Не только факты №10
Галактики не только должны держаться вместе, но и должно быть достаточно вещества, чтобы удерживать их достаточно плотно, чтобы они вращались с той скоростью, с которой они вращаются. (Представьте, что вы раскачиваете предмет на веревочке вокруг головы, чем быстрее он вращается, тем больше силы вам нужно приложить.)
(Обратите внимание, что галактики на самом деле не вращаются, как единый твердый объект. Вместо этого разные звезды вращаются с разными угловыми скоростями в зависимости от своего положения. Однако это не проблема для данного вопроса, потому что мы все еще можем рассчитать общую массу галактики и распределение масс, необходимое для создания наблюдаемого вращения.)
Оказывается, что не только центральная черная дыра недостаточно велика, но даже массы черной дыры плюс массы всех звезд, планет, газовых облаков, которые мы можем видеть, все еще недостаточно.
Итак, мы знаем, что, если не существует какого-то аспекта законов природы, о котором мы не знаем, в большинстве галактик должно быть намного больше массы, чем мы можем видеть. Необходимо учитывать обе эти возможности.
Мы не думаем, что новые особенности в законах природы являются реальным ответом. Есть и другие свидетельства того, что законы, такие как гравитация, действуют в галактических (и даже, по-видимому, космических) масштабах так, как мы думаем. Слишком много экспериментов за десятилетия дали бы другие результаты, если бы гравитация работала совсем по-другому в галактических и более крупных масштабах. Поэтому мы не думаем, что это ответ.
Итак, ответ заключается в том, что галактики содержат гораздо больше материи, которую мы почему-то не можем обнаружить напрямую, но мы совершенно уверены, что она там должна быть. Мы даже не можем обнаружить никакой дополнительной материи в необходимом масштабе в нашей собственной галактике, Млечном Пути. Мы называем эту невидимую материю "Темной материей", потому что она невидима (темна) для наших детекторов, и у нас есть некоторые идеи, что это могло бы быть, но мы все еще пытаемся доказать, что это такое, и непосредственно обнаружить ее.
Известно, что доказательства этого также включают исследования сталкивающихся и не сталкивающихся галактик. Мы можем изучить изображения, чтобы определить, где, по-видимому, масса, а где, по-видимому, действует гравитация. Например, гравитация искажает далекий свет ("гравитационное линзирование"), и мы можем изучить, где находится центр этого искажения. В не сталкивающихся галактиках результаты показывают, что гравитационные эффекты возникают там, где находится масса - они сосредоточены в одном и том же месте. Но в сталкивающихся или недавно столкнувшихся галактиках гравитационные эффекты смещаются в другое место, чем предполагает видимое распределение массы. Если бы сама гравитация действовала не так, как мы думаем, или в нашей работе был недостаток, мы ожидали бы увидеть эффект во всех галактиках, а не только в сталкивающихся. Но на самом деле мы видим такие эффекты только в галактиках, масса которых изменяется или была недавно изменена, и это подтверждает мнение о том, что существует гораздо более массивное и крупное распределение невидимой материи, распределение / форма которой обычно симметрична вокруг галактики, но во время столкновения искажается, вызывая смещение галактики.общее распределение массы изменится гораздо сильнее, чем можно предположить по движению ее видимых звезд.
Итак, центральная черная дыра в галактиках - это не то, что удерживает их вместе. Масса Млечного Пути может равняться миллионам звезд, но он содержит сотни миллиардов звезд - примерно в пятьдесят тысяч раз больше - и огромное количество темной материи, которая, как мы знаем, присутствует там в форме, которую наши инструменты пока не могут "увидеть". По некоторым оценкам, масса этой темной материи может быть огромной - почти в 10 раз превышает массу видимых звезд и вещества (90% от общей массы галактики) и простирается более чем в 10 раз дальше видимых звезд галактики - в результате чего общая масса галактики может достигать 1,5 триллиона солнц.
Центральная черная дыра впечатляет и является особенностью галактики, но она совершенно незначительна с точки зрения удержания галактики вместе. Если бы она внезапно исчезла, некоторые звезды ближе к середине изменили бы свои орбиты, но галактика в целом практически не пострадала бы. Вы бы этого почти не заметили.
Что удерживает галактики вместе, так это значительно большая масса их гало из темной материи (как это называется) вместе с их видимыми звездами и объектами в целом, почти для каждой галактики, которую мы изучали.
Как астрономы измеряют расстояния до звёзд и галактик.
Астрономы используют несколько методов для измерения расстояние в космосе. Эти методы "работают" на разных масштабах.
Сверхновые типа Ia.
Сверхновые типа Ia - определённый тип двойных систем с белым карликом, характеризующихся перетеканием вещества на него. При достижение им некоего предела массы происходит грандиозный термоядерный взрыв, в ходе которого выделяется огромное количество энергии. Поскольку этот предел для всех белых карликов равен примерно 1,4 солнечной массы, мощность таких вспышек тоже почти одинаково.
Красное смещение.
Красное смещение - это сдвиг спектров небесных объектов в более длинноволновую область, возникающий благодаря их удалению в результате расширения Вселенной. Величина сдвига(красное смещение z) зависит от скорости удаления, которая, в свою очередь, пропорциональна расстоянию. Метод ненадежен из - за необходимости учета космологической модели. Применяется для измерения удаленности галактик, находящихся за пределами Местной группы(более чем в 10 млн световых лет от нас) и практически вплоть до наблюдаемой границы Вселенной.
Параллакс.
Параллакс - наиболее точный метод основанный на измерении положение звезд относительно намного более удалённых "звёзд фона" при наблюдениях из противоположных точек земной орбиты. Далее по простым тригонометрическим формулам угловое смещение преобразуется в линейное расстояние(чем больше смещение - тем меньше расстояние
Цефеиды.
Цефеиды - яркие массивные звезды, периодически меняющие свой блеск. Между длительностью периода пульсации цефеид и средней мощностью их излучения существует зависимость. Определив по этой зависимости абсолютную яркость звезды и зная ее видимый блеск, можно вычислить расстояние до неё. Метод работает также также для ближайших галактик, разрешаемых на отдельные звезды с помощью современных телескопов.
Астрономы опубликовали фото летнего Сатурна
В пресс-релизе, в котором NASA выложили новое фото Сатурна, агентство назвало планету «настоящим властелином колец». Поспорить с этим трудно, яркие тонкие линии вокруг Сатурна делают его по-настоящему загадочным и величественным.
На новом фото от Hubble можно заметить несколько небольших атмосферных бурь. Астрономы говорят, что это сезонные особенности, которые, по-видимому, приходят и уходят с каждым ежегодным наблюдением. Полоса в северном полушарии всегда остается ярко выраженной, а вот несколько полос слегка меняют цвет из года в год. Атмосфера окольцованной планеты состоит в основном из водорода и гелия со следами аммиака, метана, водяного пара и углеводородов, которые придают ей желтовато-коричневый цвет.
Hubble также смог запечатлеть небольшую красноватую дымку над Северным полушарием. Это может быть связано с нагреванием от солнечного света, который либо изменяет атмосферную циркуляцию, либо разрушает лед из аэрозолей в атмосфере. Другая теория состоит в том, что увеличение солнечного света в летние месяцы изменяет фотохимическую дымку. А вот лишь слегка заметный Южный полюс имеет голубой оттенок.
Но главным элементом фото, конечно же, являются кольца Сатурна. Они в основном состоят из кусочков льда, размеры которых варьируются от крошечных зерен до гигантских валунов. Как и когда образовались кольца, остается одной из самых больших загадок Солнечной системы. Общепринятая точка зрения говорит о том, что они также стары, как и сама планета (более 4 миллиардов лет). Однако опираясь на тот факт, что кольца Сатурна очень яркие, некоторые ученые полагают, что они могли образоваться в эпоху, когда на Земле были динозавры (примерно 240 миллионов лет назад). Но на данный момент не существует удовлетворительных доказательств того, как кольца могли образоваться всего за несколько сотен миллионов лет.
На снимке также отчетливо видны два ледяных спутника Сатурна: Мимас справа и Энцелад внизу.
В апреле 2015 года у Земли было две Луны – по крайней мере, так думали специалисты. Регистрацией и отслеживанием таких тел занимается Центр малых планет (Minor Planet Centre, MPC) Международного астрономического союза, куда стекаются сообщения из разных обсерваторий и стран мира. 27 апреля в МРС было получено и, пройдя ряд проверок, – опубликовано описание астероида 2015 HP116, который оказался захвачен притяжением нашей планеты и временно перешел на геоцентрическую орбиту, сделавшись естественным спутником Земли.
Луна, которой не было
Расчеты показали, что 2015 HP116 вышел на нужную траекторию еще в октябре 2014 года и, заложив несколько неровных оборотов вокруг Земли, с 2019 года вернется к гелиоцентрической орбите и продолжит одинокое путешествие по Солнечной системе. Однако долго ждать не пришлось: не прошло и суток, как МРС снял заявку, выпустив официальное опровержение. «Такое случается, – сказал автор несостоявшейся находки астрофизик Гарет Уильямс (Gareth Williams), – но не в этот раз».
В самом деле, околоземная орбита полна спутниками и разнообразным космическим мусором, включая старые аппараты и разгонные блоки ракет. Поэтому каждое сообщение о новом объекте МРС сверяет с имеющимися данными по таким искусственным телам, и 2015 HP116 оказался именно таким. Более точные сопоставления показали, что «астероид размером около метра» был европейским астрометрическим спутником Gaia. Уильямс наблюдал его с помощью телескопа Pan-STARRS, который неточно оценил яркость цели, что и вызвало недолгую путаницу.
Ученый прав: такое случается. Не далее как в 2007 году MPC выпустил аналогичное уведомление об астероиде 2007 VN84, который, по расчетам специалистов, мог сойтись с Землей на весьма близкое расстояние. Тогда российский астроном Денис Денисенко, пронаблюдав и уточнив орбиту 2007 VN84, обнаружил, что объект является ничем иным как дальним космическим зондом Rosetta, который направлялся к комете Чурюмова – Герасименко и в это время как раз совершал гравитационный маневр, огибая Землю.
Временные и младшие
И еще раз: Гарет Уильямс совершенно прав – такое случается. Некоторые небольшие небесные тела, совершая долгое путешествие вокруг Солнца, могут сближаться с Землей и временно «зацепляться» ее гравитацией. Сделав несколько оборотов по такой геоцентрической орбите, они обычно покидают нас и отправляются дальше. Например, околоземный астероид 2006 RH120 сближается с Землей каждые 20 лет и иногда ненадолго задерживается, становясь временным – вторым после Луны – естественным спутником.
В последний раз такое было между осенью 2006 и летом 2007 годов, когда 2006 RH120 сделал четыре оборота и снова оказался выброшен на геоцентрическую – вокруг Солнца – орбиту. По существующим расчетам, следующая наша встреча состоится в 2028-м. Впрочем, у Луны найдутся и другие младшие и временные сестры. Не далее как в феврале 2020 года астрономы заметили околоземный астероид 2020 CD3, ставший новым временным спутником. Он был захвачен земной гравитацией еще в 2017-м и покинул геоцентрическую орбиту уже в марте 2020-го.
Но и между визитами 2006 RH120 и 2020 CD3 Луна не останется такой одинокой, какой смотрится в ночном небе. Лишь малые размеры и слабый блеск этих объектов мешает регистрировать их чаще. А вот компьютерное моделирование показывает, что такие тела должны сопровождать Землю постоянно. Используя данные о количестве околоземных астероидов и их траекториях, астрономы из Университета Хельсинки подсчитали, что в каждый конкретный момент времени у нашей планеты имеется порядка тысячи «нанолун» (от 10 см в поперечнике) и одна «микролуна» метровых размеров.
По данным финских ученых, типичная траектория таких тел пролегает на расстоянии примерно в 5-10 раз дальше орбиты Луны, и они задерживаются здесь в среднем на срок около года. Однако орбиты некоторых «микролун», смоделированных учеными, оказывались куда более стабильны, и одна из них оставалась возле Земли почти тысячу лет. Возможно, где-то не так далеко от нас и сейчас движется такой спутник, сопровождающий человечество несколько веков. Пусть и не полноценная вторая Луна – но временный и весьма любопытный спутник.
Путешествие по Луне в 4K: ютубер осовременил запись с лунного ровера
С помощью искусственного интеллекта канал Dutchsteammachine улучшил старый, зернистый ролик, снятый на камеру лунохода, до современных стандартов.
Искусственный интеллект
Последний раз астронавты гуляли по Луне в декабре 1972 года, за десятилетия до того, как стали доступны видеокамеры высокой четкости. Они использовали зернистую аналоговую пленку с низким разрешением для записи своих похождений, что затрудняет погружение в происходящее сейчас, когда мы избалованы HD-качеством. Но с помощью современных алгоритмов искусственного интеллекта, позволивших повысить качество классических кадров NASA и увеличить кадровую частоту, ситуация радикально меняется.
YouTube-канал Dutchsteammachine не так давно загрузил кадры миссии «Аполлон-16», прошедшие серьезную обработку. Первоначально снятый на 16-миллиметровую пленку со скоростью всего 12 кадров в секунду, этот ролик демонстрирует перспективу лунного ровера, направляющегося к Станции 4, расположенной на краю кратера. Видео было увеличено до разрешения 4К и интерполировано таким образом, что теперь видеоряд движется со скоростью 60 кадров в секунду. Все это стало возможно благодаря платформе искусственного интеллекта DAIN.
Даже если у вас нет под рукой очков виртуальной реальности, вы все равно сможете насладиться захватывающим зрелищем. Гладкая, широкоформатная и куда более четкая картинка позволит на краткий миг ощутить себя самым настоящем пилотом лунного ровера:
Месяц до старта Perseverance: 7 фактов о лучшем марсоходе в истории
Около месяца осталось до запуска миссии NASA к Красной планете. Самое время систематизировать все, что известно о марсоходе Perseverance — ровере, за которым вскоре будет следить все население Земли.
Perseverance — самое большое, тяжелое и сложное транспортное средство из всех, что создавались для исследования Марса. Ровер оснащен передовыми научными приборами и вычислительными системами для беспилотной посадки. Название аппарату выбирали из 28 000 вариантов, представленных во время конкурса «Name the Rover» («Назови ровер»). Пандемии COVID-19 заметно усложнила подготовку к запуску. Для решения инженерных задач в столь тяжелых условиях от специалистов требовалась выдержка и самоотверженность. Потому в NASA остановились на имени «Perseverance» — «Настойчивость». Чего учёные ждут от своего детища? Раскрываем подробности.
1. Основная задача
Марсоход отправляется на Красную планету, чтобы искать признаки микробной жизни, характеризовать геологию и климат, собирая образцы грунта.
2. Какая информация уже есть в распоряжении исследователей?
В 1997 году первый марсоход Sojourner продемонстрировал, что автоматизированный аппарат может самостоятельно путешествовать по Красной планете. В 2004 Spirit and Opportunity доказал, что когда-то на Марсе была вода, которая затем превратилась в замерзшую пустыню. Curiosity в 2012 высадился в Кратер Гейла, который миллиарды лет назад был наполнен водой. Позже орбитальные аппараты Марса собрали данные о кратере Джезеро с высоты около 322 километров: именно там окажется Perseverance после высадки.
3. О кратере Джезеро
Кратер имеет ширину 45 километров и расположен на западном краю Isidis Planitia — гигантского бассейна к северу от марсианского экватора, образованного в момент, когда космическое тело ударилось о поверхность. Это очень перспективное место для поиска органических молекул и других потенциальных признаков микробной жизни. Там марсоход соберет образцы грунта, которые многое расскажут о геологии и климате планеты.
4. Зачем нужны данные о геологии и климате Марса?
Понимание древних климатических условий Марса и изучение геологической истории дадут исследователям представление о том, почему Земля и Марс, которые образовались из одного и того же материала, «получились» такими разными.
5. Первый полет в обе стороны
Perseverance станет первым марсоходом, который планируют вернуть на Землю после завершения миссии. В земных лабораториях, сложное оборудование которых пока невозможно доставить на Красную планету, ученые смогут детально исследовать собранные ровером образцы грунта и получить максимально подробную информацию о нашем соседе по Солнечной системе.
6. Тренировка высадки человека на другие миры
Миссия NASA — это отчасти контрольное испытание для системы навигации, датчиков и приборов, благодаря которым марсоход сможет миновать опасности во время посадки. В будущем данные о высадке Perseverance помогут произвести контролируемую и безопасную высадку людей на Луну и Марс.
7. «Телемост» с Красной планетой
Perseverance напичкан большим числом камер, чем любая другая межпланетная миссия в истории. Изображения с 24 камер будут фиксировать каждый шаг сложнейшего процесса высадки, которая запланирована на 18 февраля 2021 года. Затем NASA получит снимки ландшафта в высоком разрешении и захватывающих дух деталях. Как и в предыдущих миссиях на Марсе, изображения хотят сделать доступными на веб-сайте миссии.