Звук поможет обнаружить землетрясения на Венере

Обнаружить "землетрясения" на второй от Солнца планете всегда казалось невыполнимой задачей. Ее поверхность является враждебной зоной с сокрушительным давлением, а погода на планете Венера (при температуре около 874 градусов по Фаренгейту) достаточно жаркая, чтобы расплавить свинец и уничтожить любой нормальной инструмент, используемый для оценки сейсмической активности.

Но атмосфера Венеры имеет намного более щадящие условия, поэтому именно здесь исследователи надеются развернуть множество воздушных шаров или спутников, которые могли бы обнаружить сейсмическую активность Венеры - с помощью звука.

Инфразвуковые волны

На Земле уже измеряют такие низкочастотные или инфразвуковые волны, которые намного ниже, чем то, что мы слышим. Грохот или гул могут издавать извержения вулканов, землетрясения, морские шторма и взрывы метеоров. В последние годы - замечает Стивен Эроусмит (Stephen Arrowsmith), исследователь Национальной лаборатории Лос-Аламоса - инфразвуковые наблюдения подверглись своего рода ренессансу, тем более, что это относительно недорогой способ мониторинга атмосферных испытаний ядерного оружия. Но в прошлом году, команда экспертов, созванных Институтом космических исследований Кека (KISS), начала обдумывать, нельзя ли использовать инфразвуковые наблюдения для получения данных геологической динамики Венеры.

Примерно в 50-60 километрах над поверхностью Венеры температурные условия и давление значительно больше похожи на земные, хотя и с более плотной атмосферой, которая помогает переводить любые сейсмические волны в инфразвуковые, а те можно обнаружить с помощью приборов, парящих над планетой, поясняет Джим Каттс (Jim Cutts), исследователь Лаборатории реактивного движения, участвовавший в конференции Кека. Инфразвуковые волны можно "почувствовать" либо как колебания давления, либо как световое излучение, либо как электронные сбои в верхних слоях атмосферы Венеры.

Расходящиеся от землетрясения Венеры сейсмические волны распространяются в поверхностных слоях планеты в виде волн Рейли и создают инфразвуковые волны, идущие вверх сквозь плотные слои атмосферы Фото: KISS

Воздушные шары или спутники над Венерой

Эроусмит и его коллеги считают, что изменения барометрического давления может быть обнаружено с помощью серии воздушных шаров в облачном слое Венеры в 55 километрах над поверхностью - какие были запущены в атмосферу Венеры Советским Союзом в 1980 году. Филипп Лоньонне (Philippe Lognonné) и его коллеги упоминают дополнительный способ анализа инфразвуковых волн планеты с использованием орбитальных спутников для обнаружения свечения атмосферы.

В обоих случаях первой целью будет определить соотношение шума и сигнала. Исследователи хотят знать, будут ли инструменты на борту воздушного шара или спутника достаточно чувствительными, чтобы обнаружить и выделить сейсмический сигнал среди других инфразвуковых волн и как с помощью этих наблюдений можно определить степень величины сейсмического события.

Венера и Земля: сравнение внутренней эволюции

Если данные методы могут помочь ученым получить лучшее представление о сейсмической активности на планете, то это поведает им об истории и современном состоянии Венеры. Было бы особенно интересно сравнение внутренней эволюции Венеры и Земли, чтобы больше узнать о разнообразии формирования планет и почему некоторые особенности - такие как тектонические плиты и механизм динамо в ядре - существуют на Земле, а на Венере их нет.

Джеймс Каттс, Стивен Эроусмит и Филипп Лоньонне представили свои выводы 23 апреля на ежегодном собрании сейсмологического общества Америки.

Источник: sciencecodex.com

Сильные магнитные поля вокруг черной дыры

Телескоп Хаббл дал спектроскопическое подтверждение квазара PG 0043 + 039 в ультра-фиолетовом световом диапазоне.

Ученые университета Геттингена впервые подтвердили существование очень сильных магнитных полей в окрестностях сверхмассивной черной дыры. Проводя наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл, астрономы сумели показать, что происходит вблизи центральной черной дыры, находящейся в четырех миллиардах световых лет от квазара, сила магнитного поля которого составляет 200 млн. Гс.

С помощью Хаббла ученым ученые удалось провести спектроскопические наблюдения квазара PG 0043+039 в ультрафиолетовой световой области. Они показали ранее неизвестные интенсивные спектральные линии, которые исследователи объясняют линиям циклотрона.

"Линии циклотрона создаются электронами, которые движутся по винтовым орбитам вокруг магнитных силовых линий очень сильных магнитных полей. Благодаря нашим наблюдениям, мы впервые смогли доказать, что в непосредственной близости от центральной черной дыры, в квазаре PG 0043+039, существуют силы магнитного поля в 200 млн. Гс."
Вольфрам Коллачни (Wolfram Kollatschny), Институт астрофизики университета Геттингена

Художественное изображение магнитосферы вокруг горизонта событий черной дыры Фото: NASA

Чтобы лучше понять физику этого квазара, ученые использовали, наряду с космическим телескопом Хаббл и оптическими телескопами в Техасе и Южной Африке, также самый большой рентгеновский спутник XMM-Newton, принадлежащий Европейскому космическому агентству ESA, который они на направляли квазар при чрезвычайно большом времени экспозиции - 10 часов.

В результате они смогли впервые продемонстрировать этот космический объект в рентгеновском световом диапазоне и тем самым подтвердить, что PG0043 + 039 принадлежит к общему классу квазаров.

"Этот квазар является необычным, потому что он, несмотря на свою довольно большую оптическую светимость, до сих пор не был подтвержден в рентгеновской области света".
Вольфрам Коллачни

Сверхмассивные черные дыры находятся в центрах почти всех галактик. В активных галактиках - например таких, как квазары - материя при попадании в центр сильно ускоряется и нагревается, что создает в непосредственной близости от черной дыры такую экстремальную светимость, какой нет нигде во Вселенной. Это излучение обычно подтверждается во всех частотных диапазонах: от радиоизлучения - до рентгеновской световой области.

Источник: pro-physik.de

Раскрыта тайна толщины галактических дисков

Группа астрономов под руководством Ивана Минчева (van Minchev), ученого Потсдамского астрофизического института (AIP), сумела разгадать с помощью ультрасовременных теоретических моделей загадку эволюции дисков галактик.

Опубликованное недавно исследование показывает, что популяции звезд одного возраста разрастаются благодаря столкновениям галактик, устремляются к их внешним краям и накапливаются в них слоями, как лепестки розы, постепенно образуя толстый диск.

"Теперь мы можем впервые продемонстрировать, что толстые диски состоят не только из поколений старых звезд, но и содержат - на большем расстоянии от центра галактики - молодые звезды. Распределение во внешних регионах, которое мы видим у звезд одного возраста, вызывается бомбардировкой меньших спутников галактик. В основном, они выбивают звезды из плоскости диска во внешних областях, так что, в целом, диск кажется развернутым".
Иван Минчев.

Чтобы разобраться в этом, астрономы проводили цифровые симуляции на мощных компьютерах и исследовали структуру моделируемых галактик. Для этого ученые рассматривали звезды одного возраста и сравнивали их распределение. Было установлено, что каждое поколение звезд образует структуру, открывающуюся наружу и нанапоминающую отверстие трубы, что обусловлено столкновениями с меньшими галактиками.

Так как старейшие звезды возникают во внутренних областях галактик, расширение у них происходит ближе к центру, а тот же эффект у молодых звезд большей частью смещается во внешние галактические регионы. При наблюдении все поколения звезд, вложенные друг в друга, выглядят как толстый галактический диск.

Млечный Путь похож на галактику NGC 891. Цветные линии показывают возраст протяженных компонентов дисков разных поколений звезд. Взятые вместе, они дают диск постоянной толщины, отмеченный здесь белыми линиями Фото: Адам Блок, Монтана. Lemmon SkyCenter, Аризонский университет / Иван Минчев, AIP

По их звездам, галактики могут подразделяться на две части: тонкий диск и окружающий его толстый. Считалось, что в последнем находятся самые старые звезды. Но в Млечном Пути они встречаются ближе к центру, а молодые - в наружных областях. Ученые считают, что такое размещение отсылает нас к моменту возникновения Галактики, когда звезды появлялись сначала в центре, а затем по краям, как города, растущие радиально, начиная от средневекового центра и простираясь до современных пригородов.

Точное измерить структуру Млечного Пути трудно, потому что Солнечная система находится в плоскости диска, примерно на полпути от центра. Чтобы учесть эту ограниченную перспективу, астрономы создают свои модели, основываясь на окружающих нас звездах. Но если наша Галактика похожа на другие и толстый диск Млечного Пути состоит в центре только из старых звезд, то он будет короче, чем тонкий. Тем не менее, в других галактиках встречаются толстые диски таких же размеров, как они сами. Результаты Минчева разрешают это противоречие.

"Впервые мы понимаем происхождение тонкой и толстой структуры дисков и, как формируются такие галактики, как Млечный Путь. Наши прогнозы скоро будут протестированы данными миссии Гайи и высокоточными инструментами, такими как MUSE в Very Large Telescope".
Иван Минчев

Источник: aip.de

Землю сформировали камни размером с миллиметр

Ученые смогли объяснить, как формируются астероиды. По данным нового исследования, проведенного Лундским университетом в Швеции, наша собственная планета возникла тоже в космическом океане, который наполняли хондры - частицы миллиметровых размеров, вращавшиеся вокруг молодого Солнца.

Фрагменты астероидов регулярно падают на Землю в виде метеоритов. Если рассмотреть такую ​​находку, то можно заметить, что она включает сферические камни, называемые хондрами, размер которых обычно меньше или около миллиметра. Считается, что эти мелкие частицы и являются изначальными стандартными блоками Солнечной системы. Однако научное сообщество раньше не могло объяснить, как из них формируются астероиды. Новое исследование показывает, что астероиды (хондриты) захватывали эти мелкие включения с помощью силы тяготения.

"Хондры как раз нужного размера, чтобы их мог замедлить газ, вращавшийся вокруг молодого Солнца, и их можно было захватить гравитацией астероидов".
Д-р Андерс Йохансен (Anders Johansen), астроном Университета Лунда

А его коллега из Американского музея естественной истории добавил:

"Это заставляет их падать и скапливаться, как песок в песчаной буре".
Мардохай-Марк Мак Лоу (Mordecai-Mark Mac Low), соавтор работы

Работая с астрономами из США, Дании и Германии, Андерс Йохансен разработал компьютерную модель, похожую на этот процесс. Ученые предполагали, что астероиды сформировались в своего рода космическом океане хондр и были намного меньше, чем сейчас.

Фото: NASA/ JPL-Caltech

По данным компьютерной модуляции, хондриты быстро выросли до диаметра 1000 км, став такими же, как вращающиеся сейчас в поясе Койтера. Крупнейшие астероиды продолжали расти и достигали массы планеты Марс, составляющей десять процентов от массы Земли.

"Мы вдруг поняли, что этот быстрый процесс мог бы также что-то поведать о формировании планеты Земля".
Андерс Йохансен.

Научное сообщество ранее считало, что образование планеты Земля произошло в результате столкновения между протопланетой размера Марса. Происходило это на протяжении 100 миллионов лет. Но исследователи не понимали, как были сформированы сами протопланеты.

"Наше исследование показывает, что протопланеты, возможно, сформировались очень быстро из астероидов, захватив хондры так же, как это сделали астероиды".
Мартин Биззарро (Martin Bizzarro), эксперт по хондрам из Копенгагенского университета, соавтор статьи

Предложенная теория формирования планет подтверждается изучением марсианских метеоритов. Эти исследования показали, что Марс был сформирован в течение всего 1-3 миллионов лет, то есть за такой же период, какой был получен при компьютерном моделировании.

"Следы этого процесса остаются в астероидах, которые все еще содержат неповрежденные хондры. Планеты земной группы, однако, после своего рождения все расплавились и поэтому не показывают каких-либо прямых следов своих изначальных строительных блоков".
Андерс Йохансен.

Как образовалась Земля - смотрите видео

Результаты исследования были опубликованы в журнале advances.sciencemag.org

Звездный взрыв неизвестного типа по прозвищу Спок

Телескоп Хаббл зафиксировал звездный взрыв в Космосе, который не соответствует ни одной из известных моделей. Необычное явление получило прозвище "Спок".

Таинственный звездный взрыв в скоплении галактик созвездия Эридан предложил астрономам головоломку: событие, дважды зарегистрированное Хабблом, имеет различные характеристики, которые противоречат всем известным типам новых звезд, заявили Стивен Родни (Steven Rodney) и его коллеги по Университету Джона Хопкинса, Балтимор, США. Астрономы представили отчет о своих наблюдениях на симпозиуме, посвященном 25-летию космического телескопа Хаббл, сообщает Nature News.

Свет звездного взрыва исчез в течение двух недель - слишком быстро для сверхновой, при которой звезда в значительной степени или полностью разрушается. Кроме того, вспышка была в десять раз слабее, чем при настоящей сверхновой. Однако, с другой стороны, она была в 100 раз ярче, чем обычная новая звезда, у которой взрывается часть поверхности, а общая структура остается абсолютно неизменной.

Скопления галактик Фото: © НАСА, ЕКА, S.Rodney/Frontier команда SN/команда HFF

Свет звезды в созвездии Эридана, записанный Хабблом, покинул свою галактику около 7,8 млрд лет назад. Родни и его команда обнаружили это явление в ходе проекта, в котором скопления галактик используются в качестве гравитационных линз для подсветки лежащих за ними звездных систем и получения снимков этих скрытых галактик.

Однако они даже не уверены, действительно ли обе записи космического телескопа Хаббл, сделанные в январе и августе 2014, показывают одно событие. Ученые дали ему прозвище "Спок" в честь покойного актера Леонарда Нимоя, который долгое время воплощал образ этого героя научно-фантастического телесериала.

Может быть, во время этих наблюдений было сделано изображение так называемой килоновой (Kilonova), когда сливается пара нейтронных звёзд либо нейтронная звезда с чёрной дырой. Зарегистрированные освещенность и скорость соответствуют килоновой, однако, это явление можно наблюдать крайне редко. Кроме того, такие взрывы сопровождаются сильным рентгеновским излучением, а предназначенные для этого спутники в прошлом году не отмечали соответствующих сигналов.

Итак, тайна не раскрыта. Разгадывание головоломки продолжается.

Холодное пятно и гигантская дыра во Вселенной

Маноа (США) - В 2004 году астрофизики обнаружили на карте космического излучения микроволнового фона Вселенной необычно огромное "холодное пятно". Физика Большого Взрыва предполагает, что в ранней Вселенной были теплые и холодные пятна различных размеров, однако, гигантская величина этого самого крупного объекта во Вселенной вызвала у ученых недоумение. Сейчас астрономы США полагают, что нашли объяснение этому феномену.

Как сообщает группа, возглавляемая доктором Иштваном Сцапуди (István Szapudi) - Институт астрономии, Гавайский университет, Маноа - это, вероятно, "самая крупная отдельная структура во Вселенной, когда-либо идентифицированная людьми".

Для объяснения "холодного пятна" есть два предположения:

1. Если само "холодное пятно" - остаток Большого Взрыва, то это может быть признаком еще неизвестных экзотических физических процессов в ранней Вселенной, которые стандартная модель космологии (Теория Большого Взрыва) объяснить не в состоянии.
2. Теоретически возможно, что пятно вызывает космический объект, находящийся на переднем плане и изменяющий на пути к нам микроволновое фоновое излучение. Если он находится между космическим микроволновым фоном и нами, то должен представлять собой крайне редко встречающуюся во Вселенной обширную структуру.

Таинственное "холодное пятно" на карте космического микроволнового фонового излучения
Фото: Gergy Kránicz(графика), ESA Planck Collaboration

В предыдущих наблюдениях астрономы обнаружили первые признаки того, что в направлении "холодного пятна" встречается меньше звезд и галактик, чем обычно. Сцапуди и его коллеги исследовали эту область неба в видимом свете с помощью телескопа Pan-STARRS на Гавайях, а в инфракрасном - по данным космического телескопа "WISE".

Астрономы обнаружили, перед холодным пятном находится огромное пустое пространство - Суперпустота Эридана, простирающаяся на 1,8 млрд. световых лет. "Размер этой зоны с удивительно низкой плотностью поразительно велик: она охватывает до 20 °”, - говорит Иштван Сцапуди. Плотность галактик и концентрация темной материи там значительно ниже, чем обычно во Вселенной.

Суперпустота Эридана начинается от нас примерно в трех миллиардах световых лет - и поэтому был измерен весь космос, даже относительно близкий. Маловероятно, что два таких редких объекта, как "холодное пятно" и эта разряженная зона, лишь случайно находятся в одном направлении - вероятность этого примерно 1:20000.

Такой пустой регион Вселенной, безусловно, мог бы объяснить, почему космическое фоновое микроволновое излучение кажется здесь холоднее, чем где-либо: если оно пересекает "дыру во Вселенной", то та, по словам исследователей, должна терять энергию.

Однако в этой гипотезе есть некоторые нестыковки: в соответствии с полученными ранее данными, "супер-пустота" может давать охлаждение около 20 микрокельвинов, а гигантское пятно примерно на 70 микрокельвинов холоднее, чем остальная часть микроволнового фона. Это может зависеть от того, что пустой регион еще больших размеров, считают астрономы. Проверить теорию должны дальнейшие исследования.

Источник: mnras.oxfordjournals.org

У нашей Галактики, Млечного пути, здоровый вес

Млечный Путь

Наша Галактика состоит примерно из 100 млрд. звезд, большинство которых находится в ее диске. Будучи в середине этого диска, мы воспринимаем Млечный Путь в виде небесной ленты. Эта уникальная перспектива позволяет ученым исследовать его изнутри. С другой стороны, недостающий взгляд "с птичьего полета" затрудняет определение размеров Млечного Пути и его массы, для измерения которой все способы были до сих пор бессильны. Оценки колебались в интервале 400 %. Сейчас астрономы разработали для этого метод, работающий как точные весы.

Международная группа ученых во главе с Андреасом Кюппером (Andreas Küpper) - Колумбийский университет, Нью-Йорк,США - создаала метод, с помощью которого Млечный Путь можно измерить с непревзойденной точностью. Для этого астрономы использовали звездные потоки шаровых скоплений, что помогло "взвесить" Млечный Путь и определить позицию Земли в Галактике.

"Шаровые скопления представляют собой группы от нескольких тысяч до миллионов звезд, возникшие вместе, когда Вселенная была очень молода. Они вращаются вокруг нашей Галактики много миллиардов лет и медленно распадаются. При этом они оставляют след в небе".
Андреас Кюппер

Эти звездные потоки сравнительно легко обнаружить в ночном небе, так как они имеют более высокую плотность, чем их окружение и так же, как инверсионный след, отчетливо выделяются на облачном небе.

Эта карта северного звездного составлена по данным исследования Sloan Digital Sky. Паломар 5 - самый яркий их открытых потоков послужил весами для Млечного Пути Фото: A. Bonaca, Йельский университет/Данные: SDSS

В своей работе астрономы пользовались данными исследования Sloan Digital Sky, составлявшего на протяжении десяти лет карты северного неба.

Звездный поток Паломар-5, который исследователи использовали, чтобы доказать точность своего метода, был обнаружен десять лет назад. С помощью последних данных, ученые смогли заметить регулярные колебания плотности вдоль потока. В 2010 году Кюппер предсказал это с помощью численного моделирования.

Было создано несколько миллионов моделей потока Паломар-5. Исследователи сравнили их с наблюдениями и обнаружили, что лишь в очень реалистичной модели Млечного Пути образец плотности, сгенерированный компьютером, напоминал наблюдаемый. Чтобы из миллионов моделей отфильтровать самую вероятную, они должны были полагаться на статистические методы, которые находят применение в генетике и используются поисковыми системами для сортировки результатов поиска.

Говоря об этом, Павел Кроупа (Pavel Kroupa), профессор Института радиационной и ядерной физики им. Гельмгольца в Боннском университете, высоко оценил их метод.

"Как Фридрих Вильгельм Аргеландер совершил своим ’Боннским обозрением’ 200 лет назад переворот в астрономии, так и современные исследования открывают совершенно новые способы понимания нашей Вселенной".
Павел Кроупа

Своими новыми "весами" исследователи добились беспрецедентной точности - 20 %, определив массу Млечного Пути (его звезд и газа) в радиусе 60000 световых лет. Ученые сочли, что у нашей Галактики "здоровый вес", составляющий 210 млрд. солнечных масс: не чрезмерно тяжелый и не слишком легкий, подчеркнул Кроупа. Большие отклонения противоречили бы другим независимым измерениям. Однако в будущем, когда получат данные других звёздных потоков, появится общая картина Млечного Пути, включающая темную материю.

Источник: idw-online.de