Космос, галактики, планеты..

[Aleksandr58]

Сверхзвуковой удар: астрономы обнаружили столкновение в космосе со скоростью 3,2 млн км/ч (фото)

Скорость столкновения галактик превысила в 800 раз скорость самого быстрого пилотируемого самолета на Земле.

Астрономы с помощью мощного наземного телескопа стали свидетелями масштабного столкновения галактик со скоростью 3,2 млн км/ч в известном месте галактических столкновений под названием Квинтет Стефана. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, пишет Space.

► Показать

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Астрономы зафиксировали одну из самых мощных ударных волн, когда-либо наблюдавшихся. Это событие произошло в Квинтете Стефана, когда одна из пяти галактик данной системы, под названием NGC 7318b, врезалась в четыре другие.

Галактика NGC 7318b, которая является частью Квинтета Стефана, группы из пяти галактик, распложенной на расстоянии 290 млн световых лет, прорвалась через место предыдущих галактических столкновений. Дело в том, что Квинтет Стефана, который является одной и самых компактных групп галактик, есть и примером масштабных столкновений галактик.

По словам ученых, прошлые столкновения галактик в Квинтете Стефана галактиками оставили после себя сложное поле обломков. Но активность в этой группе галактик снова возобновилась, когда через группу из четырех галактик прошла галактика NGC 7318b на скорости 3,2 млн км/ч. Это событие привело к появлению чрезвычайно мощной ударной волны.

Максимальная скорость самого быстрого пилотируемого военного сверхзвукового самолета на Земле SR-71 Blackbird составляет 4023 км/ч. Это почти в 4 раза больше скорости звука. Это означает, что галактика NGC 7318b двигалась быстрее в 800 раз, чем известный самолет.

По словам ученых, NGC7318b врезалась в поле обломков и сжала плазму и газ в нем. При этом столкновение активировало плазму в самой галактике, что вероятно привело к запуску процесса образования новых звезд.

Для изучения Квинтета Стефана ученые использовали мощный наземный телескоп имени Уильяма Гершеля на Канарских островах. Спектрограф телескопа под названием WEAVE отслеживал остатки обломков прошлых столкновений, рождение новых звезд и следы ионизированного газа, оставленные силой столкновения. На все это повлияла мощная угарная волна, возникшая при входе на гиперзвуковых скоростях галактики NGC 7318b в систему.

Ученые считают, что новые данные помогут лучше понять бурные и хаотичные взаимодействия между галактиками. Эти данные также могут предоставить ценную информацию о том, как столкновения в ранней Вселенной помогли создать галактики, которые мы видим сегодня.

Что касается дальнейшей судьбы галактики NGC 7318b, то астрономы считают, что, скорее всего, она сольется с одним из членов Квинтета Стефана в ближайшие десятки тысяч лет, учитывая огромную скорость слияния с системой.

[Aleksandr58]

Температура 10 млн градусов Цельсия: Млечный Путь окружает горячая сфера, что выяснили ученые

Астрономы смогли выяснить, что является таинственном источником, поддерживающим очень горячий газ, обнаруженный вокруг нашей галактики.

Ученые выяснили, что Млечный Путь окружает огромная сфера из горячего газа, а также смогли найти объяснение тому, каким образом эта структура существует. То есть астрономы смогли найти загадочный источник, который направляет тепло из нашей галактики в ее окрестности. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal, пишет Phys.

► Показать

Млечный Путь состоит из сотен миллиардов звезд, но межзвездного газа, необходимого для создания новых звезд, намного больше. Точно оценить объем этого газа пока не удалось, учитывая то, что он достаточно разреженный.

Несколько десятилетий назад астрономы впервые выяснили, что Млечный Путь окружает огромная сфера, состоящая из горячего газа. Диаметр этой сферы оценили в примерно 700 000 световых лет, что в 7 раз больше размера Млечного Пути. Ученые выяснили, что температура этого газа составляет несколько миллионов градусов Цельсия.

Теперь же астрономы обнаружили еще более горячий газ в этой сфере, температура которого составляет 10 млн градусов Цельсия. Но источник тепла, необходимого для поддержания такой температур сначала не был обнаружен. Астрономы продолжили свое исследование и выяснили, что это может быть.

Признаки существования сверхгорячего газа вокруг нашей галактики были обнаружены с помощью рентгеновского излучения, которое он выпускает. В то же время признаки этого газа были обнаружены в спектрах света, который излучают три далеких квазара (очень яркие ядра далеких галактик, создаваемые массивной черной дырой) в виде поглощающей среды.

Исследование показало, что газ, ответственный за излучение и поглощение, не является одним и тем же веществом. Только очень горячий газ, который находится вокруг Млечного Пути излучает рентгеновский свет.

Ученые пришли к выводу, что взрывы массивных звезд в различных областях галактического диска в виде сверхновых нагревают газ вокруг диска до чрезвычайно высоких температур. При этом они наполняют материю вокург нашей галактики тяжелыми химическими элементами, созданными во время взрыва.

Созданный во время взрывов звезд газ перемещается из галактического диска и вырывается в окружающий космос, нагревает местный межгалактический газ, а затем остывает, возможно возвращается обратно в галактику.

В очень горячем газе вокруг нашей галактики было обнаружено огромное количество таких химических элементов как сера, магний и неон. Эти элементы выбрасываются в космос во время взрыва сверхновых.

Ученые считают, что сочетание взрывов массивных звезд и активное звездообразование также стало причиной существования очень горячей газовой сферы вокруг нашей галактики.

[Aleksandr58]

26 ноября, 2024
Колебания спутников Урана помогут обнаружить скрытые океаны


Ученые до сих пор слишком мало знают о спутниках Урана. Вполне возможно, что в их глубинах скрываются океаны жидкой воды. Недавно исследователи создали программу, которая способна найти их по отклонениям в движении этих тел.

► Показать

Когда Voyager-1 пролетел мимо Урана в 1986 году, он сделал зернистые фотографии больших, покрытых льдом спутников. Теперь, почти 40 лет спустя, NASA планирует отправить к Урану еще один космический аппарат, на этот раз оборудованный инструментами, которые помогут выяснить, скрывают ли эти ледяные спутники океаны с жидкой водой.

Миссия все еще находится на ранней стадии планирования. Но исследователи из Института геофизики Техасского университета (UTIG) готовятся к ней, создавая новую компьютерную модель, которая может быть использована для обнаружения океанов подо льдом с помощью только камер космического аппарата.

Это исследование важно, поскольку ученые не знают, какой метод обнаружения океанов будет лучше всего работать на Уране. Они хотят знать, есть ли там жидкая вода, поскольку именно она — ключевой ингредиент для жизни.

Колебания спутника планеты и обнаружение океанов
Новая компьютерная модель работает, анализируя небольшие колебания или колебания того, как Луна вращается на орбите своей материнской планеты. Отсюда можно будет вычислить, сколько воды, льда и камней содержится внутри. Меньшие колебания означают, что Луна преимущественно твердая, тогда как большие — что ледяная поверхность плавает в океане жидкой воды. В сочетании с гравитационными данными модель вычисляет глубину океана, а также толщину покрывающего его льда.

Уран, вместе с Нептуном, принадлежит к классу планет, которые называют ледяными гигантами. Астрономы обнаружили больше ледяных гигантских тел за пределами Солнечной системы, чем любой другой тип экзопланет. Если окажется, что спутники Урана имеют внутренние океаны, это может означать, что по всей Галактике существует огромное количество потенциально пригодных для жизни миров, говорит планетолог UTIG Дуг Хемингуэй, который разработал модель.

Исследование UTIG, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, поможет ученым и инженерам миссии повысить шансы на обнаружение океанов. UTIG является исследовательским подразделением Школы геонаук Джексона при Техасском университете в Остине.

Все крупные спутники Солнечной системы, включая Уран, являются приливно-отливными. Это означает, что гравитация подстроила их спин так, что они всегда повернуты к родительской планете одной и той же стороной во время движения по орбите. Однако это не означает, что их спин полностью фиксирован и все приливно-отливные спутники колеблются вперед-назад во время движения по орбите. Определение степени этих колебаний будет ключом к пониманию того, есть ли на спутниках Урана океаны, и если да, то насколько большими они могут быть.

Луны с жидким водным океаном, плещущимся внутри, будут колебаться сильнее, чем те, что являются твердыми насквозь. Впрочем, даже самые большие океаны вызывают лишь незначительные колебания — вращение Луны может отклоняться лишь на несколько сотен футов, когда она движется по своей орбите.

Этого все еще достаточно для обнаружения пролетающими мимо космическими аппаратами. Кстати, ранее этот метод уже использовался для подтверждения того, что спутник Сатурна Энцелад имеет внутренний глобальный океан.

Как космический аппарат будет обнаруживать океан на спутнике?
Чтобы выяснить, сработает ли этот метод на Уране, Хемингуэй провел теоретические расчеты для пяти его спутников и предложил ряд правдоподобных сценариев. Например, если спутник Урана Ариэль колеблется на 300 футов, то, вероятно, он имеет океан глубиной 100 миль, окруженный ледяным панцирем толщиной 20 миль.

Обнаружение меньших океанов будет означать, что космическому аппарату придется подлететь ближе, или оснастить его более мощными камерами. Но модель дает разработчикам миссии логарифмическую линейку, чтобы знать, что сработает, говорит доцент UTIG Криста Содерлунд.

Следующим шагом, по словам Хемингуэя, будет расширение модели за счет включения измерений других инструментов, чтобы увидеть, как они улучшают картину интерьеров луны. Статья в журнале была написана в соавторстве с Фрэнсисом Ниммо из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

[Aleksandr58]

Двойные системы в поясе Койпера — не то, чем кажутся


Пояс Койпера — область на окраинах Солнечной системы, наполненная ледяными телами. Обычно присутствие в нем двойных систем трактуют как отсутствие существования хаоса в этой структуре в начале ее существования. Однако новые исследования указывают на то, что это не так.

► Показать

Роль пояса Койпера в эволюции Солнечной системы
Попытки понять строение и эволюцию пояса Койпера Солнечной системы не дают покоя исследователям с тех пор, как была выдвинута гипотеза о его существовании вскоре после открытия Плутона в 1930 году. Присутствие в нем двойных систем объектов является важным индикатором, поскольку их существование сегодня дает представление о том, насколько энергичной или бурной была эволюция Солнечной системы четыре миллиарда лет назад.

Внимательно изучая эволюцию двойных систем, в которых компоненты находятся на большом расстоянии, исследователи привлекли больше физики, которая многое раскрывает об их архитектуре и развертывании. Они обнаружили, что такие системы, возможно, не были сформированы в первоначальной Солнечной системе, как считалось ранее. Их работа была опубликована в журнале Nature Astronomy.

«Во внешних областях Солнечной системы существует популяция двойных систем, настолько сильно разделенных между собой, что стоит задуматься над тем, смогли ли бы они просуществовать 4 млрд лет, не будучи полностью разделенными каким-то образом», — говорит Хантер М. Кэмпбелл из Университета Оклахомы в США.

Пояс Койпера — это торообразная область Солнечной системы, содержащая планетезимали и меньшие тела, оставшиеся после ее формирования. Он начинается примерно на орбите Нептуна, которая в среднем находится на расстоянии 30 а.е. от Солнца и простирается примерно до 55 а.е., наклоняясь в пределах 10° к плоскости эклиптики Земли.

Массивнее пояса астероидов в 20–200 раз, он состоит из небольших остатков формирования Солнечной системы — в основном это замерзшие летучие вещества, такие как метан, аммиак и вода. В ее пределах находятся карликовые планеты Плутон, Эрида, Орк и другие. Считается, что существует более 100 000 объектов пояса Койпера диаметром около 100 км.

Существование сверхшироких двойных объектов в поясе Койпера
Холодные классические объекты пояса Койпера — это класс малых тел с невозмущенными орбитами за пределами орбиты Нептуна; эти объекты являются примитивными и хранят информацию о формировании Солнечной системы. Они никогда не мигрировали, как Нептун, удалившийся от светила еще несколько миллиардов лет назад.

Этот регион имеет больше всего сверхшироких двойных объектов — почти треть объектов в этом регионе являются двойными, гравитационно связанными с другим объектом, и несколько процентов из них являются сверхширокими двойными (СШП), диаметр которых составляет примерно 100 км, но разделены десятками тысяч километров.

Несмотря на свою редкость и уязвимость к возмущениям, современные сверхширокие двойные использовались для ограничения минимального расстояния от Нептуна в ранней Солнечной системе и приблизительного количества транснептуновых объектов (ТНО) размером в километры в современном поясе Койпера.

Однако неявно предполагалось, что архитектура НШП с их большими расстояниями происходит из ранней, первоначальной Солнечной системы. Но Кэмпбелл и его команда задались вопросом, могли ли изначально существовать тесно связанные бинарные объекты, которые из-за столкновения с ТНО в течение веков потеряли часть своего сцепления друг с другом и, хотя все еще были связаны, их разделение эволюционировало до сверхширокого.

Однако исследования показали, что количество ТНО, которые пролетают или сталкиваются с современным поясом Койпера, слишком мало, чтобы создать значительную популяцию НШП.

Эволюция сверхшироких двойных объектов в Солнечной системе
Когда Нептун мигрировал от Солнца (с 24 до 30 а.е.), некоторые из этих объектов динамически рассеивались, пока не начали сильно взаимодействовать с гигантскими внешними планетами Солнечной системы, когда они были выброшены из Солнечной системы или попали в ловушку облака Оорта.

Считается, что примерно 99–99,9% планетезималей первоначального пояса были выброшены из динамического пояса Койпера — объектов, которые сформировались гораздо ближе к Солнцу и мигрировали на свои нынешние орбиты, когда их вытолкнул Нептун. Поскольку для удаления объекта из первоначального пояса требуется по меньшей мере 10 млн лет, Кэмпбелл и его коллеги задались вопросом, не может ли количество пересечений холодных классических поясов таких нарушенных ТНО быть значительно большим, чем следует из современных наблюдений, что подвергнет двойные большим гравитационным возмущениям.

Именно это и выявило их моделирование эволюции пояса Койпера. Кажется, что НШП не являются первичными, поэтому они не могут сдерживать раннюю Солнечную систему, как считалось ранее.

Подвергнув ранние бинарные объекты четырем миллиардам лет пролетов этих различных траекторий ТНО, они обнаружили, что «расширение тесных бинарных систем не было редкостью в наших симуляциях».

Они подсчитали, что за 4 млрд лет существования Солнечной системы прохождение ТНО привело бы к расширению до 10% умеренно плотных двоичных объектов в НШП. Но результат не касается более плотных двоичных систем.

[Aleksandr58]

Мюонная загадка: найден ключ к пониманию природы космических лучей

Вселенная имеет много нерешенных проблем. Часть из них постепенно находит объяснение, а другие — остаются загадками для науки. Одна из таких загадок — избыток мюонов. Измерения обнаружили, что на поверхности Земли наблюдается больше мюонов, чем предсказывают стандартные физические модели.

► Показать

Эти элементарные частицы являются побочными продуктами высокоэнергетических космических лучей, взаимодействующих с атмосферой. В новом исследовании группа ученых предлагает объяснение этого феномена через так называемую конденсацию глюонов.

Как образуются мюоны?
Космические лучи, пронизывающие время-пространство почти со скоростью света, сталкиваются с ядрами атомов в верхних слоях атмосферы, вызывая каскад частиц. Образующиеся пионы, каоны и барионы быстро распадаются, порождая мюоны – тяжелые аналоги электронов. Около 90% мюонов возникают из распада пионов и каонов. Эти частицы способны проникать сквозь атмосферу почти без потери энергии и достигать поверхности Земли, что объясняется принципами специальной теории относительности.

По расчетам, ежеминутно через каждый квадратный сантиметр поверхности Земли проходит один мюон, но наблюдения свидетельствуют, что их количество превышает ожидаемое на 30-60% в пределах энергий от 6 до 16 ЭэВ.

Конденсация глюонов
Исследователи предполагают, что главная причина расхождения между теорией и наблюдениями кроется в первом столкновении космических лучей со сталкивающимися с ядрами атомов в атмосфере. В таких условиях, когда частица космического луча имеет чрезвычайно высокую энергию, в ядрах могут образовываться глюонные конденсаты.

Глюоны — частицы, переносящие сильное взаимодействие между кварками, из которых состоят адроны (например, протоны, нейтроны, пионы и каоны). В обычных условиях глюоны ведут себя сложно из-за своей «цветной» заряженности, которая затрудняет их анализ. Однако при сверхвысоких энергиях они могут образовывать состояния, где значительная часть их энергии сосредоточивается на одном уровне, образуя глюонный конденсат.

Влияние глюонных конденсатов
Глюонные конденсаты могут значительно влиять на формирование адронов во время столкновений. Например, они увеличивают появление пионов и странных кварков, которые входят в состав каонов. Эти процессы ведут к образованию большего количества мюонов, чем предполагает стандартная модель.

Расчеты показали, что количество пар странных кварков может быть в 2–10 раз больше при наличии глюонного конденсата, чем в обычной кварк-глюонной плазме. Это, в свою очередь, объясняет избыток мюонов на поверхности Земли.

Авторы исследования в статье The Astrophysical Journal подчеркивают, что стандартные модели, которые учитывают только влияние кварк-глюонной плазмы, не могут полностью объяснить избыток мюонов. Зато их теория глюонного конденсата предлагает более точное объяснение. Они считают, что эти состояния могут образовываться при экстремальных энергиях столкновений, способствуя образованию странных кварков и, как следствие, большему количеству мюонов.