Следы странных звездных свадеб белых карликов

Экзотическое слияние белых карликов может объяснить образование звезды необычного типа.

Астрономы Тюбингенского университета, возглавляемые Клаусом Вернером, изучали сгоревшие остатки звезд или образцы, подающие лишь небольшие «признаки жизни»: белые карлики и их предшественники. Это горячие, но слабые остатки звезд солнечного типа, возникающие в конце их жизни. Началом их типичного жизненного цикла становится ядерный синтез, преобразующий водород в гелий. Позже начинается ядерная реакция внутри звезды, создающая углерод и кислород из гелия. Затем она расширяется до красного гиганта, а уже после этого превращается в белого карлика: процессы ядерного синтеза прекращаются, и остальная часть звезды сжимается в плотный тлеющий остаток.

Для изучения последних фаз звездной эволюции Вернер и его коллеги специально искали умирающие звезды, используя Большой бинокулярный телескоп, находящийся в Аризоне. Его двумя большими главными зеркалами, каждое диаметром 8,4 метра, можно было уловить слабый свет, который доходит до нас от этих небесных тел. Это позволило астрономам проанализировать особенности их светового спектра и присутствующих там элементов. Оказалось, поверхность двух горячих субкарликов покрыта не из водородом и гелием, как у обычных звезд, а из углеродом и кислородом — «пеплом» от процессов ядерного синтеза гелия.

Художественное изображение слияния необычной пары белых карликов Фото: © Николь Рейндл

Сначала астрономы видели причину странного состава в возобновлении синтеза гелия путем взрыва, который затем перенес сгоревший пепел — углерод и кислород — из недр на поверхность. Но для этих типов звезд это кажется маловероятным, поскольку их другие характеристики вызывают недоумение:

«У них слишком большие радиусы, и при этом в их центре мирно происходит синтез гелия».
Клаус Вернер.

Однако команда астрономов Марсело Миллера Бертолами из аргентинского Университета Ла-Плата представила объяснение образования этих необычных звезд в качестве дополнения к исследованию Вернера и его коллег в том же журнале. По их мнению, странные образцы изначально были двумя звездами, которые когда-то вращались вокруг друг друга.

Слияния в бинарных системах уже известны. Белые карлики могут сливаться, потому что расстояние между их орбитами постоянно уменьшается из-за излучения гравитационных волн.

«Правда, обычно такие слияния не образуют звезды, которые обогащены углеродом и кислородом. Но мы полагаем, что имеющий углеродно-кислородное ядро белый карлик может быть разрушен в бинарных системах с крайне специфическими звездными массами их приливными силами. Затем вещество скидывается на поверхность его компаньона, белого карлика, что и вызывает образование этих экзотических звезд».
Марсело Миллер Бертолами

И все же обе группы ученых подчеркивают, что это всего лишь объяснительный подход, который нуждается в дальнейшей проверке, так как сегодняшние модели звездной эволюции не могут точно описать предполагаемый процесс. Поэтому ученые сейчас работают над созданием более совершенных моделей, которые смогут не только помочь лучше понять эти типы звезд. С их помощью можно будет лучше разобраться, как происходила поздняя эволюция двойных звездных систем.

Источник: wissenschaft.de

Какими должны быть будущие астронавты НАСА?

НАСА объявляет основные требования, необходимые для того, чтобы стать астронавтом и побывать в космосе. На веб-сайте Космического агентства США обнародован длинный список требований, которым непременно должен соответствовать человек, желающий стать астронавтом НАСА.

Основная роль астронавта НАСА заключается в проведении интенсивных исследований, среди которых изучение жизни в космосе, рака и человеческого тела. Ему предстоит участвовать в проведении практических экспериментов в космической лаборатории на орбите Земли.

Первое из требований, которые НАСА представило потенциальным кандидатам на эту роль, — быть гражданином США. Чтобы пройти квалификацию, астронавты НАСА должны иметь рост от 149,5 до 190,5 см и вес от 50 до 95 кг и степень магистра STEM в аккредитованном учреждении в области биологии, инженерии, информатики, математики или физики.

Потенциальный кандидат должен иметь соответствующий профессиональный опыт работы не менее двух лет или «не менее 1000 часов полета в качестве командира реактивного самолета». Космическое агентство подчеркнуло, что его идеальными характеристиками являются следующие:

• опытный лидер;
• хороший коммуникатор;
• хороший сотрудник.

Если человек соответствует всем требованиям, его заявление отправляется на рассмотрение в Совет по отбору астронавтов НАСА. Шансы быть выбранными очень малы, так как агентство ежегодно получает десятки тысяч заявок.

В случае успеха правление НАСА приглашает претендента в Хьюстон (штат Техас) на собеседование, которое проводится в его Космическом центре. Затем половина этой группы проходит второе собеседование, по результатам которого несколько избранных кандидатов возвращаются на двухгодичный курс обучения.

Курс содержит базовые навыки космонавтов, в число которых входят:

• полеты на реактивных самолетах;
• управление космической станцией и роботизированной рукой;
• выходы в открытый космос.

После этой интенсивной подготовки космонавты получают возможность отправиться в космос. В планах Космического агентства к 2024 году отправка на Луну первой женщины и еще одного мужчины.

Источник информации и фото: dailystar.co.uk

Пожиратель планет пойман на месте преступления

Астрономы впервые непосредственно увидели, как близлежащий белый карлик пожирает планетарные обломки. Куски, низвергающиеся на остаток звезды -это останки планет, разрушенных при превращении звезды в красный гигант и последовавшем за этим взрыве. Исследователи обнаружили эти "остатки пищи" звезд, поскольку падающие обломки вызывают рентгеновские всплески на поверхности белого карлика.

Эта участь постигнет и Землю: когда наше Солнце приблизится к концу своего жизненного цикла, оно будет продолжать раздуваться, пока окончательно не станет красным гигантом и не поглотит всю внутреннюю Солнечную систему - для Меркурия, Венеры, Земли и Марса это несомненно означает конец. Примерно через семь-восемь миллиардов лет умирающее Солнце сбросит свои внешние оболочки, а его ядро превратится в белый карлик - компактный, горячий остаток звезды.

Когда планетарные обломки врезаются в белый карлик, это вызывает рентгеновские всплески - и теперь астрономы их обнаружили Фото: © Уорикский университет/ Марк Гарлик

Но что произойдет с оставшимися планетами и обломками, все еще вращающимися вокруг мертвого Солнца? Наблюдения за белыми карликами в ближнем космосе показывают, что некоторые из этих звездных остатков окружены дисками из пыли и мусора. В других случаях "загрязнение" звездной поверхности тяжелыми элементами позволяет предположить, что эти белые карлики поглотили и планетарные обломки.

Рентгеновский снимок близлежащего остатка звезды

Астрономам впервые удалось застать белый карлик на месте преступления: при поглощении пыли и обломков из окружающей среды. Это была звезда G29-38, находящаяся от нас всего в 44 световых годах.

"Мы наконец непосредственно увидели, как материя попадает в атмосферу звезды".
Ведущий автор работы Тим Каннингем, Уорикский университет

Спектральные измерения уже давно позволяют предположить, что этот звездный остаток окружен диском обломков. Однако не удалось определить, активно ли белый карлик притягивает и поглощает это вещество. До сих пор ни у одного другого белого карлика, кроме G29-38, астрономы подобной аккреции не наблюдали.

Близлежащий белый карлик окружен диском из пыли и обломков Иллюстрация: © NASA/JPL-Caltech

Рентгеновские всплески указывают на столкновения

Изображения показали, что с поверхности белого карлика постоянно исходят рентгеновские вспышки. Только за относительно короткое время наблюдений астрономы смогли зафиксировать пять таких всплесков - один в среднем рентгеновском диапазоне и четыре в относительно низкоэнергетическом "мягком".

"Это открытие дает нам первое прямое доказательство того, что белые карлики поглощают остатки своих планетных систем". Тим Каннингем

Когда обломки планет и астероидов врезаются в белый карлик, это вызывает ударные волны в плазме звездного остатка. Эти толчки переносят плазму, раскаленную на миллионы градусов, из более глубоких слоев на поверхность, где она охлаждается и испускает рентгеновское излучение. На основании спектра зафиксированных рентгеновских всплесков G29-38, астрономы пришли к выводу, что они должны исходить от таких сталкивающихся планетарных обломков.

Скорость аккреции

Наблюдения позволили исследовательской группе определить и скорость аккреции (притяжения материи белым карликом). По данным астрономов, он поглощает в секунду 1,6 млн кг вещества.

"Это первое прямое измерение аккреции планетарного мусора у белого карлика - и первое, выявившее эту величину независимо от моделей".
Тим Каннингем

Тем самым новые данные подтверждают правильность существующих моделей для этих звездных остатков. Скорость аккреции G29-38 хорошо согласуется со значениями моделей. Поэтому наши представления о физических процессах вокруг этих звездных остатков относительно близки к реальности. Это также важно для понимания дальнейшей судьбы нашей Солнечной системы.

Источник: scinexx.de

На Луне электролиз работает хуже, чем на Земле

На Луне или Марсе производство кислорода путем электролиза воды работает на одиннадцать процентов хуже. Виновник этого - явление, которого трудно избежать.

Для основания постоянной марсианской или лунной колонии нужен кислород. А его получают с помощью электричества путем расщепления воды на элементы. Однако на небесных телах это работает гораздо хуже, чем на Земле, сообщает команда Бетани А. Ломакс из Университета Глазго в Nature Communications. Используя эксперименты по электролизу во время параболических полетов, при которых из-за особой траектории на короткое время преобладает очень низкая гравитация, исследователи показали, что при электролизе в условиях лунной гравитации образуется примерно на одиннадцать процентов меньше кислорода, чем на Земле.

Согласно результатам, полученным командой, в условиях низкой гравитации для получения той же мощности электролиза требуется более высокое напряжение. Причина этого перенапряжения в том, что водород и кислород образуют во время электролиза на электродах пузырьки газа, вытесняющие воду. Если сила тяжести высокая, пузырьки поднимаются вверх и вновь освобождают электрод для новых молекул воды.

А при низкой гравитации - как на Луне или Марсе - для подъема пузырьков требуется гораздо больше времени, поэтому электроды окружены более плотной мантией из пузырьков. Это оказывает сопротивление реакции, и выход электролиза соответственно падает.

Как выяснила команда, эффект зависит и от свойств электролизной системы. Поэтому значение гравитации возрастает с увеличением плотности тока - особенность, которую необходимо учитывать при колонизации других планет, проектируя сооружений для будущих космических поселений. Еще один результат деятельности рабочей группы Ломакса в том, что для этого развития, вероятно, больше будут не нужны параболические полеты. Как показала серия испытаний в условиях различной гравитации - от почти невесомости до "восьмикратной земной гравитации" - производительность таких систем может распространяться от высокой гравитации до низкой.

Источники информации: spektrum.de

Наша вода возникла еще до образования Земли

Французские ученые проследили изотопный след воды на нашей планете до возникновения Солнечной системы. Оказывается, земная вода старше самой нашей планеты.

Как сообщается сейчас в Nature Astronomy, команда французских исследователей отследила химические следы воды по изотопам ее атомов водорода и кислорода вплоть до возникновения Солнечной системы и ее внутренних регионов, где сформировались Земля и другие планеты земного типа. Чтобы выяснить, когда и как появилась вода на Земле, ученые изучили один из древнейших метеоритов Солнечной системы, используя инновационный метод, созданный специально для этого исследования.

Результаты показывают, что в первые 200 000 лет после возникновения Солнечной системы, то есть до формирования самых ранних планетарных зародышей, существовало два газовых резервуара. В одном из них присутствовал лишь солнечный газ, из которого происходит материя Солнечной системы.

Во втором газовом резервуаре уже был водяной пар. Там обнаружена изотопная сигнатура (сегодняшней) земной воды. Она возникла в результате мощного притока межзвездной воды, поступившего во внутренние области ранней Солнечной системы после распада межзвездной оболочки и формирования протопланетного диска, из которого образовались планеты.

Раннее существование газа, имевшего изотопный состав, подобный земному, позволяет предположить, что вода на Земле присутствовала еще до того, как сформировались первые строительные блоки нашей планеты.

Источник: grenzwissenschaft-aktuell.de

Дисковых галактик больше, чем допускает теория

Наблюдения плохо согласуются со Стандартной моделью космологии

На основе Стандартной модели космологии, описывающей возникновение Вселенной, исследователи Боннского университета (Германия), Университета Сент-Эндрюс (Великобритания) и Карлова университета (Чехия) изучили развитие галактик. При этом они обнаружили значительные отклонения от реальных наблюдений. Результаты были опубликованы в Astrophysical Journal.

Большинство видимых от нас галактик похожи на плоский диск с утолщением в центр. Однако, согласно Стандартной модели, такие диски должны быть довольно редкими, а вокруг каждой галактики возникает своеобразный ореол темной материи. Такое гало невидимо, но его масса обладает сильной гравитацией, притягивающей находящиеся поблизости галактики.

"Именно поэтому галактики продолжают сливаться друг с другом.
Д-р Павел Крупа, профессор, Боннский университет

Как объясняет физик, это столкновение имеет два эффекта:

"Во-первых, галактики проникают друг в друга, что разрушает форму диска, а во-вторых, он снижает угловой момент образовавшейся при слиянии новой галактики".
Д-р Павел Крупа

Это намного снижает скорость вращения таких галактик. Вращательное движение обычно обеспечивает формирование нового диска под действием центробежных сил, действующих в процессе. Однако если угловой момент слишком слаб, то это происходит очень медленно или не происходит вообще.

Большое расхождение между прогнозом и реальностью

Паел Крупа и Мориц Хаслбауэр на фоне галактики Андромеда Фото: Фолкер Ланнерт/Боннский университет

В нынешнем исследовании докторант Павла Крупы Мориц Хаслбауэр возглавил международную группу по изучению эволюции Вселенной с помощью новейших суперкомпьютерных симуляторов. Расчеты, основанные на Стандартной модели, показывают, какие галактики сформировались бы к сегодняшнему дню при условии, что эта теория верна. Физики сравнили свои результаты с данными самых точных наблюдений за Вселенной, видимой с Земли.

"Мы обнаружили значительное расхождение между предсказанием и реальностью. Очевидно, что плоских дисковых галактик значительно больше, чем может объяснить теория".
Докторант Мориц Хаслбауэр, Боннский университет

Но и на современных суперкомпьютерах разрешение симуляций ограничено. Поэтому может оказаться, что число дисковых галактик, которые могли бы образоваться в стандартной космологической модели, было недооценено.

"Однако даже если учесть этот эффект, остается серьезная разница между теорией и наблюдениями".
Мориц Хаслбауэр

Альтернатива Стандартной модели космологии

Иначе обстоит дело с альтернативой Стандартной модели, которая обходится без темной материи. Согласно так называемой теории MOND (аббревиатура расшифровывается: Модифицированная ньютоновская динамика), галактики не растут, сливаясь друг с другом, а возникают из газовых облаков, которые при вращении становятся все более конденсированными. Даже в MOND-вселенной галактики становятся все больше путем поглощения газа из своего окружения. При этом слияния полноразмерных галактик, как в стандартной модели, происходят редко.

"Предсказания MOND соответствуют тому, что мы видим на самом деле".
Д-р Павел Крупа

Однако точные механизмы увеличения галактик еще не до конца понятны даже в MOND. Кроме того, законы гравитации Ньютона не действуют в MOND при определенных обстоятельствах и должны быть изменены. Это повлияет и на другие области физики.

Источник информации и фото: eurekalert.org

Грядет ли вскоре космическое мегастолкновение?

Пара находящихся поблизости друг от друга сверхмассивных черных дыр может вскоре слиться, чего раньше никогда не наблюдалось.

Китайские астрономы, возглавляемые Нин Цзяном недавно предсказали, что через 100-300 дней, то есть уже в начале мая, в центре галактики SDSSJ1430+2303 паре гигантских черных дыр с суммарной массой в сотни миллионов солнечных, возможно, предстоит слияние. А это обеспечит уникальный взрыв - к счастью, на расстоянии 1,2 млрд световых лет от Земли.

Во всех больших галактиках встречаются сверхмассивные черные дыры. Их массы доходят до нескольких миллиардов солнечных. Обычно такие одиночные гиганты "сидят" в галактическом центре и притягивают к себе газ и пыль. Громадный вихрь этой материи образует аккреционный диск, который также испускает большое количество излучения и представляет собой активное галактическое ядро.

Теоретически в этих ярчайших объектах Вселенной может быть не одна сверхмассивная черная дыра, а две, что уже встречалось при нескольких наблюдениях. Но все известные на сегодняшний день такие пары находятся в сотнях световых лет друг от друга и могли бы столкнуться только через миллиарды лет.

В случае с активным галактическим ядром SDSSJ1430+2303 вариации яркости не только указывают на наличие в нем двух черных дыр. Китайская команда смогла показать на основе комплексных наблюдений, что эти циклы становятся все короче, сокращаясь от одного года до одного месяца в течение трех лет.

Если эта тенденция продолжится, то сверхмассивные черные дыры, которые находятся друг от друга примерно так же, как Плутон от Солнца, сольются в течение следующих 100-300 дней. Астрономы ожидают не только волну низкочастотных гравитационных волн, но и чрезвычайно яркий взрыв света во всем электромагнитном спектре.

Это может раскрыть детали никогда ранее не наблюдавшегося столкновения и дать новое представление о сверхмассивных черных дырах.

Источник информации и фото: derstandard.at