Галактический газ

Пт, 06/06/2014 - 20:21

Унесенные приливом

Ни гипотеза Оорта, ни модель фонтана не объясняют всех свойств высокоскоростных облаков. Проблема еще сильнее запуталась, когда в начале 70-х гг. был открыт Магелланов Поток — «струя» газа, охватывающая Галактику. Он следует орбитам Большого и Малого Магеллановых Облаков — небольших галактик, обращающихся вокруг Млечного Пути подобно тому, как спутники обращаются вокруг планет. Обычно астрономы называют облаками сгустки газа или пыли, но это галактики из многих миллионов звезд, а назвали их так за внешнее сходство с облаками в ночном небе. Сейчас они находятся на расстоянии около 150 тыс. световых лет от нашей Галактики — наименьшем из всех, на которых они находились когда-либо за время путешествия по своим вытянутым орбитам.

Магелланов Поток похож на цепочку высокоскоростных облаков. Значительная его часть движется со скоростями, несовместимыми с вращением Галактики. Однако ни одна из рассмотренных выше гипотез не объясняет этого. Согласно модели, предложенной в 1996 г. Лансом Гардинером из южнокорейского Университета Солнца и Луны и Масафуми Ногучи из японского Университета Тококу, эта цепочка облаков является приливным потоком, какие наблюдаются и в окрестностях некоторых других галактик. Около 2,2 млрд. лет назад, когда Магеллановы Облака подошли близко к нашей Галактике, совместное притяжение Галактики и Большого Магелланова Облака оторвало часть газа от внешней области Малого Магелланова Облака. Примерно половина этого газа, замедлившись, растянулась по орбите Магеллановых Облаков, отставая от них, а другая половина ускорилась и оказалась впереди этих галактик, образовав так называемый лидирующий рукав. Подобным образом газ мог отрываться и от других галактик — спутников Млечного Пути.
Другая модель объясняет рождение Магелланова Потока силой сопротивления. Если Галактика имеет очень протяженную корону (гораздо большую, чем предполагал Спитцер), то эта корона может отбирать газ у Магеллановых Облаков. Согласно обеим моделям, Магеллановы Облака теряют много газа, создавая большинство высокоскоростных облаков.

В 1999 г. Лео Блитц из Калифорнийского университета в Беркли предположил, что высокоскоростные облака могут располагаться на гораздо большем удалении, чем ранее считалось. Они не проносятся по окраинам нашей Галактики, а плывут вокруг Местной группы галактик, включающей в себя, кроме нашей Галактики и туманности Андромеды, еще 40 других небольших галактик, разбросанных в объеме поперечником около 4 млн. световых лет. В данном случае высокоскоростные облака должны быть остатками процесса формирования всей группы галактик.

Подобные идеи уже выдвигались лет тридцать назад, но были отвергнуты, поскольку на таких расстояниях газовые облака не могут быть устойчивыми. Однако Блитц предположил, что высокоскоростные облака — это сгустки темного вещества, в которые включено небольшое количество газа. Массы облаков должны быть вдесятеро больше, чем предполагали ранее, и это позволит облакам сохранитьcя. Такая гипотеза весьма привлекательна, поскольку устраняет одно давнее затруднение: модели формирования галактик предсказывают, что темного вещества вокруг галактик должно было остаться больше, чем наблюдается. Высокоскоростные облака как раз и могут содержать эту недостающую темную массу.

Идет разогрев

В XXI в. астрономы вошли уже с четырьмя гипотезами о природе высокоскоростных облаков: газ, оставшийся после формирования галактик; круговорот газа в «галактическом фонтане»; обрывки Магеллановых Облаков; межгалактическая смесь газа и темного вещества. Для того чтобы сделать выбор между ними, требовались новые данные.

К концу ХХ в. астрономы обследовали все небо в радиолинии нейтрального водорода, позволяющей обнаруживать газ с температурой около 100 К. В 1988 г. Аад Хульбош из Неймегенского университета и один из авторов статьи (Ваккер) с помощью радиотелескопа Обсерватории Двингело в Нидерландах завершили обзор северного полушария неба. В 2000 г. Рикардо Моррас с коллегами на радиотелескопе Вилла Элиза в Аргентине обследовал южное полушарие. Третий обзор опубликовали в 1997 г. Дап Хартман и Батлер Бартон из Лейденской обсерватории. Они провели полное картирование нейтрального водорода в Галактике, включая высокоскоростные облака и облака промежуточных скоростей.

Новые данные принесли наблюдения в видимом свете с помощью таких инструментов, как Wisconsin Hydrogen-Alpha Mapper (Висконсинский картировщик Ha-излучения). Хотя нейтральный водород не излучает в оптическом диапазоне, ионизованный газ на это способен, а внешние области высокоскоростных облаков как раз ионизованы ультрафиолетовым излучением Галактики и других объектов. К тому же это излучение нагревает внешние части облаков до 8000 К. Яркость их видимого излучения указывает интенсивность радиационного поля вокруг облака, которая, в свою очередь, зависит от их расстояния до диска Галактики. Поэтому яркость видимого излучения может служить для оценки расположения облаков.

Важнейшие сведения принесли наблюдения за спектральными линиями поглощения высокоскоростных облаков, которые дают информацию не об излучении газа, а о поглощении им света других источников. Благодаря данным, полученным в Обсерватории Лас-Пальмос на Канарских островах, космическому телескопу «Хаббл» и спутнику FUSE («Исследователь спектра дальнего ультрафиолета»), запущенному в 1999 г., Лора Дэнли из Денверского университета оценила пределы расстояний до облаков с промежуточными скоростями. Затем Хуго ван Верден из Гронингенского университета в Нидерландах впервые измерил расстояние до облака с промежуточной скоростью. Тем временем мы определили химический состав облаков.

Данные спутника FUSE говорят о наличии у высокоскоростных облаков очень горячего компонента. FUSE обнаружил линии поглощения сильно ионизованных атомов кислорода (потерявших до 5 из 8 внешних электронов). Такая степень ионизации говорит о температуре около 300 тыс. К, которая может возникнуть, когда холодный (100 К) нейтральный водород входит в соприкосновение с исключительно горячим (порядка миллиона кельвинов) газом. Но это же может наблюдаться и при охлаждении крайне горячего газа до температуры 300 тыс. К. Вместе с Блэром Сэвиджем из Висконсинского университета в Мадисоне и Кеннетом Сембахом из Института космического телескопа в Балтиморе мы исследовали этот компонент высокоскоростных облаков.

Другие материалы рубрики


  • ...Новая теория позволила сформулировать идеи, допускавшие экспериментальную проверку. В результате этих работ была предсказана новая разновидность света, состоящая не из обычных фотонов, а из загадочных Z–частиц. В окрестностях Женевы в 1983 году в серии экспериментов, исследующих столкновения частиц высоких энергий на ускорителе, были обнаружены Z–частицы, то есть единая теория поля получила подтверждение. Теоретики к этому времени сформулировали амбициозную теорию, объединяющую с электромагнитным и слабыми взаимодействиями еще один тип ядерных сил — сильное взаимодействие. Кроме того, были получены первые результаты исследований в области гравитации, показывавшие, каким образом гравитационное взаимодействие можно было бы объединить с другими типами взаимодействий...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Прошло без малого сто лет с того момента, как были открыты космические лучи-потоки заряженных частиц, приходящих из глубин Вселенной. С тех пор сделано много открытий, связанных с космическими излучениями, но и загадок остается еще немало. Одна из них, возможно, наиболее интригующая: откуда берутся частицы с энергией более
    1020 эВ, то есть почти миллиард триллионов электрон-вольт, в миллион раз большей, чем будет получена в мощнейшем ускорителе — Большом адронном коллайдере (LHC)? Какие силы и поля разгоняют частицы до таких чудовищных
    энергий?

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Галактика, в которой мы живем, — Млечный Путь — настоящий исполин по галактическим меркам. Среди галактик местной группы лишь Туманность Андромеды может тягаться с нашим домом по количеству звезд, размерам и массе. Однако сферы влияния гигантов давно поделены, и нашу галактику окружают десятки, а может, и сотни галактик-спутников.
    Сейчас известны по крайней мере 23 спутника нашей галактики. Некоторые из них светятся, как миллиарды солнц, и жителям Южного полушария нашей планеты отлично знакомы Магеллановы облака — крупнейшие спутники нашей Галактики, не заметить которые на ночном небе невозможно даже невооруженным глазом.



  • Давайте вспомним испытание противоспутникового оружия, проведенное 11 января 2007 года Китаем. Почему оно вызвало беспокойство у специалистов космической отрасли? Ведь с 1968-го по 1986-й США и СССР провели свыше 20 таких же испытаний! И с того времени уже было проведено несколько подобных испытаний?! Дело вовсе не в международной безопасности. Или не только в ней.



  • ...Тесное сходство протона и нейтрона наводит на мысль, что здесь существует симметрия. И действительно, на ядерный процесс никак не отразится, если можно было бы заменить все протоны на нейтроны, или наоборот. Это свойство получило название — симметрия изотопического спина, или изотопическая симметрия. Название связано с тем, что ядра, отличающиеся только числом нейтронов, называются изотопами. Нынешнему состоянию Вселенной соответствует равное количество протонов и нейтронов, которые находятся в постоянном движении. Но какая причина вызывает эти движения и вообще изменения в природе?..

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Объект, отснятый близ звезды, сходной с Солнцем, не вписывается в привычные теории формирования планет. Специалистам еще предстоит разобраться с особенностями рождения этого странного мира, а широкая публика просто любуется снимками. Еще бы — не каждый день можно увидеть планету другой звезды, пусть и открыты их сотни.
    Звезда 1RXS J160929.1-210524 расположена примерно в 500 световых лет от нас. Она очень похожа на Солнце. Ее «вес» равен 85% массы нашей родной звезды. Правда, это светило значительно моложе нашего — 210524 возникла порядка пяти миллионов лет назад.
    Новая планета, по расчетам астрономов, обладает массой примерно в восемь масс Юпитера. И она не была бы такой уж уникальной, если б не два обстоятельства. Первое — она «вживую» запечатлена на снимках. А о втором скажем позже.
    Впервые астрономы непосредственно увидели объект планетарной массы на орбите вокруг звезды, такой как Солнце, и если подтвердится, что этот объект действительно гравитационно привязан к звезде, это будет крупным шагом вперед.
    Интригу, впрочем, принесло не яркое достижение наблюдательной астрономии как таковое, а выявленные параметры системы.



  • ...В начале 70-х годов появилось предложение объединить бозоны и фермионы в единую теорию, что, мягко говоря, среди ученых вызвало недоумение, ведь столь различны по своим свойствам эти две группы частиц. Тем не менее, оно возможно, если обратиться к симметрии, более широкой, нежели симметрия Лоренца — Пуанкаре, лежащая в основе теории относительности. Математическая суперсимметрия соответствует извлечению квадратного корня из симметрии Лоренца — Пуанкаре, физически же она соответствует превращению фермиона в бозон и наоборот. Разумеется, в реальном мире невозможно проделать такую операцию, тем не менее, операцию суперсимметрии можно сформулировать математически и можно построить теории, включающие суперсимметрии...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ...Теперь вы должны быть предельно внимательны. Следующие несколько секунд окажутся решающими, поэтому вы включаете высокоскоростную регистрирующую систему для детальной записи всех приходящих сведений. Через 61 с R3D3 сообщает, что все системы пока функционируют нормально, горизонт - на расстоянии 8000 км и приближается со скоростью 15 тыс. км/с. Проходит 61,6 с. Еще все в порядке, до горизонта осталось 2000 км, скорость - 30 тыс. км/с (или 0,1 скорости света, так что цвет излучения начинает меняться все заметнее). А затем, в течение следующей 0,1 с вы с изумлением замечаете, что излучение из зеленого становится красным, инфракрасным, микроволновым, затем приходят радиоволны и наконец все исчезает. Через 61,7 с все кончено - лазерный луч пропал. R3D3 достиг скорости света и исчез за горизонтом.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Варварские наклонности некоторых звезд иногда возмущают. Пока одни отнимают вещество у ближайших тел, другие поступают еще более нагло и жестоко. Они скидывают со звезд газопылевые диски, которые могли бы дать начало новой планетной системе, а то и новым формам жизни. Но не со всех, а лишь с тех, кто решается переступить опасную черту.



  • Наблюдения на рентгеновской обсерватории «Чандра» показали наличие большого числа маломассивных рентгеновских двойных звезд в эллиптических и линзовидных галактиках, а также в балджах — центральных сферических компонентах — дисковых галактик. Распределение источников по светимостям хорошо описывается двумя компонентами, граница между которыми соответствует светимости порядка (2-3) 1038 эрг/с. Т.к. эта величина примерно соответствует максимальной (т.н. Эддингтоновской) светимости объекта с массой 1.4 Мо, то возможно, что более мощные источники являются аккрецирующими черными дырами, а менее мощные — нейтронными звездами. Т.о. с некоторой долей уверенности можно говорить, что мы видим в галактиках ранних типов — эллиптических и линзовидных — тесные двойные системы как с черными дырами (самые яркие источники), так и с нейтронными звездами (менее яркие).