December 7th, 2019

Астрономия, космос, вселенная

Ученые ищут «память», оставленную гравитационными волнами

Ученые ищут «память», оставленную гравитационными волнами
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191206230521
Гравитационные волны обрушиваются на всю вселенную как рябь в пространстве-времени, вызванные некоторыми из самых катастрофических событий.
С помощью таких средств, как лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) и Virgo, мы можем теперь обнаружить самые сильные из этих волн, когда они омывают Землю. Но гравитационные волны оставляют после себя «воспоминание» («память») - постоянный изгиб в пространстве-времени - когда они проходят в пространстве. Теперь мы находимся на грани возможности обнаружения того, что позволит нам расширить наше понимание гравитации до предела.
Несмотря на то, что ей более века, общая теория относительности Эйнштейна является нашим современным пониманием того, как действует гравитация. С этой точки зрения, пространство и время объединяются в единую структуру, известную как пространство-время. Это пространство-время не просто фиксированная стадия, а она может изгибаться и сгибаться в ответ на действия материи и энергии.
Это изгибы пространства-времени продолжают указывать нам, как двигаются гравитационные волны. В общей теории относительности все, от света до ускоряющихся пуль и стартующих космических кораблей, путешествуют по прямым линиям. Но не в случае с гравитационными волнами, так как пространство-время вокруг них искривляется, заставляя их следовать по изогнутым траекториям - подобно попытке пересечь горный перевал по прямой линии.
То, что мы называем гравитацией, является результатом всего этого искривления пространства-времени и того факта, что у движущихся объектов нет иного выбора, кроме как следовать изгибам и волнам пространства-времени.
Как и любая другая гибкая поверхность, пространство-время не просто изгибается, но и вибрирует.
Если вы стоите на батуте, вы будете прогибать батут вниз. Если кто-то попытается пройти по батуту рядом с вами, он почувствует вашу «гравитацию» и будет вынужден следовать по извилистой траектории. Но на достаточно большом расстоянии, а «кто-то» не будет чувствовать вашу гравитацию, но он все равно будет двигаться в вашу сторону по искривленной линии.
Но если вы начнете прыгать на батуте, вы будете пропускать волны и дрожь через него и они будут зависеть от вашего движения.
Гравитационные волны действуют таким же образом, передавая энергию через рябь в ткани самого пространства-времени. Эта рябь возникает из-за почти всех возможных видов движения, но поскольку гравитация настолько слаба (это самая слабая сила природы), а гравитационные волны еще слабее, только самые энергичные движения будут способны создавать пульсации, способные быть обнаруженными с помощью инструментов здесь, на Земле.
До сих пор наши гравитационно-волновые обсерватории LIGO и Virgo обнаружили десятки катастрофических событий, связанных со слияниями массивных черных дыр и нейтронных звезд. Гравитационные волны от этих событий распространяются по всей вселенной, омывая Землю. Когда они это делают, они очень ненамного (например на расстоянии меньшее ширины атома) перемещают вещи вокруг них.
Даже тебя, прямо сейчас сжимают и растягивают гравитационные волны на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли.
Почти любое движение вызывает генерацию гравитационной волны, от черных дыр, врезающихся друг в друга, до взмаха рукой.
Когда гравитационные волны распространяются в пространстве-времени, они становятся источником новых гравитационных волн, которые становятся источником новых гравитационных волн, которые становятся источником новых гравитационных волн и так далее. Каждое новое поколение волн слабее, чем предыдущее, но эффект накапливается в том, что ученые называют «памятью» пространства-времени - постоянное его искажение, оставшееся после проходящей гравитационной волны.
Другими словами, когда гравитационные волны накрывают вас, вы не просто растягиваетесь и временно сжимаетесь, вы остаетесь навсегда растянутыми.
Поскольку гравитационные волны настолько слабы, что мы еще не нашли никаких доказательств этой «памяти» пространства-времени, но они должны быть там, скрываясь в данных, взятых LIGO и Virgo.
Недавно группа астрономов проверила, что нужно, чтобы, наконец, увидеть «память» о гравитационных волнах. Поскольку каждое отдельное обнаружение оставляет только невероятно слабую «память», мы не сможем увидеть такие явления один за другим. Вместо этого нам нужно сложить несколько событий, чтобы собрать доказательства, необходимые для этого обнаружения.
А сколько событий нам понадобится? Исследователи предсказывают, что нам нужно будет записать около 2000 отдельных слияний черных дыр, прежде чем мы сможем обнаружить оставшуюся память. Это количество не произойдет в ближайшее время, но следующее поколение обсерваторий, которые как мы надеемся, будут собирать около 10 событий в день, смогут найти эту память в течение года наблюдений.
Эта постоянная память пространства-времени должна быть там - если наши прогнозы из общей теории относительности верны. И если мы не найдем ничего после нескольких лет поисков, нам придется пересмотреть наше понимание гравитации и посмотреть, не упустили ли мы еще что-нибудь.
Астрономия, космос, вселенная

Использование лазеров и спутников для передачи информации в космосе

Использование лазеров и спутников для передачи информации в космосе
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191206215835
Спутники становятся все более важными в нашей жизни, так как они помогают нам удовлетворить потребность в большем количестве данных, которыми мы обмениваемся. Вот почему мы изучаем новые способы улучшения спутниковой связи.
Спутниковая технология используется для навигации, прогнозирования погоды, мониторинга Земли из космоса, приема телевизионных сигналов из космоса и подключения к удаленным местам с помощью таких инструментов, как спутниковые телефоны и спутники Sky Muster NBN.
Все эти коммуникации используют радиоволны. Это электромагнитные волны, которые распространяются в космосе и в определенной степени через препятствия, такие как стены.
Каждая система связи использует полосу частот выделенную для нее, и каждая полоса составляет часть электромагнитного спектра - это название, данное диапазону всех типов электромагнитного излучения.
Но электромагнитный спектр, который мы можем использовать с современной технологией, является ограниченным ресурсом и теперь он полностью занят. Это означает, что старые службы должны освободить место для новых служб или использовать более высокие полосы частот.
Хотя это создает технологические проблемы, одним из перспективных путей является оптическая связь.
Вместо того чтобы использовать радиоволны для переноса информации, мы можем использовать свет от лазеров в качестве носителя. Хотя технически они все еще является частью электромагнитного спектра, оптические частоты значительно выше, что означает, что мы можем использовать их для передачи данных на более высоких скоростях.
Однако один недостаток заключается в том, что лазер хоть и может проходить через стены, но его могут блокировать облака. Пока что такая проблема существует на Земле.
На Земле оптическая связь по оптоволоконный кабелям соединяет континенты и обеспечивает огромный обмен данными. Это технология, которая позволяет существовать облачным и онлайн сервисам.
Оптическая связь между спутниками не использует оптоволоконные кабели, но включает свет, распространяющийся через космос. Это называется «оптической связью в космосе» и ее можно использовать не только для доставки данных со спутников на землю, но и для соединения спутников в космосе.
Другими словами, оптическая связь в космосе обеспечит такую же массивную связь, какую мы уже имеем на Земле.
Некоторые системы, такие как Европейская система ретрансляции данных, уже работают, а другие, такие как Starlink SpaceX, продолжают разрабатываться.
Но нам предстоит решить еще множество задач, ведь мы ограничены современными технологиями. Я и мои коллеги работаем над тем, чтобы сделать оптические и радиочастотные каналы передачи данных еще быстрее и безопаснее.
Пока что много усилий было уделено исследованиям и разработкам радиочастотных технологий. Таким образом, мы знаем, что скорости передачи данных находятся на самом высоком физическом пределе и не могут быть дополнительно увеличены.
Астрономия, космос, вселенная

Обновлена дата проведения испытаний на прекращение полета капсулы SpaceX Dragon

Обновлена дата проведения испытаний на прекращение полета капсулы SpaceX Dragon
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191207121954
НАСА и SpaceX запланировали проведение критического испытания на прекращение полета на дату, не ранее 4 января 2020 года. Запуск космического корабля «Crew Dragon» будет проходить со стартового комплекса 39А в Космическом центре им. Кеннеди во Флориде и ожидает одобрения управления Восточного полигона ВВС США.
В рамках теста SpaceX настроит корабль Crew Dragon для запуска и последующего отделения вскоре после старта и продемонстрирует способность капсулы Dragon безопасно отделяться от ракеты Falcon 9 в маловероятном случае чрезвычайной ситуации в полете. Демонстрация также предоставит ценные данные для НАСА, сертифицирующего систему транспортировки экипажа SpaceX для доставки астронавтов на Международную космическую станцию и обратно.
Демонстрация системы спасения Crew Dragon является частью коммерческой программы для экипажа НАСА и является одним из последних серьезных испытаний для компании перед тем, как астронавты НАСА полетят на борту космического корабля к МКС.
Испытание на отказ в полете следует за серией статических испытаний двигателей космического корабля, проведенных 13 ноября около зоны посадки SpaceX 1 на станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде.
Астрономия, космос, вселенная

НАСА EGS завершает первые тесты системы заправки SLS Mobile Launcher

НАСА EGS завершает первые тесты системы заправки SLS Mobile Launcher
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191207122832
В течение двух выходных в ноябре компания НАСА по проверкам наземных систем (EGS) и главный подрядчик по испытаниям и поддержке (TOSC) Jacobs успешно завершили первые испытания трубопроводов жидкого водорода (LH2) и жидкого кислорода (LOX / LO2) между отремонтированной и обновленной инфраструктурой стартовой площадки 39B и мобильной пусковой установкой-1 (ML-1) в Космическом центре Кеннеди (KSC) во Флориде.
Испытание по подаче топлива на площадку и мобильную пусковую установку (ML) было главной целью кампании по многоэтапной проверке перед запуском Artemis 1, первой совместной миссии по программам EGS, Orion и Space Launch System (SLS). Тестовая кампания началась в начале лета и, как ожидается, завершится к концу года.
Испытание потока криогенных жидкостей LH2 и LOX было первым из трех, которые будут проведены до запуска. Следующий будет во время «мокрой» генеральной репетиции Artemis 1 (WDR), чтобы заправить ракету-носитель Artemis 1 в первый раз перед обратным отсчетом для ее первого запуска, ожидаемого в 2021 году.
Тест криогенных потоков или проверка интегрированной системы (ISVV) 17 проводились в течение двух суббот в прошлом месяце, 9 и 16 ноября. «Завершение ISVV 17 стало огромной вехой для EGS, поскольку мы работаем над запуском Artemis 1», - сказал Уэс Мозедейл в недавнем интервью, ведущий директор по тестированию НАСА в отделе управления тестированием и запуском EGS.
«Тест прошел очень хорошо, у нас не было утечек ни в одной из систем. Я бы сказал, что уроки, которые мы извлекли, и вещи, которые мы можем изменить в наших процедурах - ни одна из них не требует проведение повторного теста. Поэтому с точки зрения EGS следующие крио испытание будут во время «мокрой» репетиции, а последнее перед стартом».
Астрономия, космос, вселенная

Брайденстайн просит Конгресс срочно профинансировать лунную программу

Брайденстайн просит Конгресс срочно профинансировать лунную программу
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191207125111
Администратор НАСА Джим Брайденстайн использовал свое выступление 5 декабря на Капитолийском холме, чтобы призвать Конгресс как можно скорее подписать законопроект об ассигнованиях НАСА на 2020 финансовый год, чтобы предоставить агентству финансирование для продолжения программы лунных кораблей.
Брайденстайн, выступая на завтраке в ассоциации космического транспорта, сказал собравшимся должностным лицам отрасли и сотрудникам конгресса, что агентству нужен окончательный счет ассигнований, а не какая-то другая мера финансирования по временной шкале. Это необходимо чтобы не отставать от строительства лунных кораблей, чтобы люди могли вернуться на Луну к 2024 году.
НАСА, наряду с остальной частью федерального бюджета, действует в соответствии с постоянным постановлением (CR), которое финансирует программы 2019 финансового года, но препятствует запуску новых программ. Нынешняя система одобрена правительством до 20 декабря.
В мае, в соответствии с поправкой к бюджетному запросу агентства на 2020 год, НАСА запросило 1 миллиард долларов для работы над лунными кораблями. Версия законопроекта об ассигнованиях предложенную Палатой представителей, не предусматривала финансирования посадочного аппарата, в то время как в версии Сената было выделено около $744 млн. на его развитие.
«Оценка Сената хорошая, и мы очень благодарны за это», - сказал Бриденстайн. Вместе с тем он добавил, что агентству «придется повернуть несколько ручек» в программе посадочных аппаратов, если оно в итоге получит именно эту сумму, а не полный миллиард долларов.
Он призвал к полномасштабному финансированию программы по посадке, как он утверждал, что в конечном итоге это сэкономит деньги. «Если вначале мы будем недофинансированы, нам придется заблаговременно отказаться от чего-то, но затем затраты возрастут, - сказал он.
Астрономия, космос, вселенная

Пробный запуск аппарата Starliner фирмы Boeing перенесен на 20 декабря

Пробный запуск аппарата Starliner фирмы Boeing перенесен на 20 декабря
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191207130600
Первый пробный беспилотный полет космического корабля Starliner фирмы Boeing, предназначенного для пилотируемых миссий, теперь будет проведен не ранее, чем 20 декабря, то есть он переносится на один день вперед, если сравнивать с опубликованным ранее расписанием. Этот перенос связан с задержкой запуска космического корабля компании SpaceX, имевшей место ранее на этой неделе.
Компания United Launch Alliance (ULA) объявила о сдвиге на 24 часа даты запуска корабля Starliner вчера, 6 декабря, после успешного завершения испытаний, связанных с предполетной подготовкой корабля к старту на борту ракеты-носителя Atlas V. В ходе этих испытаний Boeing, НАСА и ULA произвели заправку ракеты Atlas V и «прогнали» всю процедуру обратного отсчета, предшествующую пуску, однако по завершении отсчета ракета осталась стоять неподвижно на стартовом столе.
Этот сдвиг даты пробного полета аппарата Starliner на одни сутки связан с задержкой запуска космического корабля Dragon с миссией по доставке грузов к Международной космической станции. Капсула Dragon была запущена к орбитальной лаборатории в минувший четверг, 5 декабря, хотя изначально планировалось произвести этот пуск 24 часами раньше. Причиной переноса даты запуска миссии стали погодные условия.
Первый пилотируемый полет космического корабля Starliner ожидается в следующем году, объявили представители компании Boeing. Для запуска также будет использована ракета-носитель Atlas V.
Астрономия, космос, вселенная

Ученые выяснили причины формирования звезд разных масс во Вселенной

Ученые выяснили причины формирования звезд разных масс во Вселенной
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191207132322
Международная команда ученых под руководством астрономов из лаборатории AIM кафедры астрофизики Института исследования фундаментальных законов физики (CEA IRFU), Франция, недавно получила новые сведения о природе распределения звезд по массам, объединив данные наблюдений, собранные при помощи крупного интерферометра ALMA и радиотелескопа APEX, управляемых Европейской южной обсерваторией, а также космической обсерватории Herschel («Гершель»).
С чем связано то, что в одних местах во Вселенной рождаются более массивные звезды, а в других – менее массивные? Ранее ученые считали, что звезды формируются в результате коллапса облаков, форма которых близка к сферической, однако в 2009 г. обсерватория Herschel помогла выяснить, что звезды в основном рождаются внутри длинных нитей холодного газа, называемых филаментами. Когда эти длинные нити холодного газа (с температурой примерно 10 Кельвинов) достигают критической плотности, составляющей примерно 5 масс Солнца на один световой год длины филамента, концентрации массы становится достаточно для формирования новых звезд.
Наблюдения облаков межзвездного пространства в окрестностях Солнца показали, что большинство звездообразовательных филаментов имеют близкую толщину, составляя около 0,3 светового года в диаметре. В этих филаментах происходит формирование звезд с массами порядка 0,3 массы Солнца.
В новом исследовании ученые попытались понять, как происходит рождение звезд более массивных, чем наше Солнце, внутри филамента, расположенного в туманности NGC 6334, также известной как туманность Кошачья лапа. Для наблюдения этих далеких объектов, находящихся на расстоянии около 5500 световых лет от Земли, были использованы радиоообсерватории ALMA и APEX. Согласно полученным исследователями данным, изученный филамент имеет диаметр порядка 0,5 светового года, то есть близок по ширине к филаментам из окрестностей Солнца.
Однако большое отличие наблюдаемого в данной работе объекта от местных филаментов выявилось при наблюдениях, проведенных с использованием интерферометра ALMA. Эти наблюдения показали на порядок более высокую линейную плотность (плотность в расчете на единицу длины) холодного газа в наблюдаемой звездообразовательной области. Из этого ученые сделали вывод, что фрагментация всех филаментов независимо от их плотности происходит одинаково, однако характерная масса протозвездных сгустков – а следовательно, и формирующихся из них звезд – возрастает с увеличением линейной плотности филамента.
Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics; главный автор Йошито Шимаджири (Yoshito Shimajiri).
Астрономия, космос, вселенная

Хаббл находит драматические детали в галактике NGC 5468

Хаббл находит драматические детали в галактике NGC 5468
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191207134528
Некоторые из самых драматических событий во Вселенной происходят, когда звезды умирают и катастрофически взрываются при этом процессе.
Такие взрывы, известные как сверхновые, в основном происходят несколькими способами. В одном случае массивная звезда истощает свое топливо в конце своей жизни, становясь динамически нестабильной и неспособной поддерживать свою массу, заставляя ее сжиматься внутрь и яростно взрываться. В другом исходе белый карлик (плотный остаток некогда нормальной звезды) в орбитальной звездной паре откачивает материал со своего спутника, более чем он способен поддерживать, возобновляя ядерный синтез в своем ядре и начиная процесс взрыва сверхновой. Оба типа приводят к появлению интенсивного яркого объекта в небе, который может соперничать со светом целой галактики.
За последние 20 лет в галактике NGC 5468, видимой на этом изображении, был обнаружен ряд наблюдаемых сверхновых обоих вышеупомянутых типов: SN 1999cp, SN 2002cr, SN2002ed, SN2005P и SN2018dfg. Несмотря на то, что галактика находится чуть более чем в 130 миллионах световых лет от нас, ориентация галактики по отношению к нам облегчает обнаружение этих новых “звезд”, когда они появляются; мы видим NGC 5468 во всей красе. Это означает, что мы можем видеть открытый спиральный узор галактики в красивых деталях на таких снимках, как этот с космического телескопа NASA/ESA Hubble.
Астрономия, космос, вселенная

Огромный радиотелескоп-охотник из Китая проходит этап испытаний

Огромный радиотелескоп-охотник из Китая проходит этап испытаний
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191207160216
Сферический телескоп с апертурой (характеристика описывающая способность собирать свет) в пятьсот метров начал свою работу.
Китайский гигантский радиотелескоп для охоты на пришельцев завершает этап испытаний и ввода в эксплуатацию, все это произошло за последние три года.
Расположенный в южной китайской провинции Гуйчжоу, пятисотметровый апертурный сферический телескоп (FAST) начал эти пробные работы в сентябре 2016 года.
Ученые используют FAST - крупнейший в мире радиотелескоп с одной тарелкой - для решения различных задач, в том числе для поиска внеземного разума.
Центральное телевидение Китая (CCTV) сообщает, что на данный момент FAST обнаружил и идентифицировал 99 быстро вращающихся нейтронных звезд, известных как пульсары, более 30 из которых - особенно быстро вращающиеся миллисекундные пульсары.
Также ведутся поиски внеземной жизни и работа по другим научным программам.
«В процессе получения сигналов от небесных тел мы также собираем сигналы, которые могут испускаться людьми или внеземным разумом», - объяснил Чжу Мин, директор отдела научных наблюдений в центре управления и развития FAST.
«Тем не менее, это огромный объем работы, поскольку большинство сигналов, которые мы видим, - 99% из них - представляют собой различные шумы, поэтому нам нужно не торопиться, чтобы не принять шумы за сигналы других цивилизаций», - сказал Чжу.
Команда FAST недавно организовала тренинг для пользователей, собравший более 100 астрономов со всего Китая, чтобы обсудить их опыт и открытия во время пробной эксплуатации большого телескопа.
Ли Кэцзя, исследователь из Института астрономии и астрофизики имени Кавли при Пекинском университете, объяснил, что FAST в настоящее время в основном используется для измерения производительности системы синхронизации пульсаров, для непосредственного обнаружения гравитационных волн.
«Чувствительность FAST очень высока, поэтому точность полученных данных очень хорошая», - сказал CCTV. «У FAST многообещающее будущее с точки зрения обнаружения гравитационных волн».
Исследователи, использующие FAST, увеличили режимы наблюдения с трех до 10. Также ведутся исследования и разработка нового приемного оборудования.
«Я надеюсь, что в ближайшие три года мы сможем еще больше повысить надежность FAST и повысить его эффективное время наблюдения на 50%», - сказал Цзян Пэн, главный инженер проекта FAST, в видео CCTV. «Поскольку он уже примерно в три раза чувствительнее, чем второй по величине телескоп в мире, его эффективное время наблюдения будет увеличено еще на 50%».