10 последних открытий в космосе

Описание профессии

Сегодня представители этой профессии совсем не похожи на древних звездочетов. Разумеется, они работают с телескопом, рассматривая в него небесные тела и глубины космоса. Но тратят на это всего пару часов. Чем же тогда они занимаются в оставшееся время? Основная задача астронома заключается в обработке данных, которые были получены им в результате наблюдений. Кроме того, он должен:

• моделировать процессы, происходящие в космосе;
• составлять формулы, вести математические расчеты;
• делать карты звездного неба.

Среди профессиональных астрономов есть те, кто разрабатывает новые аппараты и приборы для усовершенствования наблюдения за небесными телами и обработки полученных сведений. Также есть те, кто создает новые методы проведения исследований в области астрономии.

Представители этой профессии условно делятся на теоретиков и наблюдателей:

1. Область деятельности астрономов-теоретиков распространяется на теоретическую астрономию и космологию (наука, изучающая рождение и развитие Вселенной, а также находящихся в ней объектов). Они занимаются обобщением данных, которые получают в результате наблюдений.
2. В задачи наблюдателей входит разработка методик наблюдений, добыча фактов, которые впоследствии ложатся в основу научных гипотез.

Чем конкретно будет заниматься астроном, зависит от той специализации, которую он для себя выберет. Среди основных направлений астрономии можно выделить:

• космологию;
• небесную механику и звездную динамику;
• астрофизику;
• радиоастрономию;
• физику галактик и звезд;
• астрономическое приборостроение.

Одних только человеческих ресурсов для развития астрономии недостаточно. Наука придет в упадок, если не уделять должного внимания постоянному усовершенствованию технологий. Новые приборы для ведения наблюдений разрабатывают инженеры. Их еще называют астрономами-«аппаратурщиками».

Мест для трудоустройства астронома в России не так уж и много. Лучшие специалисты работают в таких заведениях:

• Государственный астрономический институт им. П. Штернберга при МГУ им. М. Ломоносова.
• Институт астрономии Российской академии наук.
• Институт космических исследований.
• Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук на Северном Кавказе.
• Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория.

Рентгеновская астрономия

Рентгеновский диапазон охватывает длины волн от 10 до 0,01 нм, то есть стоит между ультрафиолетом и гамма-излучением. Соответствующий диапазон энергий составляет от 0,1 до 100 кэВ.

Из космоса сквозь атмосферу к поверхности Земли рентгеновские лучи проникнуть не могут, так что все рентгеновские астрономические наблюдения выполняются инструментами, находящимися на ракетах или спутниках. Рентгеновское излучение Солнца было обнаружено во время полетов ракет в 1950-х гг.

Первым рентгеновским источником, обнаруженным вне Солнечной системы в 1962 г группой Американского научно-технического общества под руководством Рикардо Джаккони, был Скорпион X-1. К 1970 г было известно уже больше сорока рентгеновских источников, открытых бортовыми ракетными инструментами. Однако для проведения более обширных обзоров неба были необходимы спутники.

На борту американских военных спутников “Вела”, работавших в 1969-1979 гг, находились и рентгеновские детекторы. Первым спутником, полностью ориентированным на рентгеновскую астрономию, был “Ухуру”, с которого началась серия небольших астрономических спутников. В 1973 г с помощью специального телескопа в экспериментах проекта “Скайлэб” были получены рентгеновские изображения Солнца.

Рентгеновский космический телескоп, а точнее целая космическая рентгеновская обсерватория «Чандра» (NASA)

В этом рентгеновском телескопе для отражения и фокусировки рентгеновских лучей при “задевающем” контакте использовался набор концентрических цилиндрических зеркал, а также детекторы, способные регистрировать фотоны по всему полю наблюдения.

Для изучения других объектов, кроме Солнца, такой отображающий рентгеновский телескоп был впервые использован на борту Обсерватории “Эйнштейн”. В 1985г в космос был выведен рентгеновский телескоп другого типа (на борту “Спейслэб-2”), использовавший метод “кодированной маски”. Телескоп работал в диапазоне более высоких энергий и был снабжен диафрагмой со сложной системой отверстий. В число других важных рентгеновских астрономических спутников входили “Коперник” (1971 г.), “EXOSAT”, “Гинга” (1987 г.), “ROSAT” (1990 г.) и “Беппо-САКС” (1996 г.).

Тепловое излучение в рентгеновском диапазоне возникает при температурах более миллиона градусов. Однако большая часть рентгеновского излучения, обнаруженного у астрономических источников, выделяется в нетепловых процессах, в частности, при взаимодействии электронов и ионов в плазме (при котором может возникать излучение с непрерывным спектром и рентгеновскими спектральными линиями), а также в ходе ядерных реакций во взаимодействующих двойных звездных системах.

Самый обширный класс ярких рентгеновских источников включает взаимодействующие двойные звезды в которых один из компонентов представляет собой вырожденную звезду – белый карлик, нейтронную звезду или черную дыру. Имеются две категории таких двойных рентгеновских звезд. В массивных двойных системах большой компаньон представляет собой звезду в 10-20 солнечных масс, и вещество его расширившейся оболочки перетекает непосредственно на вырожденную звезду.

В менее массивных двойных системах оба компонента имеют сравнимые массы, так что передача массы происходит через аккреционный диск. По мере накопления гравитационной энергии перетекающее между звездами вещество разогревается до температур, достаточных для возникновения рентгеновского излучения. Такие двойные часто являются периодическими переменными, причем периодичность определяется периодом обращения системы, периодом вращения вырожденной звезды или периодом прецессии аккреционного диска.

Их светимость в рентгеновском диапазоне превышает общую светимость Солнца в 100 – 100000 раз. Некоторые системы, например, рентгеновские барстеры, отличаются намного более непредсказуемыми и катастрофическими изменениями рентгеновской яркости.

Другими типами астрономических источников рентгеновского излучения являются горячий диффузный газ, окружающий галактики или находящийся в скоплениях галактик, остатки сверхновых (в частности, Крабовидная туманность и находящийся в ней пульсар) и активные галактические ядра (например галактика Дева А из скопления галактик в созвездии Девы).

В 1996 г рентгеновское излучение впервые было обнаружено у нескольких комет. Каталоги, составленные на основе спутниковых наблюдений, включают тысячи космических источников рентгеновского излучения. Сотни из них отождествлены с оптическими объектами.

Открытие гравитационных волн

11 февраля 2016 года было объявлено об экспериментальном доказательстве существования гравитационных волн.

Это произошло спустя ровно 100 лет, когда в 1916 году Альберт Эйнштейн впервые предположил, в рамках своей общей теории относительности, о существовании таких волн.

Гравитационные волны – это изменение гравитационного поля (физическое поле, через которое осуществляется гравитационное взаимодействие между телами), распространяющиеся подобно волнам. Они связаны с изменением пространства-времени и могут быть описаны как «рябь пространства-времени».

Двойные системы, например, черных дыр или нейтронных звезд, постоянно изучают гравитационные волны. Такое излучение сокращает расстояние между ними и, в итоге, приводит к их слиянию. Это слияние порождает уже мощнейшую гравитационную волну, которая буквально проходит по всей Вселенной.

Как раз такую мощнейшую волну после слияния двух черных дыр и был зафиксирован путем прямого детектирования 14 сентября 2015 года обсерватории LIGO в сотрудничестве с детектор гравитационных волн VIRGO в Европейской гравитационной обсерватории.

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)

Черные дыры были массой в 36 и 29 масс Солнца, но что больше поражает воображение так это то, что их слияние произошло в невероятных 1,3 млрд световых лет от Земли!

За это экспериментальное доказательство существования гравитационных волн была присуждена Нобелевская премия в 2017 году в области физики.

Открытие привело к следующим новым научным результатам:

• Прямое обнаружение гравитационных волн.
• Открытие нового способа наблюдения за Вселенной (гравитационно-волновая астрономия).
• Прямое доказательство существования чёрных дыр.
• Прямое доказательство существования двойных чёрных дыр.
• Обнаружение самой тяжелой из когда-либо наблюдавшихся чёрных дыр звёздных масс.
• Получено значение постоянной Хаббла
• Установлен верхний предел массы гравитона — 10−55 грамм (гипотетическая безмассовая элементарная частица, благодаря которой происходит гравитационное взаимодействия)

Тихо Браге (1546 – 1601 гг.)

Тихо Браге – это астроном, который не часто попадает в список выдающихся ученых. Одним из его важных достижений является измерение параллакса Большой кометы 1577 года. Это позволило доказать, что кометы – космические тела, а не земные атмосферные явления, какими их считал даже Галилей. Кроме того, выводы о комете опровергли теорию Коперника о существовании над планетами «кристаллических сфер».

В 1572 году Тихо Браге наблюдал сверхновую в созвездии Кассиопеи, составил каталог 1004 звезд, с точностью до одной секунды измерил длину года. Около 20 лет он ежедневно регистрировал положение планет, Солнца и Луны и сам создал для этого инструменты.

Самым существенным его достижением оказалось влияние на своего ученика Иоганна Кеплера. Данные Браге о движении Марса послужили основой для открытия трёх законов Кеплера о траектории планет Солнечной системы.

Главные звёзды Ориона

Основные звёзды Ориона — это горячие светила-гиганты. Они крупнее и ярче нашего Солнца в десятки и сотни тысяч раз.

Бетельгейзе

Красная звезда-сверхгигант Бетельгейзе (M2lab) пик правого плеча охотника. Это переменная звезда, которая может менять мощность светимости. Она ярче солнца в 80 000 раз в холодном состоянии и в 105 000 раз в горячем. Размеры Бетельгейзе -6.05 абсолютной величины. Такой объект мог бы занять нашу солнечную систему от центра до орбиты Юпитера. Примерное расстояние от Земли до гиганта 643 световых года. Совсем скоро, по космическим меркам, Бетельгейзе сбросит красную оболочку и превратится в белого карлика.

Сравнение размеров Бетельгейзе и Солнца

Ригель

Голубая переменная бинарная звезда-сверхгигант (B8lab) в 85 000 — 130 000 раз ярче и в 75 раз больше Солнца. Состоит из 2 объектов: «Ригель А» и «Ригель В», вращающихся вокруг центра массы с орбитой 10 земных дней. В течение 3 недель способна менять абсолютную величину от −7,64 до −8,04 астрономических единиц. В созвездии Орион является левым коленом охотника: Riǧl Ǧawza al-Yusra — «левая нога» (араб.).

Беллатрикс

Бело-голубой гигант (B2 III) с абсолютной величиной – 2.8, светимостью от 1.59 до 1.64 единиц. Почти в 10 раз тяжелее и в 6 400 раз ярче Солнца. Находится на расстоянии 240 световых лет от Земли. Астрономы предполагают, что Беллатрикс постепенно перерождается в оранжевого гиганта, на что потребуется менее 10 млн лет.

Минтака

Двойная переменная звезда Минтака, состоящая из звезд О-типа и В-типа, вращающихся вокруг центра масс с периодом цикла 5.63 дня. Система находится на удалении 900 световых лет от Земли. Масса Минтаки в 20 раз больше Солнца. В созвездии занимает 7-ю позицию по яркости.

Альнилам

Голубой горячий сверхгигант (B0) тяжелее в 60 раз и ярче в 375 000 раз Солнца. Находится на удалении 1 300 световых лет от Земли. Достаточно молодое светило возрастом 4-5 млн лет. Постепенно перерождается в красный сверхгигант и гарантированно станет крупнее Бетельгейзе.

Альнитак

Состоит из нескольких звёзд, самая крупная из которых — горячий синий сверхгигант Альнитак А (O9) абсолютной величиной −5.25 и отдаленностью в 700 световых лет от Земли. Система в 28 раз тяжелее Солнца. Альнитак переводится с арабского как пояс.

Саиф

Голубой сверхгигант (B0.5) с размерами −6,1 единиц, находящийся на расстоянии 720 световых лет от Земли. Тяжелее в 17 раз и ярче в 57 500 раз Солнца. Находится в фазе перерождения в сверхновую, после чего взорвётся и превратится в белого карлика.

Созвездие Орион с Земли невооружённым глазами. В правом углу снимка отмечено созвездие Плеяды 7 сестёр

Интересные факты о созвездии Ориона

Самая старая восстановленная звездная карта-это карта созвездия Ориона. В 1979 году во время раскопок в пещере, расположенной в долине Ах (Германия), археологи обнаружили табличку из слоновой кости возрастом 32 500 лет. Резьба на этой табличке напоминает изображение Ориона, охотника.

Существование экзопланет в созвездии весьма вероятно

Исследователи уже давно предполагают существование экзопланет или внеземных планет вблизи звезд, связанных с этим созвездием. Считается, что CVSO 30, звезда, расположенная на расстоянии около 1200 световых лет от Земли, содержит два массивных газовых гиганта; CVSO 30 b и CVSO 30 c.

Планетная система CVSO 30 (если она действительно существует) сама по себе уникальна. Относительное расстояние обеих планет от их родительской звезды-это то, что никогда не наблюдалось до сих пор. В то время как CVSO 30 b обращается вокруг звезды менее чем за 11 часов, CVSO 30 c требуется более 27 000 лет, чтобы сделать то же самое.

Это можно использовать для навигации по другим (видным) звездам.

Орион как звездный гид | Изображение предоставлено Mysid / Wikimedia commons

Если вы протянете пояс Ориона на запад (северо-запад), то первая яркая звезда, с которой вы столкнетесь — Альдебаран. Звезда является частью созвездия Тельца и находится примерно в 65 световых годах от нашей Солнечной системы.

В прямо противоположном (юго-восточном) направлении пояса лежит Сириус. Это самая яркая звезда в ночном небе и часть созвездия Большой Пёс.

Процион, самая яркая звезда в созвездии Малый Пёс, можно найти, следуя воображаемой линии от Беллатриксы через Бетельгейзе, простирающейся на восток. Аналогично, линия от Ригеля через Бетельгейзе ведёт нас к Поллуксу, гигантской звезде в созвездии Близнецов.

Будущее этого созвездия

Симуляция правильного движения Ориона с 50000 г. до н.э. до 50000 г. н.э.

Звезды никогда не остаются неподвижными, поскольку они непрерывно движутся по всей галактике. Однако эти движения слишком медленны, чтобы их можно было наблюдать в течение человеческой жизни. В конечном счете, звезды в созвездии Ориона сдвинутся с места и будут перестроены в течение десятков тысяч лет.

На основе данных миссии Gaia и Hipparcos Европейское космическое агентство произвело моделирование , которое показывает нам, как будет выглядеть созвездие в ближайшие 450 000 лет.

Ожидается, что Бетельгейзе, красный сверхгигант, представляющий левое плечо созвездия охотника, взорвется (превратится в сверхновую) где-то в ближайшие 100 000 лет или около того. Из молекулярного облака, окружающего этот регион, также родится много новых звезд.

Открытие гравитационных волн

Существование гравитационных волн предсказал Эйнштейн в 1916 году. Обнаружить их удалось только спустя сто лет, 11 февраля 2016 года. Над обнаружением гравитационных волн физики работали несколько десятилетий.

Общая теория относительности Эйнштейна предлагает рассматривать время и пространство как одно целое. Гравитационные волны — это рябь на поверхности времени и пространства, искажающая их. В 2015 году впервые произошла прямая регистрация волн, объявили ученые обсерватории LIGO.

«За решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн» в 2017 году трое американских исследователей получили Нобелевскую премию.

«Открытие гравитационных волн подтвердило одно из предсказаний общепризнанной теории гравитации — ОТГ, сформулированной Эйнштейном около века назад и использующейся, например, для точной калибровки спутников GPS-навигации и расчетов траекторий космических тел.

Гравитационные волны оказались наиболее «скрытным» предсказанием ОТГ. Их пытались обнаружить ученые, в том числе украинские, еще более полувека назад. Если бы проект не увидел волн, ОТГ пришлось бы пересматривать.

Обнаружено уже несколько источников гравитационных волн. Один из них, благодаря регистрации одновременного всплеска электромагнитного излучения, удалось отождествить со слиянием двух нейтронных звезд.

Будущие проекты позволят увеличить количество регистрируемых событий и точность измерений», — говорит докторант Института теоретической физики им. Боголюбова, кандидат физико-математических наук Дмитрий Якубовский.

Впечатление художника о гравитационных волнах, генерируемых двумя нейтронными звездами. Американские исследователи заявили, что 11 февраля 2016 года они обнаружили гравитационные волны, которые физик Альберт Эйнштейн впервые описал 100 лет назад как «рябь в ткани пространства-времени».
EPA

О профессии

Эта профессия достаточно древняя, потому что людей во все времена завораживало космическое пространство.

Однако космос достаточно большой, чтобы его исследовал специалист только одной направленности, именно поэтому профессиональный спектр астрономов достаточно обширен.

Существует две категории специалистов представленной профессии:

• Астроном-теоретик. Данный вид специалистов в основном занимается изучением теоретического материала, они изучают историю вселенной и привносят в уже имеющиеся данные новые открытия. Их деятельность заключается в анализе и синтезе космических гипотез, нуждающихся в доказательстве.
• Астроном-наблюдатель. Эти специалисты изобретают способы изучения вселенных и звёзд, разрабатывают методики, позволяющее посмотреть на небесные тела под новым углом, облегчить работу наблюдения за ними.

Теоретическая астрономия

Основная статья: Теоретическая астрономия

Астрономы-теоретики используют широкий спектр инструментов, которые включают аналитические модели (например, политропы для приближенного поведения звезд) и численное моделирование. Каждый из методов имеет свои преимущества. Аналитическая модель процесса, как правило, лучше дает понять суть того, почему это (что-то) происходит. Численные модели могут свидетельствовать о наличии явлений и эффектов, которых, вероятно, иначе не было бы видно.

Теоретики в области астрономии стремятся создавать теоретические модели и выяснить в исследованиях последствия этих моделирований. Это позволяет наблюдателям искать данные, которые могут опровергнуть модель или помогает в выборе между несколькими альтернативными или противоречивыми моделями. Теоретики также экспериментируют в создании или видоизменении модели с учетом новых данных. В случае несоответствия общая тенденция состоит в попытке достигнуть коррекции результата минимальными изменениями модели. В некоторых случаях большое количество противоречивых данных со временем может привести к полному отказу от модели.

Темы, которые изучают теоретические астрономы: звездная динамика и эволюция галактик, крупномасштабная структура Вселенной, происхождение космических лучей, общая теория относительности и физическая космология, в частности космология струн и астрофизика элементарных частиц. Теория относительности важна для изучения крупномасштабных структур, для которых гравитация играет значительную роль в физических явлениях. Это основа исследований чёрных дыр и гравитационных волн. Некоторые широко принятые и изучены теории и модели в астрономии, теперь включённые в модель Лямбда-CDM, — Большой Взрыв, расширение космоса, темная материя и фундаментальные физические теории.

Камни с неба падать не могут!

Такое безапелляционное утверждение вы могли бы услышать, если бы оказались в обществе ученых в XVIII веке. Метеориты считались выдумкой, предрассудками, а их изучение — весьма маргинальным занятием. Но как подобное могло случиться? Ведь, казалось бы, с развитием астрономии и прочих смежных дисциплин знания о Вселенной должны были только приумножиться? Всему виной была французская Академия наук.

Железное оружие тоже встречалось — но в основном подарочные и статусные вещи, с которыми никто не рискнул бы идти в бой, ведь в случае их потери ты лишался целого состояния. Именно такой, «статусный» клинок, прикрепленный к правому бедру мумии, археологи обнаружили в гробнице фараона Тутанхамона. Ножны и рукоять были сделаны из золота, но вот само лезвие — из метеоритного железа.

В Средние века в существовании метеоритов тоже не сомневались — случаи их падения описаны в разных хрониках и летописях. Забавный эпизод произошел в конце XV века в городке Энсисхейм в Эльзасе. Множество жителей этого местечка стали свидетелями того, как на землю упало космическое тело. Немецкий сатирик Себастьян Брандт, автор поэмы «Корабль дураков», описал метеорит и его падение в листовке Der Donnerstein von Ensisheim. А живописец Альбрехт Дюрер, возможно, изобразил то же событие на обратной стороне картины «Святой Иероним в пустыне».

Уильям Гершель

Важную роль в развитии астрономии сыграл великий английский учёный немецкого происхождения Уильям Гершель. Он построил уникальные для того времени рефлекторы с диаметром зеркал до 1,2 м и виртуозно ими пользовался.

Гершель открыл седьмую планету — Уран  и его спутники , вращающиеся «не в ту сторону», несколько спутников Сатурна, обнаружил сезонные изменения полярных шапок Марса, объяснил полосы и пятна на Юпитере как облака, измерил период вращения Сатурна и его колец. Он открыл, что вся Солнечная система движется по направлению к созвездию Геркулеса, при изучении спектра Солнца открыл инфракрасные лучи, установил корреляцию солнечной активности (по числу пятен) и земных процессов.

Он зарегистрировал свыше 2500 новых туманностей. Изучал их структуру и взаимодействие. Некоторые туманности круглой формы, иногда со звездой внутри, он назвал планетарными и считал скоплениями диффузной материи, в которых формируется звезда и планетная система. На самом деле почти все открытые им туманности были галактиками, но по существу ученый был прав — процесс звездообразования происходит и в наши дни.

Гершель первым систематически применял в астрономии статистические методы и с их помощью сделал вывод, что Млечный Путь — изолированный звёздный остров, который содержит конечное число звёзд и имеет сплюснутую форму. Расстояния до туманностей он оценивал в миллионы световых лет.

Видео

https://youtube.com/watch?v=EeQvIAoL8Gg

https://youtube.com/watch?v=Zu1XRGwwC6c

Источники

• https://yandex.by/turbo?text=https%3A%2F%2Fsitekid.ru%2Fastronomiya%2Fistoriya_astronomii.htmlhttps://nebo-nsk.ru/astronomy_i_ih_otrkrytiyahttps://nz1.ru/interesting/263-issledovaniya-vselennoy.htmlhttps://ru.wikipedia.org/wiki/История_астрономииhttp://ency.info/earth/etapi-astronomii/9-kogda-poyavilis-perviye-astronomi

Вид космоса из субсветовой ракеты. Фото субсветового объекта. Вывод аберрации света без преобразований Лоренца

Начнём конечно с аберрации. Затем рассчитаем и проиллюстрируем графиками, как выглядит звёздное небо в иллюминаторах ракеты в зависимости от её скорости. И, наконец, выясним, как выглядит на фотографии, пролетая мимо Земли, сама эта ракета. Но предупреждаю, картина будет только одна (и то так себе), остальное чертежи, аналитика и графики. Из них, кстати, видно, что несмотря на лоренцево сжатие, только что появившаяся на горизонте приближающаяся ракета возможно даже визуально будет казаться длиннее, и уж точно должна такой оказаться на фотографии, чем если бы она была неподвижна в той же точке траектории. Поскольку все вычисления будем проводить опираясь на физическую суть явлений при субсветовых скоростях, преобразования Лоренца не понадобятся. Автор будет признателен за замечания.