THE SPACEWAY

Перринский регион (лат. Perrine Regio) — обширная область в северном полярном регионе Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера и Солнечной системы в целом. Средний диаметр этого небесного тела составляет 5 268 километров, что делает его примерно на 389 километров больше Меркурия (средний диаметр 4 879 километров), который является полноценной планетой.

Изображение было получено 27 декабря 2000 года космическим аппаратом NASA "Галилео", и его можно рассматривать как косвенное доказательство того, что в некоторых местах кора спутника достаточно тонка, чтобы подповерхностный океан взаимодействовал с космосом.

Обратите внимание на яркие белые пятна. Это залежи чистейшего водяного льда, отражающие большую часть падающего солнечного света. Присутствие большого количества льда в кратерах можно объяснить тем, что его доставило ударное тело, или же тем, что часть ледяной коры была расплавлена, обновив материал под слоем пыли. Но лед в разломах, вероятно, связан с океаном.

Приливные силы со стороны газового гиганта непрерывно сжимают и растягивают спутник, что приводит к появлению небольших трещин и крупных разломов на его поверхности. Там, где кора заметно тоньше — формируются наиболее глубокие трещины, через которые внутреннее содержимое Ганимеда получает возможность вырваться наружу. Это как если взять пластиковую бутылку без крышки, наполнить ее водой, а после резко сдавить.

Достигая поверхности, вода тут же замерзает, формируя те белоснежные залежи, что попали в кадр.

Для проверки гипотезы нужны дополнительные данные, которые будут получены во второй половине 2031 года, когда к работе приступит зонд Европейского космического агентства (ESA) JUICE. Запуск аппарата, созданного для изучения ледяных спутников Юпитера — Европы, Ганимеда и Каллисто — состоялся 14 апреля 2023 года.

Если информация подтвердится, то Ганимед получит статус потенциального обитаемого мира.

Интересное по теме:

• Самое детальное изображение Ганимеда, крупнейшего спутника Солнечной системы.

• 10 интересных фактов о Ганимеде.

• Есть ли спутники у спутников планет?

Черные дыры — одни из самых экстремальных и загадочных объектов во Вселенной. Их гравитация настолько сильна, что ничто — даже свет — не может вырваться из них. Но почему? Давайте разберемся в физических причинах этого феномена.

Гравитация и скорость убегания

Гравитационное притяжение черной дыры огромно, но не бесконечно. Его интенсивность зависит от массы черной дыры. Однако не столько сама гравитация, сколько ее влияние на пространство-время создает уникальные свойства черных дыр. Чтобы понять это, нам нужно разобраться с ключевым понятием — скоростью убегания.

Скорость убегания (вторая космическая скорость) — это минимальная скорость, которую нужно развить объекту, чтобы преодолеть гравитационное притяжение того или иного тела и улететь восвояси. Для обычных небесных тел, вроде планет или звезд, эта скорость вполне достижима. Но в случае с черными дырами ситуация кардинально меняется.

Например, для Земли скорость убегания составляет 11,2 км/с, для Солнца - 617,7 км/с.

У черной дыры есть внешняя граница, называемая горизонтом событий. На этой границе скорость убегания в точности равна скорости света (299 792 458 м/с). За горизонтом событий, внутри черной дыры, скорость убегания превышает скорость света. Это превышение увеличивается по мере приближения к центру черной дыры.

Почему скорость убегания так велика?

Все дело в колоссальной плотности черных дыр. Например, если Солнце сжать до сферы диаметром в 2,95 км, то оно станет черной дырой, а его гравитационное поле станет экстремально сильным.

Скорость убегания рассчитывается по формуле: v = √(2GM/r), где G - гравитационная постоянная (6,6743 × 10^-11 Н·м²/кг²), M - масса объекта, r - расстояние от центра.

Давай рассмотрим это на примере сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики — Стрелец A*:

• Масса Стрелец A* (M): примерно 4,3 миллиона солнечных масс;

• Одна солнечная масса = 1,989 × 10^30 кг (таким образом, масса Стрелец A* = 4,3 × 10^6 × 1,989 × 10^30 кг = 8,5527 × 10^36 кг);

• Гравитационный радиус (радиус Шварцшильда) Стрелец A* (r): около 1,2 × 10^10 метра.

Подставим значения в формулу:

• v = √(2 * 6,6743 × 10^-11 * 8,5527 × 10^36 / 1,2 × 10^10);

• v ≈ 308 446 000 м/с.

Из этого следует, что для того, чтобы покинуть черную дыру, объекту нужно было бы разогнаться до скорости, превышающей скорость света. Согласно Специальной теории относительности, ничто, обладающее массой, не может двигаться со скоростью, равной или превышающей скорость света. Это фундаментальное ограничение нашей Вселенной. Более того, черная дыра настолько искривляет пространство-время, что внутри горизонта событий все траектории неизбежно ведут к центру черной дыры, делая побег принципиально невозможным.

Таким образом, экстремальная гравитация и геометрия пространства-времени создают идеальную космическую ловушку, из которой нет выхода для всего, что подчиняется известным законам физики.

Интересное по теме:

• Суперкомпьютеры показали, как черные дыры превращают материю в излучение.

• «Джеймс Уэбб» обнаружил черные дыры, которые росли «невозможно быстро».

• Исследование показало: черные дыры — не червоточины.

Перед вами ледяная поверхность 504-километрового спутника Сатурна Энцелада, запечатленная 28 октября 2015 года космическим аппаратом NASA "Кассини". В момент получения этой фотографии зонд находился всего в 48 километрах от "морщинистой" поверхности загадочного мира, обладающего потенциально обитаемым подповерхностным океаном.

В 2005 году, анализируя данные "Кассини", ученые установили, что гейзеры на южном полюсе Энцелада являются источником ледяных крупиц и газа, вырывающихся из недр сатурнианской луны со скоростью более 400 метров в секунду. Примечательно, что эти извержения непрерывны — снижается лишь их интенсивность. Из-за этого вокруг Энцелада сформировался огромный, но чрезвычайно разреженный ореол мелкой ледяной пыли, часть которой идет на поддержание существования E-кольца Сатурна.

Львиная же доля этих ледяных крупиц постепенно оседает на поверхность спутника, обеспечивая ее медленное, но непрерывное обновление. Благодаря этому Энцелад обладает самым высоким альбедо (отражательной способностью) среди всех тел в Солнечной системе, отражая от 90% до 99% падающего солнечного света.

Спектральный анализ выбрасываемого льда и газа позволил выявить в гейзерах Энцелада не только воду, но и молекулярный водород, диоксид углерода, сложные органические соединения и соли — все, что нужно для зарождения и поддержания жизни. Кроме того, это подтвердило гипотезу наличия разогретого каменного ядра, с которым океан активно взаимодействует. Следовательно, Энцелад не лишен внутренней энергии, без которой невозможно существование жизни.

Планетологи и астробиологи считают, что в океане Энцелада могут процветать хемосинтетические экосистемы, подобные земным сообществам у гидротермальных источников в глубинах Мирового океана.

Будущие миссии будут включать посадку на поверхность Энцелада и, вероятно, проникновение в его океан через разломы на южном полюсе, из которых бьют гейзеры.

Сегодня Энцелад — самое перспективное место для поиска внеземной жизни в пределах Солнечной системы.

Интересное по теме:

• «Кассини» нашел сложную органику в океане Энцелада.

• В океане Энцелада найден крайне необходимый для зарождения жизни элемент.

• Почему мы мечтаем открыть внеземную жизнь на Энцеладе?

Иногда космос смотрит на нас в ответ... или, по крайней мере, создает такое впечатление. На инфракрасном изображении, представленном ниже, видны два ярких голубых "глаза", а вокруг них — искрящаяся красно-розовая "карнавальная маска".

Столь необычная структура — результат тесного взаимодействия двух галактик, каталогизированных под индексами NGC 2207 и IC 2163. "Глаза" на изображении — свечение центральных областей галактик, в ядрах которых сосредоточены миллиарды звезд, и в инфракрасном диапазоне они проявляются как два мощных светящихся пятна.

Красно-розовая "маска" — искаженные спиральные рукава галактик, насыщенные межзвездной пылью. В оптическом диапазоне пыль обычно скрывает детали, а в инфракрасном, наоборот, подчеркивает многие из них.

Сами галактики находятся на расстоянии около 140 миллионов световых лет от нас, а их "свидание", начавшееся примерно 40 миллионов лет назад, далеко от завершения: гигантские звездные системы продолжают перетягивать "гравитационный канат", искажая спиральные рукава и буквально воруя друг у друга газ и звезды.

Численное моделирование столкновения NGC 2207 и IC 2163 показывает, что примерно через миллиард лет система превратится в эллиптическую галактику или массивную дисковую без выраженных спиральных рукавов.

Обратите внимание на яркие "узлы" в рукавах, отмеченные на изображении ниже:

Это очаги наиболее интенсивного звездообразования, вспышка которого вызвана столкновением галактик. Там обитают очень молодые, горячие и пока еще нестабильные светила, недавно прошедшие стадию рождения из плотных газопылевых облаков. Жесткое излучение этих звезд нагревает окружающую пыль, заставляя ее сиять в инфракрасном диапазоне.

Это изображение — не просто космическая "красота ради красоты". Благодаря таким наблюдениям астрономы изучают, как гравитационные столкновения галактик запускают вспышки звездообразования, как перераспределяются газ и пыль, и в конечном счете — как меняется сама структура галактик в ходе их эволюции.

Изображение было получено 26 апреля 2006 года с помощью космического телескопа NASA "Спитцер".

Читайте также:

• Как две звезды создали щит для Солнечной системы.

• «Джеймс Уэбб», возможно, нашел галактику из первых дней Вселенной.

• Астрономы обнаружили кислород в самой далекой известной галактике.

На изображении ниже продемонстрированы два небольших участка на поверхности Каллисто, ледяного спутника Юпитера со средним диаметром 4 821 километр. Оба этих места примыкают к огромному ударному бассейну Асгард (лат. Asgard), и этот факт объясняет природу столь специфических вертикальных образований.

Многочисленные шпили, попавшие в кадр космического аппарата NASA "Галилео" в мае 2001 года, имеют высоту от 80 до 100 метров. Они состоят преимущественно из водяного льда, покрытого относительно тонким слоем темной пыли. Весь этот лед был извлечен из недр юпитерианского спутника во время его столкновения с массивным небесным телом, произошедшим миллиарды лет назад. Это событие породило Асгард и уникальные для Солнечной системы шпили, которые представляют особый научный интерес.

Я не ошибся, говоря о том, что возраст шпилей составляет несколько миллиардов лет. Дело в том, что спутник Каллисто обладает самой старой поверхностью из всех известных тел в Солнечной системе, а если быть точнее, то она не претерпевала существенных изменений как минимум 3,5 миллиарда лет.

Кроме того, на Каллисто есть регионы, которые остаются практически нетронутыми более четырех миллиардов лет (для сравнения: поверхность Ио, вулканического спутника Юпитера, обновляется со скоростью около сантиметра в год). И это при том, что возраст Солнечной системы составляет примерно 4,6 миллиарда лет. Каллисто дает подсказки по поводу того, насколько быстро сформировались планеты нашей системы, включая Юпитер, и их спутники.

По мере разрушения льда пыль сползает и скапливается в низинах. Однажды, когда пройдут еще миллиарды лет, шпили разрушатся полностью, и вместо них останутся невысокие пылевые холмы.

Примечательно, что Каллисто может обладать подповерхностным океаном, но даже если это и так, то он залегает настолько глубоко, что добраться до него не представляется возможным. Может ли этот океан быть обитаемым? Это крайне маловероятно, так как он не имеет связи с поверхностью, так что его химия крайне скудна.

Наибольший научный интерес, как я сказал ранее, представляют шпили. Если бы мы организовали миссию по их бурению, сбору образцов льда с разной глубины, а после доставили бы их на Землю, то у нас появилась бы бесценная информация о рассвете Солнечной системы и о том долгом и сложном эволюционном пути, что она прошла.

Читайте также:

• Межзвездная комета 3I/ATLAS посылает ритмичные импульсы: что это значит?

• На Каллисто, спутнике Юпитера, гораздо больше кислорода, чем мы можем объяснить.

• Уровень радиации на поверхности Каллисто.

Геонейтрино — это нейтрино и антинейтрино, которые рождаются в результате радиоактивного распада элементов в недрах нашей планеты. Большинство из них — это электронные антинейтрино, возникающие при распаде долгоживущих изотопов урана-238, тория-232 и калия-40.

Сами по себе нейтрино — это фундаментальные частицы, настоящие "призраки" Вселенной. Они не имеют электрического заряда, их масса почти нулевая, и они пронизывают все вокруг триллионами каждую секунду, ПРАКТИЧЕСКИ ни с чем не сталкиваясь.

Создаваемые по всему миру нейтринные детекторы позволяют "ловить" эти частицы. Поскольку геонейтрино беспрепятственно проходят через толщу Земли, они являются уникальным прямым источником информации о процессах, протекающих в ее глубинах, куда невозможно проникнуть физически. Их изучение помогает определить, какая доля внутреннего тепла Земли (а его выделяется около 47 Тераватт) генерируется радиоактивным распадом, а также оценить количество и распределение соответствующих элементов. Эти данные критически важны для понимания геодинамики и тепловой эволюции нашей планеты.

Эти "призрачные" частицы служат проводниками в недоступные иным способом места. Помимо геонейтрино, существуют, например, солнечные нейтрино, которые позволяют заглянуть прямо в ядро нашего Солнца и изучать протекающие там термоядерные реакции.

Самый продвинутый на сегодняшний день детектор нейтрино — Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) в Южном Китае.

Его чувствительность настолько высока, что всего за 59 дней работы он провел измерения ключевых параметров нейтрино с точностью, на достижение которой в рамках предыдущих экспериментов потребовалось почти полвека!

Читайте также:

• Бесконечна ли Вселенная или просто невообразимо велика?

• Солнечные нейтрино: посланники из сердца нашей звезды.

• Ученые вдвое сузили диапазон возможной массы нейтрино.

Туманность NGC 6357 — одна из самых удивительных звездных фабрик нашей галактики, расположенная в созвездии Скорпиона, на расстоянии около 5 500 световых лет от Земли. Внутри нее формируются не отдельные звезды, а целые звездные скопления.

Недавние наблюдения с помощью космического телескопа NASA "Джеймс Уэбб" выявили, что в этой туманности рождаются преимущественно массивные звезды, в 10-20 раз тяжелее Солнца. Ученые предполагают, что за это ответственные уникальные турбулентные потоки газа, которые создают в NGC 6357 идеальные условия для формирования гигантов.

Особую научную ценность представляют недавние наблюдения звездообразования в NGC 6357 с помощью комплекса радиотелескопов ALMA. Ученым удалось зафиксировать несколько протозвездных дисков на разных стадиях формирования, что позволяет изучать эволюцию звездных систем в "реальном времени". Некоторые из этих систем, вероятно, сформируют двойные звезды, вращающиеся вокруг общего центра масс.

Читайте также:

• Возможно, получены первые прямые доказательства существования темной материи.