«Это будет унылое, безжизненное и холодное пространство», - сказал астрофизик-теоретик Мэтт Каплан (Matt Caplan) из Университета штата Иллинойс, США, добавив, что никто из людей не сможет присутствовать вживую в эту далекую эпоху. Многие считают, что в конце Вселенная станет абсолютно темной. «Это понятие известно как «тепловая смерть» Вселенной, которую к этому времени будут наполнять в основном лишь черные дыры и сгоревшие звезды», - сказал Каплан, представив, однако в новом исследовании, слегка другую картину – в которой некоторые из этих «мертвых звезд» могут «воскреснуть», чтобы вспыхнуть напоследок еще один раз.

Массивные звезды в нашей Вселенной заканчивают жизненный цикл мощной вспышкой, называемой сверхновой. Сверхновые происходят, когда в недрах массивной звезды накапливается определенное количество железа – которое не может быть превращено в более тяжелые ядра в результате термоядерного синтеза. В отличие от них звезды относительно небольшой массы в конце жизненного цикла превращаются в так называемые «белые карлики» - догорающие остатки, содержащие большое количество элементов легче железа. Считается, что через огромное количество времени все белые карлики во Вселенной остынут и превратятся в черные карлики.

В своей работе Каплан обращает внимание на тот факт, что в недрах черных карликов даже по истечении большого времени все же остается значительное количество легких элементов и не перестают протекать реакции термоядерного синтеза, ведущие к формированию железа – только эти реакции идут с очень низкой скоростью. Поэтому некоторые, наиболее массивные черные карлики все же ждет в конечном счете вспышка сверхновой, считает Каплан. В своей работе ученый рассчитал необходимое для этой «финальной» вспышки черного карлика время – оно составило порядка 10^1100 лет. Также, согласно автору, через 10^32000 лет все черные карлики Вселенной окончательно догорят, и в ней уже никогда больше нельзя будет увидеть ни одной вспышки.

На прошлой неделе, в то время как Curiosity готовился к бурению, миссия Perseverance (Настойчивость) готовилась к запуску на Марс. Вчера утром мы ожидали увидеть скважину Мэри Эннинг, но из-за незначительной проблемы с рычагом ровера последовательность движений не была выполнена, поэтому мы ожидаем увидеть новую скважину завтра. Возможно, Curiosity - просто добросовестный ровер, который не хотел украсть славу у ровера Perseverance в день его запуска.

В этот день работа по бурению будет использовать большую часть доступных ресурсов Curiosity, но у нас будет некоторое время, доступное для деятельности по мониторингу атмосферы. Она будут включать наблюдение камерой Mastcam неба, чтобы следить за высокими уровнями пыли, которые ожидаются в этом сезоне на Марсе. В этот день уместно смотреть вверх, поскольку Perseverance начинает стремительно приближаться к Марсу.

А первый шаг на пути к открытию мы сделали после того, как в 2014 году вышла статья американских астрономов Чада Трухильо и Скотта Шепарда. Они заметили, что орбиты наиболее удаленных тел в поясе Койпера (область за орбитой Нептуна, где обращается множество мелких ледяных тел, именно она прежде считалась «родиной» короткопериодических комет. — Прим. «Вокруг света») очень похожи, в частности наклонены под одним углом к плоскости эклиптики — той плоскости, в которой Земля вращается вокруг Солнца. Это странно.И как вы объяснили эти странности?
Поначалу мы пытались объяснить их галактическим эффектом, то есть гравитацией в Галактике в целом, и самогравитацией пояса Койпера: мы предположили, что в нем достаточно материала, чтобы модулировать все эти орбиты. Около года мы работали над решениями, в которых не фигурировала бы девятая планета, но ничего не получалось. Например, оказалось, что галактический эффект работает, если Солнце расположено намного ближе к центру Галактики, чем оно есть на самом деле. А чтобы самогравитация имела значение, пояс Койпера должен быть в сто раз тяжелее. Мы пробовали самые разные идеи, которые ни к чему не приводили. Отчаявшись, наконец решили: попробуем то, чего не хотели трогать, — гипотезу планеты в этом поясе. И тогда даже первые, очень грубые модели сразу начали показывать что-то похожее на имеющиеся данные.

То есть вы предсказали существование планеты, но не обнаружили ее. Как скоро мы ее увидим?

Думаю, лет через пять. Для поиска мы используем движение Земли. Представьте, что вы едете на машине и делаете фотографии каждые три секунды. На фотографиях то, что близко к дороге, например деревья на обочине, смещается быстрее, чем облака на горизонте. Мы собираемся использовать этот эффект, чтобы идентифицировать планету — она находится к Земле намного ближе, чем звезды, на фоне которых мы ее увидим, когда найдем.

Причем уже сейчас на основе тех данных, что у нас есть, две трети длины вероятной орбиты можно исключить из поиска. Чисто статистически легко предсказать, что планета, которая движется по очень вытянутой орбите, будет, скорее, на дальнем от нас участке.

В будущем мы планируем все точнее определять орбиту планеты № 9. Сейчас на карте неба она выглядит как лента где-то в 10 градусов шириной — это многовато.Досье
Планета № 9

Пока безымянная планета имеет самую протяженную орбиту из всех планет Солнечной системы, перигелий (минимальное расстояние от Солнца) 200–250 а.е., афелий (максимальное расстояние до звезды) — 1000–1200 а.е. Периодичность обращения — около 15 тысяч лет. Масса — примерно 10 масс Земли. Образовалась, предположительно, вместе с Ураном и Нептуном и имеет такой же химический состав.

Наименование небесным телам присваивает Международный астрономический союз (International Astronomical Union) на ассамблеях, проходящих раз в три года (следующая состоится в 2018 г.)

Американский астроном Дейв Джуитт, открывший пояс Койпера, считает, что вы проанализировали слишком мало объектов с аномальными орбитами, чтобы делать радикальный вывод о наличии новой планеты...


О, это веселая история. Дейв работает в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе рядом с нами, и этот спор я веду с ним уже очень давно. Ответ на его претензии такой: хотя мы работаем с маленькой статистикой, но специальный математический аппарат, разработанный для статистики малых чисел, говорит, что никакой проблемы в этом нет. Более того, мы задали сами себе тот же вопрос: у нас есть шесть объектов, какова вероятность, что мы видим эти данные случайно? Ответ: 0,007%, то есть примерно 1 шанс из 15 тысяч. Конечно, нам и самим хотелось бы иметь намного больше данных, но пока у нас их просто нет.
Kosmos05.jpg
Первооткрыватели девятой планеты, пока не получившей имя: Майкл Браун (слева) и Константин Батыгин. Брауна называют «убийцей Плутона»: одну планету он «закрыл», другую теперь открыл.

Осталось ли в Солнечной системе еще что-то странное, что невозможно объяснить даже при помощи планеты?

Да. Например, нечто непонятное происходит в поясе Койпера в полосе между 150 и 250 а.е. от Солнца (астрономическая единица — расстояние от Земли до Солнца, примерно 149,6 млн км. — Прим. «Вокруг света»). Мы пока не очень понимаем, что нам говорят данные, но получается, что орбиты объектов там устроены слишком сложно. Эту часть задачи мы еще решили не полностью, продолжаем исследования.

Новая информация о строении Солнечной системы поможет объяснить возникновение жизни во Вселенной?

Это непростой вопрос. Если брать Землю как образец обитаемой планеты, жизнь во Вселенной должна встречаться не очень часто. Думаю, тут дело в Юпитере, который, кстати, сам по себе аномалия — планеты вроде Юпитера встречаются только у 5% звезд, подобных Солнцу. Так вот, Юпитер, как и Сатурн, образовался всего на миллион лет позже Солнца, а Луна, для сравнения, — на 90 миллионов лет позже. Похоже, что в процессе «стройки» Юпитер забрал себе «лишний» материал. И если бы он этого не сделал, Земля сформировалась бы куда быстрее. Из-за такой «жадности» Юпитера у нашей планеты очень тонкая атмосфера — это тоже галактическая аномалия. Большинство экзопланет (даже сопоставимой массы) имеют на порядок более массивную атмосферу.

Какие последствия ваше открытие может иметь для астрономии?

За последние 20 лет были найдены тысячи звездных систем с экзопланетами. Солнечная система выделяется на их фоне нестандартностью. Круглые, четкие орбиты — редкость во Вселенной. Большинство экзопланет, масса которых сравнима с массой планет-гигантов Солнечной системы, имеют очень вытянутые орбиты. Они совсем не похожи на орбиты Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, но зато очень похожи на орбиту девятой планеты. Так что, как ни странно, именно планета № 9 и ее экзотическая орбита делают Солнечную систему в целом менее необычной.


Родился в 1986 году в Москве, вместе с семьей переехал в Японию, затем — в США.

Учился астрофизике в Калифорнийском университете в Санта-Крузе, потом в Калифорнийском технологическом институте, где исследовал внутреннюю структуру планет типа «горячий Юпитер» и раннюю динамическую эволюцию внешних областей Солнечной системы совместно с Майком Брауном (соавтором открытия девятой планеты). После постдокторантуры в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики в 2014 году вернулся в Калифорнийский технологический институт в качестве доцента.



Я родился в России. Одно из самых ярких детских воспоминаний — как ненавидел тихий час в детском саду. Я, в принципе, неплохо помню начало 1990-х годов и теперь понимаю, что страна изменилась драматически. На тот момент я был очень счастлив, что у нас внезапно появилась кока-кола: для меня это было большим скачком в качестве жизни.

Моя семья уехала из России в 1994 году, когда мне исполнилось восемь лет. Пять лет мы прожили в Японии, в Токио. Я ходил в японскую школу, и это был ни с чем не сравнимый опыт. В 1999-м мы переехали в США.

Я долгое время собирался быть музыкантом, занимался музыкой примерно до середины университетского курса. Когда подавал документы в университет, было два пути: или остаться в Северной Калифорнии и продолжать играть в своей группе The Seventh Season (я играю на гитаре и пою), или переехать в Санта-Барбару, где меня приняли на интересную программу — параллельного обучения на музыкальном факультете и физическом. Но я туда все же не поехал, а начал изучать астрофизику в Калифорнийском университете в Санта-Крузе. Сейчас работаю в Калифорнийском технологическом институте.

Первая миссия НАСА по отбору образцов грунта с поверхности астероида выходит на заключительный этап подготовки к операции по отбору образцов. На следующе неделе аппарат OSIRIS-REx произведет вторую по счету репетицию маневров по снижению и отбору проб с поверхности астероида Бенну – в последний раз перед реальной операцией, которая намечена на осень этого года.

11 августа миссия произведет репетицию маневров по снижению под названием Matchpoint – вторую по счету репетицию операции по отбору образцов, носящей название Touch-and-Go (TAG). Эта тренировочная миссия будет близка по содержанию к репетиции под названием Checkpoint, в ходе которой были отработаны два первых маневра по снижению, однако на этот раз последовательность будет дополнена третьим маневром, называемым включением двигателей «Matchpoint». В ходе этой предстоящей тренировки аппарат подойдет к планируемому месту отбора образцов под названием Найтингейл (англ. Nightingale — «соловей») еще ближе – снизившись до высоты примерно 40 метров над поверхностью – после чего вновь удалится прочь от астероида.

В ходе этой репетиции аппарат впервые выполнит маневр Matchpoint, предполагающий синхронизацию с вращением астероида Бенну. Кроме того, команда миссии получит возможность более подробно освоить последовательность действий по снижению в реальных условиях, а также подтвердить, что все системы получения изображений, навигации и определения расстояний аппарата отработают в штатном режиме в ходе реальной операции по отбору образцов.

20 октября космический аппарат подойдет к поверхности астероида Бенну и осуществит комплекс операций по снижению и отбору образцов. В ходе этого события механизм отбора проб аппарата OSIRIS-REx будет находиться в контакте с поверхностью астероида на протяжении примерно 5 секунд, выстрелит в поверхность зарядом, содержащим сжатый азот, чтобы выбить требуемое количество грунта, произведет отбор пробы и удалится от поверхности космического камня. Возврат зонда на Землю ожидается 24 сентября 2023 г.

Почему же тогда новая экзопланета под номером GJ 3512b вызвала среди ученых такой переполох? Да потому, что если исходить из классической астрофизической модели, такой планеты просто не должно быть!
До сих пор считалось, что все планеты формируются по одному и тому же принципу, хорошо известному по нашей Солнечной системе. И вдруг появляется какая-то выскочка, которая опрокидывает все устоявшиеся законы: неожиданно выясняется, что во Вселенной существует не один способ возникновения планет, а по крайней мере два!Весь этот сыр-бор разгорелся из-за ничем не примечательной звездочки GJ 3512, расположенной в созвездии Большой Медведицы в 30 световых годах от Земли. Эту звезду, в соответствии с ее размерами и цветом, отнесли к красным карликам: она в десять раз меньше и легче Солнца. Но когда астрофизики испанской обсерватории Калар-Альто решили получше рассмотреть ее, их ждала неожиданность.

МИНИ ЗАТМЕНИЯ

Поскольку послать космический зонд к столь далеким небесным телам мы не в состоянии, нам приходится изучать их по свету, который они испускают. И кстати, именно благодаря этому свету мы узнаем о существовании экзопланет, ведь, в отличие от сияющих звезд, планеты света не излучают. И как же тогда их находят? По тому, как ведет себя звезда, ведь если у нее есть планеты, они будут оказывать на нее воздействие.

Самый простой способ – наблюдать за яркостью звезды: если летящая по своей орбите планета слегка заслонит ее, мы увидим, что яркость звезды снизилась. К сожалению, у этого метода есть существенный недостаток: планета должна непременно проходить между звездой и нами, то есть Землей. Поэтому астрономы, наблюдавшие за GJ 3512, использовали другой метод, основанный на измерении лучевых скоростей . С помощью данного метода удалось обнаружить 20% всех экзопланет, так что это вполне эффективное оружие охотников за далекими космическими объектами. Суть метода заключается в том, чтобы фиксировать даже самые минимальные движения звезды в сторону Земли или от нее, вызванные гравитацией близлежащей планеты.

вероятно, были вызваны выбросом и последующим охлаждением плотных горячих газов.

В период между октябрем и ноябрем 2019 г. космический телескоп Hubble («Хаббл») наблюдал плотный, горячий материал, который удалялся от звезды со скоростью порядка 300 000 километров в час. В следующем месяце несколько наземных обсерваторий наблюдали спад яркости в южном полушарии Бетельгейзе, словно вызванный облаком материала, блокирующим часть звездного света. К февралю 2020 г. звезда потеряла более двух третьих своей яркости – потускнение, которое без труда можно было увидеть невооруженным глазом – в связи с чем некоторые исследователи предположили, что в ближайшем времени Бетельгейзе может взорваться как сверхновая. Благодаря постоянным наблюдениям этой звезды, проводимым при помощи «Хаббла», исследователи смогли проследить назад во времени источник этого таинственного снижения яркости.

«При помощи «Хаббла» мы ранее наблюдали горячие конвекционные ячейки на поверхности Бетельгейзе, а осенью 2019 г. мы обнаружили большое количество плотного горячего газа, движущегося в сторону от звезды со стороны ее атмосферы. Мы думаем, что этот газ охладился на расстоянии в миллионы километров от звезды и сформировал частицы пыли, которые заблокировали часть света, испускаемого южным полушарием звезды, и вызвали снижение яркости светила, наблюдаемое в январе и феврале, - сказала Андреа Дюпри (Andrea Dupree), заместитель директора Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра и главный автор нового исследования. – Яркость этого материала превышала нормальную яркость звезды в 2-4 раза. И затем, примерно месяц спустя, яркость южной части Бетельгейзе значительно упала, звезда заметно потускнела. Мы думаем, что это связано с формированием темного облака из материала, выброшенного в ходе вспышки, зарегистрированной «Хабблом».

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Планетолог доктор Хелен Мэйнард-Кейсли (Helen Maynard-Casely) вместе с коллегами изучили поведение твердого метана и азота при изменениях температуры в диапазоне, характерном для Плутона, а также смогли внести исправления в модели, использующие ранние, некорректные представления о структуре азота при этих температурах.

В своем исследовании команда Мэйнард-Кейсли также демонстрирует свидетельства неожиданных изменений в ориентации зерен твердого метана и азота при нагревании, которые могут указывать на рост зерен.

Плутон, наклоненный на своей оси под углом 120 градусов, испытывает сезонные колебания температуры в диапазоне от 24 до 54 Кельвинов (от минус 250 до минус 220 градусов Цельсия) в ходе своего обращения вокруг Солнца, период которого составляет 248 лет.

Изучение механических свойств твердого азота и метана при низких температурах сопряжено со значительными трудностями, а потому представляет собой относительно слабо разработанную научную область.

Мэйнард-Кейсли в своей работе воссоздала эти условия, используя дифрактометр высокой интенсивности Wombat и криогенные установки. Она выполнила исследования теплового расширения метана и азота, поскольку научных работ такого рода ранее не проводилось.

Изменения плотности обоих веществ могут помочь объяснить гляциологию Плутона.

В ходе исследования Мэйнард-Кейсли выяснила, что низкотемпературная альфа-форма азота, в которой молекулы этого элемента пребывают при криогенных температурах, поддерживающихся на Плутоне, имеет иную элементарную ячейку (пространственная группа Pa3̅), чем считалось ранее (пространственная группа P213). Пространственная группа элементарной ячейки важна, поскольку оказывает большое влияние на физические свойства вещества. Так, в случае ячейки пространственной группы P213 следовало бы ожидать пироэлектрических свойств, состоящих в том, что при нагревании образца должна выделяться энергия, в то время как структура льдов Плутона, выявленная при помощи аппарата НАСА New Horizons, демонстрирует отсутствие признаков этого эффекта, пояснила Мэйнард-Кейсли. Пребывающий в альфа-форме азот имеет значительную упорядоченность строения и занимает относительно небольшой объем, в то время как при чуть более высоких температурах, составляющих порядка 44 Кельвина, молекулы азота свободно вращаются в пластическом состоянии. Фаза I метана также описывается как пластическое состояние, в котором слабое взаимодействие между молекулами и их свободная ориентация сообщают веществу механическую мягкость

Большинство этих звезд имеют достаточно большие орбиты, чтобы их движение описывалось ньютоновской гравитацией и законами движения Кеплера. Но некоторые орбиты настолько близки, что их орбиты могут быть точно описаны только общей теорией относительности Эйнштейна. Звезда с наименьшей орбитой известна как S62. Самое близкое приближение к черной дыре заставляет ее двигаться со скоростью более 8% скорости света.

Сверхмассивная черная дыра нашей галактики известна как Стрелец A. Это масса около 4 миллионов Солнц, и мы знаем это из-за звезд, которые вращаются вокруг нее. На протяжении десятилетий астрономы отслеживали движение этих звезд. Вычисляя их орбиты, мы можем определить массу черной дыры.

Наиболее изученная звезда, вращающаяся вокруг черной дыры, известна как S2. Это яркая голубая гигантская звезда, которая обращается вокруг черной дыры каждые 16 лет. В 2018 году S2 приблизилась к черной дыре вплотную, это дает нам возможность наблюдать эффект относительности, известный как гравитационное красное смещение. Если вы подбрасываете мяч в воздух, он замедляется при подъеме. Если вы направите луч света в небо, свет не замедлится, но гравитация заберет часть его энергии. В результате луч света становится красным, когда он поднимается из гравитационного колодца. Этот эффект был замечен в лаборатории, но S2 дал нам возможность увидеть его в реальном мире. Конечно же, при близком приближении свет S2 сместился к красному, как и было предсказано.

В течение многих лет S2 считалась самой близкой звездой к этой черной дыре, но затем была открыта S62. Как недавно обнаружила команда ученых, это звезда примерно вдвое массивнее Солнца, которая обращается вокруг черной дыры каждые десять лет. По их расчетам, при самом близком приближении ее скорость приближается к 8% скорости света. Это так быстро, что в игру вступает замедление времени. Час на S62 будет длиться около 100 земных минут.

Из-за своей близости к черной дыре S62 не следует по кеплеровской орбите. Вместо того чтобы быть просто эллипсом, он следует за движением спирографа, где его орбита прецессирует примерно на 10° с каждым циклом. Этот вид релятивистской прецессии впервые наблюдался на орбите Меркурия, но только как небольшой эффект.

Осенью 2022 года S62 сделает еще один близкий подход к черной дыре. Это должно позволить астрономам проверить эффекты теории относительности даже более точно, чем близкое приближение S2.

Конец июля был захватывающим для Марса и нас, марсиан, с успешным запуском марсохода Perseveranceи Curiosity сверлил свою 27-ю буровую скважину на цели «Мэри Эннинг»! В начале дня нас приветствовал всегда желанный вид буровой скважины, окруженной кучей хвостов от бурения. Из инженерных данных мы узнали, что сверло прорезало камень, как масло, в основном используя вращающийся режим с низкими параметрами уровнями ударов, необходимыми к концу бурения.

Удивительно, как сам процесс бурения может многое рассказать о составе породы еще до того, как образец будет подан в инструмент CheMin. Простота бурения, а также комковатость хвостов бурения намекают на то, что порода из Мэри Эннинг мелкозернистая и потенциально глинистая. Тем не менее, нам нужен анализ в CheMin для подтверждения минералогии породы, поэтому мы с нетерпением ждем этих результатов на следующей неделе!

В продолжение нашего контрольного списка по бурению, наш план из трех частей был сфокусирован на характеристике пород Мэри Эннинг. На этом этапе часть породы будет проанализирована визуально, чтобы мы могли убедиться, что его можно доставить в CheMin и SAM. Мы также запланировали химические измерения с помощью ChemCam в скважине, чтобы задокументировать химию горных пород на глубине. Многоспектральные наблюдения Mastcam и пассивные наблюдения ChemCam хвостов бурения также дадут нам дополнительную спектральную оценку минералогии бурения.

Множество других наблюдений закончат наш плотный план действий. ChemCam проверит три дополнительных цели: «Geikie», «Fearns» и «Great Trossachs», некоторые из которых содержат темные пятна, которые могут объяснять переменную химию, которую мы наблюдали в последнее время. Mastcam также сделает две большие фото мозаики, чтобы заполнить наш большой снимок рабочей области и запечатлеть длинное, заметное обнажение с трещиной в глинистосодержащей области.

Мы также запланировали сделать пару снимков с помощью MARDI, чтобы продолжить наблюдения за изменениями. Они будут сфокусированы на том, чтобы делать снимки одного и того же местоположения во времени, для отслеживания движения зерен почвы из-за ветра. Атмосферные условия также будут отслеживаться с помощью различных наблюдений, фиксации пыльных вихрей и измерений в атмосфере