Новости и статьи с тегом астрофизика

Главный принцип космологии - под угрозой

Tue, 15 Jan 2013 14:54:33 +0400

Космологический принцип представляет собой как научное, так и философское утверждение, которое берет начало еще со Средних веков, с идеи о том, что Земля не является центром Вселенной, - идеи, которая стала причиной конфликта Коперника и Галилея с Церковью. До сих пор Космологический принцип был повсеместно принят, хотя и оставался недоказанным.

Согласно современным представлениям, объекты во Вселенной, размер которых превышает 1,2 миллиарда световых лет, являются нарушением Космологического Принципа. До сих пор таких объектов обнаружено не было - и вот теперь это случилось.

Скопление расположено чуть правее созвездия Льва и занимает площадь от 2 до 5 угловых градусов, что в сорок раз больше площади, которую занимает на небе полная Луна. «Типичный» размер этого участка – порядка 1,6 миллиарда световых лет, что уже само по себе нарушает Космологический Принцип. Однако, как выяснили ученые, скопление имеет продолговатую форму, длинной осью направлено к нам, и на самом деле его протяженность составляет 4 миллиарда световых лет.

Скопление находится далеко – в 8,7 миллиардах световых лет от Земли. «Большой группой квазаров» его назвали из-за очень плотного скопления этих странных небесных объектов – на участке, где может находиться не более одного-двух квазаров, астрономы обнаружили восемнадцать.

Квазар – ядро очень дальней галактики, которое светится настолько ярко, что его свет виден с расстояния в сотни мегапарсеков. Считается, что это светятся окрестности сверхмассивной черной дыры. В любом случае столь яркий свет квазаров по астрономическим меркам недолговечен, этот "яркий" период у галактики длится от 10 до 100 миллионов лет. С восьмидесятых годов прошлого века известна тяга квазаров собираться в группы, но такой тесной и огромной по размерам группы астрономы еще не видели.

Главный автор статьи, Роджер Клоуэс утверждает, что поскольку речь идет о нарушении одного из базовых принципов космологии, расчеты его группы следует самым тщательным образом проверять. Больше того, следует искать и другие подобные скопления галактик – и только потом можно будет считать, что Космологический Принцип рухнул.

Статья Международной группы астрономов во главе с исследователями из Университета Центрального Ланкашира была опубликована в последнем номере журнала Monthly Notices of the RoyalAstronomical Society.

Разгадана тайна облачного бесплодия в центре нашей Галактики

Mon, 14 Jan 2013 14:51:41 +0400

Облако G0.253+0.016

Фото: NASA/Spitzer

У облака в центре Галактики есть название - G0.253+0.016. Это огромное продолговатое образование длиной в 30 световых лет, состоящее в основном из молекулярного водорода, и на фоне бешено носящихся потоков пыли и газа, ярко светящихся в ультрафиолете, оно выглядит темным пятном. Темнота означает, что облако достаточно плотное, чтобы не пропускать свет.

В таких плотных облаках обычно идет мощное формирование новых звезд. Похожее облако есть, например, в созвездии Ориона, оно в 25 раз более разрежено, чем G0.253+0.016, но производит звезды в 45 раз активнее. Облако же в перенаселенном звездами центре Галактики породило пока лишь очень немного звезд, причем ни одна из них крупными размерами похвастаться не может.

Астрономы Калтеха решили разобраться, в чем дело, и в первую очередь стали искать в облаке так называемые "плотные ядра" – сгущения с плотностью, примерно в десять раз превышающей среднюю плотность облака. Это зародыши будущих звезд.

Для поиска плотных ядер они воспользовались сетью SMA (Submillimeter Array) из восьми радиотелескопов, установленных в Гавайях на вершине горы Мауна Кеа. Ученые предполагали, что сильные магнитные поля или турбулентности препятствуют рождению звезд в этих сгущениях. Но догадка оказалась неверной – там вообще не было плотных ядер, отсутствовали главные маркеры ядер, молекулы N₂H⁺, которые могут появляться только при больших плотностях.

Тогда ученые решили рассмотреть таинственное облако в другом радиодиапазоне, миллиметровом, и воспользовались другой сетью радиотелескопов, CARMA (Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy), расположенной на востоке Калифорнии, которая позволила им определить скорость потоков газа в облаке.

И загадка облачного бесплодия тут же разрешилась – скорость газовых потоков в десять раз превышала обычную для таких облаков, так что вопрос об образовании звезд там даже и не стоял: слишком бешено вихрились в облаке газы, чтобы хоть как-то конденсироваться. Газовое верчение было настолько бурным, что само облако оказалось на грани распада, оно едва удерживало себя силами собственной гравитации.

Облако G0.253+0.016 оказалось насыщено молекулами моноокиси кремния SiO, содержание которой в обычных молекулярных облаках очень невелико. Эти молекулы возникают, как правило, при встрече газа с ударной волной. По всей видимости, считают ученые, облако G0.253+0.016 образовалось в результате яростного столкновения двух облаков, и с тех пор газ никак не может успокоиться.

Появилась и версия, объясняющая столь необычное поведение газа. Облако G0.253+0.016 оказалось насыщено молекулами моноокиси кремния SiO, содержание которой в обычных молекулярных облаках очень невелико. Эти молекулы возникают, как правило, при встрече газа с ударной волной. По всей видимости, считают ученые, облако G0.253+0.016 образовалось в результате яростного столкновения двух облаков, и с тех пор газ никак не может успокоиться.

Есть еще одна загадка, связанная, вероятно, с G0.253+0.016, – неподалеку расположен звездный кластер Скопление Арки, один из самых плотных в нашей Галактике. Он состоит примерно из 150 массивных и очень молодых звезд с возрастом каждой всего по несколько миллионов лет. Судя по возрасту, они не могли прилететь к центру Галактики издалека, и одно время считалось, что эти звезды порождены облаком G0.253+0.016 – просто потому, что другого кандидата на их родильный дом пока не найдено. Возможно, так оно и было, но происходило, вероятно, до столкновения двух облаков.

Чтобы разобраться с этой загадкой, астрономы собираются исследовать и другие плотные облака галактического центра. К настоящему времени они завершили обзор с помощью SMA, начали новый на сети CARMA, и намерены продолжить наблюдения с помощью самого крупного и самого совершенного в мире миллиметрового радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array), расположенного в чилийской пустыне Атакама. Комитет, планирующий работы на этом радиотелескопе, уже присвоил исследованию Калтеха высшую категорию важности на 2013-й год.

Астрономы начали искать экзокометы

Thu, 10 Jan 2013 20:22:55 +0400

Астрономы группы Лаборатории наук о космосе Университета Беркли и Пенсильванского университета, возглавляемой Барри Уэлшем, предъявили миру шесть недавно обнаруженных ими экзокомет.

Согласно тому, что мы сегодня знаем о космосе, как минимум каждая шестая звезда вокруг нас имеет одну или несколько планет. Но практически все звезды оснащены мощными газопылевыми дисками, в которых, собственно, планеты и зарождаются.

- Мы видим эти диски, - говорит Уэлш, - и часто видим в этих дисках планеты, но не видим остального, что туда входит, – планетных зародышей (планетезималей) и комет. Этих экзокомет куда больше, чем планет, и выискивать их намного проще, чем кажется.

Первая экзокомета была обнаружена давно, еще в 1987-м году – у одной из ближайших к нам звезды бета-Пикторис. Любопытно, что в 2009-м году там была обнаружена экзопланета в десять раз массивнее Юпитера. Впоследствии, в 1988-м году, команда Уэлша обнаружила еще три звезды с экзокометами.

Комета представляет собой снежный ком с типичным размером в 5-20 км, поэтому в телескоп, каким бы мощным он ни был, обнаружить ее действительно очень непросто, если вообще возможно. Но если нельзя увидеть комету, то можно увидеть ее умирание. Если что-то сбивает комету с ее накатанной орбиты на дальних подступах к звезде, то она, скорее всего, начнет на нее падать.

Приближаясь к звезде, кометы нагреваются и начинают испаряться, иначе говоря, с ними будет происходить то же самое, что происходит с нашими кометами – с той же кометой Галлея или с кометой ISON, открытой 21 сентября прошлого года двумя астрономами-любителями из России и Белоруссии и обещающей в октябре-ноябре этого года впечатляющее зрелище. А испаряющаяся комета ненадолго добавляет к спектру звезды свою подпись - вполне различимую линию поглощения.

Первая экзокомета была обнаружена давно, еще в 1987-м году – у одной из ближайших к нам звезды бета-Пикторис. Любопытно, что в 2009-м году там была обнаружена экзопланета в десять раз массивнее Юпитера. Впоследствии, в 1988-м году, команда Уэлша обнаружила еще три звезды с экзокометами.

Но на этом все и кончилось. После того, как астрономы начали обнаруживать экзопланеты, экзокометы показались им прошедшим этапом, и интерес к ним угас.

В прошлом году Уэлш решил возобновить поиск экзокомет. Во-первых, это интересно, а во-вторых, что-то должно стягивать комету с ее дальней орбиты внутрь своей гравитацией, и это что-то может быть только планетой, возможно, еще не обнаруженной.

Шесть новых экзокомет астрономы обнаружили за пять ночных сеансов наблюдения. Они находятся в дисках около очень молодых звезд типа А, удаленных от нас на расстояние около 5 миллионов световых лет. Для того чтобы искать кометы у более старых и более желтых звезд, где чаще всего и находят экзопланеты, команде Уэлша нужен более чувствительный спектрометр. У звезд типа А планет пока не найдено, они слишком молоды, но, по словам Уэлша, есть все основания считать, что и у них могут быть собственные планеты – что-то же должно было столкнуть комету с орбиты.

- Если оно крякает, переваливается при ходьбе и покрыто перьями, то очень вероятно, что это утка, - говорит он.

В Млечном пути 17 миллиардов планет, похожих на нашу

Валерий Камнев — Tue, 08 Jan 2013 17:12:15 +0400

Свой анализ исследователи основывают на наблюдениях знаменитого охотника за экзопланетами - космического телескопа "Кеплер". На проходящей сейчас в Калифорнии 221-й конференции Американского астрономического общества они сообщили еще о 461 кандидате в экзопланеты, что с февраля 2012 года были обнаружены "Кеплером". Всего "Кеплер", начав свои наблюдения с февраля 2009-го года, обнаружил 2740 потенциальных планет у 2036 звезд.

"Кеплер" ищет экзопланеты по "транзиту" – изменению яркости звезды в момент прохождения перед ней планеты. Это очень чувствительный инструмент, который способен заметить изменение яркости стоваттной лампочки, когда перед ней пролетит комар. Из почти полутысячи новых кандидатов самый большой процентный вклад внесли экзопланеты размером с Землю и суперземли – их общее количество увеличилось на 43 и 21 процент соответственно. Именно на этой впечатляющей статистике и строится вывод о 17 миллиардах двойников нашей планеты.

Всего "Кеплер", начав свои наблюдения с февраля 2009-го года, обнаружил 2740 потенциальных планет у 2036 звезд.

Если говорить точнее, астрономы "Кеплера" обнаружили, что 17% звезд обладают планетами размерами 0,8-1,25 размера Земли, вращающихся с периодом 85 суток или меньше. У четверти обследованных звезд есть суперземли с диаметром в 1,25-2 раза крупнее земного, период орбиты которых меньше или равен 150 суткам, и такую же долю "мини-нептунов" (от 2 до 4 радиусов Земли) с периодом обращения до 250 дней. Есть еще 3 процента звезд с макси-нептунами (от 4 до 6 радиусов).

Все это, разумеется, ни в коей мере не означает, что в нашей галактике имеется 17 миллиардов обитаемых "хуторов", которые, по крайней мере, в подавляющем большинстве случаев, никак между собою не сообщаются. Множество таких планет следует сразу откинуть, поскольку они не находятся в обитаемой зоне, где температуры поверхности позволяют воде находиться в жидком состоянии. Из жителей обитаемой зоны тоже следует исключить некоторое количество космических объектов типа нашего Марса, да вдобавок надо умножить это количество на планеты, пригодные для жизни, но на которых она по разным причинам не состоялась – не выдержала, например, очередного глобального вымирания, какие регулярно посещали и нашу Землю. Но если навскидку, с потолка, вдруг заявить, что на каждой тысячной планете размером с Землю все-таки зародилась жизнь, то окажется, что в пределах Млечного пути существует "всего" 17 миллионов разумных миров.

Это число может быть и больше, и меньше. Меньше – потому что подавляющее большинство обнаруженных "Кеплером" экзопланет все-таки остаются в статусе кандидатов. Одно дело - обнаружить планету по транзиту, и совсем другое, куда более трудоемкое, – доказать, что это, вне всяких сомнений, планета. К началу 2012-го года кандидатов, получивших подтвержденный статус планеты, было всего 33. Сегодня их стало 105. А больше – потому что на самом деле мы не знаем размеров обитаемой зоны. Жизнь может оказаться там, где ее даже не ищут, – под ледовой коркой спутников газовых гигантов, на темной стороне планет, слишком близко подобравшихся к своему светилу и потому безнадежно изжаривших одно из своих полушарий. Фактически мы даже не знаем, так ли уж важна для жизни вода.

Магнитное поле существовало во Вселенной до появления первых магнитов

Редакция [ПОЛИТ.РУ] — Tue, 08 Jan 2013 12:44:24 +0400

Об этом сообщается в статье германского теоретика Рейнхарда Шликайзера из Института теоретической физики при Рурском университете в Бохуме, появившейся в январском номере журнала Physical Review Letters.

Собственно, ничего особенно нового в этом заявлении нет: магнитное поле вполне может существовать и без магнита - для его появления, как известно, вполне достаточно движения заряженных частиц, а уж в этих частицах с самого первого момента жизни Вселенной недостатка не было, поскольку Большой взрыв породил множество протонов, электронов, а также ионов водорода и гелия.

Физики давно подозревали о существовании "реликтового" магнитного фона Вселенной. А в 2010-м году астрофизики Шиничиро Андо из Калифорнийского технологического института и Александр Кусенко из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса обнаружили следы его присутствия. Изучая снимки 170 сверхмассивных черных дыр, они заметили, что они не такие резкие, как должны бы быть. По их мнению, картинку смазывал магнитный фон, пронизывающий всю Вселенную. По их расчетам, величина этого магнитного поля в квадрильон (тысяча триллионов) раз меньше магнитного поля Земли. Правда, каким именно образом возник этот фон, оставалось до сих пор неизвестным.

Заслуга профессора Шликайзера состоит в том, что он разобрался в механизме всепроникающего магнитного фона Вселенной

Заслуга профессора Шликайзера состоит в том, что он разобрался в механизме всепроникающего магнитного фона Вселенной. Он исследовал поведение заряженной плазмы с плотностью и температурами, соответствующими тем, что существовали во Вселенной до появления первых звезд, и показал, как в этой плазме возникают и флуктуируют магнитные поля. Причем если электромагнитная волна флуктуирует во времени, то эти фоновые магнитные поля, согласно выкладкам Шликайзера, флуктуируют только в пространстве, но не во времени. Иначе говоря, они существовали всегда.

Шликайзер также рассчитал величину магнитного фона Вселенной. Она очень близка к значению экспериментальной цифры, полученной Андо и Кусенко, и равна десять в минус двадцатой степени Тесла. Напомним, магнитное поле Земли составляет 30 миллионных долей Тесла.

Механизм образования реликтового магнитного поля, разработанный профессором Шликайзером, позволит ученым глубже разобраться в процессах, протекавших в ранней Вселенной, и объяснить некоторые их особенности, прежде не имевшие объяснения. Теперь германский физик намерен исследовать, как реликтовое магнитное поле влияет на флуктуации реликтового электромагнитного фона Вселенной.

Вселенная как пространство, образованное двумя непересекающимися сферами, вложенными друг в друга

Наталья Теряева — Sun, 06 Jan 2013 15:57:47 +0400

Искусство строгого логического рассуждения и возможность получать этим способом надежные выводы не должны оставаться привилегией Шерлока Холмса, этим умением должен овладеть каждый школьник, утверждал Владимир Арнольд. По его инициативе более двадцати лет для подготовки профессиональных математиков был организован Независимый московский университет, а при нем – французско-российская лаборатория Понселе, объединяющая в совместных научных исследованиях математиков, физиков и программистов обеих стран. Концепция деятельности лаборатории укладывается в сформулированную Арнольдом идеологию математического образования: умение составлять адекватные математические модели реальных ситуаций должно составлять неотъемлемую часть математического образования.

Летние школы «Современная математика», проводимые в Дубне ежегодно на протяжении уже двенадцати лет собирают около сотни умников и умниц из российских школ и вузов, причем не только столичных. Школы проходят под эгидой Отделения математики РАН, Математического института имени В.А.Стеклова и Московского центра непрерывного математического образования.

Четыре года подряд Лаборатория теоретической физики при поддержке посольства Италии в России и личном участии атташе по науке итальянского посольства в Москве, физика, авторитетного эксперта в теории супергравитации, профессора Туринского университета Пьетро Фре проводила представительные круглые столы, собирая для дискуссий лучших физиков южной и северной стран мечтателей и ученых.

Накануне 2013 года в Объединенном институте ядерных исследований собрались лучшие «чистые» математики уже четырех сторон – Франции, Италии, России и Объединенного института ядерных иследований – чтобы научиться говорить на одном языке с лучшими представителями мира математической физики и обменяться перспективными идеями адекватного описания нашего реального мира языком математических уравнений.

Когорту корифеев ученого собрания образовали академики РАН Андрей Славнов (МИАН им. Стеклова), Людвиг Фаддеев (МИАН им. Стеклова, СПб), Алексей Старобинский (ИТФ им. Ландау), член-корреспондент РАН Александр Белавин (ИТФ им. Ландау), профессора Борис Дубровин (SISSA, Триест, Италия), Владимир Казаков (ENS, Париж, Франция).

Как видно из этого списка, круглый стол в Дубне привлек интерес наших маститых соотечественников, осевших в лучших университетах мира. В числе их имен стоит назвать и профессора Болонского университета Александра Каменщика, специалиста по космологии и гравитации – предложенная им модель объясняет, почему наша Вселенная расширяется с ускорением.

Алексей Старобинский (один из авторов теории инфляции Вселенной, объяснившей многие загадки макромира) рассказал о возможных пространственных топологиях Вселенной, реализующихся в разных сценариях эволюции расширяющейся после Большого взрыва Вселенной

Молодых звезд математики и матфизики в беседе на 60 участников представляли Георгий Шарыгин (МГУ, ИТЭФ), Александр Буфетов (CNRS, Марсель, Франция), Лука Маркезе (Университет Париж XIII, Франция), Пьетро Грасси (Университет Восточного Пьемонта, Италия), Дарио Мартелли (King’s College, Лондон, Великобритания), Алессандро Томазиелло (Университет Милан-Бикокка, Италия).

Доклады участников круглого стола касались новых математических методов и подходов к описанию структуры макромира (Вселенной, черных дыр) и микромира (элементарных частиц). То есть обсуждавшиеся математические модели были связаны с их приложениями в космологии и астрофизике, в квантовой хромодинамике, в теории супергравитации и теории суперструн.

Например, Алексей Старобинский (один из авторов теории инфляции Вселенной, объяснившей многие загадки макромира) рассказал о возможных пространственных топологиях Вселенной, реализующихся в разных сценариях эволюции расширяющейся после Большого взрыва Вселенной. Мы уже привыкли представлять себе бесконечное пространство, где живем, в виде внутренности сферы. А оказывается, что Вселенная могла бы быть тором (бубликом) или пространством, образованным двумя непересекающимися сферами, вложенными друг в друга.

говорили о загадочных полях Янга-Миллса, которые описывают элементарные частицы глюоны, склеивающие кварки внутри ядер и не дающие им оттуда вырваться; о геометрии суперсимметричных решений в десятимерном пространстве, о теории чисел.

А еще говорили о загадочных полях Янга-Миллса, которые описывают элементарные частицы глюоны, склеивающие кварки внутри ядер и не дающие им оттуда вырваться. Говорили о геометрии суперсимметричных решений в десятимерном пространстве, о теории чисел.

Все это звучит очень красиво и очень-очень сложно. Высшая степень абстрагирования от реальности, чтобы (парадокс!) ее правильно и адекватно описать, и объединила чистых математиков с физиками-теоретиками в желании сократить языковую дистанцию между ними. Если бы они легче понимали друг друга, сформировали общую понятийную культуру, это могло бы помочь более глубокому осмыслению теории суперструн – чрезвычайно сложного инструмента, созданного на переднем крае нашего понимания для описания и предсказания свойств микро- и макромира. Именно это и было главной целью круглого стола!

В кулуарах круглого стола наши соотечественники из-за рубежа обсуждали, помимо чистой математики, и вопросы организации современной российской науки. Хвалили программу мегагрантов. Частично. В том смысле, что лаборатории даже провинциальных университетов уже удалось оснастить современным оборудованием. Проблема, однако, остается в том, что из-за низких зарплат, не позволяющих толковой молодежи обзавестись достойным жильем, работает на этом прекрасном оборудовании все то же поредевшее поколение ученых от пятидесяти и выше.

Звезда в созвездии Волка и ее планеты растут одновременно

Редакция [ПОЛИТ.РУ] — Fri, 04 Jan 2013 13:34:14 +0400

Звезда под номером HD 142527 находится в созвездии Волка на расстоянии 450 световых лет от Земли. Она в два раза массивней Земли и намного моложе – ей всего 2 миллиарда лет, и она все еще формируется. Вокруг нее вращаются как минимум две крупных протопланеты, которые в процессе своего рождения вычистили вокруг звезды газопылевое облако, что по идее должно было остановить формирование самой звезды, однако она продолжает формироваться, высасывая вещество из внешнего, не вычищенного протопланетами сферического слоя газа и пыли через несколько тонких, но плотных нитей.

Если б не эти нити, заявляют астрономы, запасы строительного материала для звезды закончились бы меньше, чем за год. Больше того, Саймон Казассус, возглавляющий чилийскую команду, утверждает, что, скорее всего, примерно таким же образом наши Юпитер и Сатурн помогали в свое время рождаться Солнцу.

Саймон Казассус, возглавляющий чилийскую команду, утверждает, что, скорее всего, примерно таким же образом наши Юпитер и Сатурн помогали в свое время рождаться Солнцу.

Вычищенное от пыли и газа пространство велико – оно простирается по радиусу от десяти до ста сорока астрономических единиц (расстояние от Земли до Солнца). Все вещество газопылевого диска было выбрано оттуда местными газовыми гигантами, один из которых, имеющий 10 масс Юпитера, вращается по орбите, удаленной от звезды на 90 астрономических единиц, а второй, поменьше, в четыре массы Юпитера, удален от нее на 40 астрономических единиц. И эту пустоту пронизывают узкие каналы, по которым стремительным и мощным потоком идет к звезде вещество, питающее ее рост, – в основном, окись углерода.

Каким образом образовались эти каналы, до конца неясно, ученые предполагают, что они сформировались в тех областях "щели", где вещество было не до конца вычищено планетами. Непонятным остается механизм, позволяющий передавать звезде большую часть вещества внешнего диска.

Наблюдения проводились на строящейся сейчас сети радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама. Выводы, опубликованные в Nature, были сделаны астрономами на основе часа наблюдений за звездой HD 142527. Ученые надеются, что в течение следующих запланированных шести часов они смогут больше сказать о ее планетной системе, в частности, о том, есть ли там еще какие-нибудь планеты.

Следы внеземной жизни, предсказанной Высоцким, обнаружены

Редакция [ПОЛИТ.РУ] — Wed, 19 Dec 2012 19:35:56 +0400

Пока знаменитый охотник за экзопланетами, космический телескоп «Кеплер», ищет по Галактике далекие миры, буквально у нас под носом, в двенадцати световых годах отсюда, возможно, найдена целая планетная система. Если информация подтвердится, то окажется, что вокруг ближайшей к нам звезды Тау Кита крутится сразу пять суперземель, причем одна из них находится в «обитаемой» зоне, так что, возможно, Владимир Высоцкий был прав.

Планетную систему открыли случайно. Команда британских астрономов из Хертфордширского университета во главе с Микко Туоми решила опробовать сравнительно новый способ поиска экзопланет по колебаниям лучевой скорости звезды, то есть скорости, с которой она приближается к нам или удаляется, – эту скорость можно оценить благодаря допплеровскому эффекту. Чтобы откалибровать свою систему, они для начала решили посмотреть на звезду, которая хорошо изучена и у которой заведомо нет никаких планет, – Тау Кита.

Проанализировав более 6000 наблюдений Тау Кита, сделанных на телескопах в Чили, Австралии и на Гавайях, они обнаружили, что лучевая скорость звезды меняется таким образом, как если бы у нее было пять землеподобных планет – суперземель, каждая из которых от двух до семи раз массивнее нашей планеты.

Три из них, вероятно, находятся слишком близко к звезде и слишком горячи для того, чтобы на них существовала жизнь – их год длится соответственно 30, 35 и 94 суток. Четвертая отдалена от звезды примерно на то же расстояние, на которое Меркурий удален от Солнца, но поскольку Тау Кита, во многом похожая на Солнце, примерно в два раза тусклее его, то там вполне может существовать вода в жидком виде. Пятая, внешняя планета, вертится вокруг Тау Кита примерно на орбите Марса, а год ее составляет 640 суток – по всей видимости, она чересчур холодна для жизни.

Тау Кита в два раза старше Солнца, так что там было вполне достаточно времени для зарождения разумной жизни. 

Четвертая, потенциально обитаемая планета, в четыре раза массивней Земли, ее год длится 168 суток, и если бы человек когда-нибудь попал на нее, то он увидел бы в небе желтое солнце, размерами похожее на земное.

Тау Кита в два раза старше Солнца, так что там было вполне достаточно времени для зарождения разумной жизни. Однако никаких сигналов оттуда к нам не идет, и это значит одно из трех – разумной жизни там еще нет, разумной жизни там уже нет, или же тау-китяне настолько разумны, что им неинтересно заводить контакты с примитивными существами наподобие Homo sapiens.

Сергей Попов: «Самые интересные открытия в астрофизике связаны с экзопланетами»

Fri, 30 Nov 2012 15:16:32 +0400

Сергей Борисович Попов - астрофизик, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга. Перед вами - краткое содержание его беседы с Дмитрием Ицковичем, Анатолием Кузичевым и Борисом Долгиным, состоявшейся в рамках передачи «Наука 2.0.» (совместного проекта информационно-аналитического портала «Полит.ру» и радиостанции «Вести FM»).

Экзопланеты - это любые планеты, которые крутятся вокруг других звёзд. Они могут быть сходны с Землёй, с Меркурием, с Юпитером - или от них отличаться. Существуют, впрочем, и планеты, которые вокруг звезд не крутятся, - свободно летающие объекты, с совершенно разной массой. Для них пока не придумано четкого научного определения, поскольку их не очень активно изучают и открывают, ввиду больших трудностей.

В открытии новых планет есть чисто техническая сложность. Мы зачастую наивно ищем жизнь, похожую на нашу. И поэтому мы ищем планету, прямо сходную с Землей. Это означает, что она должна быть маленькая. Земля - планета маленькая, если ее сравнивать, например, с Юпитером. И она должна быть достаточно далеко от звезды, поскольку, окажись Земля чуть ближе к Солнцу, никакой жизни на ней бы уже не было.

Поэтому открывать планеты, подобные Земле, такие же маленькие, на расстояниях, соответствующих так называемой "области жизни", области обитаемости, когда вода может существовать на поверхности планеты, - это довольно трудное дело. Только в самом конце прошлого года начали появляться первые сообщения о том, что такие планеты вообще обнаружены. На сегодняшний день их найдено несколько штук.

Есть планеты, которые вокруг звезд не крутятся, - свободно летающие объекты, с разной массой. Для них пока не придумано четкого научного определения.

В частности, благодаря работе спутника "Кеплер", было обнаружено две планеты с массой примерно как у Земли, которые крутятся в зоне обитаемости. Звезда там чуть-чуть послабее, чем Солнце, поэтому область обитаемости ближе к самой звезде. Орбитальный период на этих планетах не 365 дней, как у нас, а немного меньше. Но главное то, что, теоретически, если там есть атмосфера, на поверхности может быть жидкая вода.

Но сейчас спутник "Кеплер" и подобные ему аппараты могут изучать только относительно близкие звёзды. "Относительно близкие" означает, что типичное расстояние до них - порядка 100, 200, 300 световых лет. С одной стороны, по меркам Галактики, это очень близко. С другой - по меркам того, куда мы можем запускать спутники, это безнадёжно далеко. Потому, если мечтать о каком-то контакте, то пока это может быть лишь радиоконтакт; современному беспилотному спутнику потребовалось бы примерно 1000 лет, чтобы туда долететь.

Если говорить о других ближайших перспективах астрофизики, то, вероятнее всего, скоро будет открыто темное вещество или темная материя. В рамках стандартной космологической модели ученые примерно представляют, из чего состоит Вселенная. Обычного вещества, то есть протонов и нейтронов, примерно пять процентов от общей плотности. Но есть, кроме обычного вещества, ещё какое-то вещество. Мы его видим благодаря его гравитационному действию. Мы смотрим, как вращаются галактики, с какой скоростью крутятся звёзды вокруг центра галактик, и видим, что массы там больше, чем мы видим звёзд, газа или других обычных составляющих. Галактики двигаются, и мы можем определить полную массу скопления, но массы обычного вещества не хватает. А остальное - по крайней мере, в галактиках, в скоплениях, где вещество скучено, собрано в некое облако, - это и есть тёмное вещество. И это большая загадка, поскольку "поймать" его частицы крайне сложно.

Люди строят детекторы (они постоянно технологически развиваются и по масштабам становятся все больше) в надежде всё-таки поймать частицы темного вещества. И ученые подобрались уже к тому пределу, когда поймают. В ближайшие годы это будет одним из самых интересных открытий.

Строят детекторы (они постоянно технологически развиваются и по масштабам становятся все больше) в надежде поймать частицы темного вещества. И подобрались уже к тому пределу, когда поймают. В ближайшие годы это будет одним из самых интересных открытий.

В результате этого мы узнаем, из чего еще примерно на 20% состоит Вселенная. Кроме того, обнаружение частиц тёмной материи важно для фундаментальной физики. Поскольку это, действительно, один из самых обильных видов частиц во Вселенной.

Еще одна перспектива - исследование расширения Вселенной и исследование темной энергии. В прошлом году Нобелевскую премию дали за открытие ускоренного расширения Вселенной.

Последние несколько миллиардов лет Вселенная расширяется всё быстрее и быстрее. Такой сценарий ее развития рассматривался уже почти сто лет назад, но ученые его не считали реализующимся. В 1998 году удалось показать, что он реализуется. А к прошлому году это удалось показать уже разными независимыми способами.

В свою очередь, тёмная энергия - это то, что заставляет Вселенную расширяться всё быстрее и быстрее. Но доподлинно ученым неизвестно, что это такое: то ли это такое свойство вакуума, которое заставляет вещество разлетаться; то ли это вид физических полей, которые приводят к антигравитации, - это неизвестно. Пока ученые могут измерять лишь темпы расширения Вселенной.

Мы можем все точнее и точнее смотреть динамику, как Вселенная расширялась в разные времена. На днях появилось сообщение, что один из спутников, который предназначен в первую очередь для таких измерений (это европейский спутник "Эвклид"), уже полностью одобрен как программа и будет запущен в производство. Благодаря ему ученые смогут уточнить все параметры расширения Вселенной. Я не думаю, что это даст прямой ответ, что именно представляет из себя темная энергия, но приблизиться к разгадке удастся.

Последние несколько миллиардов лет Вселенная расширяется всё быстрее и быстрее. Такой сценарий ее развития рассматривался уже почти сто лет назад, но ученые его не считали реализующимся. В 1998 году удалось показать, что он реализуется. 

Почему ученые думают, что темная энергия - это определенный вид полей? В современной космологической картине (это третий пункт) есть такой важный этап в жизни Вселенной, который называется "инфляция". Инфляция - это раздувание.

Люди долгое время задавались рядом фундаментальных вопросов про свойства нашей Вселенной. Почему она выглядит такой плоской? Почему нет всяких экзотических частиц? Почему температура так называемого реликтового излучения одинакова примерно по всему небу? Это довольно удивительно, поскольку кусочки, которые мы видим справа и слева, никогда не обменивались информацией, а почему-то температура одинакова. Это нужно как-то объяснять.

Тогда ученые решили, что мог быть такой этап в жизни Вселенной, когда она в течение очень короткого времени (совсем ничтожные доли секунды, не сотые, не тысячные, не миллиардные, гораздо меньше) раздувалась очень быстро. И тогда Вселенная "выдулась" из маленького кусочка. Он стал очень плоским. Все части в нём успели обменяться сигналом, потому что когда-то они были очень маленьким кусочком. Если были какие-то экзотические частицы, они все оказались за пределами этого маленького раздувшегося кусочка. Тогда всё объясняется. Потом теория совершенствовалась. Это всё очень важно, но теория пока не подтверждена, и с поиском подтверждений у ученых много проблем. Их трудно проверять.

Но есть надежда, что запущенный уже спутник "Планк" года через два может проверить одно из предсказаний теории. Закрыть он её не сможет, зато сможет подтвердить. Спутник изучает реликтовое излучение, которое осталось от того момента, когда ещё никаких звёзд не было, а Вселенная была облаком горячего газа.

Четвертое возможное открытие. Вселенная расширялась, появился водород, появился гелий. Но после этого начали образовываться звёзды и галактики. В современной картине мы думаем, что вначале образовались звёзды, потом галактики. Но хочется это проверить. У ученых есть задача - увидеть самые первые звёзды и самые первые галактики. Но упирается это в технические ограничения. Нужно строить большие инфракрасные телескопы, запускать их в космос, и тогда мы сможем увидеть и проверить гипотезу возникновения звезд и галактик.

Большой космический телескоп имени Джеймса Уэбба - самый большой, самый важный сейчас астрофизический проект НАСА, - должен решить эту задачу.

Ещё одно замечательное грядущее открытие - это регистрация гравитационных волн. Точнее, регистрация гравитационных волн от слияния двух чёрных дыр. Это открытые позволит подтвердить, что чёрные дыры существуют.

Их существование точно до сих пор не доказано. Единственный способ увидеть прямо, как «чёрная дыра с чёрною дырою говорит», - это поймать гравитационно-волновой сигнал от слияния двух таких объектов. Каким образом это сделать?

Нужно строить большие инфракрасные телескопы, запускать их в космос, и тогда мы сможем увидеть и проверить гипотезу возникновения звезд и галактик. Большой космический телескоп имени Джеймса Уэбба - самый большой, самый важный сейчас астрофизический проект НАСА, - должен решить эту задачу.

Представим, что была двойная звезда. Двойных звёзд много. Массивные звёзды почти все двойные. Одна звезда вспыхнула как сверхновая, образовала чёрную дыру, другая вспыхнула, образовала чёрную дыру. А дальше они будут сближаться - и, наконец, сольются. Это вполне ожидаемый процесс. И можно с помощью гравитационных волн прямо изучать слияние чёрных дыр, или что бы это ни было, и тогда уже выяснить всё-таки, действительно это чёрные дыры или нет. И ожидание такое, что ученым это удастся сделать года через три-четыре.

Следующий пункт - существенное продвижение в изучении самих взрывов сверхновых, которые из обычных звёзд делают чёрные дыры. Мы видим сотни сверхновых в год, мы знаем, что звёзды взрываются. Мы знаем, что в итоге появляются нейтронные звёзды или чёрные дыры. Но сам процесс взрыва очень сложен. И детально моделировать его очень трудно. Есть надежда, что в ближайшие годы, во-первых, люди, занимающиеся моделированием, всё-таки смогут взорвать звезду в компьютере. Во-вторых, мы ожидаем, что нейтринные телескопы, которые уже построены в Антарктиде, смогут регистрировать сигналы от вспышек сверхновых.