что означает плоская вселенная
Почему Вселенная плоская, а не сферическая?
Почему Вселенная выглядит плоской? Это был один из сложных вопросов в космологии долгое время. Сегодня большинство астрономов верят в теорию инфляции (и есть доказательства, подтверждающие это). Согласно этой теории, Вселенная подверглась экспоненциальному расширению примерно через 10-30 секунд после Большого взрыва. В результате к концу инфляционной эпохи что-то размером с атом расширилось до размеров Солнечной системы.
Если бы это было так, независимо от исходной геометрии Вселенной, это казалось бы нам плоским. Аналогия будет взять воздушный шар; мы можем легко увидеть его округленным; Теперь взорвите шарик до очень большого объема, а затем положите на его поверхность маленького муравья. Муравей будет думать, что это на листе; он не может обнаружить кривизну. Иными словами, расстояния, которые мы исследуем, слишком малы, чтобы обнаружить любую возможную кривизну во Вселенной.
Во-первых, вы должны различать «вселенную» и «наблюдаемую вселенную». Технически, «вселенная» представляет собой все, что существует, в то время как «наблюдаемая вселенная» представляет собой все, что существует внутри нашего горизонта (то есть объем вселенной, в которой свет успел добраться до нас). Каждое наблюдение, которое мы можем когда-либо сделать, ограничено наблюдаемой вселенной, и у нас нет никакого способа точно знать, что происходит за горизонтом. Но многие люди используют «вселенную» как сокращение от «наблюдаемой вселенной», что может создать некоторую путаницу. Поэтому, когда мы говорим «WMAP предоставляет убедительные доказательства того, что Вселенная плоская», мы действительно имеем в виду «WMAP предоставляет убедительные доказательства того, что наблюдаемая Вселенная плоская».
WMAP (англ. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) — космический аппарат НАСА, предназначенный для изучения реликтового излучения, образовавшегося в результате Большого взрыва. Запущен 30 июня 2001 года.
Однако, согласно теории инфляции, даже если у вселенной есть некоторая кривизна, наблюдаемая вселенная должна быть плоской на уровне, на котором мы можем ее измерить. Но мы не * знаем *, что теория инфляции верна. Так что да, важно проводить эксперименты, подобные тем, которые проводятся WMAP. Если бы мы обнаружили отклонения от плоскостности в наблюдаемой вселенной, то это дало бы доказательства против инфляции.
Ученые согласились с теорией «плоской» Вселенной
Альберт Эйнштейн добавил космологическую постоянную, характеризующую свойства вакуума, в собственные уравнения общей теории относительности, чтобы те допускали существование стабильной Вселенной, которая не сжимается и не расширяется. Однако через некоторое время после этого американский астроном Эдвин Хаббл показал, что на самом деле Вселенная расширяется, а сам Эйнштейн назвал космологическую постоянную своей «самой большой ошибкой».
Космологическая постоянная осталась предметом интереса ученых, но до 1990-х годов считалось, что она незначительно отличается от нуля. В 1998-1999 годах наблюдения за сверхновыми показали, что Вселенная расширяется с ускорением, а затем данные зонда WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), изучающего реликтовое излучение, «эхо» Большого взрыва, заставили ученых предположить, что «расталкивает» Вселенную таинственная темная энергия, на которую приходится около 72% ее массы. Эти выводы пробудили новый интерес к космологической постоянной.
Кристиан Маринони (Christian Marinoni) и Эдлин Буцци (Adeline Buzzi) из университета Прованса (Франция)
Ученые использовали модификацию теста Элкока-Пачиньски, разработанного американским и польским астрономами более 30 лет назад. Этот тест основан на рассмотрении симметричных объектов в космическом пространстве как «стандартных сфер», любые искажения которых будут связаны с искажением пространства, вызванным расширением Вселенной.
Кроме того, как отмечают исследователи, им удалось показать, что наиболее удачным объяснением феномена темной энергии может быть именно эйнштейновская космологическая постоянная, обозначающая энергию вакуума. Ученые, по их словам, получили и самую точную на сегодня оценку величины этой постоянной.
«Плоская» Вселенная
Задача
Наблюдая за объектами на разных масштабах Вселенной, можно заметить интересное явление: спутники и кольца вокруг планет, планетарные системы вокруг звезд, аккреционные диски вокруг черных дыр и даже целые галактики — все они плоские. Например, в Солнечной системе орбиты планет лежат практически в одной плоскости. А диск Млечного Пути, диаметр которого оценивается в 170–200 тысяч св. лет, имеет толщину всего около 2000 св. лет. Такие же пропорции и у большинства других спиральных галактик (рис. 1).
Рис. 1. Галактика Сомбреро (M104) находится в созвездии Девы примерно в 31 млн св. лет от нас. Своим названием она обязана яркому балджу и мощному пылевому кольцу. По размерам эта галактика примерно в три раза меньше Млечного Пути. Фото телескопа «Хаббл» с сайта nasa.gov
Но если изначально наша Вселенная возникла из почти однородного (то есть не было никакой особой области, в которой свойства бы отличались от остальных) и изотропного (без выделенного направления) распределения вещества, то как затем получилось так, что возникли «плоские» объекты? Более того, существуют эллиптические галактики, которые, в отличие от спиральных, не являются плоскими. Гало темной материи даже у спиральных галактик имеет сферическую, а не дискообразную форму. А на внешних рубежах Солнечной системы орбиты объектов (к примеру, астероидов в поясе Койпера), лежат не в одной плоскости, а имеют практически равномерное сферическое распределение. Значит, «уплощение» орбит работает не всегда.
Из-за чего в некоторых ситуациях орбиты в системе гравитационно взаимодействующих тел выстраиваются (примерно) в одной плоскости и почему это происходит не всегда?
Подсказка 1
В эллиптических галактиках темп звездообразования значительно меньше, чем в спиральных. Подумайте, может ли этот факт помочь в поиске ответа на вопрос задачи.
Подсказка 2
Физические системы в природе всегда стремятся в состояние с минимальной потенциальной энергией. Однако при этом должна сохраняться некоторая другая физическая величина. Какая?
Решение
Для того, чтобы понять, почему некоторые объекты (а, точнее, гравитационно связанные системы) в нашей Вселенной плоские, давайте сперва поговорим о том, почему другие объекты шарообразные. Возьмем, к примеру, Солнце (или любую другую «обычную» звезду). Оно, к счастью для нас, относительно стабильно. Это равновесное состояние определяется двумя факторами: гравитацией и давлением газа. Гравитация стремится притянуть различные области звезды друг к другу, тем самым минимизируя потенциальную энергию. При этом, что примечательно, гравитационное взаимодействие обладает сферической симметрией, то есть для него нет выделенного направления. Гравитации противодействует давление ионизированного газа внутри звезды, которое для каждой выделенной области имеет ровно такое значение, которое достаточно для компенсации гравитационных сил. И, опять же, важно, что у силы давления тоже нет выделенного направления: маленькая область ионизированного газа оказывает абсолютно одинаковое давление на все соседние области. В случае с «твердыми» небесными телами (например, планетами) сила давления обеспечивается веществом во внешнем и внутреннем ядре.
Эти два факта — что гравитация сферически симметрична и что ей противодействует такая же сферически симметричная сила давления — и определяют форму Солнца и других звезд и планет. Раз нет выделенного направления у единственных двух сил, определяющих баланс системы, то и у самой системы не может быть выделенного направления.
Стоит оговориться, что центробежная сила — это не совсем сила в обычном понимании. По сути, она представляет собой центростремительное ускорение, которое испытывает вращающийся вместе с объектом наблюдатель. Иногда центробежную силу вообще называют мнимой силой, так как в неинерциальной системе отсчета вращающегося наблюдателя (где, конечно же, у самого наблюдателя никакого ускорения нет) она играет роль неинерциальной силы.
Это означает, что если бы Земля была идеальным шаром и вращалась бы вокруг своей оси с той же скоростью, то человек на полюсе испытывал бы большее ускорение свободного падения, чем человек на экваторе.
Рис 2. Направление действия центробежной силы и сферически симметричной силы гравитации для вращающегося вокруг своей оси шара
К счастью для нас, вращение Земли достаточно медленное, и вкладом центробежной силы зачастую можно пренебречь. Но что будет, если Землю раскрутить сильнее, одновременно «отключив» или уменьшив силу давления? Тогда, если Земля будет вращаться достаточно быстро, двумя силами, которые будут «пытаться» сбалансировать друг друга, будут являться гравитация и центробежная сила.
В отличие от давления, у центробежной силы есть выделенное направление: она всегда направлено перпендикулярно оси вращения. То есть компонента гравитационной силы, направленная вдоль оси вращения, остается нескомпенсированной. В результате, телу легче сплющиваться вдоль оси вращения, пока в некоторый момент возрастающее из-за сплющивания давление не скомпенсирует эту компоненту гравитационной силы.
Рис 3. В отличие от давления, центробежная сила имеет выделенное направление (оно всегда направлено перпендикулярно оси вращения). Из-за этого в системах, где центробежной силе приходится компенсировать гравитационную, остается вертикальная компонента гравитационной силы, которая не может быть скомпенсирована. В результате этого система сплющивается вдоль оси вращения в диск
Солнечная система образовалась примерно 4,5 млрд лет назад из медленно сжимающегося газопылевого облака. При сжатии облака сохраняется момент импульса, благодаря чему оно начинает вращаться быстрее (подобно фигуристке, выполняющей вращение). Со временем роль центробежной силы растет (так как увеличивается скорость вращения), и газопылевое облако начинает сплющиваться под действием нескомпенсированной гравитационной силы. После этого из уже дискообразного газопылевого облака начинают постепенно образовываться планеты и другие объекты зарождающейся планетарной системы, которым потом достаются орбиты, лежащие примерно в одной плоскости. Эта плоскость наследуется от уже сжавшегося облака газа, из которой они образовались. Схожие аргументы, но на значительно больших масштабах, можно применить и к плоским спиральным галактикам.
Моделирование гравитационного коллапса вращающегося сферически симметричного молекулярного облака. Благодаря вращению в некоторый момент облака сплющивается в диск. Анимация с сайта users.monash.edu.au
Но как же тогда могут существовать эллиптические галактики (которых, кстати, большинство)? Может ли быть, что это просто молодые галактики, и им просто не хватило времени, чтобы стать плоскими?
Любопытно, что похожая интерпретация была у Эдвина Хаббла в начале XX века. Он считал, что эллиптические галактики рано или поздно эволюционируют в плоские спиральные. Благодаря Хабблу в астрофизике укоренилось условное разделение «ранних» и «поздних» типов галактик, которое, используется и по сей день, но, как оказалось позже, абсолютно не соответствует действительности. На самом деле эллиптические галактики, как правило, гораздо взрослее спиральных.
Можно вспомнить, что бывают и шаровые звездные скопления, возраст которых сравним с возрастом Вселенной. Они каким-то образом умудрились не сплюснуться за все это время.
Почему же аргументы, приведенные выше, не работают для эллиптических галактик, шаровых скоплений, гало темной материи и других подобных систем? Оказывается, что у них нет одного важного свойства, которое мы неявно использовали при объяснении уплощения газовых облаков: мы считали, что газовое облако можно рассматривать как единое целое. То есть предполагалось, что «частицы» газа (маленькие области в газопылевом облаке, из которого формируется звезда и планетная система) вращались не независимо, а взаимодействовали. Благодаря этому у них есть общий момент импульса. Такое свойство системы (ее составные части могут «переговариваться» и «знают» о существовании друг друга) обеспечивает процесс, который в астрофизическом жаргоне называется переносом момента импульса (или переносом углового момента). Важно, чтобы характерное время взаимодействия (например, трения) между различными областями системы было меньше, чем время, за которое система меняет размеры и форму, — благодаря этому еще до того, как система сожмется, ее отдельно взятые части успеют «переговориться» между собой, «узнав», что у них есть общий момент импульса. По сути, перенос углового момента — это необходимое условие, чтобы система вращалась как единое целое с некоторым эффективным суммарным моментом импульса и осью вращения. Оно легко выполняется, когда плотность газа достаточно велика, однако чем разреженнее газ, тем сложнее различным областям системы взаимодействовать друг с другом. Если же это условие не выполняется, составные части системы будут вращаться, не взаимодействуя друг с другом, и не подозревая о том, что они являются частью общего. Таким образом у системы не будет никакого выделенного направления, так как каждая его составная часть будет иметь свой момент импульса, направленный произвольным образом.
Темная материя является замечательным примером этого: составные части гало темной материи не могут никак взаимодействовать друг с другом (помимо взаимного притяжения). Поэтому сгустки темной материи могут свободно вращаться в произвольных плоскостях, не подозревая о существовании других сгустков. Подумайте, кстати, в качестве дополнительного вопроса, почему темная материя не коллапсирует в центр (ведь давления у нее нет)?
Моделирование формирования галактики из межгалактического вещества. Обычное вещество (слева) схлопывается в спиралевидный диск, а темная материя (справа) остается практически сферически-симметричной
То же самое происходит и в эллиптических галактиках: из-за того, что в этих галактиках слабее темп звездообразования, мы знаем, что плотность межзвездного газа там значительно меньше, чем в спиральных. Недостаток межзвездного газа значительно ослабляет взаимодействие между различными областями галактики, так как звезды сами по себе не могут напрямую взаимодействовать друг с другом (кроме как гравитационно).
По этой же причине на внешних рубежах Солнечной системы объекты вращаются не в единой плоскости. По всей видимости, плотность протопланетного облака была недостаточно высокой для обеспечения взаимодействия, и внешние части Солнечной системы не успели вовремя схлопнуться в диск, до того, как из газопылевого облака стали образовываться крупные астероиды и карликовые планеты, которые уже не способны взаимодействовать друг с другом через трение и вязкость.
Послесловие
На самом деле, даже спиральные галактики часто оказываются устроены гораздо сложнее, чем казалось. Хороший пример — галактика Сомбреро (M104), которую раньше относили к спиральным галактикам и считали одним из самых ярких представителей этого типа. Но в 2012 году ее положение в классификации галактик было пересмотрено. Дело в том, что с помощью инфракрасного телескопа «Спитцер» удалось увидеть то, что не было видно в оптическом диапазоне. Оказалось, что помимо диска с молодыми звездами и кольца с интенсивным звездообразованием, галактику окружает эллиптический ореол из старых, излучающих преимущественно в инфракрасном диапазоне звезд, в котором звездообразование практически отсутствует.
Получается, что в процессе эволюции этой галактики газ, благодаря эффектам, описанным выше, схлопнулся в диск, в котором продолжается очень активное образование новых молодых и ярких звезд. Однако он оставил за собой нимб из древних и тусклых звезд, которые практически не видны в оптическом диапазоне.
Рис 4. Галактика Сомбреро в оптическом и инфракрасном диапазонах. Голубой ореол вокруг красного газопылевого диска — это старые звезды, которые в основном излучают в инфракрасном диапазоне, и практически не видны в оптическом. Изображение с сайта spacetelescope.org
Вообще, динамика гравитационных систем (галактик, гало темной материи, шаровых звездных скоплений и т. д.) имеет много общего с термодинамикой газов. В таких системах частицы, роль которых играют звезды, скопления звезд или сгустки темной материи, тоже обладают некоторой кинетической и потенциальной (гравитационной) энергией. В результате, у таких систем, как и у любого газа, можно определить «температуру», как некоторую меру разброса скоростей. Помимо этого, для любой гравитационной системы работает вириальная теорема:
то есть полная кинетическая энергия вдвое меньше полной потенциальной энергии с обратным знаком.
Очень интересной с этой точки зрения является «термодинамика» шаровых скоплений. В задаче Звездное равновесие мы уже обсуждали, что ключевым свойством звезд является их отрицательная теплоемкость: уменьшение полной энергии звезды ведет к увеличению ее температуры. Если попытаться сжать звезду, ее полная энергия уменьшится (так как полная энергия равна половине потенциальной), а температура, наоборот, увеличится. А поскольку интенсивность термоядерных реакций очень чувствительна к температуре, в результате увеличится и внутреннее давление в звезде, что приведет к остановке гравитационного коллапса и обратному расширению звезды.
Таким же свойством обладают и ядра (самые центральные области) шаровых звездных скоплений. Ядра шаровых скоплений теряют энергию посредством так называемого испарения — «убегания» звезд в большими скоростями за пределы ядра во внешние части скопления. При этом ядро будет сжиматься, то есть звезды будут находится все ближе и ближе друг к другу. «Температура» ядра (понимаемая как мера скорости звезд), будет увеличиваться. Однако увеличение температуры приводит к еще более интенсивному испарению ядра, что влечет за собой дальнейшее сжатие. Что же тогда останавливает коллапс?
Этот вопрос обсуждался в астрофизике с конца 60-х годов прошлого века (D. Lynden-Bell, R. Wood, 1968. The Gravo-Thermal Catastrophe in Isothermal Spheres and the Onset of Red-Giant Structure for Stellar Systems) и получил название «гравотермальной катастрофы». Как предполагалось уже тогда и как доказали позже посредством численных симуляций, коллапс может в какой-то момент остановиться, если допустить, что в самом центре шарового скопления, где расстояния между звездами достаточно малы, начинают образовываться тесные двойные системы (так называют две звезды, вращающиеся друг вокруг друга на очень близком расстоянии). Таким образом потенциальная энергия может продолжать уменьшаться, а кинетическая будет при этом уже увеличиваться (делая двойные звезды все более компактными), но сама центральная область скопления уже сжиматься не будет.
Благодаря этому (вероятному) механизму, считается, что шаровые скопления обладают аномально высоким содержанием тесных двойных систем. А так как шаровые скопления в основном очень древние, то огромная часть звезд в таких тесных двойных уже «мертвы», то есть превратились в компактные объекты: белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры. Это делает шаровые скопления идеальными лабораториями для наблюдателей, так как компактные объекты, да еще и в составе двойной системы, могут образовывать яркие аккреционные диски, двойные пульсары, а также являются потенциальными источниками событий слияния и гравитационного излучения.
Вселенная не плоская? Какую форму имеет Вселенная? Кризис в космологии?
Около двух тысяч лет назад Пифагор и Аристотель выдвинули теорию о геоцентризме, согласно которой наша планета являлась своеобразным центром Вселенной и вокруг нее вращались Солнце, Луна и бесчисленное множество звезд.
Спустя две тысячи лет после этого, ученые пришли к выводу, что Вселенная может быть ограничена и не является бесконечной. Возможно, наша Вселенная искривлена, мягко изгибается и при этом не нарушает движение находящихся внутри нее объектов.
Космологический кризис, что это?
Проанализировав данные, собранные спутником европейского космического агентства «Планк» в 2018 году, исследователи пришли к выводу, что Вселенная может быть слегка изогнутой. Этот изгиб недостаточно велик, чтобы оказать влияние на нашу систему или даже галактику, но если двигаться по прямой линии между галактиками, то в конце концов окажешься там, откуда ты начал свое путешествие.
Космологи называют эту идею моделью замкнутой Вселенной. Она существует уже давно, но не подтверждается существующими теориями.
Однако данные самых точных измерений реликтового излучения показывают, что Вселенная все же замкнута.
Давайте представим себе.
Наша вселенная считается плоской, и имеет нулевую кривизну пространства, выглядит это примерно вот так, и если в такой вселенной параллельно друг другу пустить два фотона, то они будут двигаться параллельно друг к другу и никогда не встретятся.
Отрицательная кривизна пространства имеет гиперболическую форму и в ней фотоны света в определенный момент отдаляются друг от друга, а в момент сближения двигаются медленнее, но никогда не пересекаются. Данное пространство так же является бесконечной.
А вот, пространство с положительной кривизной, которая для нас сейчас является особенно значимым в рамках этого видео имеет замкнутую систему в форме шара.
В ролике про расширение вселенной, мы уже говорили о модели замкнутой вселенной
Исследуя реликтовое микроволновое излучение, которое является эхом Большого взрыва, ученые выдвинули гипотезу, что пространство всего на 4 процента «более изогнуто», чем принято считать. Однако даже этого незначительного отклонения достаточно, чтобы внести существенные сомнения насчет существующих наборов данных.
Например, Вселенная становится не бесконечной, модель вечной инфляции несостоятельна в данном случае, а содержание темной энергии и материи придется пересмотреть. С другой стороны, зная искривленность пространства, мы сможем точно рассчитать размер «невидимого» нам сегодня участка космоса, и, следовательно, всей Вселенной.
Исследователи пришли к гипотезе замкнутой вселенной из-за несоответствия между концентрацией темной материи и темной энергии; гравитационного линзирования оказалось больше, чем предсказывала ранняя теория. Другие исследователи, которые смотрели на те же данные до этого исследования, ученые склонялись к статистической случайности.
Стоит отметить, что существуют и другие проблемы с плоской теорией, такие как неспособность ученых точно измерить постоянную Хаббла; каждая команда, которая пытается ее найти, находит свой ответ. Также были трудности с согласованием исследований темной энергии с плоской моделью.
«В последние годы космологи «скрывали» эти аномалии, списывая их на погрешность. Но теперь их статистическая достоверность настолько велика, что пришло время взглянуть на них без предубеждений. Независимо от того, насколько элегантна, красива, симметрична или естественна ваша теория, последнее слово всегда за экспериментальными данными», – добавил Алессандро Мельхиорри, соавтор исследования из Римского университета
На этом можно было бы закончить, но нет, так как не все ученые согласны с этой гипотезой.
Постдок университета Нью-Йорк Михаил Иванов прокомментировал данное исследование так: «Это наблюдение не ново и уже было сделано в статьях совместно с обсерваторией «Планк». В новой работе ученые явно показывают, что при добавлении кривизны аномальное линзирование пропадает.» Тем не менее, предложенная ими модель по мнению Иванова приводит к усилению других разногласий.
Если объединить все данные, то кривизна становится равна нулю с большой статистической значимостью, считает Иванов. Кроме того, модель с положительной кривизной усиливает несогласие между разными независимыми измерениями космологических параметров настолько, что эти несоответствия нельзя больше рассматривать как статистические флуктуации или же ошибки. С этой точки зрения более предпочтительной моделью должна быть та, что минимизирует несогласие, и такая модель существует — это обычная плоская модель вселенной с параметрами обсерватории «Планка».
Стоит подчеркнуть тот факт, что сами ученые не совсем уверены в своих утверждениях, возможно во всем этом кроется нечто иное.
Подтверждение этой теории создаст огромную проблему для физиков и разрушит многие наши представления о вселенной. Только время и большее число исследований помогут нам наконец докопаться до истины и понять, в какой вселенной мы живем.
Исследователи космоса
10.3K поста 39.2K подписчиков
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
Вселенная бескрайняя во всех направлениях пространства.
А реально ли в теории, зная кривизну пространства покинуть его?
Непременно, сударь. Равно как и Ваши утверждения могут убеждать Вас в выбранной Вами истине, если они будут оставаться при Вас.
Цефеиды: переменные звёзды сверхгиганты – астрофизик Анатолий Засов
Чем цефеиды отличаются от других звёзд? Почему звёзды-сверхгиганты с массой более 10 Солнц так редки во Вселенной? Какими бывают переменные звёзды-цефеиды? Как они были обнаружены? Рассказывает Анатолий Засов, астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова рассказывает, какие бывают звёзды, как они рождаются и умирают и о многом другом.
Солнце, 1 декабря 2021 года, 10:48
-хромосферный телескоп Coronado PST H-alpha 40 mm
-монтировка Sky-Watcher AZ-GTi
-светофильтр Deepsky IR-cut
Сложение 100 кадров из 3008.
Место съемки: Анапа, двор.
Мой космический Instagram: star.hunter
На орбите успешно испытали ионный космический двигатель на йоде
Специалисты технологической компании из Франции «ThrustMe» нашли способ, как можно не просто сэкономить на запуске спутников с электроракетным двигателем, но и значительно улучшить эффективность их работы.
Успешные испытания первого образца спутника, работающего на йоде, прошли в ноябре прошлого (2020) года. Маневры CubeSat, обладавшего весом в 20 килограммов с двигателем, заправленным не привычным ионизированным инертным газом, как правило, ксеноном, а йодом, прошли удачно. Кроме того, в ходе эксперимента было установлено, что йод в отличие от ксенона обеспечивает гораздо большую эффективность в работе ионизированного вещества.
Не секрет, что современные электроракетные двигатели значительно экономичнее своих предшественников. Они обладают слабой тягой, но могут прослужить долгие годы. И одной из немногочисленных, но существенных проблем остается стоимость заправки – инертный газ, тот же ксенон, весьма редкое и дорогостоящее вещество. А в ближайшие десятилетия на орбиту должны полететь десятки тысяч самых разных спутников. И если все они будут работать на двигателях, заправленных ксеноном, это ощутимо ударит по государственным бюджетам стран.
Поэтому специалисты «ThrustMe» и предложили вариант с использованием газообразного йода, что позволит обеспечить космические спутники и иные устройства более эффективными и доступными двигателями для самих спутников и пусковых систем. Ведь ксенон или иные виды топлива трудно хранить, они для этого требуют объемные и тяжеловесные емкости. Йод хранится до перехода в газообразное состояние в твердой форме, которая не нуждается в газовых баллонах, требующих наличия свободного пространства и повышенную систему безопасности.
По словам технического директора и соучредителя «ThrustMe» Дмитрия Рафальского, сейчас можно смело переходить к новому этапу, вплотную заниматься разработкой силовой установки на газообразном йоде. Работа ведется параллельными путями – с одной стороны разрабатываются новые решения для освоения космоса, с другой, производятся испытания на выносливость здесь, на Земле, что позволит расширить сферы применения новейших технологий.
Впрочем, не все так гладко, как хотелось бы. Ведь агрессивные свойства йода могут испортить ключевые детали космических спутников, для их защиты требуются керамические щиты. Предстоит также решить вопрос с отзывчивостью двигателей, так как их аналоги, работающие на ксеноне, запускаются гораздо быстрее. Но по мнению специалистов, все это вполне решаемо, а за йодными двигателями будущее, в том числе, и внеземное.
Луна 27.11.2021
Грибы из Чернобыля помогут человечеству колонизировать Луну и Марс
При этом грибная биомасса, использующая в качестве ростового катализатора ионизирующее излучение, может самостоятельно восстанавливаться и оказывать сопротивление повышенному воздействию радиационных источников. И если получится достичь слоя грибной массы толщиной в два метра и более, то этот щит способен будет уберечь астронавтов, снизив уровень излучения до вполне терпимых условий. Стоит напомнить, что на Земле магнитное поле спасает людей от активного потока заряженных частиц. При этом человек в течение года жизни получает дозу ионизированного излучения, которая едва достигает отметки в 6,2 миллизиверта. Работники МКС получают ежегодно уже 144 миллизиверта. Для тех, кто планирует отправиться на Луну или Марс, следует быть готовым к дозе в 400 миллизивертов, что практически в два раза больше допустимой максимальной дозы облучения, установленной для ликвидаторов аварии АЭС в Чернобыле. Там людей освобождали после получения 250 миллизивертов.
В этом случае миссия на Марс не может превышать двух-трех лет, что значительно затягивает научный процесс, так как для успешной реализации космической программы необходимо минимум 5-6 лет. Но этот срок без эффективной защиты просто убьет покорителей Красной планеты. Американцы планируют высадиться на Луне в 2025 году, а еще через три-четыре года руководство NASA собирается установить на естественном спутнике Земли первую станцию, которая станет перевалочным пунктом для путешествий к Марсу.
Зачем астроному грабли или как я заболел небом
Это случилось в одно прекрасное воскресенье, звучит довольно банально, но это так. До этого тоже были попытки, но осознанный шаг произошел именно тогда, в детском магазине игрушек. Я увидел телескоп, нахлынули воспоминания: мы с Папой на даче, летней ночью лежим на крыше бани и смотрим на звёздное небо. А еще спортивный лагерь: выбежав ночью по малой нужде и случайно подняв взгляд на небо, застыл от изумления. Ни истинная цель моей ночной «прогулки», ни даже голодные комары, не в силах были заставить десятилетнего подростка отвести глаза от прекрасного августовского неба и летящего между скоплениями звезд спутника.
Естественно, телескоп я приобрел! Ну и как многие уже догадались, разочаровался в инструменте очень быстро – игрушка она и в Африке игрушка. Пластиковые линзы, хлипкий штатив. Наблюдать можно, но только, не то, что хочешь.
В последующую неделю, избороздив множество специализированных форумов и сайтов, открыл для себя неизведанный мир, который я не заслуженно обделял вниманием. И конечно же встал на первые “грабли” начинающего любителя астрономии – пошел покупать телескоп с ворохом информации, не определившегося, чего же он хочет. Напоминает жонглера, который орудует различными предметами и одновременно балансирует на паре стульев, пытаясь при этом прыгать на скакалке, держа еe в зубах. Представили? Мне хотелось всего и сразу: и наблюдения, и астрофотографию, и планеты, и объекты глубокого космоса, и все вот это сразу здесь и сейчас, немедленно. Пожалуйста никогда так не поступайте. Лучше сделать небольшую паузу, дайте чувствам успокоиться, перенесите поход в магазин на день. А еще лучше на неделю!
Да каким я был наивным! Вспоминая себя в прошлом, понимаешь: Большое путешествие начинается с первого шага, и ты его сделал, а странствия и открытия продолжаются по сию пору!
Чистого неба и удачных наблюдений!
ЗЫ Рассказ из цикла Записки Звездного Искателя
Луна, 27 ноября 2021 года, 01:28
-телескоп-астрограф Meade 70 мм Quadruplet APO
-монтировка Sky-Watcher AZ-GTi
-линза Барлоу НПЗ 2х
-светофильтр ZWO IR-cut
-камера ZWO ASI 183MC
Место съемки: Анапа, двор.
Мой космический Instagram: star.hunter
Что сейчас с кометой Леонард? C/2021 A1 в телескоп. Наблюдаем движение Цереры по небу
Ночь на 23 ноября выдалась очень холодной и ветреной. Настолько, что я даже отказался записывать видео на улице и теперь вещаю из тепла.
Но главное, что ночь эта была ясной.
Их я и решил пронаблюдать. Что из этого вышло смотрите в очередной серии моего видеоблога «Будни звездочета».
Астрономы обнаружили, что Магелланов Поток находится намного ближе, чем считалось
Новая модель эволюции Магелланова Потока показывает, что он уже сблизился с диском Млечного Пути и начнет слияние с ним всего через какие-то 50 миллионов лет
Наша Галактика далеко не одинока. Ее окружают десятки карликовых галактик-спутниц, самые значительные из которых — Большое и Малое Магеллановы Облака. От них к Млечному Пути протянулось облако нейтрального водорода — Магелланов Поток. Его можно наблюдать на ночном небе в Южном полушарии Земли. Магелланов Поток насчитывает около 180 тысяч световых лет в длину и набирает массу порядка сотен миллионов масс Солнца.
Новую модель образования этого потока описали астрофизики из Висконсинского университета в Мадисоне, статья которых опубликована в The Astrophysical Journal Letters. Ученые смоделировали эволюцию Магелланова Потока на протяжении последних 3,5 миллиарда лет и обнаружили, что находится он намного ближе, чем считалось прежде. А поскольку Млечный Путь продолжает сближение с ним и с Магеллановыми Облаками, их поглощение тоже состоится раньше.
Как показала компьютерная симуляция, более трех миллиардов лет назад Магеллановы Облака сошлись и начали вращаться так, что выброшенный из них поток вещества стал направлен в сторону нашей Галактики. Со временем ближайшая часть этого потока оказалась на расстоянии всего 65 тысяч световых лет от Солнца — для сравнения, предыдущие оценки лежали в пределах от 325 тысяч до 650 тысяч световых лет.
По сути, поток уже в периферийных областях диска Млечного Пути. Исходя из этого, и существующие оценки размеров и массы Магелланова Потока могут пересмотреть. Кроме того, намного раньше начнется активное перетекание вещества из него в Млечный Путь, что в итоге может привести к локальной вспышке звездообразования. По новым расчетам, этот процесс должен начаться уже в ближайшие 50 миллионов лет — по космическим меркам практически завтра.
Прекрасный снимок недавно прошедшего лунного затмения на фоне Плеяд
Автор фото: Astrofalls
Сатурн, 18 ноября 2021 года, 18:05
-телескоп Celestron NexStar 8 SE
-линзоблок длинной Барлоу 2х
-корректор атмосферной дисперсии Svbony ADC
-светофильтр QHY IR-cut
Сложение 5000 кадров из 43016.
Место съемки: Анапа, двор.
Мой космический Instagram: star.hunter
Девятой планете быть?
Британский астроном Майкл Рован-Робинсон из Имперского колледжа Лондона обнаружил потенциальную новую планету Солнечной системы
Она тяжелее Земли в 3-5 раз.
Он изучил снимки космической обсерватории IRAS и обратил внимание на объект на окраине Солнечной системы, который может оказаться неуловимой планетой Икс.
Как отметил Рован-Робинсон, параметрам гипотетической планеты Икс соответствует только один объект, присутствующий на снимках IRAS. Если обнаруженный объект на самом деле окажется девятой планетой Солнечной системы, то расстояние между этой планетой и Солнцем составляет от 225 до 250 расстояний между Землей и Солнцем. При этом, планета примерно в три-пять раз массивнее Земли.
Планета Икс — гипотетическое небесное тело, которое, согласно некоторым предположениям, может существовать на окраине Солнечной системы. Несколько лет назад планетологи из США Константин Батыгин и Майкл Браун сообщили, что обнаружили следы планеты Икс — расчеты ученых показали, что таинственная планета, удаленная от светила на 100 миллиардов километров, имеет размеры Нептуна или Урана.
Поиски неуловимой планеты пока что не привели ученых к четким результатам, однако Майкл Рован-Робинсон заявляет, что его открытие может оказаться той самой планетой Икс. Астроном говорит, что небесное тело не было обнаружено до сих пор из-за того, что оно вращается вокруг Солнца по сильно наклоненной орбите.
Ввиду развернувшейся в комментариях дискуссии
Ученый искал эту планету почти 30 лет.
Далее из его работы
В 1980-х годах уже давно существовал интерес к тому, что в то время считалось десятой планетой, Планетой X. Оказалось, что на орбите Нептуна есть необъяснимые обломки. Хотя они были намного меньше, чем обломки на орбите Урана, благодаря которым Ле Веррье и Адамс открыли Нептун, они побудили Томбо к поиску новой планеты. Что привело к открытию в 1930 году того, что мы теперь знаем как карликовую планету Плутон. Быстро стало ясно, что Плутон слишком мал, чтобы объяснить обломки на орбите Нептуна, и поэтому возможность существования десятой планеты оставалась (полный исторический обзор и ссылки см. в Батыгин и др. (2019)).
В 1983 году, работая над подготовкой каталога точечных источников IRAS, я предпринял систематический поиск Планеты X в данных IRAS. Поиск оказался безуспешным, хотя удалось обнаружить комету Боуэлла (Walker и Роуэн-Робинсон 1984). Забавно, что недопонимание, которое произошло на брифинге научной группы IRAS, проведенного старшими сотрудниками НАСА, привело к тому, что в 1983 году в прессе появилась информация о том, что IRAS открыл десятую планету. (см. Rowan-Robinson 2013 для подробного описания того, как возникло это недоразумение).
Интерес к Планете X вновь вспыхнул в конце 1980-х годов
(Harrington 1988, Seidelmann and Harrington 1988, Jackson and Killen 1988, Neuhauser and Feitzinger 1991) и Королевское астрономическое общество организовало дискуссионную встречу в 1991 году по теме «Динамика Солнечной системы и Планета X». Я представил отчет о моих поисках в IRAS и пришел к выводу, что я на 70% уверен, что Планеты X не существует. Цифра 70% относилась к области неба, в которой я смог провести свои исследования IRAS. Отчеты об этой встрече были представлены Моррисоном (1992) и Кроссуэллом (1991).
Впоследствии повторное измерение массы Нептуна выявило отсутствие нептунианских объектов (Standish 1992). Отсутствие отклонений от орбит космических аппаратов «Пионер» и «Вояджер» показывает, что ни одна неизвестная массивная планета Солнечной системы не находится в плоскости эклиптики.
Луман (2014) использовал данные WISE, чтобы установить жесткие ограничения для объектов с массой Сатурна или Юпитера массы объектов в Солнечной системе до 28 000 и 82 000 АЕ (астрономических единиц), соответственно.
Открытие десятков новых карликовых планет в течение последующих двадцати лет привело как к пересмотру определения
Плутона как карликовой планеты, так и к их потенциал в поиске возможных далеких массивных планет на сильно наклоненных орбитах.
Батыгин и Браун (2016) и Браун и Батыгин (2016), развивая идею Трухильо и Шеппарда (2014), предположили, что планета массой в несколько десятков земных масс на наклонной и эксцентричной орбите на расстоянии 280-1000 АЕ может объяснить выравнивание орбит карликовых планет пояса Койпера.
Поскольку эта планета была значительно более удаленной, чем Планета X,
которую я искал в 1983 году, я подумал, что стоит повторить мой поиск в IRAS и определить количественно, каковы ограничения для такого объекта. Фиенга и другие (2016), Холман и Пейн (2016), Иорио (2017), Миллхолланд и Лафтон (2017), Medvedev et al (2017), Caceres and Gomes (2018), Brown and Batygin (2019), Batygin et al (2019) и Fienga и др. (2020), дали дополнительные динамические ограничения на орбиту Планеты 9. В частности, Фиенга и другие (2016) используя данные радиолокации Кассини пересматривают параметры возможной планеты с орбиты Показать полностью 1