1. Разрешена давняя загадка рентгеновских полярных сияний на Юпитере
Коллектив исследователей смог разрешить давнюю загадку о механизме периодического возникновения рентгеновских полярных сияний в атмосфере Юпитера с частотой в несколько минут.
Эти рентгеновские полярные сияния являются частью системы юпитеранских полярных сияний – вспышек видимого и невидимого излучения, которые возникают при взаимодействии заряженных частиц с атмосферой планеты.
В новом исследовании астрономы во главе с доктором Уильямом Данном (William Dunn) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе объединили результаты наблюдений Юпитера с близкого расстояния, выполненных при помощи космического аппарата Juno («Юнона»), который в настоящее время работает на орбите вокруг газового гиганта, с соответствующими им рентгеновскими наблюдениями, выполненными при помощи спутника XMM-Newton Европейского космического агентства.
Согласно команде, причиной возникновения этих рентгеновских вспышек являлась периодическая вибрация линий магнитного поля Юпитера. Такие вибрации создают волны плазмы (ионизированного газа), которые направляют тяжелые ионы вдоль линий магнитного поля, до тех пор, пока те не достигнут атмосферы планеты, где из них выделяется энергия в форме рентгеновского излучения.
«Теперь мы знаем, что эти ионы транспортируются плазменными волнами – объяснение, которое раньше не предлагалось для этого явления, хотя на Земле полярные сияния формируются по аналогичному механизму. Поэтому мы считаем, что данный механизм может быть универсальным и реализовываться в космосе в самых различных условиях», — сказал Данн.
Рентгеновские полярные сияния происходят на северном и южном полюсах Юпитера периодически. В ходе недавних наблюдений, произведенных командой Данна, рентгеновские вспышки возникали на Юпитере каждые 27 минут.
Источником заряженных ионов, которые бомбардируют атмосферу Юпитера, вызывая ее свечение, являются вулканические газы, образующиеся на спутнике Юпитера Ио и рассеиваемые в космос.
Этот газ ионизируется (атомы лишаются электронов) под действием столкновений в непосредственных окрестностях Юпитера, формируя плазменный тор, опоясывающий планету, пояснили авторы.
Работа опубликована в журнале Science Advances.
2. Почему у человечества нет шансов обнаружить гипотетические «корабли пришельцев»
Астрофизик Заза Османов из грузинского Свободного университета Тбилиси знает ответ на вопрос: почему нам до сих пор не встретился ни один инопланетный космический аппарат.
Грузинский учёный утверждает, что человечество до сих пор не обнаружило следов инопланетных цивилизаций, поскольку они используют вместо ожидаемых космических кораблей более сложные конструкции в виде наноструктурных зондов. Тем не менее, у нас всё-таки есть шанс однажды их увидеть, так как эти объекты могут быть заметны из-за усиливающегося блеска в инфракрасной области спектра.
В своей работе исследователь полагается на гипотетическую концепцию зондов фон Неймана, которые представляют собой самовоспроизводящиеся космические корабли, способные самостоятельно исследовать космос, пока их создатели продолжают жить на своей планете. Для работы таких зондов необходим постоянный источник ресурсов, поэтому наличие достаточного количества каменистых тел в космосе вызывало сомнения.
Османов предположил, что размер зондов предельно мал и составляет всего лишь около нанометра. Наноскопические зонды могут использовать атомы водорода в межзвёздной пыли для самовоспроизведения. В таком случае зондам понадобится лишь несколько лет, чтобы относительно быстро распространиться по всему Млечному Пути. Преодолев несколько световых лет, корабли могли бы достигнуть численности в триллионы миллиардов.
По словам Османова, рой космических кораблей при поглощении протонов водорода должен испускать вспышки света. В инфракрасной части спектра скопление инопланетных зондов может выглядеть как комета протяжённостью несколько километров. Космические объекты, яркость которых необъяснимым образом усиливается, будут наиболее подходящими кандидатами в инопланетные зонды, считает астрофизик.
3. Межгалактический газ становится горячее с течением времени
Астрономы проанализировали, как изменялась температура межгалактического газа на протяжении 10 миллиардов лет. Оказалось, что за это время температура газа возросла в 10 раз.
Газ во Вселенной нагревается — это факт. Астрономы впервые показали это экспериментально, измерив температуру газа в галактиках на различном удалении от Земли.
Согласно современным теоретическим представлениям, с развитием Вселенной гравитационные силы начинают все сильнее стягивать темную материю и газ, в результате чего образуются галактики и скопления галактик. Увеличение плотности межзвездной среды влечет за собой формирование корон вокруг галактик. Эти короны наполнены газом, который с ростом плотности внутригалактического вещества разогревается до все более высоких температур.
В новой работе, опубликованной в The Astrophysical Journal, астрономы впервые смогли оценить изменение температуры газа в коронах галактик на протяжение 10 миллиардов лет эволюции Вселенной. С помощью новой методики ученые подтвердили, что Вселенная становится все горячее с течением времени из-за увеличения гравитационного притяжения в галактиках и скоплениях галактик. Согласно выводам исследователей, межгалактический газ, скорее всего, продолжит нагреваться и дальше.
Чтобы понять, как температура Вселенной менялась с течением времени, исследователи использовали данные обсерватории «Планк» и Слоановский цифровой обзор неба. Авторы объединили данные двух миссий и оценили температуру газа в коронах галактик на различных расстояниях от Земли. В своей работе ученые использовали эффект красного смещения, заключающийся в изменении длины волны излучения, которое создает газ, при его удалении от наблюдателя. Этот эффект позволяет оценивать возраст тех или иных космических объектов и расстояние до них.
В результате анализа ученые смогли измерить температуру газа в коронах галактик различного возраста. Оказалось, что за 10 миллиардов лет она выросла с 200 тысяч кельвинов до 2 миллионов. По словам ученых, нагрев газа, скорее всего, будет продолжаться и дальше, однако будущая скорость этого процесса пока остается неизвестной.
4. Галактика UGC 2885,
На этом снимке телескопа Хаббл — гигантская спиральная галактика UGC 2885, удаленная от нас на 232 миллиона световых лет. Ее диаметр – около 800 тысяч световых лет, в то время как размер Млечного Пути – 100 тысяч световых лет. В галактике UGC 2885 содержится примерно 1 миллиард звезд, что в 10 раз превышает число звезд в Млечном Пути. UGC 2885 является предметом исследований, цель которых – понять, как галактики могут достигать таких колоссальных размеров.
5. Вероятно, Большого взрыва вовсе не было. У учёных есть версия о том, что произошло вместо него
Вселенная, согласно общепринятой теории Большого Взрыва, начала своё существование 13,8 миллиардов лет назад из состояния сингулярности (бесконечно малого размера с бесконечно высокой плотностью и температурой), которая вдруг стала чрезвычайно быстро увеличиваться. Несмотря на то, что есть предостаточное количество доказательств в пользу этой теории, она всё равно не отвечает на все вопросы о зарождении нашей Вселенной.
Так как исходную теорию нельзя назвать совершенной, она из года в год дополняется новыми идеями для объяснения кажущейся простоты крупномасштабной структуры Вселенной.
Сейчас две главных теории в физике — квантовая механика и общая теория относительности Эйнштейна, правда, попытки их объединения всегда приводили к противоречиям.
Что если никакого Большого взрыва и не было
В 2016 году исследователи доктор Штеффен Гилен из Имперского колледжа Лондона и доктор Нил Турок из Института Теоретической Физики в Канаде искали способ вернуться к более простой системе. Одно решение, которое они нашли, состояло в том, что Большой взрыв на самом деле мог бы быть Большим отскоком.
Согласно их исследованию, опубликованному в Physical Review Letters, законы квантовой механики исключают образование Вселенной из сингулярности. А причина этому конформная (круговая) симметрия.
Теория Большого отскока вытекает из циклической модели Вселенной, которая предполагает, что сжатие и расширение сменяли друг друга бесконечное количество раз. То есть, вероятно, наша Вселенная – это результат сжатия другой Вселенной, которая приблизилась к состоянию сингулярности максимально близко, а потом «отскочила» с помощью силы, напоминающей силу упругости.
Эта гипотеза исключает необходимость искать причину рождения времени, так как сингулярной точки просто никогда не существовало.
Эта теория не новая, она была предложена ещё около ста лет назад, но противоречила астрономическим наблюдениям, согласно которым Вселенная будет расширяться вечно. И только сейчас астрофизики смогли описать возможный механизм чередующихся сжатий и расширений.
Дело в том, что эта модель напоминает квантовомеханическое туннелирование — эффект, который невозможно описать классическими законами физики.
«Квантовая механика приходит на помощь, когда теория заходит в тупик», пишет Гилен в статье. «Она объясняет, почему отрицательно заряженные электроны не обрушиваются на положительно заряженное ядро, поэтому, возможно, она могла бы также обосновать столь буйные начало и конец Вселенной, как Большой взрыв и Большой отскок».
«Неожиданно в нашей интерпретации то, что мы могли бы описать самые ранние и горячие моменты Большого отскока квантовомеханически, но только при весьма минимальных и осторожных предположениях относительно материи, из которой преимущественно состояла Вселенная в начале цикла», утверждает доктор Турок.
Однако и тут не всё так просто. На самом деле Большой отскок не согласуется с теорией относительности, но он бы мог быть вполне допустим в более общей «теории всего», которая в отличии от других теорий берёт во внимание силу тяжести и квантовую механику.
«Способность нашей модели обойти некоторые проблемы Большого взрыва открывает дорогу к новым объяснениям того, как сформировалась Вселенная», добавил доктор Гилен.
Хорошая физическая гипотеза может объяснить не только то, что было, она обязана также предсказывать то, что будет происходить в будущем. Именно поэтому ученые выясняют, способна ли теория Большого отскока объяснить ещё и образование галактик и скоплений галактик.
Также учёным необходимо усовершенствовать модель механизма сжатия Вселенной и перераспределения материи в момент приближения к сингулярности. Ведь насколько нам известно из существующих астрофизических наблюдений, Вселенная будет продолжать расширяться вечно. Пока что гипотеза далека от идеала и требует многих уточнений, поэтому главной на этом поприще все еще остаётся модель Большого взрыва.
