Где во Вселенной прячется неоткрытая материя?

Ранее считалось, что не найдено около 40 % обычной материи (для нее есть другой термин - «барионная»), присутствующей во всех космических объектах: звездах, планетах, галактиках. Французские астрономы уверены, что они нашли это недостающее или неоткрытое вещество.

Астрофизики уже давно предполагали, что «недостающая материя» - это горячий газ, скрывающийся в космической сети. Как недавно сообщила команда Института космической астрофизики, возглавляемая Набилой Аганим и Хидеки Танимурой, в Astronomy & Astrophysics, галактики разбросаны по Вселенной и представляют собой сложную сеть узлов. Их соединяют нити (филаменты), которые, в свою очередь, разделены пустотами. Эти структуры обычно называют «космической паутиной».

Ранее предполагалось, что в этих волокнах содержится диффузный горячий газ, то есть почти вся барионная материя Вселенной. Однако сигнал, излучаемый этим газом, настолько слаб, что на самом деле от 40 до 50 % барионов до сих пор остаются ненайденными.

Моделирование рентгеновского излучения газов в нитях «космической паутины» Фото: Tanimura, Aghanim

Именно эти недостающие барионы скрыты в структуре волокон космической паутины, которую искали два астронома совместно со своими коллегами. В своем недавно опубликованном исследовании ученые представили статистический анализ. В нем впервые показано рентгеновское излучение, которое испускают в волокнах горячие барионы. Обнаружено это благодаря сигналам, идентифицированных с помощью рентгеновской обсерватории ROSAT на основе наблюдений около 15000 крупных космических нитей.

Чтобы обнаружить присутствие в космической паутине горячего газа и измерить его температуру, исследователи применили пространственное соотношение положения волокон и рентгеновского излучения. Результаты подтвердили проведенные той же командой предыдущие исследования, основанием для которых послужило косвенное обнаружение в космической сети горячего газа благодаря его влиянию на микроволновый фон космического пространства.

Исследователи надеются, что новые результаты приведут к более детальным исследованиям с использованием более качественных данных для изучения в структуре волокон космической паутины эволюции газа.

Источник: grenzwissenschaft-aktuell.de

Во время полета к Меркурию зонд обошел Венеру

Космический зонд BepiColombo, запущенный еще в 2018 году, доберется до орбиты Меркурия лишь в 2025. Недавно он завершил маневр облета Венеры.

Ни один космический исследователь не упустит шанса собрать новые данные о планетах нашей Солнечной системы. Такая возможность появилась и в середине октября во время миссии BepiColombo, в рамках которой Европейское космическое агентство сотрудничает со своим японским партнером Jax.

Первый маневр обхода Венеры

Космический зонд, который должен в 2025 году долететь до своей цели, орбиты Меркурия, завершил в октябре свой первый маневр обхода Венеры. За ним должен последовать второй.

BepiColombo миновал Венеру рано утром 15 октября. Ученые недавно сообщили удивительную новость о том, что в облаках этой планеты обнаружено химическое соединение фосфин, что предполагает наличие там микроорганизмов.

Foto: ESA / NASA

Измерения солнечного ветра

Инструменты зонда BepiColombos были созданы для изучения Меркурия. Однако, насколько это было возможно, измерения проводились и во время обхода Венеры. Наряду с фотографиями были собраны данные о ее атмосфере и взаимодействии с солнечным ветром.

Видео SciTech Daily: BepiColombo обходит Венеру

Какие сведения можно получить из облета, в ходе которого зонд подошел к Венере приблизительно на 10 тыс. км? Ответа на этот вопрос пока нет. Миссия названа именем итальянского математика Джузеппе (сокращенно - Бепи) Коломбо, который помог спланировать первый в истории космоса маневр с обходом Венеры, выполненный первой миссией «Меркурий» Mariner 10.

Источник: derstandard.at

Сколько водорода вокруг Солнечной системы?

Солнечная система окружена диффузной туманностью из водорода. Его плотность определил New Horizons. По данным этого космического зонда НАСА, локальная межзвездная среда включает на 40 % больше нейтрального водорода, чем предполагалось. Это может объяснить некоторые расхождения между наблюдениями и теоретическими моделями.

Хотя наша Солнечная система пронизывает межзвездную среду Млечного Пути со скоростью десятков тысяч километров в час, мы почти не замечаем этого, поскольку магнитное поле Солнца окружает нас как защитный пузырь, удерживающий все заряженные высокоэнергетические частицы. Только два космических зонда Voyager достигли внешнего края этой гелиосферы. Их данные предоставляют первую информацию о том, на что похожа ее межзвездная среда.

Нейтральный водород и «захватывающие ионы»

Но есть еще один способ получить информацию о составе нашей локальной межзвездной среды. Магнитное поле нашего светила отклоняет заряженные частицы, но пропускает нейтральные атомы водорода - а они составляют более половины гелиосферы. По количеству летящих в нее атомов водорода астрофизики могут сделать вывод о нашем космическом «внешнем мире».

Межзвездная среда окружает магнитный пузырь Солнечной системы Фото: © НАСА / GSFC

Однако есть одна загвоздка: поступающие извне атомы водорода недолго остаются электрически нейтральными. Они относительно быстро ионизируются солнечным ветром и светом. И все-таки их можно обнаружить.

«Они потеряли электрон, но мы знаем, что они попали к нам в виде нейтральных атомов, и можем наблюдать эти ‚захватывающие ионы‘ (Pickup-Ionen)».
Павел Свачина (Принстонский университет)

Первое измерение на внешней границе гелиосферы

Проблема, однако, в том, что зонды Voyager не имеют на борту подходящих измерительных устройств. Вот почему эти захваченные ионы были измерены космическим зондом Ulysses только на уровне орбиты Юпитера. Однако так далеко от внешней границы гелиосферы можно обнаружить лишь небольшую часть этих частиц водорода.

«Захваченные ионы внутренней гелиосферы уже прошли миллиарды километров фильтрации.
Соавтор работы Эрик Кристиан (НАСА, Центр космических полетов)

Но теперь New Horizons впервые поставляет данные измерений из внешней Солнечной системы - пояса Койпера. Там, за Плутоном, космический зонд измерил инструментом SWAP, предназначенным для солнечного ветра, плотность более энергичных ионов. На основе этих данных исследователи определили, сколько нейтрального водорода должно присутствовать в локальной межзвездной среде.

Нейтрального водорода на 40 % больше, чем ожидалось

Плотность нейтрального водорода на внешней границе гелиосферы составляет 0,127 атома на кубический сантиметр, что примерно на 40 % больше, чем предполагалось ранее. Такая плотность соответствуют примерно 120 атомам в одном литре, тогда как, по измерениям Ulysses, - приблизительно 85 атомам.

Однако новые результаты подтверждаются данными космического зонда «Вояджер-2» от 2001 года. В то время исследователи пытались определить количество межзвездных частиц, попадающих в гелиосферу, используя другой метод. Они проверили, насколько сильно «встречный ветер» этого притока водорода замедляет солнечный ветер, и получили значения плотности, которые очень похожи на значения плотности New Horizons с его прямым измерением.

Загадка миссии IBEX разрешена

Эта полоса высокоэнергетических нейтральных атомов, обнаруженная зондом IBEX, была до сих пор загадкой Фото: © НАСА / IBEX

Скорректированная плотность межзвездной среды не только дает лучшее представление о том, на что похожи наши космические окрестности, но и устраняет расхождения между теоретическими моделями и наблюдениями.

«Повышение плотности на 40 % процентов абсолютно необходимо, потому что это не только показывает, что наше Солнце встроено в более плотную часть межзвездного пространства, но и объясняет значительные ошибки в наших симуляциях».
Дэвид МакКомас (Принстонский университет)

Одним из примеров этого является миссия IBEX. Этот спутник НАСА впервые нанес на карту высокоэнергетические частицы в пограничной области нашей Солнечной системы в 2009 году и при этом обнаружил удивительную полосу с особенно высокой плотностью.

«Эта структура имеет миллиарды километров в ширину и десять миллиардов километров в длину - и никто не знал, что она существует»
Эрик Кристиан

В то время ни одна из моделей не могла объяснить это явление, потому что они основывались на старых значениях плотности. Но теперь астрофизики впервые могут согласовать модели и астрономические наблюдения.

Источник: scinexx.de

Микробы пустыни Атакама могут быть и на Марсе

Пустыню Атакама нетрудно представить себе где-нибудь на Марсе. Однако находится она на Земле, в самом засушливом ее регионе.

Американские исследователи обнаружили в богатых глиной почвах пустыни Атакама различные микроорганизмы. Ее сходство с поверхностью Марса предполагает, что там тоже могли развиваться эти микробы.

Как сообщает команда Альберто Г. Фэйрен (Alberto G. Fairén), где есть исследователи как из Корнельского университета, так и из Испанского центра астробиологии, ученые нашли в пустыне Атакама слои влажной глины примерно на 30 см ниже ее поверхности. Сообщение об этом представил Nature Scientific Reports.

«В этих глинах существует множество микроорганизмов, и на Марсе похожие слои глины могли присутствовать миллиарды лет назад или быть там даже по сей день».
Альберто Г. Фэйрен

Астробиологи нашли в районе Юнгай вместе со слоем глины ранее неизвестный биотоп, в котором присутствуют по крайней мере 30 различных активных видов солелюбивых бактерий и архей.

Символическое изображение поверхности Марса Фото: NASA

«Воинственную» красную планету ожидает еще один визит с Земли следующей весной и в 2023 году, когда марсоход НАСА Perseverance (2021 г.) и европейский ровер Rosalind Franklin (2023 г.) совершат посадку на Марс. Одна из целей обоих марсоходов - найти биомаркеры, оставленные микробами в почве.

«Наше сегодняшнее исследование помогает указать этим и последующим миссиям, где им следует искать и какие инструменты необходимы, чтобы эту жизнь искать и находить. Открытия в Атакаме подтверждают гипотезу, что на протяжении первого миллиарда лет марсианской истории там тоже были похожие поверхности с защищенными нишами, где была жизнь».
Альберто Г. Фэйрен

Эти почвы так важны именно потому, что в глинах хорошо сохраняются органические вещества и биомаркеры. Причем такие поверхности и на Марсе многочисленны и доступны.

Источник: grenzwissenschaft-aktuell.de

Может ли астероид Апофис столкнуться с Землей?

К нам приближается 350-метровый астероид Апофис. Ранее считалось, что он не может нанести удар по нашей планете. Однако теперь астрономы определили, что траектория астероида смещается примерно на 170 м в год. Это может означать, что в 2068 году Апофис все-таки может упасть на Землю. В этом сдвиге виноват эффект Ярковского - ускорение, вызванное солнечной радиацией.

Астероид Апофис, названый по имени египетского бога разрушения, в следующие несколько десятилетий будет несколько раз приближаться к Земле. За 323 дня обращения вокруг Солнца этот опасный болид неоднократно пересекается с земной орбитой. Давно известно, что (99942) Апофис особенно близко подойдет к нашей планете в 2029, 2036, 2068 гг.

13 апреля 2029 г.: позиции геостационарных спутников и орбита Апофиса при его приближении к Земле Изображение: © NASA/JPL-Caltech

Апофис пройдет мимо нас 13 апреля 2029 г. чуть выше геостационарной спутниковой орбиты и будет виден невооруженным глазом. Его траекторию изменит земная гравитация, поэтому несколько лет назад астрономы опасались, что это может привести к столкновению с планетой на следующем "рандеву" в апреле 2036 г.

Хотя астероид Апофис находился в списке риска, астрономы исключали его столкновение с Землей в этом столетии. Сейчас все может измениться Фото: © Marharyta Marko/ iStock

С тех пор, однако, астрономы сумели уточнить орбиту астероида. По их расчетам, удар Апофиса в 2036 и 2068 гг. практически невозможен. Казалось бы, в этом столетии он не представляет для нас непосредственной опасности.

Дэвиду Толену, одному из первооткрывателей Апофиса, и его коллегам по Гавайскому университету удалось при наблюдениях за астероидом обнаружить изменения в его местоположении. Астроном и его команда следили за его орбитой три ночи в январе и марте 2020 г. с помощью телескопа Subaru, стоящему на Мауна-Кеа. И выяснилось, что Апофис не там, где его можно было бы ожидать. С течением времени его траектория все больше смещается, что ставит под сомнение предыдущие оценки рисков.

«Новые наблюдения показывают, что астероид отклоняется приблизительно на 170 м в год от чисто гравитационной орбиты. Этого достаточно, чтобы придерживаться сценария столкновения в 2068 г».
Дэвид Толен

Причина смещения траектории - так называемый эффект Ярковского. Стороны астероида нагреваются Солнцем в разной степени. В зависимости от скорости и направления собственного вращения он слегка отклоняется под воздействием радиации. С годами и десятилетиями ее влияние может значительно изменить орбиту астероида.

Видимо, именно это сейчас происходит с Апофисом. Астрономы должны заново рассчитать возможные последствия его следующих проходов (прежде всего в 2068 г.), не прекращая наблюдений за астероидом. Следующую возможность более точно определить степень эффекта Ярковского исследователи должны использовать во время декабрьского (2020 г.) и апрельского (2021 г.) пролетов болида. Поможет им в этом космический телескоп NEOWISE.

Астрономы узнают задолго до этой даты, будет ли в 2068 г. (99942) Апофис представлять угрозу для Земли. Велики шансы, что он лишь пролетит вблизи планеты. Но при возникновении реального риска столкновения миру пришлось бы побеспокоиться о контрмерах, а это задача не из легких.

Источник: scinexx.de

Источник быстрых радиовсплесков - магнетар

Происхождение сверхкоротких, но чрезвычайно мощных космических радиовспышек - одна из великих загадок астрономии. Недавно астрономами обнаружен такой «быстрый радиовсплеск» не в другой галактике, а в нашем Млечном Пути, и это позволило им точнее определить его источник. Этот короткий радиоимпульс поступает от магнитара, находящегося от нас в 30 тыс. световых лет, - нейтронной звезды, отличающейся огромной скоростью вращения и необычайно сильными магнитными полями. Такие небесные объекты долгое время считались возможными источниками радиовспышек, сейчас же эта гипотеза получила подтверждение.

Быстрые радиовсплески, длящиеся лишь несколько миллисекунд, высвобождают за это время столько энергии, сколько испускает за день Солнце. Астрономы обнаружили десятки таких радиовспышек. Но поскольку все они исходили из других галактик, а значит, с больших расстояний, их источник оставался невыясненным. Впервые в нашей галактике обнаружен быстрый радиовсплеск в Британской Колумбии системой CHIME, состоящей из четырех ансамблей полукруглых арочных отражателей размером с футбольное поле. Они непрерывно сканируют небо в частотном диапазоне от 400 до 800 мегагерц.

28.04.2020 был зарегистрирован короткий, но сильный радиоимпульс с двумя четко очерченными пиками, разделенными всего на миллисекунды. Более внимательный анализ сигнала показал, что он обладал всеми классическими чертами быстрых радиовсплесков и пришел, в отличие от предыдущих радиоимпульсов этого типа, из области, находящейся приблизительно в 30 тыс. световых лет от центра Млечного Пути.

Нейтронная звезда, названная SGR 1935 + 2154, неоднократно испускала сильные импульсы рентгеновского излучения, которые были обнаружены несколькими космическими телескопами. Новый радиосигнал впервые удалось отследить до его астрономического источника, поскольку там за день до этого события активизировался магнетар. На следующий день был действительно обнаружен исходящий от него быстрый радиовсплеск. Впервые этот импульс был связан со вспышками в других диапазонах волн, а также был идентифицирован его источник.

Как и быстрые радиовсплески из внегалактических источников, радиоимпульс, получивший название FRB 200428, высвободил за очень короткое время большое количество энергии: от 10 до 34 эрг в диапазоне радиоволн. Это в 3000 раз больше, чем у любого другого ранее зарегистрированного в нашей галактике радиоимпульса от магнитара. Огромная интенсивность этого радиовсплеска была также подтверждена измерениями с радиотелескопа STARE2 в США. Его команда тоже обнаружила FRB 200428 и определила, что он обладает энергией, в несколько тысяч раз большей, чем любой радиоимпульс от ракового пульсара - самого мощного известного радиоисточника в Млечном Пути.

Астрономы CHIME полагают, что магнетары могут производить гораздо более сильные радиоимпульсы, чем до сих пор наблюдались в нашей галактике. Правда, FRB 200428 на один-два порядка слабее, чем зафиксированные до сих пор внегалактические радиовспышки. Тем не менее, текущие наблюдения позволяют предположить, что магнитары могут вызывать такие быстрые радиовсплески. Однако механизм, с помощью которого такая нейтронная звезда производит эти радиоимпульсы, неясен. Существуют предположения, что самые сильные радиовспышки, обнаруженные до сих пор, могут быть вызваны и другим источником.

Источник: wissenschaft.de

Теория игр для поиска внеземного разума

Английский астроном Имонн Керинс (Eamonn Kerins) из Манчестерского университета разработал новый подход к SETI: искать внеземной разум, используя математическую теорию игр, с помощью которой можно моделировать поведение и взаимодействие нескольких участников.

Ученые либо искали в небе разумные сигналы, либо потенциально благоприятные для жизни экзопланеты. Керринс предлагает объединить оба подхода в логико-систематический поиск, основанный на теории игр. По его мнению, мы до сих пор не обнаружили никаких интеллектуальных внеземных сигналов, поскольку их могут просто не посылать, например, из-за опасения привлечь враждебных «соседей». При этом должны быть и другие цивилизации, астрономы которых ищут разумные сигналы так же интенсивно, как и мы в последние 60 лет.

«Оба соображения приводят к хорошо известному парадоксу SETI, в котором каждый только ищет сигналы другого, сам же достаточно сильных сигналов не посылает. А это, в свою очередь, приводит к вопросу, как такой парадокс разрешить. Теория предполагает, что обе стороны должны согласиться с тем, что сторона с более широким доступом к информации - это та, которая первой отправляет целевой сигнал другой стороне».
Имонн Керинс

Астроном предлагает, чтобы в такой ситуации обе стороны попытались использовать «общий информационный знаменатель» для решения, посылать ли сигнал к цели. Информация должна быть такой, чтобы обе стороны могли распознавать ее как таковую и понимать.

Причем первый сигнал в этом обмене должен быть очень простым. Для него подойдет, по мнению Керинса, сила сигнала транзита, то есть количество света от звезды, которое блокируется, когда планета проходит перед «солнечным диском».

«Такой сигнал тогда можно было бы легко измерить, и он не зависел бы от любых форм жизни на любой планете».
Имонн Керинс

Этот подход, как объясняет Керинс может свести SETI-поиск к тем планетам, которые (в перспективе) лежат на общей плоскости между нами и их звездой. По его словам, в настоящее время для представленного подхода подходит только одна экзопланета: K2-155d, которая лучше видна с Земли, чем любые другие известные нам соседние миры. Именно к ней следует отправить первый сигнал, а затем дождаться ответа.

Источник: grenzwissenschaft-aktuell.de