL

Прохождение кометы Сайдинг Спринг вблизи Марса 19 октября не прошло для него бесследно. Сильный метеоритный дождь и испаряющаяся пыль кометы изменили ионосферу Красной планеты и добавили к ней, как показывают измерения зондов Марса MAVEN и Mars Express, новый слой заряженных частиц. MAVEN должен продолжить наблюдения и выяснить, будут ли эти изменения сохраняться и в течение какого времени.

19 октября комета C/2013 A1 Сайдинг Спринг, пролетела почти в 140 тысячах километров от Марса - достаточно близко, чтобы ее хвост задел его атмосферу. Некоторые из размещенных на поверхности планеты космических зондов использовали возможность наблюдать вблизи последствия этого явления. Исследователи НАСА опубликовали первые результаты этих измерений.

Замечательное зрелище для марсиан

Из-за большого количества пыли с кометы на Марс обрушился интенсивный метеоритный дождь. "Марсианин увидел бы за час много тысяч метеоров - с поверхности Марса это должно было стать вудивительным зрелищем", - говорит Ник Шнайдер (Nick Schneider) - университет Колорадо, Боулдер. Его коллега Джеймс Грин (James Green), руководитель Планетарного научного отдела НАСА, добавляет: "Когда я вижу эти эффекты, я очень рад, что мы доставили атмосферный зонд MAVEN в безопасное место на обратной стороне Марса".

Комета C/2013 A1 Сайдинг Спринг возле Марса Фото: © NASA/JPL

При этом большинство обломков кометы сгорело и испарилось в верхних слоях атмосферы планеты Марс. Зонд MAVEN использовал этот шанс и проанализировал сразу после прохождения Сайдинг Спринг некоторые из этих испарившихся осколков - первых, дошедших во внутреннюю Солнечную систему непосредственно из облака Оорта. Оказалось, что они содержали, по меньшей мере, восемь различных ионов металлов, в том числе натрия, магния и железа.

Новый слой ионов атмосфере планеты Марс

Однако этот ливень из кометных частиц оставил долговременные последствия: инструменты на борту ЕКА-зонда Mars Express зарегистрировали сразу же после прохождения кометы огромное увеличение плотности электронов в ионосфере Марса. Этот атмосферный слой находится на расстоянии от 120 до нескольких сотен километров над поверхностью планеты и содержит в основном заряженные частицы. Из данных следует, что пыль кометы добавила в него целый пласт новых ионов.

Новый слой ионов в атмосфере планеты Марс Фото: © NASA

Исследователи, используя зонд Maven, хотят пронаблюдать, надолго ли задержатся в атмосфере Марса эти новые ионы. "MAVEN прекрасно подходит для того, чтобы отслеживать эффект пыли кометы в марсианской атмосфере, так как он делает измерения именно на высоте, на которой пыль воздействует больше всего, - говорят ученые. - После этого мы сумеем хорошо уяснить, какие долговременные последствия это даст для атмосферы Марса".

Источник: scinexx.de