На прошедшей неделе было много тем для обсуждения. Таинственная микроволновая дымка, открытая телескопом «Планк», солнечная активность, наконец, исследование необычной черной дыры в галактике ESO 243-49. Но, так как об этом мы писали, остановиться хотелось бы на следующих темах:

Проблемы с М-карликами

Ставшая уже классической проблема G-карликов не дает покоя астрономам без малого полвека. Родилась она из простой модели химической эволюции вещества во Вселенной, которая предполагает, что все тяжелые элементы были рождены в ядерных топках звезд первого поколения. Теперь о сути проблемы. В Галактике большинство звезд (и Солнце в том числе) принадлежат к Населению I, то есть к звездам с относительно высоким содержанием тяжелых элементов (это содержание называется металличностью звезды). Есть также довольно много звезд Населения II, в которых содержание химических элементов, тяжелее гелия, гораздо меньше. Это более старые звезды, родившиеся в ту эпоху, когда тяжелых элементов было еще не много. А теперь вопрос: где звезды Населения III, т. е. звезды, состоящие целиком из водорода и гелия?

Такие звезды до сих пор не найдены.

Проблема эта названа проблемой G-карликов просто потому, что время эволюции этих и более холодных звезд спектральных классов К и М превышает возраст Галактики, а значит, первые поколения G-карликов должны были сохраниться без изменения с момента своего рождения (тяжелые химические элементы вырабатываются только на последних стадиях эволюции звезд). Ну и где же они?

Понятно, что видимое отсутствие звезд Населения III говорит о чрезмерной простоте принятой модели эволюции вещества в Галактике. Собственно, потому модель эта и была названа простой. Причин отсутствия звезд Населения III может быть несколько. Возможно, в ранней, до конца не сформировавшейся Галактике рождались преимущественно массивные звезды, которые давно погибли, — они-то и задали ненулевой начальный уровень металличности. Кроме того, свою лепту в распределении металличности могут вносить такие процессы, как аккреция водорода из межгалактического пространства и, наоборот, выдувание вещества звездным ветром за пределы Галактики.

Элизабет Ньютон (Elisabeth Newton), один из авторов блога astrobites, рассказала о свежей работе астрономов Винсента Вулфа (Vincent M. Woolf) и Эндю Уэста (Andrew A. West), которые использовали спектроскопию более четырех тысяч красных карликов из обзора SDSS, чтобы определить их металличность. Картина распределения металличности для М-карликов, самых тусклых и холодных красных звезд, должна также обнаруживать явный недостаток низкометалличных звезд (не говоря уже об отсутствии Населения III). Проблема в том, что до сих пор не было проведено достаточно объемного исследования металличности таких звезд, так как из-за их чрезвычайно низкой светимости для детальных наблюдений были доступны только ближайшие звезды.

С появлением обзора неба SDSS проблема была решена. Как результат — любопытный график, наглядно иллюстрирующий существование проблемы М-карликов.

По оси X графика отложена металличность звезды в логарифмической шкале по отношению к металличности Солнца. По оси Y — доля звезд с данной металличностью по отношению к выборке. Видно, что по мере уменьшения металличности количество звезд падает гораздо быстрее, чем согласно предсказаниям простой модели. Источник: Vincent M. Woolf/Andrew A. West

Полученные результаты, конечно, из разряда «что и требовалось доказать». Тем не менее, очень важно было еще раз подтвердить наличие проблемы низкого содержания в нашей Галактике старых низкометалличных звезд, продлив ее в область самых тусклых (и самых долгоживущих!) звезд.

Ну, и конечно, большим достижением является сама возможность измерить химический состав, пусть и грубо, для тысяч красных карликов.

Обитаемые пузыри

В последнее время в Интернете появилось много интересных ресурсов, посвященных обитаемости экзопланет. В частности, на сайте Habitable Zone Gallery в графическом виде представлены обитаемые зоны вокруг почти 500 планетных систем (из 760 известных). На рисунках отлично видно, снаружи или внутри обитаемой зоны лежит орбита той или иной экзопланеты, или проходит через нее. (Обитаемая зона — это зона вокруг звезды, где на поверхности планеты температура достаточна для поддержания жидкой воды.)

В связи с этим автор блога Exoplanetology предложил ввести понятие «обитаемых пузырей». Земля, например, полностью охвачена «пузырем обитаемости»: от северного полюса до южного — везде условия пригодны для существования жизни в той или иной форме. Более того, биосфера распространяется и вглубь, и ввысь.

Понятно, что в случае других планет это не так. На планете, расположенной слишком близко к своей звезде, жизнь могла бы развиваться только у полюсов, поскольку на экваторе было бы слишком жарко. И наоборот, на планете, расположенной слишком далеко от материнской звезды, благоприятные условия были бы только на экваторе.

С другой стороны, введя понятие «пузыря обитаемости», можно учесть в плане поиска жизни и те объекты, чьи орбиты лежат целиком вне зоны обитаемости. Например, если на спутнике Юпитера, Европе, есть глобальный подледный океан, где могут обитать живые существа, то пузырь обитаемости может охватывать и весь спутник, однако лишь только зону под поверхностью спутника, в отличие от Земли.

В общем, автор предлагает еще один способ наглядной визуализации данных, который, правда, годится далеко не для всех миров, ведь пока мы доподлинно не знаем состав и структуру открытых экзопланет. Однако первые тела уже можно вносить в галерею: Земля, Марс, возможно, Европа, Титан или Энцелад вполне могут занять там достойное место. А со временем, конечно, в нее добавятся и экзопланеты.

К звездам! (По методу полинезийцев.)

Расстояние, разделяющее звезды, огромно. До ближайшей звездной системы Альфа Центавра даже свет летит более 4-х лет. Что же говорить о нашей несовершенной космической технике, утлых лодчонках, плавающих исключительно в прибрежных водах?

Космический океан кажется непреодолимым. Однако Пол Гилстер (Paul Gilster), автор блога Centauri Dreams, призывает рассмотреть возможность «прыжков по островам» в качестве альтернативы для преодоления межзвездных расстояний «одним махом».

В свое время полинезийцы, обладавшие весьма несовершенными по современным представлениям лодками, не испугались огромных просторов Тихого океана. Следуя от острова к острову, они за две тысячи лет заселили Меланезию, Микронезию и даже очень удаленную от их прародины Полинезию. Не стоит ли нам, спрашивает Гилстер, обратиться к опыту древних мореплавателей и попытаться двигаться к звездам так же постепенно, от одного острова к другому?

Но что в этом случае будет играть роль островов, которые могут предоставить отдых путешественникам, топливо их кораблям, ресурсы для починки изношенного оборудования? Во-первых, планеты и спутники Солнечной системы. Далее — древние и темные объекты Пояса Койпера. Еще дальше — ледяные тела Облака Оорта, которое простирается на целый световой год от Солнца, а возможно, и дальше.

И, наконец, планеты-кочевники, не привязанные к какой-либо звезде, а свободно путешествующие во мраке космоса. С помощью таких планет можно добираться до звезд что называется «на перекладных». С другой стороны, может статься, что условия на таких объектах могут быть подходящими даже для существования жизни! (См. статью «Степные волки космоса».)

Существуют ли такие планеты? Безусловно. Уже найдены молодые, не остывшие еще планеты-кочевники размером с Юпитер и больше в крупных регионах звездообразования. Много ли их? Пока не известно. Впрочем, астрономы пытаются подсчитать возможное их количество в Галактике уже сейчас путем продления функции масс вплоть до объектов с массой Плутона (как они это делают — вопрос отдельный). По этим оценкам выходит, что планет-бродяг в Млечном Пути не меньше 100000 на каждую звезду.

планета-бродяга

Планета-кочевник, рисунок художника. Источник: Lionel Bret

Астероид или комета?

Необычное открытие сделали астрономы в рамках проекта «Космический патруль» (Spacewatch) 26 декабря 2011 года. Они обнаружили астероид, движущийся по кометной орбите. Орбиты комет как правило очень вытянуты, в отличие от орбит большинства астероидов, которые больше похожи на орбиты планет.

Здесь мы, похоже, имеем дело с редким исключением из правил. Объект 2011 YU75 движется по очень эллиптичной орбите (е=0,77) с большой полуосью 7,5 а. е. Перигелий 2011 YU75 проходит где-то у орбиты Марса, а самая дальняя от Солнца точка его орбиты находится в 3 астрономических единицах за орбитой Сатурна. На данный момент объект находится в 1 а. е. от Земли и в 2 а. е. от Солнца. В конце апреля он приблизится к Солнцу на минимальное расстояние в 1,7 а. е.

До последнего времени существовала возможность, что это маленькая комета. Для того, чтобы расставить все точки над i, ребята из обсерватории Реманцакко решили проверить природу объекта, по традиции воспользовавшись Южным телескопом Фолкеса (2-метровое зеркало, f — 1/10, CCD-камера). На снимках объект имеет очень четкую форму без выраженной комы, не говоря уже о хвосте. Одним словом, следов газовой активности обнаружено не было. Дело закрыто.

астероид 2011 yu 75

Астероид 2011 YU75. Фото: Nick Howes/Giovanni Sostero/Ernesto Guido

Да, блеск объекта на снимке составляет ~19m.

Part-ND: миллиарды лет за секунды

Любопытное видео было размещено в блоге Lights in the Dark: самогравитирование 1 миллиона тел в 3-х измерениях.

Удивительно, как быстро однородный шар вещества превращается в сетчатую структуру, живо напоминающую крупномасштабную структуру Вселенной. На наших глазах будто бы формируются сверхскопления галактик. Но смотрим далее, и вот уже перед нами появляются спирали…

Автор видео — программист Марк Сток (Mark J. Stock), специализирующийся на «вычислительных произведениях искусства». У него есть свой вебсайт, где можно скачать исходный код программы Part-ND.

Солнечная система в 12 томах

И напоследок еще одно — странноватое — видео, которое было размещено в блоге The Astronomist. На протяжении 9 с лишним минут некто Мишка Хеннер (Mishka Henner) листает черные страницы книги, на которых лишь время от времени появляются крошечные белые пятнышки.

О чем здесь идет речь? Конечно, о масштабах Солнечной системы. Если Солнце уменьшить до размеров, позволяющих ему разместиться на двух страницах книги (см. начало фильма), то для того, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Плутона, потребовалось бы 6000 страниц или 12 томов по 500 страниц в каждом! При этом в первом томе поместятся все планеты земной группы и пояс астероидов включительно.

Попробуйте посмотреть это видео от начала до конца, возможно, оно покажется вам занимательным. Для тех же, кто не в силах преодолевать вместе с автором мрачную пустоту космоса, укажем, что Земля показывается на 4:00, Марс спустя 5:25 после начала, а пояс астероидов на 6:40. Обратите внимание, насколько широкий Главный пояс.

Да, все девять томов Солнечной системы продаются (заказать можно на сайте Хеннера). 9 книг пустоты стоят £120 плюс доставка. Вы бы хотели себе такое «собрание сочинений»?