Далекие глубины вселенной: 🎓 Далёкие глубины вселенной — презентация на Slide-Share.ru

🎓 Далёкие глубины вселенной — презентация на Slide-Share.ru


1


Первый слайд презентации: Далёкие глубины вселенной

Изображение слайда


2


Слайд 2: Методы изучения вселенной

В последние десятилетия астрономия нацелена на изучение самых далёких областей Вселенной. Именно для этой цели были построены современные обсерватории и космические телескопы.

Изображение слайда


3


Слайд 3: Обсерватории

Обсервато́рия  — научное сооружение, стационарное место, организация с развитой инфраструктурой и оборудованное научными приборами, для постоянного наблюдения и слежения за различными объектами и явлениями на Земле и в Космосе.

Изображение слайда


4


Слайд 4

Изображение слайда


5


Слайд 5: Космические телескопы

Космические телескопы – астрономические обсерватории, находящихся в космосе. Телескопы группируются по основным диапазонам частот : Гамма-излучение, Рентгеновское излучение, Ультрафиолетовое излучение, Видимое излучение, Инфракрасное излучение, Микроволновое излучение и Радиоизлучение. Существуют так же детекторы частиц.

Изображение слайда


6


Слайд 6

«Хаббл»
« Комптон»

Изображение слайда


7


Слайд 7

Большое развитие на ряду с электромагнитным излучением получила и нейтринная астрономия, с помощью которой удалось заглянуть внутрь солнца и в ядра взрывающихся сверхновых звёзд. Новое направление – гравитационно — волновая астрономия – позволила прямо наблюдать гравитационное излучение.

Изображение слайда


8


Слайд 8: Чёрные дыры

Изображение слайда


9


Слайд 9: Квазары

Изображение слайда


10


Слайд 10: Пульсары

Изображение слайда


11


Слайд 11: Туманности

Изображение слайда


12


Последний слайд презентации: Далёкие глубины вселенной: Спасибо за внимание, земляне

Изображение слайда

Реферат Далекие Глубины Вселенной – Telegraph

>>> ПОДРОБНЕЕ ЖМИТЕ ЗДЕСЬ <<<

Реферат Далекие Глубины Вселенной

Реферат: В глубинах Вселенной Вселенная

В глубинах Вселенной Вселенная В безлунные ночи на небе хорошо видна туманная полоса Млечного Пути. Несколько слов о том, как родилась эта теория Одним из самых эффективных методов изучения Вселенной является построение различных теоретических моделей, т. е. упрощенных теоретических схем мироздания. Длительное время в космологии изучались так называемые однородные изотропные модели. Что это значит? Вообразим, что мы разбили Вселенную на множество «элементарных» областей и что каждая из них содержит большое количество галактик. Тогда однородность и изотропия означают, что свойства и поведение Вселенной в каждую эпоху одинаковы во всех достаточно больших областях и по всем направлениям. Первую модель однородной изотропной Вселенной предложил А. Эйнштейн. Она описывала так называемую стационарную Вселенную, т. е. такую Вселенную, которая с течением времени не меняется в общих чертах, но в которой вообще нет каких-либо движений достаточно крупного масштаба. Однако в 1922 г. талантливый ленинградский ученый А. А. Фридман показал, что уравнения Эйнштейна допускают также множество нестационарных, а именно расширяющихся и сжимающихся, однородных изотропных моделей. Вселенная в гамма-лучах Как известно, на протяжении весьма длительного времени астрономия была чисто «оптической»1 наукой. Человек изучал на небе то, что он видел – сперва невооружённым глазом, а затем с помощью телескопов. С развитием радиотехники родилась радиоастрономия, значительно расширившая наши знания о Вселенной. Наконец, в последние годы в результате появления космических средств исследования возникла возможность изучения и других электромагнитных вестников Вселенной – инфракрасных, ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-излучений. Астрономия превратилась во всеволновую науку. Одним из новых методов исследования космических объектов является рентгеновская астрономия. Несмотря на то, что этот метод сравнительно молод, в настоящее время Вселенную уже невозможно представить себе без тех данных, которые получены благодаря наблюдениям в рентгеновском диапазоне. Пожалуй, ещё более многообещающим источником космической информации являются гамма-излучения. Дело в том, что энергия гамма-квантов может в сотни тысяч и миллионы раз превосходить энергию фотонов видимого света. Для таких гамма-квантов Вселенная фактически прозрачна. Они распространяются практически прямолинейно, приходят к нам от весьма удалённых объектов и могут сообщить чрезвычайно ценные сведения о многих физических процессах, протекающих в космосе. Особенно важную информацию гамма-кванты способны принести о необычайных, экстремальных состояниях материи во Вселенной, а именно такие состояния интересуют современных астрофизиков в первую очередь. Так, например, гамма-излучение возникает при взаимодействии вещества и антивещества, а также там, где происходит рождение космических лучей – потоков частиц высоких энергий. Главная трудность гамма-наблюдений Вселенной заключается в том, что хотя энергия космических гамма-квантов и очень велика, но число этих квантов в околоземном пространстве ничтожно мало. Современные гамма-телескопы даже от самых ярких гамма-источников регистрируют примерно один квант за несколько минут. Значительные трудности возникают и вследствие того, что первичное космическое излучение приходится изучать на фоне многочисленных помех. Под действием заряжённых частиц космических лучей, приходящих на Землю, – протонов и электронов, начинают ярко «светиться» в гамма-диапазоне и земная атмосфера, и конструкции космического аппарата, на борту которого установлена регистрирующая аппаратура. Как же выглядит Вселенная в гамма-лучах? Представьте себе на минуту, что ваши глаза чувствительны не к видимому свету, а к гамма-квантам. Какая картина предстала перед нами? Взглянув на небо, мы не увидели бы ни Солнца, ни привычных созвездий, а Млечный Путь выглядел бы узкой светящейся полосой. Кстати, подобное распределение галактического гамма-излучения подтвердило предположение, высказанное в своё время известным советским физиком академиком В. Л. Гинзбургом о том, что космические лучи имеют в основном галактическое, а не внегалактическое происхождение. В настоящее время с помощью гамма-телескопов, установленных на космических аппаратах, зарегистрировано несколько десятков источников космического гамма-излучения. Пока ещё нельзя точно сказать, что они собой представляют, – звёзды ли это или другие компактные объекты, или, может быть, протяжённые образования. Судьба одной гипотезы У планеты Марс есть два маленьких спутника – Фобос и Деймос. Деймос обращается по орбите, удаленной от планеты примерно на 23 тыс. км, а Фобос движется на расстоянии всего около 9 тыс. км от Марса. Вспомним, что Луна удалена от нас на 385 тыс. км, т.е. находится в 40 с лишним раз дальше от Земли, чем Фобос от Марса. Вся история изучения Фобоса и Деймоса полна удивительных событий и увлекательных загадок. Судите сами: первое напоминание о наличии у Марса двух небольших спутников появилось не в научных трудах, а на страницах знаменитых «Путешествий Гулливера», написанных Джонатаном Свифтом в начале 18 столетия. По ходу событий Гулливер оказывается на летучем острове Лапуте. И местные астрономы рассказывают ему, что им удалось открыть два маленьких спутника, обращающихся вокруг Марса. В действительности же марсианские луны были открыты А.Холлом лишь спустя полтора столетия после выхода романа в свет, во время великого противостояния Марса 1877 г. И открыты при исключительно благоприятных атмосферных условиях после упорных многодневных наблюдений, на пределе возможностей инструмента и человеческих глаз. Сейчас можно только гадать, что побудило Свифта предсказать существование двух спутников Марса. Во всяком случае, не телескопические наблюдения. Скорее всего, Свифт предполагал, что число спутников у планет должно возрастать по мере удаления от Солнца. В то время было известно, что у Венеры спутников нет, вокруг Земли обращается один спутник – Луна, а вокруг Юпитера – четыре, они были открыты Галилеем в 1610 г. Получалось «очевидная» геометрическая прогрессия, в которую на свободное место, соответствующее Марсу, казалось, сама собой просилась двойка. Впрочем, Свифт предсказал не только существование Фобоса и Деймоса, но и то, что радиус орбиты ближайшего спутника Марса равен трем поперечником планеты, а внешнего – пяти. Три поперечника – это около20 тысяч км. Примерно на таком расстоянии расположена орбита Деймоса. Правда, не внутреннего спутника, как утверждал Свифт, а внешнего – но все равно совпадение впечатляет. Разумеется, именно совпадение В очередной раз очередной раз внимание к марсианским лунам было привлечено во второй половине текущего столетия. Черные дыры во вселенной В последние годы большую популярность в астрофизике приобрела гипотеза так называемых черных дыр. Двадцатый век принес с собой целый ряд удивительных открытий в физике и астрономии. Идет своеобразная цепная реакция: обнаруживаются диковинные явления, а их дальнейшее изучение и осмысление приводит к открытию явлений, еще более поразительных. Таков закономерный путь развития естествознания. Один из самых диковинных, правда, пока еще «теоретических» космических объектов, который в последние годы привлекает особое внимание физиков и астрофизиков, – черные дыры. Одно название чего стоит: дыры во Вселенной да еще черные! Согласно общей теории относительности Эйнштейна, силы тяготения непосредственно связаны со свойствами пространства. Любое тело не просто существует в пространстве само по себе, но определяет его геометрию. Однажды какой-то предприимчивый репортер обратился к Эйнштейну с просьбой изложить суть его теории в одной фразе и так, чтобы это было понятно широкой публике. «Раньше полагали, – ответил на это Эйнштейн, – что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранилось бы; теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы также пространство и время». Любые массы искривляют окружающее пространство. В повседневной жизни мы этой искривленности практически не ощущаем, поскольку нам обычно приходится иметь дело со сравнительно небольшими массами. Однако в очень сильных полях тяготения этот эффект может приобретать существенное значение. За последние годы во Вселенной обнаружен целый ряд явлений, которые свидетельствуют о возможности концентрации огромных масс в сравнительно небольших областях пространства. Если некоторая масса вещества окажется в малом объеме, критическом для данной массы, то под действием собственного тяготения это вещество начинает сжиматься. Наступает своеобразная гравитационная катастрофа – гравитационный коллапс. 1 Эти данные получены 2 Это основная идея 1 Это известно далеко не всем
Факультет социального управления кафедра «Социально-культурный сервис и туризм» Направление
План проведения занятий спецкурса «Экология питания». Занятия проводятся 1 раз в неделю. Всего 34 часа, из них 2 часа резервного времени. Тема занятия
Циклическая Вселенная или определение максимальной и минимальной плотности расширяющегося пвк кравченко С. В., к т. н.,8(3854) 34-66-47, моб. 8-913-081-9174
Федотова В. Г.: Я выбрала в связи с предстоящими выборами тему «Идеология, политическое знание и демократия в России»

© РОНЛ.орг 2000-2020 По всем вопросам обращаться на эту почту: [email protected]

Реферат — В глубинах Вселенной Вселенная — Разное
Далёкие глубины вселенной презентация, доклад , проект
Далёкие глубины вселенной — презентация, доклад , проект
Глядя в глубины Вселенной | Интересный мир | Яндекс Дзен
В глубинах вселенной . Реферат : В глубинах Вселенной …
Что Пишется В Заключении Курсовой Работы Пример
Имидж Лидера Реферат
Контрольная Работа По Разделу Техническое Черчение Ответы
Атмосферный Воздух Реферат
Сочинение Про Мою Любимую Игру

Глубокие поля Хаббла | ESA/Hubble

Одним из основных научных обоснований создания Хаббла было измерение размера и возраста Вселенной и проверка теорий о ее происхождении. Изображения слабых галактик дают «ископаемые» подсказки о том, как Вселенная выглядела в далеком прошлом и как она могла развиваться с течением времени. Глубокие поля дали астрономам первый действительно ясный взгляд на то время, когда формировались галактики. Первые глубокие поля — Hubble Deep Field North и South — впервые дали астрономам глазок в древнюю Вселенную и вызвали настоящую революцию в современной астрономии.

Последующие глубокие снимки Хаббла, в том числе сверхглубокое поле Хаббла, выявили самые далекие галактики, которые когда-либо наблюдались. Из-за того, что их свету потребовалось время, чтобы добраться до нас, мы видим некоторые из этих галактик такими, какими они были всего через полмиллиарда лет после Большого взрыва.

Наблюдения за глубоким полем — это длительные наблюдения за определенной областью неба, предназначенные для выявления слабых объектов путем сбора их света в течение достаточно длительного времени. Чем «глубже» наблюдение (то есть больше время экспозиции), тем слабее объекты, которые становятся видимыми на изображениях. Астрономические объекты могут выглядеть тусклыми либо из-за низкой естественной яркости, либо из-за расстояния до них. В случае с глубокими и сверхглубокими полями Хаббла именно экстремальные расстояния делают их слабыми и, следовательно, затрудняют наблюдения.

Используя различные поля Хаббла, астрономы смогли изучить молодые галактики в ранней Вселенной и самые отдаленные первобытные галактики. Различные глубокие поля также являются хорошей площадкой для поиска самых удаленных объектов, которые когда-либо наблюдались.

10 дней на создание

Идея создания «Глубоких полей Хаббла» возникла в результате первых глубоких изображений, сделанных после ремонта в 1993 году. иначе их нельзя было бы изучить с помощью обычных наземных телескопов. Первое глубокое поле, Северное глубокое поле Хаббла (HDF-N), наблюдалось в течение 10 дней подряд во время Рождества 19 года.95. Полученное изображение состояло из 342 отдельных экспозиций с общей продолжительностью экспозиции более 100 часов по сравнению с типичными экспозициями Хаббла в несколько часов. Наблюдаемая область неба в Большой Медведице была тщательно отобрана, чтобы быть как можно более пустой, чтобы Хаббл мог заглянуть далеко за звезды нашего собственного Млечного Пути и за близлежащие галактики.

Результаты были ошеломляющими! На изображении было видно почти 3000 галактик. Ученые проанализировали изображение статистически и обнаружили, что HDF заглянул в очень молодую Вселенную, где основная часть галактик еще не успела сформировать звезды. Или, как драматически сообщила популярная пресса, «Хаббл видит назад Большой Взрыв». Эти очень отдаленные галактики также казались меньшими и более неправильными, чем те, что ближе к нам. Это было воспринято как явное указание на то, что галактики образуются в результате гравитационного слияния более мелких частей.

В 1996 году было решено наблюдать второе Глубокое Поле, Южное Глубокое Поле Хаббла (HDF-S), чтобы оценить, действительно ли HDF-N является особой областью и, таким образом, не представляет Вселенную в целом. На этот раз поле также содержало квазар, который использовался как космологический маяк и давал ценную информацию о материи между квазаром и Землей.

«На мой взгляд, Глубокие поля Хаббла — это одни из изображений, которые до сих пор оказали наибольшее влияние на наблюдательную космологию. Эти впечатляющие погружения в глубины пространства и времени позволили астрономам увидеть первые шаги формирования галактик более чем 10 миллиардов лет назад и, без сомнения, являются одним из величайших достижений космического телескопа Хаббл».


Стефано Кристиани
Европейский координационный центр космического телескопа (ST-ECF)

После наблюдений Хабблом HDF-N и -S другие наземные и космические инструменты в течение длительного времени нацеливались на одни и те же участки неба. Некоторые из наиболее интересных результатов, по-видимому, возникают в результате такого плодотворного взаимодействия инструментов разных размеров, в разных условиях и с чувствительностью к разным длинам волн.

Исходный снимок телескопа Хаббла Deep Field, полученный в 1995 году широкоугольной и планетарной камерой 2
Глубокое поле Хаббла, юг

Сверхглубокое поле Хаббла

Сверхглубокое поле Хаббла 2004 года представляет собой самый глубокий портрет видимой Вселенной, когда-либо созданный человечеством. С помощью улучшенных возможностей Advanced Camera for Surveys, камеры, установленной во время сервисной миссии 2002 года, было обнаружено новое Deep Field в созвездии Fornax (Горнило).

Он раскрывает некоторые из первых галактик, возникших в «темные века» — время вскоре после Большого взрыва, когда первые звезды вновь нагрели холодную, тусклую Вселенную.

Сверхглубокие поля показывают самые далекие галактики, которые можно наблюдать в видимом свете.

Поскольку Вселенная расширяется, световые волны от очень далеких объектов растягиваются во время своего долгого пути к нам. Чем дальше от нас находятся объекты, тем сильнее растягивается их свет. Поскольку более длинные волны кажутся более красными, чем более короткие, это явление известно как «красное смещение», и оно чем-то похоже на эффект Доплера, слышимый, когда звук сирены скорой помощи снижается по мере того, как автомобиль ускоряется.

Для очень удаленных объектов их свет смещается настолько далеко, что они полностью выпадают из видимого спектра и их можно увидеть только в инфракрасном свете. Это означает, что сверхглубокое поле Хаббла нельзя улучшить, построив более чувствительный оптический телескоп — Хаббл достиг предела возможного в видимом свете.

Сверхглубокое поле Хаббла, полученное в 2004 году с помощью Advanced Camera for Surveys. Это самое глубокое из когда-либо сделанных изображений Вселенной в видимом свете. Единственный способ увидеть дальше — смотреть в инфракрасном диапазоне.

Сверхглубокое поле Хаббла — инфракрасное

Единственный способ увидеть дальше сверхглубокого поля Хаббла — смотреть за пределы оптических длин волн и вместо этого наблюдать в инфракрасном диапазоне.

Изображение Hubble Deep Field в инфракрасном диапазоне. Южный снимок телескопа Хаббла Deep Field в инфракрасном диапазоне. Инфракрасное изображение сверхглубокого поля, сделанное Хабблом в 2004 году.
Сверхглубокое поле Хаббла — инфракрасное излучение (2009 г.)

Используя NICMOS, свою первую камеру ближнего инфракрасного диапазона, Хаббл провел инфракрасные наблюдения оригинального глубокого поля Хаббла, Южного глубокого поля Хаббла и сверхглубокого поля Хаббла. На этих изображениях обнаруживались более удаленные объекты, хотя качество изображения, достигаемое этим прибором, не могло конкурировать с оптическими изображениями.

Следующий прорыв произошел после сервисной миссии 2009 года, в ходе которой астронавты установили новый инструмент, способный значительно улучшить инфракрасные наблюдения. Полученное изображение, покрывающее большую часть поля зрения наблюдений сверхглубокого поля 2004 года, является самым глубоким из когда-либо сделанных космоса. Маловероятно, что его удастся превзойти до тех пор, пока космический телескоп NASA/ESA/CSA James Webb не заработает в конце этого десятилетия.

Инфракрасное изображение сверхглубокого поля Хаббла, сделанное в 2009 году, стало чрезвычайно плодородной почвой для ученых, изучающих раннюю Вселенную. На этом изображении были замечены несколько кандидатов на роль самой далекой из когда-либо наблюдаемых галактик.

Экстремальное глубокое поле Хаббла

— и многое другое

Экстремальное глубокое поле Хаббла (2012 г. ) объединяет все предыдущие наблюдения сверхглубокого поля Хаббла

Опубликованное в 2012 году изображение Hubble eXtreme Deep Field представляет собой не новый набор наблюдений, а скорее комбинацию множества существующих экспозиций (более 2000 из них) в одно изображение. Сочетая сверхглубокое поле Хаббла, сверхглубокое поле Хаббла в инфракрасном диапазоне и многие другие изображения одного и того же небольшого участка неба, сделанные в течение почти 10 лет, экстремальное глубокое поле Хаббла расширяет границы еще больше. Он состоит из 22 дней экспозиции (и 50 дней наблюдения, поскольку телескоп может наблюдать глубокое поле только примерно на половине каждого витка)9.0003

Последний сверхглубокий телескоп Хаббла, выпущенный в 2014 году, наблюдался в ультрафиолетовом диапазоне. Это изображение позволило астрономам изучить звездообразование в регионе на расстоянии от 5 до 10 миллиардов световых лет от нас. Исследование называется «Ультрафиолетовое покрытие сверхглубокого поля Хаббла» (UVUDF). Добавление ультрафиолетовых данных к сверхглубокому полю Хаббла с помощью широкоугольной камеры Хаббла 3 дает астрономам доступ к прямым наблюдениям областей незатененного звездообразования и может помочь полностью понять, как образовались звезды.

 

 

 

Кампания Frontier Fields

Программа Hubble Frontier Fields — это трехлетняя программа на 840 орбитах, которая позволила получить самые глубокие изображения Вселенной на сегодняшний день, сочетая возможности Хаббла с гравитационным усилением света вокруг шести различных галактических скоплений, чтобы исследовать более отдаленные области космоса, чем можно было бы увидеть в противном случае. Эти наблюдения помогают астрономам понять, как звезды и галактики возникли из темных веков Вселенной, когда космос был темным, непрозрачным и наполненным водородом. Анализируя, как свет более далеких галактик искривляется скоплением, астрономы также узнают о распределении нормальной материи и темной материи внутри таких скоплений.

Пока один глаз Хаббла наблюдал за своей главной целью, массивными скоплениями галактик, второй глаз — другой инструмент — смотрел на часть неба прямо рядом со скоплением. Они называются параллельными полями. Хотя эти параллельные поля не так эффектны, как искривляющие свет скопления, они столь же глубоки, как и основные изображения, и даже могут конкурировать со знаменитым глубоким полем Хаббла по глубине. Поэтому они являются ценным инструментом для изучения эволюции галактик с ранних эпох Вселенной до наших дней.

Наблюдения для кампании Frontier Fields были завершены в 2017 году.

Анализ данных привел ко многим открытиям. Включая некоторые из самых далеких известных галактик и наблюдение линзированной сверхновой.

Скопление галактик MACSJ0717.5+3745 было одной из шести целей проекта Frontier Fields.

 

 

Связанные изображения и видео

  • Изображения глубоких полей Хаббла.
  • Видеозаставка к сверхглубокому полю Хаббла.
  • Хабблкаст, эпизод 08: На шаг ближе к нашему происхождению.
  • Хабблкаст, эпизод 40: Широкоугольная камера 3. В этом выпуске обсуждается новая инфракрасная камера, которая сделала возможными наблюдения 2009 года.

Выпуски новостей по теме

  • Самый глубокий снимок Вселенной, сделанный Хабблом (2004 г.)
  • Хаббл находит сотни молодых галактик в ранней Вселенной (2006 г.)
  • Космические телескопы «Хаббл» и «Спитцер» обнаружили галактики из «Лего-блоков» в ранней Вселенной (2007 г.)
  • Хаббл находит самые далекие первобытные галактики (2010)
  • Хаббл находит нового претендента на рекордное расстояние до галактики (2011)
  • Хаббл отправляется в экстремальный полет, чтобы собрать самое глубокое изображение Вселенной (2012)
  • Хаббл помогает найти кандидата на самый далекий объект во Вселенной, который когда-либо наблюдался (2012)
  • Перепись Хаббла находит галактики с красным смещением от 9 до 12 (2012)
  • Хаббл представляет красочную картину Вселенной (2014)
  • Последний рубеж Пограничных полей (2017)

    Что происходит в глубинах далеких миров?

    Силикатные минералы составляют большую часть мантии Земли и считаются основным компонентом недр других скалистых планет, основываясь на расчетах их плотности. На Земле структурные изменения, вызванные силикатами в условиях высокого давления и температуры, определяют ключевые границы в недрах Земли, например, между верхней и нижней мантией. Исследовательская группа была заинтересована в изучении появления и поведения новых форм силиката в условиях, имитирующих те, что встречаются в далеких мирах. Кредит: Каллиопи Монойос.

    Физика и химия, происходящие глубоко внутри нашей планеты, имеют фундаментальное значение для существования жизни, какой мы ее знаем. Но какие силы действуют в недрах далеких миров и как эти условия влияют на их потенциал для жизни?

    Новая работа под руководством Лаборатории Земли и планет Карнеги использует лабораторную мимикрию для выявления новой кристаллической структуры, которая имеет большое значение для нашего понимания внутренних частей больших каменистых экзопланет. Их результаты опубликованы Труды Национальной академии наук .

    «Внутренняя динамика нашей планеты имеет решающее значение для поддержания поверхностной среды, в которой может процветать жизнь, управляя геодинамо, которое создает наше магнитное поле и формирует состав нашей атмосферы», — объяснил Раджкришна Датта из Карнеги, ведущий автор. «Условия, обнаруженные в недрах больших каменистых экзопланет, таких как суперземли, будут еще более экстремальными».

    Силикатные минералы составляют большую часть мантии Земли и считаются основным компонентом недр других каменистых планет, основываясь на расчетах их плотности. На Земле структурные изменения, вызванные силикатами в условиях высокого давления и температуры, определяют ключевые границы в недрах Земли, например, между верхней и нижней мантией.

    Исследовательская группа, в которую входили Салли Джун Трейси из Карнеги, Рон Коэн, Франческа Миоцци, Кай Луо и Цзин Ян, а также Памела Бернли из Университета Невады в Лас-Вегасе, Дин Смит и Юэ Мэн из Аргоннской национальной лаборатории, Стелла Харитон и Виталий Пракапенко из Чикагского университета и Томас Даффи из Принстонского университета интересовались исследованием появления и поведения новых форм силикатов в условиях, имитирующих те, что встречаются в далеких мирах.

    «В течение десятилетий исследователи Карнеги лидировали в воссоздании условий недр планет, помещая небольшие образцы материала под огромное давление и высокие температуры», — сказал Даффи.

    Но у ученых есть ограничения в возможности воссоздать условия внутри экзопланеты в лаборатории. Теоретическое моделирование показало, что новые фазы силиката появляются под давлением, которое ожидается в мантии скалистых экзопланет, которые по меньшей мере в четыре раза массивнее Земли. Но этот переход пока не наблюдается.

    Однако германий является хорошей заменой кремния. Два элемента образуют похожие кристаллические структуры, но германий вызывает переходы между химическими фазами при более низких температурах и давлениях, которые легче создать в лабораторных экспериментах.

    Работая с германатом магния, Mg2GeO4, аналогичным одному из самых распространенных силикатных минералов в мантии, команда смогла собрать информацию о потенциальной минералогии суперземли и других крупных скалистых экзопланет. При давлении, примерно в 2 миллиона раз превышающем нормальное атмосферное, появилась новая фаза с отчетливой кристаллической структурой, включающей один германий, связанный с восемью атомами кислорода. Ожидается, что новый восьмикоординированный, внутренне дискордантный минерал сильно повлияет на внутреннюю температуру и динамику этих планет. Кредит: Раджкришна Датта.

    Работая с германатом магния, Mg 2 GeO 4 , аналогом одного из самых распространенных силикатных минералов в мантии, команда смогла собрать информацию о потенциальной минералогии суперземли и других крупных скалистых экзопланет.

    При давлении, превышающем нормальное атмосферное примерно в 2 миллиона раз, появилась новая фаза с отчетливой кристаллической структурой, состоящей из одного германия, связанного с восемью атомами кислорода.

    «Самое интересное для меня то, что магний и германий, два очень разных элемента, заменяют друг друга в структуре», — сказал Коэн.

    В условиях окружающей среды большинство силикатов и германатов организованы в так называемую тетраэдрическую структуру, где один центральный кремний или германий связан с четырьмя другими атомами. Однако в экстремальных условиях это может измениться.