как люди узнали что есть другие галактики

23.06.202322.06.2023 admin 0 Comments

87. Как были обнаружены галактики?

В XVIII в. астрономы были безумно увлечены охотой за кометами. Но ночное небо содержит много туманных пятен, которые могут быть ошибочно приняты за кометы.

Для оказания помощи охотникам за кометами в 1784 Шарль Мессье составил каталоги небесных хищников. Неизвестные ему, некоторые из этих «туманностей» это галактики.

В Бир-Касле (Ирландия) в 1845 лорд Росс строит 72-дюймовый телескоп — самый крупный в мире. С помощью «Левиафана» он обнаруживает, что большинство туманностей имеют форму спирали.

Самая совершенная спиральная туманность — М51. Впоследствии ее назовут «Галактика Водоворот» (Whirlpool Galaxy).

Даже большие телескопы, построенные позже, показывают, что размытость спиральных туманностей связана с бесчисленными звездами, которые смазывают изображение.

В 1920 идут жаркие споры о существовании спиральных туманностей внутри нашего Млечного Пути. Или это отдельные «островные вселенные» далеко в океане космоса?

Харлоу Шепли поддерживал мнение, что спиральные туманности находятся в пределах Млечного Пути; Хебер Кертис утверждал, что они далеко за его пределами. Спор был разрешен в 1922.

Эдвин Хаббл, используя 100-дюймовый телескоп Хукера в обсерватории Маунт-Вилсон, недалеко от Лос-Анджелеса, увидел переменные Цефеиды в Большой Туманности Андромеды.

Колебания периода светимости Цефеид связаны с их собственной светимостью. Хаббл заключил, что Андромеда находится в миллионах световых лет за пределами Млечного Пути.

Андромеда и другие спиральные туманности, следовательно, находятся на огромных расстояниях от Млечного Пути. Это отдельные острова из миллиардов звезд.

Хаббл обнаружил фундаментальные строительные блоки Вселенной. Галактики усеивают космическое пространство в пределах, поддающихся исследованиям с помощью крупнейших телескопов.

Наконец, человечество узнало истинные масштабы Вселенной и потерялось в них. Она оказалась невообразимо более обширной, чем кто-либо когда-либо мог представить.

Квазары, гамма-всплески и скопления галактик: как изучают самые далекие космические объекты

Новая рекордно далекая галактика GN-z11 явственно показывает, что астрономы не стоят на месте и все дальше отодвигают границу неизвестного нам космоса. Рассказываем о самых далеких объектах космоса и как их изучают.

Читайте «Хайтек» в

Квазары

Первый квазар, 3C 48, был обнаружен в конце 1950-х годов Алланом Сэндиджем и Томасом Метьюзом во время радиообзора неба. В 1963 году было известно уже 5 квазаров. Новый тип объектов объединяли некоторые аномальные свойства, которые на тот момент не могли быть объяснены.

Они испускали большое количество излучения широкого спектра, но большая их часть оптически не обнаруживалась, хотя в некоторых случаях удавалось идентифицировать слабый и точечный объект, похожий на далекую звезду.

Спектральные линии, которые идентифицируют химические элементы, из которых состоит объект, тоже были чрезвычайно странными и не поддавались разложению на спектры всех известных на тот момент элементов и их различных ионизированных состояний.

Самые далекие квазары благодаря своей гигантской светимости, превосходящей в сотни раз светимость обычных галактик, регистрируются с помощью радиотелескопов на расстоянии более 12 млрд световых лет.

Самый удаленный рентгеновский квазар, открытый СРГ и подтвержденный учеными из КФУ, находится на z=4,23. Статью об исследовании первой группы далеких квазаров СРГ на телескопе РТТ-150 недавно опубликовали в ведущем научном издании — «Письмах в астрономический журнал».

Пока обнаружили не более тысячи далеких квазаров. Последний — J0313-1806 — открыли на красном смещении 7,6. Несколько лет назад его включили в список кандидатов — по данным нескольких крупных обзоров. И вот теперь подтвердили.

Масса — 1,6 миллиарда солнечной. Свет от него шел к нам 13,1 миллиардов лет. Это значит, что мы получили снимок объекта, существовавшего спустя всего 670 миллионов лет после Большого взрыва. Получается, это еще и самый молодой квазар из известных нам. В его родной галактике наблюдали активное звездообразование.

Гамма-всплески

Из космологической природы гамма-всплесков ясно, что они должны иметь огромную энергию. Причем эта энергия выделяется за очень короткое время.

Наличие релятивистских джетов означает, что мы видим малую долю всех происходящих во Вселенной всплесков. Оценка их частоты составляет порядка одного всплеска на галактику раз в 100 000 лет.

События, порождающие гамма-всплески, настолько мощные, что иногда их можно наблюдать невооруженным глазом, хотя они происходят на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли.

Механизм, в результате которого за столь короткое время в малом объёме выделяется столько энергии, до сих пор не вполне ясен. Наиболее вероятно, что он различен в случае коротких и длинных гамма-всплесков. На сегодняшний день различают два основных подвида ГВ: длинные и короткие, имеющие существенные различия в спектрах и наблюдательных проявлениях.

Так, длинные гамма-всплески иногда сопровождаются взрывом сверхновой звезды, а короткие — никогда. Есть и две основные модели, объясняющие эти два типа катаклизмов.

Эти события происходят в далеких галактиках на красном смещении от двух до четырех и больше. Колоссальное количество энергии выделяется за сто секунд. Согласно рабочей гипотезе, это вспышки гиперновых звезд массой в тысячу и больше солнечных. В нашей галактике таких массивных звезд нет. Вспышки звезд поменьше, 10–30 масс Солнца, называются сверхновыми. За тысячу лет истории человечества в нашей галактике вспышки сверхновых происходили лишь несколько раз. А гамма-всплески современные орбитальные телескопы регистрируют практически каждый день. Мы тоже около десяти лет наблюдали оптическое послесвечение этих событий с помощью телескопа РТТ-150 и опубликовали около сотни астрономических телеграмм совместно с российскими учеными из ИКИ РАН и турецкими коллегами.

Ильфан Бикмаев, профессор Казанского федерального университета

Скопление галактик

Интересную информацию о межгалактическом газе в скоплениях галактик дали радионаблюдения в метровом диапазоне длин волн. Они показали наличие в скоплениях галактик радиоисточников неправильной формы, обладающих компактной «головой» и длинным «хвостом».

Эти данные легко интерпретируются, если предположить, что радиоисточник — облако релятивистских электронов, излучающих синхротронным механизмом в магнитном поле, движется относительно межгалактического газа.

Наличие скорости приводит к тому, что лобовое давление сжимает радиоисточник с одной стороны («голова»), а уменьшение давления с другой стороны приводит к образованию протяженного «хвоста». В центральной части богатых световых галактик часто находятся мощные радиогалактики, излучение которых особенно интенсивно в метровом диапазоне длин волн.

В сантиметровом диапазоне излучение радиогалактик очень слабо. Здесь, однако, может проявить себя излучение компактных радиоисточников в ядрах галактик.

В скоплении между галактиками находится газ, разогретый до одного-двух миллионов градусов. Он излучает в рентгене и доступен для наблюдения «Спектром-РГ». Откуда этот газ, пока неизвестно. Возможно, притекает из галактик, когда там вспыхивают сверхновые, что подтверждают линии железа в рентгеновском спектре межгалактического газа. Этот тяжелый элемент нарабатывается долго в недрах звезд.

Ильфан Бикмаев, профессор Казанского федерального университета

Согласно астрономическим наблюдениям и теоретическим расчетам, видимое вещество, то есть звезды, газ и пыль — это всего лишь несколько процентов массы Вселенной. Четверть приходится на темную материю, остальное, почти 70%, принадлежит еще более таинственной субстанции — темной энергии.

Ради разгадки этих тайн ученые продвигаются все дальше в пространстве-времени, к исходной точке, с которой все началось.

Самая далекая галактика

Ученые открыли галактику GN-z11: это самый далекий объект в космосе. Как показывает открытие, современные техники наблюдения вполне позволяют надежно фиксировать спектральные линии даже столь редких в космосе элементов, как кислород и углерод у исключительно ранней галактики.

Это важно, потому что, рассматривая такие рекордно далекие объекты, мы погружаемся в далекое прошлое Вселенной и видим ее такой, какой она была в своей ранней молодости. Так, в случае GN-z11 мы наблюдаем свет из нашей Вселенной, когда ей было 420 миллионов лет — то есть меньше 5% ее текущего возраста.

Оказалось, что уже в эту раннюю эпоху существовали молодые, но достаточно массивные галактики, состоящие из нескольких миллионов звезд. Задача поиска еще более молодых (а если повезет, то самых молодых во Вселенной) галактик ляжет на плечи телескопа «Джеймс Уэбб», о запуске которого мы еще поговорим.

Как изучают самые далекие объекты?

В 2020 году был запущен канадский радиотелескоп CHIME, который совместно с американским радиотелескопом STARE2 установил точное происхождение всплеска FRB 200428 — он идет от уже известного магнитара, который находится в нашем Млечном пути.

Это открытие позволит не только лучше изучить строение этой удивительной подгруппы нейтронных звезд, но и найти еще не открытые магнитары — на сегодняшний день астрономам известно всего около 30 подобных объектов.

Запущенная в середине 2019 года флагманская обсерватория российской и германской астрономии «Спектр-РГ» завершила в середине июня первый, а в середине декабря — второй обзор неба в жестком рентгеновском диапазоне.

Данные каждого нового обзора складываются с предыдущими и позволяют увидеть все более тусклые объекты. Всего с момента запуска обсерватория обнаружила более тысячи новых источников рентгеновского излучения, практически удвоив их общее число.

В 1977 году он отправился в путешествие к внешним планетам солнечной системы. Космический корабль исследовал 4 планеты и стал единственным человеческим устройством, посетившим Нептун и Уран — с тех пор никто не мог добраться до этих планет.

Он не направляется к какой-либо конкретной звезде, но должен пролететь примерно в 4 световых годах от Сириуса.

«Новые горизонты» — единственный удаленный космический аппарат, запущенный в 2006 году, облетевший Плутон в 2015 году и MU69 в начале 2019 года.

В настоящее время (февраль 2021 года) находится примерно в 50 а. е. от Земли. Космический корабль «Новые горизонты» покинул гравитационное поле Земли с самой высокой скоростью в истории, а также стал самым быстродвижущимся искусственным телом вокруг Земли.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Наша Вселенная это сотни миллиардов галактик из сотен миллиардов звёзд. Мы видим пространство, которое тянется на миллионы миллионов миллиардов километров. И всё оно выглядит мёртвым. Ни разу мы не находили в космосе однозначных признаков жизни — ни высокоразвитой, ни примитивной.

Звучит странно, почти неестественно. Солнце и Земля — не уникальные для нашей Вселенной явления. Это рядовая звезда G-класса и обычная планета из металла и камня. Только в нашей галактике Млечный Путь подобных звёзд и планет могут быть миллиарды пар, и около 300 млн из них имеют почти земные условия для жизни.

Солнечная система ничем не выделяется не только в пространстве, но и во времени. Многие звёзды с планетами куда старше её, многие же и младше. Если принять, что наша звёздная система — не самая молодая и не самая старая, а где-то посередине, то во Вселенной должно быть много разной жизни — от бактерий до мощных цивилизаций.

Почему космос такой пустой и безжизненный? Почему мы не видим хотя бы следов активности сверхразвитых существ, коих тоже должно быть немало?

Эти вопросы известны как парадокс Ферми. Учёные и прочие мыслители пытаются ответить на него так:

— жизнь требует совпадения уймы факторов и потому есть только на Земле;
— жизни во Вселенной может быть и много, но развитая — только одна;
— цивилизации быстро деградируют или погибают от масштабных катастроф, эпидемий, собственного оружия;
— вокруг много развитых цивилизаций, но они избегают нас, держат в «заповеднике»;
— живые существа вместо космической экспансии предпочитают замыкаться в виртуальных мирах;
— разумные виды считают, что лучше молчать и не привлекать к себе внимания;
— высокоразвитые цивилизации могут быть неотличимы от природы.

Есть и объяснение попроще, которое часто даже не упоминают: мы сильно переоцениваем свои способности в поисках жизни.

Развитые цивилизации не обязательно заметны издалека

Человек как будто сильно влияет на мир — загрязняет природу, меняет климат. Но на космических масштабах всего этого не видно. Уже с пары-тройки световых лет Солнечная система, скорее всего, будет ничем не примечательна. За исключением разве что странно высокого радиоизлучения — шума от наших каналов связи.

Активно использовать радио мы стали в конце XIX века, так что «нашумели» мы на 120-130 световых лет вокруг. Как будто немало, но это мизерная часть нашей галактики. И чтобы услышать этот шум, нужны крайне чувствительные приёмники.

Крупнейший радиотелескоп мира диаметром 500 м десятками находит пульсары, но случайную радиопередачу может услышать лишь в пределах Солнечной системы

Сами мы способны принять только усиленный радиосигнал, которым специально «выстрелили» в направлении Земли. Наши радиотелескопы не заметят внутренние трансляции другой цивилизации уже с одного светового года. До ближайшей к нам звезды — 4,2 световых года.

Зато высокоразвитым цивилизациям наверняка нужно много энергии! И мы могли бы заметить их огромные электростанции в стиле сферы Дайсона, заслоняющие собой целые звёзды. Вот только нет уверенности, что такие сооружения возможны или имеют смысл. Их идея стоит на простой экстраполяции, а это не лучший способ делать прогнозы.

Примерно такую конструкцию с 2015 года подозревали в странном затенении звезды KIC 8462852, но исследования показали: скорее всего, это облака пыли, а не сфера Дайсона

В этом вся проблема поиска разумных внеземных цивилизаций — мы не можем знать, как они мыслят, какие действия и цели они считают важными или желательными. Остаётся лишь строить десятки и сотни гипотез вроде «намеренного молчания», не имея шанса их проверить.

С простейшей жизнью проблем не меньше

Бактерии и прочие одноклеточные специально прятаться от нас вроде бы не могут, но это нисколько не облегчает их поисков. Микроорганизмы крайне трудно обнаружить даже в пределах Солнечной системы, не говоря уж о галактике или Вселенной.

Соседний Марс мы исследуем уже полвека, и до сих пор не можем понять, есть на нём собственная жизнь или нет. Первые миссии показали: Марс это сухая пустынная планета со слабой атмосферой и почти без магнитного поля. Сильные перепады температур и космическая радиация не оставляют шансов для жизни на поверхности.

Это повысило интерес к исследованию Красной планеты — свои зонды запустили Китай и даже Арабские Эмираты, а Илон Маск, похоже, всерьёз планирует отправить туда людей. Но уже понятно, что найти марсианские бактерии будет сложно. Придётся бурить поглубже, брать как можно больше проб и отсылать их на Землю. Это годы исследований и миллионы долларов затрат.

Кто сказал, что жить нужно на поверхности?

Обычно при разговорах о внеземной жизни мы представляем примерно то, что видим на Земле: много жидкой воды на поверхности, плотная атмосфера с кислородом и осадками, магнитное поле и мягко греющее светило. Если у планеты ничего этого нет — кажется, что жить на ней нельзя.

Но вполне может оказаться, что жизнь на открытой поверхности это причудливое исключение, а не правило. Глубокий океан воды под толстым панцирем льда, подогреваемый горячими недрами — куда более удобная среда для появления бактерий. И таких «инкубаторов» только в Солнечной системе может быть несколько.

Европа сулит хорошие условия для примитивной жизни, находясь под боком у газового гиганта

Один из них — Европа, спутник Юпитера. Она сплошь покрыта водяным льдом, а средняя температура на её поверхности не превышает −160 °C. Но мощная гравитация Юпитера сжимает и растягивает Европу, как гармошку, из-за чего её недра остаются раскалёнными. Поэтому через 15-25 км лёд переходит в жидкий океан глубиной 60-150 км. По объёму он больше, чем все земные океаны, хотя сама Европа меньше Луны.

Похожая история и с Энцеладом, спутником Сатурна. Он тоже покрыт водяным льдом и геологически активен. Настолько активен, что постоянно извергается струями водяного пара и сложной органики — это зафиксировала станция «Кассини» в 2005 году. А в 2016 году стало окончательно ясно, что под ледяной корой Энцелада скрывается глобальный океан из жидкой воды. Причём на его дне действуют горячие гейзеры.

Как-то так устроен Энцелад: силикатно-металлическое ядро и водный океан, переходящий в толстый ледяной панцирь, который регулярно пробивается насквозь извержениями

Европа и Энцелад теперь считаются чуть ли не главными претендентами на колыбель внеземной жизни в Солнечной системе, пусть и примитивной. Туда планируют запускать исследовательские станции, причём не только NASA, но и частные лица. Например, российский миллиардер Юрий Мильнер.

Но уже понятно, что добраться до возможных бактерий Европы и Энцелада будет намного труднее, чем до тех же марсианских. Придётся бурить не пару метров грунта, а километры льда. Учёные предлагают для этого экзотические аппараты, которые за счёт атомного реактора проплавят ледяную толщу и доберутся до океана. Сколько это будет стоить — до сих пор неясно.

Жизнь может скрываться и в самых неожиданных местах

История со спутниками газовых гигантов показала: наши представления о пригодности планет для жизни могут быть весьма наивными. Очередное свидетельство этому — данные межпланетной станции «Новые горизонты». Из них мы получили не только первое в истории качественное фото Плутона, но и сведения о том, как он устроен внутри.

Даже замёрзший мир на окраине Солнечной системы может таить в себе неплохие условия для жизни

Оказалось, что разжалованный из планет Плутон не нуждается в солнечном тепле. Он, как и Европа с Энцеладом, имеет горячее «сердце», которое не дало ему промёрзнуть до конца. Под толстым наружным льдом из воды и азота может плескаться водяной океан глубиной до 180 км. По крайней мере, так точно было на заре истории Плутона, и вполне может продолжаться по сей день.

С другой стороны, есть Венера — самая горячая планета Солнечной системы. На её поверхности температура достигает 462 °C, причём температура эта почти одинакова по всей площади планеты. Это следствие крайне плотной атмосферы из углекислого газа с давлением в 92 раза выше земного. Кажется, что в таких условиях жизни быть не может.

Но в прошлом году учёные доработали давно предложенную идею о примитивной жизни в верхних слоях атмосферы Венеры. В их модели бактерии живут в каплях воды и серной кислоты на высоте 50-60 км. Они медленно оседают, становясь спорами под жёсткой оболочкой. В такой форме бактерии столетиями могут плавать в сухой венерианской дымке, пока не попадут обратно в верхние слои, чтобы ожить снова.

Схема выглядит фантастичной, но через некоторое время в атмосфере Венеры нашли газ фосфин — один из биомаркеров, признаков существования жизни. Причём нашли на высоте 51-63 км, что удивительно точно совпадает с моделью потенциальной жизни на Венере. И хотя открытие вскоре назвали ошибкой наблюдений, есть и другие аргументы в пользу венерианского фосфина.

Эти сведения настолько взбудоражили общественность, что интерес к поиску жизни на Венере выразили бизнесмены — например, тот же Юрий Мильнер.

Выводы довольно двойственные:

— примитивная жизнь может таиться в самых неожиданных местах;
— но добраться до неё чрезвычайно сложно и дорого на сегодняшний день;
— Вселенная так огромна, что даже в нашей галактике могут быть развитые цивилизации;
— но их поведение для нас полная загадка — они могут прятаться, игнорировать нас или просто не интересоваться космосом.

Может быть, жизнь часто встречается во Вселенной, но лишь в виде бактерий в глубоких океанах под толстым слоем льда или грунта. Тогда вся или почти вся она может пройти мимо наших глаз. По оценкам учёных, мы на своей же планете открыли не более 18% живых видов, и чем мельче живое существо — тем меньше шансы, что о нём узнает человек.

Что уж говорить о космосе. В этой бездне нужно очень постараться, чтобы найти что-то живое.

Источник

3dsattv.ru

как люди узнали что есть другие галактики

87. Как были обнаружены галактики?

Читайте также

Смерть галактики

Галактики: первые теории и наблюдения

Одна большая Галактика или многочисленные обособленные галактики

Туманности или галактики

Нормальные галактики должны бы рождаться так…

А как рождаются галактики «ненормальные»?

Так как же все-таки рождаются галактики вообще!

Галактики

86. Что такое галактики?

88. Откуда мы знаем, как далеко галактики?

94. Возможно ли, что галактики, которые мы видим, есть иллюзия?

112. Какие самые странные экзопланеты обнаружены?

Галактики