Рубрика: Космос

В течение следующего десятилетия деликатное измерение первичного света может предоставить убедительные доказательства популярной теории космической инфляции, которая предполагает, что случайные микроскопические флуктуации плотности в ткани пространства и времени подарили жизнь Вселенной в процессе горячего и большого взрыва примерно 13,7 миллиарда лет назад.

Среди космологов эти слабые сигналы будет искать Джон Карлстром, заслуженный профессор астрономии и астрофизики Университета Чикаго. Карлстром работает на Телескопе Южного Полюса (SPT) с командой ученых из девяти институтов в поиске доказательств происхождения и эволюции Вселенной.

Теперь на повестке дня — испытание теории космической инфляции самым строгим наблюдательным тестом на текущий момент. Эксперимент заключается в обнаружении чрезвычайно слабых гравитационных волн, которые должны были произойти в процессе космической инфляции, согласно общей теории относительности Эйнштейна.

«Если вы обнаружите гравитационные волны, они многое расскажут об инфляции нашей Вселенной, — говорит Карлстром. Это также исключит различные конкурирующие идеи о происхождении Вселенной. — Их сейчас меньше, чем было, но они не предсказывают, что в начале был экстремальный, горячий большой взрыв, эта квантовая флуктуация». Также они не производят гравитационные волны на обнаружимом уровне.

Карлстром и его коллега Скотт Додельсон будут обсуждать этот эксперимент с космологами 16 февраля на ежегодной встрече Американской ассоциации содействия развитию науки в Чикаго. Среди известных ученых там будет Алан Гут из Массачусетского технологического института. В 1979 году Гут предложил теорию космической инфляции, в рамках которой также было предсказано существование бесконечного числа вселенных. К сожалению, проверить этот прогноз космологи не имеют возможности.

«Поскольку это отдельные вселенные, мы по определению никогда не вступим с ними в контакт. Чтобы в них не происходило, к нам это не будет иметь никакого отношения», — говорит Додельсон, ученый Национальной ускорительной лаборатории Ферми и профессор астрономии и астрофизики Чикагского университета.

Но есть способ проверить обоснованность космической инфляции. Это явление произвело бы два класса возмущений. Во-первых, флуктуации плотности субатомных частиц непрерывно происходили по всей Вселенной, и ученые их уже наблюдали.

«Как правило, они происходят в атомных масштабах. Мы даже не замечаем их, — говорит Додельсон. Но инфляция могла мгновенно растянуть эти возмущения в космических пропорциях. — И эта картина на самом деле смотрится. Мы можем рассчитать, на что были бы похожи эти возмущения, и оказалось, что они отлично вписываются в производство галактик, которые мы наблюдаем во Вселенной».

Вторым классом возмущений были бы гравитационные волны — эйнштейновские возмущения пространства-времени. Гравитационные волны должны расходиться в космических пропорциях, иногда будучи достаточно мощными, чтобы космологи могли обнаружить их при помощи чувствительных телескопов, настроенных на нужную частоту электромагнитного излучения».

«Мы сможем их увидеть, если инструменты Джона достаточно чувствительны», — говорит Додельсон.

Карлстром и его соратники строят специальный инструмент, поляриметр, как дополнение к SPT для поиска гравитационных волн. SPT работает на субмиллиметровых длинах волн, между микроволновой и инфракрасной областью электромагнитного спектра.

Космологи также используют SPT в стремлении раскрыть тайну темной энергии. Сила отталкивания, темная энергия, расталкивает Вселенную и преодолевает гравитацию, силу притяжения, которую оказывает вся материя. Темная энергия невидима, но астрономы видят ее влияние на скопления галактик, которые сформировались за последние несколько миллиардов лет.

SPT обнаруживает космический микроволновый фон (CMB), послесвечение Большого Взрыва. Космологи извлекли очень много данных из реликтового излучения, которое играет роль барабанов и рогов космической симфонии. Но теперь научное сообщество навострило уши для тонов потоньше — гравитационных волн.

Взято с hi-news.ru

Хотя обсуждения странной звезды KIC 8462852 с привлечением теорий о странных объектах на орбите — роя Дайсона или других мегазданий — кажутся ничем не подкрепленными, нам не лень порассуждать о том, что могло бы стать с человечеством, окажись одна из таких теорий верной. С самого начала ученые SETI считали, что шансы на то, что где-то в 1400 световых годах от нас могут быть неестественные явления, крайне низки — мы просто не знаем, что приводит к странным изменениям яркости звезды.

Наблюдения института SETI с использованием массива телескопа Аллена и оптические наблюдения SETI International в Панаме не выявили никаких признаков внеземных цивилизаций. Но даже в отсутствие эмпирических данных есть малейший шанс, что мы сорвали джекпот и нашли себе вселенских друзей. Ну или хотя бы соседей. Которых, возможно, уже нет.

Внимание, вопрос: и что? Мы часто говорим, да и не только мы, о том, что это будет величайшее открытие в истории человечества, которое изменит наш мир. И наше мнение о самих себе. С первой частью этого тезиса можно согласиться, но я бы не был так уверен во второй. Безусловно, осознание того, что мы не одни во Вселенной, станет величайшим открытием в истории человечества. Произойдет это всего лишь раз — как первый шаг на Луне или на другом объекте в нашей Вселенной, помимо Земли.

Но сказать, что это изменит человечество… вряд ли. Среди интеллектуальных элит, теологов, художников или философов это, бесспорно, вызовет перемены в их взгляде на наш мир, откроет новые дорожки в мышлении, породит новые религии и смыслы жизни. Религиозные фанатики, которые убеждены, что человечество особенное, потому что таким его сделал бог, получат удар по самомнению, что выльется в новые движения и обвинения в мошенничестве. Астрономы и другие ученые, занимающиеся поиском инопланетян, будут взбудоражены открывшимися перед ними возможностями: подумать только, в будущем мы сможем пообщаться со строителями загадочных мегаструктур на орбите звезды — если они, конечно, еще там. Ведь все, что мы видим сейчас, происходило давным-давно. В случае со звездой KIC 8462852 это происходило 1400 лет назад.

А все остальное… Как это изменит жизнь бедных людей в Гаити или Африке? Как эти миллиарды, которые просто борются за каждый день жизни, отнесутся к факту, что мы не одни во Вселенной? Что, люди по всему миру возьмутся за руки и будут посылать в небо музыкальные сигналы, взявшись за руки?

Не знаю. На самом деле, в то время как открытие инопланетной цивилизации, в очень долгосрочной перспективе, может оказать значительное влияние на человечество, в краткосрочной перспективе это будет незаметно совершенно. Вы знаете, кто такой Нил Армстронг? Многие люди не знают, понятия не имеют, может, музыкант или еще кто. Одно из важнейших достижений в истории человечества осуществил человек, имени которого многие не знают даже на его родине. Нил Армстронг и его «огромный скачок для человечества», первый шаг на Луне, остались где-то в кратковременной памяти, если остались вообще.

Дело в том, что для большинства людей на Земле узнать, что мы не одиноки, не имеет никакого значения, потому что в жизни это никак не пригодится, как алгебра. И даже для тех, кто имеет хорошее образование и неплохое состояние, открытие внеземной жизни будет лишь кратковременной вспышкой любопытства на радаре, потому что все заняты личной жизнью, карьерой и смартфонами. Важное открытие может быть абстрактным на фоне конкретики повседневной жизни, а знание того, что в 1400 световых годах есть (или была) цивилизация, ничего не даст жителям Земли для жизни, в карман не положишь, на ус разве что намотать. Это интересно, но мало относится к нашей интересной и в высшей степени напряженной жизни.

Такова печальная реальность. Это открытие должно быть важным, поскольку помещает нашу цивилизацию и историю на уровень, значительно превосходящий нашу маленькую планету. Но поскольку мы живем на Земле, на которой бушуют войны, болезни и бедность, люди вынуждены сражаться в буквальном смысле за свою жизнь, мало кого порадует факт, что человечество не одиноко во Вселенной. А тем, кому повезло больше, интереснее будет почитать сводку новостей с биржи. Да и как это поможет в выборе новенькой BMW?

Впрочем, может быть, если мы узнаем, что на KIC 8462852 или на другой звезде происходит что-то действительно важное, человечество потеряет хотя бы толику близорукого эгоизма и начнет думать о нашем мире и нашей цивилизации как о части чего-то большего — и более важного, — чем мы сами и наши амбиции и желания. Может быть, мысль о том, что где-то там кто-то есть, поможет нам решить наши земные проблемы и заняться более интересными вещами, взглянуть на мир по-новому.

Взято с hi-news.ru

«Два самых распространенных элемента во Вселенной — водород и глупость». — Харлан Эллисон. После водорода и гелия, в периодической таблице сплошь и рядом идут сюрпризы. В числе самых удивительных фактов есть и то, что каждый материал, которого мы когда-либо касались, который видели, с которым взаимодействовали, состоит из одних и тех же двух вещей: атомных ядер, заряженных положительно, и электронов, заряженных отрицательно. То, как эти атомы взаимодействуют между собой — как они толкаются, связываются, притягиваются и отталкиваются, создавая новые стабильные молекулы, ионы, электронные энергетические состояния, — собственно, определяет живописность мира вокруг нас.

Даже если именно квантовые и электромагнитные свойства этих атомов и их составляющих позволяют нашей Вселенной существовать с теми свойствами, что у нее есть, важно понимать, что Вселенная начиналась вовсе не со всеми этими элементами. Совсем наоборот, начинала она практически без них.

Видите ли, чтобы достичь разнообразия структур связи и построить сложные молекулы, которые лежат в основе всего, что нам известно, нужно очень много атомов. Не в количественном выражении, а в разнообразном, то есть чтобы были атомы с разным числом протонов в их атомных ядрах: именно это делает элементы разными.

Наши тела нуждаются в таких элементах, как углерод, азот, кислород, фосфор, кальций и железо. Кора нашей Земли нуждается в таких элементах, как кремний и множество других тяжелых элементов, тогда как ядро Земли — чтобы вырабатывать тепло — нуждается в элементах, наверное, всей периодической таблицы, которые встречаются в природе: торий, радий, уран и даже плутоний.

Но вернемся к ранним этапам Вселенной — до появления человека, жизни, нашей Солнечной системы, до самых первых твердых планет и даже первых звезд — когда все, что у нас было, это горячее, ионизированное море протонов, нейтронов и электронов. Не было элементов, атомов и не было атомных ядер: Вселенная была слишком горячей для всего этого. И только когда Вселенная расширилась и остыла, появилась хоть какая-то стабильность.

Прошло некоторое время. Первые ядра слились вместе и больше не разошлись, произведя водород и его изотопы, гелий и его изотопы, а также крошечные едва различимые объемы лития и бериллия, последний впоследствии радиоактивно распался на литий. С этого началась Вселенная: по числу ядер — 92% водорода, 8% гелия и примерно 0,00000001% лития. По массе — 75-76% водорода, 24-25% гелия и 0,00000007% лития. В начале было два слова: водород и гелий, на этом, можно сказать, все.

Сотни тысяч лет спустя Вселенная остыла достаточно, чтобы смогли образоваться нейтральные атомы, а десятки миллионов лет спустя гравитационный коллапс позволил состояться первым звездам. Вместе с этим, явление ядерного синтеза не только наполнило светом Вселенную, но и позволило сформироваться тяжелым элементам.

К моменту рождения первой звезды, где-то 50-100 миллионов лет после Большого Взрыва, обильное количество водорода начало сливаться в гелий. Но что еще более важно, самые массивные звезды (в 8 раз массивнее нашего Солнца) сжигали свое топливо очень быстро, выгорая всего за пару лет. Как только в ядрах таких звезд заканчивался водород, гелиевое ядро сжималось и начинало сливать три ядра атома в углерод. Потребовался всего триллион этих тяжелых звезд в ранней Вселенной (которая образовала намного больше звезд в первые несколько сотен миллионов лет), чтобы литий был побежден.

И тут вы, наверное, думаете, что углерод стал элементом номер три в наши дни? Об этом можно подумать, поскольку звезды синтезируют элементы послойно, как луковица. Гелий синтезируется в углерод, углерод в кислород (позже и при большей температуре), кислород в кремний и серу, а кремний в железо. В конце цепочки железо не может слиться больше ни во что, поэтому ядро взрывается и звезда становится сверхновой.

Эти сверхновые, этапы, которые к ним привели, и последствия обогатили Вселенную содержимым внешних слоев звезды, водородом, гелием, углеродом, кислородом, кремнием и всеми тяжелыми элементами, которые сформировались в ходе других процессов:

• медленного захвата нейтрона (s-процесс), последовательно выстраивающего элементы;
• слияния ядер гелия с тяжелыми элементами (с образованием неона, магния, аргона, кальция и так далее);
• быстрого захвата нейтрона (r-процесс) с образованием элементов до урана и дальше.

Но у нас было не одно поколение звезд: у нас было много таких, и поколение, которое существует ныне, построено в первую очередь не на девственном водороде и гелии, но и на остатках от предыдущих поколений. Это важно, поскольку без этого у нас никогда бы не было твердых планет, лишь газовые гиганты из водорода и гелия, исключительно.

За миллиарды лет процесс образования и смерти звезд повторялся, все с более и более обогащенными элементами. Вместо того чтобы просто сливать водород в гелий, массивные звезды сливают водород в цикле C-N-O, со временем выравнивая объемы углерода и кислорода (и чуть меньше азота).

Кроме того, когда звезды проходят через гелиевый синтез с образованием углерода, довольно просто захватить лишний атом гелия с образованием кислорода (и даже добавить еще один гелий к кислороду с образованием неона), и даже наше Солнце будет делать это во время фазы красного гиганта.

Но есть один убийственный шаг в звездных кузницах, который исключает углерод из космического уравнения: когда звезда становится достаточно массивной, чтобы инициировать слияние углерода — такова необходимость для образования сверхновой II типа — процесс, который превращает газ в кислород, идет до отказа, создавая намного больше кислорода, чем углерода, к моменту, когда звезда готова к взрыву.

Когда мы смотрим на останки сверхновой и планетарные туманности — остатки очень массивных звезд и солнцеподобных звезд соответственно — мы находим, что кислород превосходит углерод массово и количественно в каждом из случаев. Мы также обнаружили, что ни один из других элементов тяжелее и близко не стоит.

Итак, водород #1, гелий #2 — этих элементов во Вселенной очень много. Но из оставшихся элементов кислород держит уверенный #3, за ним углерод #4, неон #5, азот #6, магний #7, кремний #8, железо #9 и среда завершает десятку.

Что будущее нам готовит?

Спустя достаточно длительный период времени, который в тысячи (или миллионы) раз превышает текущий возраст Вселенной, звезды будут продолжать формироваться либо извергая топливо в межгалактическое пространство, либо сжигая его по мере возможности. В процессе этого гелий может наконец обойти водород по распространенности, ну или водород останется на первой строчке, если будет достаточно изолирован от реакций синтеза. На длинной дистанции вещество, которое не будет выброшено из нашей галактики, может сливаться снова и снова, так что углерод и кислород обойдут даже гелий. Возможно, элементы #3 и #4 сместят первые два.

Вселенная меняется. Кислород — третий по распространенности элемент в современной Вселенной, и в очень, очень далеком будущем, возможно, поднимется выше водорода. Каждый раз, когда вы вдыхаете воздух и чувствуете удовлетворение от этого процесса, помните: звезды — единственная причина существования кислорода.
Взято с hi-news.ru

Небезызвестный марсоход Curiosity впервые в истории изучения космоса и поверхности других планет сделал то, что не доводилось делать ни одному из автоматических исследовательских аппаратов.

Совершенно бесстрашно он совершил подъем по крутому склону и взобрался наверх песчаных дюн, находящихся в области под названием «Bagnold Dunes», которая находится, в свою очередь, возле северо-западного склона горы Шарп.

На втором из приведенных здесь снимков крупным планом показаны песчинки марсианского песка. Поверхность склонов и верхних частей дюн состоит из достаточно крупных песчинок, так как более мелкие песчинки сдуваются вниз под воздействием ветра.

На третьем изображении показан отпечаток, оставленный колесами марсохода на песке. Этот снимок был сделан 27 ноября 2015 года при помощи основной камеры марсохода Mastcam. Глубина следов колес указывает на небольшую плотность песка, что, в свою очередь, говорит о подвижности песчаных гор. И действительно, марсианские дюны движутся под воздействием ветра со скоростью в 1 метр в земной год.

На очередном снимке видно «листы» плотного зернистого песка. Снимок охватывает площадь поверхности дюны, размером 3.3 на 2.5 сантиметра и он был сделан при помощи камеры Mars Hand Lens Imager (MAHLI), установленной на конце руки-манипулятора марсохода. Представители НАСА сообщают, что движение колес марсохода выдвинуло на поверхность песчаный материал, который до этого покоился под поверхностью. Этот песок имеет более крупные и ровные зерна, что особенно хорошо видно при ярком солнечном освещении.

Учитывая то, что марсианские дюны состоят из подвижного и неплотного песка, планировщики маршрута движения марсохода Curiosity соблюдают предельную осторожность. При прокладке новых маршрутов требуется учесть все вероятности и не допустить того, чтобы Curiosity застрял в песке и не повторил судьбу своего предшественника, марсохода Spirit. Иначе миссия Curiosity закончится трагически раньше срока и не будут выполнены все поставленные перед ней задачи.
Взято с dailytechinfo.org