Світ астрономії

Суперкомп’ютер змоделював Всесвіт від Великого вибуху до наших днів

звезда — Mon, 14 Feb 2022 18:45:51 GMT

Модель холодної темної матерії

«Моделювання розкриває наслідки законів фізики, що діють на темну матерію та міжзоряний газ протягом 13,7 млрд років існування нашого Всесвіту», — пояснює вчений Карлос Френк із Даремського університету.

У самому центрі моделювання Всесвіту розташована галактика Чумацький Шлях і наша найближча масивна сусідка — галактика Андромеди, відома як M31

Дослідники працювали над симуляцією, використовуючи алгоритми, що відтворювали нашу локальну область Всесвіту. Причому у центрі її помістили Землю. Потім навколо неї почали формувати область, що тягнеться на 600 млн світлових років. До неї включені найближчі галактики, на кшталт Туманності Андромеди.

«Цей проєкт справді новаторський. Ці симуляції демонструють, що стандартна модель холодної темної матерії може утворювати всі галактики, які ми бачимо в нашому районі. Це дуже важливий тест для моделі. Симуляція допоможе нам краще зрозуміти еволюцію всього Всесвіту», — каже співавтор дослідження Матьє Шаллер із Лейденського університету.

На крок ближче до розуміння Всесвіту

Наразі дослідники хочуть використовувати цю модель для подальшого тестування космологічних моделей. Вчені сподіваються краще зрозуміти, як Всесвіт став таким, яким він є.

«Моделюючи Всесвіт таким, яким ми його бачимо, ми стаємо на крок ближче до розуміння природи нашого космосу. Цей проєкт забезпечує важливий міст між десятиліттями теорії та астрономічними спостереженнями», — сказав провідний автор Стюарт Макалпайн з університету Гельсінкі.

Дослідження опубліковане у журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Нагадаємо, що раніше ми розповідали, як частинка Бога запобігла руйнуванню нашого Всесвіту.

Що таке теорія Великого вибуху?

звезда — Mon, 24 Jan 2022 17:45:57 GMT

Великий вибух: народження Всесвіту

Близько 13,7 млрд років тому весь Всесвіті був сконцентрований у сингулярності, точці нескінченної щільності та тепла. Раптом почалося вибухове розширення, що роздуло наш Всесвіт зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. Це був період космічної інфляції, який тривав лише 10-32 секунди, згідно з теорією фізика Алана Гута 1980 року.

Інфографіка, що показує еволюцію Всесвіту від Великого вибуху. Фото: Astrosprint

Коли космічна інфляція підійшла до раптового і все ще загадкового завершення, закріпився класичний опис Великого вибуху. Потік матерії та випромінювання, відомий як «повторний нагрів», почав заселяти наш Всесвіт матерією.

За даними NASA, все це сталося всього за першу секунду після виникнення Всесвіту, коли температура була ще неймовірно високою — приблизно 5,5 млрд градусів за Цельсієм. Космос містив величезну кількість фундаментальних частинок, таких як нейтрони, електрони та протони — «сировина», яка стане будівельним матеріалом для всієї речовини у Всесвіті.

«Післясвічення» Великого вибуху

Цей ранній «суп» неможливо побачити, бо він не міг утримувати видиме світло. «Вільні електрони змусили б світло (фотони) розсіюватися так само, як сонячне світло розсіюється краплями води в хмарах», — пояснює NASA. Однак згодом ці вільні електрони зустрілися з ядрами та створили нейтральні атоми або атоми з рівними позитивними та негативними електричними зарядами. Це дозволило світлу зародитися через 380 тис. років після Великого вибуху.

Реліктове випромінювання. Фото: Wikipedia

Це світло, яке іноді називають «післясвіченням» Великого вибуху, правильніше назвати космічним мікрохвильовим фоном (КМФ). Уперше він був передбачений Ральфом Альфером та іншими вченими в 1948 році, але його виявили випадково, майже через 20 років.

Це відкриття сталося, коли Арно Пензіас і Роберт Вілсон (обидва з Bell Telephone Laboratories в Нью-Джерсі) будували радіоприймач у 1965 році. За даними NASA, вони отримали більш високі температури, ніж очікувалося. Спочатку вони думали, що аномалія виникла через те, що заважали екскременти голубів в антені. Після прибирання аномалія не зникла. Одночасно команда Принстонського університету під керівництвом Роберта Діке намагалася знайти свідчення реліктового випромінювання і зрозуміла, що Пензіас та Вілсон натрапили на нього завдяки своїм дивним спостереженням.

Вік Всесвіту

Наразі реліктове випромінювання спостерігається багатьма дослідниками та у багатьох місіях космічних апаратів. Однією з найвідоміших із них був супутник NASA Cosmic Background Explorer (COBE), за даними якого була створена карта неба в 1990-х роках. Потім було кілька інших місій, таких як експеримент BOOMERanG, зонд NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) та супутник Planck Європейського космічного агентства. За спостереженнями останнього нанесли на карту реліктове випромінювання з безпрецедентною деталізацією у 2013 році. Вони показали, що Всесвіт старший, ніж уважалося раніше: 13,82 млрд років, а не 13,7 млрд. Місія дослідницької обсерваторії продовжується, і періодично випускаються нові карти реліктового випромінювання.

Порівняння роздільної здатності різних місій — COME, WMAP, Planck — для однієї ділянки неба

Проте карта породила нові загадки. Наприклад, чому Південна півкуля виявилася більш червоною (теплішою), ніж Північна. Теорія Великого вибуху каже, що реліктове випромінювання має бути переважно однаковим, куди б ви не подивилися. Але на практиці це виявилося не так.

Анізотропія реліктового випромінювання за даними супутника «Планк». Фото: Wikipedia

Вивчення реліктового випромінювання також дає астрономам підказки щодо складу Всесвіту. Дослідники вважають, що більшість космосу складається з матерії та енергії, які неможливо зафіксувати за допомогою звичайних земних інструментів, що призвело до виникнення назв «темна матерія» та «темна енергія». Вважається, що лише 5% Всесвіту складається з матерії, такої як планети, зорі та галактики.

Розширення проти вибуху

Хоча Великий вибух часто називають «вибухом», це неправильне його уявлення. Під час вибуху осколки викидаються з центральної точки у простір, що вже існував. Якби ви були у центральній точці, ви побачили б, що всі фрагменти віддаляються від вас приблизно з однаковою швидкістю. Але Великий вибух був не такий. Це було швидше розширення простору — концепція, що випливає з рівнянь загальної теорії відносності Ейнштейна, але не має аналогу в класичній фізиці.

Це означає, що всі відстані у Всесвіті розтягуються з однаковою швидкістю. Будь-які дві галактики, розділені відстанню X, віддаляються одна від одної з однаковою швидкістю. Тоді як галактика на відстані 2X віддаляється з подвійною швидкістю.

Розширення Всесвіту, що триває

Всесвіт не лише розширюється, але робить це з прискоренням. Це означає, що в далекому майбутньому всі галактики настільки віддалятимуться одна від одної, що для спостерігачів здаватиметься, що інших галактик у Всесвіті немає зовсім.

«Якщо ви зачекаєте досить довго, далека галактика досягне швидкості світла. Це означає, що навіть світло не зможе подолати розрив, який відкривається між цією галактикою та нами», — пояснює астроном Гарвардського університету Аві Леб.

Деякі фізики також припускають, що Всесвіт, з яким ми стикаємось, лише один із багатьох. У моделі «мультивсесвіту» різні Всесвіти співіснуватимуть один з одним, як бульбашки, що літають поруч. Теорія передбачає, що під час першого великого поштовху інфляції різні частини простору-часу зростали з різною швидкістю. Це могло б породити різні Всесвіти з потенційно різними законами фізики.

Можливо, що Великий вибух не був першим інфляційним періодом, який пережив Всесвіт. Деякі вчені вважають, що ми живемо у космосі, який проходить через регулярні цикли інфляції та дефляції. Ймовірно, зараз ми просто живемо в одній із таких фаз.

JWST та Великий вибух

Телескоп — це майже машина часу, що дозволяє зазирнути в далеке минуле. Hubble показав нам галактики такими, якими вони були багато мільярдів років тому. А наступник Hubble — космічний телескоп James Webb — може ще глибше зазирнути у минуле. NASA сподівається, що телескоп зможе побачити час, коли сформувалися перші галактики, майже 13,6 млрд років тому.

Космічний телескоп James Webb. Джерело: NASA

На відміну від Hubble, який працює в основному в оптичному діапазоні хвиль, JWST — інфрачервоний телескоп — має велику перевагу при спостереженні за дуже далекими галактиками. Розширення Всесвіту означає, що хвилі, які випромінюються нею, розтягуються, тому випромінюване світло насправді досягає нас в інфрачервоному діапазоні. Цілком імовірно, завдяки James Webb ми побачимо ранній Всесвіт зовсім іншим, ніж той, який розкривався нам у теоретичних розрахунках.

Нагадаємо, що раніше ми пояснювали, що таке світловий рік.

Створена найдетальніша карта Всесвіту

звезда — Wed, 19 Jan 2022 18:27:17 GMT

Спектрограф темної енергії

Для створення карти Всесвіту вчені скористалися спектрографом темної енергії DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), встановленим на 4-метровому телескопі Mayall у Національній обсерваторії Кітт-Пік. Цей інструмент уловлює світло за допомогою шести великих лінз. Потім він пропускається через масив оптоволоконних кабелів, керованих п’ятьма тисячами роботизованих позиційних пристроїв. Вони можуть переміщувати кабелі у необхідні положення з точністю до 10 мікронів. Звідти світло прямує до десяти окремих спектрографів, які виконують його подальший аналіз.

Спектрограф DESI. Джерело: Marilyn Chung/Lawrence Berkeley National Laboratory

DESI розпочав спостереження у травні 2021 року. За перші пів року роботи він виміряв положення та червоне зміщення 7,5 млн галактик, розташованих у напрямку до сузір’я Діва. Об’єднавши зібрані ним дані, дослідники отримали «зріз» Всесвіту протяжністю 5 млрд світлових років.

Наймасштабніша карта Всесвіту

Кожна точка на створеній DESI карті відповідає окремій галактиці. Вона наочно демонструє, чому великомасштабну структуру Всесвіту зазвичай порівнюють із павутиною. Неважко помітити, що скупчення галактик утворюють гігантські нитки, розділені величезними пустотами. Досліджуючи їхню структуру, вчені можуть проникати у минуле Всесвіту та вивчати історію його розширення.

Тривимірна карта Всесвіту, створена за допомогою спектрографа DESI. Джерело: D. Schlegel/Berkeley Lab using data from DESI

Також можна звернути увагу на те, що галактики на карті Всесвіту мають різні кольори. Це пов’язано з ефектом червоного зміщення. Чим далі вони розташовані від Землі, тим більше їхнє світло йде в довгохвильову область спектра. Найбільш віддалені об’єкти, розташовані на межі спостережуваного Всесвіту, можна побачити лише при спостереженнях в інфрачервоному діапазоні. Саме це є одним із головних завдань нещодавно запущеного телескопа James Webb.

Варто зазначити, що, попри величезний обсяг, нова карта Всесвіту охоплює лише 10% від потенційних можливостей DESI. Програма досліджень спектрографа розрахована п’ять років. За цей час астрономи планують виміряти червоні зміщення та положення 35 млн галактик, розташованих у радіусі 11 млрд світлових років від Сонця. Це дозволить створити ще детальнішу карту розподілу речовини у космосі та зрозуміти природу темної енергії, а також механізму прискореного розширення Всесвіту.

Нагадаємо, що недавно астрономи пов’язали ріст чорних дір із розширенням Всесвіту.

За матеріалами https://newscenter.lbl.gov

Земля зіткнулася з антиматерією з далекої галактики

звезда — Sat, 25 Dec 2021 14:28:28 GMT

Незвичайний сигнал, помічений у 2016 році, після тривалого аналізу був ідентифікований як результат взаємодії електронів з антинейтрино — найлегшим «представником» антиречовини, яка свого часу була передбачена теоретично і вже отримана в земних лабораторіях. Кожна елементарна частинка «звичайної» матерії, з якої ми складаємося, має свій анти-еквівалент. Електрон відрізняється від антиелектрона (позитрона) позитивним зарядом, протон від антипротону — відповідно негативним, а ось різниця між нейтроном і антинейтроном, наприклад, полягає лише в умовному напрямку обертання (фізики називають його «спін»), що, втім, не заважає їм при «зустрічі» повністю анігілювати з випромінюванням великої кількості енергії у вигляді електромагнітного випромінювання.

Схожим чином при взаємодії з «нормальною» матерією поводиться й антинейтрино. У нашому світі антиречовина зустрічається вкрай рідко — ймовірно, дуже мала її кількість могла залишитися після Великого вибуху, а ще вона виникає в ході деяких ядерних реакцій. Оскільки, як і нейтрино, його «антипод» взаємодіє з іншими типами частинок дуже слабко, така частка може пролетіти Всесвітом велику відстань. Понад 60 років тому майбутній лауреат Нобелівської премії Шелдон Глешоу передбачив, що при її зіткненні з електроном утворюється безліч вторинних частинок, доступних для реєстрації. Це явище назвали «резонанс Глешоу». Правда, спостерігати його до останнього часу не вдавалося: для цього антинейтрино повинно мати енергію, що приблизно в тисячу разів перевищує ту, якої змогли досягти в найбільш потужних прискорювачах частинок (найбільшим із яких є знаменитий Великий адронний колайдер).

Однак у Всесвіті існують природні процеси, здатні забезпечити частинкам таку енергію — наприклад, вибухи найбільших наднових. І коли дослідники уважно проаналізували енергетичний спектр події, зареєстрованої детекторами обсерваторії IceCube у 2016 році, вони зрозуміли, що нарешті знайшли те, що довго шукали.

Нейтринна обсерваторія IceCube розташована поблизу Південного полюсу Землі та здійснює спостереження за природним крижаним «кубом» зі сторонами майже 1 км, реєструючи навіть найслабші спалахи випромінювання в широкому спектральному діапазоні Такі спалахи виникають при взаємодії льоду зі «всепроникними» частинками — нейтрино й антинейтрино. Джерело: ESA

Звідки прилетіло загадкове антинейтрино та які процеси надали йому таку високу енергію — цього вчені наразі сказати не можуть. Принаймні, у межах Чумацького Шляху або іншої галактики Місцевої групи подібні «природні прискорювачі» нам невідомі. Відкриття, зроблене обсерваторією IceCube, стало серйозним доказом того, що десь вони все ж існують. Також фахівці вкотре переконалися, що подібні нейтринні обсерваторії допомагають використовувати космос як природну високоенергетичну лабораторію, в якій можна досліджувати нову фізику.

IceCube — найбільший у світі нейтринний телескоп. Він побудований на станції Амундсен-Скотт, що розташована на Південному полюсі нашої планети, й охоплює шар льоду на глибині від 1450 до 2450 м загальною площею близько квадратного кілометра, через який проходять вертикальні кабелі з 5 тис. детекторів. Будівництво обсерваторії було завершено у 2010 році, її загальна вартість становила майже 280 млн доларів.

За матеріалами: www.discovermagazine.com

Найнеймовірніші відкриття на Марсі 2021 року

звезда — Thu, 23 Dec 2021 19:13:39 GMT

Марсіанські кристали

NASA повідомила, що ровер Perseverance виявив кристали в гірських породах у районі хребта Південного Сеїту поряд із кратером Єзеро. Аналіз показав, що гірська порода утворилася, коли кристали виросли й осіли в магмі, що повільно остигала.

«Камені у минулому контактували з водою, що зробило їх «скарбницею» для датування подій у Єзеро. Ці відкладення допоможуть краще зрозуміти ранню історію планети, коли вона була покрита водою», — пояснює Кен Фарлі з Каліфорнійського технологічного інституту.

Крім того, зображення, зроблені марсоходом цього року, дозволили вченим визначити, що кратер Єзеро є дном стародавнього озера. Мільярди років тому це місце наповнювала водою повноводна річка — були навіть виявлені залишки її дельти.

Надвиверження вулканів

Вулканічна активність була предметом дослідження Марса. Група дослідників NASA виявила, що 4 млрд років тому тисячі вулканічних надвивержень потрясли Червону планету. Ці виверження, описані NASA як «неймовірно потужні», викидали водяну пару, двоокис вуглецю та двоокис сірки високо в атмосферу планети. Це, мабуть, вплинуло на еволюцію клімату та атмосфери Марса.

У NASA кажуть, що вулканічні «супервиверження» сталися на поверхні Марса 4 млрд років тому, внаслідок чого виникло те, що астрономи завжди вважали за ударні кратери

«Кожне з цих вивержень мало значний вплив на клімат. Можливо, газ, що виділився, зробив атмосферу щільнішою, заблокував Сонце й охолодив Марс», — висловив припущення геолог NASA Патрік Веллі.

Відкриття було зроблене, коли команда вчених виявила на Червоній планеті гігантські діри, звані кальдерами, що сягають десятків кілометрів. Вони утворюються під час обвалення вулкана після надвиверження.

Вода на Марсі

ЕSА повідомило, що орбітальний апарат Trace Gas Orbiter виявив значні обсяги води в самому серці системи марсіанських каньйонів Долини Марінер. Вченим давно відомо, що вода не зникла повністю з Марса. Найчастіше її знаходять у полярних регіонах у вигляді льоду. Ця вода, що була виявлена неподалік поверхні Марса, становить 40% приповерхневого матеріалу в області, яка приблизно дорівнює Нідерландам. Але навіть відкриття цієї прихованої «оази» навряд чи змінить уявлення про Марс, як про безплідний і посушливий світ.

Найбільше води у вигляді льоду приховано у полярних шапках Марса

Наразі вчені не можуть точно відповісти, яким чином Марс втратив більшу частину води. Але в серпні 2021 року у статті, опублікованій у Nature, було висловлене припущення, що сезонні пилові бурі могли зіграти роль у цьому процесі. Автори дослідження виявили, що потужні буревії, котрі відбуваються щоліта на Марсі, не дають воді перетворюватися на лід. Її молекули під інтенсивним випромінюванням Сонця розпадаються на молекули водню та кисню. Оскільки водень — найлегший елемент у Всесвіті, через це він легко випаровується в космос з верхніх шарів атмосфери планети й не встигає зв’язатися з киснем для зворотного формування крапель води.

Життя на Червоній планеті?

Одне відкриття, зроблене 2021 року, — це непрямі ознаки того, що життя колись існувало чи навіть усе ще існує на поверхні Червоної планети. Звичайно, гучно про це вчені поки що не можуть заявити, адже потрібно більше досліджень. Але виявлення безлічі ознак наявності рідкої води на Марсі у минулому дають надію на те, що подібне відкриття незабаром може статися. Тим більше, що основна місія ровера Perseverance — виявляти ознаки давнього життя.

Нагадаємо, що раніше вчені висловили припущення про те, що давній розсіл назавжди стер докази життя на Марсі.

ТОП-3 дивовижних наукових рекорди 2021 року

звезда — Tue, 21 Dec 2021 19:11:42 GMT

Найстаріша у Всесвіті гігантська чорна діра

Квазар J0313-1806 в уяві художника

Понад 13 млрд років тому, коли Всесвіту було лише 670 млн років, народилася чорна діра J0313-1806. У січні 2021-го було встановлено її червоний зсув — z=7,642, що є рекордно далекою відстанню серед квазарів. Маючи масу 1,6 млрд Сонць, нещодавно виявлена надмасивна чорна діра виявилася вдвічі важчою і на 20 млн років старшою за попереднього рекордсмена J1342+0928 з показником червоного зсуву z=7,54. За словами астрономів, стародавній гігант настільки великий, що кидає виклик уявленням про те, як уперше утворилися надмасивні чорні діри. Навіть більше, залишається загадкою походження цієї чорної діри, бо за такої маси вона не могла просто утворитися з наднової.

Гравітація у найменшому масштабі

Золота сфера на горизонтальному скляному промені реагує на гравітаційне тяжіння сусідньої сфери (праворуч). Вимірювання підтверджує, що гравітація поводиться належним чином навіть для дуже невеликих об’єктів

Згідно з відкриттями Ісаака Ньютона та Альберта Ейнштейна, кожен об’єкт з масою має власну гравітацію. У 2021 році вчені виміряли силу тяжіння золотої кулі завширшки 2 мм і вагою майже 90 мг — найменшого об’єкта, гравітаційне тяжіння якого будь-коли вимірювалося. Результати показали, що гравітація поводиться так, як передбачалося, навіть для дуже малих мас. Дослідники все ще хочуть перевірити, як вона поводитиметься у квантовому масштабі, де проявляються інші правила фізики.

Унікальне злиття

Також 2021 року вперше була помічена чорна діра, що поглинає нейтронну зорю — рештки мертвої зорі-надгіганта, що колапсують. Астрономи зареєстрували цю подію, вимірявши гравітаційні хвилі, які утворилися під час зіткнення та зрештою досягли Землі. Особливість відкриття полягає в тому, що раніше ідентифіковані джерела цього «тремтіння» у просторі-часі складалися з двох однакових об’єктів, що зіштовхувалися — таких, як нейтронні зорі або чорні діри.

Нагадаємо, що раніше вчені «зважили» чорну діру в центрі Чумацького Шляху.

Найдивніший рік в історії космосу: ТОП-7 подій 2021-го

звезда — Fri, 17 Dec 2021 18:28:17 GMT

2021 рік відкрив еру космічного туризму

2021-й запам’ятається надовго та стане одним з найдивніших в історії науки. The Universe. Space. Tech склав рейтинг найдивовижніших подій року, що минає.

Міжнародна космічна станція зробила «сальто назад»

Модуль «Наука». Джерело: «Роскосмос»

29 липня стався один із найсерйозніших інцидентів у 21-річній історії МКС. Несподівано запустилися двигуни російського модуля «Наука», які змусили космічну станцію зробити «сальто» на 540 градусів. Російські авіадиспетчери змогли відновити контроль лише через 47 тривожних хвилин. За цей час МКС здійснила 1,5 незапланованих поворотів. На щастя, її вдалося повернути у стабільне положення.

Китайська ракета, що вийшла з-під контролю

Ракета «Чанчжен-5В» збилась із курсу та впала в Індійський океан. Фото: Forbes

29 квітня 30-метровий основний ступінь китайської ракети «Чанчжен-5В» випадково вийшов на низьку навколоземну орбіту. Експерти стежили за її падінням упродовж кількох днів, але не змогли спрогнозувати точне місце аварії. Всі побоювалися найгіршого результату з імовірністю катастрофи в одному з великих міст. Ракета, зрештою, впала в Індійський океан 9 травня. Це був один із найбільших штучних об’єктів (23 тонни), які здійснили неконтрольований вхід в атмосферу.

Загадковий об’єкт поруч із китайським супутником

Китайський супутник «Шицзян-21»

На початку листопада американські Space Force виявили на орбіті поруч із китайським космічним апаратом «Шицзян-21» невідомий об’єкт-компаньйон. Космічне управління внесло його до каталогу як «апогейний двигун» під назвою 2021-094C. Апогейні двигуни зазвичай використовуються для виведення корисних навантажень на цільові орбіти, а після використання відправляються на «орбіти-цвинтарі». Однак «Шицзян-21» та 2021-094C були розташовані відносно близько один до одного та здавалися синхронізованими. Враховуючи це незвичайне розташування, виникло припущення, що об’єкт не є апогейним двигуном, а свого роду субсупутником. На жаль, Китай не прокоментував таємничий об’єкт.

Вибух супутника на орбіті створив катастрофу для космічних польотів

Уламки на орбіті Землі. Інфографіка: LeoLabs

Рано-вранці 15 листопада екіпажу МКС було наказано негайно сховатися на космічному кораблі, пришвартованому за межами станції. Раптова поява хмари космічного сміття, спричиненого випробуванням російської протисупутникової зброї (ASAT), призвела до виникнення аварійної ситуації. Внаслідок навмисного знищення старого радянського супутника «Космос-1408» утворилося близько 1500 відстежуваних уламків і тисячі дрібніших, які продовжуватимуть загрожувати МКС та іншим космічним об’єктам найближчими роками.

Зіткнення у космосі

Пробоїна у маніпуляторі Canadarm2. Джерело: NASA/Canadian Space Agency

Випробування російської протисупутникової зброї загрожують збільшити ймовірність зіткнень на орбіті. Але деякі зіткнення все ж таки відбулися 2021 року. Одна з частин російського космічного сміття потрапила у китайський супутник. Також невеликий уламок пробив дірку в маніпуляторі Canadarm-2, прикріпленому до МКС. Роботизований маніпулятор після зіткнення залишився працездатним, а ось китайський супутник «загинув».

Космічний туризм став реальністю

2021 рік можна назвати першим в історії космонавтики, який відкрив шлях космічному туризму для всіх охочих, у кого є зайві 25 млн доларів. Річард Бренсон став першим мільярдером, який досяг космосу на своєму космольоті Virgin Galactic VSS Unity. Буквально за кілька тижнів у суборбітальний політ вирушила ракета Blue Origin із капсулою New Shepard з іще одним мільярдером на борту — Джеффом Безосом.

Parker Solar Probe та його «дотик» до Сонця

Parker Solar Probe — найшвидший із відомих об’єктів, створених людьми

28 квітня 2021 року космічний зонд Parker Solar Probe вперше в історії науки зміг «торкнутися» Сонця. Космічному апарату, захищеному від найсильнішої спеки спеціальним тепловим екраном, вдалося зануритися в атмосферу нашої зорі й пробути там цілих 5 годин. Навіть більше, він зробив це тричі та залишився у робочому стані. Parker Solar Probe розвинув рекордну для штучного тіла швидкість — 644 тисяч км/год. Щоправда, не обійшлося без пригод — захисний екран під час таких прольотів отримав пробоїну.

Нагадаємо, що раніше ми розповідали про дослідження космосу і що на нас чекає в майбутньому.

ТОП-7 таємниць Всесвіту

звезда — Wed, 01 Dec 2021 17:45:04 GMT

Темна матерія

Розподіл темної матерії по всьому Всесвіту за результатами чисельного моделювання. Нове дослідження припускає, що вплив темної матерії насправді може бути результатом відкритої форми гравітації. Зображення: Herschel / ESA

Планети, зорі, галактики й усе, що ми бачимо, становлять менш ніж 5% всього Всесвіту. Вчені вважають, що 27% — це речовина, яку вони називають темною матерією. Ця матерія не взаємодіє зі світлом або видимою матерією, але впливає на неї гравітаційно в галактичному масштабі. Ґрунтуючись на цьому доказі, астрономи вважають, що темна матерія є домінантною у Всесвіті. Але його природа залишається незрозумілою.

Темна енергія

Темну енергію поки неможливо пояснити

Ще загадковішою є темна енергія. Ми вже знаємо, що 32% матерії у Всесвіті займає баріонна і темна матерія. А як щодо решти 68% Всесвіту? Космологи вважають, що це — темна енергія.

Якщо щодо темної матерії існує теорія, що вона відповідає за «склеювання» матерії всередині галактик, то темна енергія, навпаки, намагається відокремити галактики одна від одної. Її склад і природа також невідомі.

«Ми знаємо про існування й обсяг темної енергії, бо ми бачимо, як вона впливає на розширення Всесвіту. В іншому це цілковита таємниця», — пояснюють вчені NASA.

Квантова заплутаність

Квантова заплутаність є ключем до розробки безпечних і зашифрованих каналів зв’язку майбутнього. Фото: Unsplash

Альберт Ейнштейн одного разу назвав квантову заплутаність «жахливою дією на відстані». Він був буквально шокований цим відкриттям. Завдяки цьому явищу дві частинки в абсолютно різних частинах Всесвіту можуть бути з’єднані між собою невидимою силою, відтворюючи поведінку свого партнера. При цьому відстань між ними не грає жодної ролі — взаємодія відбувається миттєво. Для того, щоб частинки могли з’єднуватись на таких відстанях, вони повинні посилати сигнали, які рухаються швидше, ніж швидкість світла, а це неможливо за відомими законами фізики.

Що знаходиться всередині чорних дір?

У Чумацькому Шляху можуть бути мільйони чорних дір. Фото: SciTechDaily

Чорні діри — це області простору, в яких сила тяжіння настільки велика, що все, що поруч з ними, втягується. Навіть світло не може уникнути їхнього тяжіння. Вчені прогнозують, що в нашій Галактиці є мільйони чорних дір, але ніхто не знає, що всередині них. Передбачається, що після подолання горизонту подій матерія просто стискається в сингулярність — область нульового розміру та нескінченної щільності. Розуміння того, що знаходиться всередині чорних дір, може допомогти пояснити квантову гравітацію.

Що стало причиною Великого вибуху?

Причина Великого вибуху — загадка для науки

Великий вибух — широко розповсюджена теорія походження Всесвіту. З майже нескінченно щільного стану найпотужніший вибух викликав розширення, утворюючи час, простір і матерію. За частку секунди Всесвіт розширився від розміру, меншого за атом, до розміру, більшого за галактику, і продовжував рости й охолоджуватися. Це розширення все ще триває і, як з’ясував Едвін Хаббл, навіть прискорюється з фантастичною швидкістю. Що стало причиною цього Великого вибуху? На жаль, ніхто не знає.

Космічний рев

Повітряна куля з інструментом ARCADE, що виявив таємничий рев з космосу. Фото: Wikipedia

У 2006 році вчені почали шукати далекі залишкові сигнали після Великого вибуху у Всесвіті за допомогою інструмента ARCADE, прикріпленого до величезної повітряної кулі. Радіометр виявив таємниче залишкове радіоджерело, яке було приблизно вшестеро сильніше, ніж передбачала теорія. Потужний сигнал викликав велике здивування у вчених, вони й досі не знають його походження. Це явище відоме япід назвою «космічний рев» і залишається невирішеною проблемою в астрофізиці.

Космічні промені

Космічні промені — це частинки високоенергетичних атомів, які падають на Землю з космосу зі швидкістю світла. Вони вважаються нешкідливими, бо атмосфера планети захищає нас від них. Але їх звинувачують у проблемах збою електроніки в супутниках і навіть обладнанні на Землі. Вчені намагаються знайти рішення цієї проблеми. Виявлені в 1912 році космічні промені все ще залишаються загадкою, як і джерело їхнього походження.

Нагадаємо, що раніше астрономам вдалося розгадати таємницю «китайської» наднової 1181 року.

Темна матерія може відтворювати себе зі звичайної матерії

звезда — Fri, 12 Nov 2021 18:40:33 GMT

Природа та походження темної матерії досі залишаються загадкою для астрофізиків. У статті, нещодавно опублікованій у журналі Physical Review Letters, міжнародна команда дослідників запропонувала нову цікаву гіпотезу, що пояснює цей феномен.

Вчені взяли за основу результати попереднього дослідження, в якому припускається, що деяка кількість темної матерії спочатку утворилася в результаті процесу, відомого під назвою «термальна ванна». На цьому етапі первинна плазма, що складалася зі звичайної речовини, породила перші частинки темної матерії.

На думку дослідників, у якийсь момент ці первинні скупчення темної матерії почали «виробляти» більше її частинок зі звичайної речовини. А ті, своєю чергою, почали створювати нові частинки темної матерії.

Виникає резонне питання: чому тоді темна матерія не заполонила весь Всесвіт? На думку вчених, річ у її розширенні з прискоренням. Через нього скупчення звичайної матерії віддаляються один від одного, що знижує ймовірність їхньої зустрічі з темною матерією.

Симуляція розповсюдження темної матерії у Всесвіті невдовзі після Великого вибуху. Джерело: Volker Springel/Max Planck Institute for Astrophysics, et al

За словами дослідників, створена ними модель пояснює, як могла виникнути та кількість темної матерії, що існує зараз, та чому її набагато більше, ніж звичайної речовини. Вони стверджують: якщо їхні ідеї правильні, то в реліктовому випромінюванні мав залишитися «відбиток», який можна знайти під час спостережень.

За матеріалами https://phys.org

Астрономи знайшли чорну діру, що причаїлася в околицях Чумацького Шляху

звезда — Fri, 12 Nov 2021 10:45:39 GMT

Велика Магелланова Хмара (знімок телескопа VISA). Джерело: ESO/VMC Survey

Однак найчастіше чорні діри зоряних мас не видають своєї присутності ні рентгенівським випромінюванням, ні гравітаційними хвилями. Тому вчені вдалися до іншого методу. Вони проаналізували рух кожної зорі скупчення NGC 1850, намагаючись знайти сліди відхилень. Для цього вони скористалися накопиченими за понад два роки спостережними даними, отриманими змонтованим на VLT спектрографом MUSE.

Дослідникам вдалося виявити відхилення в русі однієї із зір скупчення, викликані невидимим компаньйоном. Розрахунки показали, що його маса в 11 разів перевищує сонячну. Отже, це не може бути ні білий карлик, ані нейтронна зоря — лише чорна діра. Згодом дані телескопа Hubble підтвердили існування цього об’єкта.

Реєстрація чорної діри в NGC 1850 — перший випадок виявлення такого об’єкта у молодому зоряному скупченні. Його вік становить майже 100 мільйонів років, буквально одну мить за астрономічними мірками.

Зоряне скупчення NGC1850. Джерело: ESO, NASA/ESA/M. Romaniello

Положення скупчення NGC 1850 на карті зоряного неба. Джерело: ESO, IAU and Sky & Telescope

За словами вчених, у майбутньому вони планують використати цей метод для пошуку інших молодих чорних дір у зоряних скупченнях. Порівнюючи їх зі старішими й масивнішими чорними дірами, вони сподіваються зрозуміти, як відбувається еволюція подібних об’єктів, та поглибити наше розуміння природи походження гравітаційних хвиль.

За матеріалами https://www.eso.org