Земля под ударами метеоритов

Рисунок: NASA/JPL-Caltech

Предупреждение ударов метеоритов средних размеров - счастливая случайность.

Никогда ещё цивилизация не испытывала такого ущерба от падения метеорита, как 15 февраля на Южном Урале (в Челябинске области).

Но, возможно, Земле угрожают и другие удары, говорит Марио Трилофф (Mario Trieloff) из университета Гейдельберга. "Может быть, Земля переживает метеоритный дождь", - считает эксперт. Другие менее значительные обломки из космоса, скорее всего, упадут в необитаемых областях. Некоторые метеориты путешествуют в пространстве парами или группами. Многие при подлете к Земле разбиваются, как это произошло в России. Вполне вероятно, - полагает он - что в пострадавшем регионе упало больше фрагментов.

Астероид 2012 DA 14 и челябинский метеорит

Связи между астероидом 2012 DA 14 - прямая трансляция велась НАСА - и падением метеорита в Челябинске астрономы не находят, так как они двигались с разных направлений: метеорит на Урале летел со стороны восходящего солнца, объяснил Райнер Крескен (Rainer Kresken) из ESA. Его траектория определяется по видео пылающего следа метеорита. "2012 DA 14" пролетал над Землей с юга на север.

Фото: DPA/РИА Новости

Большой астероид - считает Томас Кенкман (Thomas Kenkmann), эксперт по метеоритам из Университета Фрайбурга, реконструировавший событие на Урале, - мчался в атмосфере, вероятно, со скоростью около 50000 км/ч. Космическая бомба весом в несколько десятков тонн сжала воздух так сильно, что разорвала его атомы: на положительно и отрицательно заряженные частицы - отсюда появление сияющего следа. Воздух настолько сильно тормозил метеорит, что тот разорвался. Обломки нагрелись и светились.

Фото: DPA/РИА Новости

Метеорит ударил Землю неожиданно: такие "гости" из космоса обычно не предупреждают о своём появлении. Каждый день из космоса сыплются дождём на планету миллионы каменных и пылевых частиц общей массой в сотни тонн, некоторые сгорают, как падающие звезды. Часто это бывают "снаряды" метровых размера, как это произошло в России. Но, в основном, они падают вдали от цивилизации. Известны места падения метеоритов: в 2008 году в пустыне Судана и 2007 году вблизи горного селения в Перу.

Однако Земле в любое время угрожают и крупные астероиды. Даже камень среднего размера, например, диаметром в 50 метров, может уничтожить миллионный город. Примерно десять миллионов таких обломков, как предполагают ученые, пересекали уже когда-то орбиту Земли.

Предупреждение падения метеоритов на Землю - это вопрос удачи

Такой камень, размером с восьмиэтажное здание, сделает воронку с километрым диаметром, вызывет пожары, пыльные бури и сильное землетрясение, а падение в море спровоцирует огромное цунами на побережьях.

Ученые подсчитали число "околоземных метеоритов" примерно таким же способом, как проводятся, опросы перед выборами: они делалаи выборочные проверки и по ним вычисляли общую сумму. Чем крупнее метеориты, тем реже возможность их падения. Тем не менее, орбиту нашей планеты, как утверждают астрономы, пересекает приблизительно 100000 250-метровых астероидов. И даже тысячи, имеющих диаметр более километра. Их падение могло бы уничтожить миллиарды людей и навсегда изменить условия на Земле, что было бы величайшим бедствием для человечества.

"Большие объекты идентифицируются довольно хорошко", - пояснил Трилофф. Если об опасном объекте узнать заранее, за много лет, его орбиту можно было бы изменить.

Наибольшую обеспокоенность вызывают мелкие объекты: миллионы особо опасных 50-метровых камней не отслеживаются, пишет spiegel.de. "Такие глыбы обнаруживаются редко, и если это когда-либо происходит, то обычно случайно," - говорит Марио Трилофф. Замечают эти обломки чаще всего, когда они появляются вблизи Земли. Только три-пять телескопов систематически осматривают небо. Каждый из них изучает лишь малую часть небосвода. Мелкие метеориты на большем расстоянии невозможно рассмотреть даже с помощью лучшего оборудования. "Предупреждение, - говорит Трилофф, - это счастливая случайность".

Мигающая двойная звезда?

Изображение: NASA/ESA и R. Hurt

Около 950 световых лет отделяет Землю от области звездообразования IC 348, которая находится в созвездии Персей. С помощью космического телескопа Spitzer там был обнаружен в диапазоне инфракрасного излучения объект LRLL 54361, внутри которого образуются одна или две новых звезды. Особенностью этого объекта является то, что каждые 25,43 дней его инфракрасная яркость в течение недели увеличивается примерно в десять раз.

Это поведение было обнаружено с помощью Спитцера и Хаббла международной исследовательской группой во главе с Джеймсом Мазеролле (James Muzerolle) из Научного института космического телескопа в штате Мэриленд. Астрономы наблюдали в среднем инфракрасном диапазоне область звездообразования, в которой около 300 очень молодых объектов. Это протозвезды, которые еще только должны стать полноценными звездами. Их возраст оценивается примерно в 100 000 лет.

При исследованиях с помощью космического телескопа Spitzer учёным бросились в глаза регулярные и сильные колебания яркости объекта LRLL 54361. После этого команда провела в декабре 2010 года многократые наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл. Снимки Хаббла детально показали LRLL 5436 на длине волны 1,6 мкм. Исследования с помощью Хаббла подтвердили период колебаний яркости, определённый ранее телескопом Spitzer. Источник яркости вспышки скрыт за плотным газопылевым диском и защитной оболочкой из пыли и газа, поэтому его невозможно непосредственно наблюдать даже с помощью Хаббла.

Структура двойной звёздной системы LRLL 54361 (диапазон инфракрасного излучения) Изображение: NASA/ESA и R. Hurt

Исследователи предположили, что в центре LRLL 54361 находится тесная двойная система звезд, окруженная общим диском пыли. Однако непосредственно доказать её существование они не могут, хотя предполагают, что изменения яркости происходят, если на двойную звезду попадает большое количество вещества из диска. Это происходит, когда оба партнера, двигаясь по своим эллиптическим орбитам вокруг общего центра, каждые 25,34 дней подходят особенно близко друг к другу. Хотя двойная звезда создаёт своей силой притяжения разрыв в диске, тем не менее, обе звезды связанны с диском аккреционным потоком и накапливают вещество с его помощью.

Изменения яркости объекта LRLL 54361 (диапазон инфракрасного излучения) Фото: NASA/ESA и Z. Levay

Эта материя особенно интенсивно сталкивается со звездами, когда они находятся близко друг к другу. При этом она нагревается, ярко светит и, в свою очередь, нагревает окружающую пыль, которая - как показывают наблюдения - снова отдаёт поглощенное излучение в среднем инфракрасном диапазоне. Данные изображений Хаббла показали, что защитная оболочка LRLL 54 361 содержит две конусообразные полости, которые проходят выше и ниже плотного газопылевого диска. Их контуры можно обнаружить по рассеянному на их краях инфракрасному свету. Они, вероятно, возникли из газовых струй (джетов), исходящих из рождающихся в центре звезд. При наблюдениях можно было проследить, как свет вспышки движется по направлению от центра. К нам он попадает только кружным путём: в виде светового эха от стен полостей, пишет sterne-und-weltraum.de.

Из снимков Хаббла ученые сделали замечательное видео:

Предельная потеря массы перед взрывом сверхновой звезды

Фото: NASA

Сверхновые можно наблюдать во всей Вселенной, но учёные, изучающие их происхождение, часто не знают истории звёзд-предшественниц, так как ни сам взрыв, ни их остатки не дают об этом достаточного количества информации.

Астрономы ищут, в чём причины этого явления и что происходит внутри массивной звезды перед взрывом сверхновой. Наблюдения международной команды исследователей предоставляют возможность взглянуть на физические процессы, которые происходят незадолго до смерти звезды.

Наблюдения учёных

За сорок дней до взрыва сверхновой SN 2010mc автоматический телескоп зарегистрировал у этой звезды сильную вспышку света. Как сообщают астрономы в журнале "Nature", звезда при этом выбросила материю, количество которой составляет около одной сотой массы Солнца.

Сравнение с теоретическими моделями рождения сврхновой

"Короткий промежуток времени между этой потерей массы и взрывом сверхновой подразумевает причинно-следственную связь между этими двумя событиями", - пишут Эран Офек (Eran Ofek) из израильского Института Вейцмана (Weizmann-Institut) в Реховоте (Rehovot) и его коллеги. Исследователи сравнили свои результаты с различными теоретическими моделями. По их мнению, предельная потеря массы указывает на гидродинамическую неустойчивость в последней фазе ядерного синтеза внутри звезд. Поэтому модели, которые не предсказывают такой неустойчивости, должны быть отброшены.

Инфракрасное изображение одной из самых больших и ярких звезд: Pistol Star. Этот тип звезды заканчивает свою жизнь как сверхновая. Выброс массы за месяц до окончательного взрыва позволит астрономам предсказать, когда это произойдет
Фото: DF Figer (UCLA) и др.

Звезды получают энергию путём ядерного синтеза. Сначала из водорода возникает гелий, потом из гелия - углерод и кислород. В массивных звездах этот процесс продолжается вплоть до появления железа. На этом получение энергии прекращается, так как соединение в более тяжелые элементы требует затрат энергии вместо её высвобождения. Недавние процессы слияния в звезде происходили, с астрономической точки зрения, быстро: появление железа произошло примерно за неделю.

Ценная информация о поздних стадиях звёзд перед взрывом сверхновой

До сего времени астрономы исходили из того, что никакие признаки этих недавних процессов соединения не видны на поверхности звезды. Поэтому было невозможно точно предсказать, в какой момент развития звезды произойдёт окончательный взрыв. Работа Офека и его коллег показала, что наблюдение яркости вспышки и потери массы позволит лучше разобраться в том, как протекает эта последняя фаза в жизни звезды, пишет astronomie.de.

Волосы сибирского йети - фальсификация?

Анализ ДНК сибирского йети, снежного человека, показал: представленные образцы волос принадлежат не русскому бигфуту, а нескольким животным, причём один вид на территории России, в частности, в Сибири, не встречается.

По сообщению из Оксфорда (Англия), анализ ДНК трёх образцов волос, которые якобы были найдены в лесах Горной Шории, показал удивительный результат. Их сдали на исследование с целью подтвердить, что в пещерах этой местности живут существа, именуемые йети, бигфутами, лесными людьми. В России такого родственника Homo sapiens называют снежным человеком. Однако, как оказалось, один из образцов этих волос принадлежит вовсе не неизвестному двуногому примату, а животному, которое в этом регионе, вообще, не водится.

Как пишет британская газета "The Sun", по этому поводу высказался один из ведущих генетиков почтенного Оксфордского университета. Профессор Брайан Сайкс (Prof. Bryan Sykes) из Оксфордского Института Вольфзона (Oxford’s Wolfson Institute) заявил, что генетический анализ трех представленных образцов волос не смог подтвердить существования русского (сибирского) варианта йети или бигфута.

Вместо этого - цитирует далее газета заявление ученого - три образца волос – представляют собой шерсть енота, лошади и американского черного медведя (Ursus americanus). Удивительно, но последний вид в этом районе не встречается. Никогда ранее из Горной Шориии об таком животном не было никаких сообщений. Разве только, какой-нибудь мишка сбежал из цирка или из частного зоопарка.

В газетной статье не указывается, проводился ли ДНК-тест по волосам в рамках продолжающегося в Лозанне исследовательского проекта. Этот проект, возглавляемый Брайаном Сайксом и его коллегой доктором Мишелем Сартори (Dr. Michel Sartori), директором "Зоологического музея" (Museé de Zoologie) в Лозанне, направлен на изучение и генетическое исследование предполагаемых образцов тканей различных местных видов йети, бигфута, лесного и снежного человека, полученных со всего мира. О состоянии этих анализов и их результатах никакой информации не было, хотя проект, согласно первоначальному графику, уже должен был их опубликовать.

Астрономы впервые наблюдали плазменный хвост Венеры

Фото: ESA/Wei

Ионосфера, то есть оболочка из электронов и ионов, окружающая Венеру на высоте от 150 до 300 километров, в исключительных случаях на стороне, обращенной к Солнцу, простирается в космос в виде «хвоста». Эта редкая деформация возникает, когда солнечного ветра - поток заряженных частиц от Солнца - почти нет. Именно это явление впервые наблюдали и изучали астрономы с помощью космического зонда ЕКА Venus Express. Результаты исследования могут объяснить, способны ли солнечные частицы переходить от одной планеты к другой, например, от Венеры к её соседке Земле.

Чрезвычайно редкое явление

3 и 4 августа 2010 после нескольких сильных выбросов частиц солнечный ветер (непрерывный поток электронов и протонов от Солнца) затих примерно через 18 часов. В этой фазе лишь 0,2 частицы на кубический сантиметр достигали Венеры (обычно - больше в 25-50 раз). Периоды с таким слабым солнечным ветром бывают весьма редко.

"Событие, произошедшее в августе 2010 года, было первым с момента запуска семь лет назад космического зонда Venus Express", - поясняет Доктор Маркус Френц (Markus Fränz) - Институт Макса Планка, занимающийся исследованиями Солнечной системы (MPS). Благодаря сильно вытянутой эллиптической орбите зонда вокруг планеты исследователям представился случай изучить, какие процессы вызывает в атмосфере Венеры слабый солнечный ветер.

Ионосфера Земли

Планета Венера окружена так же, как и Земля, так называемой ионосферой - оболочкой из электронов и ионов, то есть плазмой. Это происходит, когда чрезвычайно короткие волны ультрафиолетового света и рентгеновских лучей Солнца попадают на дневной стороне планеты на внешние слои атмосферы. На Земле сильное магнитное поле удерживает эти частицы, поэтому они вращаются в унисон с планетой и её магнитным полем вокруг оси Земли и достигают таким образом её ночной стороны. Так создается оболочка из заряженных частиц, которые полностью окружают Землю.

Ионосфера планеты Венера

"На Венере, это происходит совершенно по-другому", - объясняет доктор Юн Вэй (Yong Wei) из MPS, ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале "Планетарная и космическая наука". «У нашей сестры-планеты не только отсутствует собственное магнитное поле. Её вращение вокруг своей оси происходит тоже гораздо медленнее", - добавляет он. На один оборот Венере требуется чуть более 224 земных суток.

Тем не менее, ионосферу можно наблюдать и на ночной стороне Венеры. "Измерения предыдущих зондов показали, что электроны и ионы (в случае Венеры, главным образом, ионы кислорода) устремляются с дневной стороны на ночную", - утверждает Френц. Происходит это движение благодаря высокому давлению плазмы на дневной стороне. Примерно так же, как высвобождающийся из бутылки сжатый газ, плазма перетекает из области высокого давления в область низкого давления.

При нормальных условиях ионосфера окружает Венеру на высоте 150-300 км над уровнем моря (слева). Там её держат индуцированные магнитные поля (отмечены желтыми линиями). При очень слабом солнечном ветре ионосфера может быть вытянутой (справа). На ночной стороне, в результате этого, возникает своего рода плазменный хвост Иллюстрация: ESA/Wei

С помощью магнитометра MAG и прибора ASPERA-4 (анализатор космической плазмы и заряженных атомов) на борту европейского зонда Venus Express, ученые теперь смогли получить более полную картину этих процессов.

Выводы учёных

1. В отсутствие солнечного ветра, ионосфера Венеры не намагничивается, так как, при нормальных условиях, эти индуцированные магнитные поля держат заряженные частицы в ионосфере вблизи планеты.
2. При слабом солнечном ветре, однако, ионосфера может вытянуться в переходную область между дневной и ночной стороной. "Заряженные частицы могут более легко и, следовательно, в большем количестве, достигать ночной стороны", - поясняет Френц.
3. Вокруг Венеры формируется своего рода воздушный шар из плазмы, который устремлён в пространство в виде хвоста, и вся ионосфера приобретает каплевидную форму.
4. Хвост плазмы распространяется в космос примерно на 15 000 километров. "Но он может быть и гораздо больше, возможно, даже простираться на миллионы километров", - говорит Вэй. Траектория полета зонда во время измерения не проходила непосредственно позади Венеры, так что этот вопрос окончательно не решён.
5. Остается неясным, может ли ионосфера Венеры достигать Земли. В 1996 году исследователи MPS заметили плазму Венеры вблизи Земли, изучая данные космического зонда SOHO, который вращается синхронно с Землей вокруг Солнца. "Может быть, фазы чрезвычайно слабого солнечного ветра позволяют планетарным частицам мигрировать от ближайших к Солнцу планет намного дальше", - предположил Вэй, пишет mps.mpg.de. 

Пульсар - двуликий Янус

Международной команде под руководством голландского астронома, куда входит ряд ученых из Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR) в Бонне, удалось сделать потрясающее открытие. Это механизм, с помощью которого происходит излучение пульсаров. Размер исходящих из этих быстро вращающихся нейтронных звезд рентгеновских и радиоволн на самом деле может резко измениться в доли секунды одновременно на двух частотах и способом, который существующие теории пока не могут объяснить. Наблюдения свидетельствуют о быстром изменении всей магнитосферы пульсара.

Пульсары - компактные, быстро вращающиеся звезды, достигающие всего лишь около 20 километров в диаметре (размером с небольшой город), с общей массой, приблизительно равной массе Солнца. У них сильное магнитное поле, примерно в миллион раз более мощное, чем все магнитные поля, которые могут быть получены искусственно в земных лабораториях. Звезда пульсар испускает сильно сфокусированное излучение. Если конус его излучения во время своего вращения касается Земли, то наблюдается короткий импульс, похожий на мигание маяка. Некоторые пульсары излучают радиацию по всей ширине спектра электромагнитных волн. Их можно наблюдать на рентгеновских частотах и в радиодиапазоне. Хотя первые пульсары были открыты более 40 лет назад, механизм, посредством которого происходит их излучение, по-прежнему точно не изучен.

Магнитное поле нейтронной звезды I Художественное изображение ESA/ATG

Известно, что пульсары в радиодиапазоне могут быстро перескакивать в два (или более) состояния, туда и обратно, при этом меняется как форма, так и интенсивность их радиоимпульсов. Момент такого сальто (flips) непредсказуем и может наступить внезапно (часто даже в пределах одного периода импульса). По данным спутниковых телескопов, видно, что многие радио-пульсары могут быть также обнаружены на рентгеновских частотах. Однако рентгеновский сигнал настолько слаб, что до сих пор об изменчивости в этом диапазоне ничего не известно. Может ли сальто присутствовать в рентгеновских данных?

Момент сальто

Ученые изучали один из первых обнаруженных пульсаров - PSR B0943 +10. Сигналы этого пульсара меняют через несколько часов свою форму и яркость, и эти изменения происходят в течение всего одной секунды, как если бы у него были две совершенно разных личности. Так как PSR B0943 +10 является одним из немногих пульсаров, у которых было также обнаружено рентгеновское излучение, то рентгеновский анализ во время изменения радиоизлучения может предоставить информацию о характере этого процесса.

Магнитное поле нейтронной звезды II Художественное изображение ESA/ATG

Так как пульсар излучает только слабые рентгеновские сигналы, исследовательская группа провела наблюдения с использованием самого чувствительного рентгеновского телескопа, а именно: проекта, финансируемого Европейским космическим агентством - XMM-Newton. Наблюдения были сделаны, в общей сложности, в шести интервалах по шесть часов. Чтобы определить в радиодиапазоне точное время изменения поведения пульсаров, проводились наблюдения двумя наиболее чувствительными мировыми радиотелескопами в метровом диапазоне длин волн: GMRT в Индии и LOFAR в Европе.

Два состояния присутствуют и в рентгеновском диапазоне

Результат оказался совершенно неожиданным. Рентгеновские сигналы, действительно, изменяют свое поведение синхронно с радиосигналами. Но все это происходит не циклически: когда радиоимпульсы сильные, рентгеновское излучение слабое. А при более низкой интенсивности импульсов в радиодиапазоне, рентгеновский сигнал, соответственно, сильнее. "К нашему большому удивлению, мы должны констатировать, что при снижении яркости радиосигналов наполовину, вдвое возрастает их рентгеновская светимость", - объясняет Вим Хермзен (Wim Hermsen), руководитель научно-исследовательского проекта. И только тогда появляется рентгеновское излучение в виде импульсов. Люсьен Койпера (Lucien Kuiper), который тщательно исследовал рентгеновские данные телескопа XMM-Newton, делает из этого вывод, что только периодически возникающая "горячая точка" вблизи магнитного полюса то включается, то выключается, в соответствии с изменениями в излучении пульсара,.

Самое удивительное в том, что преобразование внешнего вида пульсара происходит в течение нескольких секунд. Потом он несколько часов остается стабильным, застыв в новом состоянии. До сих пор исследователи не могут объяснить, почему у пульсара происходят эти драматические и непредсказуемые скачки. Вероятно, из-за очень быстрых изменений, происходящих во всей магнитосфере пульсара.

Неожиданный результат

Через 45 лет после открытия первой нейтронной звезды исследование фундаментальных физических процессов подтверждает неожиданное хамелеоноподобное поведение радиопульсара PSR B0943 +10 в экстремальных условиях его магнитосферы. Вим Хермзен и его коллеги получили дополнительное время для наблюдений с помощью рентгеновского спутника XMM-Newton. Объединив рентгеновские и радионаблюдения с помощью ряда радиотелескопов, таких как Westerbork, GMRT, Effelsberg и Jodrell Bank, они смогут изучить пульсар PSR B1822-09, обладающий очень похожими свойствами, также одновременно в радио- и рентгеновском диапазоне. Этот пульсар показывает на радиоволнах быстрые переходы (сальто) в другое состояние пишет sterne-und-weltraum.de.

Почему мерцает ночное звездное небо

Звёзды на безоблачном ночном небе рассыпаны, как алмазы на черном бархате: не только светят, они сияют, искрятся, переливаются и сверкают: яркость света, который нам посылают далекие звезды, неравномерна, он кажется мерцающим.

Наша "героиня", снятая на видео, демонстрирует эффект мерцания особенно чётко. Это звезда  Арктур в созвездии Волопаса, являющаяся самой яркой звездой северного полушария. Её можно найти, если проложить дугу по трём звездам, входящим в ручку ковша Большой Медведицы. Его мерцание особенно заметно.

Самая яркая звезда северного полушария

Почему звезды мерцают?

Арктур находится в созвездии Волопаса

"Мерцание появляется, так как звездный свет должен пройти через турбулентную атмосферу Земли", - поясняет Себастьян Шрётер (Sebastian Schröter) из обсерватории Гамбурга. Эффект возникает, таким образом, лишь на последнем отрезке пути света звезды к глазу наблюдателя. "Огромные расстояния в пространстве свет проходит практически беспрепятственно", - уточняет Шрётер ", но затем в атмосфере Земли он попадает в колеблющиеся слои воздуха". Каждый, кто однажды посмотрел сбоку на горячую асфальтированную дорогу, знаком с искажающим эффектом, появляющимся под воздействием воздуха различной температуры: образуются полосы, и асфальт за ними кажется слегка двигающимся. Аналогичный эффект создаёт движение различных теплых воздушных масс в атмосфере при прохождении через них света звезд. Таким образом, в долю секунды возникают колебания света, звезды начинают танцевать и их светимость кажется колеблющейся.

Для астронавтов на МКС романтический эффект сверкающего звездного неба не виден. Это обстоятельство используется современной астрономией, говорит Шрётер: "Космический телескоп Хаббл, как и Кеплер, находится на орбите за пределами земной атмосферы и, следовательно, может беспрепятственно наблюдать Вселенную». Однако с Земли преодолеть турбулентность воздуха можно только с помощью сложной коррекции".

Сопоставьте размеры Арктура и Солнца

Почему не мерцают планеты?

Некоторые световые точки ночного неба вовсе не являются далекими неподвижными звездами. Это планеты Солнечной системы. Их трудно отличить невооруженным глазом от звезд, но всё же у планет есть одна особенность - слабое мерцание. Они так близко к земле, что выглядят, в отличие от звезд, не как точки, а, при ближайшем рассмотрении, как крошечные диски. На освещённой поверхности таких планет, как Венера, Марс или Юпитер, колебания яркости, а потому и сверкание, менее заметны, чем мерцание звёзд - крошечных световых точек.

Видео мерцающей звезды Арктур