Neir0z

Область космического пространства вблизи Земли называется околоземным пространством или околоземной орбитой. Околоземное пространство охватывает различные орбиты, на которых находятся искусственные спутники, космические станции и другие космические аппараты.

На высоте 100 километров над Землей начинается космическое пространство.источник: NASA/Nicole Mann

Околоземное пространство делится на несколько типов орбит: низкую околоземную орбиту (от 160 до 2 000 км), среднюю околоземную орбиту (от 2 000 до 35 786 км) и геостационарную орбиту (35 786 км). На высоте 100 км находится линия Кармана — международная граница между атмосферой и космосом.

Межпланетное пространство

Эта среда состоит из массы и энергии, которая заполняет Солнечную систему и через которую движутся все крупные тела: планеты, карликовые планеты, астероиды и кометы. До 1950 года межпланетное пространство считалось либо пустым вакуумом, либо состоящим из «эфира» — гипотетической всепроникающей среды, колебания которой проявляют себя как электромагнитные волны.

На самом деле в межпланетном пространстве есть межпланетная пыль, космические лучи и горячая плазма солнечного ветра. Температура межпланетной среды изменчива. Для частиц пыли в поясе астероидов температуры колеблются от −73 °C до −108 °C.

«Вояджер-1», запущенный в сентябре 1977 года, исследует самые дальние уголки Солнечной системы.источник: NASA

То, как межпланетная среда взаимодействует с небесными телами, зависит от того, есть ли у них магнитные поля или нет. Например, у Луны нет магнитного поля, и солнечный ветер воздействует прямо на ее поверхность. Планеты с собственным магнитным полем, такие, как Земля и Юпитер, окружены магнитосферой — их магнитное поле доминирует над солнечным. Магнитосфера защищает планету от потоков заряженных частиц солнечного ветра.

Межзвездное пространство

Ученые определяют начало межзвездного пространства как место, где постоянный поток вещества и магнитное поле Солнца перестают воздействовать на его окрестности. Эта граница называется гелиопаузой. Область космического пространства, заполняемая плазмой, которая исходит от Солнца и окружает всю Солнечную систему, — это гелиосфера. На границе между гелиосферой и межзвездным пространством солнечный ветер замедляется и вступает в контакт с плазмой, поступающей из межзвездного пространства.

Это область между звездами содержит разные формы материи: нейтрино, заряженные частицы, атомы, молекулы, темную материю и фотоны. Среднее расстояние между звездами в галактике Млечный Путь — около пяти световых лет, хотя они более сгруппированы вблизи центра галактики, а не на окраинах, где расположены Солнце и Земля.

Межзвездная среда включает газ в ионной, атомарной и молекулярной форме, а также пыль и космические лучи. Она заполняет межзвездное пространство и плавно переходит в окружающее межгалактическое пространство.

Межгалактическое пространство

Это огромные пустые области, которые расположены между галактиками. Например, между Млечным Путем и Андромедой около 2,5 миллиона световых лет межгалактического пространства.

Межгалактическое пространство максимально приближено к абсолютному вакууму. Ученые подсчитали, что на кубический метр приходится только один атом водорода. Плотность материала выше вблизи галактик и ниже в средней точке между галактиками.

Источник: Esahubble

Галактики связаны разреженной плазмой, которая образует космические нитевые структуры. Плазма, составляющая межгалактическую среду, в основном состоит из ионизированного водорода.

Межгалактическую среду можно увидеть в телескопы на Земле, потому что она нагрета до десятков тысяч и даже миллионов градусов. Этого достаточно, чтобы электроны могли покинуть ядра водорода во время столкновений. Ученые могут обнаружить энергию, выделившуюся в результате этих столкновений, в рентгеновском спектре. Рентгеновская обсерватория NASA «Чандра» — космический телескоп, предназначенный для поиска рентгеновских лучей, — обнаружила обширные облака горячей межгалактической среды в регионах, где галактики сталкиваются друг с другом в виде скоплений.

Астрономы также находят в межгалактическом пространстве звезды. Их называют межгалактическими или звездами-изгоями. Считается, что эти звезды были выброшены из своих родных галактик черными дырами или после столкновения с другими галактиками. В исследовании 2012 года сообщалось о более чем 650 таких звезд на краю Млечного Пути, но, по некоторым оценкам, их там могут быть триллионы.

Что такое Вселенная?

Проще говоря, это все. Она включает в себя всю материю, энергию, планеты, звезды, галактики и другие космические объекты. Это и физическое пространство, и время, и, в конце концов, человечество. Хотя размер всей Вселенной неизвестен, можно измерить размер наблюдаемой ее части — примерно 93 миллиарда световых лет в диаметре.

Вселенная возникла около 13,8 миллиарда лет назад в результате Большого взрыва и с тех пор продолжает расширяться. Она состоит из множества галактик, которые объединены гравитационными взаимодействиями. Галактики в свою очередь состоят из звезд, планет, астероидов, комет и других космических объектов. Существуют также области, заполненные межгалактическим газом и пылью.

При изучении движения галактик стало ясно, что в пространстве содержится гораздо больше материи, чем приходится на долю видимых объектов — звезд, галактик, туманностей и межзвездного газа. Эта невидимая материя известна как темная материя. Ученым еще предстоит постичь ее природу.

Рентгеновская лаборатория NASA запечатлела столкновение как минимум четырех скоплений галактик. Синим цветом выделена предполагаемая темная материя. источник: NASA

В самом большом масштабе галактики распределены равномерно и одинаково во всех направлениях, а это означает, что у Вселенной нет ни края, ни центра. В меньших масштабах галактики распределены в скопления и сверхскопления, которые образуют огромные нити и пустоты в пространстве.

В чем разница между Космосом и Вселенной?

Эти термины часто используются как синонимы, но у них есть отличия. Под Вселенной понимается все, что существует, включая время и пространство, материю и законы, которые ими управляют. Понятие Космоса обычно относится к пустоте или пространству между космическими объектами. В этом контексте он рассматривается как вакуум, заполненный лишь разреженной газообразной средой и другими формами энергии. Вселенную принято ассоциировать с хаосом, а космическое пространство — с порядком.

Космос против Вселенной

Космическое пространство относится к пустоте, которая существует между небесными объектами. Вселенная относится ко всей физической материи и энергии, системам, планетам, галактикам. Она включает в себя не только области между небесными объектами, но и другие аспекты реальности, такие как время, пространство и возможные физические законы.

Источник: Unsplash

Космическая среда не включает небесные объекты, только пустоту между ними. Тем не менее в ней есть, хотя и с очень низкой плотностью, ионы и атомы водорода, космические лучи и электромагнитное излучение, а также гипотетическая темная материя. Вселенная включает в себя все небесные объекты.

Состав космоса — магнитные поля, электромагнитное излучение, нейтрино, пыль и космические лучи. Вселенная состоит из планет, звезд, галактик, а также самого космического пространства.

Основное различие понятий заключается в том, что первое относится к пустоте между небесными объектами, тогда как второе обозначает всю совокупность физической материи и энергии, звездных систем, планет, галактик и все содержимое космического пространства. Таким образом, космос — это часть Вселенной.

Автор: Екатерина Садкова

За последнее время наука смогла обнаружить целый арсенал других всевозможных особенностей этих объектов. Оказывается, они не только способны двигаться почти со световой скоростью и проявлять признаки настоящих космических маньяков, уничтожая и пожирая все на своем пути, но еще и демонстрировать существенно более гибкое поведение, чем мы привыкли от них ожидать. Сегодня поговорим о том, на что еще способны эти объекты.

1.Очень быстро вращаться

Ученые впервые точно измерили скорость вращения сверхмассивной черной дыры. Она поражает – 84 процента от скорости света.

Черная дыра галактики NGC 1365, расположенная в 60 миллионах световых лет поразила исследователей своими характеристиками. Ее диаметр составляет 3,2 миллиона километров, а масса приблизительно равна нескольким миллионам солнечных масс.

При вращении она в буквальном смысле искривляет за собой не только пространство, но и время, создавая пылающий водоворот из рентгеновского излучения, газа и пыли, падающие в ее недра. Вся эта материя, вероятнее всего, попадает в черную дыру с одного направления, что по мнению ученых, придает ей такую невероятную скорость вращения.

2.Объединяться в группы

Самые большие из обнаруженных астрономами галактик в буквальном смысле засеяны сверхмассивными черными дырами. Они настолько огромны, что ученые сомневаются в том, что их прародителями являются одиночные звезды. Ученые долгое время подозревали, что сверхмассивные черные дыры могут рождаться в плотных звездных скоплениях, состоящих из групп умирающих двойных звезд или же групп более компактных черных дыр, которые со временем сливаются между собой, образуя настоящих сверхгигантов.

Что интересно, предположение наконец-то обрело настоящее подтверждение. Рентгеновский анализ центра Млечного Пути показал, что непосредственно в самом центре наше галактики скрывается очень плотная область, в которой, могут находиться до 12 черных дыр, вращающихся вокруг основной центральной черной дыры Млечного Пути – Стрельца А*.

Кроме того, анализ показал, что в общей сложности в центральной области нашей галактики могут находится до 20 000 черных дыр.

3.Кидаться материей размером с Юпитер (иногда в нашем направлении)

Теоретические расчеты и компьютерное моделирование говорят о том, что возле центральной черной дыры нашей галактики – Стрельца А* — может находиться очень массивная звезда, которая каждые 10 тысяч лет очень близко приближается к дыре, из-за чего последняя вытягивает из нее звездное вещество, образуя длинную струю из раскаленной материи. Часть этой материи пожирается самой дырой, другая – выбрасывается в космос. Однако некоторая часть этой материи остается на достаточно удаленном от дыры расстоянии и способна сливаться в клубок размером с планету. Но самое интересно заключается даже не в этом.

Эти клубы материи, в некоторых случаях размером с  Нептун, а иногда и достигающие размера Юпитера, выбрасываются в галактическое пространство со скоростью 3,2 – 32,2 миллиона километров в час. По расчетам исследователей, в результате событий приливного разрушения звезды в космос будут выброшены около 100 миллионов подобных тел. И, возможно, некоторые из них будут направлены в нашу сторону.

4.Скрывать галактическое прошлое

Комплекс радиотелескопов «Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона» (ALMA) позволил ученым впервые взглянуть ну тор черной дыры – скопление пыли и газа, вращающегося вокруг «пасти» галактического монстра и со стороны напоминающего пончик.

Объект исследования находится в 47 миллионах световых лет от нас в созвездии Кита. Благодаря удивительной мощности и чувствительности ALMA, ученые даже рассчитали его ширину. Она составляет порядка 20 световых лет. Наблюдая за торами черных дыр, исследователи могут больше узнать о прошлом галактик. Например, ассиметричная форма тора может говорить о том, что галактика могла слиться с другой галактикой в некий период своей истории в прошлом.

5.Поглощать материю с невероятной скоростью

В миллиарде световых лет от нас в направлении созвездия Волосы Вероники находится очень яркая галактика PG211+143. Своей яркости галактика обязана центральной черной дыре, которая поглощает материю из внешнего космоса с невероятной скоростью – 100 000 километров в секунду.

Исследователи выяснили, что рентгеновское излучение этой галактики демонстрирует значительное красное смещение, что может объясняться движением материи этой галактики прямиком в сторону центральной сверхмассивной черной дыры с огромной скоростью, составляющей порядка 30 процентов от скорости света. Этот газ почти не вращается вокруг черной дыры, а движется прямо к ее центру по прямой линии, находясь на невероятно близком к центру черной дыры расстоянии, составляющем всего лишь 20 размеров черной дыры.

6.Скитаться по космосу

Астрономы долгое время предполагали, что черные дыры иногда могут быть выброшены из своих галактик. И очень серьезное доказательство этому предположению, как оказалось, находится примерно в 8 миллиардах световых лет от нас. Им является квазар 3C 186, обладающий массой в один миллиард солнечных.

Ученые выяснили, что квазар на всех парах стремится покинуть свое родное галактическое скопление. Согласно расчетам исследователей, газовое облако квазара уносится прочь со скоростью 7,6 миллиона километров в час. При такой скорости, например, с Земли до Луны можно будет добраться всего за 3 минуты.

Астрономы считают, что причиной такого «побега» являются гравитационные волны – продукт слияния двух сверхмассивных черных дыр. В результате этого слияния они создали мощнейшую ударную волну, по силе сопоставимой одновременному взрыву 100 миллионов сверхновых, которая в буквальном смысле вытолкнула квазар со своего «насиженного» места.

7.Красть у более крупных сородичей

На данный момент астрономы не только подтвердили пять событий слияний черных дыр и произведенных ими гравитационных волн, но еще и выделили среди них одно, выделяющееся на общем фоне. Речь идет о слиянии двух черных дырах, масса которых согласно прогнозам, должна была составлять 10-15 солнечных. На деле же оказалось, что масса обеих черных дыр превышает 20 солнечных масс.

Проанализировав собранные данные ученые пришли к выводу, что обе черные дыры набрали в весе из-за того, что воровали «пищу» у существенно более крупной черной дыры, находящейся также по соседству в галактическом центре.

До превращения в черные дыры эти воры представляли собой две массивные звезды. В ходе звездной эволюции они коллапсировали в черные дыры и стали притягиваться к галактическому центру, где уже имелась сверхмассивная черная дыра, поглощающая окружающие ее газ и пыль. Две «крохи» умудрились своровать часть материи у центральной черной дыры и набрали почти в три раза больше массы от своего изначального размера, прежде чем слиться между собой.

8.Использовать магнитные поля для пропитания

По мнению астрономов, одним из основных факторов, определяющих массу черной дыры может быть ее магнитное поле. Исследуя галактику Лебедь А, расположенную в 600 миллионах световых лет от нас, ученые обнаружили в ее галактическом центре очень сильное магнитное поле.

Дальнейший анализ показал, что черная дыра Лебедь А очень активна. Ученые считают, что она является самым мощным внегалактическим источником радиоизлучения в своем созвездии, которое создается в результате поглощения дырой окружающей ее материи. И в этом деле, говорят исследователи, активное участие принимает ее магнитное поле, которое притягивает материю к тору черной дыры, а затем и в самые ее недра.

По мнению астрономов, разница между активными галактиками, такими, как Лебедь А и неактивными галактиками, такими, как наш Млечный Путь, заключается в наличии и отсутствии магнитного поля.

9.Скрываться в крошечных галактиках

В галактике Fornax UCD3 в созвездии Печь находится всего 100 миллионов звезд. Это настоящая кроха по сравнению с тем же Млечным Путем, в котором предположительно могут находиться сотни миллиардов светил. Радиус галактики Fornax UCD3 составляет всего каких-то 300 световых лет. Несмотря на свои крошечные размеры, «ультракомпактная карликовая» UCD3 является одной из самых плотных галактик во Вселенной.

В ее центре находится сверхмассивная черная дыра с 3-5 миллионами солнечных масс. Она почти такая же тяжелая, как черная дыра Стрелец А* в центре нашего Млечного Пути, диаметр которого составляет около 150 000 световых лет.

Обнаружение черной дыры UCD3 оказалось лишь четвертым случаем обнаружения сверхмассивных черных дыр внутри ультракомпактных галактик. Астрономы подсчитали, что на долю дыры приходится 4 процента от общей массы галактики. Как правило в любых других случаях эта доля составляет всего 0,3 процента.

Ученые подозревают, что раньше галактика UCD3 была еще больше, однако близкое расположение с более крупной галактикой лишило Fornax UCD3 большого числа ее звезд, превратив в карлика.

10.Сожрать наше Солнце за два дня

Астрономы обнаружили удивительно прожорливую черную дыру, появившуюся на свет около 12 миллиардов лет назад. Обнаруженный квазар каждые два дня поглощает массу эквивалентную одной солнечной. Вследствие такого аппетита, черная дыра растет настолько быстро, что ее излучение в тысячи раз ярче, чем у целой галактики. Само же излучение происходит вследствие нагрева материи и газов, которые она поглощает.

Ученые пока не разобрались в том, каким образом черная дыра из «темных времен» настолько быстро набрала свою массу, но зато прекрасно понимают ее потенциал.

Если бы этот монстр находился в центре нашего Млечного Пути, то его яркость в 10 раз превзошла бы яркость полной Луны на небе. Объект был бы настолько ярким, что затмил свет большего числа звезд на небе, а еще убил бы нас всех своим рентгеновским излучением.

В данный момент американское аэрокосмическое агентство NASA вовсю готовится к миссии Mars 2020. В рамках запланированных серий испытаний недавно прошел третий (и завершающий) этап тестирования парашютной системы ASPIRE (Advanced Supersonic Parachute Inflation Research Experiment), которая должна помочь летательному аппарату совершить безопасную посадку на поверхность четвертой планеты от Солнца.

Во время серии тестов была произведена оценка двух разных парашютов. Первый являлся практически точной копей парашюта, который использовался в 2012 году для посадки Марсианской научной лаборатории. Второй же был укреплен различными материалами вроде нейлоновых и кевларовых волокон. Скорее всего, в предстоящей миссии будет использован именно второй вариант, так как масса груза значительно превысит ту, что доставлялась в 2012 году.

«Mars 2020 будет нести самый тяжелый полезный груз из всех, что когда-либо доставлялись на поверхность Марса. Испытания ASPIRE показали, как наш парашют будет вести себя, когда он впервые будет развернут в сверхзвуковом потоке высоко над Марсом. И выглядит это просто прекрасно.» — заявил менеджер проекта Mars 2020 Джон Макнами.

Нагрузка на систему парашюта во время тестов была самой высокой из возможных и составила около 37000 килограммов. А это на 85% выше, чем ученые рассчитывали заранее. Парашют был установлен на ракету Black Brant IX и выдержал ее вес. По словам технического руководителя проекта по разработке ASPIRE Яна Кларка,

«Атмосфера Земли вблизи поверхности намного плотнее, чем у поверхности Марса, примерно в 100 раз. Но на высоте около 37 километров ее плотность очень похожа на ту, где на Марсе парашют должен сработать. Именно в этих условиях и проходили испытания.»

Старт миссии Mars 2020 запланирован на 2020 год, а приземление оборудования на поверхность красной планеты должно состояться в феврале 2021.

Исследователи планет подобрались к решению загадки о метане на Марсе. Новые расчеты могут помочь объяснить, почему марсоход «Кьюриосити» фиксирует подъем уровня метана в марсианской атмосфере во время северного лета на планете. Идея заключается в том, что по мере перехода от зимы к весне солнечное тепло начинает нагревать почву, позволяя метану просачиваться из земли в атмосферу, говорит Джон Мурс, планетолог из Йоркского университета в Торонто, Канада.

Обнаружение метана в атмосфере Марса интригует и потому, что химические реакции должны уничтожать газ примерно за 300 лет. Его присутствие сегодня предполагает, что на планете есть что-то, что посылает газ в атмосферу. Источником могут быть геологические процессы, такие как реакции между определенными типами горных пород и воды, либо, что еще более интригующе, захоронения микробов или других форм жизни. Большая часть метана в атмосфере Земли исходит из живых существ.

Откуда на Марсе взялся метан?

Ответ, похоже, лежит под поверхностью Марса. Мурс и его коллеги проанализировали, как метан может просачиваться вверх через трещины и разломы в марсианской почве, пока не войдет в атмосферу. Нагревание почвы позволяет газу просачиваться в воздух, показывают их исследования. Сезоны на Марсе сложные, особенно в месте нахождения «Кьюриосити», который очень близок к экватору. Но самый высокий уровень метана проявляется сразу после самого теплого времени года, свидетельствуя о том, что тепло распространяется по направлению вниз и приводит к выбросу газа.

По оценкам ученых, количество газа, который выходит в атмосферу, отлично сходится с измерениями, которые «Кьюриосити» провел в кратере Гейла. Конечный источник метана, впрочем, все еще остается загадкой. Но эта работа может помочь объяснить сезонный отток газа.

Новое исследование, проведенное астрономами, указывает на то, что галактика NGC 2356 имеет значительное количество темной материи в своем центральном регионе. Работа, представленная в препринте 2 октября на arXiv.org, может бросить вызов модифицированной теории ньютоновой динамики. Расположенная в 114 миллионах световых лет от нас в комплексе суперкластера Гидры-Центавра галактика NGC 2356 — это яркая инфракрасная галактика (LIRG), одна из самых ярких галактик поблизости и самая яркая галактика в инфракрасном свете, расположенная в пределах красного смещения 0,01 от Земли.

NGC 3256 сформировалась в результате слияния двух богатых газом дисков галактик, обращенных практически лицом к лицу. Такие свойства делают LIRG отличной мишенью для изучения темной материи.

«Мы исследовали распределение центральной массы в яркой инфракрасной галактике NGC 3256 на расстоянии 35 Мпк, используя наблюдения CO(1-0) Атакамского большого миллиметрового и субмиллиметрового массива (ALMA) и данных ближнего инфракрасного света 2MASS», пишут в работе ученые под руководством Исры Абдулхазима Мохаммеда Али.

Анализ доступных данных позволил ученым определить распределение массы в NGC 2356. Оказалось, что значительное количество невидимой динамической массы (около 48 миллиардов солнечных масс) находится в центральном регионе галактики. Доля невидимой массы составила около 87% от динамической.

По мнению авторов работы, такое количество невидимой массы не может быть объяснено молекулярной массой и звездной массой в центральной области. Поэтому они предполагают, что невидимая масса, вероятно, обусловлена наличием темной материи.

«Количество темной материи составляет порядка 4.84 ± 0.42 × 1010 солнечных масс, что определенно превышает массу звезды. Эта галактика требует существования огромного количества темной материи в центральной области».

«Что более важно, так это то, что эту проблему недостающей массы нельзя объяснить традиционной теорией модифицированной ньютоновой динамики из-за сильного ускорения в центральной области галактики. Соответственно, темная материя в центрах галактик представляет серьезную проблему для традиционных моделей MOND».