Космос астрономия


Почему белые карлики становятся меньше

Белые карлики, подобные находящемуся внутри планетарной туманности NGC 2440 (на фото), имеют странное свойство — чем массивнее они становятся, тем сильнее сжимаются.Expand text…

Белые карлики, ядра мертвых звезд, обладают этим нелогичным свойством благодаря экзотическому материалу — вырожденному электронному газу. Чем массивнее белый карлик, тем сильнее должны сжиматься электроны, чтобы создать внешнее давление, достаточное для предотвращения коллапса звезды из-за собственного веса.

Собранные астрономами данные показали, что это правило применимо к белым карликам с любой массой, заявляют Ведант Чандра и ее коллеги из Университета Джона Хопкинса.

Понимание того, как белые карлики сжимаются по мере увеличения массы, может дать представление о происхождении сверхновых типа 1a, говорит астроном и соавтор исследования Сян-Чжи Хван. Считается, что сверхновые звезды возникают, когда белый карлик становится настолько массивным и компактным, что взрывается. Но никто точно не знает, почему взрываются белые карлики.


Ученые сопоставили размеры и массу более 3000 белых карликов, наблюдаемых обсерваторией Apache Point в Нью-Мексико и космической обсерваторией Gaia Европейского космического агентства. «Если вы знаете, как далеко находится звезда, и если вы можете измерить ее яркость, то вы легко вычислите ее радиус», — говорит Чандра. Но измерить массу звезд оказалось сложнее. В системах с двумя звездами массу вычисляют с помощью их гравитационного воздействия друг на друга.

Для определения массы одиночных белых карликов исследователи использовали влияние общей теории относительности на звездный свет — гравитационное красное смещение. Когда свет выходит из сильного гравитационного поля, его волны расширяются до более красных длин. Чем больше масса белого карлика, тем сильнее растяжение волн.

Результаты новых измерений совпадали с теоретическими расчетами. Белые карлики с массой, составляющей примерно половину массы Солнца, были в 1,75 раза больше Земли, а те, которые имели немного большую массу, чем Солнце, меньше Земли на четверть.

Больше статей и познавательных материалов здесь: #astronomy_and_cosmos_teach
_______________________
Хотите всегда быть в курсе разных астрономических событий?
Подпишитесь на свежие новости астрономии:
➡ https://vk.com/app5898182_-12372407#s=238460

Источник: vk.com

Всё не так, как кажется


Александр Власенко, АиФ. ru: Почему Луна у горизонта выглядит гораздо крупнее, чем высоко в небе?

Александр Иванов: Этот вопрос часто задают обыватели, ведь Луна завораживает даже далёких от астрономии людей. Особенно всех впечатляет её восхождение из-за горизонта, которое кажется каким-то таинством. В такие моменты диск естественного спутника Земли действительно выглядит гораздо крупнее, но это никак не связано с реальными физическими процессами. Угловые размеры Луны в любой точке её движения по небесной сфере остаются одинаковыми. Иллюзия увеличения возникает из-за особенностей работы человеческого мозга, который пытается сравнить Луну с наземными объектами, как бы привязать её к ним. Стоит только Луне подняться выше и всё таинство исчезает. Но если её со всех сторон окружают облака, то опять возникает тот же самый интересный эффект. Здесь наш мозг опять пытается что-то к чему-то привязать. Кстати, тоже самое можно наблюдать и в случае с Солнцем. 

— Почему кольца есть только у Сатурна?

— Так думают большинство обывателей и это, в общем-то, нормально для далёких от астрономии людей. Но на самом деле не всё так просто. Ещё в 50-х годах прошлого века советский ученый Всехсвятский сделал предположение о наличии метеорных облаков вокруг всех планет-гигантов. И когда американская космическая станция «Пионер» впервые долетела до Юпитера, то она действительно обнаружила у него кольца.
осто они состоят из такого вещества, которое плохо отражает свет. По этой же причине мы не полностью видим и кольца Сатурна. На самом деле они простираются в космос чуть ли не на миллион с лишним километров дальше, чем мы можем рассмотреть с Земли. Подобные образования зафиксировали также у Урана и Нептуна. Но сейчас я вас удивлю ещё больше, сказав, что свой ободок имеется даже у Земли. Это тоненькое, пылеобразное, незаметное колечко, но оно есть. Все кольца состоят из вещества кометного и метеорного происхождения, которое удерживается на орбитах планет благодаря гравитации. Точно так же и наше Солнце удерживает вокруг себя огромный запас комет, метеоритов и астероидов. 

Планета Сатурн. Фото: Commons.wikimedia.org/ Kevin Gill

Предел запредельного 

— Можно ли долететь до края Вселенной?

— Этот вопрос довольно простой с одной стороны, и довольно сложный — с другой. Краем Вселенной называют наиболее удалённую от нас область, которую можно увидеть с помощью самых больших из существующих телескопов.


годня этот край определяется как 15 миллиардов световых лет, но это ещё не значит, что Вселенная там и заканчивается. Просто-напросто дальше мы пока не можем заглянуть. Остаётся ждать ввода в строй новых мощных телескопов. Но в любом случае долететь до самой удалённой от нас части Вселенной невозможно, даже если двигаться со скоростью света. Даже триста тысяч километров в секунду в масштабах космоса — это очень мало. Свет от Солнца до Земли идёт восемь минут и если его выключить, то мы узнаем об этом только через восемь минут. То есть мы, по сути, видим изображение Солнца в прошлом. Кстати, именно поэтому Вселенную иногда называют машиной времени. От другой ближайшей к нам звезды — Проксимы Центавра — свет идёт уже почти четыре года. От ближайшей к нам крупной галактики Андромеды он идёт два миллиона лет. А от края Вселенной — 15 миллиардов лет. Нет ни одного космонавта, который бы мог столько прожить. Я уже не говорю о том, что космические корабли сегодня летают гораздо медленнее скорости света. 

Солнце. Фото: pixabay.com

— Почему Солнце зимой не греет?


— Это ошибочное мнение, что Солнце зимой не греет Землю. С этим тесно переплетается распространённое заблуждение о причинах смены времён года. Часто школьники, студенты и даже очень образованные люди начинают объяснять, что наступление зимы или лета связано с расстоянием нашей планеты от Солнца. Но ведь в нашем полушарии сейчас зима, а в противоположном — лето. Смена времён года связана только с углом наклона земной оси к Солнцу, который периодически изменяется. В летний период лучи падают на земную поверхность в нашей части света под почти прямым углом и тем самым хорошо её нагревает. А зимой Солнце стоит у нас низко над горизонтом, и угол падения света получается более наклонным. Лучи достигают поверхности по касательной, то есть они как бы скользят по ней и поэтому меньше греют.

— Как потухнет Солнце? 

— Каждую секунду на Солнце сгорает 300 тысяч тонн вещества. Нам кажется, что это очень много, но на самом деле — мелочь с учётом общей массы нашей звезды. По теории она существует уже пять миллиардов лет и должна прожить как минимум ещё столько же, пройдя целую цепочку эволюционных преобразований. Но этот процесс будет идти не так, как у гигантских светил. Когда они гибнут, возникает яркая вспышка сверхновой звезды. А у Солнца будет происходить медленный процесс расширения его оболочки, в результате чего оно превратится в красный гигант. Потом эта оболочка будет сброшена и образуется красивая туманность, которую, возможно, будут наблюдать какие-нибудь далекие астрономы. То есть потихоньку Солнце сойдет на нет, и от него останется только огарок в виде коричневого или белого карлика. 


Млечный путь. Фото: Commons.wikimedia.org/ ESO/H.H. Heyer

Найдёт тот, кто умеет ждать

— Найдет ли человечество жизнь за пределами Земли?

— Всё начиналось с поиска разума во Вселенной, а не просто какой-нибудь жизни. В СССР была целая лаборатория, занимавшаяся астробиологией. Там на полном серьезе исследовали возможность жизни на Венере, на Марсе. Мы начали слать сигналы и «стучаться» во все стороны, а ответа так пока и не получили. Но это ещё ничего не значит, просто мы мало ждали. Допустим, разумная жизнь есть в пятидесяти световых годах от Земли. По меркам космоса это близко, вот только сигнал туда и обратно будет идти целых сто лет. При таком расстоянии невозможно получить ответ сразу как по сотовому телефону. Если мы послали сигнал в 1960-х годах, то ответ будет не раньше 2060-х. А если разумные существа живут в ста световых годах от нас, то ответ от них может прийти минимум через двести лет.


это без учёта того, что возможны проблемы с прохождением сигнала и нужно время на его расшифровку. В целом поиск жизни во Вселенной не лишён смысла, и здесь я люблю приводить пример одного процента. Суть в том, что даже при такой низкой вероятности только в нашей галактике могут быть сотни тысяч и даже миллионы потенциально обитаемых планет. А ведь по прикидкам во Вселенной триллион галактик. Хотя совсем не обязательно искать так далеко. До сих пор не исключена вероятность существования внеземной жизни даже в Солнечной системе. Например, на спутнике Юпитера Европе под толстым слоем льда есть океан с подходящими для жизни условиями. Простые формы жизни могут существовать в атмосфере Юпитера и Венеры. Я хочу напомнить, что в своё время с внешней стороны космической станции «Мир» была обнаружена плесень. И не важно, как она туда попала. Главное, это доказывает, что жизнь возможна даже в адских условиях открытого космоса. 

— Как, глядя на небо, отличить звезду от планеты?

— Некоторые планеты Солнечной системы определить довольно просто. Венеру отличает то, что она очень ярко светится на утреннем и на вечернем небе. Она сразу бросается в глаза. Также очень яркий Юпитер. Но отличить большинство планет Солнечной системы на небе от звёзд для обывателя сложно. Тут нужно либо хорошо знать созвездия, либо проводить наблюдения как минимум в течение месяца. Дело в том, что звёзды все восходят и заходят одновременно. А вот планеты движутся среди звёзд, они потихонечку смещаются относительно них. При долгом наблюдении можно заметить, что планеты выписывают восьмёрки. Это проекция их движения вокруг Солнца. К слову не имеет ничего общего с действительностью мнение о том, что планеты и звёзды как-то по-разному дрожат или «играют» на небе. Эти визуальные эффекты связаны только со свойствами земной атмосферы.


Планета Земля. Фото: pixabay.com

Переменчивый космос

— Земля вращается вокруг Солнца. А Солнце стоит на месте?

— Земля вращается вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду и делает один полный оборот за 365 дней. Но и сама наша звезда не стоит на месте. Она вместе с восьмью удерживаемыми ею планетами Солнечной системы и миллионами астероидов движется вокруг центра нашей галактики Млечный путь со скоростью 250 километров в секунду. При такой огромной скорости на один полный оборот Солнца вокруг центра Млечного пути уходит почти миллион лет. И даже Млечный путь в общем облаке с Туманностью Андромеды и рядом других галактик вращается вокруг определённого центра масс. А вся эта группировка в свою очередь движется в метагалактике. Всё вокруг чего-то вращается, а связано это с гравитацией, которая является определяющей силой во Вселенной. 


— Почему Плутон лишили звания планеты?

— Этот драматичный вопрос имеет простой ответ. В 2006 году Плутон лишили звания планеты не из-за его размеров, как многие думают. Дело всё в том, что по правилам Международного астрономического союза на орбитальной траектории движения планеты не должно находиться других объектов. Их нет ни у Земли, ни у Венеры, ни у Юпитера. Меркурий очень маленький, но на его орбите всё чисто, не «болтается» ничего лишнего и поэтому он — планета. А по орбите Плутона движется множество других объектов. Их размеры особой роли не играют, главное, что они там есть. Но зато Плутон стал родоначальником целого нового класса карликовых планет. В честь него такие космические объекты называют плутонидами. 

— Можно ли полететь на самую большую планету Солнечной системы — Юпитер?

— Полёты к планетам-гигантам — Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну в принципе возможны, но вот высадиться на них человек никогда не сможет из-за их физических свойств. Даже при наличии очень продвинутого космического корабля это всё равно, что попытаться сесть на Солнце. В атмосферах этих планет бушуют ураганы огромной силы со скоростью ветра несколько тысяч километров в час. Например, на Юпитере уже как минимум четыреста лет существует гигантский торнадо, в котором могли бы поместиться три Земли. Другим препятствием является невероятное давление в атмосферах планет-гигантов. Любой аппарат в таких условиях просто сплющит. И тем более в такой газовой среде невозможно достичь какой-то тверди. До ядра мы не доберемся, потому что давление там просто запредельное.


Источник: aif.ru

«Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии» (издательство «НЛО»), переведенная на русский язык Константином Ивановым, — книга энциклопедического охвата. Британский историк науки Джон Норт проводит прямую линию от работы великих астрономов прошлого до достижений современной науки, упоминая более 1600 астрономов и других исторических персонажей. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с фрагментом главы «Математика и солнечная система», который посвящен попыткам Жозефа Луи Лагранжа и Пьера-Симона Лапласа объяснить вековое ускорение движения Луны.

Математика и солнечная система

Одна из наиболее сложных проблем небесной механики XVIII в., действовавшая как постоянный стимул для дальнейшего развития, также касалась неравенств в движении Луны. Среднее движение Луны, усредняемое за весьма долгий период (скажем, за тысячелетие, а не за сто лет), является не постоянной величиной, если сравнивать значения, разделяемые очень большими временными интервалами, а несколько ускоряется. Подозрение в этом впервые высказал Эдмонд Галлей около 1693 г. на основании сравнения данных о затмениях, зарегистрированных в Античности, с тем, что давали в отношении тех же затмений лучшие современные таблицы. В 1749 г. Ричард Данторн вновь оживил интерес к этому предмету и привел дополнительные античные данные, подтверждающие подозрения Галлея. Ускорение было крайне незначительным, и его небольшое значение служит полезным критерием для оценки прогрессивного развития астрономической точности. Данторн установил для него величину всего лишь 10″ за столетие, а другие астрономы, работавшие в конце XVIII в., такие как Майер и Лаланд, были согласны в том, что эта величина должна лежать в интервале между 7″ и 10″ за столетие. Но какова его физическая причина? В 1770 г. Парижская академия объявила о премии за решение этой проблемы, которую получили Эйлер и его сын Иоганн Альбрехт. Однако у них сложилось впечатление, что их доказательство постепенного («векового») ускорения Луны не может быть объяснено через ньютоновские гравитационные силы.

Здесь снова возникло нечто, похожее на кризис ньютоновской науки, и эта тема была предложена Академией в качестве призовой в 1772 г. На этот раз ее получили Эйлер совместно с Лагранжем.

Жозеф Луи Лагранж родился в итальянской семье французского происхождения в Турине (Италия). (Его французское имя представляет собой только последний вариант непрерывно изменяющегося набора фонем.) Еще до того как ему исполнилось двадцать лет, он обратил внимание на свои математические таланты, вступив в переписку с Эйлером. Последовав примеру Эйлера, он применил в 1760-х гг. несколько собственных гениальных методов к изучению движения Луны, а также к изучению возмущений Юпитера и Сатурна, что снискало ему премию Парижской академии и широкую известность. Для него нашли место в Берлине благодаря дружбе д’ Аламбера с королем Пруссии Фридрихом II. Эйлер, который собирался оставить должность в Берлине накануне переезда в Санкт-Петербург, не сумел убедить его последовать за собой, но в Берлине у него осталось несколько энергичных коллег, включая Иоганна Ламберта, чьи космологические идеи мы уже рассматривали. Вскоре феноменальный математический талант Лагранжа стал очевиден для всех. В 1772 г. он разделил с Эйлером премию Академии за сочинение, посвященное проблеме трех тел, рассмотренную в данном случае на примере движения Луны. На сей раз Эйлер в своем эссе от 1772 г. выдвинул идею, что нет никакой возможности объяснить вековое ускорение Луны через гравитацию, но в пространстве должен существовать некий эфирный флюид, оказывающий сопротивление движению Луны и Земли. Лагранж предложил свое решение проблемы трех тел, но не смог объяснить векового ускорения.

В 1774 г. Академия опять объявила о присуждении премии за решение этой проблемы, и Лагранжу снова удалось получить ее, приняв в рассмотрение то, каким образом форма Луны может воздействовать на ее движение. Такое же рассмотрение было проведено им и в отношении Земли. Тем не менее он не нашел объяснения векового ускорения и, изучив относящиеся к этому исторические свидетельства, заявил, что сама идея весьма сомнительна, а потому должна быть отброшена.

Череда академических премий продолжала привлекать сочинения высочайшего качества, но Лагранжа стали утомлять затруднения, которые они создавали в его работе, и он предпочел заняться независимым написанием собственных трудов. В последний раз он выиграл эту премию в 1780 г., получив ее за важное исследование возмущения кометных орбит в результате воздействия, оказываемого планетами. Он внес величайший вклад в планетную теорию Ньютона, издав несколько дополнительных мемуаров. Ему удалось уцелеть в беспокойные революционные годы, когда в 1787 г. судьба забросила его в Париж. Там он стал членом Бюро долгот и смог оказать помощь в обеспечении практических потребностей астрономии, таких как составление эфемерид, чему он научился еще в Берлине. Он был удостоен чести получить награду от Наполеона, а после смерти, наступившей в 1813 г., надгробную речь в его честь произнес в Пантеоне Пьер-Симон Лаплас, уже решивший к этому времени проблему, которая так долго не давалась Лагранжу и остальным.

Лаплас родился в Нормандии, где он обучался в университете в Каннах, пока не переехал в 1786 г. в Париж по рекомендации д’ Аламбера. Серия блестящих математических работ, которые он опубликовал в течение пяти лет, привела его к избранию в Парижскую академию наук. Он писал об интегральном исчислении, о небесной механике и о теории вероятностей. Серия томов его «Mécanique céleste» («Небесная механика») выходила с 1799 по 1825 г., и в них, как и в своих ценных сочинениях по физике, он весьма активно использовал множество математических приемов, разработанных самостоятельно, которые до сих пор широко применяются и носят его имя. Работы Лапласа были слишком важны, чтобы остаться незамеченными в англоговорящем мире, и перевод первых четырех томов, сделанный бостонским математиком и астрономом-самоучкой Нафанаилом Боудичем, оказался весьма неплох.

Лапласа ничто не увлекало, кроме его несравненного гения, в результате чего он лишился многих друзей, но осознавал необходимость сделать математические науки доступными для широкой аудитории, и одну из своих наиболее популярных работ он приспособил для легкого чтения — «Exposition du système du monde» («Изложение системы мира», впервые опубликована в 1796 г.). Она была посвящена очень широкому кругу космологических вопросов. Его работа в области математической астрономии достигла своего пика в революционный период во Франции, и он имел возможность оказать очень значительное влияние на организацию интеллектуальной жизни Франции на всех ее уровнях. Во времена империи Наполеон удостаивал его всевозможных почестей и обсуждал с ним астрономические вопросы (по слухам, однажды такой разговор состоялся прямо на поле битвы). Однако титул маркиза он получил только после возвращения Бурбонов и высылки Наполеона.

Когда Лаплас приступил к изучению возможного ускорения движения Луны, он начал с отклонения утверждений скептиков, что исторические свидетельства его существования ненадежны. Он также отклонил предложенное ранее решение, согласно которому этот эффект был не более чем иллюзией, порождаемой замедлением вращения Земли в результате трения, предположительно производимого земными ветрами. Почему же в таком случае, задался вопросом он, также не увеличивались средние движения планет? Ответа не последовало. Что касается эфирного флюида, о котором упоминал Эйлер, то Лаплас отверг его из-за отсутствия независимых доказательств. Короче говоря, он честно занялся решением этой проблемы в том виде, в каком она существовала тремя поколениями ранее.

Тем не менее ему не удалось решить ее, и поэтому он пошел на внесение изменения в закон гравитации Ньютона. Сила гравитации, оказываемая одним телом на другое, как обычно предполагалось, действует мгновенно, но что если для оказания этого воздействия ей требуется конечное время? Это, как показал Лаплас, могло привести к вековому ускорению Луны, но только в том случае, если скорость действия гравитации больше скорости света в восемь миллионов раз. (Кроме того, как он показал, вековое ускорение можно объяснить и другими способами, если принять, что скорость гравитации превышает скорость света в пятьдесят миллионов раз, в противном же случае доказать ее существование невозможно.) Его не вполне удовлетворяло это решение, которое, как и эфир, никак нельзя было считать самоочевидным; но затем, в 1787 г., он нашел гораздо более приемлемую альтернативу. Форма земной орбиты, как он обнаружил, изменяется; по сути, он выяснил, что значение эксцентриситета эллипса уменьшается, и ему удалось связать этот эффект с постепенным уменьшением продолжительности месяца. Этот анализ был дополнен проведенным им исследованием движения спутников Юпитера. (На деле, Юпитер учитывался при расчете поведения нашей собственной Луны.) Он рассчитал теоретическое выражение для векового ускорения Луны, которое во времена его жизни давало значение около 10,1816″, близкое к лучшим историческим свидетельствам; и он показал, что примерно через 24 000 лет вековое изменение сменит знак, и месяц начнет удлиняться.

Когда Лагранж прочел работу, в которой объявлялось об этих открытиях, он пересмотрел свою раннюю работу 1783 г. и обнаружил упущение, дающее при правильном использовании почти такой же результат, как у Лапласа. Спустя много лет «первооткрыватель Нептуна» Джон Куч Адамс показал, что теория Лапласа не может объяснить все известные эффекты, но его достижение бесспорно имело важное значение и в течение долгого времени рассматривалось как шедевр небесной механики.

Подробнее читайте:
Норт, Дж. Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии / Джон Норт; перевод с английского К. Иванова. — М.:  Новое литературное обозрение, 2020. — 1104 с.

Источник: nplus1.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.