Во вторник трое ученых получили Нобелевскую премию по физике за продвижение нашего понимания черных дыр, всепоглощающих монстров, которые прячутся в самых темных частях Вселенной и до сих пор сбивают с толку астрономов.
Британец Роджер Пенроуз, немец Рейнхард Генцель и американка Андреа Гез объяснили миру эти тупики космоса, пожирающие свет и даже время. Основы как научных фактов, так и вымысла, черные дыры до сих пор полностью не изучены, но они каким-то образом глубоко связаны с созданием галактик, в которых существуют звезды и жизнь.
Нобелевский комитет заявил, что Пенроуз из Оксфордского университета получил половину премии этого года за открытие того, что знаменитая общая теория относительности Альберта Эйнштейна предсказывает образование черных дыр.
Генцель, который работает как в Институте Макса Планка в Германии, так и в Калифорнийском университете в Беркли, и Гез из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, получили вторую половину приза за открытие «сверхмассивного компактного объекта» в центре нашей галактики. Этот объект тоже был черной дырой, хотя и гигантской.
Премия отмечает то, что Нобелевский комитет назвал «одним из самых экзотических объектов во Вселенной», и те, которые «по-прежнему вызывают множество вопросов, требующих ответов и мотивирующих будущие исследования».
Черные дыры находятся в центре каждой галактики, а более мелкие разбросаны по всей вселенной. Само их существование ошеломляет, принимая то, что люди испытывают каждый день на Земле - свет и время, - и искажает их таким образом, который кажется нереальным.
«Черные дыры, потому что их так трудно понять, - вот что делает их такими привлекательными, - сказала Гез в интервью Associated Press во вторник утром. - Я действительно считаю науку большой, гигантской головоломкой».
55-летняя Гез поступила в колледж по специальности математика, потому что ее очаровала концепция бесконечности. Поскольку время замедляется и даже останавливается в этих черных дырах, Гез сказала, что она все еще в некотором роде изучает бесконечность.
«Это смешивание пространства и времени», - сказал Гез, добавив, что именно это делает черные дыры такими сложными для понимания.
89-летний Пенроуз доказал с помощью математики, что образование черных дыр возможно, во многом на основе общей теории относительности Эйнштейна.
«Сам Эйнштейн не верил, что черные дыры действительно существуют, эти сверхтяжелые монстры, которые захватывают все, что попадает в них», - заявил Нобелевский комитет. «Ничто не может убежать, даже свет».
Мартин Рис, британский королевский астроном, отметил, что Пенроуз вызвал «возрождение» в изучении теории относительности в 1960-х годах и что вместе с молодым Стивеном Хокингом он помог закрепить доказательства Большого взрыва и черных дыр.
«Пенроуз и Хокинг - это два человека, которые со времен Эйнштейна сделали больше, чем кто-либо другой, чтобы углубить наши знания о гравитации», - сказал Рис. «К сожалению, эта награда была слишком отложена, чтобы позволить Хокингу разделить заслугу».
Хокинг умер в 2018 году, а Нобелевские премии получают только живые.
В 1990-х Генцель и Гез, возглавляя отдельные группы астрономов, нацелили свои взоры на покрытый пылью центр нашей галактики Млечный Путь, регион под названием Стрелец A*, где происходило что-то странное.
Обе команды обнаружили, что существует «чрезвычайно тяжелый, невидимый объект, который тянет за собой нагромождение звезд, заставляя их метаться с головокружительной скоростью».
Это была черная дыра. Не просто обычная черная дыра, а сверхмассивная, в 4 миллиона раз больше массы нашего Солнца.
Первое изображение, полученное Гез, было сделано в 1995 году с помощью телескопа Кека на Гавайях, который только что подключился к сети. Год спустя другое изображение, казалось, указывало на то, что звезды около центра Млечного Пути кружили вокруг чего-то. Третье изображение привело Гез и Генцеля к мысли, что они действительно что-то поняли.
Ожесточенная конкуренция развернулась между Гез и Генцелем, команда которых использовала ряд телескопов в Европейской южной обсерватории в Чили.
«Их соперничество подняло их на более высокие научные высоты», - сказал астроном из Гарварда Ави Лоеб.
Выступая после объявления награды, 68-летний Генцель сказал, что, возможно, пришло время отложить конкуренцию.
«Нам нужно посмотреть, продолжим ли мы эти исследования, поскольку мы оба были коронованы, для совместной работы», - сказал он, отметив огромное финансирование, необходимое для создания все более крупных и лучших инструментов. Это может однажды опровергнуть теорию Эйнштейна и открыть новую сферу физики.
Гез - четвертая женщина, получившая Нобелевскую премию по физике после Марии Кюри в 1903 году, Марии Гепперт-Майер в 1963 году и Донны Стрикленд в 2018 году.
«Я надеюсь, что смогу вдохновить других молодых женщин на эту область науки. Это область, доставляющая столько удовольствий. И если вы увлечены наукой, вы можете сделать так много», - сказал Гез.
Премию обычно делят несколько ученых, работавших в смежных областях. В прошлом году приз был удостоен канадского космолога Джеймса Пиблза за теоретические работы о первых моментах после Большого взрыва и швейцарских астрономов Мишеля Майора и Дидье Келоза за открытие планеты за пределами нашей солнечной системы.
Престижная награда включает в себя золотую медаль и денежный приз в размере 10 миллионов крон (более 1,1 миллиона долларов), предоставленный по завещанию, оставленному 124 года назад создателем премии шведским изобретателем Альфредом Нобелем. Сумма была недавно увеличена с учетом инфляции.
Новые звезды рождаются в «водовороте», запечатленном «Хабблом»
Расположенная на расстоянии около 60 миллионов световых лет от нас, галактика NGC 1365, представленная на этом удивительном новом снимке, сделанном при помощи космической обсерватории Hubble («Хаббл») НАСА/ЕКА, относится к классу спиральных галактик с перемычкой. читать дальше
Находящиеся в направлении созвездия Печь, эти голубые и огненно-рыжие завитки показывают нам вновь сформировавшиеся звезды, а также сгустки пыли, которые вскоре превратятся в «звездные колыбели».
На периферии снимка можно видеть гигантские звездообразовательные области, входящие в состав галактики NGC 1365. Эти яркие светло-голубые пятна указывают на присутствие больших количеств новорожденных звезд, сформировавшихся из коалесцирующих под действием гравитации газа и пыли внутри внешних спиральных рукавов галактики.
Этот снимок был сделан при помощи космического телескопа Hubble в рамках совместного обзора неба с наземной радиообсерваторией Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), расположенной на территории Чили. Эта наблюдательная кампания поможет ученым оценить влияние разнообразия галактических условий, наблюдаемых в близлежащей части Вселенной – включая галактику NGC 1365 и другие галактики, такие как NGC 2835 и NGC 2775 – на формирование звезд и звездных скоплений. Ожидается, что этот обзор неба, носящий название PHANGS, позволит запечатлеть свыше 100 000 облаков газа и звездообразовательных областей, расположенных за пределами нашей галактики Млечный путь. Изучение этих снимков позволит ученым глубже понять связи между облаками холодного газа, формированием звезд, а также общей формой и морфологией галактик.
Транснептуновый объект Аррокот, также известный как Ultima Thule, мимо которого зонд НАСА New Horizons («Новые горизонты») прошел прямо под Новый 2019-й год, мог значительно изменить свою форму в первые 100 миллионов лет после формирования. В новом исследовании группа астрономов из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка, Германия, и Китайской академии наук выдвигает предположение, что необычная форма объекта Аррокот, напоминающая сплющенного снеговика, может являться результатом эволюции, обусловленной испарением летучих веществ. Расчеты, проведенные командой, могут также помочь выяснить происхождение других транснептуновых объектов.
Необычная форма объекта Аррокот давно вызывает у астрономов много вопросов. Это тело представляет собой контактную двойную систему, которая образовалась в результате медленного объединения двух отдельных тел, формировавшихся неподалеку друг от друга. Оно состоит из двух связанных долей, меньшая из которых слегка сплющена, а большая доля – сплющена довольно значительно.
Согласно новой гипотезе, предложенной этой группой астрономов, возглавляемой Ладиславом Резаком (Ladislav Rezac) из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка, необычная форма «блина», которую имеют доли объекта Аррокот, может быть связана с постепенным удалением из состава материала этого объекта летучих соединений. Сначала могло произойти космическое столкновение между сферическим и сплющенным телами, а затем, когда Аррокот «расчистил» облако пыли, внутри которого происходило его формирование, с поверхности объекта под действием солнечного света начали медленно удаляться летучие соединения, такие как метан и монооксид углерода. Поскольку ось вращения объекта Аррокот лежала почти в одной плоскости с его солнечной орбитой, основная потеря массы пришлась на приполярные области, в результате чего объект приобрел характерную форму «блина
Определены точные расстояния до 18 карликовых галактик
Астрономы из Специальной астрофизической обсерватории (САО) РАН, расположенной в п. Нижний Архыз, Российская Федерация, провели фотометрические наблюдения карликовых галактик, идентифицированных при помощи обзора неба под названием ALFALFA. Эти результаты позволили исследователям определить точные расстояния до 18 карликовых галактик.
Карликовые галактики, особенно те из них, которые содержат водород и располагаются вдали от соседних галактик, представляют собой интересные цели для наблюдений. Учитывая тот факт, что эволюция в таких карликовых галактиках протекает почти совершенно без внешнего влияния, они имеют большое значение для понимания процессов формирования звезд в составе галактик.
Астрономы из САО Ольга Александровна Галазутдинова и Николай Александрович Тихонов использовали радиообсерватории для точного определения расстояний до 18 карликовых галактик. Эти карликовые галактики были обнаружены при помощи обзора неба Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA), а их снимки были получены при помощи космического телескопа Hubble Space Telescope (HST).
Согласно работе Галазутдиновой и Тихонова, эти карликовые галактики располагаются на расстояниях от 16,6 до 39,1 миллиона световых лет от Земли. Ближайшая к нашей планете карликовая галактика из данного набора носит обозначение AGC 238890, а самая отдаленная - AGC 747826.
Расстояния до остальных карликовых галактик составляют не менее 20 миллионов световых лет, а 11 из этих карликовых галактик расположены на дистанциях свыше 27,5 миллиона световых лет. Два объекта из этого списка, а именно карликовые галактики AGC 198507 и AGC 739005, оказались на самом деле двойными галактиками.
«Саморазъедающийся» ракетный двигатель, который направлен на вывод небольших полезных нагрузок на орбиту путем сжигания собственной конструкции в качестве топлива, получил финансовую поддержку правительства Великобритании.
Компания Defense & Security Accelerator (DASA), входящая в состав Министерства обороны, пообещала выделить 90 000 фунтов стерлингов [116 080 долларов США] на дальнейшую разработку двигателя автофага (autophage), который строится в инженерной школе Джеймса Ватта Университета Глазго. Команда разработчиков надеется, что эта новая ракета создаст возможности для запуска на космодромах северных регионов Великобритании.
Двигатели с автофагами уже были испытаны командой Глазго с использованием твердого топлива. Новое финансирование будет подтверждено исследованиями, необходимыми для использования более энергичного гибридного ракетного топлива: твердой топливной трубки, содержащей жидкий окислитель. В следующем году двигатель будет испытан в Кингстонском университете в новой ракетной лаборатории в Лондоне.
Доктор Патрик Харкнесс из инженерной школы Джеймса Ватта сказал: «Мы очень рады, что DASA поддерживает программу автофага. Новое топливо приблизит нас к цели, потому что оно содержит достаточно энергии, чтобы достичь орбиты в меньшей ракете-носителе.
«Конкретные полезные нагрузки, на которые мы нацелены, включают небольшие спутники, благодаря которым Глазго становится все более известным. В настоящее время их запуск часто занимает много времени, потому что они должны быть сгруппированы для полета на более крупной ракете, и эта большая ракета часто запускается с площадок в США или Казахстана. На это могут уйти годы.
«Концепция автофага проста: сжечь и резервуары. Это экономит лишнюю массу и означает, что мы можем миниатюризировать транспортное средство.
«Корпус гибридной ракеты-автофага будет представлять собой трубку с твердым топливом, содержащую жидкий окислитель. Вся сборка будет потребляться снизу вверх двигателем, который испарит топливную трубку, добавит окислитель и сожжет смесь для создания тяги. К тому моменту, когда аппарат выйдет на орбиту, двигатель израсходует весь корпус ракеты, и останется только полезная нагрузка».
Техническую разработку двигателя ведет Кшиштоф Бздык, который недавно присоединился к Университету Глазго из НАСА. Он объяснил: «Двигатель должен быть достаточно горячим, чтобы испарить топливную трубку, но в то же время не разрушать себя в процессе эксплуатации. Мы будем использовать холодную топливную трубку, входящую в двигатель, как средство контроля температуры в процессе, называемом регенеративным охлаждением. Но даже в этом случае образец для испытаний должен быть изготовлен из экзотических материалов, таких как вольфрам и графит, по крайней мере, до тех пор, пока мы полностью не поймем температуру внутри».
Доктор Харкнесс сообщил: «Спрос на такие типы запусков могут достигнуть 3 000 в год к середине этого десятилетия - потенциальная глобальная рыночная стоимость в 100 миллионов фунтов стерлингов.
«Ракеты меньшего размера, подобные этой, которые можно запускать с площадок здесь, в Британии, могут стать ключом к открытию этого рынка. У Великобритании есть стратегическая цель - обеспечить к 2030 году 10% мировой космической индустрии, и мы считаем, что наш двигатель автофага имеет уникальные возможности для реализации этой цели. Мы с нетерпением ждем продолжения нашей работы по разработке двигателя и помощи Великобритании в поиске своего места в космосе».
Новая модель формирования систем из двух нейтронных звезд
В недавно опубликованном исследовании команда астрономов из научного центра ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) Университета Монаша, Австралия, предлагает новый метод анализа гравитационных сигналов, указывающих на столкновения между нейтронными звездами, особенность которого состоит в том, что две компоненты системы различают не по массе, а по типу, причем в основу этой классификации положена скорость собственного вращения.
Нейтронные звезды представляют собой экстремально плотные остатки массивной звезды, вспыхнувшей как сверхновая. В 2017 г. гравитационно-волновые детекторы LIGO и Virgo впервые наблюдали столкновение между двумя нейтронными звездами, получившее название GW170817. Это столкновение получило большую известность, поскольку ему было найдено соответствие в гамма-, оптическом и микроволновом диапазонах. В январе этого года было обнаружено еще одно столкновение между нейтронными звездами под названием GW190425, однако для него на небе не было найдено соответствующего источника электромагнитного излучения.
Согласно схеме, предлагаемой командой из Университета Монаша во главе с Синцзяном Чжу (Xing-Jiang Zhu), формирование системы из двух нейтронных звезд происходит следующим образом. Сначала в системе из двух массивных звезд вспыхивает первая по счету сверхновая, а затем материал со второй компоненты начинает постепенно перетекать на образовавшуюся нейтронную звезду, что приводит к увеличению скорости собственного вращения последней. После вспышки второй сверхновой наблюдается ситуация, когда первая нейтронная звезда уже значительно разогналась за счет отобранной у второй компоненты массы, а вновь образовавшаяся нейтронная звезда вращается относительно медленно. Таким образом, при равных массах исходных звезд данная модель позволяет получить систему, в которой две нейтронные звезды имеют значительно различающиеся скорости вращения.
Применив свою модель к системам GW170817 и GW190425, авторы работы нашли, что в первой из систем различие между скоростями вращения компонент имеет очень небольшую величину, поэтому можно предположить, что система представляет собой результат совместной эволюции нейтронных звезд на протяжении миллиардов лет, в течение которых скорость обеих нейтронных звезд значительно снизилась. Это хорошо согласуется также с низкой звездообразовательной активностью в окрестностях данной системы. В случае системы GW190425 одна из компонент вращается очень быстро, с периодом порядка 15 миллисекунд, следовательно система является относительно молодой, делают вывод исследователи.
Астрономы нашли убедительные свидетельства того, что планеты начинают формироваться уже в то время, когда новорожденные звезды еще растут. Новый снимок высокого разрешения, полученный при помощи радиообсерватории Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), демонстрирует молодой протопланетный диск, прорезанный множественными щелями. Эта система является самым молодым и подробно изученным примером формирования планет из колец пыли, являющихся для них «колыбелями».
Международная команда астрономов под руководством Доминика Сегуры-Кокса (Dominique Segura-Cox) из Института внеземной физики Общества Макса Планка, Германия, наблюдала протозвезду IRS 63 при помощи радиоантенн обсерватории ALMA. Эта система находится на расстоянии 470 световых лет от Земли и расположена внутри плотного облака межзвездного материала под названием L1709, лежащего в направлении созвездия Оруженосца. Настолько молодые протозвезды, как IRS 63, окружены плотным газопылевым «коконом», из которого происходит питание протозвезды и протопланетного диска.
В системах старше 1 миллиона лет после завершения набора протозвездами большей части их массы учеными ранее были неоднократно обнаружены кольца пыли. Система IRS 63 отличается, в первую очередь, тем, что ее возраст составляет менее 500 000 лет, то есть он составляет менее половины от возраста других молодых звезд, окруженных кольцами пыли, и данная протозвезда в настоящее время до сих пор продолжает наращивать массу.
«Кольца в диске вокруг звезды IRS 63 очень молодые, - подчеркивает Сегура-Кокс. – Мы думали, что сначала звезды входят в пору «созревания», и лишь потом в их системах появляются планеты. Но теперь мы видим, что протозвезды и планеты растут и эволюционируют вместе с самых ранних этапов их жизненного цикла».
Команда нашла в молодом диске вокруг звезды IRS 63 пыль общей массой примерно в 0,5 массы Юпитера на расстоянии свыше 20 астрономических единиц (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от центра диска. Если посчитать кроме пыли еще и газ, то эту цифру надо умножить примерно на 100. Для того чтобы в диске зародилось ядро планеты, способное к эффективной аккреции газа и дальнейшему росту для формирования в будущем гигантской планеты, требуется материал массой около 0,03 массы Юпитера
Международная группа исследователей, возглавляемая Институтом астрофизики Канарских островов (IAC), с беспрецедентной точностью измерила гравитационное красное смещение Солнца - изменение частоты линий в солнечном спектре, возникающее при выходе света из гравитационного поля Солнца на пути к Земле. Эта работа подтверждает одно из предсказаний общей теории относительности Эйнштейна.
Общая Теория Относительности, опубликованная Альбертом Эйнштейном между 1911 и 1916 годами, ввела новую концепцию пространства и времени, показав, что массивные объекты вызывают искажение пространства-времени, которое ощущается как гравитация. Таким образом, теория Эйнштейна предсказывает, например, что свет движется по криволинейным траекториям вблизи массивных объектов, и одним из следствий этого является наблюдение Креста Эйнштейна, четырех различных изображений далекой галактики, которая лежит позади более близкого массивного объекта и чей свет искажен им.
Другими хорошо известными эффектами Общей Теории Относительности являются наблюдаемое постепенное изменение орбиты Меркурия из-за искривления пространства-времени вокруг Солнца, или гравитационное красное смещение, смещение к красному линий в спектре Солнца из-за его гравитационного поля.
Гравитационное красное смещение является важным эффектом для спутниковых навигационных систем, таких как GPS, которые не работали бы, если бы общая теория относительности не была включена в уравнения. Этот эффект зависит от массы и радиуса астрономического объекта, так что даже если он больше для Солнца, чем для Земли, его все равно трудно измерить в солнечном спектре.
В 1920 году Эйнштейн писал: "для Солнца теоретически предсказанное красное смещение составляет приблизительно две миллионные длины волны. Существует ли этот эффект на самом деле - вопрос открытый, и астрономы в настоящее время упорно работают над его разрешением. Что касается Солнца, то о его существовании трудно судить, потому что эффект очень мал".
Для его измерения ученые использовали наблюдения солнечного спектра, отраженного от Луны, полученные с помощью прибора HARPS (High Accuracy Radial-Speed Planet Searcher) с использованием новой технологии лазерной частотной гребенки.
"Сочетая точность инструмента HARPS с лазерной частотной гребенкой, мы смогли с высокой точностью измерить положение железных линий в солнечном спектре", - объясняет Джонай Гонсалес Эрнандес, исследователь Рамона и Кахаля в IAC и первый автор статьи. - Это позволило нам проверить одно из предсказаний общей теории относительности Эйнштейна, гравитационное красное смещение, с точностью всего в несколько метров в секунду".
Радионаблюдения позволили найти новый коричневый карлик
Используя радиотелескоп Low-Frequency Array (LOFAR), международная команда астрономов открыла новый радиоисточник, который оказался холодным коричневым карликом. читать дальше
Этот объект, получивший обозначение BDR 1750+3809, представляет собой первый коричневый карлик, найденный в результате проведения обширного обзора неба в радиодиапазоне.
Коричневые карлики представляют собой объекты, занимающие промежуточное положение между планетами и звездами и имеющие массу в диапазоне от 13 до 80 масс Юпитера. Известно, что на этих объектах возникает свечение атмосферы в оптическом диапазоне и связанное с ним радиоизлучение, связанное с эффектом нестабильности электронного циклотронного мазера (electron cyclotron maser instability, ECMI). Поэтому радиотелескопы могут оказаться ценными инструментами для поисков новых коричневых карликов.
Особый интерес представляют наблюдения на низких частотах и обзоры неба, охватывающие широкие участки, поскольку такие наблюдения позволяют идентифицировать сразу много излучающих в радиодиапазоне источников. Для обнаружения когерентного радиоизлучения со стороны звезд астрономы обращают внимание на источники циркулярно-поляризованного сигнала. Исследования показывают, что радиоисточники с высокой долей циркулярно-поляризованного излучения могут представлять собой звезды, коричневые карлики, планеты и даже пульсары. Однако до настоящего времени поиски коричневых карликов на низких радиочастотах оказывались безуспешными.
Теперь группа астрономов под руководством Хариша Ведантама (Harish Vedantham) из Гронингенского университета, Нидерланды, произвела прорыв в поисках такого рода. В своей работе команда сообщает, что радиоисточник BDR 1750+3809, идентифицированный при помощи телескопа LOFAR, представляет собой субзвездный объект. Его статус коричневого карлика был подтвержден при помощи дополнительных фотометрических и спектроскопических наблюдений.
Согласно работе, спектр объекта BDR 1750+3809 ясно демонстрирует интенсивные линии поглощения воды и метана, указывающие на спектральный класс Т. В целом исследователи смогли классифицировать этот объект как холодный метановый карлик спектрального класса Т6,5.
Расстояние до коричневого карлика BDR 1750+3809 было оценено авторами работы примерно в 212 световых лет, а мощность его магнитного поля – приблизительно в 25 Гауссов.
–>
Ваша реклама может быть здесь... пишите на телегу @VOPROS24
Часовой пояс GMT +3, время: 15:56.
Весь материал, представленный на сайте взят из доступных источников или прислан посетителями сайта. Любая информация представленная здесь, может использоваться только в ознакомительных целях. Входя на сайт вы автоматически соглашаетесь с данными условиями. Ни администрация сайта, ни хостинг-провайдер, ни любые другие лица не могут нести отвественности за использование материалов. Сайт не предоставляет электронные версии произведений и ПО. Все права на публикуемые аудио, видео, графические и текстовые материалы принадлежат их владельцам. Если Вы являетесь автором материала или обладателем авторских прав на него и против его использования на сайте, пожалуйста свяжитесь с нами.