Найцікавіші астрономічні відкриття 2013 року
Всесвіт, як завжди, не така, якою ми її довгий час представляли. Чи ні?
Одним з базисних припущень сучасної космології є ідея про однорідність Всесвіту: кожен спостерігач в один і той же момент незалежно від місця і напрямку погляду виявляє у Всесвіті в середньому одну і ту ж картину. Здаються суперечності (зірки, галактики і їх скупчення) на масштабах понад декілька сотень мільйонів років повинні згладжуватися, вважає сучасне наукове співтовариство, в тому числі і тому, що немає відомих фізичних причин, які зробили б різні регіони Всесвіту неоднорідними.
На жаль, спостереження космічного телескопа «Планк» не підтверджують цього: реліктове випромінювання в різних півсфера неба виявилося різним, і в його спектрах явно виявилися аномальні відхилення, а це начебто суперечить космологическому принципом. Ранні теорії про те, що якщо ми перейдемо до дуже великих масштабів, що перевищує, скажімо, кілька сотень мільйонів світлових років, то все неоднорідності повинні зникнути, не спрацювали. Крім того, іншою була і щільність матерії (в тому числі і темної), і навіть швидкість розширення Всесвіту як ніби сперечається з іншими джерелами даних.
Відео: ТОП 10 НАУКОВИХ ВІДКРИТТІВ 2016 року
Всесвіт може бути неоднорідна, і наповнені матерією регіони - перемежовуватися величезними порожнечами. (Ілюстрація NASA.)
Відео: Рік відкриттів: наукові досягнення 2015 року
Як завжди, один клан здивованих теоретиків відправився на пошуки пояснень, а інший, не менш шокований, спробував відшукати в спостереженнях «Планка» неточності. Що характерно, прихильники обох підходів вже записали на свій рахунок певні успіхи.
Відео: відео про останні відкриття в космосі
Перші вважали, що неоднорідність параметрів реліктового випромінювання легко може бути викликана тим, що наш Всесвіт і справді описується не метрикою Фрідмана - Леметра, згідно з якою вона в кінцевому рахунку не "плоска», однорідна, а скоріше нагадує швейцарський сир, де насичені матерією ділянки сусідять з великими порожнечами. Гравітація в ненасичені речовиною районах слабка, а в насичених - сильна, тому вони спотворюють, лінзіруют промені світла, що йдуть до нас від далеких об`єктів. Це, зрозуміло, створює і спостережувані аномалії реліктового випромінювання.
Опоненти в боргу не залишилися, знайшовши у «Планка» діапазон, в якому його детектори були «недостатньо відкалібровані». Втім, все це ми вже проходили з більш раннім апаратом WMAP, який теж побачив аномалії в реліктовому випромінюванні, а потім їх намагалися списати на технічні проблеми. Тому частина теоретиків скептично ставиться до нових спроб знайти кривизну в дзеркалі замість її пошуку у Всесвіті, яку віддзеркалює.
Відео: VZ141231 001 ВЗГЛЯД Найцікавіші наукові відкриття 2014 року
Галактики і їх скупчення: далі, древнє, плодовитее
Чимало дивного вдалося виявити в далеких і близьких галактиках. Так, космічний рентгенівський телескоп «Сузаку» знайшов, що в скупченні Персея, що включає тисячі галактик, важкий елемент на ім`я залізо розподілений виключно рівномірно. Щоб з`ясувати це з такою точністю, потрібні були унікальні умови: скупчення дуже яскраво в рентгенівському діапазоні, і лише тому там вийшло побачити те, що раніше не вдавалося помітити в інших куточках Всесвіту. Тільки дивно все це: залізо у вашій крові (та й по всьому світобудови) в основному напрацьованих під спалахи наднових типу Ia - зірок, що вибухають при перевищенні порогової маси, що найчастіше трапляється при злитті двох білих карликів. Для спостерігається в скупченні Персея щільності потрібно було всього-то 40 млрд вибухів такого роду, хоча зазвичай вони трапляються не частіше разу на рік на галактику. А рівномірність у розподілі заліза вказує на те, що всі ці десятки мільярдів спалахів відбулися до виникнення галактик скупчення - тобто від 10 до 12 млрд років тому.
Надмасивна чорна діра в центрі галактики NGC 3783 відштовхує від себе більше матерії, ніж поглинає. Може бути, це спільна риса чорних дір? (Мал. ESO, Digitized Sky Survey 2.)
Це суворо розходиться з сьогоднішніми уявленнями про ранніх галактиках і швидкості процесів їх утворення і напрацювання важких елементів. Якщо висновки астрономів вірні, то виходить, що важкі елементи, необхідні для формування планет земного типу, були вже в дуже-дуже ранньому Всесвіті, що знову-таки не вписується в нинішні погляди.
Частково на загадку може відповісти інша знахідка - галактика z8_GND_5296, мегаакселерат, що є, з одного боку, найдавнішої з відомих на сьогодні (ми бачимо її такою, якою вона була 13,1 млрд років тому), а з іншого - найбільш плідною для близьких по масі галактик. Оцініть: будучи в тисячу разів легше Чумацького Шляху, вона створює зірки в 150 разів швидше нього! Причому зірки вже досить сильно збагачені важкими елементами (згадайте скупчення Персея), що до біса дивно для об`єкта, який виник через 700 млн років після початку часів. З такою швидкістю зореутворення вся z8_GND_5296 могла з`явитися за жалюгідні 3 млн років, а це зовсім ненормальний темп для такого великого освіти.
Наче цього мало, німецькі астрономи поставили ще й рекорд по дальності виявлення і реєстрації гравітаційного лінзування галактик: гравілінза посилила світло від об`єкта в 9,4 млрд років. Лінзою була компактна галактика, і посилила вона світло іншої такої ж - а значить, вже в настільки давнє минуле Всесвіту галактики мали зустрічатися надзвичайно часто - настільки, що Всесвіт, по суті, кишіла ними.
Щоб пояснити все це, слід визнати, що або в наші спостереження самих різних об`єктів вкрали якісь систематичні помилки, або нам треба братися за пошуки механізму надшвидкої еволюції галактик на самому початку часів.
Втім, і з нашими сучасниками не все завжди ясно: галактика M60-UCD1, що знаходиться в 54 млн світлових років від Землі, виявляється, при масі в 200 млн сонячних має всього 80 світлових років у діаметрі. Тобто вона непредставімо менше Чумацького Шляху, а зірки там розташовані в 15 тисяч разів щільніше, ніж навколо Сонця. При цьому чорна діра в її центрі в 2,5 рази важче аналога в центрі нашої Галактики. Як вважають відкрили дивний об`єкт товариші астрономи, перед нами залишок старої, колись величезної галактики, яка в ході гравітаційного взаємодії з іншими втратила свої зовнішні частини, а залишився центр під впливом тяжіння СМЧД згодом став дуже компактним, створивши найщільнішу з відомих галактик. Що ж, можливо, її жителям варто позаздрити: в середньому їх міжзоряний подорож триває в 25 разів швидше, ніж у нас з вами.
Але не факт, що там є кому подорожувати. Як показало інше дослідження, центр Чумацького Шляху, вже вибачте, малопридатний для спокійного життя. Зокрема, тамтешнє міжзоряний простір в трильйони разів більш насиченим іонізуючим випромінюванням різних довжин хвиль, і навіть без періодичних спалахів наднових і інших об`єктів центральні 500 парсек Галактики - надзвичайно агресивне середовище. У разі M60-UCD1 (80 світлових років) один-другий потужний катаклізм, ймовірно, здатний стерилізувати все світи цієї крихти ...
Чорні діри: ліхтар, зоопарк і міжгалактичні подорожі
Останнім часом розділити новини про чорні діри від звісток про самих галактиках стає все складніше: переважна більшість відомих ЧД - надмасивні, що знаходяться в центрах своїх галактик і грають ключову роль в їх еволюції. І тим не менше зрушення, що сталися в наших знаннях про ЧД, занадто великі, щоб не згадати про них окремо.
Блазар PKS +1424 +240: або ми чогось не розуміємо під позагалактичні фоновому випромінюванні, або не розбираємося в самих блазарів. (Мал. NASA.)
Спочатку - про справи, порівняно близьких до Землі. Як виявилося, швидше за все, представники роду Homo (habilis і erectus) відносно недавно насолоджувалися нічним освітленням ефектніше, ніж в нинішніх містах, та ще й повсюдним. Стрілець А *, надмасивна ЧД масою в кілька мільйонів Сонць, 2 млн років тому поглинула велика кількість речовини, що призвело до утворення двох найпотужніших струменів-викидів, так званих релятивістських джетів, вистрілив в різні боки від галактичного диска. І ми так і не дізналися б про це, коли б із сусідніх малих галактик (Магелланові Хмари) не вирвався колись однойменний потік газу, який ультрафіолет від струменів Стрільця А * іонізованого, причому так, що сліди цього явища ще не встигли зникнути. Цікаво, полювали чи H. erectus вночі? І як сприйняли появу на нічному небі дивного світіння, яке, за оцінками авторів відкриття, сяяло нітрохи не менше, ніж повний Місяць, тільки тривало це 365 днів в році? ..
Але при всьому місцевому значенні цієї події найцікавіші новини про чорні діри все ж прийшли до нас з куди більш віддалених локацій. Так, вдалося зареєструвати гамма-випромінювання від блазарів PKS 1 424 + 240, світло від якого добирався до нас 7,4 млрд років. Новина воістину шокуюча, оскільки гамма-промені в космосі взаємодіють з фоновим випромінюванням (ВФІ) позагалактичних об`єктів. При зіткненні фотона гамма-випромінювання з фотоном ВФІ пара частинок анігілює і утворює електрон і його античастицу. Чим довше гамма-фотон подорожує, тим вище ймовірність його анігіляції - а значить, гамма-випромінювання від блазарів просто не може пройти більше 3-4 млрд світлових років. А тут мова йде про куди більшій відстані. І, по всій видимості, наші уявлення про ймовірність зіткнення гамма-квантів з ВФІ треба якось коригувати - або ж визнати, що сам блазар PKS 1424 + 240 випромінює якось не так.
Нарешті, серйозно постраждало саме уявлення про чорні діри, яких ми вважаємо такими собі монстрами, зайнятими лише перетворенням навколишнього матерії в власну масу. Як показали мультідіапазонние дослідження околиць чорної діри в центрі галактики NGC 3783, вона відштовхує від себе набагато більше матерії, ніж затягує в аккреційний диск, звідки «харчується». По всій видимості, розігрів матерії, що обертається на божевільних швидкостях в аккреційному диску, нагріває навколишні газопилові хмари сильніше, ніж вважалося, і тим самим виштовхує їх з околиць СМЧД. Отже, занадто швидкий набір маси чорної дірою в таких умовах скрутний і може статися тільки при зближенні двох чорних дір.
І це далеко не все: вперше вдалося відшукати галактику відразу з двома активними чорними дірами, ЧД проміжних мас в сусідній Туманності Андромеди знайшлися буквально десятки чорних дір зоряних мас, а в Чумацькому Шляху виявлена і зовсім наймолодша з відомих ЧД ... Але читач і так розуміє: тема ця дуже обширна, щоб бути вичерпані.
Зірки і співчуваючі: надяскравих і сверхтусклие
Давно турбували астрономів надяскравих наднові давали такі потужні спалахи, що просто зобов`язані були перебувати поблизу від нас. Тільки ось червоне зміщення показувало, що інші віддалені аж на десяток мільярдів світлових років. Докладне дослідження SNLS-06D4eu, однієї такої надяскравих наднової, розпочате в цьому році, показало, що на її місці колись була надмасивна зірка, що скинула оболонку і через це почала надзвичайно швидко обертатися. В результаті колапс зірки в наднову відкладався, а в момент, коли світило-дзига все ж трохи втрачало швидкість обертання і коллапсировать, величезна енергія його магнітного поля одномоментно вивільнялася, породжуючи ті самі надзвичайно яскраві спалахи.
Яскравий наднова SNLS-06D4eu і галактика, у якій вона знаходиться, показані стрілкою. (Мал. Supernova Legacy Survey.)
Не обійшлося без сюрпризів і серед об`єктів, які, строго кажучи, зірками не є. Мова про коричневих карликів, по масі проміжних між гігантськими планетами і червоними карликами. Як показав 2013 рік, представлення про порівняльну рідкості цих об`єктів може бути помилкою, породженою лише тим, що формуються вони не стільки як інші зірки, скільки як планети - тобто після або крім виникнення зірки в системі, а не разом з ним. В результаті коричневі карлики дуже рідко є сусідами з зірками, зате часто віддалені від них на велику відстань або зовсім самостійно «плавають» у Всесвіті, немов планети-бродяги.
Начебто для підтвердження таких ідей, в році, що минає була відкрита система з пари коричневих карликів, що відстоїть на 6,6 світлових років від Сонця, - третя за віддаленості від нашої.
WISE 1049-5319, вона ж «Лахман-15» (на ім`я відкрив її астронома), теж показала, що і планети можуть формуватися навколо коричневих карликів без участі «нормальних» зірок, утворюючи справжні планетарні системи без звичних нам світил.
Планетні системи: різноманітність множин
Та й взагалі в цьому році планетарні системи «вдалися». Чого варті хоча б знахідки «суперюпітера» HD 106906 b, що знаходиться в 650 а. е. від своєї зірки! Таким чином, ця сверхекзотіческая система, що відстоїть від нас на 300 світлових років, в двадцять з гаком разів «розмашисто» Сонячної.
Втім, буває і по-іншому. KOI-351, наприклад, навпаки, в двадцять разів компактніше нашої системи: там сім екзопланет вміщаються в просторі, меншому, ніж те, що відокремлює Землю від Сонця!
Вразили і фізичні особливості ряду екзопланет. Так, земні астрономи знайшли дві планети, по масі близькі до Землі (всього в 6-7 разів важче). Ось тільки розмірами Кеплер-87 c знаходиться між Нептуном і Сатурном, що робить його по щільності рівним бальса, а ще менш щільний KOI-152 d подібний (по тій же щільності) спіненого пластику. Як це могло статися, якщо врахувати, що температури атмосфер обох планет невеликі, тобто перед нами не жертви перегріву? Автори відкриттів вважають, що, з причин, не обумовлених зовнішнім впливом, ті чи інші планетні системи можуть залишити своїх планет при рівній стартовій масі абсолютно різна кількість газу, що і призводить до виникнення типових «суперземель» з габаритами типових газових гігантів.
Нарешті, з`ясувався ще один важливий факт: як і коричневі карлики, звичайні планети теж можуть формуватися без участі зірок - прямим спаданням з газопилової хмари. Отже, величезна їх кількість може бути не «отбівшіміся від стада», а спочатку поодинокими планетами, що дрейфують в міжзоряному просторі і при цьому значно численніші, ніж вважалося. Окремі оцінки говорять, що бродячих планет в Чумацькому Шляху близько 200 млрд - тобто стільки ж, скільки і зірок взагалі.
Подібне різноманітність відомих планетарних орбіт і параметрів - при тому, що ми поки знаємо лише тисячі планет з невідомого обсягу мільярдів, які переховуються тільки в нашій Галактиці, - говорить про те, що варто приготуватися до ще більш дивним світів, характеристики і розташування яких поки і зовсім важко собі уявити.
Якщо ви представите весь цей сервіз всередині земної орбіти, то дізнаєтеся про житлові умови в системі KOI-351. Правда, буває і наооборот. (Мал. Shutterstock.)
Що ж до самих інтригуючих на сьогодні питань до екзопланет - наприклад, як там у вас з населеністю? - То тут минулий рік особливої ясності НЕ приніс. Єдине, що дійсно прояснилося, - планети в зоні населеності навколо червоних карликів цілком можуть бути населеними навіть без магнітного поля (якого у захопленої планети майже напевно немає), оскільки, як виявилося, це поле зовсім не головний хранитель «жителів» планет від космічної радіації . Основну роль тут відіграє атмосфера, точніше - її щільність, тому-то різкі періодичні ослаблення магнітного поля Землі в недавньому минулому і не вели до масових вимирань.
Гірше з конкретними цифрами: хоча найближчу землеподібну планету в зоні населеності нам обіцяють в середньому в 12 світлових роках від Землі, астрономи і раніше сперечаються: двадцять, сорок або скільки там ще мільярдів таких екзопланет є в нашій Галактиці. А ті, що не так обережні, як і раніше запитують: де їхні мешканці, і чи не означає відсутність їх слідів в космосі існування якоїсь групи факторів, рано чи пізно вбиває будь-яка розумна вид?
Що ж, час покаже.
