Звёздное рождение Титана

  Астрономы получили прямое доказательство синтеза тяжёлых элементов при взрыве сверхновых. Таким доказательством стало открытие жёсткого рентгеновского излучения радиоактивного изотопа титана-44 от остатка сверхновой SN1987А. Об этом исследователи из ИКИ РАН и Европейского центра космических исследований и технологий (ESTEC) сообщили в письме, опубликованном в журнале «Nature»18 октября 2012 года. На сегодняшний день господствующая гипотеза об образовании веществ во Вселенной гласит, что элементы легче углерода и кислорода получаются в ходе термоядерных реакций в недрах звёзд. Самые массивные из них способны производить углерод и кислород. Синтез более тяжёлых ядер требует процессов, сопровождающихся существенно большим выделением энергии. Как полагают астрофизики, такие процессы могут протекать лишь при взрыве сверхновых, в ходе которых и рождаются тяжёлые элементы. Сверх-новыми называют звёзды, блеск которых при вспышке (взрыве) увеличивается в десятки раз, порою превышая светимость их галактик. Взрыв сверхновой — финальная стадия жизни звезды, при этом её ядро коллапсирует под собственным весом, и выделившаяся в результате коллапса энергия «разметает» по пространству внешнюю оболочку, тем самым выбрасывая наружу синтезированные элементы. Обогащение межзвёздной среды кремнием, кальцием, железом, другими элементами этой группы и сделало возможным образование планет земного типа и зарождение жизни.
Однако прямых подтверждений этой концепции до сих пор было не так много. Среди наиболее убедительных — регистрация оптического, рентгеновского и гамма-излучения от радиоактивного распада кобальта-56 в железо-56 в остатке сверхновой SN1987А. Последняя вспыхнула в Большом Магеллановом Облаке 25 лет назад и стала единственной близкой (160 тысяч световых лет) и яркой сверхновой, наблюдавшейся человечеством за последние 450 лет.
 Авторы опубликованного в «Nature» письма сообщают, что открытие жёсткого рентгеновского излучения изотопа титана-44 сделано на основе длительных наблюдений (2003—2011) Большого Магелланова Облака с помощью международной астрофизической обсерватории ИНТЕГРАЛ (сокращение от INTErnational Gamma Ray Astrophysical Laboratory). На основе измеренных потоков излучения астрофизики оценили массу образовавшегося при взрыве титана-44 приблизительно в 6×1026 кг, что составляет 0,03% массы Солнца или примерно 100 масс Земли. Эта величина несколько превышает теоретические расчёты, что может свидетельствовать как о не совсем обычном режиме взрыва сверхновой, так и о несовершенстве теоретической модели. Поэтому прямые наблюдения линий титана-44 очень важны для дальнейшего моделирования процессов, происходящих при взрывах сверхновых.
 Сообщение об открытии жёсткого рентгеновского излучения радиоактивного изотопа титана-44 совпало с десятилетием запуска ИНТЕГРАЛа, отмечавшимся за день до выхода публикации. Обсерватория исследует Вселенную в жёстком рентгеновском и гамма-диапазонах энергий. Объекты изучения — взрывы и остатки сверхновых, нейтронные
звёзды, чёрные дыры, белые карлики, аннигиляция антивещества, свечение межзвёздной среды под действием космических лучей высоких энергий и другие «бурные» процессы в нашей Вселенной. Благодаря данным, полученным с помощью орбитальной обсерватории, современные знания о Вселенной значительно расширились. Вдвое увеличилось число известных объектов на небе, стала понятна природа рентгеновского свечения галактики, то есть решена проблема так называемого рентгеновского «хребта» галактики. Открыты нейтронные звёзды в коконах пыли и газа и вспыхивающие нейтронные звёзды в двойных системах со сверхгигантами, механизмы нетеплового излучения чёрных дыр и магнитаров — нейтронных звёзд со сверхсильными магнитными полями. Получила подтверждение гипотеза, что сверх массивная чёрная дыра в ядре нашей Галактики была активна ещё совсем недавно — около 300 лет назад. Обнаружено, что активные сверх массивные чёрные дыры в ближней Вселенной распределены неравномерно, отражая распределение материи в целом.
  ИНТЕГРАЛ будет работать до 2014 года, а возможно, при продлении финансирования, и до 2016-го.

 По информации
Института космических
исследований РАН.  «Наука и жизнь» № 12, 2012.

Высокосные годы

  Согласна астрономическим измерениям, Земля сегодня совершает полный оборот вокруг оси за 23 часа, 56 минут и 4,09 секунды. За 365 таких оборотов вокруг оси, то есть суток, она один раз обходит Солнце и возвращается в ту же точку своей орбиты. Но поскольку сутки чуть короче 24 часов, Земля не успевает повернуться на полные 360 градусов вокруг своей оси. Для того, чтобы это сделать, ей нужно чуть больше времени - не 365, а, как показывают расчеты, 365,242188931 суток.

     Это означает, что, если бы календарный год имел ровно 365 суток, то за 100 лет Земля отставала бы от нужного положения примерно на 25 дней. На таком календаре первое апреля пришлось бы на начало марта. Чтобы этого не было, Юлий Цезарь в 46 году до новой эры ввел в обиход календарь ("юлианский"), в котором каждые 4 года к одному из месяцев прибавлялись сутки. Это все равно, как если бы каждый год имел не 365, а 365, 25 больше чем 365, 242 , то теперь год стал на 0,0079 суток длиннее необходимого. В результате, за каждые 400 лет набегало примерно 3 лишних суток.

 Поэтому в 1582 году папа Григорий ввел новый календарь ("григорианский"), в котором, во-первых, были разом вычеркнуты 10 дней, набежавших со времен прежнему имел один дополнительный день в феврале, но для того, чтобы снять набегающие за 400 лет 3 дня, приказано на переходе от столетия к столетию считать год високосным лишь в том случае, если его номер делился не только на 4, но и на 400! По этому правилу 2000-й год - високосный, а вот 2100-й, 2200-й и 2300-й на 400 не делятся и у них феврали имеют 28 дней; таким манером за 400 лет изымаются как раз трое лишних суток. В результате этой реформы длительность среднего года сделалась 365,2425 суток. Это настолько близко к 365,242188931, что лишние сутки в григорианском календаре набегают лишь за 3200 лет.

    Все это было бы хорошо, если бы еще Земля вращалась все время с одной и той же скоростью. Но она время от времени испытывает землетрясения. При этом огромные внутренние части планеты перестраиваются, стараясь "упаковаться" потеснее, то есть, грубо говоря, стать ближе к центру планеты. Но у каждой такой части, как у всякой вращающейся массы, есть некая характеристика, которая в физике называется, "момент вращения". Согласно той же физике, этот момент равняется произведению вращающейся массы на скорость ее вращения и на расстояние до центра вращения (то есть до центра Земли). Этот момент при отсутствии внешних воздействий на тело должен оставатся неизменным. Но поскольку при землетрясении нрасстояния частей Земли до ее центра уменьшаются, то для неизменности произведения должна увеличиваться скорость вращения Земли как целого. И действительно, после недавнего землетрясения в Фукусиме приборы показали, что сутки укоротились на 1,8 микросекунды, а после землетрясения 2004 года на Суматре (9,1 балла) - на целых 6,8 микросекунды.

     Но и это не все! Увы. Кроме спорадических землетрясений Земля испытывает постоянное воздействие Солнца и Луны, тяготение которых вызывает в земной коре сухопутные "приливы" - образование двух горбов, которые прикатываются внутри земли, следуя за Луной или Солнцем. Эти горбы, напротив, тормозят вращение Земли, и их торможение много больше, чем ускорение от землетрясений, - 14 микросекунд каждый год. Исследуя приливные сдвиги слоев, которые каждый год напластовываются на дре океанов, ученые обнаружили, что за последние 620 миллионов лет приливное торможение, несмотря на свою ежегодную малость, удлинило сутки на целых 2 часа. Иначе говоря, 620 миллионов лет назад Земля делала полный оборот вокруг своей оси не за 24 часа, а всего за 22. Если экстраполировать эту закономерность вспять к моменту рождения Земли - примерно 4,5  миллиарда лет, - то окажется что новорожденная Земля затормозится на ту же закономерность в будущее? Уже через 4 миллиона лет Земля затормозится на столько, что в сутках станет ровно 24 часа,  и надобность в високосных годах вообще отпадет. А потом - потом придется снова вводить високосные года, но наоборот - отнимая дни у какого-нибудь месяца.

Издательство: Знание сила 2012 год. 

Ледяная планета Титан!

   Геофизики Стэнфордского университета установили, что ледяная кора на Титане - самого большого спутника Сатурна - в два раза больше, чем утверждали раньше. 

 Планета Титан давно интересовала ученых из-за сходства с Землей. Титан имеет схожую слоистую концентрическую структуру, не на много отличающуюся от  Земли, вероятно у Титана есть твердое ядро, образованное смесью камня и льда.  Над ядром находится жидкий океан, покрытый сверху ледяной корой. Диаметр ядра примерно 4000 км. Океан остаётся жидким за счет тепла, выделяемого при распаде радиоактивных элементов в ядре. Согласно новым подсчетам, основанным на связи момента инерции и толщины слоев, ледяная кора Титана составляет 200 км, что в два раза больше прежних оценок. Причем на полюсах кора на 3 км тоньше, а на экваторе - на 3 км толще основного покрытия. Данные ученых меняют представление и о строении других слоев Титана. Если ледяная кора толще, значит, внутри Титана выделяется меньше радиоактивного тепла. По одной из версий, объясняющих это, ядро менее каменистое и более ледяное. Однако, возможно, это связано с более сильным приливным взаимодействием Титана с Сатурном. Как бы то ни было, более толстую кору Титана будет сложнее пробурить: в будущем ученые планировали бурение коры этого спутника для изучения химического состава его океана. Миссия "Кассини" недавно была продолжена до 2017 года, поэтому через пять лет модель Титана будет усовершенствована с учетом полученных за это время новых данных.

 Титан - единственное тело в солнечной системе (кроме Земли) где доказано наличие жидкости на поверхности - метано-этановых озёр.

Журнал: Популярная механика 2013 год.

Ученые узнали как пуста Вселенная?

   

   Согласно последним данным, в среднем на одну звезду во Вселенной приходится 70 миллиардов кубических световых лет. Если бы звезды были расположены равномерно, а не собраны в галактики, между ними было бы в среднем по 4150 световых лет.

 Иными словами, свет от одной звезды доходил бы до другой только через 4150 лет; для сравнения, от нас до ближайшей звездной системы всего 4 световых года. Исследование, представленное в журнале Science, было посвящено оценке плотности "светового тумана", выяснению того, сколько света от звезд гуляет по Вселенной - и оно, среди всего прочего, дало приведенные выше цифры.

 Зачем астрономам из Стэнфордского университета и университета Калифорнии потребовалось знать плотность звездного света? Кроме того, что это позволило лишний раз убедиться в огромных масштабах Вселенной? Дело в том, что для астрофизиков особый интерес представляет не звездный свет, а гамма-излучение высоких энергий, возникающее в разного рода экстремальных процессах вроде поглощения звезд черными дырами или при формировании струи плазмы длиной в несколько тысяч световых лет. Но энергия квантов такого излучения столь высока, что "нормальные" законы физики для них уже недействительны - в частности, такое излучение начинает само взаимодействовать даже с рассеянным по Вселенной звездным светом!

Чем дальше от нас какой-нибудь источник гамма-лучей с экстремально большой энергией, тем тусклее он кажется при наблюдении. И не только из-за расстояния, но и из-за поглощения "световым туманом". Знать то, насколько этот "туман" плотен (то есть то, сколько по космосу гуляет звездного света) важно для корректной оценки результатов наблюдений, что в конечном итоге означает корректность наших представлений об эволюции Вселенной в целом. Ведь те самые дальние источники излучения - это одновременно и самые древние из наблюдаемых нами объектов, астрофизики не далее как вчера сообщили о подробностях гибели одной из первых сверх массивных звезд.

 О важности задачи говорит хотя бы то, что определение плотности светового излучения было названо одной из главных целей космического телескопа "Ферми", с которым работали ученые. Космический телескоп "Ферми" - это не привычный нам инструмент для наблюдения неба в видимом свете, инфракрасном излучении или ультрафиолетовых лучах - "Ферми" скорее правильнее назвать сложнейшим детектором гамма-квантов, который напоминает установки с Большого адронного коллайдера или аналогичного ускорителя частиц. Эта космическая обсерватория фиксирует частицы с энергией в десятки гига электронных вольт, то есть в тысячи раз большей, чем характерная энергия ядерных реакций.

Источник: http://www.detalimira.com/news/561/