Новая загадка исторического взрыва звезды

В июне 1670 г. звезда CK Vulpeculae внезапно засияла в созвездии Лебедя, став в следующие несколько месяцев почти столь же яркой, как Полярная звезда. Затем объект немного потускнел, достигнув еще одного пика яркости в марте 1671 года, а потом эта «новая звезда» вновь погасла. Астрономы повторно обнаружили ее только в наше время, но до сих пор не знают, почему 350 лет назад произошел этот взрыв.

Долгое время CK Vulpeculae считалась ярким примером новой звезды - из-за повторяющихся вспышек белого карлика, высасывающего вещество у своего спутника. Однако многие особенности объекта, включая пылезащитный покров, холодные газы и радиоактивный алюминий, не соответствуют новой звезде. Поэтому астрономы по сей день обсуждают разные сценарии - от столкновения двух звезд до слияния двух карликов (белого и коричневого), а также столкновения с красным гигантом.

Астроном Гевелий нарисовал CK Vulpeculae как «новую звезду» на звездной карте в 1670 году Фото: © Royal Society

Дипанкар Банерджи из лаборатории физических исследований в Ахмедабаде, Индия, и его коллеги еще раз внимательно рассмотрели объект и проанализировали в августе-сентябре 2020 г. излучаемый им свет с помощью инфракрасного спектрометра обсерватории Джемини-Норт на Гавайях.

Эти данные преподнесли несколько сюрпризов. Напоминающее песочные часы газовое облако вокруг центральной звезды CK Vulpeculae распространяется намного быстрее, чем предполагалось ранее. Как показали спектральные измерения, газы на обоих концах этой туманности несутся в космосе со скоростью около 900 км / сек. Если принять во внимание наклонный угол обзора наземного телескопа, это соответствует скорости распространения газа 2300 км / сек.

Это проливает совершенно новый свет на возможную причину взрыва, наблюдавшегося в 1670 г. Столкновения звезд редко вызывают выбросы со скоростью более 500 км / сек. Новая же может производить выбросы со скоростью до нескольких тысяч км / сек. Это скорее говорит против сценариев слияния звезд.

Составное изображение объекта CK Vulpeculae Фото: © ESO / T. Kaminski

Измерения теперь показывают, что CK Vulpeculae находится от нас примерно в пять раз дальше, чем предполагалось ранее (в 10 тыс. световых лет). Соответственно, взрыв звезды должен был быть приблизительно в 25 раз ярче и мощнее.

Это вызывает сомнения по поводу некоторых обсуждаемых до сих пор причин. На высоте взрыва абсолютная яркость CK Vulpeculae была по крайней мере на три величины выше самой яркой классической новой в нашей галактике. А потому такая нормальная вспышка белого карлика в двойной звездной системе кажется менее вероятной. Сценарии столкновения звезд тоже не соответствуют наблюдениям.

На данный момент трудно дать убедительное или окончательное объяснение причины взрыва CK Vulpeculae в 1670 году. Даже через 350 лет после открытия природа этого события остается загадкой»

Источник: scinexx.de

Чего же не хватает в нашей теории Вселенной?

Волны в пространстве-времени могут дать ключ к разгадке недостающих компонентов Вселенной.

Что-то не так в нашей теории Вселенной. Почти все верно, но есть ложка дегтя в космической бочке меда, песчинка в бесконечном бутерброде. Некоторые ученые думают, что виновник этого - гравитация, а тонкая рябь в ткани пространства-времени может помочь нам найти недостающий элемент.

В новой статье, опубликованной 21 декабря в Physical Review D, описывается метод, основанный на обнаружении таких искривленных волн при путешествии к Земле через сверхмассивные черные дыры или большие галактики. Проблема в том, что что-то заставляет Вселенную не только расширяться, но и делать это со временем все быстрее - и никто не знает, что это такое. (Поиск точной скорости - постоянная дискуссия в космологии).

Ученые предлагают всевозможные гипотезы, что может быть недостающей частью теории Вселенной.

«Итак, гравитационные волны - идеальный посланник, чтобы увидеть эти возможные модификации гравитации, если они существуют».
Соавтор статьи Хосе Мария Эсквиага, Калифорнийский университет, Чикаго

Гравитационные волны - это рябь в самой ткани пространства-времени; с 2015 года человечество могло уловить эту рябь с помощью обсерваторий LIGO. Каждый раз, когда два очень тяжелых объекта сталкиваются в каком-то месте Вселенной, они создают рябь, которая движется по космосу, неся сигнатуру того, что ее сотворило, - возможно, столкновения двух черных дыр или двух нейтронных звезд.

Иллюстрация смешивания волн и создания новой индивидуальной подписи Фото: Эскиага и Сумалакарреги

В статье Эсквиага и его соавтор Мигель Сумалакарреги утверждают, что если такие волны на своем пути к Земле ударяют по сверхмассивной черной дыре или скоплению галактик, сигнатура ряби изменится. Если бы, в сравнении с теорией Эйнштейна, была разница в гравитации, доказательство этого было бы в этой сигнатуре.

Например, одна из теорий недостающей части Вселенной - существование дополнительной частицы. Такая частица, среди прочего, создаст своего рода фон или «среду» вокруг больших объектов. Если бегущая гравитационная волна ударяется о сверхмассивную черную дыру, она генерирует волны, которые смешиваются с самой гравитационной волной. В зависимости от того, с чем она столкнется, сигнатура гравитационной волны может нести «эхо» или отображаться в зашифрованном виде.

«Это новый способ исследовать сценарии, которые раньше нельзя было проверить».
Хосе Мария Эсквиага.

В статье излагаются условия того, как найти такие эффекты в будущих данных. Следующий запуск LIGO запланирован на 2022 год с обновлением, чтобы сделать детекторы еще более чувствительными, чем сейсас.

«Во время нашего последнего сеанса наблюдений с помощью LIGO каждые шесть дней мы видели новое значение гравитационной волны, что удивительно. Но мы думаем, что во всей Вселенной они на самом деле происходят каждые пять минут. В следующем обновлении мы сможем увидеть их так много - сотни событий в год».
Хосе Мария Эсквиага.

По его словам, увеличение их числа повышает вероятность того, что одна или несколько волн пройдут через массивный объект и ученые смогут проанализировать их, чтобы найти ключи к отсутствующим компонентам Вселенной.

Источник: phys.org

Принцип Коперника и «теория перколяции»

С парадоксом Ферми и существованием внеземного разума связан очень важный философский вопрос. Это принцип Коперника, являющийся продолжением аргумента Коперника о том, что Земля не находится в уникальном и привилегированном положении для наблюдения за Вселенной.

Распространенный на космологическую сферу, этот принцип в основном утверждает, что при рассмотрении возможности разумной жизни не следует предполагать, что Земля уникальна (как и человечество). Вселенная же в том виде, в каком мы ее наблюдаем сегодня, является представителем нормы - иначе говоря, она находится в состоянии равновесия.

Противоположная точка зрения о том, что человечество находится в уникальном и привилегированном положении для наблюдения за Вселенной, известна как антропный принцип. Вкратце, этот принцип гласит, что сам акт наблюдения Вселенной на предмет признаков жизни и разума требует, чтобы законы, управляющие ею, способствовали жизни и разуму.

Земля не уникальна, считал Николай Коперник

Приняв принцип Коперника как руководящий, мы вынуждены признать, что любой разумный вид столкнется с теми же проблемами при межзвездном полете, что и мы. А поскольку мы не знаем способа его обойти (если не считать серьезного прорыва в нашем понимании физики), возможно, и ни один другой вид его не нашел. Не в этом ли причина «Великого молчания»?

Представление о том, что расстояние и время могут быть фактором (по отношению к парадоксу Ферми), постоянно интересовали физиков. Карл Саган и Уильям И. Ньюман в своем исследовании 1981 года предположили, что сигналы и зонды внеземного разума, возможно, просто еще не достигли Земли. Это было встречено критикой со стороны других ученых, которые утверждали, что это противоречит принципу Коперника.

По собственным оценкам Сагана и Ньюмана, время, которое потребуется внеземному разуму чтобы исследовать всю галактику, равно или меньше возраста самой нашей галактики (13,5 млрд лет). Если зонды или сигналы экзоцивилизации еще не достигли нас, это будет означать, что разумная жизнь начала возникать в более недавнем прошлом. Другими словами, галактика находится в состоянии неравновесия, переходя от необитаемого состояния к обитаемому.

Однако Джеффри А. Лэндис привел, пожалуй, самый убедительный аргумент об ограничениях, налагаемых законами физики. В своей статье 1993 года он утверждал, что в результате теории относительности экзоцивилизация сможет расширяться по всей галактике только до определенного предела. Центральным аргументом Лэндиса была концепция математической и физической статистики, известная как «теория перколяции», которая описывает поведение сети при удалении узлов или связей.

Перколяция узлов

По этой теории, когда удаляется достаточное количество узлов в сети, она распадается на более мелкие связанные кластеры. По словам Лэндиса, этот же процесс полезен для описания того, что происходит с людьми, вовлеченными в миграцию.

Короче говоря, Лэндис предположил, что в галактике, где разумная жизнь статистически вероятна, у внеземных цивилизаций будет не единообразие, а широкий спектр мотивов. Одни предпочитают выходить на улицу и колонизировать, а другие предпочитают «оставаться дома».

«Поскольку это возможно, учитывая достаточно большое количество внеземных цивилизаций, одна или несколько, безусловно, предприняли бы это, возможно, по неизвестным нам мотивам. Колонизация займет очень много времени и будет стоить очень дорого.

Вполне разумно предположить, что далеко не все цивилизации будут заинтересованы в таких больших затратах. Человеческое общество состоит из смеси культур, которые исследуют и колонизируют, иногда на очень больших расстояниях, и культур, которые не заинтересованы в этом».
Джеффри А. Лэндис

Подводя итог, можно сказать, что развитые виды не будут колонизировать галактику быстро или последовательно. Вместо этого они «просачиваются» в нее на конечное расстояние, где растущие затраты и запаздывание между коммуникациями накладывают ограничения и колонии развивают свои собственные культуры. Таким образом, колонизация не будет однородной, а будет происходить кластерами с большими территориями, остающимися в любой момент времени неколонизированными.

Источник: universetoday.com

Парадокс Ферми и относительность по Эйнштейну

Случилось это в 1950 году, когда физик Энрико Ферми сел пообедать со своими коллегами. По разным данным, разговор зашел об инопланетянах и недавней волне НЛО. По этому поводу Ферми задал вопрос, который войдет в анналы истории: «Где все?»

Это стало основой парадокса Ферми, который указывает на несоответствие между высокой вероятностью существования внеземного разума и очевидным отсутствием доказательств этого. Со времен Ферми было предложено несколько решений его вопроса, которые включают вполне реальную возможность того, что межзвездная колонизация следует основному правилу теории перколяции.

Другое ключевое предположение состоит в том, что разумные виды будут заинтересованы в колонизации других звездных систем в рамках естественного стремления исследовать и расширять границы своей цивилизации. И последнее, но не менее важное: предполагается, что межзвездные космические путешествия будут возможны и даже практичны для развитой экзоцивилизации.

Но это, в свою очередь, сводится к предположению, что технический прогресс предоставит решения величайшей проблемы межзвездных путешествий. Короче говоря, количество энергии, которое потребуется для перехода от одной звезды к другой, недопустимо велико, особенно когда речь идет о больших космических кораблях с экипажем.

В 1905 году вышла основополагающая статья Эйнштейна, в которой он развил свою Специальную теорию относительности. Со стороны великого ученого это была попытка примирить законы движения Ньютона с уравнениями электромагнетизма Максвелла, чтобы объяснить поведение света. В сущности, он утверждает, что скорость света (помимо того, что она постоянна) является абсолютным пределом, за которым объекты не могут перемещаться. Как следствие, по мере приближения объекта к скорости света его масса неизменно увеличивается.

Значит, чтобы объект достиг скорости света, на его ускорение должно быть затрачено бесконечное количество энергии. Как только эта скорость будет достигнута, масса объекта также станет бесконечной. Короче говоря, невозможно даже достичь скорости света, не говоря уже о ее превышении. Таким образом, если не произойдет некоторой колоссальной революции в нашем понимании физики, двигательная установка, работающая быстрее света (FTL), никогда не может существовать.

Таковы последствия жизни в релятивистской Вселенной, где путешествие даже со скоростью, составляющей часть скорости света, требует огромного количества энергии. И хотя на протяжении многих лет есть несколько очень интересных и новаторских идей, выдвинутых физиками и инженерами, которые хотят, чтобы межзвездные путешествия стали реальностью, ни одна из концепций экипажа не является «рентабельной».

Источник: universetoday.com

Родовые муки звездной системы TW Hydrae

Астрофизики впервые напрямую наблюдали родовые муки звездной системы.

Когда в нашей галактике рождаются звезды, процесс их формирования (аккреция) начинается с молекулярного облака газа и пыли. Под действием собственной гравитации такое облако коллапсирует в протозвезду. Ее образование происходит внутри и вокруг диска, который формируется вокруг новой звезды и продолжает снабжать ее материей. Точные механизмы, с помощью которых протозвезда взаимодействует со своим материнским диском, до сих пор неясны и являются предметом многочисленных гипотез.

И вот международная группа исследователей впервые наблюдала, как облака материи взаимодействуют с молодой звездой. Другими словами: они стали свидетелями процесса рождения звездной системы TW Hydrae от которой до нас приблизительно 163 световых года.

Протопланетный диск вокруг младенца - звезды TW Hydrae Фото: NASA / JPL-Caltech

Связь между молодой звездой и околозвездным диском материи астрономы напрямую никогда до этого не наблюдали и не могли доказать с помощью телескопа из-за недостаточной точности снимков из космоса.

«Доказательство этих событий во время звездообразования было бы похоже на разглядывание одного метра на поверхности Луны. Это невозможно с помощью обычного телескопа».
Лукас Лабади, Кельнский университет

TW Hydrae и диск, окружающий звезду, можно увидеть на изображении, полученном с помощью ALMA. Круглые промежутки указывают на рождение планеты Фото: С. Эндрюс

TW Hydrae заметили с помощью интерферометра VLTI (Чили) и его инструмента GRAVITY от ESO, создающего беспрецедентное угловое разрешение. VLTI собирает и соединяет свет, исходящий от отдельных телескопов, которые находятся всего в нескольких сотнях метров. Они обладают той же точностью, как и гипотетический огромный телескоп, имеющий сопоставимый диаметр.

Астрофизики ряда европейских институтов применили инструмент GRAVITY для более подробного изучения области вокруг молодой системы TW Hydrae, которая считается ближайшим примером того, как могло выглядеть наше Солнце во время его образования свыше 5 млрд лет назад. Используя очень точные измерения, исследовательская группа продемонстрировала, что выброс горячего газа на самом деле является результатом магнитосферной аккреции, которая происходит очень близко к поверхности звезды. Результаты опубликованы в «Nature».

«Это важная веха в нашем стремлении показать механизмы, которые должны работать при звездообразовании. Мы хотим применить этот метод исследования к другим молодым звездам, чтобы понять, как происходит развитие материнского диска - места зарождения планет».
Лукас Лабади

Источник: derstandard.at

Летающая тарелка - одна из неудач НАСА

«В пустыне Юты совершила аварийную посадку летающая тарелка из космоса после ее появления на радарах и преследования вертолетами», - такая подпись появилась к этой фотографии в ноябре 2018 г., вызвав ажиотаж, хотя НАСА даже не намекает в ней на присутствие инопланетян.

В действительности разбитая тарелка, наполовину зарывшаяся в песок пустыни, - это приземлившаяся с космического аппарата Genesis возвращаемая капсула, посадка которой не должна была быть столь жесткой.

Миссия Genesis 2001 г. была амбициозной попыткой НАСА послать космический аппарат в солнечный ветер нашего светила, собрать и вернуть на Землю его образцы. Исследователи были намерены точно определить состав заряженных частиц, присутствующих в короне Солнца, и больше узнать об элементах, которые были вокруг него при рождении планет Солнечной системы.

Genesis был оснащен для доставки на Землю ценных образцов солнечного ветра возвращаемой капсулой, содержащей канистру с материалами, собранными во время двухлетнего движения по орбите точки 1 Лагранжа, в которой точно сбалансированы гравитация Земли и нашей родной звезды.

Genesis улавливал солнечный ветер, складывая серию коллекторных решеток. Все они были напичкана материалами высокой чистоты: алюминием, золотом, кремнием и сапфирами.

Художественное изображение космического корабля в разложенном виде Фото: NASA/JPL-Caltech

«Материалы, которые мы использовали в коллекторах Genesis, должны были быть достаточно физически прочными, чтобы их можно было запустить без разрушения и удерживать образец при нагревании Солнцем во время сбора, а также быть достаточно чистыми, чтобы, вернув на Землю, мы могли анализировать элементы солнечного ветра».
Эми Юревич, ученый проекта, 2004 г.

Спустя пять дней капсула с образцом врезалась в землю на расчетной скорости 310 км / ч.

Однако все было задумано совсем иначе: через 127 секунд после повторного входа в атмосферу на борту капсулы должен был сработать отстреливающий механизм, высвободив предварительный парашют, который бы замедлил и стабилизировал спуск. Потом должен был надуваться основной парашют, обеспечивающий плавный спуск капсулы на полигон Юты.

На фото крушения видны вертолеты - они парили поблизости, готовые схватить капсулу в воздухе и переправить ее прямо в чистое помещение, чтобы избежать заражения образцов. Но ни один из этих парашютов не раскрылся. После тщательного расследования на наборе датчиков, размером почти с металлический кончик карандаша была обнаружена ошибка: они были установлены в обратном порядке. Эти крошечные устройства должны были обнаруживать возрастающие перегрузки по мере падения капсулы на землю и запускать раскрытие парашютов.

Авария вызвала серьезные повреждения, разрушив несколько коллекторных решеток и загрязнив ценный груз внутри. Как только достали капсулу с образцом, команда проекта начала извлекать все, что еще можно было изучить.

Одна из команды Genesis, Карен Макнамара, осматривает повреждения капсулы Фото: НАСА

К счастью, даже после столь впечатляющего прибытия капсулы с образцом миссия Genesis была не совсем провалена. Некоторые из прочных материалов коллектора уцелели, и исследователи смогли очистить поверхности без существенного нарушения целостности солнечного материала, находящегося в них. Благодаря смелой миссии до нас дошли бесценные сведения о составе светила и отличиях элементов Солнца и его внутренних планет.

«Солнце содержит более 99 % материала, который в настоящее время находится в нашей Солнечной системе, поэтому неплохо было бы лучше узнать его».
Дон Бернетт, главный исследователь Genesis (Калифорнийский технологический институт) 2011 г.

Источник:  sciencealert.com

В Млечном Пути много вымерших цивилизаций

Большинство цивилизаций, возникших в Млечном Пути, вероятно, давно уже уничтожили себя. Эта ранее сформулированная теория теперь подтверждается текущим статистическим анализом. Полученный результат также имеет значение для SETI, практического поиска внеземного разума.

Международная группа исследователей сообщает, что для статистического моделирования возникновения и распада внеземной разумной жизни (ExtraTerrestrial Intelligence) в пределах Млечного Пути - как в пространстве, так и во времени - использованы последние астрономические данные.

Результат моделирует ответы на вопросы, когда и где в пределах нашего Млечного Пути вероятнее всего возникает или возникала жизнь, и определяет наиболее важный фактор, влияющий на ее частоту, - это разумные существа со склонностью к самоуничтожению.

В своей работе четверо ученых разных стран: Джонатан Х. Цзян, Кристен А. Фахи ,Сян Цай, Юк Л. Юнг - посвятили себя изучению факторов, которые могут повлиять на развитие разумной жизни, аналогичной земной. Среди них, например, число звезд, подобных Солнцу, с планетами земного типа, частота сверхновых в далеком космосе, вероятность и необходимое время возникновения разумной жизни и возможная тенденция цивилизаций к самоуничтожению в определенный момент своего развития.

Исходя из них, вероятность образования жизни достигла пика спустя 8 млрд лет после возникновения Млечного Пути в 13 тыс. световых лет от его центра. При этом Земля - приблизительно в 25 тыс. световых лет, а теперешняя человеческая цивилизация началась примерно через 13,5 млрд лет после того, как сформировался Млечный Путь, и существует на самом дальнем краю его временной и пространственной зоны.

Однако при условии, что жизнь возникает относительно часто, а затем развиваются разумные цивилизации, в Млечном Пути могут быть и другие цивилизации, которые, предположительно живут на расстоянии около 13 тыс. световых лет от его центра, поскольку там часто встречаются звезды, похожие на Солнце.

График показывает возраст Млечного Пути в млрд лет (ось Y) в зависимости от расстояния до центра Галактики (ось X) и пик вероятности образования цивилизаций примерно через 8 млрд лет после образования нашей галактики на расстоянии около 13 тыс. световых лет. Белая звезда отмечает текущее положение Солнца.

Из-за наблюдаемой тенденции технологически разумных цивилизаций уничтожать себя с возрастом, большинство цивилизаций, все еще существующих сегодня, вероятно, сравнительно молоды. Поскольку в нашей галактике лучшие годы для интеллекта были свыше 5 млрд лет назад, большая часть цивилизаций, которые сформировались или уже существовали в то время, теперь, вероятно, давно исчезли.

Однако именно последний фактор является одним из самых неопределенных в текущих расчетах исследователей, поскольку неизвестна именно величина, определяющая, насколько часто цивилизации самоуничтожаются. Однако это наиболее важный фактор для вопроса о том, насколько далеко до сегодняшнего дня. разумная жизнь распространилась в пределах нашего Млечного Пути.

Даже при чрезвычайно низких значениях вероятности того, что предполагаемая цивилизация в какой-то момент исчезнет - например, из-за войны с ядерным оружием или специально вызванных климатических бедствий - это будет означать, согласно текущим расчетам, что сегодня явное большинство цивилизаций больше не существует.

Результаты исследования показывают, что Земля находится за пределами региона, в котором накапливается или накапливалась разумная жизнь. Поэтому усилия SETI должны больше сосредотачиваться на внутренней галактике, предпочтительно на расстоянии около 4 килопарсеков (приблизительно 13 тыс. световых лет) от ее центра.

Источник информации и фото: grenzwissenschaft-aktuell.de