Галактики космос: Современное понятие о Вселенной — урок. География, 5 класс.

Что такое галактика и как она устроена

История изучения планет и звезд измеряется тысячелетиями, Солнца, комет, астероидов и метеоритов – столетиями. А вот галактики, разбросанные по Вселенной скопления звезд, космического газа и пылевых частиц, стали объектом научного исследования лишь в 1920-е годы.

Алексей Левин

Галактики наблюдали с незапамятных времен. Человек с острым зрением может различить на ночном небосводе светлые пятна, похожие на капли молока. В Х веке персидский астроном Абд-аль-Раман аль-Суфи упомянул в своей «Книге о неподвижных звездах» два подобных пятна, известных теперь как Большое Магелланово облако и галактика М31, она же Андромеда. С появлением телескопов астрономы наблюдали все больше таких объектов, получивших название туманностей. Если английский астроном Эдмунд Галлей в 1716 году перечислил всего шесть туманностей, то каталог, опубликованный в 1784 году астрономом французского военно-морского флота Шарлем Мессье, содержал уже 110 — и среди них четыре десятка настоящих галактик (в том числе и М31). В 1802 году Уильям Гершель опубликовал перечень из 2500 туманностей, а его сын Джон в 1864 году издал каталог, где было более 5000 туманностей.

Природа этих объектов долгое время ускользала от понимания. В середине XVIII века некоторые проницательные умы увидели в них звездные системы, подобные Млечному Пути, однако телескопы в то время не предоставляли возможности проверить эту гипотезу. Столетием позже восторжествовало мнение, что каждая туманность — это газовое облако, подсвеченное изнутри молодой звездой. Позже астрономы убедились, что некоторые туманности, в том числе и Андромеда, содержат множество звезд, однако еще долго не было ясно, расположены они в нашей Галактике или за ее пределами. И лишь в 1923—1924 годах Эдвин Хаббл определил, что расстояние от Земли до Андромеды как минимум троекратно превосходит диаметр Млечного Пути (на самом деле примерно в 20 раз) и что М33, другая туманность из каталога Мессье, удалена от нас на никак не меньшую дистанцию. Эти результаты положили начало новой научной дисциплине — галактической астрономии.

Карлики и гиганты

Вселенная заполнена галактиками разного размера и разных масс. Их количество известно весьма приблизительно. В 2004 году орбитальный телескоп «Хаббл» за три с половиной месяца обнаружил около 10 000 галактик, сканируя в южном созвездии Печи участок небосвода, в сто раз меньший, нежели площадь лунного диска. Если предположить, что галактики распределяются по небесной сфере с такой же плотностью, получится, что в наблюдаемом космосе их 200 млрд. Однако эта оценка сильно занижена, поскольку телескоп не смог заметить великое множество очень тусклых галактик.

Форма и содержание

Галактики различаются и морфологией (то есть формой). В целом их подразделяют на три основных класса — дисковидные, эллиптические и неправильные (иррегулярные). Это общая классификация, есть гораздо более детальные.

Дисковидная галактика — это звездный блин, вращающийся вокруг оси, проходящей через его геометрический центр. Обычно по обе стороны центральной зоны блина имеется овальное вздутие — балдж (от англ. bulge). Балдж тоже вращается, однако с меньшей угловой скоростью, нежели диск. В плоскости диска нередко наблюдаются спиральные ветви, изобилующие сравнительно молодыми яркими светилами. Однако есть галактические диски и без спиральной структуры, где таких звезд много меньше.

Центральную зону дисковидной галактики может рассекать звездная перемычка — бар. Пространство внутри диска заполнено газопылевой средой — исходным материалом для новых звезд и планетных систем. Галактика имеет два диска: звездный и газовый. Они окружены галактическим гало — сферическим облаком разреженного горячего газа и темной материи, которая и вносит основной вклад в полную массу галактики. Гало вмещает также отдельные старые звезды и шаровые звездные скопления (глобулярные кластеры) возрастом до 13 млрд лет. В центре едва ли не любой дисковидной галактики, как с балджем, так и без балджа, расположена сверхмассивная черная дыра. Самые крупные галактики этого типа содержат по 500 млрд звезд.

Солнце обращается вокруг центра вполне рядовой спиральной галактики, в состав которой входят 200-400 миллиардов звезд. Ее диаметр приблизительно равен 28 килопарсекам (чуть больше 90 световых лет). Радиус солнечной внутригалактической орбиты — 8,5 килопарсек (так что наше светило смещено к внешнему краю галактического диска), время полного оборота вокруг центра Галактики  — примерно 250 миллионов лет.
Балдж Млечного Пути имеет эллипсовидную форму и наделен баром, который обнаружили совсем недавно. В центре балджа находится компактное ядро, заполненное звездами различного возраста — от нескольких миллионов лет до миллиарда и старше. Внутри ядра за плотными пылевыми облаками скрывается достаточно скромная по галактическим стандартам черная дыра — всего лишь 3,7 миллиона солнечных масс.
Наша Галактика может похвастаться двойным звездным диском. На долю внутреннего диска, который имеет по вертикали не более 500 парсек, приходится 95% звезд дисковой зоны, в том числе все молодые яркие звезды. Его охватывает внешний диск толщиной в полторы тысячи парсек, где обитают звезды постарше. Газовый (точнее, газо-пылевой) диск Млечного Пути имеет в толщину не менее 3,5 килопарсек. Четыре спиральных рукава диска представляют собой области повышенной плотности газо-пылевой среды и содержат большинство самых массивных звезд. 
Диаметр гало Млечного Пути не менее, чем вдвое больше диаметра диска. Там обнаружено порядка 150 глобулярных кластеров, причем, скорее всего, еще с полсотни пока не открыты. Возраст старейших кластеров превышает 13 миллиардов  лет. Гало заполнено темной материей, имеющей комковатую структуру. До недавнего времени полагали, что гало почти шарообразно, однако, по последним данным, оно может быть значительно приплюснуто. Общая масса Галактики может составлять до 3 триллионов солнечных масс, причем на долю темной материи приходится 90-95%. Масса звезд Млечного Пути оценивается в 90-100 миллиардов масс Солнца.

Эллиптическая галактика, как и следует из ее названия, имеет форму эллипсоида. Она не вращается как целое и потому не обладает осевой симметрией. Ее звезды, которые в основном имеют сравнительно небольшую массу и солидный возраст, обращаются вокруг галактического центра в разных плоскостях и иногда не по отдельности, а сильно вытянутыми цепочками. Новые светила в эллиптических галактиках загораются редко в связи с дефицитом исходного сырья — молекулярного водорода.

Как самые крупные, так и самые мелкие галактики относятся к эллиптическому типу. Общая доля его представителей в галактическом населении Вселенной всего около 20%. Эти галактики (возможно, за исключением самых мелких и тусклых) также скрывают в своих центральных зонах сверхмассивные черные дыры. Эллиптические галактики имеют и гало, но не столь четкие, как у дисковидных.

Все прочие галактики считаются иррегулярными. Они содержат много пыли и газа и активно порождают молодые звезды. На умеренных расстояниях от Млечного Пути таких галактик немного, всего-то 3%. Однако среди объектов с большим красным смещением, чей свет был испущен не позже, чем через 3 млрд лет после Большого взрыва, их доля резко возрастает. Судя по всему, все звездные системы первого поколения были невелики и обладали неправильными очертаниями, а крупные дисковидные и эллиптические галактики возникли гораздо позже.

Рождение галактик

Галактики появились на свет вскоре после звезд. Считается, что первые светила вспыхнули никак не позднее, чем спустя 150 млн лет после Большого взрыва. В январе 2011 года команда астрономов, обрабатывавших информацию с космического телескопа «Хаббл», сообщила о вероятном наблюдении галактики, чей свет ушел в космос через 480 млн лет после Большого взрыва. В апреле еще одна исследовательская группа обнаружила галактику, которая, по всей вероятности, уже вполне сформировалась, когда юной Вселенной было около 200 млн лет.

Условия для рождения звезд и галактик возникли задолго до его начала. Когда Вселенная прошла возрастную отметку в 400 000 лет, плазма в космическом пространстве заменилась смесью из нейтрального гелия и водорода. Этот газ был еще чересчур горяч, чтобы стянуться в молекулярные облака, дающие начало звездам. Однако он соседствовал с частицами темной материи, изначально распределенными в пространстве не вполне равномерно — где чуть плотнее, где разреженнее. Они не взаимодействовали с барионным газом и потому под действием взаимного притяжения свободно стягивались в зоны повышенной плотности. Согласно модельным вычислениям, уже через сотню миллионов лет после Большого взрыва в космосе образовались облака темной материи величиной с нынешнюю Солнечную систему. Они объединялись в более крупные структуры, невзирая на расширение пространства. Так возникли скопления облаков темной материи, а потом и скопления этих скоплений. Они втягивали в себя космический газ, предоставляя ему возможность сгущаться и коллапсировать. Таким путем появились первые сверхмассивные звезды, которые быстро взрывались сверхновыми и оставляли после себя черные дыры. Эти взрывы обогащали космическое пространство элементами тяжелее гелия, которые способствовали охлаждению коллапсирующих газовых облаков и потому делали возможным появление менее массивных звезд второго поколения. Такие звезды уже могли существовать миллиарды лет и потому были в состоянии формировать (опять-таки с помощью темной материи) гравитационно связанные системы. Так возникли долгоживущие галактики, в том числе и наша.

«Многие детали галактогенеза еще скрыты в тумане, — говорит Джон Корменди. — В частности, это относится к роли черных дыр. Их массы варьируют от десятков тысяч масс Солнца до абсолютного на сегодняшний день рекорда в 6,6 млрд солнечных масс, принадлежащего черной дыре из ядра эллиптической галактики М87, расположенной в 53,5 млн световых лет от Солнца. Дыры в центрах эллиптических галактик, как правило, окружены балджами, составленными из старых звезд. Спиральные галактики могут вовсе не иметь балджей или же обладать их плоскими подобиями, псевдобалджами. Масса черной дыры обычно на три порядка меньше массы балджа — естественно, если оный наличествует. Эта закономерность подтверждается наблюдениями, охватывающими дыры массой от миллиона до миллиарда солнечных масс».

Как полагает профессор Корменди, галактические черные дыры набирают массу двумя путями. Дыра, окруженная полноценным балджем, растет за счет поглощения газа, который приходит к балджу из внешней зоны галактики. Во время слияния галактик интенсивность поступления этого газа резко возрастает, что инициирует вспышки квазаров. В результате балджи и дыры эволюционируют параллельно, что и объясняет корреляцию между их массами (правда, могут работать и другие, еще неизвестные механизмы).

Иное дело безбалджевые галактики и галактики с псевдобалджами. Массы их дыр обычно не превышают 104−106 солнечных масс. По мнению профессора Корменди, они подкармливаются газом за счет случайных процессов, которые происходят недалеко от дыры, а не простираются на целую галактику. Такая дыра растет вне зависимости от эволюции галактики или ее псевдобалджа, чем и обусловлено отсутствие корреляции между их массами.

Растущие галактики

Галактики могут увеличивать и размер, и массу. «В далеком прошлом галактики делали это гораздо эффективней, нежели в недавние космологические эпохи, — объясняет профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Круз Гарт Иллингворт. — Темпы рождения новых звезд оценивают в терминах годового производства единицы массы звездного вещества (в этом качестве выступает масса Солнца) на единицу объема космического пространства (обычно это кубический мегапарсек). Во времена формирования первых галактик этот показатель был весьма невелик, а затем пошел в быстрый рост, продолжавшийся до тех пор, пока Вселенной не исполнилось 2 млрд лет. Еще 3 млрд лет он был относительно постоянным, потом начал снижаться почти пропорционально времени, и снижение это продолжается по сей день. Так что 7−8 млрд лет назад средний темп звездообразования в 10−20 раз превышал современный. Большинство доступных наблюдению галактик уже полностью сформировались в ту далекую эпоху».

В общих чертах эта тенденция понятна. Галактики увеличиваются двумя основными способами. Во-первых, они получают свежий материал для звездообразования, втягивая из окружающего пространства газ и частицы пыли. В течение нескольких миллиардов лет после Большого взрыва этот механизм исправно работал просто потому, что звездного сырья в космосе хватало всем. Потом, когда запасы истощились, темп звездного рождения упал. Однако галактики нашли возможность увеличивать его за счет столкновения и слияния. Правда, для реализации этого варианта необходимо, чтобы сталкивающиеся галактики располагали приличным запасом межзвездного водорода. Крупным эллиптическим галактикам, где его практически не осталось, слияние не помогает, зато в дисковидных и неправильных оно работает.

Курс на столкновение

Посмотрим, что происходит при слиянии двух примерно одинаковых галактик дискового типа. Их звезды практически никогда не сталкиваются — слишком велики расстояния между ними. Однако газовый диск каждой галактики ощущает приливные силы, обусловленные притяжением соседки. Барионное вещество диска теряет часть углового момента и смещается к центру галактики, где возникают условия для взрывного роста скорости звездообразования. Часть этого вещества поглощается черными дырами, которые тоже набирают массу. В заключительной фазе объединения галактик черные дыры сливаются, а звездные диски обеих галактик теряют былую структуру и рассредоточиваются в пространстве. В итоге из пары спиральных галактик образуется одна эллиптическая. Но это отнюдь не полная картина. Излучение молодых ярких звезд способно выдуть часть водорода за пределы новорожденной галактики. В то же время активная аккреция газа на черную дыру вынуждает последнюю время от времени выстреливать в пространство струи частиц огромной энергии, подогревающие газ по всей галактике и тем препятствующие формированию новых звезд. Галактика постепенно затихает — скорее всего, навсегда.

Галактики неодинакового калибра сталкиваются по-иному. Крупная галактика способна поглотить карликовую (сразу или в несколько приемов) и при этом сохранить собственную структуру. Этот галактический каннибализм тоже может стимулировать процессы звездообразования. Карликовая галактика полностью разрушается, оставляя после себя цепочки звезд и струи космического газа, которые наблюдаются как в нашей Галактике, так и в соседней Андромеде. Если же одна из сталкивающихся галактик не слишком превосходит другую, возможны даже более интересные эффекты.

В ожидании супертелескопа

Галактическая астрономия дожила почти до столетия. Она начала практически с нуля и достигла очень многого. Однако количество нерешенных проблем очень велико. Ученые ожидают очень много от инфракрасного орбитального телескопа «Джеймс Уэбб»..

Глубокий космос | Каталог Мессье | Объекты глубокого космоса | Галактика DSO | Другие галактики | Дипскай

Наша вселенная полна удивительных космических объектов, которые мы можем наблюдать с Земли. И это не только звезды и планеты Солнечной системы, которые выглядят как яркие точки на небе, если смотреть на них невооруженным глазом. Кроме них есть так называемые объекты глубокого космоса: нечеткие пятна на небе, обретающие форму, только когда смотришь на них в бинокль или телескоп. Давайте поближе рассмотрим эти далекие объекты.

Содержание

• Что такое объект глубокого космоса?
• Что такое объект Мессье?
• Почему некоторые галактики называются NGC?
• Какие объекты глубокого космоса лучше всего видны?
  • 1 апреля: Галактика Сомбреро (M104)
  • 4 апреля: Галактика Кошачий Глаз (М94)
  • 13 апреля: Центавр А (NGC 5128)
  • 13 апреля: Омега Центавра (NGC 5139)
  • 14 апреля: Галактика Водоворот (M51)
  • 16 апреля: Галактика Южная Вертушка (M83)
  • 17 апреля: M3
  • 23 апреля: Галактика Вертушка (M101)
• Объекты глубокого космоса встречаются с Луной и Меркурием
  • 5 апреля: Луна в соединении с Плеядами
  • 10 апреля: Луна покрывает звездное скопление Ясли
  • 29 апреля: Меркурий в соединении с Плеядами

Что такое объект глубокого космоса?

Объект глубокого космоса – это термин, который используется для обозначения астрономических объектов, которые находятся за пределами Солнечной системы. Наиболее распространенные их виды – это туманности, звездные скопления и галактики. Наблюдают их, как правило, в телескоп или бинокль, хотя некоторые объекты глубокого космоса можно даже разглядеть на темном небе невооруженным глазом.

Что такое объект Мессье?

Наиболее подходящие для наблюдений объекты глубокого космоса перечислены в каталоге Мессье. Он включает в себя 110 объектов, среди которых звездные скопления и туманности нашего Млечного пути, а также небесные тела за пределами нашей галактики, которые смотрятся великолепно в телескоп. Интересно, что сам Шарль Мессье и не думал, что он составляет каталог объектов глубокого космоса. Он был охотником за кометами и в этом каталоге перечислил все те объекты, которые не нужно путать с кометами. Тем не менее астролюбители до сих пор очень ценят Шарля Мессье и его каталог. Существует даже соревнование под названием Марафон Мессье, когда астролюбители стараются за одну ночь найти на небе как можно больше объектов из каталога Мессье, проверяя таким образом свои навыки наблюдения и возможности техники.

Почему некоторые галактики называются NGC?

Другой популярный список объектов глубокого космоса – NGC, Новый общий каталог туманностей и звёздных скоплений. Он включает в себя 7 840 объектов, так что у вас хватит целей для наблюдения на всю жизнь. Объекты из этих двух каталогов, а также многие другие доступны бесплатно в приложении Sky Tonight – просто напишите в поиске название нужного объекта, и вы увидите его расположение и подробную информацию о нем.

Какие объекты глубокого космоса лучше всего видны?

Если у вас очень хорошее зрение, вы можете даже без оптики попробовать найти на небе галактику Андромеды (M31) или Плеяды (M45). Конечно, лучше всего они видны на темном небе без городской засветки. Но есть и другие интересные возможности для обладателей даже любительского телескопа или бинокля. В этом списке мы перечислили объекты глубокого космоса, которые в апреле расположены высоко на небе и поэтому отлично подходят для наблюдения и астрофотографии. Указанные даты – наилучшее время для наблюдений. Возьмите наш список за основу и попробуйте найти все эти объекты!

1 апреля: Галактика Сомбреро (M104)

Галактика Сомбреро расположена в созвездии Девы и является одним из самых интересных, хоть и непростых объектов для астрофотографии, потому что у неё очень яркая центральная часть и туманные окраины. Вы можете легко увидеть крупный яркий центр галактики даже через небольшой бинокль, но если вы хотите получше разглядеть её туманные окраины, используйте по крайней мере 10-12-дюймовый телескоп.

4 апреля: Галактика Кошачий Глаз (М94)

Mессье 94, или Галактика Кошачий Глаз – это спиральная галактика в созвездии Гончих Псов. Она известна как место активного звездообразования. Кроме того, в М94 очень мало тёмной материи, и астрономы до сих пор не знают точно, в чем причина, поэтому Галактику Кошачий Глаз активно изучают.

13 апреля: Центавр А (NGC 5128)

NGC 5128 – это линзовидная галактика, расположенная в созвездии Центавра. Предположительно, около 5 миллионов лет назад она поглотила спиральную галактику, и это событие спровоцировало большой выброс радиоизлучения. До сих пор на Земле мы принимаем радиоволны, дошедшие до нас от галактики Центавр А.

13 апреля: Омега Центавра (NGC 5139)

Омега Центавра – это самое большое шаровое звёздное скопление в Млечном пути. По расчетам, оно содержит 10 миллионов звёзд. Если смотреть невооруженным глазом, это скопление выглядит как одна туманная звезда, поэтому Омегу Центавра включил в свой звездный каталог еще Птолемей в 140 году н.э. Сегодня, используя даже небольшой телескоп, вы можете увидеть великолепную красоту этого звездного скопления в созвездии Центавр, наблюдая из южных регионов.

14 апреля: Галактика Водоворот (M51)

Спиральная галактика М51 расположена в созвездии Гончих Псов. Её спиральные рукава состоят из звезд и газа с примесью пыли. Рукава служат как “фабрики звезд”, создавая новые группы звезд путём сжатия газообразного водорода. М51 – это очень фотогеничная галактика, которую удобно наблюдать даже в любительский телескоп в Северном полушарии.

16 апреля: Галактика Южная Вертушка (M83)

M83 расположена в созвездии Гидры. Эта галактика с видимой звездной величиной 7,5 является одной из самых ярких спиральных галактик на ночном небе. И нет ничего удивительного в том, что она такая яркая: в ней взорвалось 6 сверхновых за последние сто лет! Южную Вертушку можно будет хорошо рассмотреть в апреле в Южном полушарии, она очень похожа по виду на наш родной Млечный Путь.

17 апреля: M3

Шаровое звездное скопление Мессье 3 расположено в созвездии Гончих Псов. В нем находится наибольшее число переменных звёзд среди всех известных звездных скоплений. Переменные звезды изменяют со временем свой видимый блеск, что очень полезно для измерения расстояния до объектов глубокого космоса. И, помимо научных причин, Мессье 3 просто невероятно красивый космический объект: в телескоп вы увидите миллионы звезд, стремящихся к плотному центру скопления.

23 апреля: Галактика Вертушка (M101)

Галактика Вертушка в созвездии Большой Медведицы лучше всего видна в Северном полушарии этой весной. Галактика включает в себя 11 ярких туманностей, у которых есть собственные номера в каталоге NGC.

Объекты глубокого космоса встречаются с Луной и Меркурием

В апреле 2022 года вы также сможете увидеть, как Луна проходит рядом со звездными скоплениями Ясли и Плеяды, а также наблюдать Меркурий в соединении с Плеядами. Давайте поближе рассмотрим эти события.

5 апреля: Луна в соединении с Плеядами

5 апреля в 04:16 по московскому времени (01:16 GMT) Луна встретится со звездным скоплением Плеяды. Это событие не очень зрелищное для наблюдателей без оптики, но через телескоп или бинокль вы сможете хорошо рассмотреть, как наш естественный спутник медленно проплывает мимо Плеяд.

10 апреля: Луна покрывает звездное скопление Ясли

10 апреля в 19:27 по московскому времени (16:27 GMT) Луна пересечет звездное скопление Ясли, покрывая десятки его звезд. И хотя Луна будет слишком яркой, чтобы близко рассматривать звездное скопление этим вечером, в бинокль вы всё равно увидите уникальную картину.

29 апреля: Меркурий в соединении с Плеядами

29 апреля в 22:29 по московскому времени (19:29 GMT) Меркурий соединится с Плеядами, и оба объекта будут хорошо видны в бинокль. Меркурий будет находится на угловом расстоянии 1.3° от нижнего левого края Плеяд, вблизи самой яркой звезды Эта Тельца, также известной как Альциона.

На первый взгляд, может показаться, что наблюдать за объектами глубокого космоса слишком сложно, но только представьте, что это размытое пятнышко, которое вы поймали в бинокль, на самом деле, гигантская галактика, находящаяся в миллионах световых лет от Земли! Такой захватывающий опыт нельзя упускать. К тому же, вам не нужно отправляться в это путешествие одному: вы можете запросто найти объекты глубокого космоса с помощью наших приложений для астролюбителей – Star Walk 2 и Sky Tonight.

Удачного путешествия в глубокий космос!

Галактики — Мир космоса

Галактики — Мир космоса

Галактика — гигантская, гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, и тёмной материи. Все объекты в составе галактики участвуют в движении относительно общего центра масс.

Впервые астрономы нашли доказательства столкновения нашей галактики с другой карликовой галактикой. Подтверждением данного факта стала находка четырех…

21 октября 2020

Последняя находка радиоактивного и нестабильного элемента — железо-60, подсказала ученым что Земля вместе с Солнечной системой проходят сквозь облако вещества,…

25 августа 2020

Используя возможности радиотелескопа «ALMA» специалисты обнаружили крайне далекую и молодую галактику, которая очень схожа с нашей галактикой Млечный Путь на…

14 августа 2020

Существуют ли разумные формы жизни в нашей галактике? На этот вопрос астрономы всего мира постоянно ищут ответы. Благодаря новому исследованию, которое…

16 июня 2020

​Благодаря последним астрофизическим исследованиям, ученые определили раннее галактическое слияние, которое помогло сформировать Млечный путь….

15 января 2020

Окраины нашей галактики можно смело назвать «звездным домом престарелых», из-за того что там находятся в основном древнейшие звезды. Однако недавнее открытие…

10 января 2020

Специалисты института им. П.К. Штернберга занимаясь изучением звездообразования в галактических дисках разных типов, используя новые современные методы…

04 декабря 2019

Американское космическое агентство NASA показало фотоснимок скопления галактик под названием Арп-Мадор 1. Эта космическая структура удалена от Земли на 704…

29 октября 2019

Случайным образом астрономы наткнулись на следы древнейшей галактики больших размеров, которая появилась на свет на заре Вселенной. Ранее специалисты…

24 октября 2019

В Instagram Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) появилась новая фотография с астрономическим объектом,…

20 октября 2019

Орбитальный телескоп Hubble подарил миру уже немало красивейших фотоснимков с галактиками различных типов, форм, габаритов и уровней яркости. Но крайне редко…

15 октября 2019

Непрофессиональный астроном из Астрахани Влад Рябинин запечатлел знаменитую галактику М33, которая находится в созвездии Треугольника. Работа фотографа была…

14 октября 2019

Астрономы, представляющие Калифорнийский университет в городе Риверсайд, вычислили, что некоторые мини-галактики, вращающиеся вокруг Млечного Пути, были…

12 октября 2019

Млечный Путь, как и многие другие крупные галактики, по ходу своего развития поглощал меньшие по размеру галактики, за счет чего в итоге у него образовалась…

08 октября 2019

Сотрудники Университета Мэриленда (Соединенные Штаты Америки) с удивлением наблюдали, как спокойные галактики в течение всего нескольких месяц вдруг…

21 сентября 2019

Когда речь заходит о падениях неопознанных летающих объектов, на ум первым делом приходит знаменитый Розуэлльский инцидент, шокирующие подробности которого…

08 сентября 2019

При помощи комплекса телескопов Atacama Large Millimeter Array (ALMA) астрономы нашли 39 старых галактик, существование которых противоречит современным…

09 августа 2019

Космический телескоп Hubble запечатлел взаимодействие двух галактик. Новость об этом и впечатляющий фотоснимок опубликованы на официальном сайте…

05 августа 2019

Американским астрофизикам удалось определить, каким образом распределена видимая и темная материя по ближайшим окрестностям нашей Галактики. Так они поняли,…

23 июля 2019

Россия и Индия готовят совместный эксперимент по спектроскопическому исследованию газовых туманностей, который будет произведен на борту будущей китайской…

19 июня 2019

С помощью камеры Wide Field Camera 3 (WFC3), установленной на орбитальном телескопе Hubble, получено красивейшее изображение спиральной галактики NGC 7773,…

10 июня 2019

В направлении созвездия Гидры имеется необычная галактика, которая будоражит умы ученых не один уже год. Долгое время считалось, что там очень мало темной…

07 июня 2019

Американское космическое агентство NASA опубликовало фотоснимок галактики Мессье 90, полученный орбитальным телескопом Hubble. Эта космическая структура, как. ..

27 мая 2019

Ученые знают, что в определенный момент миллиарды лет назад в Млечном Пути произошла загадочная вспышка звездообразования после длительного затишья. Долгое…

15 мая 2019

Астрономы-любители, состоящие в группе Ciel Austral, вооружились небольшим чилийским телескопом шириной всего 160 мм, чтобы получить одно из самых детальных на…

15 мая 2019

Ученые Женевского университета совместно с международной группы экспертов создали каталог дальних галактик, который должен стать неким путеводителем в изучении…

14 мая 2019

Специалисты из Института исследований космоса с помощью космического телескопа (Space Telescope Science Institute) предоставили общественности уникальную…

10 мая 2019

Спиральные галактики считаются одними из самых красочных объектов в космическом пространстве. Американское космическое агентство NASA поделилось новым…

06 мая 2019

Американское космическое агентство опубликовало в Сети фотоснимок, включающий изображения более чем 256 тысяч галактик. Эта фотография стала самым детальным…

06 мая 2019

Японские астрофизики из Физико-математического института Вселенной в Кавли провели новое исследование при помощи оптического телескопа Subaru, чтобы проверить…

26 апреля 2019

Астрономы NASA обратили внимание на мерцающую галактику в форме медузы, которая кажется им весьма необычной и наиболее интересной для исследований. В 2021 году…

24 апреля 2019

Группа исследователей-любителей представила впечатляющий фотоснимок карликовой галактики Большое Магелланово Облако, являющейся спутником Млечного Пути….

16 апреля 2019

Орбитальный телескоп Hubble получил фотоснимки рассеянного звездного скопления Дикая Утка, имеющего ещё названия Мессье 11 и NGC 6705. Данная космическая…

01 апреля 2019

Специалисты космической отрасли отыскали в созвездии Волос Вероники вторую галактику, где либо вовсе отсутствует темная материя, либо её там настолько мало,…

29 марта 2019

Автоматическая обсерватория Hubble получила впечатляющий фотоснимок двух сталкивающихся между собой галактик. Кадр был опубликован на сайте Американского…

10 марта 2019

Специалисты Европейского космического агентства (ESA) смогли вычислить примерную массу Млечного Пути. Как сообщается, наша Галактика весит как 1,5 трлн…

08 марта 2019

Мишель Таллер, являющаяся помощником директора NASA по научной коммуникации, рассказала, что темная энергия способна уничтожить всю Вселенную. Публикация на…

18 февраля 2019

Американские астрономы провели новое исследование с целью уточнения траекторий, по которым движутся галактики Андромеды и Треугольника, являющиеся ближайшими к…

09 февраля 2019

Автоматическая орбитальная обсерватория Hubble отыскала самую древнюю галактику во Вселенной. Полученные телескопом фотоснимки были опубликованы на официальном…

03 февраля 2019

Сотрудники Института астрофизики Канарских островов представили миру детальную карту Вселенной, куда уместили более 10 тысяч галактик, чья удаленность от нас…

26 января 2019

1—40 из 162

• ‹‹
• ‹
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• ›
• ››

Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает новые сюрпризы в органических молекулах галактик вблизи черных дыр

Карты центральной ∼6″ области NGC 7469, включающей АЯГ и околоядерное кольцо звездообразования. Верхняя левая панель: в цвете и с черными контурами представлено изображение JWST/F770W с вычитанием PSF (на котором в основном прослеживается полоса ПАУ 7,7 мкм). Черные области (s1, s2, s3, s4, s5, s6 и s7) соответствуют избранным околоъядерным зонам NGC 7469. Красные и синие области (o1, o2, o3, o4, o5 и o6) находятся в области истечения . Зеленая линия представляет ориентацию полосы ядерного молекулярного газа. Серые линии соответствуют приблизительной области истечения по карте скоростей [S IV]λ10,51 мкм (см. Приложение Б). Белая рамка представляет поле зрения JWST/MRS ch2 (3,2″ × 3,7″), которое практически идентично угловому разрешению Spitzer/IRS. Коричневая звезда соответствует приблизительному положению радиосверхновой SN 2000ft (Колина и др., 2001). Верхняя правая панель: карта полос ПАУ JWST/MRS 6,2 мкм, полученная с использованием локального континуума (см. текст). Нижняя левая панель: [Ar II]λ6.9Карта излучения 9 мкм. Нижняя правая панель: соотношение ПАУ 11,3/6,2 мкм с использованием локальных континуумов (см. текст). Черным цветом показаны контуры полос ПАУ 6,2 мкм. Этому соотношению ПАУ в ядерном спектре соответствует центральная область. Все изображения показаны в линейной цветовой шкале. Север вверху, восток слева, смещения измеряются относительно AGN. Кредит: Астрономия и астрофизика (2022). DOI: 10.1051/0004-6361/202244806

Исследование под руководством Оксфордского университета является первым в своем роде исследованием крошечных молекул пыли в ядерной области активных галактик с использованием ранних наблюдений космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Исследование является первой статьей под руководством Великобритании, в которой используются спектроскопические данные прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI) JWST, и оно решает одну из самых больших проблем современной астрофизики: понимание того, как формируются и развиваются галактики.

Крошечные молекулы пыли, известные как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), являются одними из самых распространенных органических молекул во Вселенной и важным астрономическим инструментом. Например, они считаются основными строительными блоками пребиотических соединений, которые, возможно, сыграли ключевую роль в происхождении жизни. Молекулы ПАУ производят чрезвычайно яркие полосы излучения в инфракрасном диапазоне, когда они освещаются звездами, что позволяет астрономам не только отслеживать активность звездообразования, но и использовать их в качестве чувствительных барометров местных физических условий.

Этот новый анализ, проведенный доктором Исмаэлем Гарсия-Бернете с физического факультета Оксфордского университета, использовал передовые инструменты JWST, чтобы впервые охарактеризовать свойства ПАУ в ядерной области трех светящихся активных галактик. Исследование было основано на спектроскопических данных MIRI JWST, который специально измеряет свет в диапазоне длин волн 5–28 микрон. Затем исследователи сравнили наблюдения с теоретическими предсказаниями для этих молекул.

Удивительно, но результаты превзошли результаты предыдущих исследований, которые предсказывали разрушение молекул ПАУ вблизи черной дыры в центре активной галактики. Вместо этого анализ показал, что молекулы ПАУ действительно могут выживать в этой области, даже там, где очень энергичные фотоны потенциально могут разорвать их на части. Потенциальной причиной может быть то, что молекулы защищены большим количеством молекулярного газа в ядерной области.

Однако даже там, где молекулы ПАУ выжили, результаты показали, что сверхмассивные черные дыры в сердце галактик оказали значительное влияние на их свойства. В частности, увеличилась доля более крупных и нейтральных молекул, что указывает на возможное разрушение более хрупких малых и заряженных молекул ПАУ. Это накладывает серьезные ограничения на использование этих молекул ПАУ для исследования того, насколько быстро активная галактика производит новые звезды.

«Это исследование представляет большой интерес для более широкого астрономического сообщества, особенно для тех, кто занимается образованием планет и звезд в самых далеких и слабых галактиках», — сказал доктор Гарсия-Бернете. «Невероятно думать, что мы можем наблюдать молекулы ПАУ в ядерной области галактики, и следующим шагом будет анализ большей выборки активных галактик с различными свойствами. Это позволит нам лучше понять, как выживают молекулы ПАУ и какие из них их специфические свойства в ядерной области. Такое знание является ключом к использованию ПАУ в качестве точного инструмента для характеристики количества звездообразования в галактиках и, следовательно, того, как галактики развиваются с течением времени».

Исследование опубликовано в журнале Астрономия и астрофизика .

Узнать больше

Новое изображение от Webb показывает галактику NGC 1365, которая, как известно, имеет активно питающуюся сверхмассивную черную дыру

Дополнительная информация:
I. Гарсия-Бернет и др., Вид с высоким угловым разрешением эмиссии ПАУ в сейфертовских галактиках с использованием данных JWST/MRS, Астрономия и астрофизика (2022). DOI: 10. 1051/0004-6361/202244806

Информация журнала:
Астрономия и астрофизика

Предоставлено
Оксфордский университет

Цитата :
Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает новые сюрпризы органических молекул галактики вблизи черных дыр (11 октября 2022 г.)
получено 13 октября 2022 г.
с https://phys.org/news/2022-10-james-webb-space-telescope-reveals.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Компьютерные ошибки из космоса

Загрузка

Компьютерные ошибки из космоса

(Изображение предоставлено НАСА)

за пределами нашей Солнечной системы, что может быть причиной сбоев, от которых страдают наши телефоны и компьютеры. И риск растет по мере сокращения технологии микрочипов.

Z

Зап. Мышца в ее груди дернулась. Зап. И опять. Мари Мо чувствовала это. Она даже могла видеть это. Она посмотрела вниз, и мышца слева от грудины явно пульсировала. Судороги в ритме сильного сердцебиения.

Исследователь кибербезопасности находился в самолете примерно в 20 минутах от пункта назначения, Амстердама, когда он вылетел. Страх охватил ее. Она сразу поняла, что что-то не так с ее кардиостимулятором, небольшим медицинским устройством, имплантированным ей в грудь, которое использовало электрические импульсы для стабилизации ее сердцебиения.

Может ли быть поврежден один из проводов, соединяющих кардиостимулятор с ее сердцем? Или оторваться? Мо предупредил бортпроводников, которые сразу же организовали скорую помощь, чтобы она была готова и ждала ее в аэропорту. Ей сказали, что если бы самолет находился дальше от Амстердама, пилот совершил бы аварийную посадку в другом аэропорту.

Когда Мо прибыла в ближайшую больницу, врачи внимательно осмотрели ее. Специалист по кардиостимуляторам вскоре обнаружил проблему. Это был крошечный компьютер гаджета. Данные, хранящиеся внутри компьютера кардиостимулятора, столь важные для его работы, каким-то образом были повреждены.

А для Мо главным подозреваемым, который, по ее словам, скорее всего спровоцировал этот тревожный эпизод, был космический луч из космоса: цепочка субатомных частиц, сталкивающихся друг с другом в атмосфере Земли, как шары, сталкивающиеся на бильярдном столе, с одним в конце концов во время полета она вошла во встроенный компьютер своего кардиостимулятора.

Теория состоит в том, что при ударе он вызвал электрический дисбаланс, который изменил память компьютера и, в конечном счете, навсегда изменил ее понимание жизненно важных технологий внутри нее.

Когда компьютеры выходят из строя, мы склонны предполагать, что это просто какой-то программный сбой, немного плохого программирования. Но ионизирующее излучение, включая лучи протонов, направленных к нам Солнцем, также может быть причиной. Эти инциденты, называемые одиночными сбоями, случаются редко, и может быть невозможно быть уверенным, что космические лучи были причастны к конкретной неисправности, потому что они не оставляют после себя никаких следов.

И все же они были названы возможными виновниками многочисленных экстраординарных случаев компьютерного сбоя. От машины для подсчета голосов, которая добавила тысячи несуществующих голосов к подсчету кандидата, до коммерческого авиалайнера, который внезапно упал с высоты в несколько сотен футов в полете, ранив десятки пассажиров.

Солнечные вспышки (видны взрывы слева) и выбросы вещества Солнца, известные как выбросы корональной массы, являются одним из источников частиц высокой энергии из космоса (Фото: НАСА)

По мере того, как человеческое общество становится все более зависимым от цифровых технологий, стоит задаться вопросом, насколько большой риск космические лучи представляют для нашего образа жизни. Не в последнюю очередь потому, что с продолжающейся миниатюризацией технологии микрочипов заряд, необходимый для искажения данных, все время становится меньше, а это означает, что космическим лучам на самом деле становится легче оказывать этот эффект.

Кроме того, поскольку гигантские выбросы Солнца иногда могут посылать огромные волны частиц к Земле, то, что называется космической погодой, вырисовывается тревожная перспектива: мы можем увидеть гораздо больше нарушений работы компьютеров, чем мы привыкли во время массивной геомагнитной бури в будущее.

В 2016 году у Моэ случился пугающий опыт с кардиостимулятором. Когда ее выписали из больницы, она получила подробный отчет о том, что произошло, от производителя кардиостимулятора. «Именно там я узнал о переворачивании битов», — вспоминает Мо, который сейчас является старшим консультантом в фирме по кибербезопасности Mandiant.

В памяти компьютера кардиостимулятора данные хранятся в виде битов, часто называемых «единицами и нулями». Но в отчете поясняется, что некоторые из этих битов были перевернуты или перевернуты, что изменило данные и вызвало программную ошибку. Думайте об этом, как о нажатии на неправильный конец переключателя в длинном ряду выключателей света. Часть комнаты останется темной.

В данном случае ошибка побудила кардиостимулятор перейти в «режим резервной программы», говорит Мо, и он начал стимулировать ее сердце со стандартной частотой 70 ударов в минуту с усиленным импульсом. «Вот что вызвало очень неприятные подергивания», — объясняет она.

Чтобы исправить это, специалисту по кардиостимулятору пришлось сбросить устройство до заводских настроек в больнице, которые позже были изменены в соответствии с сердцем Мо. Но в отчете не предлагалось окончательных выводов о том, почему эти ключевые моменты вообще изменились. Одна из упомянутых возможностей, однако, была космическая радиация. «Трудно быть уверенным на 100%, — говорит Мо. — У меня нет другого объяснения, чтобы предложить вам.

То, что такое может случиться, было понятно, по крайней мере, с 1970-х, когда исследователи показали, что радиация из космоса может воздействовать на компьютеры на спутниках. Это излучение может принимать различные формы и исходить из множества различных источников как внутри, так и за пределами нашей Солнечной системы. Но вот как может выглядеть один сценарий: протоны, направленные Солнцем к Земле, врезаются в атомы в нашей атмосфере, высвобождая нейтроны из ядер этих атомов. Эти высокоэнергетические нейтроны не имеют заряда, но они могут врезаться в другие частицы, вызывая вторичное излучение, у которого есть заряд. Поскольку биты в устройствах компьютерной памяти иногда хранятся в виде крошечного электрического заряда, это вторичное излучение, которое сейчас летает вокруг, может перевернуть биты, перевернув их из одного состояния в другое, что изменит данные.

Вам также может быть интересно прочитать:

• Неудачные имена, которые могут сломать компьютеры
• Можем ли мы безопасно хранить данные в ДНК?
• Онлайн-данные, которые удаляются

Распространенность космической радиации увеличивается с высотой, главным образом потому, что наша атмосфера помогает защитить нас от большей ее части. Например, авиапассажиры больше подвержены этому излучению, чем люди на земле, поэтому у экипажей есть ограничения на количество времени, которое они могут проводить в полете каждый месяц. Но если эта субатомная суматоха была причиной сбоя кардиостимулятора Мо, это должно быть чрезвычайно редкое явление, подчеркивает она.

«Польза от кардиостимулятора значительно перевешивает этот риск», — добавляет она. «На самом деле я чувствую себя более уверенно, доверяя своему устройству, потому что знаю, что у него есть эта резервная копия на случай, если что-то пойдет не так с кодом».

Но воздействие космических лучей на другие компьютеры теоретически может быть катастрофическим. В одном широко обсуждаемом инциденте самолет авиакомпании Qantas Airways в 2008 году, летевший над Западной Австралией, дважды за 10 минут упал с высоты сотни футов, в результате чего десятки пассажиров на борту получили ранения, многие из которых не находились на своих местах или не были пристегнуты в то время. Некоторые получили ушибы конечностей, а другие, например, ударились головой о внутреннюю часть салона. Одного ребенка, который был пристегнут ремнем безопасности, так сильно встряхнуло, что он получил травмы живота.

Расследование, проведенное Австралийским бюро безопасности на транспорте, показало, что до неустойчивого поведения самолета ошибочные компьютерные данные бортовых систем искажали угол, под которым летел самолет. Это вызвало два автоматических пикирования. Что касается того, что на самом деле вызвало эту цепочку событий, в отчете отмечалось: «не было достаточных доказательств, чтобы определить, могла ли [ионизирующая частица, изменяющая компьютерные данные] вызвать режим отказа», что означает, что это остается возможным. Напротив, все другие возможные триггеры, рассмотренные исследователями, были оценены как «крайне маловероятные», а еще один — как «маловероятные».

Полярное сияние возникает над полюсами Земли, когда высокоэнергетические частицы солнечных вспышек взаимодействуют с атмосферой. дополнительные голоса. Некоторые предполагают, что это тоже было результатом воздействия ионизирующего излучения на компьютер.

А как насчет спидраннера — того, кто пытается завершить видеоигры в рекордно короткие сроки, — который столкнулся со странным сбоем в Super Mario 64 еще в 2013 году? К удивлению игрока, Марио внезапно телепортировался вверх в игре, поведение, которое позже было прослежено до перевернутого бита в коде, который определяет положение усатого персонажа в 3D в любой момент времени. Анализ не выявил ничего, что могло бы объяснить это поведение, получившее название апварп, поэтому в обсуждениях инцидента возникла возможность взаимодействия космических частиц с игровым картриджем.

Совсем недавно, в апреле 2022 года, Трэвис Лонг, инженер-программист в Mozilla, опубликовал блог, в котором объяснил, что огромные массивы телеметрических данных, которые компания регулярно собирает у пользователей своего веб-браузера Firefox, иногда содержат необъяснимые ошибки. порядок индивидуально перевернутых битов. Лонг отметил, что недавняя ошибка, связанная с этими крошечными ошибками, совпала с геомагнитной бурей.

«Я начал задаваться вопросом, могли ли мы обнаружить космическое событие через эти единичные нарушения в наших данных телеметрии», — написал он.

Независимо от того, стоит ли за ними ионизирующее излучение или нет, мы можем столкнуться с перевернутыми битами, когда просматриваем Интернет. В 2010 году это понял исследователь кибербезопасности по имени Артем Динабург, который сейчас работает в фирме с соответствующим названием Trail of Bits. Он зарегистрировал несколько доменных имен, похожих на популярные домены, но с одним неправильным символом в URL-адресе.

Возьмем в качестве примера «bbc.com». Если бы вы напечатали его неправильно, вы могли бы ввести «bbx.com» случайно, учитывая, что «x» находится рядом с «c» на английской компьютерной клавиатуре. Битовая ошибка отличается. Это означает, что по крайней мере один бит в двоичном коде, который представляет каждый из символов в «bbc.com», неверен. В двоичном формате буква «b» — это «01100010», а «c» — «01100011». Если вы перевернете всего один бит, скажем, последний бит кода для «c», превратив его с 1 в 0, тогда он станет «b», и вместо этого вы окажетесь на «bbb.com».

Как космические лучи переворачивают биты

Одиночные сбои (SEU) происходят в компьютерных схемах, когда высокоэнергетические частицы, такие как нейтроны или мюоны из космических лучей или гамма-лучей, сталкиваются с кремнием, используемым в микрочипах. Это генерирует электрический заряд, который может изменить внутреннее напряжение соседних транзисторов, искажая хранящиеся там данные. В некоторых случаях эти события могут полностью разрушить микроэлектронику, сделав компьютер бесполезным, но также могут привести к временным изменениям, влияющим на поведение машины.

Переворот бита сам по себе не является видимым для пользователя компьютера, хотя он может заметить последствия. В памяти компьютера происходит переворот бита, и при обработке URL-адреса это может происходить на разных этапах, например, когда ваш компьютер запрашивает веб-страницу в Интернете или когда веб-сервер, к которому вы подключаетесь, отвечает на этот запрос.

Как только Динабург зарегистрировал несколько немного измененных URL, он просто сидел и ждал. «К моему огромному удивлению, я начал связывать вещи, — вспоминает он. «На многих компьютерах в мире происходят однобитовые ошибки, а иногда и множественные битовые ошибки, и если они происходят в нужном месте и в нужное время, они могут повлиять на то, какой домен ищет ваше программное обеспечение».

Проблема со всеми приведенными выше примерами заключается в том, что нет никакого способа доказать, что за любым из них стоит космическая частица. И хотя некоторые могут склоняться к этому объяснению, его легко опровергнуть более приземленными теориями. Динабург говорит, что, например, за многими соединениями, которые он записал в своем эксперименте, могли стоять ошибки памяти компьютера.

А в прошлом году спидраннер, который столкнулся со странным сбоем Super Mario, разместил на YouTube видео, в котором его игра зависла в середине игры.

Название видео: «Это действительно была ионизирующая частица?» казалось, в шутку предположил, что инцидент со скоростным прохождением мог быть просто случайным игровым сбоем. Другой спидраннер, который использует псевдоним pannenkoek2012 и предложил 1000 долларов (900 фунтов стерлингов) любому, кто сможет объяснить, почему Марио внезапно телепортировался во время инцидента 2013 года, говорит BBC Future: «Я склоняюсь к неисправности оборудования», а не к космическим лучам как к виновнику.

В некоторых сценариях имеется достаточно данных, чтобы указать, что за множественными переворотами битов стояло излучение. Возвращаясь к спутникам, одна группа исследователей недавно исследовала более 2000 битовых ошибок, зарегистрированных спутником примерно за два года нахождения на орбите. Команда опубликовала результаты этой работы в 2020 году. Ошибки данных были автоматически исправлены во время полета спутника, но, если бы они остались на месте, они исказили бы положение корабля.

Анализируя записи памяти спутника, исследователи смогли определить, когда и где произошли ошибки во время его орбиты. Огромное количество ошибок было сгруппировано в районе, называемом Южно-Атлантической аномалией (ЮАА), где над поверхностью Земли наблюдается повышенное космическое излучение. Хорошо известно, что это наносит ущерб компьютерным системам на спутниках и космических кораблях. По данным НАСА, астронавты на космических шаттлах замечали, что их ноутбуки иногда ломались, когда космический челнок, который больше не эксплуатируется, проходил через SAA.

Были подозрения на единичные сбои по крайней мере в одном авиационном происшествии на коммерческом рейсе, когда высокоэнергетическая частица могла изменить данные бортового компьютера (Фото: Alamy)

или ближе к земле, доказать участие космических лучей непросто. Скользкость субатомных частиц, летающих вокруг нас, не является новостью для Паоло Реха из Университета Тренто в Италии. «Невозможно быть окончательным. Это самое интересное», — говорит он, имея в виду такие инциденты, как апварп Super Mario. И все же возможность того, что такие частицы могут вызывать крошечные, но существенные ошибки данных в компьютерных системах, не оспаривается, как объясняет Реч.

В лабораторных экспериментах у него есть некоторое оборудование, которое может искусственно ускорять нейтроны, чтобы направлять их на электронику и отслеживать битовые ошибки, которые вызывает поток частиц. Он предназначен для имитации потока нейтронов на уровне земли на Земле, но с увеличением в 100 миллионов раз.

«Вместо того, чтобы ждать месяцы или годы, прежде чем вы обнаружите ошибку, вы можете обнаружить ошибку за секунды или минуты», — говорит он.

Это способ изучения эффектов, которые одиночные расстройства могут иметь в дикой природе, просто ускоренные для удобства. Однако «Речь» и его коллеги преследуют конкретную цель. С появлением технологий беспилотных автомобилей вполне возможно, что компьютерные системы этих автомобилей могут выйти из строя из-за космических лучей. Что, если во время автоматизированной поездки изображение с камеры, установленной в передней части автомобиля, будет искажено, и бортовой компьютер не сможет обнаружить человека, идущего впереди автомобиля?

Создавая изображения с искажениями, которые предположительно могут быть вызваны космическими лучами, и используя их для обучения искусственных нейронных сетей, Реч говорит, что он и его коллеги уменьшили вероятность такой ошибки в 10 раз. Однако исследование еще не опубликовано, и он говорит, что ему не разрешено раскрывать начальный уровень точности во время экспериментов.

Такое вмешательство могло бы сделать беспилотные автомобили будущего более безопасными, но они не устранили бы возможность того, что космические лучи вызовут другие проблемы. И это поднимает интересную загадку для страховщиков.

«В мире полностью автономных транспортных средств, как вы можете доказать, что авария произошла из-за космических лучей?» говорит Реч. «Это очень сложно. Я имею в виду, что это невозможно по определению». В неоднозначных случаях споры о том, виноват ли человек или производитель технологий — или космическая погода, могут быть трудноразрешимы.

Еще один момент. «Речь» говорит, что, в принципе, кто-то может попытаться вызвать ошибки в битах в компьютерной системе преднамеренно (и, возможно, злонамеренно), создав ускоритель частиц и нацелив его на модули памяти компьютера. Однако сделать это эффективно было бы очень сложно, добавляет он.

Естественные источники радиации остаются наиболее важными. И когда дело доходит до космических лучей или космической погоды, важно прояснить, что это точно так же, как земная погода — она меняется. Иногда возникают большие бури.

В начале сентября 1859 года в атмосфере планеты бушевала самая сильная из когда-либо зарегистрированных геомагнитных бурь. Событие Кэррингтона, названное в честь британского астронома Ричарда Кэррингтона, было вызвано солнечными вспышками, выбросившими на Землю огромное количество субатомных частиц. Геомагнитная активность вызвала невероятные проявления северного сияния и индуцированных зарядов в электрических проводах. Некоторые телеграфисты сообщали, что видели, как из их оборудования вылетали искры.

Если такое событие произойдет в будущем, оно теоретически может повредить линии электропередач и интернет-кабели во многих регионах, говорит Сангита Абду Джоти из Калифорнийского университета в Ирвине. «Существует также риск повреждения данных заряженными частицами», — добавляет она. «Сейчас реальный масштаб ущерба предсказать очень сложно».

Детекторы космических лучей используются в попытке предсказать, когда космическая погода может представлять особую угрозу (Фото: Don Despain/Alamy)

Дэниел Уайтсон, также из Калифорнийского университета в Ирвине, соглашается, добавляя, что такой инцидент потенциально может быть «катастрофическим» и что наше понимание физики внутри Солнца недостаточно развито, чтобы мы могли предсказывать крупные солнечные выбросы заблаговременно.

Он и его коллеги предложили метод сбора данных с миллионов камер смартфонов, чувствительных к некоторым субатомным частицам, для обнаружения случаев электромагнитных помех. Это могло бы помочь нам лучше понять распространенность и природу космических лучей, которые достигают нас здесь, на Земле.

Отдельно Майкл Аспиналл из Ланкастерского университета в Великобритании и его коллеги недавно рассказали на летней выставке Королевского общества о планах по созданию устройства для мониторинга нейтронов в Великобритании. Это помогло бы восполнить пробел в нашей способности отслеживать нейтроны, свистящие вокруг нас, утверждает он: «Менее 50 таких наземных нейтронных мониторов все еще работают, и ни один из них не находится в Великобритании».

Монитор будет построен либо в Шотландии, либо в Корнуолле, и если он обнаружит опасный всплеск нейтронной активности в будущем, такая информация может быть передана в Метеорологическое бюро Великобритании, которое затем может порекомендовать авиационным властям приземлить самолеты или принять другие меры. предупредительное действие.

Важно рассматривать все это в контексте. Крайне маловероятно, что космические лучи регулярно вызывают серьезные ошибки в компьютерных системах. Менеджер центра обработки данных Тони Грейсон из Compass Datacenters в США говорит, что никогда не чувствовал необходимости обсуждать угрозу, которую представляет радиация, с коллегами по отрасли. Во многом это связано с тем, что небольшие ошибки на уровне битов в данных часто несущественны или исправляются автоматическим программным обеспечением для проверки ошибок.

Приложить большие усилия для защиты центра обработки данных от космических лучей, скажем, обшив его свинцом, было бы невероятно дорого. Гораздо проще и дешевле просто хранить географически распределенные резервные копии данных. По словам Грейсона, в худшем случае клиенты могут быть переведены на резервный сервер.

Но в некоторых случаях к космическим лучам относятся очень серьезно. Рассмотрим, например, кучу электроники в современном самолете, которая соединяет органы управления пилота с рулем направления. Тим Морин, технический сотрудник полупроводниковой фирмы Microchip, говорит, что основные производители аэрокосмической и оборонной промышленности используют компоненты, устойчивые к определенным эффектам космических лучей. Его компания входит в число тех, кто поставляет эти комплектующие.

«Он просто невосприимчив к одиночным сбоям, вызванным нейтронами», — говорит он. «Нас это не касается».

Морин отказывается вдаваться в подробности подхода, который его фирма использовала для производства компьютерных чипов, не подверженных нейтронным помехам, за исключением того, что он касается материалов и схемотехники.

Понятно, что не каждое приложение требует столь высокого уровня защиты. И также невозможно добиться этого с любым типом компьютерной памяти, добавляет Морин. Но для организаций, которые ставят над нашими головами самолеты и спутники, это, очевидно, важное соображение.

Технология, от которой сейчас зависят практически все мы, связана с различными уровнями риска. Но важно отметить, что по мере того, как транзисторы в компьютерных чипах становятся меньше в новых, более совершенных полупроводниках, они также становятся более восприимчивыми к электромагнитным помехам.

«Заряд, необходимый для обращения состояния, меньше», — поясняет Реч. Если требуется только очень маленький заряд, шансы на то, что субатомная частица индуцирует такой заряд, в принципе возрастают. Кроме того, растет число компьютерных чипов в устройствах от телефонов до стиральных машин. «Общая область, которая может быть повреждена, на самом деле значительно увеличивается», — говорит Реч. У субатомного дождя, падающего на наши устройства, появляется все больше целей для поражения.

Последствия этого могут быть ужасными, но пока трудно сказать, в какой степени это может повредить нам или системам, питающим современный мир. Для Мари Мо странное поведение ее кардиостимулятора во время полета в Амстердам шесть лет назад привело к расширению знаний об устройстве, столь важном для здорового функционирования ее сердца. Это даже помогло ей исследовать уязвимости кардиостимуляторов в кибербезопасности.

Если за всем этим действительно стоял случайный нейтрон, то это настоящая цепная реакция. Так что, по крайней мере, от переворота битов могут быть как положительные результаты, так и пугающие.

«На самом деле я очень рада, — говорит она, — что это случилось со мной».

—

Присоединяйтесь к миллиону будущих поклонникам, полюбив нас по телефону Facebook , или следуйте за нами на Twitter или Instagram .

Если вам понравилась эта история, подпишитесь на еженедельную рассылку новостей bbc.com под названием «The Essential List» — подборка историй от BBC Future , Culture , Worklife , Travel and Reel delivered to your inbox every Friday.

Звездный дуэт формирует «отпечаток пальца» в космосе, НАСА Уэбб находит

Новое изображение показывает как минимум 17 пылевых колец, созданных редкой звездой и ее компаньоном, застывшими в небесном танце.

Новое изображение, полученное космическим телескопом имени Джеймса Уэбба НАСА, демонстрирует замечательное космическое зрелище: по меньшей мере 17 концентрических пылевых колец, исходящих от пары звезд. Расположенный чуть более чем в 5000 световых лет от Земли, этот дуэт известен под общим названием Вольф-Райе 140.

Каждое кольцо было создано, когда две звезды сблизились, и их звездные ветры (потоки газа, которые они выдувают в космос) встретились, сжимая газ и образующаяся пыль. Орбиты звезд сближают их примерно раз в восемь лет; подобно росту годичных колец на стволе дерева, пылевые петли отмечают ход времени.

«Мы наблюдаем образование пыли в этой системе более века», — сказал Райан Лау, астроном из NOIRLab NSF и ведущий автор нового исследования системы, опубликованного сегодня в журнале Nature Astronomy. «Изображение также показывает, насколько чувствителен этот телескоп. Раньше мы могли видеть только два пылевых кольца с помощью наземных телескопов. Сейчас мы видим как минимум 17 из них».