Ученые воссоздают в лаборатории условия, поддерживающиеся в недрах Юпитера

Водород является самым распространенным элементом во Вселенной и важным компонентом звезд, таких как Солнце, а также планет, газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн. В последние годы поведение водорода при высоких температурах и давлениях оказалось в сфере интересов не только планетологии, но и материаловедения, для которого оно представляет интерес в рамках концепции построения общества водородной энергетики.

Однако, так как водород является очень подвижным и реакционноспособным элементом, то поддерживать его в стабильном состоянии при высоких температурах и давлениях для проведения лабораторных экспериментов с ним оказывается весьма непросто.

Группа исследователей из Осакского университета и Токийского технологического института, оба научных учреждения Япония, успешно разработала технологию, которая позволяет стабилизировать водород при высоких температурах и давлениях, избегая при этом химических реакций водорода с окружающей его материей.

Кацуя Шимизу, профессор Осакского университета, вместе с группой своих коллег исследовали фазовые превращения раскаленного плотного жидкого водорода при помощи экспериментов при высоких статических давлениях и нагреве исследуемого материала лазерами в ячейке с алмазными наковальнями. Эти результаты продемонстрировали калориметрические аномалии, которые ученые отнесли на счет фазового перехода жидкого водорода из двухатомного состояния в одноатомное (переход в состоянии плазмы) в интервале давлений от 82 до 106 ГПа. Это исследование позволяет наложить более строгие ограничения на положение границы фазового перехода водорода в состоянии плазмы и указывает на то, что критическая точка водорода находится выше, чем предсказывалось ранее в теоретических исследованиях.

Наблюдаемый фазовый переход жидкого водорода в состоянии плазмы может быть тесно связан с переходом металл-диэлектрик, и эти результаты могут помочь выяснить внутреннюю структуру и структуру магнитных полей газовых планет, состоящих преимущественно из водорода, таких как Юпитер и Сатурн.

Кроме того, ожидается, что результаты этого исследования помогут при создании высокотемпературных сверхпроводников на основе водорода.

Зеркало космического телескопа «Джеймс Уэбб» наполовину завершено

Внутри просторной «чистой комнаты» Центра космических полетов Годдарда НАСА, расположенной в штате Мэриленд, США, девятое по счету зеркало было смонтировано на этот телескоп при помощи роботизированной руки-манипулятора. Это событие ознаменовало собой ровно половину пути до завершения строительства сегментного основного зеркала космического телескопа «Джеймс Уэбб».

Команда этого космического телескопа прилагает много усилий, чтобы установить все 18 сегментов основного зеркала на несущий каркас телескопа.

На этом снимке, предоставленном НАСА, видна команда инженеров, использующая роботизированную руку-манипулятор для подъема и опускания сегмента зеркала, выполненного в форме шестиугольника и составляющего чуть больше 1,3 метра в диаметре при весе примерно в 40 килограммов. После окончания сборки эти 18 сегментов основного зеркала будут работать совместно как одно большое 6,5-метровое зеркало. Полностью сборку и установку зеркала планируется завершить уже в первых месяцах 2016 г.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» является научным преемником космического телескопа НАСА «Хаббл». Он станет самым мощным космическим телескопом, когда-либо построенным человечеством. Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» является совместным проектом НАСА и его партнеров, Европейского космического агентства и Канадского космического агентства.

Магнитные поля внутри мощных радиоджетов

Сверхмассивные черные дыры, лежащие в центрах галактик, могут извергать мощные биполярные джеты, когда материя в окрестностях черной дыры формирует вокруг неё горячий аккреционный диск. Стремительно движущиеся частицы в таких джетах излучают электромагнитные волны, когда отклоняются от первоначальной траектории под действием магнитного поля; такие джеты были открыты в радиодиапазоне несколько десятилетий назад. 

В самых зрелищных случаях эти частицы движутся со скоростью, близкой к скорости света, и формируемые ими джеты составляют в длину свыше нескольких сотен тысяч световых лет, простираясь далеко за пределы видимых границ родительской галактики. Изучение природы физических процессов, лежащих в основе этих джетов и обусловливающих излучение джетами электромагнитной энергии, является одной из важнейших задач современной астрофизики.

Одним из наиболее значительных и неожиданных открытий, сделанных при помощи рентгеновской обсерватории «Чандра», стало установление факта излучения этими радиоджетами также и ярких рентгеновских лучей. Эти рентгеновские лучи тоже формируются, благодаря ускорению заряженных частиц, по крайней мере согласно некоторым моделям, однако учеными рассматриваются и другие возможные механизмы их образования. Быстродвижущиеся частицы могут рассеивать фоновый свет, сдвигая его в рентгеновскую область спектра. Кроме того, рентгеновские лучи могут образоваться в результате прохождения ударной волны, формирующейся или при взаимодействии джета и солнечного ветра/межзвездной среды, или же вследствие нестабильности самого джета и возникновения в нем турбулентных потоков.

Астроном из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра Анета Сьемниговска и её коллеги в новом исследовании изучили рентгеновский спектр яркого радиоджета, идущего из галактики Живописец А, расположенной на расстоянии примерно 500 миллионов световых лет от Млечного пути. Анализ полученных данных показал, что излучение однородно по длине всего джета, что противоречит сценарию с рассеянием фонового света, однако укладывается в картину отклонения частиц под действием магнитного поля.

Скрученные магнитные поля раскрывают подробности процессов формирования звезд

Используя новые снимки, демонстрирующие беспрецедентный уровень деталей, ученые открыли, что материал, обращающийся вокруг очень молодой протозвезды, вероятно, был притянут к ней действием гравитации и «скрутил» магнитные поля в обширной области вокруг звезды. Это открытие, сделанное при помощи радиотелескопа Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) Национального научного фонда США, позволяет сделать важные выводы о механизмах роста вокруг звезд пылевых дисков – «сырьевой базы» для формирования планет.

Эти исследователи изучали молодую протозвезду, расположенную на расстоянии примерно 750 световых лет от Земли в созвездии Персея. Их наблюдения, проведенные в 2013 и 2014 гг., позволили измерить поляризацию радиоволн, излучаемых материалом, в основном пылью, падающей на диск, формирующийся вокруг молодой звезды. Изучение поляризации света выявляет конфигурацию магнитных полей в окрестностях звезды.

«Ориентация магнитных полей в окрестностях молодых звезд имеет очень большое значение для развития дисков, обращающихся вокруг них. В зависимости от ориентации это магнитное поле может либо приостановить рост диска, либо сформировать канал, облегчающий падение материала на этот диск – то есть ускорить рост диска», – сказал один из авторов работы Лэсли Луни из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне, США.

Падающий на диск материал из газопылевого облака, окружающего формирующуюся звезду, вероятно, искривляет линии магнитного поля в окрестностях звезды. Поэтому структура магнитного поля близ звезды отличается от структуры магнитного поля межзвездного пространства.

Эта звезда, получившая название NGC1333 IRAS 4A, является одной из двух молодых звезд, формирующихся внутри общей оболочки из пыли и газа. Диск вокруг этой звезды содержит материал, общая масса которого эквивалентна примерно удвоенной массе Солнца.

Открыта каменистая планета в системе звезды с экстремально низкой металличностью

Астрономы обнаружили звезду с экстремально низкой концентрацией тяжелых элементов, в системе которой, тем не менее, присутствует планета довольно крупных размеров. На сегодняшний день это самая бедная металлами звезда, открытая учеными, вокруг которой обращается каменистая планета.

Обнаружение этой планеты в системе настолько бедной металлами звезды может указывать на то, что землеподобные планеты могут быть распространены во Вселенной шире, чем предполагалось. (Металлами астрономы называют все химические элементы тяжелее гелия.)

Команда исследователей, возглавляемая Аннелисом Мортье, специалистом по экзопланетам из Сент-Эндрюсского университета, Соединенное Королевство, обнаружила эту звезду, получившую название HD175607, и планету размером с Нептун, обращающуюся вокруг этой звезды, на расстоянии примерно 147 световых лет от нашей планеты, используя спектрограф High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), расположенный в Чили. Звезда представляет собой желтый карлик, масса которого составляет 0,74 массы Солнца, и содержит меньше тяжелых элементов, чем любая другая звезда её класса, имеющая в своей системе каменистые планеты. Отношение железа к водороду, к примеру, составляет лишь 23 процента такового для Солнца.

Масса планеты, обнаруженной в системе звезды HD175607, составляет лишь треть от расстояния между Солнцем и Меркурием. Планета совершает один полный оборот вокруг звезды всего лишь за 29 дней, а масса планеты составляет от 7,88 до 10,08 массы Земли, или примерно две трети массы Юпитера.