Исследователи космоса

Чтобы на поверхности планеты была жидкая вода, у нее должна держаться достаточно плотная атмосфера. К счастью, астрономы могут искать и изучать атмосферы по изменениям излучения звезды, когда экзопланета пролетает на ее фоне. Вот только планет много, а для сбора подходящих данных требуются продолжительные наблюдения. Одна из таких целей для наблюдений — система TRAPPIST-1 с семью каменистыми планетами, четыре из которых сравнимы по массе с Землей и находятся в «обитаемой» зоне.

Авторы нового исследования, препринт которого выложен на arXiv, решили проверить, есть ли на этих планетах атмосферы, смоделировав условия системы. Чтобы иметь возможность масштабировать результаты работы на другие потенциально обитаемые миры, они не стали строго придерживаться параметров конкретных планет системы TRAPPIST-1. Так ученые проигнорировали оценки плотности, рассчитав радиусы смоделированных планет по массе (0,8, 1 и 1,2 массы Земли), исходя из плотности нашей планеты (5,5 грамма на кубический сантиметр).

Целью исследователей было посмотреть, как атмосферы таких планет выдерживают воздействие маломассивной звезды спектрального класса М — вроде той, что находится в центре TRAPPIST-1. Для этого они применили модель верхней атмосферы под названием Kompot Code, которая описывает одномерную термохимическую структуру «поверхности» атмосферы на границе с космосом.

В использованную модель заложено более 500 реакций 63 химических элементов. Она учитывает воздействие различных механизмов нагрева и охлаждения. В частности, рентгеновского и инфракрасного излучений, а также охлаждающего эффекта от углекислого газа в верхних слоях атмосферы.

Сопоставив смоделированные данные с параметрами TRAPPIST-1, ученые пришли к выводу, что большинство планет этой системы не могли сохранить свои атмосферы, независимо от их состава. Под излучением звезды верхние слои атмосферы должны были нагреться настолько, что молекулы начали вылетать из поля тяготения планеты.

С учетом возраста системы (по одной из оценок, примерно 7,6 миллиарда лет), даже если бы там была атмосфера в 100 раз массивнее земной, она бы вся уже рассеялась. По предположению авторов, аналогичная история должна быть у всех планет земного типа, находящихся рядом со звездами спектрального класса М.

Результаты моделирования подтверждают итоги наблюдений. Ни на одной из планет системы не обнаружили признаков наличия водородной атмосферы. По данным телескопа «Джеймс Уэбб», на планетах TRAPPIST-1b и TRAPPIST-1с нет плотных атмосфер. Согласно другой работе, в атмосфере TRAPPIST-1c не доминируют ни СO2, ни O2.

Хотя авторы новой работы заявили, что ни на одной из планет TRAPPIST-1 не могла сохраниться атмосфера, отметим, что плотность этих планет говорит об обратном. У всех них плотность ниже плотности Земли и Венеры, притом что масса многих сопоставима с земной. Сложно представить, как это возможно без наличия атмосферы из легких элементов. Остается дожидаться данных новых наблюдений за этими объектами.

Источник

Пять из семи звёзд ковша Большой Медведицы движутся в едином звёздном потоке в одном направлении: Мицар, Алиот, Мегрец, Фекда, Мерак. Самая яркая из этих пяти звёзд – звезда Алиот – на протяжении всего видео находится в центре экрана. Другие две звезды ковша движутся в противоположном направлении: Дубхе и Бенетнаш.

В самом начале видео расположение звёзд соответствует тому, как выглядело звёздное небо один миллион лет назад. Примерно в середине видео, что соответствует настоящему времени, все семь звёзд встречаются, образуя очертания всем знакомого ковша Большой Медведицы. Затем видео переносит нас всё дальше в будущее, и очертания ковша искажаются всё сильнее. В самом конце видео расположение звёзд соответствует тому, как будет выглядеть звёздное небо в окрестностях созвездия Большой Медведицы через один миллион лет.

Видео создано с использованием программного обеспечения собственной разработки. Информация о звёздах взята из каталога Hipparcos и скорректирована данными каталога Gaia DR3.

Гипотеза о таинственном массивном объекте на окраине Солнечной системы все чаще привлекает внимание астрономов. Пока неясно, что это — планета это или первичная черная дыра. Российские ученые предложили новый способ поиска невидимого пленника нашей звезды.

В 2016 году американские астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин выдвинули гипотезу о том, что вокруг Солнца по дальней орбите вращается еще одна планета. Это объясняло бы аномалии в поясе Койпера — области за Нептуном, где сконцентрированы малые ледяные тела, включая Плутон.

Наблюдения показали, что у части обитателей пояса Койпера орбиты не случайные, а определенным образом связаны между собой — скоррелированы. Ученые предположили, что на них действует сила притяжения неизвестного тела, которое расположено в 300-500 раз дальше от Солнца, чем Земля, и в пять — максимум десять раз — ее массивнее.

Это могла бы быть суперземля — особый класс экзопланет. В таком случае она сформировалась в другой системе и была захвачена Солнцем во время сближения с материнской звездой или как свободнолетящая в Галактике "бесхозная" планета. Это небесное тело, пока не открытое, астрономы называют девятой планетой — вместо Плутона.

В 2019-м Якоб Шольц из Даремского университета и Джеймс Анвин из Университета штата Иллинойс предложили вместо планеты искать первичную черную дыру (ПЧД). Проблема, однако, в том, что напрямую ее увидеть нельзя — можно только заметить по сильному гравитационному полю.

Российские ученые Юрий Ерошенко из Института ядерных исследований РАН и Елена Попова из Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН нашли новый способ наблюдения за объектом-невидимкой — по космической пыли вблизи орбиты Земли.

"Есть вероятность, что часть пыли была выброшена из-за орбиты Нептуна гравитационным полем девятой планеты или ПЧД и прилетела к Земле. Скорость у этой компоненты пыли должна быть в полтора раза больше, чем у обычных космических пылинок. Также, возможно, эта пыль отличается от обычной по химическому составу. Не исключено, что дальнейшие исследования помогут выделить аномальную компоненту. Тогда можно будет сделать вывод о наличии на периферии массивного объекта", — говорит Юрий Ерошенко.

По одной из гипотез, первичные черные дыры рождались в молодой Вселенной еще до возникновения первых звезд и галактик. По мнению ученых, в пользу этой версии говорит существование ранних квазаров, а также — недавнее открытие телескопом имени Джеймса Уэбба сверхмассивных черных дыр на больших красных смещениях. Механизм появления ПЧД неясен.

Первичные черные дыры могут иметь довольно небольшую массу — например, сравнимую с земной. Радиус такого объекта будет всего около одного сантиметра. У ПЧД массой Солнца — три километра, уточняет Ерошенко.

ПЧД небольшой массы должны быстро испаряться, что можно обнаружить по вкладу в космический гамма-фон. Сделать это пока не удалось, однако ученые не спешат отказываться от идеи, добавляет Ерошенко, поскольку она (в случае гораздо более массивных ПЧД) позволяет объяснить некоторые явления во Вселенной — например, гравитационные волны и сверхмассивные черные дыры.

"Если на периферии находится первичная черная дыра, то своим гравитационным полем она возмущает орбиты частиц пыли, и часть частиц может попадать во внутреннюю область Солнечной системы, залетая внутрь орбиты Земли", — пишут Ерошенко и Попова в статье, опубликованной в последнем номере Астрономического журнала (исследование поддержано Российским научным фондом, грант № 23-22-00013).

В расчетах рассмотрены варианты, построенные на нескольких правдоподобных допущениях, указывают авторы. Для некоторого набора параметров поток космической пыли у Земли, создаваемый ПЧД, достигает в самом оптимистическом случае трех микрограммов на квадратный метр в год, что согласуется с наблюдениями — подсчетом числа пылинок во льду Антарктиды и путем прямых измерений с космических аппаратов. Хотя доля пыли, создаваемая ПЧД, в общем потоке может быть незначительна, ее отличает относительно высокая скорость и, возможно, аномалии химического состава. Так что пыль к Земле может быть принесена не только кометами и астероидами, но и гравитационным воздействием ПЧД. Какую долю в общем пылевом потоке занимают частицы из облака Оорта, еще предстоит выяснить.

Ученые считают, что ПЧД, как и девятая планета, могла быть захвачена Солнцем во время случайного сближения. И хотя вероятность такого события невелика, совсем сбрасывать его со счетов нельзя.

Источник

1. В Солнечной системе может быть больше восьми планет

Солнечная система — наиболее изученная часть космического пространства. По официальной версии, она включает восемь планет. В действительности их значительно больше. Одних только «карликов» здесь насчитывается не меньше пяти. Это Плутон, Церера, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Из-за удаленности от Земли они мало изучены. Более того, по оценкам ученых, в Солнечной системе может находиться еще около 2 тыс. потенциальных карликовых планет. К тому же многие астрофизики признают наличие девятой крупной планеты. Она размером с Нептун и в десять раз тяжелее Земли. О существовании загадочной планеты X ученые стали догадываться еще в 2014 году, а в 2016-м получили первые доказательства с помощью компьютерного моделирования.

2. Планета из графита и алмазов

Еще одну таинственную планету астрономы обнаружили в созвездии Рака. По мнению сотрудников Йельского университета, она вдвое больше и в восемь раз тяжелее Земли. Но главное — Янссен почти целиком состоит из графита и алмазов. Причем на долю последних приходится треть его вещества. Forbes оценил стоимость планеты в $26,9 нониллионов. По космическим меркам, гигантский алмаз расположен неподалеку от землян — всего в 40 световых годах. Правда, температура его поверхности достигает 2,148 тыс. градусов. А скорость вращения настолько высокая, что один год там равняется 18 земным часам. Кроме того, недавно ученые выяснили, что одна сторона Янссена находится в расплавленном состоянии и представляет собой углеродную лаву.

3. Без Луны на Земле вымрут морские обитатели

Если спутник Земли исчезнет, скорее всего, глобальной катастрофы не случится. Когда-то она была основным источником света в темное время суток — теперь люди умеют обходиться без нее. И все же некоторые серьезные изменения произойдут. Например, настанет конец многим водным видам спорта. Фазы Луны влияют на волны — проходя над поверхностью нашей планеты, она «тянет» за собой массы воды. Кроме того, вымрут морские обитатели, жизнь которых напрямую связана с приливами и отливами. Без спутника на Земле не будет солнечных и лунных затмений, а тектонические плиты сместятся, вызвав землетрясения и извержения вулканов. Но главное — климат планеты уже не будет прежним.

4. Осколки Тунгусского метеорита до сих пор не найдены

Самый таинственный космический пришелец XX века — Тунгусский метеорит. Он упал в районе сибирской реки Тунгуска утром 30 июня 1908 года. В тот день небо осветило ярким сиянием, а последовавший за ним воздушный взрыв уничтожил огромный участок леса и выбил стекла домов в радиусе 200 км. Однако ни осколков метеорита, ни следов применения оружия массового поражения, ни обломков инопланетного корабля так никто и не нашел. По расчетам специалистов NASA, диаметр метеорита составлял 75 м, а сила взрыва сравнялась с мощностью термоядерной бомбы. К слову, после падения Челябинского метеорита ученые нашли более 100 осколков. Самый большой из них весит почти 700 кг.

5. В космосе царит тишина

Самым тихим местом на нашей планете считается безэховая камера в Лаборатории Орфилда — она поглощает до 99,99% звуков. Но даже там услышать абсолютную тишину не получится. Ее нарушит работа наших легких и кровеносной системы. Сегодня в этой лаборатории проводят различные исследования и тестируют приборы. А еще в подобных изолированных пространствах специалисты NASA испытывают будущих астронавтов. В космосе нет звуков — из-за отсутствия воздуха. Поэтому даже мощные галактические взрывы происходят в полной тишине. Работать в таких условиях очень трудно: всего несколько минут в звуковом вакууме вызывают у неподготовленных людей панические атаки и сильные слуховые галлюцинации.

6. Скафандр NASA стоит $22 млн

Первый выход в открытый космос команды женщин-космонавтов был перенесен из-за нехватки скафандров и состоялся в октябре 2019 года. В разработку новых скафандров NASA вложило более $200 млн. Несмотря на это, согласно отчету генерального инспектора Пола Мартина, в распоряжении ведомства находится всего 11 пригодных для эксплуатации космических костюмов. Они разработаны в конце семидесятых годов, а срок их службы истек еще в прошлом столетии. Из-за неполадок в устаревшей охлаждающей системе скафандров в шлемах астронавтов скапливается влага. По словам инженера NASA Пабло де Леона, каждый такой костюм весит более 150 кг и стоит $22 млн.

7. Луна покидает земную орбиту

Луна постепенно удаляется от нашей планеты. Правда, происходит это с очень незначительной скоростью — 38 мм в год. Исследователи из Висконсинского университета в Мэдисоне и Колумбийского университета рассчитали, что 1,5 млрд лет назад земные сутки длились примерно 18 часов. В то время Луна находилась к Земле на 44 тыс. км ближе, чем теперь. По мнению астрофизиков, возросшее расстояние повлияло на вращение планеты вокруг своей оси, а вместе с тем на климат и продолжительность дня. Еще через несколько миллиардов лет орбита Луны увеличится примерно вдвое, а сутки растянутся на 870 часов. Однако со временем они перестанут отдаляться друг от друга, и спутник вновь начнет двигаться к Земле, прогнозируют специалисты.

8. Мощное гравитационное поле замедляет время

Из-за гравитации время в космосе протекает по-разному. Чем мощнее гравитационное поле, тем сильнее замедляется время. Этот феномен проиллюстрирован в фильме «Интерстеллар» Кристофера Нолана. Когда герои попадают на планету Миллер, час для них оказывается равен семи земным годам. Вернувшись на борт космического корабля спустя три с небольшим часа, астронавты застают уже поседевшего коллегу, который ждал их возвращения долгие 23 года. Практически так же происходит и в реальности. Например, для космонавтов время тянется на доли секунды быстрее, чем для людей на Земле. А вблизи черной дыры оно почти полностью останавливается.

9. Ветра на Венере дуют со скоростью 500 км/ч

Венера схожа с Землей по составу и размерам, но сильно отличается по внешнему виду и условиям на поверхности. Атмосфера планеты состоит из нагретых до больших температур углекислого газа и паров серной кислоты и обладает очень высокой плотностью. Данные спектрометра SPICAV, установленного на орбитальной станции Venus Express, показали, что в мезосфере Венеры на высоте 85-100 км озона в 10 тыс. раз меньше, чем в атмосфере Земли. А содержание двуокиси серы значительно меняется в течение нескольких суток. Благодаря исследованию с использованием звездного просвечивания, когда спектрометр следил за звездами при их восходе и заходе за горизонт планеты, ученым удалось выяснить концентрацию основного газа венерианской атмосферы. Такое распределение озона указывает, что газ взаимодействует с химическими соединениями, которые ветры переносят из дневной стороны полушария на ночную. А из-за того, что атмосфера Венеры вращается в 60 раз быстрее поверхности планеты, скорость ветра здесь может составлять до 500 км/ч.

Источник

Циклопический шторм в атмосфере Юпитера, запечатленный аппаратом Juno.