Что нового открыли в космосе
Самые интересные космические открытия в 2020 и 2021 году
В прошедшем году ученые не только делали новые открытия — в списке космических загадок тоже случилось пополнение: это странные радиокруги, исчезающие планеты, следы самого мощного межгалактического взрыва и даже непонятно как выжившая сверхновая.
Самая «экстремальная» экзопланета
В рядах экзопланет появилась новая — K2-141b. Это каменистая и раскаленная экзопланета. Да, как и на Земле, на ней есть океаны, которые испаряются, превращаясь в облака, а затем конденсируются и выпадают обратно на поверхность в виде дождя. Только в случае с K2-141b речь идет не о воде, а о камнях.
В 2020 году астрономы смоделировали атмосферу и погоду K2-141b и получили весьма впечатляющую картину. Дневная сторона планеты нагревается до 3000 °C, превращая поверхность в огромный океан лавы глубиной 100 км. Камень фактически испаряется при такой температуре, создавая атмосферу, в основном состоящую из диоксида кремния. Сверхзвуковой ветер переносит двуокись кремния на ночную сторону планеты, где она охлаждается при температуре ниже –200 °C и выпадает в виде каменного дождя.
Планета, которой никогда не существовало?
Экзопланета Дагон (ранее Фомальгаут b) была обнаружена возле звезды Фомальгаут — одной из самых ярких звезд на ночном небе, расположенной всего в 25 световых годах от Земли. Экзопланету ученые обнаружили в 2008 году, и она была первой экзопланетой, обнаруженной напрямую, а не косвенными методами наподобие наблюдения за эффектами, которые проявляются у родительской звезды.
Но в 2020 году астрономы попросту не нашли Фомальгаут b на небе. После анализа десятилетних наблюдений Хаббла оказалось — то, что было ярким пятном света в 2004 году, полностью исчезло уже к 2014 году. И обычно экзопланеты так себя не ведут.
Поэтому новое исследование предложило логичное объяснение – Фомальгаут b никогда не существовала, во всяком случае, в виде планеты. Компьютерное моделирование показало, что это, скорее всего, было плотное пылевое облако, созданное в результате столкновения двух астероидов или комет, которые затем дрейфовали рядом друг с другом почти 10 лет.
Бетельгейзе не планирует взрываться
Еще в 2019 году Бетельгейзе начала тускнеть, чем озадачила астрономов. Второй эпизод потемнения звезды опять заставил ученых думать о взрыве, но все оказалось гораздо прозаичнее.
Вероятно, дело в необычном составе звезды — в нем не было водорода или гелия, но зато присутствовали углерод, натрий и алюминий, которых обычно нет в белых карликах. Размер небесного тела — всего около 40% от массы Солнца. И сейчас оно проносится через галактику со скоростью 900 000 км/ч.
Единственное объяснение, которое придумали ученые: звезда каким-то образом пережила частичную сверхновую, о чем говорит ее состав. Но пока окончательного вердикта астрономы так и не вынесли.
Звезда превращается в планету из-за черной дыры
Но, пожалуй, самая необычная судьба ждет звезду в галактике GSN 069. Примерно через триллион лет она может превратиться в планету, похожую на Юпитер, благодаря бесконечному сближению с черной дырой.
Это выяснилось, когда астрономы заметили яркие рентгеновские всплески через каждые 9 часов — оказалось, что это звезда, вращающаяся по уникальной спирографической орбите вокруг черной дыры. Вспышки были вызваны веществом, которое выплескивалось с поверхности звезды каждый раз, когда она проносилась мимо черной дыры.
За несколько миллионов лет звезда превратилась из красного гиганта в белого карлика. Если дать ей еще триллион лет, она остынет настолько, что превратится в планету.
Следы самого мощного взрыва во Вселенной
Как и галактические вулканы, черные дыры иногда вспыхивают и испускают мощные вспышки энергии, пробивая дыры в окружающем их газе. А в прошедшем году телескопы обнаружили один из самых больших «кратеров», когда-либо существовавших во Вселенной.
Похоже, что сверхмассивная черная дыра в центре скопления галактик Змееносца в какой-то момент в далеком прошлом очень мощно «выстрелила» извержением — в обнаруженный кратер можно подряд поместить пятнадцать галактик Млечного Пути. Количество энергии, которое потребовалось, чтобы оставить такой межгалактический след, сложно даже представить — это было самое мощное извержение черной дыры во Вселенной.
Пульсар с самым сильным магнитным полем
В этом году внимание астрономов привлек еще один тип нейтронной звезды — она обладает самым сильным магнитным полем, которое когда-либо наблюдали во Вселенной.
Ученые подсчитали, что магнитное поле этого пульсара достигает 1 млрд Тесла (Тл). Например, магнитное поле Солнца составляет около 0,4 Тл, среднего белого карлика — 100 Тл, а у Земли — и вовсе 30 мкТл.
Новая космическая загадка — странные радиокруги
Ученые не стали изобретать сложных названий для новой космической загадки — это странные радиокруги (odd radio circles, или ORC). Они представляют собой необъяснимые сгустки радиоизлучения, которые не соответствуют ни одному известному науке объекту или явлению.
Несколько ORC были обнаружены на радиоизображениях в виде четких кругов, и они не испускают никаких оптических, инфракрасных или рентгеновских сигналов. Астрономы еще не могут сказать, насколько они далеко находятся от Земли и каковы их реальные размеры.
Астрономы уже исключили вероятность, что это артефакты, остатки сверхновой и пылевые облака. Сейчас ORC кажутся новым астрономическим объектом, и теперь астрономы разгадывают эту загадку.
Скоростные магистрали в Солнечной системе
Ученые выяснили, что в Солнечной системе проходит самая настоящая скоростная «автострада» — извилистые туннели и каналы вокруг планет. По ним небесные тела наподобие комет и астероидов могут перемещаться по галактике гораздо быстрее обычного.
Например, от Юпитера до Нептуна небесное тело может долететь меньше, чем за 10 лет, хотя без магистрали это занимает больше 100 тысяч лет. На практике это открытие означает, что, спроектировав космические корабли с учетом скоростных каналов, можно сэкономить на ракетном топливе и путешествовать не только на ближайшие к Земле планеты, но и в отдаленные уголки Солнечной системы.
Слизь на орбите Земли и «спагетти» в черной дыре: главные космические открытия 2020 года
Этот год был трудным для всех землян, но открытия за пределами нашей планеты и ослепительные изображения космоса стали отдушиной и надеждой для многих в 2020 году. Несмотря на пандемию, астронавты продолжали безопасно путешествовать в космос и даже совершили исторические запуски. Мы узнали больше о нашем маленьком уголке Вселенной, а также о бескрайних просторах за его пределами.
Читайте «Хайтек» в
Слизь, салат и космическое печенье на МКС
В этом году исполнилось 20 лет непрерывного присутствия человека на Международной космической станции (МКС).
Некоторые из экспериментов, запущенных на космической станции в этом году, включали генетически модифицированных мышей и слизь Nickelodeon. Если вы помните канал Nickelodeon, то наверняка не будете удивлены, узнав, что компания отправила свою фирменную «зеленую слизь» прямо на МКС. Это было сделано для того, чтобы показать детям воздействие микрогравитации, а также привить им интерес к науке.
Более того, астронавты даже смогли испечь печенье и вырастить салат в космосе. Кстати, выращенный на МКС салат не уступил в пользе и вкусе земному.
Астронавты также узнали больше о том, как их тела адаптируются к космосу. Ряд исследований выявил некоторые генетические изменения, которые космонавты испытали во время длительного космического полета, а космонавт НАСА Кристина Кох установила новый рекорд космического полета для женщин.
Коммерческие грузовые автомобили и транспорт для экипажа, предоставляемые SpaceX, позволяют все большему количеству экспериментов и астронавтов путешествовать на космическую станцию и с нее. В будущем на МКС возможно еще больше научных открытий.
Новая (или давно потерянная?) комета
Появление кометы C/2020 F3 (NEOWISE) стало настоящим праздником для всех любителей астрономии. Ее путь по небу можно было наблюдать даже невооруженным глазом. Однако астрофотографам с специальным оборудованием особенно повезло, смотрите сами.
Наблюдая за кометой, исследователи выяснили, что ее диаметр составляет около 5 км — средний размер для кометы с длинной орбитой. Ретроградная комета C/2020 F3 (NEOWISE) стала одним из самых ярких объектов на ночном небе. После того, NEOWISE как исчезла из поля зрения землян, она попала в объектив «Хаббла» и продолжила свой круговой оборот к краю Солнечной системы.
Вот почему никто из ныне живущих на Земле людей больше не увидит комету — ей требуются тысячи лет, чтобы дойти до внешней Солнечной системы, прежде чем вернуться к Земле. Кстати, это означает, что комета не совсем новая, разве что для нас. Ранее она уже проходила мимо Земли, однако это происходило 6 800 лет назад. Люди тогда уже существовали, но свои возможные наблюдения не сохранили.
Комета названа в честь широкоугольного инфракрасного исследователя объектов, сближающихся с Землей, также известного как миссия NEOWISE.
В миссии NEOWISE используется космический телескоп для поиска астероидов и комет, в том числе тех, которые могут представлять угрозу для Земли. Выпущенный в декабре 2009 года как Wide-Field Infrared Survey Explorer, или WISE, космический телескоп был первоначально разработан для наблюдения за небом в инфракрасном диапазоне, обнаружения астероидов, звезд и некоторых из самых слабых галактик в космосе. Он успешно справлялся с этой задачей до завершения своей основной миссии в феврале 2011 года. Наблюдения возобновились в декабре 2013 года, когда телескоп был выведен из режима гибернации и перепрофилирован для проекта NEOWISE.
Планеты, которые удивили землян
Луна, Венера, Марс и Юпитер сделали новости о новых открытиях на каждой планете, которые заинтриговали исследователей.
Новое исследование показало, что на Луне может быть больше воды, чем считалось ранее, в том числе на ее солнечной стороне. Эта вода может быть использована в качестве ресурса во время предстоящих миссий — таких как возвращение людей НАСА на лунную поверхность с программой Artemis.
Также в этом году была создана самая большая карта речной сети южного полушария Марса размером 8 трлн пикселей. Новые данные помогут понять гидрологическую историю Марса. Венеру в это году тоже удалось рассмотреть получше. Наблюдения за Венерой с помощью солнечного зонда Parker НАСА, миссии «Акацуки» JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований) и астрономов по всему миру дали редкую возможность увидеть соседнюю с Землей планету с поверхности облаков.
Также открытие фосфина в облаках Венеры вызвало множество научных споров о том, может ли существовать в адских условиях жизнь.
В свою очередь миссия «Юнона» на Юпитере искала воду на самой большой планете нашей солнечной системы и на ее спутниках, а также наблюдала за спрайтами в верхних слоях атмосферы Юпитера. Такие «молнии-медузы» ранее встречались только на Земле.
«Юнона» и «Хаббл» также заметили мощнейшие штормы и мерцающее сияние планеты.
Образцы астероидов с разных краев Солнечной системы
В октябре миссия НАСА OSIRIS-REx ненадолго приземлилась на околоземном астероиде Бенну и собрала внушительный образец с поверхности астероида, который будет возвращен на Землю к 2023 году.
Это была первая миссия агентства — приземлиться на астероид и собрать образец. Не все прошло гладко, однако космический корабль отправил на Землю несколько изображений исторического момента.
Тем временем миссия Hayabusa-2 JAXA сбросила в декабре капсулу для сбора образцов, содержащую образцы сближающегося с Землей астероида Рюгу, прежде чем отправиться к новым астероидам. Образец является одним из первых подземных материалов, когда-либо собранных с астероида, и сейчас уже активно изучается.
Образцы с обоих астероидов могут рассказать нам больше о том, как образовалась Солнечная система и как такие элементы, как вода, попали на Землю в начале ее истории.
Все внимание на Бетельгейзе
Этот год был посвящен Бетельгейзе, звезде-красному гиганту в созвездии Ориона, которая, как считается, находится на грани взрыва сверхновой. Не самые лучшие новости для землян. Звезда начала тускнеть в 2019 году и продолжила затухать в 2020 году. Это заставило астрономов предположить, что она может взорваться. Изменения в Бетельгейзе осталось незамеченным даже астрономами-любителями. Дело в том, что эта звезда обычно одна из самых ярких на нашем небе.
Но «Хаббл» помог астрономам определить, что звезда выбросила часть своего материала, который заблокировал свет от звезды. Однако не все исследователи согласны с этим сценарием и продолжают наблюдать за Бетельгейзе.
Черные дыры как символ 2020 года
Непростой 2020 год ознаменовался как год черных дыр. И вот почему.
Для начала, Нобелевская премия по физике присуждена за исследования черных дыр, которые показали «самые темные тайны Вселенной». Три лауреата получили в этом году премию за открытия, связанные с одним из самых экзотических явлений во Вселенной — черной дырой. Роджер Пенроуз показал, что общая теория относительности приводит к образованию черных дыр. Рейнхард Гензель и Андреа Гез обнаружили, что этот невидимый и чрезвычайно тяжелый объект управляет орбитами звезд в центре нашей галактики.
Кроме того, ученым удалось понять, что происходит со звездой, когда она попадает в черную дыру. Явление назвали «спагеттификацией», и изображение дает понять почему.
Также астрономы обнаружили долгожданную черную дыру промежуточной массы, размер которой находится между сверхмассивными черными дырами и меньшими черными дырами. Это открытие поможет ученым понять, как развиваются черные дыры. Исследовательская группа смогла подтвердить наблюдение черной дыры промежуточной массы, известной как IMBH, внутри плотного звездного скопления. В результате слияния двух черных дыр также обнаружены гравитационные волны.
Исследователи также нашли ближайшую к Земле черную дыру на расстоянии 1 000 световых лет от Земли, наблюдали бьющееся сердце сверхмассивной черной дыры и впервые обнаружили свет от двух сталкивающихся черных дыр.
Новый взгляд на Солнце
Совершив в этом году свой первый близкий проход Солнца, космический аппарат Solar Orbiter сделал самые близкие изображения Солнца, когда-либо сделанные. На изображениях видны небольшие солнечные вспышки, называемые «кострами», которые можно увидеть у поверхности Солнца. Ученые пока не знают, что такое костры, но они считают, что это могут быть «нановспышки» или крошечные искры, которые помогают нагреть внешнюю атмосферу Солнца.
Первые изображения, полученные солнечным телескопом Дэниела К. Иноуе Национального научного фонда, показали, что поверхность нашего Солнца — это дикое и жестокое место. Детали на изображениях показывают плазму, которая покрывает Солнце, она кажется кипящей.
Каждые 11 лет Солнце завершает свой цикл активности и начинает новый. В 2020 году начался 25-й солнечный цикл, что указывает на новый, 11-летний период электромагнитной активности на Солнце. В каждом цикле северный и южный магнитные полюса Солнца меняются местами. Астрономы также сообщают об увеличении активности на поверхности Солнца. Кроме того, в новом цикле звезда поворачивается к Земле пятном размером с Марс.
Следующий максимум активности, когда Солнце достигает пика, ожидается в июле 2025 года. В это время солнечные вспышки или извержения корональной массы могут нарушить связь на Земле.
Что за телескоп отправили в космос на смену «Хабблу» и что он может увидеть
Новейшая инфракрасная обсерватория нацелилась почти на самое начало времён: астрофизики рассчитывают увидеть только что родившуюся Вселенную.
Художественная концепция космического телескопа Джеймса Уэбба. Фото © Flickr / NASA’s James Webb Space Telescope / NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez
Куда летит телескоп
В точку, расположенную в полутора миллионах километров от Земли. Она называется точкой Лагранжа L2. «Уэбб» будет туда добираться 29 дней. Говоря максимально простым языком, это такое место «равновесия», там притяжение Земли и Солнца взаимно полностью компенсирует друг друга. За счёт этого телескоп будет вращаться вокруг нашей звезды так, чтобы оставаться в одном и том же положении относительно Земли. В такой же точке сейчас работает телескоп «Спектр-РГ», который недавно подарил человечеству самую подробную (по крайней мере, на сегодняшний день) карту Вселенной. Для сравнения: «Хаббл» вращается по орбите вокруг Земли на высоте 547 километров, то есть лишь в полтора раза дальше МКС.
Кто такой Джеймс Уэбб
Джеймс Уэбб. Фото © NASA
Почему «Уэбб» инфракрасный
Давайте сначала немного вспомним школьную физику. Итак, семь цветов радуги, то есть всё, что мы видим, это лишь довольно малая часть электромагнитного спектра. В пределах этого отрезка у фиолетового света самые короткие волны, у красного — самые длинные. Если у света ещё более короткие волны, то это уже ультрафиолетовый свет. Соответственно, когда волны ещё длиннее, чем у красного, это инфракрасное излучение. Почему мы их не видим? Да потому, что наша атмосфера их практически не пропускает, вот природа и настроила наши глаза на то, что ей предоставлено. Природа будет делать только то, что практически полезно.
Фото © NASA / Chris Gunn
Так вот, ситуация во Вселенной такова, что чем объект дальше, тем он краснее. И это очевидный признак того, что Вселенная расширяется. Почему? Потому что есть такое явление — эффект Доплера. Это в честь австрийского физика, который его открыл, Кристиана Доплера. Суть в следующем: когда некий светящийся объект движется в нашу сторону (то есть в сторону наблюдателя), то волны его света кажутся ещё короче, чем они есть, и объект синеет. И, наоборот, когда что-то улетает прочь, оно краснеет — волны как будто удлиняются. Это называется, соответственно, синим и красным смещением. И дело в том, что в неизведанных глубинах Вселенной — сплошная краснота. Даже «инфракраснота». Всё разлетается.
«Хаббл» работает в принципе во всех возможных диапазонах: и в оптическом, и в ультрафиолетовом, и захватывает немного инфракрасного. Но теперь астрономы хотят заглянуть ещё дальше. Максимально далеко. И это неизбежно привело их к выводу, что надо сосредоточиться на инфракрасном свете.
Есть ещё одна причина. Она заключается в том, что чем объект холоднее, тем длиннее волны идущего от него света. Значит, в инфракрасный телескоп можно будет увидеть больше землеподобных экзопланет. Это же преимущественно холодные миры: в основном у них на поверхности в среднем около 0 градусов Цельсия, а бывает и минус 100.
Почему похож на пчелиные соты
Телескоп «Джеймс Уэбб». Фото © NASA / Emmett Given, NASA Marshall
У «Хаббла» диаметр главного зеркала — 2,4 метра. Оно сделано из особого стекла. Для телескопа нового поколения решили делать зеркало намного больше — 6,5 метра. Но делать такое же, как у «Хаббла», только больше, было нельзя — оно будет слишком тяжёлое и не поместится в ракету. Поэтому материал выбрали другой — спрессованный порошок из бериллия. Он и легче, и космические морозы великолепно выдерживает. Куски разрезали, с нужной стороны многократно разглаживали, полировали и придавали им нужную форму. Да, и покрывали слоем золота толщиной в 100 нанометров — это в 1000 раз тоньше человеческого волоса. Золото очень хорошо отражает инфракрасный свет.
Так вот, по поводу шестиугольников: это придумали, чтобы уже в космосе смонтировать огромное зеркало из нескольких частей. Такая форма идеальна для их состыковки, чтобы было без зазоров. И к тому же она довольно близка к кругу, а это именно то, что нужно для фокусировки света. Всё это астрофизикам хорошо известно. Точно такие же «соты», например, у Большого Канарского телескопа и у обсерватории Кека на Гавайях. У «Уэбба» получилось 18 гексагонов по 40 килограммов каждый. В итоге телескоп оказался вдвое легче «Хаббла» — 6,2 тонны против 11. И это при том, что по размерам он в несколько раз больше.
Чем «Уэбб» лучше «Хаббла»
Вид «Хаббла» с борта космического корабля «Атлантис» STS-125. Фото © Wikipedia
Во-первых, при всех фантастических возможностях «Хаббла» в оптическом диапазоне невозможно увидеть то, что скрыто, скажем, за плотным облаком пыли. А вот инфракрасный свет превосходно сквозь него проходит. Поэтому инфракрасный телескоп может смотреть, так сказать, сквозь стены.
Во-вторых, благодаря большому зеркалу «Уэбб» может охватить взглядом в 15 раз больше пространства, чем «Хаббл». А в-третьих, он может смотреть не только шире, но и дальше — на 800 миллионов световых лет дальше. И здесь сразу надо особо проговорить одну важную вещь: телескоп — это машина времени. Когда мы смотрим на звёзды в ночном небе, мы их видим такими, какими они были десятки, сотни лет назад, — именно столько времени летит от них свет. Поэтому заглянуть на 800 миллионов световых лет дальше — значит, перенестись на 800 миллионов лет в прошлое и увидеть, что и как было тогда. А поскольку горизонт видимости «Хаббла» — это уже добрых 12 миллиардов световых лет, то плюс 800 миллионов — это уже практически младенческий возраст Вселенной.
Что будет наблюдать
Фото © NASA / Chris Gunn
Астрономы надеются увидеть Вселенную такой, какой она была через 400 миллионов, а может быть, и всего 400 ТЫСЯЧ лет после Большого взрыва. Это были времена, которые назвали «тёмными веками»: новорождённый космос только что заполнился атомами простейшего вещества — водорода — и потух, потому что водород с фотонами не очень дружит. Но потом образовались первые звёзды, от них пошло мощное излучение, и оно стало выбивать из атомов электроны. Это была эпоха ионизации. А потом электроны начали врезаться в другие атомы и поселяться в них на постоянное место жительства, и это эпоха реионизации, рассвет юной Вселенной: по приходе в атом электрона выделяется фотон, атом светится. На это чудо из чудес и хотят посмотреть.
Далее, как уже было упомянуто, экзопланеты: техника «Уэбба» позволяет рассмотреть похожие на Землю миры в радиусе 15 световых лет от нас.
Кроме того, протопланетные диски, где рождаются в том числе и такие планеты, как наша. По отражённому от них звёздному свету «Уэбб» сможет определить, сколько на них воды, кислорода, углекислого газа — у каждого вещества свой «свет».
Наконец, очень много внимания уделят Солнечной системе, особенно карликовым планетам, астероидам и обязательно спутникам Юпитера и Сатурна. Ганимед, например, очень интересная мишень: во-первых, больше Меркурия, во-вторых, единственная луна с собственным магнитным полем, а в-третьих, у него тоже подозревают наличие океана подо льдом, как на Европе и Энцеладе.
Список запланированных наблюдений насчитывает больше двух тысяч пунктов. Среди них выбрали чуть менее трёх сотен самых приоритетных целей, и только они одни, по расчётам, займут шесть тысяч часов. «Гарантийный срок» телескопа — 5 лет. Будем надеяться, что он продолжит традицию «Хаббла» и на деле проработает целую эпоху.