Самыя захапляльныя касмічныя адкрыцці 2014 года

За 2014 была здзейсненая вялікая колькасць дзіўных адкрыццяў у галіне касмалогіі, астраноміі і астрафізікі.

Для простых жыхароў Зямлі, вечна занятых сваімі справамі, Новы год - гэта свята, пачатак вакацый і адпачынкаў, нагода пабыць з блізкімі людзьмі і падарыць ім падарункі.

Але для навукоўцаў, якія даследуюць космас, Новы год - гэта новы віток планеты вакол яе бацькоўскай зоркі. Ці значыць гэта, што навукоўцы зусім не здольныя паверыць у цуд? Зусім. Бо менавіта навука адкрывае свету сапраўдныя цуды.

За 2014 была здзейсненая вялікая колькасць дзіўных адкрыццяў у галіне касмалогіі, астраноміі і астрафізікі. Усе яны сапраўды дзівяць уяўленне. Рэдакцыя "Вести.Наука" згодна з добрай традыцыяй вырашыла выбраць дзясятку самых захапляльных "касмічных" навін адыходзячага года і прапанаваць чытачам успомніць, колькі прыгожага нам падарылі навукоўцы.

Фарміраванне планетнай сістэмы ў падрабязнасцях

У лістападзе 2014 астраномы паведамілі хвалюючую вестку: ім атрымалася наладзіць тэлескопы такім чынам, што прыборы змаглі зняць фарміраванне планетнай сістэмы ў сотнях светлавых гадоў ад Зямлі. Тэлескопы ALMA, размешчаныя ў чылійскай пустыні Атакама, у свой час расставілі на адлегласці 15 кіламетраў адзін ад аднаго. Такім чынам, навукоўцы атрымалі беспрэцэдэнтны дазвол карцінкі - 35 вуглавых мілісекунд.

Востры позірк тэлескопаў накіравалі на сузор'е Цяля, дзе прасачылі за актыўнасцю маладой зоркі HL Tau. Гэтае свяціла аддаленае на 450 светлавых гадоў ад Зямлі, а ўзрост яго складае ўсяго амаль мільён гадоў - па мерках зоркі, сапраўднае дзяцінства.

Фарміраванне планет у беспрэцэдэнтных дэталях захавалі тэлескопы ALMA

Маладыя свяцілы, як думалі навукоўцы, не могуць валодаць планетамі, але HL Tau стала жывым абвяржэннем гэтай агульнапрынятай тэорыі: здымкі тэлескопаў ясна паказвалі пылавыя кольцы, навакольныя зорке, наяўнасць якіх можа быць растлумачаная выключна фарміраваннем маладых планет.

Гэта быў першы выпадак у гісторыі, калі астраномы прасачылі за нараджэннем планетнай сістэмы ў такіх падрабязнасцях. Супрацоўнікі абсерваторыі ALMA працуюць з тэлескопамі ў новым рэжыме і, спадзяемся, у 2015 годзе паведамяць аб новых выніках.

Нараджэнне звышгігантаў

У снежні 2014 астраномы сталі сведкамі яшчэ аднаго касмічнага працэсу - зліцця двух зорак-гігантаў і фарміравання звышгіганта. Адкрыццё зрабілі гішпанскія астраномы з універсітэта Алікантэ, якія пільна і доўга сачылі за двайной зоркай MY Camelopardalis пры дапамозе 2,2-метровага тэлескопа.

Назіраная сістэма ўяўляе сабой дзве зоркі, якія абарочваюцца вакол адзін аднаго на нікчэмна малой адлегласці - менш за 1,2 дня. Пры гэтым маса гэтых свяцілаў перасягае сонечную ў 32 і 38 раз, адпаведна, а значыць, гэтыя гіганты літаральна зліваюцца разам проста на вачах у навукоўцаў.

Характэрна, што гэтае адкрыццё пацвердзіла агульнапрынятую тэорыю фарміравання гіганцкіх зорак. Навукоўцы разумелі, што такія свяцілы могуць сфарміравацца толькі ў выніку зліцця двух зорак паменш, а цяпер убачылі гэты працэс на свае вочы і пацвердзілі свае здагадкі.

Непрапарцыйна масіўная чорная дзірка

Карлікавая галактыка M60-UCD1 - магчыма, самая дзіўная з адкрытых у адыходзячым годзе. Яна размешчаная ў 55 мільёнах светлавых гадоў ад Зямлі ў скупнасці Дзевы і абарочваецца вакол гіганцкай чорнай дзіркі, маса якой у 21 мільён разоў перасягае сонечную.

Сабраныя звесткі спачатку заблыталі астраномаў. Навукоўцы былі ўпэўненыя, што маса чорнай дзіркі павінная адпавядаць габарытам галактыкі. Так, нашая галактыка, Млечны Шлях, мае ў сваім цэнтры чорную дзірку, якая ў 5 мільёнаў разоў перавышае ў масе Сонца, але складае ўсяго 0,01% ад агульнай масы зорнай сістэмы.

У выпадку з M60-UCD1 усё зусім па-іншаму. Непрапарцыйная чорная дзірка ў яе цэнтры ўтрымлівае ў сабе цэлых 15% ад масы ўсёй галактыкі, да таго ж каля паловы апошняй засяроджана ў радыусе ўсяго 80 светлавых гадоў ад чорнай дзіркі ў самым цэнтры зорнай сістэмы.

Калі б нашая планета належала M60-UCD1, то кожную ноч мы б назіралі вельмі яркае неба, усеянае мільёнам зорак. Але зямляне ў лепшым выпадку бачаць усяго 4000 свяцілаў.

Паводле слоў аўтараў адкрыцця, такая дзіўная галактыка, хутчэй за ўсё, з'явілася не адразу. M60-UCD1 павінна быць вынікам "распранання" буйной галактыкі ў выніку сутыкнення з іншай зорнай сістэмай. Смяротны вальс M60-UCD1 і яе суседкі M60 мог скончыцца тым, што большая частка зорак і іншых аб'ектаў першай галактыкі былі вынесеныя прэч. Засталося толькі ядро з непрапарцыйна масіўнай чорнай дзіркай.

Дыскусія аб гравітацыйных хвалях

Сутыкненні галактык могуць прывесці не толькі да "распранання" адной з іх, але і да фарміравання адной велізарнай зорнай сістэмы, у цэнтры якой будзе не адна дзірка, а цэлых дзве. У рэдкіх выпадках касмічныя макрапрацэсы прыводзяць нават да таго, што ў цэнтры адной галактыкі можна назіраць трыо з чорных дзірак.

Такія ўнікальныя з'явы ў Сусвеце дазваляюць зазірнуць у сэрца самых яе таямніц, такіх як гравітацыйныя хвалі. Вывучаючы велічэзнае гравітацыйнае ўздзеянне чорных дзірак, якія абарочваюцца вакол адзін аднаго, навукоўцы спрабуюць высветліць, ці існуе ў космасе рабізна прасторы-часу, апісаная Альбертам Эйнштэйнам.

У 2014 годзе ў астрафізіцы вывучэнне гіпатэтычнай з'явы гравітацыйных хваляў займала ледзьве не цэнтральную пазіцыю. Даследаванне гэтага феномену патрабавала як правядзення эксперыментаў на субатамным узроўні, так і назіранняў за структурамі сусветнага маштабу.

Даследаваннем гравітацыйных хваляў займаліся фізікі, якія супрацоўнічаюць з праектам тэлескопа BICEP2. Вялікая каманда навукоўцаў вывучала драбнюткія анамаліі ў палярызацыі так званага рэліктавага выпраменьвання - першага святла, якое ўзнікла ў Сусвеце і існага да гэтага часу ў выглядзе мікрахваляў.

Вынікі іх пошукаў, прэзентаваныя ў чэрвені 2014 года, паказалі на наяўнасць своеасаблівых "завіткоў" у палярызацыі мікрахвалевага фону. А гэта ўскосна паказвае на тое, што гравітацыйныя хвалі існуюць.

Ужо ў верасні 2014 звесткі BICEP2 былі супастаўленыя з вынікамі місіі "Планк", якая таксама была накіраваная на вывучэнне рэліктавага выпраменьвання і ягонай палярызацыі. Астраномы распавялі, што "завіткі", пра якія казалі супрацоўнікі BICEP2, хутчэй за ўсё, з'яўляюцца вынікам фонавай з'явы. Так што прысутнасць у Сусвеце гравітацыйных хваляў па-ранейшаму ставіцца навукоўцамі пад сумнеў.

Адзначым, што існаванне гэтай з'явы, прадказанай Эйнштэйнам, аспрэчваецца так званай стандартнай касмалагічнай мадэллю, якая вытрымлівае кожную "праверку на трываласць".

У снежні 2014 калабарацыя супрацоўнікаў BICEP2 і "Планк" паведамілі на прэс-канферэнцыі сумную навіну: "завіткі" ў палярызацыі мікрахвалевага выпраменьвання выкліканыя міжпланетным пылам, а зусім не следам гравітацыйных хваляў.

Гэтая вестка азначае не толькі тое, што фізікам не ўдалося пацвердзіць наяўнасць рабізны ў прасторы-часу, але і тое, што ім да гэтага часу не ясная прырода цёмнай матэрыі і цёмнай энергіі, таксама непрымальныя стандартнай касмалагічнай мадэллю. Тым не менш, праца прадаўжаецца, і навукоўцы па-ранейшаму не губляюць надзеі абвергнуць стандартную мадэль і ўбачыць Новую фізіку.

Касмічнае воблака спірту

Ад сур'ёзнага - да пацешнага. У верасні 2014 астраномы здзейснілі адкрыццё, якое цягне на Шнобелевскую прэмію: у 6500 светлавых гадах ад Зямлі размешчаная касмічная вобласць W3 (OH), усярэдзіне якой было выяўленае гіганцкае воблака спірту.

Паводле слоў астраномаў, нічога дзіўнага ў гэтай з'яве няма. Малекулы спірту досыць простыя і складаюцца з вельмі распаўсюджаных ў Сусвеце элементаў - вугляроду, вадароду і кіслароду. Цікава тое, якія працэсы можа справакаваць алкагольнае воблака.

Уважліва вывучыўшы аб'ект, астрафізікі прыйшлі да высновы, што касмічны спірт ўяўляе сабой гіганцкую мікрахвалевую лазерную ўстаноўку - мазер. Для гэтага ёсць усе ўмовы: малекулы з моцнымі эмісійнымі лініямі (метылавы спірт), падвышаная канцэнтрацыя часціц на кубічны сантыметр і прысутнасць крыніцы дадатковай энергіі - зорнай калыскі з масай свяцілаў, якія зараджаюцца.

У выніку воблака спірту пачынае выпускаць так званае вымушанае выпраменьванне, якое добра адрозніваецца на здымках. Але ж раней думалі, што ўстаноўку, якая генерыруе столькі "алкаголю", можа сабраць толькі чалавек.

Іншая Зямля

Разумеючы, да чаго аднойчы можа прывесці глабальнае пацяпленне і іншыя працэсы на Зямлі, чалавецтва ўжо шукае сабе новы дом. Вядома ж, ім можа стаць Марс, але чырвоная халодная пустыня пацерпіць не менш за Блакітную планету, калі катаклізмы стануць такімі глабальнымі, што ахопяць усю Сонечную сістэму. Таму пошук вядзецца ў тым ліку і за яе межамі.

На шчасце, у 2014 годзе астраномы адкрылі гэтага двайніка Зямлі. Каб атрымаць такую мянушку, экзапланета павінная валодаць масай, падобнай на зямную (каб гравітацыя была людзям звыклай), і знаходзіцца ў заселенай зоне сваёй зоркі, гэта значыць падтрымліваць такую тэмпературу на сваёй паверхні, каб вада не выпаралася б і не замярзала.

Экзапланета Кеплер-186f адпавядае гэтым крытэрам. Яна выдаленая ад бацькоўскага чырвонага карліка роўна настолькі, каб падтрымліваць ваду ў вадкім выглядзе на паверхні, а яе памер складае 1,1 ад зямнога. У дадзены момант астраномы спрабуюць высветліць, якая маса нябеснага цела, і ці маюцца на ёй усе астатнія ўмовы для існавання жыцця.

Калі ж двайнік Зямлі будзе прыдатны для засялення, то ў бліжэйшыя стагоддзі можна смела пераязджаць. Да новага дома літаральна рукой падаць - усяго нейкіх 500 светлавых гадоў.

Пашырэнне Сонечнай сістэмы

Вывучаючы экзапланеты і чужыя планетныя сістэмы, астраномы не забываюць і аб даследаваннях нашай роднай Сонечнай. Апошняя ў сакавіку сыходзячага года літаральна пашырыла свае межы: астраномы адкрылі новую карлікавую планету, якая абарочваюцца вакол Сонца, але размешчаную вельмі далёка ад яго.

Нябеснае цела атрымала кодавую назву 2012 VP113. Яно, дарэчы, аказалася не першым транснептунавым аб'ектам з дастатковай масай, які звяртаецца вакол Сонца: ледзь раней астраномы ўбачылі і зарэгістравалі карлікавую планету Седна, якая ўдвая буйней за 2012 VP113.

Галоўная загадка заключаецца ў тым, што ўтрымлівае гэтыя невялікія ледзяныя аб'екты на арбіце вакол Сонца. Гравітацыя нашай зоркі на такіх адлегласцях відавочна занадта слабая. Але ў навукоўцаў ёсць дзве версіі, якія тлумачаць тое, што адбываецца. Першая заключаецца ў тым, што на ранніх этапах існавання Сонечнай сістэмы гравітацыйныя абурэнні суседняй зоркі адцягнулі частку невялікіх аб'ектаў да краю сістэмы. Другая ж абвяшчае, што масіўная блукаючая планета выштурхнула частку аб'ектаў вонкі з пояса Койпера.

У абодвух выпадках, сцвярджаюць астраномы, з Седнай і 2012 VP113 могуць суседнічаць яшчэ, як мінімум, шэсць аб'ектаў аналагічных памераў і масы. За імі сягоння вядуцца пільныя назіранні.

Астэроід з кольцамі

Кольцы - прывілей газавых гігантаў, такіх як Сатурн або Уран. Такія маленькія планеты, як Зямля і Марс не могуць сабе дазволіць такой "раскошы" - занадта слабая гравітацыя. Апошняе вядома ўсім астраномам. Якое ж было іх здзіўленне, калі яны ўбачылі кольцы ў ...астэроіда.

Аб'ект пад назвай (10199) Харыкла, што лунае паміж арбіты Юпітэра і Нептуна, мае ўсяго 124 кіламетры ў дыяметры і цэлых два кольцы шырынёй у 7 і 3 кіламетры. Гэтую карціну ясна паказалі здымкі адразу некалькіх тэлескопаў, з дапамогай якіх астраномы назіралі за транзітам астэроіда па дыску зоркі UCAC4 248-108672 з сузор'я Скарпіёна.

Навукоўцы падазраюць, што кольцы астэроід набыў, калі да яго на крытычную адлегласць наблізілася маленькая камета, якую той паспяхова разарваў і ператварыў у шчыльныя дыскі. Іншая гіпотэза абвяшчае, што Харыкла сабраў вакол сябе касмічнае смецце. Пацвердзіць адну з іх па-ранейшаму не ўдалося.

Ці ёсць жыццё на Марсе?

Вось ужо які год навукоўцы пры непасрэднай падтрымцы марсіянскіх ровераў "Апарцьюніці" і "Кьюрыёсіці" шукаюць драбнюткія сляды магчымага былога жыцця, якім, як спадзяюцца планетолагі, раней кішэла Чырвоная планета. Чарговы важкі аргумент на карысць таго, што на Марсе нават сёння прысутнічаюць бактэрыі, быў прэзентаваны ў снежні 2014: Curiosity ўлавіў сляды метану, які можа быць прадуктам жыццядзейнасці мікраарганізмаў.

Зрэшты, не толькі прысутнасцю бактэрый можна растлумачыць наяўнасць вуглевадароду ў ледзяной пустыні. Метан мог патрапіць на паверхню планеты разам з каметамі або з'явіцца ў атмасферы як вынік хімічных рэакцый паміж рознымі тыпамі парод.

Але планетолагі ўсё ж хочуць даказаць, што газы выпускаюць маленькія марсіяне - бактэрыі. Па меншай меры, на Зямлі вялікая частка метану ў атмасферы з'яўляецца следствам жыццядзейнасці розных арганізмаў.

Характэрна, што ўзровень метану ў атмасферы Марса "скача". Так, апарат Mars Express зафіксаваў 15 частак на мільярд у атмасферы па ўсёй планеце, а над паўночным полюсам канцэнтрацыя рэзка ўзрастае - да 45 частак на мільярд. У пачатку сваёй працы даныя "Кьюрыёсіці" паказвалі на 0,7 частак на мільярд, а сёння ўзровень газу то ўзрастае, то падае ў 20 разоў.

Устанавіць адзіную лічбу наўрад ці ўдасца, але навукоўцы спадзяюцца вызначыць хаця б заканамернасць, згодна з якой змяняюцца ўзроўні метану. І, вядома ж, устанавіць крыніцу.

Місія "Разета" і высадка на камету

Наўрад ці нехта стане спрачацца з тым, што галоўная касмічная навуковая навіна 2014 года - гэта спуск рукатворнага апарата на паверхню ядра каметы.

У 2004 годзе, роўна дзесяць гадоў таму, у космас былі запушчаныя два апараты - касмічны зонд "Разета" і прымацаваны да яго пасадачны модуль "Філы". Парачка робатаў тройчы абляцела вакол Зямлі, здзейсніла віток вакол Марса і аддалілася за арбіту Юпітэра. Усе гэтыя манеўры былі зробленыя з двума мэтамі: набраць патрэбную хуткасць і выйсці на "след" каметы Чурумава-Герасіменкі.

У халодных далях Сонечнай сістэмы "Разета" праспала цэлых два гады. Затым кіраўнікі місіі далі сігнал да актывацыі ўсіх сістэм і адправілі зонд на "фінішную прамую". Усё ішло строга ў адпаведнасці з планам: "Разета" дагнала камету 67Р, вывучыла яе здалёк і перадала звесткі, па якіх навукоўцы ўстанавілі, што ядро каметы мае форму гумавай качачкі і жудасна пахне. Пазней, дарэчы высветлілася, што праўдзівы колер каметы шаравата-зялёна-чорны.

На заключным этапе, калі "Філы" павінны быў адстыкоўвацца ад "Разеты" і спусціцца на ядро каметы, пачаліся цяжкасці. Спачатку высветлілася, што актыўная сістэма спуску няспраўная. Затым стала зразумела, што судотыкаў з паверхняй нябеснага цела будзе не адзін, а некалькі, паколькі гарпуны не могуць надзейна замацаваць робата.

"Разета" нагнала сваю камету і зведала яе галоўную таямніцу

Потым выявілася, што пасадачны модуль сеў у цені, а значыць, ягоныя сонечныя батарэі не могуць генерыраваць сілкаванне. У выніку, апарат хутка сабраў звесткі і перадаў іх на Зямлю, пасля чаго шчасна адключыўся.

Зрэшты, і такога кароткага тэрміну работы аказалася дастаткова, каб адказаць на галоўнае пытанне місіі - ці была вада занесеная на Зямлю каметамі? Навукоўцы зрабілі выснову, што не.

Вада, выяўленая на паверхні Чурумава-Герасіменкі выявілася занадта багатая цяжкім ізатопам вадароду, дэйтэрыя, і таму адрозніваецца ад жыватворнай вільгаці ў вадаёмах нашай планеты. Зрэшты, пытанне пра крыніцы вады на Зямлі па-ранейшаму застаецца адкрытым.

Вынік

Астрафізікі прадаўжаюць вывучаць таямніцы касмічнага мінулага і спрабуюць прадбачыць будучыню Сусвету. Планетолагі шукаюць чалавецтву новы дом. Касмолагі да гэтага часу не ведаюць, што такое цёмная матэрыя і цёмная энергія, і нават сумняваюцца ў існаванні чорных дзірак. А нам застаецца толькі назіраць за карпатлівай працай даследчыкаў, якія з кожным годам набліжаюцца да разгадкі ўсё новых сакрэтаў светабудовы.