НА ДАЛЁКОЙ ПЛАНЕТЕ НАЙДЕН УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ На планете HD 189733 b, обитающей на расстоянии 63 световых года от Земли, открыт углекислый газ - один из четырёх важнейших биомаркеров (другие - это вода, кислород и метан). Крупное достижение в астрономии записано в актив Джованны Тинетти (Giovanna Tinetti) и её коллег из Лондонского университетского колледжа. HD 189733b - это хорошо нам знакомый горячий Юпитер (с массой, кстати, чуть больше собственно Юпитера), открытый в 2005 году. Он не раз становился объектом пристальных наблюдений и ожидания астрономов вполне оправдал.
В 2007-м удалось поймать подписи ряда молекул в его атмосфере, чуть позже эта же планета стала первой, для которой астрономы смогли составить сравнительно подробную карту погоды с разделением горячих и холодных участков по широте и долготе (заодно расписав картину мощных ветров этого мира). В том же году на этом горячем Юпитере нашли воду (при температуре, превышающей на дневной стороне 900 °C, - это, конечно, пар), а в прошлом - этот же мир порадовал исследователей метаном и моноксидом углерода.
Теперь вот пришла очередь CO2. Для получения всех четырёх биомаркеров не хватает только кислорода. (Заметим, атомарный и даже молекулярный кислород в межзвёздном пространстве уже детектировали, но на экстрасолнечных планетах ещё ни разу.)
Углекислый газ был обнаружен методом дополнительного транзита: во время нахождения планеты в поле зрения астрономы зафиксировали суммарный спектр как её дневной стороны, так и родительской звезды (поскольку в пространстве разрешить эти два источника света было невозможно), а в момент, когда планета скрылась за своим светилом, - получили ещё один спектр (только одной звезды). Потом уже исследователи вычли один спектр из другого, получив разность - спектр самой планеты.
Запись спектров велась при помощи орбитального телескопа Hubble, который никогда не разрабатывался для наблюдений такого рода. Тем удивительнее достижение: как посчитали авторы работы, содержание углекислого газа в атмосфере HD 189733 b составляет одну стотысячную от содержания главного компонента этой атмосферы - молекулярного водорода.
Хотя ни метан, ни углекислый газ (которые вполне можно связать с биологическими процессами) не означают напрямую, что данная планета обитаема (слишком уж она жаркая для этого), достижение астрономов важно для поиска жизни на других мирах, поскольку показывает возможность "поимки" столь важных соединений в атмосферах экзопланет. А ведь рано или поздно в поле зрения специалистов попадут миры, куда более близкие по своим физическим характеристикам к Земле.
РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ РАССКАЖЕТ О РОДИНЕ КОМЕТ Ученые планируют использовать данные о реликтовом излучении для изучения облака Оорта, служащего источником комет с длинным периодом обращения, сообщает New Scientist. Работа ученых опубликована в журнале New Astronomy. Облако Оорта представляет собой регион Солнечной системы, расположенный (по некоторым данным) между 20 и 200 тысячами астрономических единиц от Солнца. Он преимущественно заполнен телами, состоящими из льда и камня. Облако подразделяется на два: внешнее и внутреннее (недавно появлялись сообщения об обнаружении космических тел, происходящих из внутреннего облака Оорта). Основной сложностью при его изучении является невозможность непосредственного наблюдения, поэтому ученым приходится судить о строении облака по косвенным данным и компьютерному моделированию.
Новая работа указывает, что подобными данными может служить информация о реликтовом излучении, оставшемся после Большого взрыва. По мнению исследователей, облако не имеет строго сферической формы (если бы это было так, то оно влияло бы на реликтовое излучение со всех сторон одинаково). Это связано с гравитационным воздействием близлежащих к Солнцу звезд. Анализ соседей Солнечной системы показал, что за свое время жизни Солнечная система несколько раз сближалась с соседями, подвергаясь их гравитационному воздействию. Исследователи полагают, что "следы" воздействия сохранились до сих пор.
Для сбора необходимой информации ученые планируют использовать орбитальный телескоп Планка (Planck telescope), который Европейское космическое агентство планирует запустить в апреле 2009 года. Основной целью телескопа является именно изучение реликтового излучения.
Специалисты, однако, достаточно скептически относятся к новой технике. По мнению некоторых из них, в настоящее время не существует технологии, необходимой для изучения облака Оорта по данным о реликтовом излучении.
АСТРОНОМЫ УВИДЕЛИ СЛЕДЫ СЕЗОННЫХ ШТОРМОВ НА ЭРИДЕ Большой эксцентриситет орбиты у карликовой планеты по имени Эрида приводит к регулярным изменениям на её поверхности, и даже к бегущим через всю планетку воздушным течениям. Фактически можно говорить о погоде на этом необычайно удалённом и очень холодном мире. Пусть даже год Эриды равен 560 земным, исследователи смогли описать её сезоны. Эрида - самая крупная (диаметр 2500 км, но тут оценки в разных работах немного расходятся) и самая тяжёлая карликовая планета из всех известных в Солнечной системе. Её очень яркая и вечно молодая поверхность - одна из интригующих загадок, которая теперь, быть может, наконец-то решена.
Астрономы, работающие в обсерватории MMT в Аризоне, собрали и проанализировали данные об Эриде, сосредоточившись на метановом льде. Спектральные особенности показали что, во-первых, там присутствует примесь азотного льда, а во-вторых - доля этого льда в общей смеси растёт с глубиной.
Эта находка позволила выстроить картину глобальных сезонных изменений на поверхности далёкого мира. В настоящее время Эрида находится на дальнем расстоянии от Солнца, вблизи афелия, - примерно в 97 астрономических единицах (14 миллиардов км). Но в перигелии она подходит на расстояние менее 38 а.е.
Поскольку ось вращения этой карликовой планеты наклонена к орбите, разные её полюсы попеременно оказываются обращены к Солнцу (вот вам и полярные день/ночь, и смена времён года). Но при этом в отличие от Земли ещё и расстояние (и поток энергии) до светила - заметно отличается, что приводит к любопытным эффектам.
По мере движения Эриды к центру Солнечной системы на её обращённом к Солнцу полюсе происходит сублимация азотного льда. Газ накапливается в тонкой атмосфере, что приводит к росту давления и запуску ветров (по меркам этого небольшого мира - считай, что штормов), дующих с освещённой стороны планеты на теневую, где азот кристаллизуется на поверхности в виде льда или тонкого слоя снега.
Аналогичный процесс происходит и с метаном, также ежегодно отправляющимся в путешествие с тёплой (относительно, конечно) на холодную сторону Эриды. Но поскольку температура сублимации метана - выше, чем у азота, метан включается в этот круговорот позже - ближе к Солнцу.
Зато по мере продолжения местного лета запас азотного льда на освещённой стороне Эриды начинает исчерпываться. А метанового - ещё нет. Так на теневой (зимней) стороне планеты формируется слой нового льда, в котором соотношение двух компонентов заметно меняется по мере глубины.
В следующий сезон (местный, конечно, а это - десятилетия) бывшее теневым полушарие постепенно становится освещенным, и весь круговорот начинается заново. Именно такое, обновлённое полушарие Эриды теперь мы можем видеть перед собой (освещённым, разумеется, поскольку с точки зрения Эриды Земля находится почти у Солнца). "Другими словами, мы можем наблюдать сегодня подпись ветров, что действовали на планете в течение последнего прохождения перигелия", - пояснил один из авторов работы Стивен Теглер (Stephen Tegler) из университета Северной Аризоны (Northern Arizona University).
Возможно, что теперь учёным не придётся прибегать к гипотетическим внутренним источникам расплавленного льда на Эриде, способным объяснить постоянное обновление её пейзажей (хотя и этот механизм не исключён - вот в прошлом году стало же известно, что Харон постоянно обновляет свою поверхность за счёт криовулканов).
Новые данные помогут сопоставить процессы на этой планете с картиной льда на родственном ей мире - Плутоне. К слову, посмотрите, как астрономы впервые картографировали метановый и азотный лёд на его поверхности.
ОБНАРУЖЕНЫ КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ, ИСПУСКАЕМЫЕ СОСЕДНИМ ЗАГАДОЧНЫМ ОБЪЕКТОМ Международная группа исследователей обнаружила приводящий в замешательство избыток электронов высокой энергии, бомбардирующих Землю из космоса. Источник этих космических лучей неизвестен, но он должен находиться по соседству с солнечной системой и может состоять из темной материи. О результатах исследований этой группы сообщается в выпуске журнала Nature от 20 ноября. "Это большое открытие," говорит соавтор Джон Вефель (John Wefel) из университета штата Луизиана. "Такое случилось впервые, что мы увидели дискретный источник ускоренных космических лучей, заметный на общем галактическом фоне."
Галактические космические лучи представляют собой субатомные частицы, ускоренные почти до скорости света отдаленными взрывами сверхновых звезд и другими, бурно протекающими, явлениями. Они прорываются сквозь Млечный путь, создавая мглу из частиц высокой энергии, которые врываются в солнечную систему из разных направлений. Космические лучи состоят, главным образом, из протонов и более тяжелых атомных ядер вперемешку с электронами и фотонами, добавляющими «остроты» в эту смесь.
Чтобы изучить наиболее мощные и интересные космические лучи, Вефель (Wefel) с коллегами последние восемь лет проводили, занимаясь запуском серии воздушных шаров в стратосферу над Антарктидой. Каждый раз в качестве полезного груза использовался детектор космических лучей, поставляемый НАСА (NASA-National Aeronautics and Space Administration - Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства ), и названный ATIC, сокращенно от Advanced Thin Ionization Calorimeter - усовершенствованный чувствительный ионизационный калориметр. Группа исследователей предполагала, что ATIC будет подсчитывать компоненты, из которых состоит обычная смесь (масса) частиц, главным образом, это протоны и ионы, но калориметр обнаружил кое-что еще: избыток электронов высокой энергии.
Вефель сравнивает это с движением по автостраде легковых автомобилей типа «седан», микроавтобусов и грузовых автомибилей—как вдруг стайка стремительно несущихся спортивных авто Ламборгини (Lamborghinis) появляется в потоке обычного транспорта. "Вы не ожидаете увидеть сразу так много гоночных автомобилей на трассе—или, что то же самое, так много электронов высокой энергии в массе космических лучей." В течение пяти -недельного полета на воздушном шаре в 2000 и 2003 годах ATIC насчитал 70 избыточных электронов в диапазоне энергий 300-800 гигаэлектрон-вольт (GeV). ("Избыток" означает выход за пределы обычного ожидаемого количества из галактического фона.) Семьдесят электронов может казаться не очень большим числом, но подобно явлению семидесяти Ламборгини на автостраде, это существенная прибавка!
подсчеты электронов высокой энергии калориметром ATIC. Кривая треугольного типа, построенная в соответствии с данными, получена из модели аннигиляции (уничтожения) темной материи, характеризующей частицу Калуцы- Клейна (Kaluza-Klein) с массой, обладающей энергией 620 гигаэлектрон- вольт (GeV). Подробную информацию можно найти в выпуске журнала Nature от 20 ноября 2008 года : "Избыток электронов с энергиями 300-800 гигаэлектрон-вольт в космических лучах," автор Дж. Чанг и другие ( J. Chang et al).
ATIC Cosmic Ray Counts - Подсчеты (энергии) космических лучей калориметром ATIC.
Excess electrons – избыточные электроны.
Energy (GeV) – энергия (гигаэлектрон-вольты).
"Источник этих неожиданных электронов должен находиться относительно близко к солнечной системе— на расстоянии не более одного килопарсека," говорит соавтор Джим Адамс (Jim Adams) из Центра космических полетов НАСА им. Маршалла.
Почему источник должен быть поблизости? Адамс (Adams) поясняет : "Электроны высокой энергии быстро теряют энергию, когда пролетают через галактику. Они отдают энергию двумя основными способами: (1) когда соударяются с медленными фотонами, этот процесс называется обратным эффектом Комптона (Compton), и (2) когда они излучают часть своей энергии, двигаясь по спирали в галактическом магнитном поле." К тому времени, когда электрон совершит путешествие длиной в целый килопарсек, он уже не будет обладать такой «высокой энергией».
Следовательно, электроны высокой энергии являются «местными». Некоторые члены исследовательской группы полагают, что источник может быть удален менее, чем на несколько сотен парсеков. Для сравнения, диск спиральной галактики «Млечный путь» имеет ширину порядка тридцати тысяч парсеков. (Один парсек приблизительно равен трем световым годам.).
"К сожалению," говорит Вефель (Wefel), "мы не можем точно определить местонахождение источника на небе." Хотя ATIC и регистрирует направление, откуда поступают частицы, достаточно трудно перевести углы прихода этих электронов в небесные координаты. Для начала, детектор находился в корзинке воздушного шара, качающейся при движении вокруг Южного полюса в турбулентном вихре высотных ветров; что усложняло определение искомой точки. Кроме того, поступающие электроны имели направление движения, в какой-то степени искаженное магнитными полями. "Самое лучшее, на что можно было надеяться, так это то, что ATIC сможет измерить общую анизотропию—одной стороны звездного неба в сравнении с другой."
Такая неопределенность дает полную свободу полету фантазии. Минимальные открывшиеся неожиданные перспективы, например, включают: соседний пульсар, «микроквазар» или черную дыру из звездной массы—все они способны ускорять электроны до указанных энергий. Вполне возможно, что такой источник притаился где-то неподалеку. Недавно запущенный НАСА космический телескоп гамма-излучения Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope) – это только начальный этап в обследовании звездного неба с помощью приборов с чувствительностью, достаточной для выявления некоторых таких объектов.
Еще более привлекательная перспектива – темная материя. Существует класс теорий физики, который носит название "Теории Калуцы-Клейна (Kaluza- Klein)", которые занимаются поиском того, как согласовать силы гравитации с другими фундаментальными силами, если взять за основу дополнительные измерения (координаты). Известная человеку обычная трехмерная (3D) система измерений, может быть дополнена целыми восемью измерениями, которые вполне вписываются в космическое пространство, окружающее нас. Популярное, но еще не проверенное объяснение сущности темной материи заключается в том, что частицы темной материи «обитают» в дополнительных измерениях. Мы ощущаем их присутствие через силы гравитации, но не можем «почувствовать» их никаким другим способом.
Каким образом темная материя производит избыточные космические лучи? Частицы Калуцы- Клейна (Kaluza-Klein) обладают любопытным свойством (одним из многих), которое заключается в том, что они являются собственными античастицами. При столкновении двух таких частиц, они истребляют друг друга, при этом образуется мелкая «пыль» из фотонов и электронов, обладающих высокой энергией. Электроны не теряются в невидимых измерениях, однако, они материализуются в реальном 3-мерном мире, в котором ATIC может обнаружить их в виде «космических лучей».
"Наши данные можно объяснить наличием облака или скопления темной материейr по соседству с солнечной системой", говорит Вефель (Wefel). "В частности, в соответствии с высказанной гипотезой имеется частица Калуцы-Клейна (Kaluza-Klein) с массой, которая обладает энергией порядка 620 гигаэлектрон-вольт (GeV), и которая в момент уничтожения должна производить электроны с таким же энергетическим спектром, который мы наблюдаем."
Проверить такую возможность непросто, поскольку темная материя – ну, уж очень темная. Однако вполне возможно обнаружить облако, осуществляя поиск других продуктов процеса уничтожения, таких, как гамма-лучи. Опять-таки, у космического телескопа Ферми (Fermi) может оказаться больше шансов для определения местонахождения источника.
"Что бы это ни было," говорит Адамс, "это будет ошеломляющим."Более подробная информация об этом исследовании приведена в источнике: "Избыток электронов с энергиями 300-800 гигаэлектрон-вольт в космических лучах ," автор Дж. Чанг и другие ( J. Chang et al). в выпуске журнала Nature от 20 ноября, 2008 года.
Переводчик: Дорохова Елена (Бюро переводов "Гольфстрим")
Права на статью, а также фотографические и иные материалы к ней принадлежат NASA
Перевод статьи осуществлен Бюро переводов "Гольфстрим" и размещен на сайте с разрешения NASA
Права на перевод принадлежат ООО "Гольфстрим+"
Копирование перевода статьи, а также фотографических и иных материалов к ней, в целях размещения на иных сайтах в сети интернет, а также для издания и распространения в бумажном варианте, в том числе, но не исключая иного, в журналах, газетах, книгах и прочее, возможно только с разрешения ООО "Гольфстрим+", по согласованию с NASA. ЭНЦЕЛАД: ТЕОРИЯ ТЕПЛЫХ ВОДОЕМОВ ПОДТВЕРЖДАЕТСЯ Анализ данных, собранных зондом «Кассини» во время его пролетов вблизи спутника Сатурна Энцелада, позволил специалистам NASA получить новые доказательства в пользу существования жидкой воды в глубинах Энцелада, сообщает NewScientist. Впервые шлейфы из кристаллов льда и водяного пара на южном полюсе Энцелада были обнаружены в 2005 году. В 2007 году зондом «Кассини» были переданы новые данные, анализ которых позволил ученым выделить на снимках отдельные струи воды и показать, что их источником является система глубоких расщелин в районе Южного полюса спутника - так называемых "тигровых полос".
Струи были зарегистрированы на высоте около 15 км над поверхностью спутника - согласно расчетам, каждый фонтан уносит в космос около полутонны воды ежесекундно. Композитный инфракрасный спектрометр «Кассини» (CIRS) также зарегистрировал источники необъяснимо мощного теплового излучения в районе южного полюса.
Выяснилось, что все выявленные на сделанных "Кассини" снимках струи ассоциируются с четырьмя областями в системе полос. Как раз эти области являются самыми горячими по результатам измерений с помощью инфракрасного спектрометра. Открытие гейзеров, источником которых, согласно одной из теорий, являются подповерхностные резервуары с теплой водой, сделали Энцелад одним из наиболее вероятных мест для поиска жизни в Солнечной системе.
Попытки объяснить причину образования гейзеров Энцелада привели к созданию двух гипотез. Первая предполагает, что источником мощных струй на южном полюсе спутника являются водоемы с теплой водой под поверхностью Энцелада. Согласно второй гипотезе, ледяные недра Энцелада в районе разломов «тигровых полос» разогревают приливные волны, что позволяет предположить «газовое» происхождение гейзеров.
В новой работе ученых под руководством Кэндис Хансен (Candice Hansen) из лаборатории NASA JPL, опубликованной в журнале Nature, приводятся аргументы в пользу наличия теплых водоемов под ледяной поверхностью Энцелада. «Приливная» модель, согласно последним данным, имеет серьезные противоречия. В частности, наибольшее количество газовых выбросов в районе южного полюса было зафиксировано в 2007 году, когда Энцелад находился на значительно большем удалении от Сатурна, чем в 2005 году, и, следовательно «тигровые» расщелины, согласно гипотезе, находились в сжатом состоянии и должны были сдерживать выбросы газа.
Как считают ученые, в данном случае предпочтительнее модель колебания Энцелада вокруг своей оси вращения, которое может приводить к разогреву его недр, «назапланированному» расширению «тигровых» трещин и увеличению мощности струй.
