Что такое космические явления: Астрономические явления (список) |

Содержание

Космические явления на Земле – Наука – Коммерсантъ

В Московском государственном университете прошла одна из старейших в мире конференций, посвященных актуальным проблемам теоретической и экспериментальной ядерной физики «Ядро-2022: Физика атомного ядра и элементарных частиц». Уже 72 года конференция и презентуемые в рамках нее исследования в сфере ядерной физики во многом определяют научно-технологический прогресс и то, в каком мире мы с вами живем и что знаем о нем.

Фото: Александр Миридонов, Коммерсантъ

Когда великий английский физик-экспериментатор Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, лорд Гладстон, в то время премьер-министр Великобритании, спросил его: «А какова практическая польза ваших исследований и электричества?» На что ученый ответил: «Я не знаю. Но что-то мне подсказывает, что однажды, сэр, вы обложите его налогом».

Фарадей был прав. Сегодня электроэнергетика — огромный сектор экономики.

Такая формула безусловно применима практически ко всем фундаментальным научным исследованиям и открытиям, и в особенности в области ядерной физики. Ежегодно на фундаментальные исследования в ядерной физике и физике частиц тратятся миллиарды долларов, строятся дорогостоящие экспериментальные установки, которые, казалось бы, сами по себе не имеют прикладного значения. Тем не менее все эти исследования не только являются двигателем научно-технологического прогресса, но и создают целые сектора экономики.

К примеру, стоимость одного лишь Большого адронного коллайдера (БАК) — самого мощного ускорителя частиц в мире — составляет несколько миллиардов евро. Но рынок, который сегодня развивается благодаря использованию технологий ускорения заряженных частиц, оценивается примерно в €700–800 млрд. Это и сами установки — разного рода ускорители частиц для промышленных целей, в основе которых те же принципы функционирования, что и в БАК, и продукция, полученная благодаря этим установкам.

Гигантский микроскоп

Ускоритель заряженных частиц — устройство, разгоняющее с помощью электромагнитного поля поток заряженных частиц (как правило, это электроны или протоны, имеющие отрицательный и положительный электрический заряд соответственно). Ускоритель — своего рода «микроскоп» в руках физиков, который позволяет изучать структуру микрообъектов, таких как атомные ядра, а также понимать свойства элементарных частиц. Для этого изучаемый микрообъект сталкивают с потоком ускоренных заряженных частиц предварительно разогнав до высоких скоростей — или, если по-научному, энергий — сами частицы, либо и частицы, и изучаемый объект, как это делается в коллайдерах.

Появились уникальные технологии и приборы, которые в отличие от установок для фундаментальных исследований работают на низких энергиях и применяются сегодня повсеместно. Они используются в медицине для генерации рентгеновских лучей, разрушения раковых клеток, создания радиофармпрепаратов, стерилизации медицинского оборудования, в сельском хозяйстве для обработки и дезинсекции продуктов, в промышленных целях для изменения и улучшения характеристик различных материалов, и даже для получения изображения на экране телевизора. Благодаря работам физиков-ядерщиков мы научились заглядывать внутрь человека без операционного вмешательства, расшифровали и смогли смоделировать молекулу ДНК.

В сельском хозяйстве активно используется гамма-излучение — для борьбы с насекомыми и контролем за их популяциями. Благодаря этому методу удалось успешно контролировать популяции американской тропической мясной мухи (Cochliomyia hominivorax), средиземноморской плодовой мухи (Ceratitis capitata), небезызвестной мухи цеце (Glossina) и прочих вредителей.

Ядерным технологиям нашлось применение и в археологии, где они помогают датировать находки, и в геологии при решении общегеологических задач и задач, связанных с поисками и разведкой полезных ископаемых. Не обходится без них и в производстве микропроцессоров. А с самой распространенной установкой, использующей -излучения радиоактивных изотопов, сталкивался практически каждый из нас — речь идет о досмотровых комплексах в аэропортах и на вокзалах.

Копилка знаний пополняется каждый год. И Международная конференция «Ядро: Физика атомного ядра и элементарных частиц» — одно из важнейших мероприятий, которые способствуют накоплению знаний и появлению новых идей в ядерной науке. С 1951 года конференция объединяет ученых ведущих мировых научных центров для обсуждения актуальных проблем теоретической и экспериментальной ядерной физики, ядерных и ускорительных технологий, ядерной медицины, а также нейтринной физики и физики высоких энергий. В этом году конференция состоялась при поддержке фонда Олега Дерипаска «Вольное дело».

На конференции было представлено около 400 докладов на самые разные темы — от экспериментальных и теоретических исследований ядерных реакций и структуры атома до ядерно-физических технологий в медицине. Можно не сомневаться, что все представленные проекты рано или поздно внесут свой вклад в прогресс науки и технологического развития.

В глубину материи

Одним из наиболее запоминающихся событий стало объявление сроков запуска российского коллайдера NICA, который строится в подмосковной Дубне на базе Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). NICA — это один из восьми проектов класса «мегасайенс» в России, уникальных сверхмощных научных комплексов для исследований на мировом уровне. Они создаются благодаря национальному проекту «Наука и университеты» для решения ключевых задач современной науки.

Проект ставит целью изучение свойств плотной барионной материи, или, проще говоря, нейтронов и протонов — двух главных составляющих атомного ядра, что позволит нам получить новые знания о строении ядерной материи. Коллайдер позволит практически «перенестись во времени» на миллиарды лет назад, когда формировалась наша Вселенная, и воссоздать процесс формирования протонов и нейтронов. Для этого будет необходимо в лабораторных условиях воссоздать температуры и плотности ядерного вещества близкие к тем, которые были на заре рождения Вселенной. Добиться этого на Земле будет возможно путем сталкивания ядерных элементов в строящемся коллайдере NICA.

Ожидается, что в ходе экспериментов на коллайдере удастся «растопить» ядерное вещество на составляющие его элементарные частицы — кварки и глюоны, зафиксировать этот переход из одного состояния в другое, а также исследовать принципы и процессы, согласно которым эти частицы будут вновь объединяться в нейтроны и протоны, как это было в первые мгновения зарождения Вселенной. Для наглядности это можно сравнить с изучением процессов таяния и образования льда.

Строительные блоки материи

Кварки — мельчайшие составляющие материи. Эти частицы никогда не существуют по отдельности и стремятся объединяться в составные частицы. Кварки — «строительные» блоки для протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, являются составляющими атомных ядер.

Глюон — как предполагает само название, образованное от английского слова glue («клей»), это элементарная частица, которая переносит сильное взаимодействие и служит связующей для кварков.

NICA приблизит фундаментальную науку к описанию процессов формирования элементарных частиц из кварков и глюонов, пониманию особенностей удерживающих их сил, а также поведения материи при экстремально высоких температурах и плотностях.

В эксплуатацию коллайдер будет введен в 2023 году. Это первый этап. Второй этап — выход на проектные мощности и эксперименты с набором данных — запланированы на 2024 год. Приступить к третьей стадии — работе с поляризованными частицами — планируется в 2027 году.

В планах института еще и обширная программа экспериментов в радиобиологии, связанная с исследованиями на лабораторных животных. Результаты экспериментов позволят эффективнее бороться со злокачественными заболеваниями. Не исключено, что установка будет также использоваться в космической программе. Сейчас на базе института проводят испытания на радиационную стойкость практически всей микроэлектронной техники отечественных спутников перед их запуском.

Самое яркое излучение

Другой интереснейший доклад, представленный на конференции, был посвящен другому проекту класса «мегасайенс» — Сибирскому кольцевому источнику фотонов, также известному как синхротрон четвертого-плюс поколения СКИФ. Синхротрон — одна из разновидностей кольцевых ускорителей заряженных частиц, которую используют для получения синхротронного излучения. Происходит это за счет того, что заряженные частицы (в данном случае электроны) двигаются по кругу со скоростью, близкой к скорости света, и отдают часть энергии в виде фотонов, которые и являются источником этого электромагнитного излучения, которое мы и называем синхротронным. По периметру от кольцевого ускорителя отходят специальные каналы — экспериментальные станции, куда пролетающие мимо пучки электронов и направляют излучение, используемое в дальнейшем для научных исследований и экспериментов. Чем больше фотонов излучается, тем выше яркость излучения и, соответственно, тем четче на выходе «картинка» облучаемых объектов.

Излучение это состоит в основном из рентгеновских лучей, очень мощных и сконцентрированных, благодаря чему на экспериментальных станциях можно просветить практически что угодно и заглянуть в структуру практически любого исследуемого объекта — от отдельных атомов до тканей или органов лабораторного животного. В свою очередь, знание строения объектов позволяет создавать вещества, способные взаимодействовать с ними. Это особенно важно при создании противовирусных, антибактериальных и прочих лекарственных препаратов.

С применением синхротронного излучения связывают будущие прорывы в том числе в борьбе с распространением биологических угроз, что особенно актуально сегодня. К примеру, в марте 2020 года британский синхротрон третьего поколения Diamond Light Source помог быстро расшифровать структуру поверхностного белка коронавируса SARS-CoV-2 и начать поиск лекарства, которое могло бы блокировать этот белок.

Кроме того, излучение это позволяет исследовать различные быстропротекающие процессы, которые невозможно зафиксировать другими способами. Это и взаимодействие вируса с лекарственными препаратами, разного рода химические реакции, распространение ударной волны при взрыве и т. д. Незаменима технология и в сканировании микропроцессоров на предмет их исправности. Синхротрон также расширяет исследовательские возможности для усовершенствования промышленных компаний собственной продукции и рождения новых технологий в микроэлектронике, нефтехимии, лесопромышленности и других отраслях.

Ожидается, что на момент запуска СКИФ станет источником самого яркого синхротронного излучения в мире и первым в мире синхротроном поколения 4+. Первый электронный пучок на СКИФе должен быть получен уже в этом году. Важен СКИФ еще и потому, что является одним из флагманских научных проектов в Сибири, который обеспечит регион и страну в целом современной исследовательской инфраструктурой, позволяющей проводить исследования мирового уровня.

Помочь голодающим

Наконец, третий интереснейший проект — работа молодого поколения физиков из Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ, посвященная облучению еды. Пусть он далеко не столь масштабный, как NICA и СКИФ, но он напрямую повлияет на жизнь каждого без исключения.

Сельское хозяйство и продовольственный сектор — третий по величине сегмент рынка радиационного облучения. Радиационная обработка пищевых продуктов позволяет не только уничтожать практически любые болезнетворные бактерии, но и приводит к удлинению срока хранения продуктов, к дезинсекции зерна и фруктов, стерилизации мясных продуктов и т. д. При этом исследования показывают, что радиационная обработка не оказывает какого-либо вредного воздействия на продукты. Подобная обработка применяется в более чем 40 странах. Для нее используется преимущественно -излучение с использованием радиоизотопов.

Рабочая группа же трудится над разработкой методов и инструментов повышения эффективности технологии обработки продуктов питания с ускоренными электронами, что само по себе эффективнее, чем использование радиоизотопов. Информация, полученная в ходе исследований, позволит выявить наиболее оптимальную дозировку облучения электронами и в перспективе может стать базой для формирования нормативов для регламентирования процедуры радиационной обработки продуктов питания. Работы ведутся в том числе на базе одного из первых в России ускорителей для промышленной радиационной обработки продуктов питания ускоренными электронами, созданном НИИЯФ МГУ совместно с АО НПП «Торий».

Польза от подобной технологии вполне очевидна. В 2019 году потери от поставок еды потребителям составили 1,3 млрд тонн, или 30% от всех продуктов. Одновременно с этим, по статистике Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, в мире около 800 млн людей голодают. Технология не только даст возможность увеличить срок хранения пищевой продукции, что, в свою очередь, позволит сохранить ее при длительных перевозках, но и значительно снизит количество заболеваний пищевыми инфекциями. К слову, уже сегодня практически вся сельхозпродукция, поступающая в Россию из стран Юго-Восточной Азии, предварительно проходит подобную обработку от инфекций, против которых у нас нет иммунитета.

О конференции «Ядро-2022. Физика атомного ядра и элементарных частиц»

72-я Международная конференция «Ядро-2022. Физика атомного ядра и элементарных частиц» — одна из старейших и известнейших в мире конференций по ядерной физике. Проводится ежегодно с 1951 года. Ее тематика посвящена обсуждению актуальных проблем теоретической и экспериментальной ядерной физики, ядерных и ускорительных технологий, ядерной медицины, а также нейтринной физики и физики высоких энергий. Ежегодно в конференции принимают участие сотни специалистов и молодых ученых из российских и зарубежных научных центров.

В разные годы здесь выступали с докладами выдающиеся физики: лауреаты Нобелевской премии Лев Ландау и Павел Черенков; первооткрыватель несохранения четности в слабых взаимодействиях Ву Цзяньсюн, а также Бруно Понтекорво, Яков Зельдович и многие другие.

С первых лет ведущая роль в организации этих совещаний принадлежит Московскому университету. В этом году МГУ имени Ломоносова принимал конференцию у себя в 16-й раз. Фонд Олега Дерипаска «Вольное дело» выступил соорганизатором конференции в рамках многолетнего сотрудничества с МГУ.

Фонд поддержки социальных инноваций «Вольное дело» основан промышленником и общественным деятелем Олегом Дерипаской. Фонд решает социально значимые проблемы, поддерживает отечественное образование и науку, содействует сохранению культурно-исторического наследия России. При поддержке фонда реализовано 500 проектов в 50 российских регионах, его благополучателями стали 90 тыс. учеников, 4 тыс. учителей, 8 тыс. студентов вузов и техникумов, 4 тыс. ученых, 1,2 тыс. учреждений образования, науки, культуры, здравоохранения, спорта и других организаций.

На протяжении более 20 лет фонд выплачивает стипендии студентам и гранты преподавателям МГУ, поддерживает запуск новых учебных программ и курсов, помогает в обновлении материально-технической базы. В период пандемии фонд обеспечивал преподавателей и студентов МГУ продуктами, медикаментами и средствами индивидуальной защиты, в марте прошлого года оборудовал общежития МГУ новыми мощными роутерами.

Рубен Бунятян

Самые необычные космические явления

Освоение человеком космоса началось каких-то 60 лет назад, когда были запущены первые спутники и появился первый космонавт. Сегодня изучение просторов Вселенной производится с помощью мощных телескопов, непосредственное же изучение ближайших объектов ограничивается соседними планетами. Даже Луна является большой загадкой для человечества, объектом изучения ученых. Чего уж говорить о более масштабных космических явлениях. Расскажем о десяти самых необычных из них.

Галактический каннибализм. Явление поедания себе подобных присуще, оказывается, не только живым существам, но и космическим объектам. Не становятся исключением и галактики. Так, соседка нашего Млечного пути, Андромеда, сейчас поглощает более мелких соседей. Да и внутри самой «хищницы» находится более десятка уже съеденных соседей. Сам Млечный путь сейчас взаимодействует с Карликовой сфероидальной галактикой в Стрельце. По расчетам астрономов спутник, находящийся сейчас на расстоянии в 19 кпк от нашего центра, будет поглощен и разрушен через миллиард лет. Кстати, такая форма взаимодействия не единственная, часто галактики просто сталкиваются. Проанализировав более 20 тысяч галактик, ученые пришли к выводу, что все они когда-либо встречались с другими.

Квазары. Эти объекты являются своего рода яркими маяками, которые светят нам с самых краев Вселенной и свидетельствуют о временах зарождения всего космоса, бурных и хаотичных. Энергия, которая излучается квазарами, в сотни раз больше, чем энергия сотен галактик. Ученые выдвигают гипотезы, что эти объекты являются гигантскими черными дырами в центрах удаленных от нас галактик. Первоначально, в 60-х годах квазарами именовали объекты, имеющие сильное радиоизлучение, но при этом чрезвычайно малые угловые размеры. Однако потом оказалось, что только 10% из тех, кого принято считать квазарами соответствовали этому определению. Остальные же сильных радиоволн не излучали вовсе. Сегодня принято считать квазаром объекты, которые имеют изменчивое излучение. Чем являются квазары — одна из самых больших тайн космоса. Одна из теорий гласит, что это зарождающаяся галактика, в которых находится огромная черная дыра, поглощающая окружающее вещество.

Темная материя. Специалистами не удалось зафиксировать это вещество, как и вообще увидеть его. Предполагается лишь, что есть некие огромные скопления темной материи во Вселенной. Для анализа ее не хватает возможностей современных астрономических технических средств. Существует несколько гипотез того, из чего могут состоять эти образования — начиная от легких нейтрино и заканчивая невидимыми черными дырами. По мнению же части ученых никакой темной материи не существует вообще, со временем человек сможет лучше понять все аспекты гравитации, тогда и придет объяснение этим аномалиям. Другое название этих объектов — скрытая масса или темное вещество. Существуют две проблемы, которые и вызвали теорию о существовании неведомой материи — несоответствие наблюдаемой массы объектов (галактик и скоплений) и гравитационными эффектами от них, а также противоречие космологических параметров средней плотности космоса.

Гравитационные волны. Под этим понятием подразумеваются искажения пространственно-временного континуума. Явление это было предсказано еще Эйнштейном в его общей теории относительности, также другими теориями гравитации. Гравитационные волны перемещаются со скоростью света, а уловить их крайне трудно. Мы можем заметить лишь те из них, которые образуются в результате глобальных космических изменений наподобие слияния черных дыр. Сделать это возможно лишь с использованием огромных специализированных гравитационно-волновых и лазерно-интерферометрических обсерваторий, таких как LISA и LIGO. Гравитационная волна излучается любой движущейся ускоренно материей, чтобы амплитуда волны была существенной, необходима большая масса излучателя. Но это означает, что на него тогда действует другой объект. Выходит, что гравитационные волны излучаются парой объектов. К примеру, одним из наиболее сильных источников волн являются сталкивающиеся галактики.

Энергия вакуума. Ученые выяснили, что в космическом вакууме вовсе не так пусто, как принято считать. А квантовая физика прямо утверждает, что пространство между звездами наполнено виртуальными субатомными частицами, которые постоянно разрушаются и снова образуются. Именно они и наполняют все пространство энергией антигравитационного порядка, заставляя космос и его объекты двигаться. Куда и зачем — еще одна большая загадка. Нобелевский лауреат Р.Фейнман считает, что вакуум обладает настолько грандиозным энергетическим потенциалом, что в вакууме, объемом в лампочку заключено столько энергии, что ее хватит, чтобы вскипятить все мировые океаны. Однако до сих пор человечество считает единственно возможным получать энергию из вещества, игнорируя вакуум.

Микро черные дыры. Некоторые ученые подвергли сомнению всю теорию Большого взрыва, согласно их предположениям вся наша Вселенная наполнена микроскопическими черными дырами, каждая из которых не превышает размеров атома. Эта теория физика Хокинга возникла в 1971 году. Однако малютки ведут себя иначе, чем их старшие сестры. Такие черные дыры обладают какими-то неясными связями с пятым измерением, влияя загадочным образом на пространство-время. Исследования этого феномена предполагается в дальнейшем проводить с помощью Большого Адронного Коллайдера. Пока что даже проверить их существование экспериментально будет крайне трудно, а об исследовании свойств не может быть и речи, эти объекты существуют в сложных формулах и головах ученых.

Нейтрино. Так называются нейтральные элементарные частицы, практически не обладающие собственным удельным весом. Однако их нейтральность помогает, к примеру, преодолевать толстый слой свинца, так как эти частицы слабо взаимодействуют с веществом. 14 нейтрино, выпущенных солнцем. Такие частицы рождаются в обычных звездах, внутри которых находится своеобразная термоядерная топка, и при взрывах умирающих звезд. Увидеть нейтрино можно с помощью расположенных в толще льда или на дне моря огромных по площади нейтрино-детекторов. Существование этой частицы было обнаружено физиками-теоретиками, вначале даже оспаривался сам закон сохранения энергии, пока в 1930 Паули не предположил, что недостающая энергия принадлежит новой частице, которая в 1933 получила свое нынешнее название.

Экзопланета. Оказывается, планеты вовсе не обязательно существуют около нашей звезды. Такие объекты именуются экзопланетами. Интересно, что до начала 90-х годов человечество вообще считало, что планет вне нашего Солнца существовать не может. К 2010 году известно уже более 452 экзопланет в 385 планетных системах. Размеры объектов колеблются от газовых гигантов, которые сопоставимы по размеру со звездами, до небольших скалистых объектов, которые вращаются вокруг небольших красных карликов. Поиски планеты, похожей на Землю, так и не увенчались пока успехами. Ожидается, что ввод в действие новых средств для исследования космоса увеличит шансы человека найти братьев по разуму. Существующие методы наблюдения, как раз нацелены на обнаружение массивных планет, наподобие Юпитера. Первая же планета, более-менее похожая на Землю обнаружилась лишь в 2004 году в системе звезды Жертвенника. Полный оборот вокруг светила она делает за 9,55 суток, а ее масса в 14 раз больше массы нашей планеты, Наиболее же близкой к нам по характеристикам является открытая в 2007 году Глизе 581с с массой в 5 земных. Считается, что температура там находится в диапазоне 0 — 40 градусов, теоретически там могут быть запасы воды, что подразумевает жизнь. Год там длится всего 19 дней, а светило, намного более холодное, чем Солнце, выглядит на небе в 20 раз больше. Открытие экзопланет позволило астрономам сделать однозначный вывод, что наличие в космосе планетарных систем — явление довольно распространенное. Пока большинство обнаруженных систем отличается от солнечной, это объясняется селективностью методов обнаружения.

Микроволновый фон космоса. Это явление, именуемое CMB (Cosmic Microwave Background), обнаружилось в 60-х годах прошлого века, оказалось, что отовсюду в межзвездном пространстве излучается слабая радиация. Ее еще назвали реликтовым излучением. Считается, что это может быть остаточным явлением после Большого взрыва, который и положил начало всему вокруг. Именно CMB является одним из самых веских доводов в пользу этой теории. Точные приборы смогли даже измерить температуру CMB, это космические -270 градусов. За точное измерение температуры излучения американцы Пензиас и Вильсон получили в свое время Нобелевскую премию.

Антиматерия. В природе многое строится на противостоянии, как добро противостоит злу, так и частицы антиматерии находятся в оппозиции к обычному миру. У известного всем отрицательно заряженного электрона имеется свой отрицательный брат-близнец в антивеществе — положительно заряженный позитрон. При столкновении двух антиподов происходит их аннигиляция и выброс чистой энергии, которая равна их суммарной массе и описывается известной формулой Эйнштейна E=mc^2. Футуристы, фантасты и просто мечтатели предполагают, что в далеком будущем космические корабли будут приводиться в действие с помощью двигателей, которые будут использовать именно энергию столкновения античастиц с обычными. Подсчитано, что при аннигиляции 1 кг антиматерии с 1 кг обычной выделится количество энергии лишь на 25% меньшее, чем при взрыве самой большой на сегодня атомной бомбы на планете. Сегодня считается, что силы, определяющие строение как материи, так и антиматерии одинаковы. Соответственно структура антивещества должна быть такой же, как и у обычного вещества. Одной из самых больших загадок Вселенной является вопрос — почему наблюдаемая ее часть состоит практически из вещества, быть может, есть места, которые полностью состоят из противоположной материи? Считается, что такая значительная асимметрия возникла в первые секунды после Большого Взрыва. В 1965 году был синтезирован анти-дейтрон, а позже даже получен атом антиводорода, состоящий из позитрона и антипротона. Сегодня такого вещества получено достаточно, чтобы изучать его свойства. Это вещество, кстати, является самым дорогим на земле, 1 грамм анти-водорода стоит 62,5 триллиона долларов.

Невероятные изображения впервые показывают редкое космическое явление

звездное семейство

Это все равно, что смотреть на более молодую версию нашей Солнечной системы.

ESO/Bohn et al.

Passant Rabie

22 июля 2020 г.

Впервые астрономы увидели звездную систему, напоминающую более молодую версию нашей Солнечной системы.

Европейская южная обсерватория (ESO) сделала первые снимки этой многопланетной системы, на которых видны две гигантские планеты, вращающиеся вокруг звезды, похожей на Солнце. Это первый раз, когда астрономы смогли напрямую наблюдать за звездной системой с несколькими планетами.

Открытие, подробно описанное в исследовании, опубликованном в среду в The Astrophysical Journal Letters, , поможет астрономам определить, как формировались и развивались планеты, подобные нашей.

Изображение показывает звезду TYC 8998-760-1 в сопровождении двух гигантских экзопланет, TYC 8998-760-1b и TYC 8998-760-1c, которые выглядят как две яркие точки в центре и внизу справа. ESO/Bohn et al.

Изображение было получено с помощью Очень Большого Телескопа ESO, расположенного в пустыне Атакама на севере Чили. Заблокировав свет, излучаемый звездой, астрономы смогли увидеть две окружающие экзопланеты, которые выглядят как две яркие точки в центре изображения и в правом нижнем углу.

Группа астрономов, сделавшая открытие, прочесывала космос в поисках молодых массивных планет, вращающихся вокруг звезд, подобных нашему Солнцу, когда они наткнулись на эту звездную систему.

«Это открытие представляет собой снимок среды, очень похожей на нашу Солнечную систему, но на гораздо более ранней стадии ее эволюции», — Александр Бон, доктор философии. Студент Лейденского университета в Нидерландах и ведущий автор нового исследования, говорится в заявлении.

Звезда, дублированная TYC 8998-760-1 , находится примерно в 300 световых годах от нас в южном созвездии Мухи. Она похожа на наше Солнце, хотя и является более молодой версией нашей звезды-хозяина. Возраст TYC 8998-760-1 составляет всего 17 миллионов лет, тогда как нашему Солнцу — звезда среднего возраста, возраст которой составляет около 4,5 миллиардов лет.

Две окружающие экзопланеты представляют собой массивные газовые гиганты. TYC 8998-760-1b примерно в 14 раз массивнее Юпитера , крупнейшей планеты Солнечной системы, и вращается на среднем расстоянии 160 астрономических единиц (а.е.), в то время как TYC 8998-760-1c в шесть раз массивнее Юпитера и вращается вокруг родительской звезды на расстоянии около 320 астрономических единиц. Астрономическая единица — это среднее расстояние между Солнцем и Землей, что ставит эти две экзопланеты на гораздо большее расстояние, чем любая планета в нашей Солнечной системе.

Юпитер вращается вокруг Солнца на расстоянии пяти астрономических единиц, а Сатурн вращается на расстоянии 10 астрономических единиц.

В поисках экзопланет в огромной вселенной астрономы обнаружили тысячи этих странных миров. Однако, по словам исследователей, только небольшая часть этих экзопланет была получена напрямую.

И из тех, которые были непосредственно замечены и запечатлены на изображениях, только две из них были двумя или более экзопланетами, вращающимися вокруг звезды, и звезды сильно отличались от нашего собственного Солнца. Однако это открытие знаменует собой первое изображение многопланетной системы со звездой, подобной Солнцу.

Причина, по которой это важно, заключается в том, что новая изображенная звездная система может рассказать нам о нашей собственной истории происхождения и о том, как Солнечная система развивалась и развивалась за последние несколько миллиардов лет.

Команда проведет дальнейшие наблюдения за звездной системой, чтобы определить, сформировались ли две экзопланеты в их нынешних положениях или они мигрировали откуда-то еще. Им также любопытно узнать, окружают ли эту молодую звезду другие экзопланеты, и можно ли их обнаружить с помощью готовящегося Чрезвычайно большого телескопа (ELT), который должен начать исследовать небо в 2025 году.

«Возможность того, что будущие инструменты , такие как доступные на ELT, смогут обнаруживать планеты даже с меньшей массой вокруг этой звезды, что знаменует собой важную веху в понимании многопланетных систем с потенциальными последствиями для истории нашей собственной Солнечной системы», — сказал Бон.0003

Резюме исследования: Несмотря на то, что за последние десятилетия были обнаружены десятки спутников, полученных прямыми изображениями, число прямо подтвержденных мультипланетных систем все еще невелико. Динамический анализ этих систем накладывает важные ограничения на механизмы формирования этих широкоорбитальных спутников. В рамках исследования экзопланет молодых солнц мы сообщаем об обнаружении второго компаньона планетарной массы вокруг звезды солнечного типа TYC 8998-760-1 возрастом 17 млн лет, которая находится в подгруппе Нижнего Креста Центавра Скорпиона-Центавра. ассоциация. Предполагаемое физическое расстояние спутника составляет 320 а. е., а несколько отдельных фотометрических измерений от 1,1 до 3,8 микрон ограничивают массу спутника 6 ± 1, M _Jup , что эквивалентно массовому соотношению q = 0,57 ± 0,10% по отношению к первичному. С ранее обнаруженным компаньоном 14 ± 3 M _Jup, который вращается вокруг главной звезды на расстоянии 160 а. Мы показываем, что круговые орбиты стабильны, но слегка эксцентричные орбиты для любого/обоих компонентов ( e > 0,1) хаотичны в гигалетнем масштабе, что подразумевает формирование на месте или очень специфический выброс невидимого третьего компаньона. Из-за большого расстояния между спутниками TYC 8998-760-1 является отличной системой для спектроскопических и фотометрических наблюдений с помощью космических обсерваторий, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба.

Похожие теги

Астрономия
Космические науки

4 космических явления, которые движутся быстрее света

Наука, гаджеты и технологии

Онлайн-отчет Star

Вт, 19 января 2016 г. , 11:31 Последнее обновление: Вт, 19 января 2016 г., 11:37

Фотография сделана 6 июня 1938 года в Принстонском университете физиком Альбертом Эйнштейном (слева), автором теории относительности, и доктором Фрэнком Айделоттом, президентом Суортморского колледжа. Фото: AFP

«>

Снимок сделан 6 июня 1938 года в Принстонском университете физиком Альбертом Эйнштейном (слева), автором теории относительности, и доктором Фрэнком Айделоттом, президентом Свортморского колледжа. Фото: AFP

670 616 629 миль в час… ограничение скорости объявил известный ученый Альберт Эйнштейн, когда впервые предсказал, что свет распространяется с одинаковой скоростью повсюду в нашей Вселенной. На такой скорости он будет облетать всю Землю восемь раз в секунду.

Ну, это еще не все. Это только начало!

Чтобы быть в курсе последних новостей, следите за каналом Google News The Daily Star.

До Эйнштейна масса — атомы, из которых состоят вы, я и все, что мы видим, — и энергия рассматривались как отдельные сущности. Но в 1905 мая Эйнштейн навсегда изменил взгляд физиков на вселенную, сообщает Business Insider .

Специальная теория относительности Эйнштейна навсегда связала массу и энергию простым, но фундаментальным уравнением E=mc2. Это небольшое уравнение предсказывает, что ничто, имеющее массу, не может двигаться со скоростью света или даже быстрее.

Ближе всего человечество к достижению скорости света находится внутри мощных ускорителей частиц, таких как Большой адронный коллайдер и Тэватрон.

Эти колоссальные машины разгоняют субатомные частицы до более чем 99,99% скорости света, но, как объясняет лауреат Нобелевской премии по физике Дэвид Гросс, эти частицы никогда не достигнут предела космической скорости.

Для этого потребовалось бы бесконечное количество энергии, и при этом масса объекта стала бы бесконечной, что невозможно. (Причина, по которой частицы света, называемые фотонами, движутся со скоростью света, заключается в том, что они не имеют массы. )

Со времен Эйнштейна физики обнаружили, что некоторые сущности могут достигать сверхсветовых (что означает «выше скорости света») скоростей и все же следовать космическим правилам, установленным специальной теорией относительности. Хотя они не опровергают теорию Эйнштейна, они дают нам представление об особенностях поведения света и квантовой области.

Когда объекты движутся со скоростью, превышающей скорость звука, они создают звуковой удар. Итак, теоретически, если что-то движется со скоростью, превышающей скорость света, это должно производить что-то вроде «светового удара».

На самом деле, этот световой бум происходит ежедневно на объектах по всему миру — вы можете видеть это своими глазами. Это называется излучением Черенкова, и оно проявляется в виде голубого свечения внутри ядерных реакторов, как в усовершенствованном испытательном реакторе в Национальной лаборатории Айдахо на изображении справа.

Черенковское излучение названо в честь советского ученого Павла Алексеевича Черенкова, который впервые измерил его в 1934 году и был удостоен Нобелевской премии по физике в 1958 году за это открытие.

Черенковское излучение светится, потому что ядро усовершенствованного испытательного реактора погружено в воду для охлаждения. В воде свет распространяется на 75 % быстрее, чем в космическом вакууме, но электроны, созданные реакцией внутри ядра, распространяются через воду быстрее, чем свет.

Частицы, такие как эти электроны, которые превосходят скорость света в воде или какой-либо другой среде, такой как стекло, создают ударную волну, подобную ударной волне от звукового удара.

Когда ракета, например, движется по воздуху, она создает волны давления впереди, которые удаляются от нее со скоростью звука, и чем ближе ракета достигает звукового барьера, тем меньше времени остается волнам для выхода из путь объекта. Достигнув скорости звука, волны объединяются, создавая ударный фронт, который формирует громкий звуковой удар.

Точно так же, когда электроны движутся в воде со скоростью, превышающей скорость света в воде, они генерируют ударную волну света, которая иногда светится синим светом, но может также светиться в ультрафиолете.

Хотя эти частицы движутся в воде со скоростью, превышающей скорость света, на самом деле они не превышают космический предел скорости в 670 616 629 миль в час.

Имейте в виду, что Специальная теория относительности Эйнштейна утверждает, что ничто, имеющее массу, не может двигаться быстрее скорости света, и, насколько физики могут сказать, Вселенная подчиняется этому правилу. А как насчет чего-то без массы?

Фотоны по самой своей природе не могут превышать скорость света, но частицы света — не единственная безмассовая сущность во Вселенной. Пустое пространство не содержит материальной субстанции и поэтому по определению не имеет массы.

«Поскольку ничто не является просто пустым пространством или вакуумом, оно может расширяться быстрее скорости света, поскольку ни один материальный объект не преодолевает световой барьер», — сказал астрофизик-теоретик Мичио Каку в Big Think. «Поэтому пустое пространство, безусловно, может расширяться быстрее света».

Это именно то, что, по мнению физиков, произошло сразу после Большого Взрыва в эпоху, называемую инфляцией, которая была впервые выдвинута физиками Аланом Гутом и Андреем Линде в 1980-х годах. В течение одной триллионной триллионной секунды Вселенная неоднократно удваивалась в размерах, и в результате внешний край Вселенной расширялся очень быстро, намного быстрее скорости света.

Квантовая запутанность звучит сложно и пугающе, но на элементарном уровне запутанность — это просто способ общения субатомных частиц друг с другом.

На архивном снимке, сделанном 10 февраля 1933 года, изображены Альберт Эйнштейн и его вторая жена Эльза в отеле El Mirador на курорте в пустыне в Калифорнии. Фото: AFP

«>

На архивном снимке, сделанном 10 февраля 1933 года, изображены Альберт Эйнштейн и его вторая жена Эльза в отеле El Mirador на калифорнийском пустынном курорте. Фото: AFP

«Если у меня есть два электрона близко друг к другу, они могут вибрировать в унисон, согласно квантовой теории», — объясняет Каку в Big Think. Теперь разделите эти два электрона так, чтобы они находились на расстоянии сотен или даже тысяч световых лет друг от друга, и они будут поддерживать этот мост мгновенной связи открытым. 0003

«Если я покачиваю один электрон, другой электрон мгновенно «ощущает» эту вибрацию, быстрее скорости света. Эйнштейн думал, что это опровергает квантовую теорию, поскольку ничто не может двигаться быстрее света», — писал Каку.

На самом деле, в 1935 году Эйнштейн, Борис Подольский и Натан Розен попытались опровергнуть квантовую теорию с помощью мысленного эксперимента над тем, что Эйнштейн называл «жуткими действиями на расстоянии».

По иронии судьбы, их статья заложила основу для того, что сегодня называется парадоксом ЭПР (Эйнштейна-Подольского-Розена), парадоксом, который описывает эту мгновенную связь квантовой запутанности — неотъемлемой части некоторых из самых передовых технологий в мире. как квантовая криптография.

Поскольку ничто, имеющее массу, не может двигаться быстрее скорости света, вы можете попрощаться с межзвездными путешествиями — по крайней мере, в классическом понимании ракетных кораблей и полетов.

Хотя Эйнштейн растоптал наши стремления путешествовать в дальний космос своей специальной теорией относительности, он дал нам новую надежду на межзвездные путешествия своей общей теорией относительности в 1915 году. сплела пространство и время воедино.

«Единственным жизнеспособным способом преодоления светового барьера может быть общая теория относительности и искривление пространства-времени», — пишет Каку. Это искривление — это то, что мы в просторечии называем «червоточиной», которая теоретически позволяет чему-то мгновенно перемещаться на огромные расстояния, что, по сути, позволяет нам преодолеть ограничение космической скорости, путешествуя на большие расстояния за очень короткий промежуток времени.

В 1988 году физик-теоретик Кип Торн — научный консультант и исполнительный продюсер недавнего фильма «Интерстеллар» — использовал уравнения общей теории относительности Эйнштейна, чтобы предсказать возможность существования червоточин, которые всегда будут открыты для космических путешествий.

Но для того, чтобы через эти червоточины можно было пройти, нужна какая-то странная, экзотическая материя, удерживающая их открытыми.

«Это удивительный факт, что экзотическая материя может существовать благодаря странностям в законах квантовой физики», — пишет Торн в своей книге «Наука о межзвездном пространстве».