Новости космической науки и технологий

[MAXSIMUS]

Посмотрите на финальную стадию слияния галактик
На снимке изображена структура с обозначением IC 1623 — это пара взаимодействующих галактик.
Немецкий астроном Макс Вольф открыл слабое свечение IC 1613 в 1906 году. А в 1928 году его соотечественник Вальтер Бааде при помощи более мощного 2,5-метрового телескопа в обсерватории Маунт Вилсон в Калифорнии успешно определил отдельные звезды. Благодаря этим наблюдениям астрономам удалось выяснить, что эта галактика, по всей видимости, находится достаточно близко к Млечному Пути.\

Сейчас две взаимодействующие галактики находятся на расстоянии в 275 млн световых лет от Земли в созвездии Кита. Отмечается, что они в финальной стадии слияния.

Ученые полагают, что IC 1623 ждет вспышка звездообразования. Столкновение двух галактик запустит процессы интенсивного формирования новых светил: звезды начнут рождаться с очень высокой скоростью.

[Боты]

TVIZI - Кино и телевидение

Доступные пакеты TVIZI
1 плейлист - 2 устройства, без привязки к IP
Базовый пакет 2.5 $/месяц
Спортивный пакет 1 $/месяц
VIP пакет 3 $/месяц

➤ Перейти на TVIZI

IPTV от IPTV.ONLINE

Просмотр ваших любимых телепередач с любого устройства в любой точке мира.
1500+ каналов в SD, HD и 4K качестве.
Более 70 тысяч фильмов и сериалов доступно в медиатеке.

Пакеты IPTV.ONLINE
Базовый - 2.49$
Взрослый - 0.99$
Спортивный - 0.99$
VIP ALL - 3.49$

➤ Перейти на IPTV.ONLINE

Edem TV (ILook.tv)

Всего за $1 в месяц, вы получаете около 800 каналов
Архив телепередач на все каналы, за 4 дня.
А также возможность выбрать наиболее подходящий GeoIP сервер.

➤ Перейти на Edem TV

[MAXSIMUS]

Солнечную систему посетила малая планета из облака Оорта

Мы стали свидетелями события, которое происходит раз в 600 000 лет.
Окраины нашей Солнечной системы кишат загадочными объектами — и теперь один из них направляется прямо к нам. Астрономы обнаружили малую планету, которая вот-вот приблизится к Солнцу, находясь на своей 600 000-летней орбите. Сам термин «малая планета» означает небесное тело, движущееся по орбите вокруг Солнца и не классифицированное ни как планета, ни как комета: это могут быть карликовые планеты, астероиды, троянские спутники, кентавры и различные транснептуновые объекты.


Объект получил обозначение 2014 UN271, и он только недавно был идентифицирован в данных Обзора тёмной энергии, полученных в период с 2014 по 2018 год. По оценкам астрономов, его ширина составляет от 100 до 370 км. Это небесное тело может оказаться самым крупным объектом из облака Оорта среди когда-либо обнаруженных.


Ученые выяснили, что 2014 UN271 имеет чрезвычайно высокий эксцентриситет орбиты. Малая планета делает полный оборот вокруг Солнца за 612 190 лет, путешествуя между внутренней Солнечной системой и облаком Оорта — гипотетической сферической областью нашей системы, которая является источником долгопериодических комет.

[MAXSIMUS]

Равнины Макула Ктулху на Плутоне могут являться не тем, чем кажутся

В 2015 году аппарат New Horizons приблизился к Плутону настолько, что человечество впервые смогло увидеть далекую карликовую планету в супер-высоком разрешении. На шикарных фотографиях ученые впервые четко увидели поверхность Плутона, включая необычные равнины Макула Ктулху: ярко-красные пятна на однотонной ледяной поверхности. Для выяснения того, чем же они являются, ученые провели ряд экспериментов, результаты которых опубликованы в издании Icarus.



Астрофизики считают, что красные равнины Макула Ктулху состоят из веществ, известных как толины. Это особое состояние органических молекул, содержащих углерод, которые под воздействием ультрафиолета в атмосфере меняют свое состояние и падают на поверхность планеты. Например, так ведут себя метан или углекислый газ.



Чтобы доказать или опровергнуть это предположение, группа исследователей под руководством аэрокосмического инженера Мари Файоль из Делфтского технологического университета в Нидерландах решила произвести эксперимент в лабораторных условиях. Специалисты воссоздали процесс, при котором образуются толины на Плутоне и смогли получить искомые молекулы. Однако их анализ показал, что спектральные характеристики толинов, полученных на Земле, не совпадают с таковыми на Плутоне.



Толины, полученные в лаборатории, поглощали света больше, чем те, из которых предположительно состоит поверхность Макула Ктулху. Это может означать, что толины на Плутонии чем-то отличаются тех, что были получены на Земле. Возможно, дело в каком-либо дополнительном факторе, который пока разгадать невозможно. Но есть несколько предположений.



Одна из гипотез гласит, что толины на Плутонии подвергаются воздействию космических лучей, которые изменяют их способ поглощения и отражения видимого спектра света. Другая теория предполагает, что поверхность карликовой планеты в районе Макула Ктулху очень пористая, возможно, из-за скопления льда под слоем толинов. И это также изменяет их физические свойства. Еще одна версия допускает, что из-за низкой гравитации на Плутоне толины выпадают на его поверхность, но лежат на ней не плотно, а подобно пушистому снегу.



Специалисты подчеркивают, что дальнейшие эксперименты с толинами позволят им найти наиболее приемлемое объяснение. Это в дальнейшем поможет ученым больше узнать об атмосфере Плутона.

[MAXSIMUS]

К центру Солнечной системы приближается «мега-комета»

Астрономы обнаружили крупную комету, приближающуюся к центру Солнечной системы. Диаметр небесного тела 2014 UN271, которое уже назвали "мега-кометой", составляет от 100 до 370 км — сообщает Fox News.



Обнаружение огромной кометы стало результатом астрономического обзора Dark Energy Survey, который производился с 2014 по 2018 год в рамках проекта по поиску темной энергии. Астрономы очень удивились, когда в Солнечной системе обнаружилась столь крупная комета, ранее остававшаяся неизвестной.



Кроме впечатляющего размера, комета 2014 UN271 может похвастаться чрезвычайно длинной орбитой — один оборот космического объекта вокруг Солнца растягивается на 600 000 лет. Исследователи установили, что комета направляется к центру Солнечной системы, но делает это весьма неспешно — объект достигнет орбиты Сатурна (что весьма далеко от центра нашей звездной системы) только через 10 лет.



По словам астронома Сэма Дина, по мере приближения к светилу у "мега-кометы" появятся такие привычные для комет атрибуты, как кома и хвост. Впрочем, увидеть комету невооруженным глазом вряд ли удастся.



Ранее ученые сообщили о приближении к нашей планете астероида 441987, размер которого сопоставим с двумя статуями Свободы. Специалисты NASA считают объект "потенциально опасным" для Земли, но вероятность столкновения невелика.

[MAXSIMUS]

Ученые удивлены галактикой-исключением. Что в ней такого
Она вызвала споры среди астрофизиков.
В 2018 году группа астрономов сообщила об открытии галактики без темной материи — невидимого таинственного вещества, которое известно только по гравитационным эффектам. Работа команды была встречена в научном сообществе скептически, но теперь исследователи привели новые данные в качестве доказательства своей гипотезы.

Многие галактики представляют собой стандартные спиральные образования, как наш Млечный Путь, или эллиптические, как M87. Но обнаруженная галактика DF2 отличается от них. Она ультрадиффузная, то есть имеющая большие размеры, но малую массу. По сути, ее размеры сопоставимы с Млечным Путем, хотя количество звезд в ней в два раза меньше.

В 2018 году исследовательская группа предположила, что ультрадиффузность DF2 может быть объяснена отсутствием темной материи, которую часто называют «клеем», удерживающим галактики вместе. Но другие астрономы не были убеждены в этом, утверждая, что данных недостаточно, чтобы прийти к такому выводу.
Новые результаты исследователей раскрыли точно измеренное расстояние галактики от Земли. Это важно, так как, если бы исследователи неправильно указали расстояние в своих измерениях, галактика могла бы быть ближе, чем предполагалось, и, следовательно, иметь меньше звезд, чем следует из ее яркости. Меньшее количество звезд будет означать, что меньшая гравитация DF2 может быть отнесена к видимой материи, и, следовательно, у нее должно быть больше темной материи, чтобы удерживать свою структуру. Но это не то, что исследователи обнаружили в своих последних наблюдениях.

Расчетное расстояние до галактики было уточнено примерно до 22 мегапарсеков, или 72 миллионов световых лет — галактика оказалась еще более удаленной, чем думали раньше. До этого расстояние оценивали в 65 миллионов световых лет. Это опровергает идею о том, что кажущееся отсутствие темной материи можно объяснить просчетом расстояния.

На данный момент тайна «пропавшей» темной материи DF2 продолжается. Похоже, существование галактики без темной материи вполне может оказаться правдой.

[MAXSIMUS]

Новое астрономическое открытие поставило под вопрос принцип Коперника 500-летней давности

Гигантское кольцо гамма-всплесков и предполагаемая крупномасштабная структура, связанная с ним. Возможно, конечно, что это лишь псевдоструктура, и мы обманываем себя, считая, что это образование простирается на многие миллиарды световых лет
В течение почти всей истории человечества одно из представлений о нашем месте во Вселенной долго никто не оспаривал: наша планета, Земля, является недвижимым центром космоса. Этому соответствовали все наблюдения:

небеса – включая звёзды, туманности и Млечный Путь, вращаются над нашей головой;
только несколько источников света – такие, как Солнце, Луна и планеты — двигаются относительно этого вращающегося фона;
ни один из экспериментов не демонстрировал вращения Земли или параллакса звёзд.

Идея о том, что Земля вращается вокруг своей оси и движется по орбите вокруг Солнца казалась некоей забавной выдумкой, которую всерьёз рассматривали лишь несколько древних философов вроде Аристарха Самосского или Архимеда. Геоцентрическая схема Птолемея работала лучше любой другой модели в описании движения небесных тел, до тех пор, пока Кеплер не постулировал эллиптические орбиты в XVII веке.

Однако, вероятно, более сильная революция произошла через сотню лет, когда Николай Коперник возродил идею о том, что Землю стоит увести от привилегированного положения в центре Вселенной. Сегодня принцип Коперника, говорящий о том, что ни мы, ни кто-либо ещё, не занимаем особого места во Вселенной, является краеугольным камнем современной космологии. Но верен ли он? Давайте подробно изучим свидетельства.

Движение Марса с декабря 2013 по июль 2014 года. Марс двигался из правого нижнего угла диаграммы в левый верхний до февраля, затем замедлился, остановился, пошёл назад, потом в мае снова замедлился и остановился, и, наконец, вернулся на первый путь. Раньше это считалось свидетельством наличия эпициклов, но теперь мы знаем, что это не так.

Модель Солнечной системы от Коперника, впервые сформулированная 500 лет назад, предлагала интересную альтернативу общепринятому объяснению.

Одним из классических аргументов в пользу геоцентризма, то есть, идеи о том, что все остальные планеты движутся вокруг Солнца по кругу, при этом они движутся по небольшим окружностям, которые в свою очередь движутся по большим окружностям. Такая схема давала определённую траекторию для каждой планеты, в соответствии с которой большую часть года планеты на небосводе двигались в определённом направлении по отношению к звёздам, но на какое-то время они, казалось, останавливались, обращали движение вспять, а потом снова шли в обычном направлении.

Это явление, известное, как ретроградное движение планет, долгое время служило свидетельством против круговых гелиоцентрических орбит. Одним из величайших прорывов Коперника – по крайней мере, исходя из исторических свидетельств, ведь трактат Аристарха Самосского не дошёл до нас – стала демонстрация того, что если внутренние планеты движутся по орбитам быстрее внешних, то их периодическое ретроградное движение можно объяснить, не прибегая к эпициклам или кругам в кругах.

Одной из величайших загадок XVI века было то, почему планеты двигаются ретроградно. Её можно было объяснить либо геоцентрической моделью Птолемея (слева), либо гелиоцентрической моделью Коперника (справа). Правда, ни одному из них не удалось описать систему с произвольной точностью.

Если Земле не нужно занимать особое положение во Вселенной, тогда ею, и всем остальным, должны управлять одни и те же физические законы. Планеты вращаются вокруг Солнца, луны – вокруг планет, и даже на все объекты, падающие на поверхность Земли, должны действовать одни и те же универсальные законы. Более столетия ушло на то, чтобы пройти от оригинальной идеи Коперника до открытия первого успешного закона гравитации. Ещё более ста лет понадобилось, чтобы проверить его напрямую. Однако гелиоцентрическая модель Коперника оказалась правильной.

Сегодня мы расширили принцип Коперника до предела. Наша планета, наша Солнечная система, наше место в Галактике, расположение Млечного Пути во Вселенной – да и вообще все планеты, звёзды и галактики не должны ничем выделяться. Во Вселенной не только всё время и повсеместно должны действовать одни и те же законы – не должно быть ничего особого или выделяющегося у любого места и любого направления во всём космосе.

Симуляция крупномасштабной структуры Вселенной. Космологи только сегодня начинают подступаться к задаче определения того, какие регионы оказались достаточно массивными и плотными для того, чтобы соответствовать звёздным скоплениям, галактикам, галактическим скоплениям, и на каких масштабах и в каких условиях они сформировались.

Это, конечно, тоже лишь предположение. Мы предполагаем, что Вселенная одинакова по всем направлениям – изотропна – и одинакова во всех местах – гомогенна, по крайней мере, на крупнейших масштабах, Но чтобы проверить это на деле, нам нужно решить две задачи.

1. Нам нужно количественно оценить эти величины. Одно дело – заявить, что Вселенная изотропна и гомогенна, и совершенно другое – понять, на каком уровне она изотропна и гомогенна, и на каком уровне анизотропность и негомогенность начинают играть какую-то роль? Ведь если измерить среднюю плотность Вселенной, получится что-то около одного протона на кубический метр – только Земля в 1030 раз плотнее среднего значения, из чего очевидно следует негомогенность Вселенной!

2. Нам нужно измерить Вселенную и всё проверить. Мы ожидаем, что на крупных космических масштабах Вселенная будет очень близка к идеальной однородности – изотропности и гомогенности. Однако на всех масштабах должна проявляться анизотропность и негомогенность, и наблюдения должны продемонстрировать, насколько точно несовершенна Вселенная.

И если теория сильно не совпадёт с наблюдениями, у нас появится проблема, которая заставит нас поставить под сомнение действенность принципа Коперника.

Квантовые флуктуации, происходящие во время инфляции, растягиваются на всю Вселенную, и в конце инфляции превращаются в флуктуации плотности вещества. Это со временем приводит к появлению крупномасштабной структуры – такой, которую мы наблюдаем в нашей Вселенной, а также к флуктуациям температуры, имеющимся в реликтовом излучении. Подобные новые предсказания необходимы для подтверждения достоверности предлагаемого механизма тонкой подстройки.

Насколько мы понимаем, Вселенная появилась не просто из Большого взрыва, но из состояния, известного, как космическая инфляция, предшествовавшего и породившего Большой взрыв. Во время инфляции Вселенная не состояла из материи и излучения, в ней доминировала форма энергии, присущая самой ткани пространства. Квантовые флуктуации с расширением Вселенной растянулись по всему её объёму. Когда эта фаза и инфляция закончились, присущая пространству энергия превратилась в материю, антиматерию и излучение, породив Большой взрыв.

Квантовые флуктуации в этом важном переходе превратились в флуктуации плотности: участки, где плотность была немного выше или немного ниже среднего. Судя по наблюдаемым нами флуктуациям в реликтовом излучении и крупномасштабной структуре Вселенной, мы знаем, что их уровень равен порядка 1/30 000, и редко, примерно в 0,01% случаев, вы можете обнаружить флуктуацию в четыре раза больше. На всех масштабах, крупных и мелких, Вселенная родилась почти идеально гомогенной – почти, но не совсем.


С улучшением спутников увеличиваются их возможности зондировать меньшие масштабы, больше диапазонов частот и меньшие разницы в температурах реликтового излучение. Обратите внимание на существование флуктуаций в левой части графика: даже на крупнейших масштабах Вселенная родилась не идеально гомогенной.

Если вы хотите, чтоб в вашей вселенной сформировались гравитационно связанные структуры, вне зависимости от масштабов, вам придётся подождать. Должно пройти достаточно времени для того, чтобы:

выросли участки с изначально более высокой плотностью, лишь немного превосходящей среднюю;
а это случится только тогда, когда космический горизонт, то есть, расстояние, которое может пройти свет, идущий от одного конца до другого, станет больше пространственного масштаба этих флуктуаций;
и они должны вырасти с уровня в 0,003% до 68% — это критическое значение, ведущее к гравитационному коллапсу и быстрому (нелинейному) гравитационному росту;
и только после этого смогут появиться такие наблюдаемые особенности, как квазары, галактики и обогащенные облака межзвёздного газа.

В среднем это значит, что при превышении определённых расстояний шансы получить связные космические структуры малы, а на расстояниях меньших этих масштабов подобные структуры должны быть достаточно распространёнными. Хотя полная вероятность того, что именно вероятно, а также вероятность того, что это произойдет, еще недостаточно изучена, общее ожидание состоит в том, что большие связные космические структуры должны исчезать на масштабах более 1-2 миллиардов световых лет. Модели и наблюдения за галактиками дают похожие крупномасштабные паттерны кластеризации.

Симуляции (красные) и наблюдения за галактиками (синие/фиолетовые) дают одинаковые крупномасштабные паттерны кластеризации. При отсутствии тёмной материи многие из этих структур отличались бы не просто в деталях, а вообще не существовали бы. Галактики встречались бы редко и содержали бы почти исключительно лишь лёгкие элементы. Крупнейшие галактические стены не превышают 1 млрд световых лет в поперечнике.

Однако наблюдения дали нам не совсем ту картину, которую мы ожидали. Года до 2010-го наши поиски крупномасштабных структур открыли существование гигантских «стен» Вселенной: галактик, группирующихся на космических масштабах, и формирующих связанные структуры, простирающиеся на сотни миллионов световых лет – максимум до 1,4 млрд световых лет. Но за последнее десятилетие были отрыты несколько структур, которые, судя по всему, выходят за этот предел:

Huge LQG, или громадная группа квазаров – группа из 73 квазаров, формирующая структуру размером порядка 4 млрд световых лет;
великая стена Геркулес — Северная Корона – скопление порядка 20 гамма-всплесков, выдающих структуру, простирающуюся на 10 млрд световых лет;
на недавней 238-й встрече американского астрономического сообщества исследователи под руководством Алексии Лопес представили свидетельства существования гигантской арки из ионизированного газообразного магния, которую нашли при изучении поглощения излучения фоновых квазаров. По результатам исследования длина этой структуры должна равняться около 3,3 млрд световых лет.

Крупная структура, найденная в результате наблюдений, вроде бы опровергает гомогенность на больших масштабах. Чёрные пятна – это ионизированный газообразный магний, обнаруженный по особенностям поглощения света фоновых квазаров (голубых точек). Но на самом ли деле это реальная единая структура – пока непонятно.

На первый взгляд, эти структуры огромны – даже слишком огромны для того, чтобы укладываться в привычную для нас картину Вселенной. Но нам нужно очень, очень осторожно обходиться с заявлениями о том, что наша Вселенная не гомогенна на крупных масштабах – в особенности потому, что против этого у нас есть множество свидетельств. В своей значимой работе космолог Сеш Надатур после подробного изучения этих структур выдвинул два интересных предположения:

Если сгенерировать искусственные данные, не содержащие никаких структур в космических масштабах, больших определённых значений, алгоритм поиска структур всё равно может сообщить вам, что вы нашли структуру – хотя это будет всего лишь признаком его несовершенства.
Наличие признаков таких крупномасштабных структур само по себе не опровергает стандартную космологическую модель. Нужно количественно оценить, насколько распространённость таких структур несовместима с предсказаниями. К примеру, можно измерить фрактальную размерность Вселенной и сравнить его с предсказаниями, касающимися вселенной, заполненной тёмной материей и тёмной энергией. Ни одна из групп, заявлявших, что эти структуры нарушают гомогенность на больших масштабах, таких оценок не делала.

Если кинуть на пол большое количество спичек, в них можно будет найти закономерности, связанные с группированием. Если на полу найдутся последовательности из нескольких спичек подряд, их легко будет принять за крупномасштабную структуру.

На первый вопрос пытаются ответить несколько последних работ, а вот второй пока остаётся без ответа. Один из вариантов представить себе эту задачу – вообразить, что у вас есть коробка с очень большим количеством спичек, и вы опрокидывает её на пол, давая спичкам свободно раскатиться по полу. Полученная структура будет частично, но не полностью случайной. Вы увидите в ней закономерности, связанные с группированием

Часть спичек будет лежать отдельно. Некоторые будут выстраиваться в линии из 2, 3, 4 или даже 5 спичек подряд. Вам попадутся даже последовательности из 8-10 спичек, которые вы не ожидали увидеть.

Что, однако, случится, если у вас будет одна группа из 4-5 спичек подряд, расположенная вблизи другой такой группы? Есть риск, что вы решите, будто обнаружили группу из 8-10 спичек, в особенности, если ваши инструменты поиска корреляций будут несовершенными. Хотя у нас есть уже достаточно много примеров подобных структур, чьи размеры превзошли наши ожидания, ни одну из структур длиной более 1,4 млрд световых лет пока не сочли определённо реальной.

На картинке показаны два крупных скопления квазаров: группа квазаров Кловес-Кампусано (красным) и громадная группа квазаров (чёрным). Всего в двух градусах от них была найдена ещё одна группа. Но пока неясно, являются ли эти квазары независимыми, или входят в одну крупномасштабную структуру.

Некоторые важные моменты, связанные с гомогенностью Вселенной на крупнейших масштабах, умудряются упустить большинство людей – и даже большинство астрономов. Например, у нас всё её недостаточно данных. Мы не определили большинство галактик, стоящих за этими квазарами, газовыми облаками и гамма-всплесками. Ограничившись качественными данными из наблюдений за галактиками, мы не находим структур больше, чем 1,4 млрд световых лет в поперечнике.

Кроме того, Вселенная не родилась идеально гомогенной, несовершенства были у неё на всех масштабах. Несколько крупных, редких (но не сильно) флуктуаций могут стать простейшим объяснением нашего наблюдения этих крупномасштабных структур, превышающих по размерам то, что мы предсказывали.

Если окажется, что эти структуры неожиданно большого размера на самом деле реальны, это пошатнёт не только предположения, связанные с гомогенностью, но и самые основы современной космологии и принципа Коперника. Однако до того, как эти свидетельства станут однозначными, нужно преодолеть ещё несколько препятствий. Это интересная тема для исследований – но точно так же, как не стоит ставить на предварительные результаты, опровергающие теорию Эйнштейна, не нужно делать ставки и против Коперника.

[MAXSIMUS]

Астрономы нашли планеты, с которых могут уже давно наблюдать за Землей
Американские ученые рассчитали, что с момента появления человеческой цивилизации нас могли обнаружить с 2034 далеких звезд обычным способом.

ы на фоне ее диска. 3300 из 4400 открыли именно таким транзитным способом. Поэтому логично предположить, что с противоположного конца таким же образом можно обнаружить Землю.

Но транзитный метод работает не всегда: для обнаружения планеты таким способом нужно, чтобы небесное тело проходило между звездой и наблюдателем. Исследователи собрали данные о положении и движении более чем миллиарда звезд, полученные с помощью зонда Gaia.

Также они рассчитали не только современные траектории, но и те, что существовали предыдущие 5 тысяч лет. На расстоянии 100 парсек (около 325 световых лет) от Земли исследователи насчитали 1715 подходящих звезд и еще 319 звезд, для которых наблюдать за Землей транзитным способом станет возможным в течение следующих 5 тысяч лет.

При этом 75 звезд находятся так близко, что первые радиосигналы, созданные людьми, уже достигли их. У семи звезд есть потенциально обитаемые экзопланеты, среди которых есть Ross-128, которую называют «ближайшим двойником Земли».

[MAXSIMUS]

«Светлые» и «темные» галактики указали на возможный переворот в космологии
Новые наблюдения за галактикой в созвездии Кита показали, что там есть звезды, но нет темной материи. Это тревожащий вывод, ведь ранее считали, что без нее никакие галактики не возникают. Открытие опрокидывает целый класс физических теорий, пытавшихся указать на «переменчивость» законов тяготения. Похоже, ближе к истине оказалась гипотеза, согласно которой темная материя состоит из экзотических скоплений черных дыр. Интересно, что если все так, то казавшаяся неизбежной будущая гибель нашей Вселенной может и не состояться.

Если раньше темными галактиками называли те, кто уже есть газ, но еще не сформировались звезды, то теперь обстановка меняется. Похоже, есть галактики с темной материей и почти без звезд, и галактики с одними звездами, но без темной материи. И все это здорово меняет физику / ©Wikimedia Commons
Впервые астрономы из Йельского университета заподозрили, что с галактикой NGC 1052-DF2 что-то не так, еще в 2018 году. Тогда снимки «Хаббла» показали, что масса обычной материи — звезд и газа — совпадает с массой галактики в целом, расхождение не превышало нескольких процентов. Последнюю определяют по воздействию ее тяготения на скорость движения ее же звезд, поэтому практически всегда можно выяснить, есть ли там темная материя.Открытие вызвало недоверие, поскольку выглядело невероятным. Поясним: по современным представлениям, галактики и звезды в них вообще не могли бы возникнуть без гало темной материи, в которое погружена, как считалась, каждая галактика Вселенной. Дело в том, что масса темной материи в разы больше, чем обычной, и именно она в основном и притягивала молекулы вещества в ту или иную галактику на этапе ее возникновения. Выходит, галактик без темной материи просто не должно быть.

Некоторые ученые предположили, что открытие основано на переоценке расстояния до NGC 1052-DF2. Если она ближе, чем кажется астрономам, оценки компонентов ее масс «плывут», «возвращая» темную материю внутрь галактики. Появилась работа, оценившая расстояние до нее всего в 42 миллиона световых лет, а не в 65 миллионов, как в исходной работе Йельского университета. Тогда она «выглядела» вполне нормальной, с разумной долей темной материи.

Совсем недавно другая группа астрономов попробовала проверить эту гипотезу и особо точно определить расстояние до NGC 1052-DF2. Для этого они использовали снимок красного сверхгиганта на окраине этой галактики, сделанный «Хабблом». Красные сверхгиганты на определенных стадиях эволюции имеют практически одинаковые светимости вне зависимости от массы. Поэтому из абсолютной светимости, наблюдаемой в земные телескопы, легко выяснить расстояние до такой звезды — и, конечно, ее галактики.

Галактика NGC 1052-DF2 находится в центре снимка и выглядит как очень неплотная, разреженная группа звезд / ©Wikimedia Commons
Оказалось, ошибка была — вот только не в ту сторону, что все ожидали. Расстояние до нее составило 72 миллиона световых лет, а не 65 миллионов, как считалось ранее. Значит, доля темной материи там еще ниже, чем те несколько процентов, что подозревали до сих пор. В ней как минимум в 400 раз меньше темной материи, чем должно быть, исходя из массы ее обычной материи. Интересно, что в прошлом году подобные оценки были получены для другой галактики в том же секторе — NGC 1052-DF4. Исходно они возникли в одном месте, но затем пути разошлись — и сейчас между ними 6,5 миллиона световых лет.

Возникает вопрос: как это вообще может быть? Как могут существовать галактики без того, что сделало их галактиками — темной материи?
«Светлые» и «темные» галактики: две стороны одного удара
Мы попросили физика Николая Горькавого прокомментировать эту непростую ситуацию. Как он считает, чтобы ответить на этот вопрос, стоит прежде всего задуматься, есть ли другие «аномальные» в плане темной материи галактики? Он напоминает, что известны и такие, где темной материи, напротив, намного больше, чем должно быть. Например, известная галактика Стрекоза-44 в скоплении Волос Вероники.

Это исключительное образование имеет массу в 160 миллиардов масс Солнца — на порядок больше, чем у Млечного Пути, где живем мы. Вот только светимость Стрекозы-44 в 100 раз ниже, чем у нашей Галактики — то есть обычной массы там порядка на два меньше. Выходит, она насыщеннее темной материей, чем та галактика, где находимся мы, — как минимум в сотни раз.
Как отмечает Горькавый, весьма вероятно, что разреженные галактики без темной материи — просто обратная сторона того же процесса, который создает разреженные галактики типа Dragofly 44, где темной материи, наоборот, очень много, а звезд мало.

Когда две обычные галактики, продолжает ученый, сталкиваются, обычная и темная материи в них должны вести себя по-разному. Газовые облака (обычная материя) эффективно тормозят друг друга взаимодействием молекул газа. В итоге они «слипаются» и создают примерно сферическое итоговое газовое облако, из которого потом «вырастут» звезды.\

Галактика Dragofly 44 по светимости в сотню раз уступает нашей, хотя по массе намного ее превосходит / ©Wikimedia Commons
А вот два гало из темной материи обеих исходных галактик — совсем другая история. Они так слабо взаимодействуют с обычным веществом (только тяготением), что без особых помех пролетают место межгалактического столкновения и движутся дальше.

На месте удара остается «светлая» галактика типа NGC 1052-DF2 — с газом и возникающими из него звездами, но почти без темной материи. В сторону от этого района улетают «темные галактики» типа Dragofly 44. Как отмечает физик, эффект разделения темной материи и газа уже был зафиксирован ранее в скоплении Пуля, свет от которой шел до нас 3,7 миллиарда лет.

Почему это вообще важно
Дело в том, что современная космология проходит через тяжелый кризис: с одной стороны, без темной материи объяснить наблюдаемую Вселенную нельзя, а с другой — найти эту темную материю не удается. Причем не удается десятки лет подряд — ни на Большом адронном коллайдере, ни наблюдениями за космосом. Нет никакой частицы, в которую можно было бы ткнуть и сказать: вот она, частица темной материи. Более того, как мы уже писали, даже если бы она нашлась, объяснить с ее помощью все особенности поведения темной материи нельзя. Просто потому, что существующие данные о частицах и их свойствах исключают наличие таких частиц темной материи, которые могли бы объяснить ее всю. Оценки массы ТМ астрономами столь велики, что физика частиц просто не позволяет объяснить ее теми частицами, существование которых в принципе возможно — хотя бы с чисто теоретической точки зрения.

И на этом проблемы только начинаются. Темной материи, по расчетам, вчетверо больше, чем обычной, а значит, гало должны быть такими массивными, что обеспечат каждой галактике множество мелких галактик-спутников, удерживаемых гало из темной материи. Например, у Млечного Пути их должны быть сотни. На практике таковых всего несколько десятков. Аналогичная картина — в других местах. Куда делись галактики-спутники? Вдобавок в целом ряде случаев они и вращаются в одной плоскости, почти как спутники планет. Но гало темной материи, по расчетам, неизбежно должно быть шарообразным: следовательно, его тяготение должно удерживать галактики-спутники разбросанными в сфере, окружающей центральную галактику. Разбросанные в сфере, но на деле они собраны в диски. Почему так?

У нашей галактики (в центре) намного меньше галактик-спутников, чем должно было быть, если бы темная матеря в самом деле состояла из частиц / ©J. Bullock, M. Geha, R. Powell
Другая сложность: скопление галактик Пуля. Скопления газа в местных галактиках светятся в рентгеновском диапазоне так ярко, что это означает их столкновения на огромной скорости, от 3000 до 4500 километров в секунду. Однако, если темная материя состоит из частиц, они должны взаимодействовать друг с другом, создавать своего рода трение, замедляющее подобное столкновение. Такие огромные скорости столкновений, как в скоплении Пуля, крайне маловероятны, если темная материя состоит из частиц.

Это не просто кризис, а жесточайший. В последние годы его все чаще признают в научном сообщества. Известный физик Сабина Хоссенфельдер не так давно выступила с заявлением, что нужно менять всю теорию вокруг темной материи. По ее мнению, настало время заимствовать идеи у теорий так называемой модифицированной гравитации. По сути, это означает, что она предлагает отказаться как минимум от части темной материи, а то и от всей. О чем речь?

Темная материя легко обнаруживается почти во всех галактиках, поскольку скорость вращения звезд во внешних частях галактик при измерениях астрономами оказывается слишком велика. В рамках классической физики такое может быть, только если их «раскручивает» тяготение чего-то, находящегося на краю галактики. Иными словами, темной материи.

Однако еще в 1983 году Мордехай Милгром предложил альтернативное объяснение: никакой темной материи нет, а есть ранее неизвестное изменение законов гравитации. По его гипотезе, ньютоновская гравитация работает «как положено» только для больших ускорений. Поэтому, например, в Солнечной системе дальние от светила планеты двигаются без лишней «раскрутки». А вот на окраинах галактик ускорения малые, поэтому там гравитация модифицируется так, что звезды из внешних областей дополнительно «раскручивает».

Скопление галактик Пуля / ©Wikimedia Commons
Эта теория долго не привлекала большинство физиков, так как у нее есть очевидные проблемы. Если мы видим что-то необъяснимое, у науки есть два выхода: найти это что-то необъяснимое или подправить уравнения в теориях так, чтобы можно было не искать это необъяснимое. Подправить уравнения произвольным образом, без теоретического объяснения того, зачем их надо подправить именно так. Именно этот путь предложили авторы «модифицированной ньютоновской динамики», известной как MOND. Это путь, называя вещи своими именами, на котором можно объяснить слишком многое — достаточно просто произвольно править уравнения в сторону, нужную для объяснения наблюдений.


Сабина Хоссенфельдер никогда не обратилась к подобной теории, если бы у нее был выход. Однако теперь многим ученым кажется, что иного варианта просто нет: некими неведомыми частицами темную материю уже невозможно объяснить.

Как «светлые галактики» ударили по модифицированной ньютоновской динамике
Вернемся к NGC 1052-DF2. Исключительное значение открытия этой галактики — и нынешнего подтверждения большой дистанции до нее — в том, что она закрывает путь, на который недавно указывала Хоссенельдер и на который сторонники MOND многие годы возлагали надежды.

В самом деле: если на малых ускорениях гравитация вдруг изменяется, работает по другим уравнениям, чем в Солнечной системе, то почему она вдруг не захотела изменяться в NGC 1052-DF2? Ее звезды двигаются точно так же, как планеты вокруг Солнца — без «раскрутки» во внешних областях диска.

Если гравитация действительно изменяется для внешних областей галактик, она должна делать это одинаково во всех галактиках. Но в «светлых» она не изменяется вообще, а в «темных» — в сотню раз сильнее, чем в Млечном Пути.

Фактически весь спектр MOND-теорий уничтожен самим открытием «светлых» галактик. Темная материя явно существует: если ее мало в «светлых» и много в «темных», то и NGC 1052-DF2, и Стрекоза-44 никаких законов не нарушают. Просто кому-то при столкновении их родительских галактик достался газ, а кому-то — темная материя.

Что же делать бедным физикам?
Хорошо, темная материя существует, но не состоит из загадочных частиц. Вот только что же она тогда такое?

Ранее мы отмечали, что в последние годы на этот счет появилась довольно убедительная теория — на сегодня это уже именно теория. Согласно ей темная материя в самом деле темная, но… вполне обычная. Это самые обычные черные дыры, проносящиеся в пустоте на окраинах галактик, за краем их звездных дисков. Только эти черные дыры образуют компактные шаровые скопления — как шаровые образуют обычные звезды на окраинах галактик. Здесь мы чуть подробнее поясняли, почему из-за этого наша Вселенная сможет не погибнуть, как ожидали ученые ранее, а лишь перейти к новому циклу развития.
Подобное объяснение решает целый ряд проблем темной материи, описанных выше. У галактик меньше галактик-спутников, чем должно быть, и они часто вращаются примерно в одной плоскости? Неудивительно: гравитационное воздействие плотных шаровых скоплений черных дыр будет куда менее «размазанным», чем такое же воздействие равномерно распределенных частиц темной материи. Если последние не существуют, но есть первые, то и их влияние на галактики-спутники окажется принципиально иным.

Скопление галактик Пуля показывает слишком высокую скорость столкновения облаков газа, хотя частицы темной материи должны создавать большое тормозящее трение? И тут нельзя удивляться, если исходить из того, что темная материя суть шаровые скопления черных дыр. Это не «размазанные» равномерно частицы темной материи: скопления черных дыр весьма компактны, а значит, не должны создавать тормозящих столкновений.

Часть установок эксперимента XENON. Все попытки найти хоть какие-то следы частиц темной материи на таких и более крупных установка завершались неудачей / ©INFN
Кстати, именно из-за расположения черных дыр в компактных скоплениях их ранее не удавалось выявить с помощью телескопов. Те могут заметить черную дыру по событиям гравитационного линзирования, когда ее гравитация искажает свет от галактики, находящейся дальше наблюдаемой черной дыры. Вот только из-за «скученности» черных дыр в шаровых скоплениях вероятность такого гравилинзирования ничтожно низка, что и не давало его заметить ранее.

К счастью, после появления «гравитационного телескопа» проекта LIGO все изменилось. Теперь земные ученые регистрируют гравиволны от слияния черных дыр в таких шаровых скоплениях. И это хорошая новость: темную материю, наконец, открыли. Просто еще не все научное сообщество об этом знает.

Такое в истории науки, впрочем, не впервые: от предсказания реликтового излучения Гамовым и его открытия советскими наблюдениями до осознания связи между этими вещами прошли годы (и потребовалось переоткрытие самого излучения). Похоже, история повторяется: наблюдения и их теоретическое объяснение у физики есть, а вот широкое осознание факта их появления наступит на несколько лет позже.

[MAXSIMUS]

Планеты других систем: как учёные ищут вторую Землю
Хотите переселиться на другую планету? Что ж, пока на выбор — сверхземля с гигантским притяжением, планета с двумя солнцами, планета без солнц вообще, Полтергейст у звезды Лич и реальный Татуин. Рассказываем, как астрономы находят экзопланеты.

Идея множественности миров, в той или иной степени похожих на Землю, возникла в античности. Конечно, были периоды, когда в космологических представлениях преобладали геоцентризм и гелиоцентризм, однако даже тогда встречалось мнение, что наша планета — не уникальное место во Вселенной. К началу ХХ века астрономы получили достаточно информации о звёздах, относящихся к тому же классу, что и Солнце, и вроде бы не было причин сомневаться, что у них есть планетные системы.

Но к тому времени академическая наука выработала строгие правила: если некий объект не зафиксирован прямым наблюдением, его существование остаётся гипотетическим. Ни один из астрономических приборов не позволял увидеть планеты у соседних звёзд, поэтому любые исследования и дискуссии по вопросу считались спекуляциями на интригующей теме. Со временем даже закрепилось мнение, что планетные системы — большая редкость в Галактике, и найти их будет непросто.

[MAXSIMUS]

Звезда с самым мощным магнитным полем во Вселенной
В 2020 году астрономы обнаружили самое сильное магнитное поле, когда-либо наблюдаемое во Вселенной. Изучая мощные рентгеновские сигналы, исходящие от нейтронной звезды, команда подсчитала, что ее магнитное поле в десятки миллионов раз сильнее, чем любое из когда-либо созданных в лаборатории на Земле.

Эта нейтронная звезда, получившая обозначение GRO J1008-57, принадлежит к очень специфическому подтипу — аккрецирующему рентгеновскому пульсару. Как пульсар, он испускает мощные лучи электромагнитного излучения, которые периодически проходят по Земле, как луч маяка. Описание «аккрецирующего рентгеновского излучения» исходит из того факта, что на его поверхность постоянно попадает космическое вещество, вызывая периодические энергетические вспышки рентгеновского излучения, которые могут быть обнаружены телескопами.

И недавно команда из Китайской академии наук и Университета Эберхарда Карла в Тюбингене изучила одну из этих вспышек, чтобы вычислить силу магнитного поля пульсара.

Во время вспышки в августе 2017 года астрономы наблюдали пульсар с помощью телескопа с модуляцией жесткого рентгеновского излучения (Insight-HXMT). Они отметили особенность, называемую функцией циклотронного резонансного рассеяния (CRSF). Это закономерность, которая возникает, когда рентгеновские фотоны рассеиваются электронами плазмы на поверхности.

Этот CRSF был измерен при энергии 90 кэВ, и на основании этого команда вычислила, что магнитное поле пульсара достигает 1 миллиарда тесла. Это, безусловно, самое мощное магнитное поле, когда-либо обнаруженное во Вселенной! Для справки: самое сильное магнитное поле, созданное на данный момент в лаборатории, составляет «всего лишь» 1200 Тесла.

Но это еще не предел. Предполагается, что более интенсивные версии нейтронных звезд, называемые магнетарами, могут иметь магнитные поля величиной до 100 миллиардов Тесла...