Не только факты 11

Не только факты №11

Плотность на грани возможной: о чем расскажет слияние нейтронных звезд
Слияние двух нейтронных звезд не только захватывающее событие, но и явление, которое многое может рассказать ученым об эволюции Вселенной.
Нейтронные звезды — это мертвые остатки взрыва сверхновой. Они состоят из самой плотной из известных материй. Плотность нейтронной звезды такая же, какая была бы у вещества массой в сотни тысяч масс Земли, упакованного в сферу диаметром с город. Считается, что в процессах слияния нейтронных звезд рождается большинство самых тяжелых элементов во Вселенной, таких как золото.
Слияние сопровождается рядом коротких гамма-всплесков и рябью гравитационных волн сквозь ткань пространства-времени. Мощность, выделяемая за доли секунды при слиянии двух нейтронных звезд, огромна — по оценкам, в десятки раз больше, чем у всех звезд во Вселенной вместе взятых.
Большинство теорий об этом событии предполагали, что нейтронные звезды, запертые в двойных системах, имеют близкие массы. Недавно международная команда, возглавляемая исследователями из Университета Восточной Англии с помощью радиотелескопа Arecibo в Пуэрто-Рико совершила грандиозное открытие двойной нейтронной системы, состоящей из звезд с сильными различиями в массе. Систему назвали PSR J1913 + 1102, а об открытии сообщили в журнал Nature.
Так как одна нейтронная звезда значительно больше другой, ее гигантское гравитационное поле искажает форму звезды-компаньона. Непосредственно перед слиянием она должна вырвать огромные массы вещества из «тела» миниатюрной подруги. Выброс вещества приведет к мощной вспышке электромагнитного излучения. Это означает, что наряду с детекторами гравитационных волн, такими как американский LIGO и европейский детектор Virgo, ученые смогут наблюдать слияние асимметричных нейтронных звезд с помощью обычных телескопов.
Открытие позволило предположить, что слияние нейтронных звезд, названное GW170817, зафиксированное LIGO в 2017 году, было слиянием звезд с разной массой. Ведь его видели через традиционные телескопы в обсерваториях по всему миру. Эти наблюдения и позволили определить местонахождение парочки, ставшей единым целым на расстоянии в 130 миллионов световых лет от Млечного Пути.
Найденная асимметричная система дает ученым надежду на то, что слияния двойных нейтронных звезд дадут критически важные подсказки для ответов на сложные вопросы астрофизики, включая более точное определение постоянной Хаббла, характеризующей скорость расширения Вселенной. К сожалению, звезды в системе PSR J1913 + 1102 переживут слияние только через 470 миллионов лет, что для Вселенной — считанные минуты. Однако, обнаружив этот союз на просторах космоса, ученые уверены, что смогут найти другие асимметричные системы нейтронных звезд, слияния которых успеют дождаться.
В окрестности Солнца обнаружен массив звезд родом из другой галактики
Американские астрономы адаптировали новейший метод компьютерного моделирования для обработки реальных данных телескопов и случайно обнаружили неизвестное ранее инородное скопление звезд в Млечном Пути.
Команда ученых под руководством Лины Несиб из Калифорнийского технологического института, обрабатывая с помощью компьютерных моделей и искусственного интеллекта огромные массивы данных космической обсерватории Gaia, обнаружили «тихое», ничем не выдающее свое внегалактическое происхождение крупное скопление звезд. О грандиозных результатах исследователи сообщили в журнал Nature Astronomy.
Несиб и ее группа исследуют, как образовывались и эволюционировали галактики с ранних времен до настоящего момента. Их метод — создание сложной модели галактики, включающей миллионы звезд, для каждой из которых, кроме координат, массы и яркости, известны три составляющие скорости по x, y, и z. Если учесть взаимное влияние звезд друг на друга, все проекции сил, которые на них действуют, а также миллиарды лет со времен Большого взрыва — в сумме получается невообразимо огромный набор данных.
В рамках проекта FIRE команда астрономов с 2014 года задействует все доступные мощности суперкомпьютеров, а также использует машинное обучение, чтобы создавать виртуальные модели галактик, схожих с Млечным Путем.
Проект FIRE — это не только красивые картинки и правдоподобные симуляции. Без подобного инструмента астрономы никогда не расшифровали бы данные наблюдений космической обсерватории Gaia, запущенной в 2013 году Европейским космическим агентством, и данные других масштабных миссий. Gaia подарила научному сообществу трехмерную детальную карту из 7 миллионов звезд в Млечном Пути и за его пределами. Обрабатывать такой набор данных без моделирования и алгоритмов искусственного интеллекта все равно, что считать вручную песчинки на пляже.
Объединение наблюдений и компьютерного моделирования позволило ученым отыскать звезды, которые, по их мнению, оказались в нашей галактике из-за ее слияния с менее массивными соседями. Порывшись в каталогах, ученые не нашли описания обнаруженных звезд и, как дети, обрадовались открытию. Найденное скопление из 250 звезд назвали Никс — в честь греческой богини ночи.
Чтобы убедиться в инородном происхождении Никс, исследователи проверили, может ли модель «видеть» другие рожденные вне Млечного Пути звезды, уже известные ученым. «Экзаменационным заданием» для модели стала идентификация галактики Гайя-Энцелад, которую Млечный Путь поглотил 6-10 миллиардов лет назад, и карликовой галактики Поток Хелми, также слившейся с нашей в далеком прошлом.
Вероятность захвата Млечным Путем звезд из этих галактик, которую выдала модель, ученые взяли за эталонную и сравнили с ней вероятность внегалактического происхождения Никс. Все указывало на то, что Никс — это остатки поглощенной когда-то галактики.
Исследователи отмечают, что структура Никс довольно необычная, и скопление было бы очень трудно увидеть без машинного обучения. Вдохновившись успехом, команда Несиб планирует «прошерстить» с помощью компьютерной модели еще 100 миллионов звезд, которые обсерватория Gaia нанесет на карту к 2021 году. Скопление Никс будут продолжать изучать, уже используя мощные наземные телескопы. Ученые хотят получить больше сведений о химическом составе, массах и светимости звезд, чтобы датировать слияние Никс и Млечного Пути, и, может, найти «родину» Никс.
Какого цвета закат на других планетах
Огненно-розовое, местами персиковое небо, так горячо всеми любимое на Земле... Закаты — это бесспорно уникальное преимущество нашей планеты. Но какие цвета появляются, когда Солнце садится на других небесных телах Солнечной системы? До недавнего времени даже в NASA полагали, что закаты как на Земле, так на Уране и Венере в целом схожи, но теперь мы точно знаем, что это не так. И вот почему.
Механизм заката зависит от планеты. На Марсе Солнце приходит и уходит с голубым свечением. По словам спецов из NASA, на Уране закатное небо переходит от голубого к бирюзовому. На Титане, одном из спутников Сатурна, небо становится сначала желтым, затем оранжевым и наконец коричневым, в процессе того, как Солнце опускается за горизонт. По словам ученых, цвета заката на других планетах неоднородны, поскольку в значительной степени его оттенки являются своего рода продуктом атмосферы отдельно взятой планеты и того, как частицы в ней рассеивают солнечный свет.
На Земле атмосфера состоит из крошечных молекул газа, в основном азота и кислорода, которые сначала поглощают, а затем излучают свет в другом направлении. Когда луч белого солнечного света проходит через атмосферу, некоторые цвета рассеиваются, изменяя окончательный цвет луча. Цвета с короткой длиной волны рассеиваются сильнее. А так как синее излучение имеет более короткую длину волны, в конце видимого спектра, он больше рассеивается в атмосфере, чем красный. Из-за этого эффекта небо имеет голубой цвет.
На закате, когда путь для света через атмосферу длиннее, синие и зеленые компоненты удаляются почти полностью, оставляя более длинные желтые, оранжевые и красные волны. Цвет неба зависит не только от того, что свет проходит под углом, но и от количества различных частиц, которые находятся в атмосфере. Яркий желто-оранжевый закат можно увидеть лишь когда атмосфера достаточно чиста. При этом чем больше частиц, тем краснее закат. Цвета заката обычно более яркие, чем цвета восхода, потому что вечерний воздух содержит больше частиц, чем утренний, так как в течение дня Солнце нагревает поверхность Земли, уменьшается относительная влажность, повышается скорость ветра и пыль поднимается в воздух. Иногда прямо перед восходом солнца или после заката можно увидеть зеленую вспышку.
Любая планета, в атмосфере которой преобладает газ, будет следовать аналогичной схеме. На Уране газообразные частицы водорода, гелия и метана в его атмосфере рассеивают голубые и зеленые короткие волны, поглощая более длинные красные волны. Это создает ярко-голубое небо, которое на закате становится бирюзовым.
Если в атмосфере преобладает что-то кроме газов, закат будет выглядеть иначе. Возьмите синий марсианский закат. Плотность атмосферного газа на Марсе составляет лишь около 1/80 от земного показателя. В процессе рассеивания света преобладают более крупные частицы пыли, а не газ. В исследовании 2014 года на основе данных с марсохода Spirit, ученые обнаружили занятный эффект. Молекулы газа, подобные тем, что находятся в составе земной атмосферы, рассеивают свет во всех направлениях. При этом пыль рассеивает свет в основном в одном направлении — только вперед. Более того, частицы пыли рассеивают красный свет под гораздо более широкими углами, чем синий свет. Поскольку синий свет не очень сильно рассеивается, он становится более насыщенным. Вот вам и рецепт марсианского заката, где синий свет примерно в шесть раз интенсивнее, чем красный.
Что касается других планет и лун, почти невозможно предсказать, как будет выглядеть закат, не имея полного понимания их состава атмосферы. Ученые полагают, что если эти небесные тела имеют газообразную атмосферу, то вы увидите более длинные волны света на закате, как на Земле. В свою очередь различные типы и размеры распределения пыли будут рассеивать свет уникальным образом.
На днях планетологи из Центра космических полетов NASA создали визуальную модель заката на Уране, Марсе, Венере, Титане и TRAPPIST-1 e — экзопланете у звезды TRAPPIST-1 в созвездии Водолея, имеющей диаметр, близкий к диаметру Земли. «Генератор планетарного спектра» помогает ученым понять, как свет передается через атмосферы небесных тел, чтобы понять, из чего состоят их атмосферы и поверхности. Кто знает, может совсем скоро мы узнаем, что наш закат вовсе не самый красивый и романтичный, а предложение выйти замуж лучше делать на фоне насыщенной закатной лазури Урана.
Дальние космические путешествия: что если возникнет языковой барьер
Лингвисты засомневались в том, что, прилетев на космическую колонию Земли, астронавты смогут разобрать «местное наречие» людей, рожденных на межзвездном корабле.
Представим на секунду, что амбициозные планы ученых осуществились, и отряд колонистов отправился на космическом корабле за пределы Солнечной системы, чтобы основать там «пригород» Земли. «Пристегните ремни, — объявляет голос робота, — Наше путешествие займет около 10 поколений астронавтов». Что произойдет на борту и покинутой планете за это время? Как изменится язык космических туристов и оставшихся на Земле людей?
Однажды наступит момент, когда постоянную связь с Землей поддерживать будет нецелесообразно, сообщения станут все реже. В конце концов, они приобретут формальный характер. За десятилетия на корабле забудут о земных проблемах: сгоревшем тостере, коронавирусе, финансовых кризисах и политических распрях. Забудут и слова, связанные с этими проблемами. Социальные и технические трудности астронавтов будут другими, и говорить они будут об актуальных вещах.
Представления внуков и правнуков колонистов о привычных нам понятиях станет расплывчатым, а без специального обучения и вовсе исчезнет. За это время на Земле появятся новые грамматические нормы. Существительные мужского рода превратятся в существительные среднего, а может, и женского рода. Появятся новые приборы, предметы гардероба, в CERN откроют еще сотню-другую элементарных частиц, которые нужно будет как-то назвать. Поймут ли друг друга колонисты, рожденные на корабле, и люди, прилетевшие на Титан через сотню лет после них?
Ученые-лингвисты из Университета Канзаса и Университета Южного Иллинойса в работе, опубликованной в Acta Futura, настаивают на том, чтобы в космическую дальнюю экспедицию брали с собой лингвистов или, хотя бы, астронавтов с углубленным знанием языка.
Мысль может показаться довольно странной, однако исследователи приводят весьма убедительные доводы в защиту своего аргумента. В числе прочих, ученые указывают на следующее наблюдение. Некоторые ораторы все чаще заканчивают высказывания нарастающей интонацией. Молодому явлению всего 40 лет, но оно уже получило название — uptalk. Люди, не являющиеся носителями языка, могут воспринять подобные предложения как вопросительные и проигнорировать истинный посыл, например, обычную вежливость.
Отдельно в работе описывается проблема глухих астронавтов. Генетические исследования показали, что люди, рожденные в условиях межзвездного перелета, могут не иметь способности слышать. Потому, помимо знаний в металингвистике, авторы новой работы рекомендуют астронавтам разобраться и в языке жестов.
Парад планет 2020: что, где, когда, как и почему?
В астрономическом календаре 4 июля 2020 года обведено особенно ярко. Все дело в том, что именно в этот день начинается полный парад планет, который бывает раз в 20 лет. Что это такое, когда это можно увидеть и как это влияет на нашу планету и Солнце, разберемся вместе с Московским Планетарием и астроном, кандидатом физико-математических наук Владимиром Сурдиным.
Парад планет действительно похож на праздничное шествие. Это астрономическое явление, при котором несколько планет Солнечной системы оказываются «на одной прямой» от Солнца, выстроившись в ряд. Количество планет, участвующих в этом действии, определяет «полность». Если в линии четыре планеты — это малый парад, больше пяти — большой или полный парад. Также это влияет и на то, как часто происходит это астрономическое явление. Малые случаются чаще, а вот полные — реже. Парад планет, который начался 4 июля в этом году, бывает примерно раз в 20 лет. Однако Владимир Сурдин отмечает, что в целом, никакой необычности в этом явлении нет.
Пропустить и «недоглядеть» такое событие достаточно сложно. Если небо чистое и безоблачное, то уже после полуночи можно увидеть, как планеты начинают занимать свои места на востоке невысоко над горизонтом. Юпитер и Сатурн будет видно после 00:00, затем, примерно с двух часов ночи, к ним присоединится Марс и уже ближе к рассвету в линии появится Венера. Недосчитались еще двух планет? Тут есть небольшой нюанс. Пятой планетой этого события является Земля, а вот шестой — Меркурий. Однако ближайшая к Солнцу планета достигнет максимальной западной элонгации только 22 июля (элонгация — угол между планетой и Солнцем, вершина которого определяется смотрящим с Земли). Увидеть Меркурий можно будет ближе к рассвету. Само «шествие» продлится до середины августа, а значит, у вас будет несколько шансов заметить это событие.
Правда, когда-то это бесспорно красивое явление вызывало беспокойство у людей. Ведь такое расположение планет может иметь гравитационное влияние на Землю. Только представьте, Луна ежедневно создает приливы и отливы высотой больше 10 метров на нашей планете. А ведь масса только одного Юпитера больше ее в 26 200 раз! Но беспокоиться не стоит, масса может быть и больше, но и расстояние до нашей планеты тоже больше.
«Хотя астрономы умеют его учитывать и чувствовать, для простых смертных оно [гравитационное влияние], конечно, совершенно незначительное, не воспринимается. А вот на Солнце некоторое влияние планеты оказывают. Во-первых, Юпитер и Сатурн, как самые массивные, во-вторых, Земля и Венера, как не очень массивные, но зато близкие к Солнцу. И вот на Солнце это вызывает небольшие приливы, но они очень маленькие — порядка сантиметра-двух высотой», — комментирует Владимир Сурдин.