Только факты часть 10

Только факты часть 10

Уравнение Дрейка
Межгалактическое соглашение
Возраст Земли составляет около 4,5 млрд лет, возраст Млечного Пути — приблизительно 13 млрд. Это дает более чем достаточно времени на то, чтобы в Галактике — если жизнь действительно распространена на планетах и даже на крупных спутниках — появились разумные существа. Развитие самой цивилизации полно рисков, но зато не требует долгого времени. «Сто лет назад мы не могли послать сигнал к соседней звезде, сегодня мы это можем, — добавляет Болл. — Инопланетная цивилизация всего на тысячу лет старше нашей сможет использовать технологии межзвездных коммуникаций... которыми мы, люди, пока не владеем». Им остается только связаться друг с другом и прийти к соглашению об охране дикой фауны вроде нас. Что-то на манер Программы ООН по окружающей среде — Межгалактическое соглашение, которое им наверняка по силам. Такие расчеты в 2016 году провел Дункан Форган, астрофизик из британского Университета Сент-Эндрюс, предложив математическую модель внутригалактических коммуникаций. Для того чтобы межцивилизационная сеть могла работать, участники ее должны, во-первых, существовать дольше, чем сигнал на скорости света проходит к соседям и обратно. Во-вторых, они должны населять подходящие области Млечного Пути, на безопасном удалении от активного ядра Галактики — где-то от 6 до 10 килопарсеков от центра (мы находимся в 8 килопарсеках). В пределах этого региона цивилизации в модели Форгана возникают равномерно, у случайных звезд, и гибнут спустя то или иное время. Если цивилизация достигает контакта с более развитой, она становится частью ее «глобального мира».
Расчеты показали, что поначалу такие связи появляются довольно медленно, однако со временем вероятность контакта быстро нарастает. Если в Галактике имеется хотя бы полтысячи планет, населенных высокоразвитыми разумными существами, то достаточно скоро они образуют несколько отдельных групп, при этом неспособных общаться друг с другом. Лишь если средний срок их жизни составляет многие миллионы лет, появляется единое сообщество, например Объединенная галактическая республика. В Галактическую империю Форган не очень верит: «Если цивилизационные группировки входят в контакт, скорее всего, у каждой из них будет свое мировоззрение, свои отличные взгляды на Вселенную, — считает ученый, — свои взгляды на права и на обязанности разумных существ и их институций». Остается надеяться, что «наши хозяева» ценят жизни и права своих младших собратьев хотя бы так же, как это стараемся делать мы.
Мы прилагаем немало усилий, чтобы сохранить исчезающие виды, но держим ситуацию под контролем и не выпускаем диких животных за пределы отведенных им ареалов. Несмотря на все «права», они слишком непредсказуемы и опасны, чтобы жить бок о бок с нами. Быть может, и нас некто держит в зоопарке «Земля» силой, по крайней мере до тех пор, пока мы не станем разумными по-настоящему. Влияние сверхразвитой цивилизации могло бы оставаться вполне незаметным, проявляясь то случайным взрывом ракеты, то внезапной неспособностью политиков договориться. Иначе почему мы до сих пор не можем основать колонию хотя бы на Марсе?
Таинственные звезды и что они производят
Тяжелые элементы, например, такие как золото, появляются в результате смерти звезд, когда они взрываются или сталкиваются. В новом исследовании ученые раскрыли источники происхождения различных элементов.
По словам астронома Карла Сагана, мы сделаны из «звездного вещества». Это красивое и даже поэтичное напоминание о том, что жизнь на Земле тесно взаимосвязана с процессами, происходящими во Вселенной на протяжении миллиардов лет.
Но какие элементы производят те или иные звезды? Этот вопрос все еще остается предметом споров. Неизвестно и то, какая доля элементов появляется при том или ином событии.
Поэтому ученые во главе с астрофизиком Чиаки Кобаяши из Университета Хартфордшира, составили особую периодическую таблицу элементов, которая основана на звездном происхождении элементов — от углерода до урана.
Оказалось, что в наших знаниях о том, откуда берется золото, есть большой пробел. Исследователи также подчеркнули, что четкое понимание происхождения элементов не только помогает нам оценить количество звездного вещества в наших телах, но и узнать больше об эволюции Вселенной.
«Звезды в современной галактике — это окаменелости, которые хранят информацию о свойствах звезд прошлого, — написали Кобаяши и ее коллеги в своем исследовании. — Этот подход называется галактической археологией и может быть применен не только к нашей галактике, но и к другим».
Большой взрыв, событие, положившее начало Вселенной, стал основным источником самых легких элементов: водорода, гелия и лития. Затем звезды начали создавать сложные тяжелые элементы, включая те, которые необходимы для образования жизни, такие как углерод, кислород и азот, а также металлы и, в частности, золото, серебро и железо.
Происхождение почти всех элементов можно проследить до нескольких источников. «Вклад каждого источника зависит от времени и окружающей среды (то есть массы и типа галактики). Следовательно, необходимо использовать модели галактической химической эволюции (GCE), чтобы оценить вклад», — объясняют ученые.
Столкновения нейтронных звезд с другими мертвыми небесными телами происходят редко, а значит в результате подобных событий производится не так много элементов, существующих во Вселенной. Но ранее ученые предполагали, что именно слияние нейтронных звезд стало самым главным источником золота во Вселенной.
Новые модели, созданные командой Кобаяши, показали, что в космосе происходило слишком мало столкновений нейтронных звезд, в результате чего не могло появиться такое количество золота, которое мы наблюдаем. Исследователи предположили, что золото производит особый тип вращающейся сверхновой звезды с сильными магнитными полями.
Возможно, в исследовании недооценивается количество столкновений нейтронных звезд, учитывая, что астрономы только начали напрямую наблюдать эти события.
Звезды, которые более чем в восемь раз массивнее Солнца, взрываются сверхновыми. В результате этого процесса появляется неон, серебро и иридий.
Более мелкие звезды, такие как Солнце, умирая, сбрасывают свои внешние слои, в результате чего Вселенная обогащается азотом, свинцом и стронцием.
Белые карлики иногда взрываются сверхновыми особого типа, что приводит к появлению марганца, железа и никеля.
Словосочетание «звездное дело» красиво и лаконично описывает все эти сложные процессы. Но за поэтичным эпитетом стоит множество увлекательных исследований, изучающих ошеломляющее разнообразие элементов, появляющихся вокруг нас.
Великий аттрактор: тайны изображения Ланиакеи
На карте «течений» в локальной Вселенной видно, как мириады галактик и целые скопления величественно движутся к местному гравитационному центру – Великому аттрактору.
Не только факты №7
Когда-нибудь, указывая свой полный почтовый адрес, мы будем заканчивать его: «планета Земля (третья от звезды), Солнечная система, галактика Млечный Путь (между рукавом Стрельца и рукавом Персея), Местная группа галактик (подгруппа Млечного пути), скопление Девы, сверхскопление Ланиакея». Ну а пока мы лишь начинаем составлять первые карты крупномасштабной структуры нашей части Вселенной. Одним из пионеров этих исследований стал американский астрофизик Брент Талли. На полученной им детальной трехмерной карте наших космических окрестностей видно, как галактики образуют густые скопления и длинные нити, которые притягиваются к «центру тяжести» Ланиакеи, Великому аттрактору. По разным оценкам, он может быть в десятки, а то и сотни тысяч раз тяжелее всего Млечного пути. Возможно, эта гравитационная аномалия вселенских масштабов – невероятно большое сверхскопление галактик. Однако в точности природа Великого аттрактора неизвестна.
Брент Талли, профессор Гавайского университета: «Галактики как деревянные обломки в море. Течения уносят их от "островов", галактических скоплений в сторону ближайшего "материка", к области Большого аттрактора».
Цвета на перспективном изображении Ланиакеи соответствуют плотности вещества в данной области. Синие участки – это войды, почти лишенные вещества пустоты между галактическими нитями. Отдельные галактики показаны белыми сферами, направления их движения – конусами.
 «Брак» ядра: огромная магнитная аномалия над Атлантикой
Магнитное поле Земли защищает свою поверхность и ее обитателей — включая всех людей с их хрупкими телами, а также чувствительной электроникой, — от смертельно опасных космических лучей и летящих от Солнца заряженных частиц. Однако в некоторых местах эта невидимая броня слабеет, а бреши растут. Поэтому ученые со всего мира очень внимательно изучают такие аномалии, чтобы лучше понимать механику работы магнитогидродинамического динамо в недрах планеты, а также прогнозировать изменения в магнитном поле.
Магнитная аномалия представляет из себя значительное ослабевание магнитного поля Земли над определенным регионом на поверхности планеты. Как следует из названия, Южно-атлантическая (ЮАА) расположена над южной частью Атлантического моря, частично «накрывая» Южную Америку и «цепляя хвостиком» самый юг Африки. Наибольший размер это образование имеет на высоте порядка 500-600 километров. На уровне моря ее «проекция» несколько меньше и проявляется в величине магнитного поля — она равна таковой на высоте порядка тысячи километров над теми участками земной поверхности, где аномалий нет.
Такое уменьшение магнитного поля еще не опасно для обитателей нашей планеты, но уже создает серьезные проблемы инженерам, которые проектируют космические аппараты и контролируют их миссии. Например, легендарный орбитальный телескоп «Хаббл» вращается вокруг Земли как раз на высоте примерно 540 километров — то есть несколько раз в сутки пролетает аккурат через аномалию. В эти минуты работа космической лаборатории приостанавливается из-за повышенного уровня радиации.
Беда в том, что где магнитное поле Земли ослабевает, снижается защита всего пространства вокруг планеты от солнечного ветра и галактических лучей. Заряженные частицы получают возможность почти не отклоняясь устремиться к земной поверхности и, естественно, сталкиваются со всем, что встречается им на пути. Более того, для космических аппаратов ситуация с Южно-атлантической аномалией осложняется еще и структурой радиационных поясов. Именно в этом районе Атлантики внутренний пояс Ван Аллена опускается почти до поверхности планеты.
Радиационные пояса Ван Аллена — это два своеобразных одеяла Земли, сформированных из заряженных частиц (протонов и электронов), которые попали в ловушку между линиями магнитного поля нашей планеты. Обычно, большинство спутников располагаются ниже внутреннего пояса (орбиты до 1000 км в апогее) и почти не подвергаются деструктивному воздействию ионизирующего излучения. Но Южно-атлантическая аномалия все равно портит нервы космонавтам и инженерам ракетно-космической отрасли.
Помимо «Хаббла», которому приходится периодически прекращать научную работу, жертвами этой области в околоземном пространстве являются многие другие аппараты: МКС несет повышенную радиационную защиту, так как тоже пролетает через эту аномалию, предположительно несколько спутников Globalstar были повреждены, а на шаттлах и вовсе обычные ноутбуки отключались. Для людей пролет через аномалию на высоте 400 километров над Землей тоже не проходит незаметно — большую часть фосфенов (вспышек за закрытыми глазами, которые вызывают высокоэнергетические элементарные частицы) астронавты и космонавты наблюдают именно над Атлантикой.
Чем же вызвано такое неприятное поведение магнитного поля — вопрос не до конца закрытый. Согласно общепринятой и хорошо доказанной теории, жидкое металлическое ядро Земли во время своего вращения и постоянного перемешивания конвекционных потоков работает как динамо. Но, поскольку его структура неоднородна, разные массы вещества перемещаются в недрах планеты с несколько разной скоростью. Эти флуктуации накладываются на несовпадение магнитной оси с осью вращения планеты и «выливаются» в ослабление магнитного поля над югом Атлантики.
Современные исследования показывают, что Южно-атлантическая аномалия более-менее стабильна на протяжении уже, как минимум, 8 миллионов лет и плавно дрейфует на запад со скоростью около 0,3 градуса в год. Это совпадает с разницей в скорости вращения земной поверхности и внешних слоев ядра планеты. А вот что наиболее интересно, ЮАА меняет свою форму и плавно распадается на две части. Данный процесс идет давно и в ряде источников изначально рассматривается две отдельных аномалии — Бразильская и Кейптаунская.
На общее здоровье планеты такие изменения, насколько можно судить, серьезного влияния не оказывают. Проблемы возникают только когда человек забирается выше над поверхностью — спутников на орбите становится все больше, а в их конструкции все чаще используются обычные коммерчески доступные компоненты. Насколько серьезным окажется эффект повышенного излучения на те аппараты, что попадут в аномалию во время или после сильной солнечной бури, только время может показать.
Почему белые карлики становятся меньше
Белые карлики, подобные находящемуся внутри планетарной туманности NGC 2440 (на фото), имеют странное свойство — чем массивнее они становятся, тем сильнее сжимаются.
Белые карлики, ядра мертвых звезд, обладают этим нелогичным свойством благодаря экзотическому материалу — вырожденному электронному газу. Чем массивнее белый карлик, тем сильнее должны сжиматься электроны, чтобы создать внешнее давление, достаточное для предотвращения коллапса звезды из-за собственного веса.
Собранные астрономами данные показали, что это правило применимо к белым карликам с любой массой, заявляют Ведант Чандра и ее коллеги из Университета Джона Хопкинса.
Понимание того, как белые карлики сжимаются по мере увеличения массы, может дать представление о происхождении сверхновых типа 1a, говорит астроном и соавтор исследования Сян-Чжи Хван. Считается, что сверхновые звезды возникают, когда белый карлик становится настолько массивным и компактным, что взрывается. Но никто точно не знает, почему взрываются белые карлики.
Ученые сопоставили размеры и массу более 3000 белых карликов, наблюдаемых обсерваторией Apache Point в Нью-Мексико и космической обсерваторией Gaia Европейского космического агентства. «Если вы знаете, как далеко находится звезда, и если вы можете измерить ее яркость, то вы легко вычислите ее радиус», — говорит Чандра. Но измерить массу звезд оказалось сложнее. В системах с двумя звездами массу вычисляют с помощью их гравитационного воздействия друг на друга.
Для определения массы одиночных белых карликов исследователи использовали влияние общей теории относительности на звездный свет — гравитационное красное смещение. Когда свет выходит из сильного гравитационного поля, его волны расширяются до более красных длин. Чем больше масса белого карлика, тем сильнее растяжение волн.
Результаты новых измерений совпадали с теоретическими расчетами. Белые карлики с массой, составляющей примерно половину массы Солнца, были в 1,75 раза больше Земли, а те, которые имели немного большую массу, чем Солнце, меньше Земли на четверть.