Astronom Vladimir Surdin: 6 kosmicznych cudów, które zadziwiają wyobraźnię
Miscellanea / / April 12, 2023
Narodziny i śmierć gwiazd, poszukiwanie odległych galaktyk przy użyciu ciemnej materii, emisje energii słonecznej i nie tylko.
Miliardy cząstek neutrin przelatują przez nas w każdej sekundzie, astronomowie umieszczają swoje czujniki głęboko pod ziemią lub pod wodą, a najbliższa czarna dziura jest dosłownie obok - w centrum naszego Galaktyki. O tych i innych ciekawostkach mówił astronom Vladimir Surdin, a Lifehacker podsumował wykład.
Władimir Surdin
Kandydat nauk fizycznych i matematycznych, profesor nadzwyczajny Wydziału Fizyki Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, astronom i popularyzator nauki.
1. Narodziny gwiazdy
Przestrzeń nigdy nie jest pusta. A jeśli mamy dobry teleskop, na pewno zobaczymy materię wypełniającą tę przestrzeń w zakresie optycznym lub radiowym. Na przykład odległe gwiazdy lub obłoki gazu.
Ale czasami zdarza się, że jakaś część przestrzeni zamyka ciemną plamę - jakby była tam pustka, której być nie może. I zdaliśmy sobie sprawę, że są to obłoki zimnego gazu, wewnątrz których gotowa jest narodzić się nowa gwiazda.
Na początku się nie pokazuje. Ale kiedy przychodzi czas narodzin, gwiazda uwalnia strumień gorącego gazu, który na tle ciemnej chmury wygląda jak cienka wiązka lub strumień.
A czasem – ogłasza swoje narodziny potężnym salutem. W miejscu ciemnej plamy pojawia się ogromny obłok gorącego gazu – gwiazda zdaje się oczyszczać przestrzeń wokół siebie, w której będzie żyć.
Ten gorący strumień, wyrzucany przez jeszcze młodą gwiazdę, wskazuje, że zabrzmiał pierwszy krzyk. Sama się ogłosiła. A potem gwiazda pcha swój „szpital macierzyński” i demonstruje się z pełną mocą.
Władimir Surdin
Ten proces wygląda spektakularnie, gdy ogląda się go z daleka. Ale jeśli obok nas urodzi się gwiazda około 10–15 razy cięższa od Słońca, nasza Układ Słoneczny przestanie istnieć. Dlatego niech takie cuda dzieją się daleko.
2. Pojawienie się nowej planety
Wcześniej astronomowie tylko fantazjowali o tym, jak może wyglądać proces narodzin planet. Ale nowoczesne teleskopy łączące optykę i anteny radiowe pomogły nam uchwycić również to zjawisko. Najpotężniejsze tego typu urządzenia znajdują się w Chile - to tam astronomowie dokonują dziś wielu odkryć.
Planety mogą narodzić się wokół gwiazdy, która jeszcze się nie uformowała. Naukowcy zarejestrowali, jak tworzy się wokół niego chmura gazu. Spłaszcza się i staje się jak ogromny naleśnik z gwiazdą pośrodku.
Następnie na tym naleśniku pojawiają się ciemne ścieżki-orbity. Przyszłe planety zbierają z nich materię, formują się i rodzą satelity, które natychmiast zaczynają się wokół nich obracać. Cóż, w obłoku gazu wciąż pojawiają się nowe obiekty.
3. Procesy zachodzące na Słońcu
Z Ziemi Słońce wygląda jak gładka piłeczka do ping-ponga. Ale jeśli spojrzeć na to z orbity, zobaczymy bardzo ciekawy i momentami niebezpieczny obiekt.
Faktem jest, że jedna dziesięciomiliardowa promieniowania słonecznego uderza w Ziemię. To wystarczy na wszystkie potrzeby naszej planety. Ale jeśli gwiazda wyrzuci w naszym kierunku „kawałek” swojej materii, mogą wystąpić poważne wypadki.
W dobie nowoczesnej elektroniki jeszcze tego nie było. Jednak podobny wybuch nastąpił w XIX wieku. Wtedy wszystko było ułożone dość prymitywnie: sygnały przesyłano przewodami za pomocą alfabetu Morse'a. A kiedy Słońce rzuciło silny strumień gazu w kierunku Ziemi, telegraf przestał działać.
Dzisiejsza technologia jest znacznie bardziej podatna na ataki niż komunikacja przewodowa.
Jeśli Słońce znowu "kichnie"... Czytaj książki. Kupuj papierowe książki: one przeżyją, ale internet nie.
Władimir Surdin
Kolejnym cudem są sposoby, które pozwalają nam zajrzeć do jądra naszej gwiazdy i zbadać zachodzące tam procesy. Pomagają w tym przepływy neutrin.
Przez czubek nosa, a także przez każdy centymetr kwadratowy naszego ciała, w ciągu sekundy przelatuje 10 miliardów tych cząsteczek. My tego nie czujemy, ale urządzenia takie rejestrują strumienie.
W ten sam sposób neutrina przenikają naszą planetę. Aby zbadać stan Słońca, naukowcy używają gigantycznych podziemnych i podwodnych detektorów-laboratoriów, które wyłapują strumienie tych cząstek.
Takie ośrodki istnieją na przykład w Japonii. To ogromne pomieszczenia znajdujące się na głębokości około półtora kilometra. Mamy zainstalowane podziemne detektory w Arkhyz. Oprócz, naukowcy używać podwodnych teleskopów neutrinowych - na przykład nad Bajkałem.
Głównym elementem takich urządzeń jest fotopowielacz. Co ciekawe, skierowany jest nie w górę, w stronę Słońca, ale w dół, w stronę środka Ziemi. Faktem jest, że detektory działają późno w nocy, kiedy nasza gwiazda oświetla przeciwną część planety - czyli patrzą na Słońce przez ciało Ziemi.
Nasza planeta służy jako doskonały filtr cząstek. Neutrino wejść do niej na półkuli południowej, przebić ją całkowicie, a następnie złapią się na dnie Bajkału.
Amerykańscy naukowcy zainstalowali podobne urządzenia w swojej bazie naukowej na Antarktydzie.
Nie mają Bajkału - mają lód na Antarktydzie. Umieścili tam swoje detektory neutrin i teraz patrzą przez kulę ziemską na naszą półkulę północną. Podczas gdy patrzymy z naszego na południe, uzupełniając się.
Władimir Surdin
Otrzymujemy w ten sposób portret Słońca wykonany z różnych punktów i dowiadujemy się, jakie procesy zachodzą w naszym luminerze.
4. śmierć gwiazdy
Gwiazdy nie tylko rodzą się, żyją i emitują neutrina. Czasami umierają.
Najpierw odlatująca gwiazda otacza się mgławicą planetarną. Słabe urządzenia potrafią odróżnić małą kulkę i można ją pomylić z pobliską planetą. Ale teleskopy kosmiczne pozwoliły nam szczegółowo zobaczyć te obiekty.
Widzieliśmy rozszerzające się muszle - górne warstwy gwiazdy. Zrzuca je, zanim przestanie świecić. Ale najciekawsze nie jest to. Jeśli każda gwiazda jest kulą, to musi równomiernie wyrzucać materię we wszystkich kierunkach. Jednak mgliste muszle mają bardzo różne formularz.
Obserwatorzy nadają im poetyckie nazwy. W ten sposób we Wszechświecie pojawiają się mgławice, które nazywane są Eskimosem, Mrówką, Klepsydrą, Kocim Okiem, Motylem, a nawet, z jakiegoś powodu, Zgniłym Jajkiem.
Gwiazdy umierają bardzo pięknie. To chyba najpiękniejsza śmierć w naturze.
Władimir Surdin
Takie procesy zachodzą w przypadku gwiazd o rozmiarach zbliżonych do naszego Słońca. Jednak stosunkowo blisko, w gwiazdozbiorze Oriona, znajduje się Betelgeza. Jest to mała czerwonawa gwiazda.
Astronomowie od dawna obserwują, jak otacza się ona strumieniami gazu. Najwyraźniej Betelgeza kończy swoją ewolucję. Ale w przeciwieństwie do skromniejszych luminarzy nie zniknie. Naukowcy uważają, że jego istnienie zakończy się potężną eksplozją. Być może stanie się to bardzo szybko.
Astrofizycy twierdzą, że eksplozja nastąpi najprawdopodobniej w ciągu najbliższych 10 000 lat. Ale kiedy dokładnie, nikt nie wie. Może jutro też.
Zjawisko to nazywane jest „wybuchem supernowej”. W ten sposób masywne gwiazdy kończą swoje życie. Takich efektów na niebie ludzie nie obserwowali od dawna. Ostatni raz supernowa wybuchła prawie 1000 lat temu, w 1054 roku. I był tak silny, że można go było obserwować bez żadnych teleskopów. Przez cały ten czas gwiezdna materia rozlatywała się, spalając przestrzeń.
Kiedy wybuchnie Betelgeza, zostaniemy zalani promieniowaniem gwiazdowym. Naukowcy uspokajają: dla Ziemi tak nie będzie katastrofa Atmosfera nas ochroni. Ale satelity na orbicie spalą się, a astronauci będą musieli zostać pilnie ewakuowani.
Jeśli dzisiaj nastąpi eksplozja, to nowoczesna technologia ostrzeże o tym za około 10 godzin: od gwiazd, wybuchnie potężny strumień neutrin, co z pewnością zostanie zarejestrowane przez czujniki na Bajkale i w Antarktyda. Będzie wystarczająco dużo czasu, aby zabrać astronautów z orbity.
A z Betelgeuse będzie mały rdzeń, który zamieni się w gwiazdę neutronową.
I to też jest cud. Nie wiemy, jaki rodzaj substancji znajduje się w gwieździe neutronowej. Ale jeśli napełnisz nim kieliszek grzanego wina, będzie ważył 100 miliardów ton.
Władimir Surdin
5. Szukaj czarnych dziur
Einstein powiedział, że czarnej dziury nie widać. Ten obiekt kosmiczny wygląda jak puste miejsce, ponieważ dzięki najsilniejszej grawitacji pochłania wszystko i niczego nie uwalnia - nawet fale świetlne pozostają w środku.
Najbliższa czarna dziura znajduje się w samym centrum naszego galaktyki. Trudno go zaobserwować, ponieważ centrum jest od nas zamknięte ogromną liczbą nieprzejrzystych chmur. Ale naukowcom udało się naprawić naszą „domową” czarną dziurę.
Aby ustalić, gdzie znajduje się ten obiekt, należy zwrócić uwagę, czy w pobliżu znajdują się gwiazdy, które zachowują się dziwnie. Astronomowie zauważyli, że w naszej Galaktyce wydają się poruszać wokół niewidzialnego centrum. Oznacza to, że jakiś ogromny obiekt nie pozwala im odejść.
Naukowcy obserwują ruch gwiazd od 1995 roku i obliczyli, że w centrum ich obrotu znajduje się czarna dziura cztery miliony razy masywniejsza od naszego Słońca. Odkrycie to było na tyle przekonujące, że jego autorzy otrzymali Nagrodę Nobla, choć nikt tej czarnej dziury nie widział i nie mógł potwierdzić, że tam będzie.
Ale wiosną 2022 roku w końcu zobaczyliśmy ten obiekt przez radioteleskop. Wygląda jak bajgiel lub pączek: pośrodku znajduje się dziura - ta sama czarna dziura, a wokół niej leci gorący gaz. Dokładnie tak, jak przewidywano.
6. Istnienie ciemnej materii
Niedawno naukowcy dowiedzieli się, że nasza Galaktyka jest zanurzona w ogromnej plątaninie nieznanej materii i zajmuje tylko 1% jej objętości. Co to jest, nie wiedzą ani fizycy, ani astronomowie.
Naukowcy nazywają tę substancję ciemną materią lub „ciemną materią”. Nie można go jeszcze zobaczyć, zmierzyć ani zbadać. I można to wykryć tylko dzięki sile przyciągania.
Naukowcy odkryli, jak wykorzystać ciemną materię, aby zobaczyć światło gwiazd z bardzo odległych galaktyk. Tak daleko, że astronomowie nigdy nie sądzili, że kiedykolwiek zostaną zauważeni.
Okazuje się, że masywne obiekty kosmiczne zmieniają nieznacznie kierunek promieni świetlnych ze względu na swoje właściwości atrakcja tak, że odchylają się od linii prostej. A jeśli światło przechodzi przez gromady galaktyk wypełnione ciemną materią, jego droga jest nieco zniekształcona. Tak bardzo, że odległe gwiazdy można obserwować przez teleskopy z Ziemi. Astronomowie byli w stanie je naprawić.
Jedna niewidzialna (ciemna materia, której natura jest wciąż tajemnicą dla fizyków) umożliwiła spojrzenie na inną niewidzialną (ale ze względu na dużą odległość). Dla astronomów to spełnienie marzeń.
Władimir Surdin
Przeczytaj także🧐
- Jak patrzeć na gwiazdy
- 4 ciała niebieskie w Układzie Słonecznym, które są najbardziej odpowiednie do życia
- Co stanie się z twoim ciałem w różnych obiektach w Układzie Słonecznym