EVILSPACE

Туманность «Кошачий Глаз» или NGC 6543 — планетарная туманность в созвездии Дракона. Это одна из самых сложных по структуре туманностей. На снимках, сделанных с высоким разрешением телескопом Хаббла, видно множество сплетений, выбросов и ярких дугообразных элементов.

Современные исследования выявили несколько загадок. Сложность структуры обычно объясняется корональными выбросами в двойной звёздной системе в центре туманности, но прямых свидетельств, что центральная звезда имеет компаньона, не найдено. Также, в ходе анализа химического состава различными методами были получены противоречивые данные. Причина этих расхождений неясна.

Измерение точных расстояний до планетарных туманностей всегда представляло собой проблему. Многие методы, применяющиеся для этого, основываются на общих предположениях и могут быть неточны в конкретных случаях.

Однако в последние годы использование телескопа Хаббла позволило ввести новый метод определения расстояний. Все планетарные туманности расширяются, поэтому наблюдения с достаточным угловым разрешением, совершаемые с промежутком в несколько лет, отмечают увеличение видимых размеров туманностей. Обычно это увеличение очень мало — всего лишь несколько миллисекунд в год или меньше. С помощью спектроскопических наблюдений, используя эффект Доплера, можно вычислить линейную скорость расширения вдоль луча зрения. Затем, сравнив угловую скорость роста с линейной, можно рассчитать расстояние до туманности.

В 1994 и 1997 годах NGC 6543 была исследована по этому методу. Её угловое расширение оказалось равным примерно 10 миллисекунд в год, а линейное — 16,4 км/с. В конечном итоге было установлено, что расстояние до туманности приблизительно равно 1000 парсекам (или 3300 световым годам, или 3·1016 км).

По угловой скорости расширения можно также определить возраст туманности. Почти все проведённые измерения говорят о том, что если оно происходило с постоянной скоростью, то от начала образования прошло около 1000 лет. Поскольку вновь выбрасываемое вещество встречает на своём пути сопротивление в виде уже имеющегося (выделенного на ранних стадиях эволюции), этот срок следует считать верхним пределом возраста туманности.

В то же время оказалось, что внешние пиковидные части туманности имеют больший возраст — равный примерно 1600 годам. Скорее всего, они образовались из вещества, выброшенного звездой ещё до образования самой туманности. Как и для большинства далёких астрономических объектов, главные составляющие NGC 6543 — это водород и гелий, в то время как более тяжёлые элементы присутствуют в гораздо меньших количествах. Точный состав может быть определён на основании спектроскопических наблюдений. Все включения обычно описываются по отношению к водороду, самому распространённому элементу.

Различные исследования обычно дают неодинаковые данные по элементному составу. Часто это происходит из-за того, что спектрографы телескопов не могут собрать весь свет, исходящий от исследуемых объектов, а принимают лишь его долю через диафрагму или апертуру объектива. Следовательно, при разных наблюдениях захватываются разные части туманностей.

Но в случае с NSG 6543 результаты измерений в целом сходятся. Содержание гелия относительно водорода составляет 0,12, углерода, как и азота, — 3·10−4, и кислорода — 7·10−4. Это чисто типичные соотношения для планетарных туманностей. Относительное содержание и углерода, и азота, и кислорода выше, чем у нашего Солнца, так как атмосфера звёзд насыщается этими элементами, получающимися в процессе ядерного синтеза, уже ближе к стадии планетарной туманности. Тщательный спектроскопический анализ NGC 6543 показал, что она может содержать небольшое количество вещества, значительно обогащённого тяжёлыми элементами.

Несмотря на активное изучение, туманность Кошачий Глаз хранит много загадок. Похоже, что концентрические кольца, окружающие туманность, были выброшены с интервалами в несколько сотен лет — время, которое сложно объяснить. Считается, что тепловые пульсации, в первую очередь ответственные за образование планетарных туманностей, происходят с интервалом в несколько десятков тысяч лет, а более мелкие поверхностные пульсации — от нескольких лет до десятков лет. Таким образом, механизм, ответственный за выброс вещества с обнаруженным периодом в этой туманности, ещё не известен науке.

Спектры планетарных туманностей состоят из линий испускания. Эти линии могут образоваться либо из-за столкновительного возбуждения ионов туманности, либо из-за рекомбинации электронов с ионами. Линии, возникшие по первой причине, обычно значительно сильнее выражены; это исторически служит для определения содержания элементов. Однако исследования показывают, что для NGC 6543 содержания, вычисленные по линиям рекомбинации, примерно в 3 раза выше, чем те, что были вычислены по линиям столкновения. О причинах этого расхождения ведутся споры.

Канал: https://www.youtube.com/channel/UC-RyhIEG3is1Sfe70-dHYQw

Группа: https://vk.com/club66650642

По мнению ученых, обнаруженная галактика Dragonfly 44 – "темный двойник" нашей галактики и состоит из частиц темной материи. Эти частицы неизвестной человечеству природы, не поглощающие и не отражающие свет, а также вступающие с другими веществами исключительно в гравитационное воздействие.

Изначально ученые считали, что при массе, сопоставимой с нашей галактикой, Dragonfly 44 состоит всего из 47 шаров скоплений и выпускает в несколько сотен раз меньше света, чем Млечный Путь. Однако по расчетам частиц темной массы выяснилось, что она состоит из 90 более массивных скоплений.

В результате новых исследований учеными подтвердилось, что масса теневой галактики аналогична массе Млечного Пути и составляет более триллиона масс Солнца, а звезды приходятся на 0,01% массы галактики, ну а все остальное это темная материя.

Ранее учеными была открыта карликовая галактика LEDA677373 состоящая из газовых образований и способна формировать звезды. Галактика находится на расстоянии 14 миллиардов световых лет от Земли. Интересно то, что галактика имеет способности сжиматься как по спирали, так и по эллипсу. Приблизительно образовалась галактика около шести миллиардов лет назад.

Также учеными была найдена планета, на которой есть кислород, однако из-за аномально высокой температуры (232 Цельсия) жизнь на ней не возможна. Получила планета имя GJ 1132b и находится на расстоянии 39 световых лет от нашей планеты.

Канал: https://www.youtube.com/channel/UC-RyhIEG3is1Sfe70-dHYQw

Группа: https://vk.com/club66650642

Когда мы слышим «фотография с поверхности другой планеты», то первым на ум, как правило, приходит Марс. Оно, конечно, и не удивительно: в последние годы мы избалованы стереоскопическими снимками HRSC, панорамами HiRISE с огромным разрешением, и марсоходом Curiosity с почти ежедневными фотоотчетами.

И даже когда речь заходит об истории вопроса, вспоминаем успех американских миссий «Викинг». Но мало кто помнит (или даже знает) о том, что первая в истории фотография с поверхности другой планеты получена не на Марсе и не американским аппаратом, а советской станцией «Венера-9» в 1975 году.

Итак, к моменту запуска «Венеры-9» у советских ученых было достаточно информации о тех условиях, в которых предстояло вести фотосъемку: в первую очередь, это параметры температуры и давления, необходимые для правильного расчета инженерных конструкций (до «Венеры-4» давление атмосферы считалось равным 10 атм, что привело к разрушению этого спускаемого аппарата еще до достижения им поверхности планеты), а также параметры освещенности для корректной настройки фотоаппаратуры (так, из-за неправильных выдержек фотоснимки с «Марса-2» и «Марса-3» практически не представляли научной ценности).

В состав научной аппаратуры спускаемого аппарата «Венера-9» входили: системы измерения температуры и давления, масс-спектрометр для определения химического состава атмосферы, акселерометры, нефелометры (2), фотометр для исследования светового режима (3 полосы в видимой области + 2 ИК в трех телесных углах), фотометр на полосы поглощения CO2 и H2O, анемометр, гамма-спектрометр для определения содержания естественных радиоактивных элементов в венерианских породах, радиационный плотномер для определения плотности грунта в поверхностном слое планеты, панорамные телефотометры (2).

Для получения изображения поверхности Венеры в месте посадки спускаемого аппарата панорамная камера устанавливалась в герметичном приборном отсеке, в котором в течение длительного времени обеспечивались нормальные условия по температуре и давлению. Кроме того, необходимо было создать «оптическое окно» к поверхности Венеры, где давление могло достигать 100 атм, а температура 500°С, и не допускать их влияния на камеру. Эти обстоятельства требовали целого ряда оригинальных технических и конструкторских решений. Так, за двое суток до подлета к планете производилось внутреннее захолаживание системы (до -10°С). 

Для стабилизации внутреннего температурного режима во время работы на поверхности использовались сотовые композитные материалы с малой теплопроводностью, экранно-вакуумная изоляция, аккумуляторы тепла из тригидрата азотнокислого лития, обладающего высокой удельной теплоемкостью и температурой плавления ~30°C. После 75-минутного спуска и часовой работы на поверхности Венеры, температура внутри спускаемого аппарата поднялась с начальных -10°C до 60°C

Существенное влияние на конструктивно-компоновочную схему оказал комплекс задач, связанных с обеспечением необходимого поля зрения камеры и разрешения на поверхности. В НПО им. Лавочкина (разработчик аппарата) было признано наиболее целесообразным расположить камеру в верхней зоне приборного контейнера. Однако ввиду необходимости передачи изображения как ближнего, так и дальнего плана ось панорамирования камер была наклонена на 50° к вертикальной оси посадочного аппарата. При этом минимальное расстояние от поверхности до камеры составляло около 1 м. 

Таким образом в поле зрения камеры должна была попасть часть устройства с нанесенными на нее тестовыми контрастными изображениями. Такое расположение камеры позволяло получить изображение поверхности при малой прозрачности атмосферы и определить фотометрические характеристики поверхности планеты, а также в случае благоприятных метеоусловий получить панораму, охватывающую значительную площадь поверхности Венеры.+

В месте установки камеры со стороны наружной части приборного отсека располагался оптический иллюминатор цилиндрической формы:

Иллюминатор был изготовлен из толстостенного кварцевого стекла толщиной 10 мм с фокусным расстоянием 371 мм и светопропусканием 95%. Внутри цилиндрического иллюминатора было расположено перископическое устройство камеры со сканирующим зеркалом. Тем самым основные тепловые потоки, проникающие через иллюминатор, воздействовали только на верхнюю часть камеры, не достигая электронной аппаратуры.

Для обеспечения заданного теплового режима и исключения влияния высокой температуры на аппаратуру камера и иллюминатор были закреплены в приборном отсеке при помощи нетеплопроводных и теплопоглотительных конструктивных элементов. Иллюминатор был закрыт мощной теплоизоляцией, за исключением смотрового выреза‚ обеспечивающего необходимое поле зрения. Смотровой вырез, в свою очередь, был закрыт теплоизоляционной крышкой, которая с помощью пироустройств сбрасывалась после посадки. Этим обеспечивался, во-первых, тепловой режим камеры во время снижения, а во-вторых‚ защита стекла иллюминатора от возможного закопчения, осаждения и конденсации на нем продуктов газовыделения теплозащиты и каких-либо непрозрачных осадков из атмосферы Венеры.

Поскольку у советских инженеров имелся большой положительный опыт использования оптико-механических панорамных камер на лунных аппаратах, как неподвижных («Луна-Э», «Луна-13»), так и подвижных («Луноход-1», «Луноход-2»), а оптические и электрические характеристики этих камер в целом соответствовали потребностям венерианской миссии, было решено использовать именно их. Единственное, в отличие от лунных камер, работавших непосредственно во внешней среде, в данном случае была предусмотрена защита от особо жестких климатических воздействий на Венере.

В оптико-механической панорамной камере используется принцип сканирующего телефотометра. Основные элементы камеры и их установка на аппарате:

Как уже говорилось выше, камера была расположена внутри герметичного и теплоизолированного корпуса. Съемка поверхности производится через цилиндрический иллюминатор, внутри которого установлено сканирующее зеркало и элементы его привода. Обзор окружающей поверхности в номинальном угле 40х180° осуществляется за счет двух движений сканирующего зеркала — вращения вокруг оси панорамирования и качания в плоскости, проходящей через эту ось. Для повышения надежности получения изображения в условиях пониженной освещенности или очень малых контрастов снаружи были установлены два источника искусственного света, освещающих локальные зоны поверхности в двух секторах панорамы.

Конструктивно камера разбивается на две части: основной корпус и перископическое устройство. Перископ выносил за пределы теплоизоляционных оболочек сканирующее зеркало и располагается в зоне, где температура могла достигать 475°С. Основной же корпус с электронными блоками и оптической системой находится в зоне, где рабочая температура не превышала 40-50°С. Перископическое устройство выполнено в виде тонкостенной трубы из материала с низкой теплопроводностью. Качание зеркала от кулачка и толкателя производилось через проволочную тягу длиной 250 мм. Труба перископа, вращавшаяся при панорамном обзоре, была установлена на шарикоподшипниках, между которыми был расположен радиатор, обеспечивающий передачу тепла на корпус. В самом корпусе по всему периметру были сделаны герметичные полости, заполненные тригидратом азотнокислого лития, обладающим большой теплоемкостью.

Пучок лучей от поверхности, проходя через иллюминатор, становится расходящимся в сагиттальном сечении, так как иллюминатор представляет собой цилиндрическую линзу (см. фотографию выше). Расходящийся пучок падает на сканирующее зеркало и, отражаясь от него, попадает на компенсирующую цилиндрическую линзу, передний фокус которой совпадает с задним фокусом иллюминатора. После линзы пучок снова становится параллельным и, отражаясь от поворотного зеркала, проходит через объектив с фокусным расстоянием 28 мм и относительным отверстием 1:2. В плоскости изображения стоит диафрагма, которая является развертывающим элементом, формирующим апертурную характеристику камеры. После диафрагмы пучок попадает на светоприемник. На время обратного хода строчной развертки световой поток перекрывается гребешком обтюратора. В это же время фотодиод засвечивается лампой накаливания через отверстие на обтюраторе и формирует электрический импульс начала обратного хода. Во время обратного хода происходит калибровка прибора. Для этой цели свет от лампы, яркость которой стабилизирована, с помощью световода подается на светоприемник.

Сканирующее зеркало совершает колебательное движение (строчная развертка), отклоняя световые пучки на угол ±20° с линейной угловой скоростью и обратным ходом, составляющим 10% от периода строки. Одновременно сканирующее зеркало поворачивается вокруг оси панорамирования. Конструкция камеры позволяла производить полный панорамный обзор в угле 360°, однако поле зрения, не закрытое элементами самого аппарата, составляет величину, примерно в два раза меньшую, поэтому панорамная развертка ограничена углом 180±4°.

Все приборы посадочного аппарата, в том числе и панорамная камера, работали в автоматическом режиме и управлялись программно-временны́м устройством, которое после посадки подавало на камеру команду на включение. После этого собственная автоматика камеры производила включение и выключение осветителей в заданных секторах обзора и реверсирование развертки по достижении камерой крайних положений угла панорамирования. С выхода камеры видеосигнал подавался на кодирующее устройство и далее на передатчик. Каждые 4 минуты видеосигнал прерывался, так как в канал связи поступала телеметрическая информация со всех научных приборов аппарата. А поскольку панорамная развертка в это время не прекращалась, это приводило к потере 4-5 строк изображения на каждый цикл измерений. В это же время передавалась следующая информация о работе камеры: изменение уровня автоматической регулировки чувствительности, изменение азимутального угла, наличие строчной развертки, наличие видеосигнала, моменты включения и выключения осветителей, температура камеры.+

Вот так выглядела необработанная панорама:

После устранения шумов данная панорама стала выглядеть так:

Некоторыми любителями были найдены пленки с необработанными 6-битными данными, по которым они самостоятельно проводили реконструкции. Наиболее известна работа Дона Митчела:

Им же проведена работа по реконструкции снимков «Венеры-10», «Венеры-13» и «Венеры-14».

А закончить свой рассказ я бы хотел впечатляющим цветным изображением с «Венеры-13». Хочется искренне верить, что тот прорыв, который советская школа сделала в космонавтике, несмотря на частые неудачи, не забудется и новое поколение российских ученых внесет не меньший вклад в дело изучения космоса.

Им же проведена работа по реконструкции снимков «Венеры-10», «Венеры-13» и «Венеры-14».

А закончить свой рассказ я бы хотел впечатляющим цветным изображением с «Венеры-13». Хочется искренне верить, что тот прорыв, который советская школа сделала в космонавтике, несмотря на частые неудачи, не забудется и новое поколение российских ученых внесет не меньший вклад в дело изучения космоса.

P.S. Для всех интересующихся очень рекомендую сайт Дона Митчела, http://mentallandscape.com который не только обработал первоначальные фотоснимки Венеры, но и собрал массу уникальной информации о советских космических аппаратах и их научном оборудовании.

Канал: https://www.youtube.com/channel/UC-RyhIEG3is1Sfe70-dHYQw

Группа: https://vk.com/club66650642

Некоторые вулканы вместо расплавленных пород извергают воду и газ. Оказывается, существуют вулканы, которые извергают не расплавленные породы, а воду, аммиак и соединения метана в жидком или газообразном состоянии. Такие вулканы находятся на некоторых планетах и других небесных телах, где сохраняется крайне низкая температура окружающей среды.

По некоторым данным, под поверхностным слоем небесных тел находится слой льда, который даже при небольшом количестве тепла начинает плавиться. А поскольку жидкость является менее плотной, то она легко выталкивается на поверхность небесного тела. Таким образом, происходит выброс жидкости, газов и обломков льда.

Впервые криовулканы были обнаружены космическим аппаратом «Вояджер-2» на спутнике Нептуна Тритоне. Так, в районе южной полярной шапки этого спутника были замечены небольшие вытянутые темные пятна, которые, как выяснилось, были газовыми струями азота, выходящими из жерла криовулкана. Всего на полученных снимках Тритона насчитывалось около 50 таких пятен. Вероятными причинами криовулканизма на спутнике считается влияние солнечной энергии, а также воздействие гравитационного поля Нептуна.

А в 2004 году автоматической станцией «Кассини» было зарегистрировано действие криовулканов на спутнике Сатурна Энцеладе, где были замечены бьющие из его недр фонтаны воды высотой в несколько сотен километров! Причиной фонтанирования, как предполагают ученые, могут быть колебания спутника при движении по орбите.

Сегодня известно много других небесных тел, на которых действуют криовулканы. Например, на некоторых спутниках Урана, в частности на Титании, и на других спутниках Сатурна.

Канал: https://www.youtube.com/channel/UC-RyhIEG3is1Sfe70-dHYQw

Группа: https://vk.com/club66650642

Изучением черных дыр всерьез физики занялись не так давно — хотя сама концепция их существования появилась еще в позапрошлом веке. Но идея присутствия где-то в космосе таких объектов казалась настолько фантастической и недоказуемой, что практически не рассматривалась всерьез. В этой статье — рассказ об истории открытия «застывших звезд» и о том, что происходит с пространством и временем на границах черной дыры.

Долгая история неверия

В 1783 году священник из английской деревни Торнхилл Джон Митчелл представил в журнал «Философские труды Лондонского Королевского общества» свою статью. В ней он писал, что достаточно массивная и компактная звезда будет иметь столь сильное гравитационное поле, что свет не сможет уйти от нее далеко — он будет затянут обратно за счет гравитационного притяжения. Митчелл считал, что таких объектов в космосе может быть очень много, но увидеть их невозможно — так как их свет поглощается ими же. Тем не менее теоретически их гравитационное притяжение можно обнаружить. Статья не вызвала ажиотажа в научном сообществе и прошла практически незамеченной.

Спустя несколько лет французский ученый Пьер-Симон Лаплас, незнакомый с работой Митчелла, выдвинул схожую гипотезу. Он опубликовал ее в своем труде «Система мира», однако после второго издания теория из книги исчезла — по всей видимости, Лаплас решил, что о такой дурацкой идее и говорить не стоит.

Жизненный цикл звезды чем-то похож на человеческий — она рождается и умирает. Вначале огромное облако газа (преимущественно водорода) в космосе начинает сжиматься под воздействием собственной гравитации, его молекулы все чаще сталкиваются друг с другом, и их скорости увеличиваются. Газ разогревается, и при определенной температуре возникает реакция термоядерного синтеза, в результате которой образуется гелий. В ходе реакции выделяется тепло и излучается свет. Так возникает звезда. Тепло создает дополнительное давление, которое уравновешивает гравитационное притяжение, и звезда перестает сжиматься — в стабильном состоянии она может существовать более миллиона лет. Но рано или поздно запасы реагирующего водорода у звезды иссякают, и она начинает остывать и сжиматься.

Тут сравнение с человеческой жизнью заканчивается, потому что дальнейшая судьба светила зависит от его массы. Из небольших звезд получаются белые карлики, объекты с плотностью в сотни тонн на кубический сантиметр. В космосе их обнаружено довольно много, и наше Солнце со временем пополнит их ряды. Из более крупных светил образуются нейтронные звезды. Их размер куда меньше, чем у белых карликов, зато плотность составляет сотни миллионов тонн на кубический сантиметр.

И, наконец, если масса звезды достаточно велика, то образующаяся нейтронная звезда под воздействием гравитации сжимается все сильнее и сильнее, пока не станет черной дырой.

Одним из важнейших достижений Эйнштейна было открытие природы гравитации. Ученый показал, что она, по сути, является искривлением пространства. Под воздействием массивных объектов оно «проминается», как натянутая эластичная ткань, на которую положили тяжелый предмет. Продолжая это сравнение, можно сказать, что точно так же в виде тяжелого шара можно представить и Солнце, а Земля, будучи значительно более мелким шариком, не притягивается к нему, а всего лишь вращается в получившейся воронке (с той только разницей, что настоящий шарик со временем скатился бы вниз).

Так же можно представить и рождение черной дыры — шар на натянутой эластичной ткани становится все более маленьким и плотным, и ткань все сильнее прогибается под его весом, пока наконец он не становится настолько маленьким, что она просто смыкается над ним и он пропадает из поля зрения. Примерно так происходит и в реальности: пространство-время вокруг звезды свертывается, и она пропадает из Вселенной, оставляя в ней лишь сильно искривленную область пространства-времени. В самой же черной дыре искривление пространства-времени становится бесконечным — такое состояние физики называют сингулярностью, и в нем нет ни пространства, ни времени в нашем понимании.

Из-за происходящего искривления лучи света, идущие от звезды, меняют свои траектории. Если представить себе эти лучи как конусы, вершина которых — у звезды, а «подошва» — это круг расходящегося света, то можно сказать, что в процессе коллапса эти конусы постепенно все больше наклоняются внутрь, к звезде. Наблюдателю, смотрящему на этот процесс, будет казаться, что свечение становится все более тусклым и красным (это потому что красный свет имеет наибольшую длину волны). В конце концов искривление (то есть гравитационное поле) станет настолько сильным, что ни один луч света не сможет выйти наружу.

Согласно теории относительности, ничто не может двигаться быстрее света, и это означает, что начиная с этого момента ничто не может выбраться за пределы этого гравитационного поля. Эту область пространства, из которой нет выхода, и называют черной дырой. Ее граница определяется по траектории тех световых лучей, которые первыми потеряли возможность выйти наружу. Она называется горизонтом событий черной дыры — так же как, глядя из окна, мы не видим, что находится за горизонтом, так и условный наблюдатель не может понять, что происходит внутри границ невидимой мертвой звезды.

Убеждение, что ничто не может покинуть черную дыру, было незыблемым до 70-х годов XX века. А в 1974 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры в результате квантовых процессов все же излучают разнообразные элементарные частицы, преимущественно фотоны. В 2010-х годах разные группы ученых в лабораторных условиях подтвердили его предположение. При этом в природе такого излучения пока не было обнаружено, как, впрочем, и самих черных дыр — Нобелевская премия за их открытие еще ждет своего счастливчика.

Канал: https://www.youtube.com/channel/UC-RyhIEG3is1Sfe70-dHYQw

Группа: https://vk.com/club66650642