Как умирают самые массивные звёзды: сверхновая, гиперновая или прямой коллапс?
Иллюстрация процесса взрыва сверхновой, наблюдаемой с Земли в XVII веке в созвездии Кассиопея. Окружающий её материал и постоянное испускание электромагнитного излучения сыграли свою роль в непрерывной подсветке остатков звезды
Создайте достаточно массивную звезду, и она не закончит свои дни тихонечко — так, как это предстоит нашему Солнцу, которое сначала будет плавно гореть миллиарды и миллиарды лет, а затем сожмётся до белого карлика. Вместо этого её ядро схлопнется, и запустит неконтролируемую реакцию синтеза, которая разметает внешние слои звезды во взрыве сверхновой, а внутренние части сожмёт в нейтронную звезду или чёрную дыру. По крайней мере, так принято считать. Но если вы возьмёте достаточно массивную звезду, сверхновой может и не получиться. Вместо этого есть другая возможность – прямое схлопывание, в котором вся звезда просто исчезает, превращаясь в чёрную дыру. А ещё одна возможность известна, как гиперновая — она гораздо более энергетическая и яркая, чем сверхновая, и не оставляет за собой остатков ядра. Каким же образом закончат свою жизнь самые массивные звёзды? Вот, что говорит об этом наука.
Туманность из остатков сверхновой W49B, всё ещё видимая в рентгеновском диапазоне, а также на радио- и инфракрасных волнах. Звезда должна превышать Солнце по массе хотя бы в 8-10 раз, чтобы породить сверхновую и создать необходимые для появления во Вселенной таких планет, как Земля, тяжёлые элементы.
Ультрамассивная звезда WR 124 (звезда класса Вольфа-Райе) с окружающей её туманностью – одна из тысяч звёзд Млечного Пути, способная стать следующей сверхновой. Она также гораздо больше и массивнее тех звёзд, что можно создать во Вселенной, содержащей лишь водород и гелий, и уже может находиться на этапе сжигания углерода.
Если звезда будет настолько массивной, то её ждёт настоящий космический фейерверк. В отличие от солнцеподобных звёзд, нежно срывающих свои верхние слои, из которых формируется планетарная туманность, и сжимающихся до белого карлика, богатого углеродом и кислородом, или до красного карлика, который никогда не достигнет этапа сжигания гелия, и просто сожмётся до богатого гелием белого карлика, наиболее массивным звёздам уготован настоящий катаклизм. Чаще всего, особенно у звёзд с не самой большой массой (≈ 20 солнечных масс и меньше), температура ядра продолжает повышаться, пока процесс синтеза переходит на более тяжёлые элементы: от углерода к кислороду и/или неону, и затем далее, по периодической таблице, к магнию, кремнию, сере, приходя в итоге к железу, кобальту и никелю. Синтез дальнейших элементов потребовал бы больше энергии, чем выделяется при реакции, поэтому ядро схлопывается и появляется сверхновая.
Анатомия сверхмассивной звезды в течение её жизни, заканчивающейся сверхновой II типа
Это очень яркий и красочный конец, настигающий множество массивных звёзд во Вселенной. Из всех появившихся в ней звёзд лишь 1% обретают достаточную массу, чтобы дойти до такого состояния. При повышении массы количество звёзд, достигших её, уменьшается. Порядка 80% всех звёзд во Вселенной – красные карлики; масса 40% их них не превышает массы Солнца. При этом Солнце массивнее 95% звёзд во Вселенной. В ночном небе полно очень ярких звёзд: тех, что легче всего увидеть человеку. Но за порогом нижнего ограничения для появления сверхновой существуют звёзды, превышающие Солнце по массе в десятки и даже сотни раз. Они очень редки, но весьма важны для космоса – всё потому, что массивные звёзды могут закончить своё существование не только в виде сверхновой.
Туманность Пузырь находится на задворках останков сверхновой, появившейся тысячи лет назад. Если удалённые сверхновые находятся в более пыльном окружении, чем их современные двойники, это потребует коррекции нашего сегодняшнего понимания тёмной энергии
Во-первых, у многих массивных звёзд имеются истекающие потоки и выброшенный наружу материал. Со временем, когда они приближаются либо к концу своей жизни, либо к концу одного из этапов синтеза, что-то заставляет ядро на короткое время сжаться, из-за чего оно разогревается. Когда ядро становится горячее, скорость всех типов ядерных реакций увеличивается, что ведёт к быстрому увеличению количества энергии, создаваемому в ядре звезды. Это увеличение энергии может сбрасывать большое количество массы, порождая явление, известное, как псевдосверхновая: происходит вспышка ярче любой нормальной звезды, и теряется масса в количестве до десяти солнечных. Звезда Эта Киля (ниже) стала псевдосверхновой в XIX веке, но внутри созданной ею туманности она всё ещё горит, ожидая финальной участи.
Псевдосверхновая XIX века явила себя в виде гигантского взрыва, выбросив материала на несколько солнц в межзвёздное пространство от Эты Киля. Такие звёзды большой массы в богатых металлами галактиках (как, например, наша), выбрасывают существенную долю своей массы, чем отличаются от звёзд в меньших по размеру галактиках, содержащих меньше металлов
Так какова же конечная судьба звёзд, массой более чем в 20 раз превышающих наше Солнце? У них есть три возможности, и мы ещё не полностью уверены в том, какие именно условия приводят к развитию каждой из трёх. Одна из них – сверхновая, которые мы уже обсудили. Любая ультрамассивная звезда, теряющая достаточно много своей массы, может превратиться в сверхновую, если её масса внезапно попадёт в правильные пределы. Но существуют ещё два промежутка масс – и опять-таки, мы точно не знаем, какие именно это массы – позволяющие произойти двум другим событиям. Оба этих события определённо существуют – мы уже их наблюдали.
Фотографии в видимом и близком к инфракрасному свете с Хаббла демонстрируют массивную звезду, примерно в 25 раз превышающую Солнце по массе, внезапно исчезнувшую, и не оставившую ни сверхновой, ни какого-то другого объяснения. Единственным разумным объяснением будет прямой коллапс.
Чёрные дыры прямого коллапса. Когда звезда превращается в сверхновую, её ядро схлопывается, и может стать либо нейтронной звездой, либо чёрной дырой – в зависимости от массы. Но только в прошлом году, впервые, астрономы наблюдали, как звезда массой в 25 солнечных просто исчезла. Звёзды не исчезают бесследно, но тому, что могло произойти, существует физическое объяснение: ядро звезды прекратило создавать достаточное давление излучения, уравновешивавшее гравитационное сжатие. Если центральный регион становится достаточно плотным, то есть, если достаточно большая масса оказывается сжатой в достаточно малый объём, формируется горизонт событий и возникает чёрная дыра. А после появления чёрной дыры всё остальное просто втягивается внутрь.
Одно из множества скоплений в этом регионе подсвечивается массивными, короткоживущими голубыми звёздами. Всего за 10 миллионов лет большая часть из наиболее массивных звёзд взорвётся, став сверхновыми II типа – или просто испытает прямой коллапс
Теоретическую возможность прямого коллапса предсказывали для очень массивных звёзд, более 200-250 солнечных масс. Но недавнее исчезновение звезды такой относительно малой массы поставило теорию под вопрос. Возможно, мы не так хорошо понимаем внутренние процессы звёздных ядер, как считали, и, возможно, у звезды есть несколько способов просто схлопнуться целиком и исчезнуть, не сбрасывая какого-то ощутимого количества массы. В таком случае формирование чёрных дыр через прямой коллапс может быть гораздо более частым явлением, чем считалось, и это может быть весьма удобным для Вселенной способом создания сверхмассивных чёрных дыр на самых ранних стадиях развития. Но существует и другой итог, совершенно противоположный: световое шоу, гораздо более красочное, чем сверхновая.
При определённых условиях звезда может взорваться так, что не оставит ничего после себя!
Взрыв гиперновой. Также известен, как сверхъяркая сверхновая. Такие события бывают гораздо более яркими и дают совсем другие световые кривые (последовательность повышения и понижения яркости), чем любые сверхновые. Ведущее объяснение явления известно, как «парно-нестабильная сверхновая». Когда большая масса – в сотни, тысячи и даже многие миллионы раз больше массы всей нашей планеты – схлопывается в небольшой объём, выделяется огромное количество энергии. Теоретически, если звезда будет достаточно массивной, порядка 100 солнечных масс, выделяемая ею энергия окажется такой большой, что отдельные фотоны могут начать превращаться в электрон-позитронные пары. С электронами всё ясно, а вот позитроны – это их двойники из антиматерии, и у них есть свои особенности.
На диаграмме показан процесс производства пар, который, как считают астрономы, привёл к появлению гиперновой SN 2006gy. При появлении фотонов достаточно высокой энергии появятся и электрон-позитронные пары, из-за чего упадёт давление и начнётся неуправляемая реакция, уничтожающая звезду
Это значит, что для сверхмассивной звезды есть четыре варианта развития событий:
При изучении очень массивной звезды появляется искушение предположить, что она станет сверхновой, после чего останется чёрная дыра или нейтронная звезда. Но на самом деле есть ещё два возможных варианта развитии событий, которые уже наблюдали, и которые происходят довольно часто по космическим меркам. Учёные всё ещё работают над пониманием того, когда и при каких условиях происходит каждое из этих событий, но они на самом деле происходят. В следующий раз, рассматривая звезду, во много раз превосходящую Солнце по массе и размеру, не думайте, что сверхновая станет неизбежным итогом. В таких объектах остаётся ещё много жизни, и много вариантов их гибели. Мы знаем, что наша наблюдаемая Вселенная началась со взрыва. В случае наиболее массивных звёзд мы пока ещё не уверены, закончат ли они свою жизнь взрывом, уничтожив себя целиком, или же тихим коллапсом, полностью сжавшись в гравитационную бездну пустоты.
Что же такое загадочная сверхновая звезда?
В ночном небе вдруг вспыхивает ослепительно яркая звезда — ее не было всего несколько часов назад, но сейчас она горит как маяк.
Сверхновые могут кратковременно затмевать целые галактики и излучать больше энергии, чем наше Солнце выработает за всю свою жизнь. Они также являются основным источником тяжелых элементов во Вселенной. Согласно НАСА, сверхновые являются «самым большим взрывом, который может произойти в космосе».
История наблюдений сверхновых
Различные цивилизации описывали сверхновые еще задолго до того, как был изобретен телескоп. Самая ранняя зарегистрированная сверхновая — RCW 86. Китайские астрономы наблюдали ее в 185 году нашей эры. Их записи показывают, что эта «новая звезда» оставалась на небе в течение восьми месяцев.
До начала 17 века, до того как стали доступны телескопы, по данным Британской энциклопедии было зарегистрировано семь сверхновых звезд.
Термин «сверхновая» не использовался до 1930-х годов. Первым его использовали Уолтер Бааде и Фриц Цвикки из Обсерватории Маунт-Вильсон, в связи со взрывоподобным событием, которое они наблюдали, названным S Andromedae (также известным как SN 1885A). Это событие произошло в галактике Андромеда. Они предположили, что сверхновые возникают, когда обычные звезды сталкиваются с нейтронными.
Одна из самых известных сверхновых — SN 1987A. Это случилось в 1987 году, и это событие все еще изучается астрономами, потому что они могут наблюдать, как сверхновая эволюционирует в первые несколько десятилетий после взрыва.
Смерть звезды
В среднем, сверхновая будет происходить примерно раз в 50 лет в галактике размером с Млечный Путь. Иными словами, звезда взрывается каждую секунду или близко в этому где-то во Вселенной, и поэтому многие из них находятся очень далеко от Земли. Около 10 миллионов лет назад кластер сверхновых создал «местный пузырь», размерами в 300 световых лет, область газа в межзвездной среде, которая окружает Солнечную систему.
Звезда может стать сверхновой в одном из двух случаях:
Сверхновые типа II
Давайте сначала рассмотрим более захватывающий тип сверхновой — II. Для того, чтобы звезда взорвалась как сверхновая II типа, она должна быть в несколько раз более массивной, чем Солнце (оценки говорят о массах от 8 до 15 солнечных). Подобно Солнцу, в ней будет гореть водород, а затем гелий. У нее также будет достаточно массы и давления, чтобы синтезировать углерод. Вот что будет дальше:
На месте взрыва остается сверхплотный объект, называемый нейтронной звездой, размером с город, который может содержать массу Солнца в небольшом пространстве.
Существуют подкатегории сверхновых типа II, классифицированные по их кривым блеска. Свет сверхновых типа II-L неуклонно снижается после взрыва, в то время как свет типа II-P остается устойчивым на некоторое время прежде, чем уменьшиться.Оба типа имеют линию водорода в спектрах.
Астрономы считают, что звезды, гораздо более массивные, чем Солнце (около 20-30 солнечных масс), не могут взорваться как сверхновая. Вместо этого они разрушаются, образуя черные дыры.
Сверхновые типа I
У сверхновых типа I отсутствует линия водорода в их спектрах.
Астрономы используют сверхновые типа Ia для измерения космических расстояний, потому что, как считается, они пылают с одинаковой яркостью на своих пиках.
Сверхновые типа Ib и Ic также претерпевают крах ядра, как и сверхновые типа II, но теряют при этом большую часть своих внешних оболочек из водорода.
Что ученые подразумевают под термином «Супернова»?
Произошёл бы резкий выброс радиации, который сожжёт озоновый слой атмосферы. Единственный выход человечества будет в укрытии под землей. Там можно будет спастись от мощного выброса рентгеновских лучей, которые ударят по поверхности, и уничтожит всю пищевую цепочку, а это послужит вымиранию всего живого.
В течение жизни звезды существует баланс между гравитацией направленной внутрь и давлением направленным наружу. Если звезда генерирует энергию, то проблем нет, но когда этот процесс прекращается, давление исчезает и гравитация побеждает. Гравитация начинает разрушать центр звезды. Внешние слои звезды выталкиваются наружу. Возникает огромный шар наполненый газом. Его называют Красным Гигантом.
Через 4.5-5 миллиарда лет, когда наше Солнце начнет умирать, его корона достигнет Марса. Хотя внешние слои расширяются, в центре солнца гравитация вызывает противоположный эффект под ее воздействием ядро солнца уменьшится в миллион раз (до размеров Земли).Теперь это плотный шар состоящий из кислорода и углерода. Его называют Белым Карликом. Это будет означать конец нашей солнечной системе. Газ, испускаемый, умирающей звездой постепенно рассеется, но крошечный Белый Карлик будет гореть еще миллиарды лет.
Однако наша солнечная система уникальна тем, что в ней имеется лишь одна звезда. В то время как подавляюще большинство звезд вращаются по орбите другой звезды. Когда одна из двух звезд погибает и превращается в Белого Карлика, то она начинает красть вещество у второй звезды. Ели та находится достаточно близко. По мере того как Белый Карлик высасывает у своей спутнице все больше и больше топлива он становится все более тяжелым, плотным и все менее стабильным. Внутри вот-вот соединятся атомы углерода и кислорода. Белый Карлик чем-то подобен шашке динамита, которая все ждет, когда бы ее зажгли.
Когда углерод и кислород начинают превращаться в железо можно с уверенностью сказать, что звезда обречена.
Внезапно Белый Карлик начнет сжиматься. В ядерном взрыве Белого Карлика помимо других веществ также задействован огромный объём железа. Фактически супернова типа 1А выбрасывает во Вселенную элементы, которые жизненно необходимы для нас.
Супернова типа 1А выстреливают на триллионы километров в пространство космоса. Именно так образовывается большая часть космического железа.
1.Astrophysics Echo from an ancient supernova
Nature News and Views (04 Dec 2008)
2.On Deep-Ocean Fe-60 as a Fossil of a Near-Earth Supernova
Brian D. Fields, John Ellis
3.What is a Supernova Explosion (SNe)?(NASA,GSFC)
Исследователи космоса
10.3K постов 39.2K подписчиков
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
Чего-о-о?
«Однако наша солнечная система уникальна тем, что в ней имеется лишь одна звезда. В то время как подавляюще большинство звезд вращаются по орбите другой звезды.»
можно будет спастись от мощного выброса рентгеновских лучей, которые ударят по поверхности
Если б проблема в одном рентгене была! От гаммы под землей особо не спрячешься.
Что происходит с Бетельгейзе? Эволюция звёзд
Прежде, чем мы попытаемся разобраться в произошедшем, стоит понять, что же представляет из себя Бетельгейзе. Этот объект относится к классу красных сверхгигантов, и, согласно современной теории эволюции звёзд, находится на завершающей стадии своего жизненного цикла. Его светимость и радиус постоянно меняются, а внешние оболочки крайне нестабильны. Периодически светило выбрасывает миллионы тонн раскаленного газа в космическое пространство, формируя гигантские протуберанцы. Остывая, они пополняют собой газовую туманность, окружающую Бетельгейзе.
История Земли за 24 часа
Мы часто рассуждаем про далекий космос, неведомые миры и непостижимые законы, забывая обращать внимание на то, что рядом – наш дом. Давайте исправим эту оплошность и поговорим про старушку Землю. Именно старушку – вы сейчас поймете, насколько она не молода. Наша планета существует треть времени жизни Вселенной и за это время повидала немало. Чтобы не путаться в огромных цифрах, давайте сравним историю Земли с сутками.
Итак, 4 миллиарда 567 миллионов лет назад запустились наши образные 24 часа – молодая звезда по имени Солнце оставила после своего рождения тот еще беспорядок. Пространство было заполнено плотным газом и пылью, образующими вращающийся вокруг нового светила протопланетный диск. Области диска с бОльшим количеством вещества притягивали к себе газ и пыль, наращивая массу и становясь все плотнее. С ростом массы зарождающаяся планета, как снежный ком, притягивала больше вещества.
Прошло всего 6 минут (20 миллионов лет), а наша Земля превратилась из протопланеты в самостоятельный объект молодой Солнечной системы. Да уж, она точно не была похожа на тихую голубую планету, какой мы видим ее сейчас. Это был настоящий ад: вся поверхность Земли была раскалена и расплавлена. Один сплошной океан лавы, в который непрерывно что-то сыпалось из космоса. Планета то и дело сталкивалась с маленькими и большими космическими телами. Есть мнение, что одно из таких столкновений привело к появлению Луны в 00:12 часов по нашему образному времени.
К 3 часам утра планета остыла достаточно, чтобы на ней начал конденсироваться пар, образуя гидросферу. Тут и там начали появляться моря, температура которых доходила до +90°С. Тяжелая бомбардировка метеоритами уже почти завершилась и примерно в это же время на Земле начала появляться примитивная жизнь. Планета все еще не выглядела дружелюбной: кипящие моря и лавовые реки не кончались. Непрерывный вулканизм выбрасывал тонны вещества из недр, наполняя атмосферу углекислым газом, азотом и водяным паром.
В промежутке между 03:00 и 05:30 появляются первые доядерные организмы – прокариоты. У этих примитивных одноклеточных нет даже ядра, но они успешно населяют остывающую планету, которая все больше становится пригодной к жизни. К 09:20 появляется полноценная земная кора, способная формировать континенты. В это же время бактерии познали, что такое фотосинтез. Благодаря этому атмосфера медленно начала наполняться кислородом. Но таким новшеством бактерии сами себя загнали в ловушку, изменив облик Земли до неузнаваемости.
Уже в 11 часов утра случилась так называемая Кислородная катастрофа. Бактерии увеличили концентрацию кислорода и уменьшили количество метана и углекислого газа, которые создавали парниковый эффект. Температура опустилась настолько, что буквально вся Земля превратилась в один большой снежный шар. Лед был даже на экваторе. Гуронское оледенение – так назвали этот период, закончилось лишь в час дня, продлившись 300 миллионов лет. С началом потепления произошел скачок в эволюции, и у простейших появилось ядро в клетке. Наступила эпоха эукариотов.
Долгое время на Земле царило великое затишье. С 14:30 до 20:15 не происходило абсолютно ничего. Ученые назвали этот период «скучный миллиард». Он начался 1,8 миллиарда лет назад и закончился 720 миллионов лет назад. В эволюции жизни не происходили очевидные скачки, да и климат оставался одинаковым на протяжении всего этого времени. Идиллию нарушил очередной ледниковый период, который опять произошел из-за повышения уровня кислорода. Продлился он недолго: начавшаяся в 20:40 вулканическая деятельность вновь запустила парниковый эффект, что спровоцировало дальнейшую эволюцию жизни.
Дальше счет идет «на минуты»:
21:48 – образуются Уральские горы, появляются первые земноводные.
22:07 – первые деревья и семена. Это дало возможность растениям быстро распространиться по всей суше. Появились первые пресмыкающиеся.
22:25 – произошло самое массовое вымирание за всю историю жизни на Земле. За 20 тысяч лет исчезло 95% всех видов растений и животных на суше и в океане. Ученые до сих пор не могут установить причину этой катастрофы. На восстановление разнообразия жизни ушло более 30 миллионов лет. Но исчезновение одних видов, дало возможность развития других.
22:40 – появляются первые динозавры.
22:56 – первые сумчатые млекопитающие. Расцвет эпохи динозавров.
23:03 – суперконтинент Пангея разделился на два континента – Лавразию и Гондвану. Начался дрейф материков.
23:12 – первые птицы.
23:18 – первые цветковые растения.
23:39 – произошла еще одна катастрофа – вымирание динозавров.
23:42 – первые парнокопытные и древние киты.
23:52 – появление первых человекообразных обезьян.
…За 80 секунд до полуночи появляются австралопитеки, за 15 секунд – предки добывают огонь, а за 4 секунды – появляется человек разумный, который всего за 0,3 секунды до конца суток успевает населить Северную и Южную Америку.
Начался новый день. Сегодняшний день. Что он нам принесет? Поживем – увидим.
Пошла первая секунда.
Поставьте лайк, если задумались, что динозавры вымерли всего 20 минут назад и подписывайтесь, если еще не с нами.
Космос – это интересно!
Ученые предлагают создать искусственное магнитное поле на Марсе и вдохнуть в него новую жизнь
Как быть человечеству, если на планете произойдет действительно глобальная экологическая катастрофа, или над Землей нависнет астероидная угроза? Ответ очевиден – нужна еще одна планета, куда, в случае чего, можно будет переселиться. И самой перспективной в этом плане считается Марс. Вот только для жизни там нужно решить, хотя бы для начала, одну важную проблему – восстановить магнитное поле планеты.
И здесь ученые уже начали разработку различных вариантов: от создания орбитальных соленоидов, способных обеспечить планету стандартным, но не самым действенным уровнем магнитной защиты, до наличия мощного магнитного поля за счет потока заряженных частиц. И в этом может оказать неоценимую помощь спутник Марса – Фобос.
Из двух имеющихся марсианских спутников он обладает большим размером, а его орбита проходит на максимально близком расстоянии от планеты. Время одного оборота спутника вокруг Марса составляет около восьми земных часов. По мнению исследователей, необходимо ионизировать частицы, имеющиеся на спутнике и постепенно ускорять их. Это создаст плазменный тор по всей орбите Фобоса. В результате появления магнитного поля, обладающего достаточной силой, планета получит дополнительную защиту от негативного воздействия солнечного излучение. При наличии магнитного поля солнечный ветер будет просто обтекать Марс, не попадая на его поверхность.
Да, ученые не скрывают, что в реализации этого проекта нужно преодолеть некоторые инженерные моменты, но наука не стоит на месте. И покорение Марса будет гораздо проще и безопаснее, если к тому моменту будет сформирован практический подход к этому процессу.
Самое интересное, магнитное поле некогда существовало вокруг Красной планеты.
Металлическое ядро Марса изначально было жидким. Но со временем стало остывать и затвердевать, что и привело к ослаблению, а позже, и исчезновению магнитного поля. В результате насыщенная водородом атмосфера была просто сдута с поверхности планеты солнечными ветрами. За счет того, что ядро Марса меньше земного и не такое горячее, нет возможности довести его до создания магнитного динамо, что привело бы к появлению магнитного поля аналогичного земному. Поэтому приходится прибегать к более сложным вариантам, которые и предлагают ученые.
По мнению представителей мировой науки, рано или поздно перенаселение Земли, сокращение запасов ресурсов и экологическая катастрофа заставят человечество переселиться на другую планету. И лучше к этому подготовиться заранее, чтобы у людей был хотя бы еще один шанс начать все с чистого листа, желательно, с учетом ошибок прошлого. Что касается выбора в пользу Марса, то он очевиден. Красная планета ближе других находится к Земле, продолжительность дня на Марсе примерно равна земной, а под поверхностью планеты имеются ледовые запасы. Это может привести к тому, что людям удастся создать пригодную для дыхания атмосферу и обеспечить условия для проживания на новой планете.
На орбите успешно испытали ионный космический двигатель на йоде
Специалисты технологической компании из Франции «ThrustMe» нашли способ, как можно не просто сэкономить на запуске спутников с электроракетным двигателем, но и значительно улучшить эффективность их работы.
Успешные испытания первого образца спутника, работающего на йоде, прошли в ноябре прошлого (2020) года. Маневры CubeSat, обладавшего весом в 20 килограммов с двигателем, заправленным не привычным ионизированным инертным газом, как правило, ксеноном, а йодом, прошли удачно. Кроме того, в ходе эксперимента было установлено, что йод в отличие от ксенона обеспечивает гораздо большую эффективность в работе ионизированного вещества.
Не секрет, что современные электроракетные двигатели значительно экономичнее своих предшественников. Они обладают слабой тягой, но могут прослужить долгие годы. И одной из немногочисленных, но существенных проблем остается стоимость заправки – инертный газ, тот же ксенон, весьма редкое и дорогостоящее вещество. А в ближайшие десятилетия на орбиту должны полететь десятки тысяч самых разных спутников. И если все они будут работать на двигателях, заправленных ксеноном, это ощутимо ударит по государственным бюджетам стран.
Поэтому специалисты «ThrustMe» и предложили вариант с использованием газообразного йода, что позволит обеспечить космические спутники и иные устройства более эффективными и доступными двигателями для самих спутников и пусковых систем. Ведь ксенон или иные виды топлива трудно хранить, они для этого требуют объемные и тяжеловесные емкости. Йод хранится до перехода в газообразное состояние в твердой форме, которая не нуждается в газовых баллонах, требующих наличия свободного пространства и повышенную систему безопасности.
По словам технического директора и соучредителя «ThrustMe» Дмитрия Рафальского, сейчас можно смело переходить к новому этапу, вплотную заниматься разработкой силовой установки на газообразном йоде. Работа ведется параллельными путями – с одной стороны разрабатываются новые решения для освоения космоса, с другой, производятся испытания на выносливость здесь, на Земле, что позволит расширить сферы применения новейших технологий.
Впрочем, не все так гладко, как хотелось бы. Ведь агрессивные свойства йода могут испортить ключевые детали космических спутников, для их защиты требуются керамические щиты. Предстоит также решить вопрос с отзывчивостью двигателей, так как их аналоги, работающие на ксеноне, запускаются гораздо быстрее. Но по мнению специалистов, все это вполне решаемо, а за йодными двигателями будущее, в том числе, и внеземное.
Грибы из Чернобыля помогут человечеству колонизировать Луну и Марс
При этом грибная биомасса, использующая в качестве ростового катализатора ионизирующее излучение, может самостоятельно восстанавливаться и оказывать сопротивление повышенному воздействию радиационных источников. И если получится достичь слоя грибной массы толщиной в два метра и более, то этот щит способен будет уберечь астронавтов, снизив уровень излучения до вполне терпимых условий. Стоит напомнить, что на Земле магнитное поле спасает людей от активного потока заряженных частиц. При этом человек в течение года жизни получает дозу ионизированного излучения, которая едва достигает отметки в 6,2 миллизиверта. Работники МКС получают ежегодно уже 144 миллизиверта. Для тех, кто планирует отправиться на Луну или Марс, следует быть готовым к дозе в 400 миллизивертов, что практически в два раза больше допустимой максимальной дозы облучения, установленной для ликвидаторов аварии АЭС в Чернобыле. Там людей освобождали после получения 250 миллизивертов.
В этом случае миссия на Марс не может превышать двух-трех лет, что значительно затягивает научный процесс, так как для успешной реализации космической программы необходимо минимум 5-6 лет. Но этот срок без эффективной защиты просто убьет покорителей Красной планеты. Американцы планируют высадиться на Луне в 2025 году, а еще через три-четыре года руководство NASA собирается установить на естественном спутнике Земли первую станцию, которая станет перевалочным пунктом для путешествий к Марсу.
Девятой планете быть?
Британский астроном Майкл Рован-Робинсон из Имперского колледжа Лондона обнаружил потенциальную новую планету Солнечной системы
Она тяжелее Земли в 3-5 раз.
Он изучил снимки космической обсерватории IRAS и обратил внимание на объект на окраине Солнечной системы, который может оказаться неуловимой планетой Икс.
Как отметил Рован-Робинсон, параметрам гипотетической планеты Икс соответствует только один объект, присутствующий на снимках IRAS. Если обнаруженный объект на самом деле окажется девятой планетой Солнечной системы, то расстояние между этой планетой и Солнцем составляет от 225 до 250 расстояний между Землей и Солнцем. При этом, планета примерно в три-пять раз массивнее Земли.
Планета Икс — гипотетическое небесное тело, которое, согласно некоторым предположениям, может существовать на окраине Солнечной системы. Несколько лет назад планетологи из США Константин Батыгин и Майкл Браун сообщили, что обнаружили следы планеты Икс — расчеты ученых показали, что таинственная планета, удаленная от светила на 100 миллиардов километров, имеет размеры Нептуна или Урана.
Поиски неуловимой планеты пока что не привели ученых к четким результатам, однако Майкл Рован-Робинсон заявляет, что его открытие может оказаться той самой планетой Икс. Астроном говорит, что небесное тело не было обнаружено до сих пор из-за того, что оно вращается вокруг Солнца по сильно наклоненной орбите.
Ввиду развернувшейся в комментариях дискуссии
Ученый искал эту планету почти 30 лет.
Далее из его работы
В 1980-х годах уже давно существовал интерес к тому, что в то время считалось десятой планетой, Планетой X. Оказалось, что на орбите Нептуна есть необъяснимые обломки. Хотя они были намного меньше, чем обломки на орбите Урана, благодаря которым Ле Веррье и Адамс открыли Нептун, они побудили Томбо к поиску новой планеты. Что привело к открытию в 1930 году того, что мы теперь знаем как карликовую планету Плутон. Быстро стало ясно, что Плутон слишком мал, чтобы объяснить обломки на орбите Нептуна, и поэтому возможность существования десятой планеты оставалась (полный исторический обзор и ссылки см. в Батыгин и др. (2019)).
В 1983 году, работая над подготовкой каталога точечных источников IRAS, я предпринял систематический поиск Планеты X в данных IRAS. Поиск оказался безуспешным, хотя удалось обнаружить комету Боуэлла (Walker и Роуэн-Робинсон 1984). Забавно, что недопонимание, которое произошло на брифинге научной группы IRAS, проведенного старшими сотрудниками НАСА, привело к тому, что в 1983 году в прессе появилась информация о том, что IRAS открыл десятую планету. (см. Rowan-Robinson 2013 для подробного описания того, как возникло это недоразумение).
Интерес к Планете X вновь вспыхнул в конце 1980-х годов
(Harrington 1988, Seidelmann and Harrington 1988, Jackson and Killen 1988, Neuhauser and Feitzinger 1991) и Королевское астрономическое общество организовало дискуссионную встречу в 1991 году по теме «Динамика Солнечной системы и Планета X». Я представил отчет о моих поисках в IRAS и пришел к выводу, что я на 70% уверен, что Планеты X не существует. Цифра 70% относилась к области неба, в которой я смог провести свои исследования IRAS. Отчеты об этой встрече были представлены Моррисоном (1992) и Кроссуэллом (1991).
Впоследствии повторное измерение массы Нептуна выявило отсутствие нептунианских объектов (Standish 1992). Отсутствие отклонений от орбит космических аппаратов «Пионер» и «Вояджер» показывает, что ни одна неизвестная массивная планета Солнечной системы не находится в плоскости эклиптики.
Луман (2014) использовал данные WISE, чтобы установить жесткие ограничения для объектов с массой Сатурна или Юпитера массы объектов в Солнечной системе до 28 000 и 82 000 АЕ (астрономических единиц), соответственно.
Открытие десятков новых карликовых планет в течение последующих двадцати лет привело как к пересмотру определения
Плутона как карликовой планеты, так и к их потенциал в поиске возможных далеких массивных планет на сильно наклоненных орбитах.
Батыгин и Браун (2016) и Браун и Батыгин (2016), развивая идею Трухильо и Шеппарда (2014), предположили, что планета массой в несколько десятков земных масс на наклонной и эксцентричной орбите на расстоянии 280-1000 АЕ может объяснить выравнивание орбит карликовых планет пояса Койпера.
Поскольку эта планета была значительно более удаленной, чем Планета X,
которую я искал в 1983 году, я подумал, что стоит повторить мой поиск в IRAS и определить количественно, каковы ограничения для такого объекта. Фиенга и другие (2016), Холман и Пейн (2016), Иорио (2017), Миллхолланд и Лафтон (2017), Medvedev et al (2017), Caceres and Gomes (2018), Brown and Batygin (2019), Batygin et al (2019) и Fienga и др. (2020), дали дополнительные динамические ограничения на орбиту Планеты 9. В частности, Фиенга и другие (2016) используя данные радиолокации Кассини пересматривают параметры возможной планеты с орбиты Показать полностью 1