Первые попытки измерения массы нашей родной планеты начались 2 столетия назад, затем, пользуясь трудами Ньютона, была вычислена масса Солнца (330 000 масс Земли). Вычисление массы нашей галактики оказалось значительно сложнее. Одной из проблем, стоящих на пути точного измерения, стояла проблема измерения скоростей отдаленных от Земли небесных тел нашей галактики. Другая состояла в том, что лишь малая доля Млечного Пути видима нашим телескопам.

«Тот факт, что мы сидим внутри галактики, массу которой надо измерить, добавляет нам немало хлопот», – сказала Гвендолин Иди, студентка Университета Макмастера провинции Онтарио, автор труда, представленного во вторник на ежегодной конференции Королевского канадского астрономического общества в Виннипеге.

«В подобных вычислениях мы должны учитывать текущее положение нашей Солнечной системы. К счастью, тут я стою на плечах гигантов: долгие годы астрономы разбирались, как нам со всем этим работать».

Гвендолин и ее научный руководитель профессор Уильям Харрис, астроном и физик в Университета Макмастера, вытащили все, что могли из неполных данных и разработали «вычислитель галактической массы», выдавший, по их мнению, результат, наиболее приближенный к реальному. Работа была направлена в The Astrophysical Journal. Суперприз в такого рода исследованиях – лучшее понимание темного материи – холодной, невидимой, неосязаемой, но чертовски массивной субстанции, играющей роль галактического клея. Более точные вычисления массы темной материи приблизят нас на один шаг к пониманию этой формы материи.

«Масса галактического темного гало играет большую роль в формировании и развитии галактики. Определенные параметры, такие как скорость формирования звезд и размеры сверхмассивных черных дыр, напрямую зависят от массы их родной галактики», – пояснила Иди.

«Мы также можем взять получившеюся массу нашей галактики, вычесть из нее массу видимой материи и получить массу темной материи, – сказала Иди. – Так мы получили результат, что темная материя составляет 88% всей массы нашей галактики».

«Это неожиданное открытие может стать ключом к пониманию таких загадочных составляющих Вселенной, как темная энергия, темная материя и темное излучение, которые составляют до 95% всего», – заявил руководитель исследования и Нобелевский лауреат Адам Рисс Института исследований космоса с помощью космического телескопа и Университета Джонса Хопкинса, Балтимор, штат Мэриленд.

Полный отчет по результатам исследования будет в скором времени опубликован в The Astrophysical Journal.

Команда Рисса совершила открытие путем уточнения текущей скорости расширения Вселенной с беспрецедентной точностью, снизив погрешность до 2,4%. Команда сделала уточнения путем разработки инновационных методов, увеличивших точность измерения расстояний до дальних галактик.

Команда искала галактики, содержащие цефеиды и сверхновые типа Ia. Цефеиды – это пульсирующие переменные звезды с довольно точной зависимостью период-светимость, до них с высокой точностью можно определить расстояние. Сверхновые типа Ia – это взрывающиеся звезды, которые вспыхивают с той же яркостью, и их легко обнаружить с больших расстояний.

Собрав измерения с примерно 2400 цефеид в 19 галактиках и сравнив наблюдаемую яркость со сверхновыми типа Ia, команда сумела с большой точностью измерить их истинную яркость и вычислить расстояния до примерно 300 сверхновых типа Ia в отдаленных галактиках.

Команда сравнила эти расстояния с расширением космоса, измеренным удлинением световых волн от отдаляющихся галактик. Они использовали эти два значения, чтобы определить, насколько быстро Вселенная расширяется со временем, т.е. постоянную Хаббла.

Уточненная постоянная Хаббла составила 45,5 миль в сек (73,23 км в сек) на мегапарсек (мегапарсек равен 3,26 миллиона световых лет). Это означает, что расстояние между космическими объектами удвоится через 9,8 млрд. лет.

Новой значение постоянной сбивает с толку: оно немного отличается от скорости расширения, полученной ранее.

«Сравнение скоростей расширения Вселенной, полученных с аппаратов WMAP и «Планк», с одной стороны с полученными с «Хаббла» с другой стороны, это как строительство моста, – пояснил Рисс. – С одной стороны у вас наблюдения реликтового излучения Вселенной, с другой – данные, полученные нашей командой».

«Вы начинаете строить мост с обоих концов, ожидаете, что они встретятся посередине, при условии, что ваши вычисления верны. Но у нас тут этого не происходит, и мы хотим знать, почему».

Есть несколько возможных объяснений получившейся чрезмерно высокой скорости расширения Вселенной. Одним из таких объяснений может быть то, что темная энергия, ответственная за расширение Вселенной, отталкивает галактики друг от друга с силой большей, чем мы ранее полагали, или даже с растущей во времени силой.

Другое объяснение состоит в том, что на раннем этапе эволюции Вселенной существовала субатомная частица, двигавшаяся со скоростями, близкими к скорости света. Собирательно такие быстрые частицы сейчас называют темным излучением (в термин также включают ранее известные нейтрино).

Также такое ускорение может означать, что темная материя обладает некими неизвестными на данный момент характеристиками. Темная материя играет роль скелетной конструкции Вселенной, поверх которой формируются галактики.

И, наконец, объяснение может быть найдено в том, что общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна не является полной.

Наблюдения были осуществлены широкоугольной камерой WFC3 телескопа, установленной в 2009 году, и были произведены командой SH0ES (не обувь), которая была сформирована специально для уточнения постоянной Хаббла.

Команда SH0ES намерена добиться снижения погрешности вплоть до 1% используя «Хаббл». Активные на данный момент орбитальные телескопы, как например Gaia Европейского космического агентства, а также будущие телескопы, такие как телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST), и Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), также смогут внести свой вклад в измерения скорости расширения Вселенной.

До запуска телескопа «Хаббл» в 1990 году приближенные вычисления постоянной Хаббла имели разброс в два порядка. В конце 1990-х проект представил миру постоянную Хаббла в пределах погрешности всего 10%, выполнив одну из своих основных задач. С формирования команды SH0ES в 2005 году та снизила погрешность постоянной Хаббла на 76%.



Космический телескоп «Хаббл» является совместным проектом NASA и Европейского космического агентства.

Обслуживание телескопа производит Центр космических полетов Годдарда, Гринбелт, штат Мэриленд. Исследованиями руководит Институт исследований космоса с помощью космического телескопа, Балтимор, штат Мэриленд.

С обновленной постоянной Хаббла жить нашей Вселенной осталось еще меньше (гипотеза Большого разрыва).

Выделенные средства пойдут на разработку технологии обнаружения угрожающих Земле небесных тел, на аппаратно-программное обеспечение моделирования и прогнозирования сценариев развития событий и на разработку технологий противодействия обозначенным угрозам, на создание международной сети предупреждения о возможных столкновениях.

Свежеспроектированная система обеспечит глобальный мониторинг околоземного космического пространства.

По словам Геннадия Райкунова, действительного члена международной академии астронавтики, на данный момент не разработано средств борьбы с астероидами и кометами, также не разработана совершенная система поиска таких объектов. Также, по словам академика, одними лишь наземными средствами задачу отслеживания потенциально опасных малых тел Солнечной системы не решить, и для эффективной защиты необходимо иметь средства мониторинга в космическом пространстве.

Сейчас АСПОС ОКП ведет наблюдение за потенциально опасными объектами лишь в ближнем космосе.

Первой попыткой противодействия угрозам из космоса была работа, проделанная студентами и аспирантами Массачусетского технологического института весной 1967 года под руководством профессора Пола Сэндорффа. Он предложил своим слушателям найти способ защиты Земли от надвигающегося на нее астероида Икар с тем допущением, что на следующий год астероид не пролетит мимо Земли на расстоянии в 6,5 млн. км, а упадет в Атлантический океан.

Тогда участники проекта даже не имели точных данных о размерах и массе Икара.

Навскидку было предложено использовать термоядерный взрыв мощностью в 1000 мегатонн. За отсутствием водородных боеголовок такой мощности и ракет-гигантов для их транспортировки этот вариант сочли нереальным. В качестве альтернативы было решено ударить по Икару шестью стомегатонными боеголовками. Ракетой-носителем был выбран разработанный специально для программы «Аполлон» «Сатурн-5».

В гипотетическом сценарии планировалось в период с 7 апреля по 17 мая 1968 года запустить с двухнедельными интервалами четыре ракеты, которые должны были поразить Икар на расстояниях от 32 до 12 млн. км от Земли. Боеголовки предстояло взорвать по команде бортового радара в 30 м от поверхности астероида. Мощные термоядерные взрывы должны были вырвать из тела астероида гигантскую массу вещества и тем самым изменить его траекторию, либо раздробить Икар на отдельные фрагменты.

Остается надеяться, что выделенные средства в полной мере пойдут на заявленные задачи, а не как сейчас это принято.