Яркий квазар такой яркий

Во Вселенной нельзя просто так взять и создать сколь угодно яркий источник. Под яркостью астрономы понимают количество электромагнитной энергии, излучаемой единицей поверхности источника в секунду. Так, плафон из матового стекла, внутри которого светит лампочка, менее яркий, нежели лампочка сама по себе. Хотя полная светимость в обоих случаях примерно одинакова (если пренебречь поглощением света в стекле).

С точки зрения физики, слишком яркий источник излучения означает, что в нем, в очень маленьком объеме пространства, одновременно находятся очень много квантов света. То есть речь идет об очень большой плотности электромагнитной энергии. И вот она-то в разных астрофизических процессах имеет естественные ограничения, зависящие от конкретной физики системы.

Например, радиоизлучение квазаров — активных ядер далеких галактик, представляющих собой сверхмассивные черные дыры, поглощающие окружающую их материю, — не что иное, как излучение релятивистских электронов, двигающихся в магнитном поле. Если этих фотонов достаточно много (яркость квазара высока), те же электроны часто «сталкиваются» с порожденными ими радиофотонами, передавая им часть своей энергии. И переводя их из радиодиапазона в оптический, а то и рентгеновский.

Но рентгеновские фотоны гораздо легче и быстрее забирают у электронов энергию, становясь уже гамма-фотонами, которые забирают еще больше и еще быстрее и... в результате поток электронов почти полностью опустошается (в энергетическом смысле) и более не может производить первоначальное радиоизлучение. То есть яркий радиоисточник заведомо гаснет. Это в физике получило название комптоновской катастрофы. Яркость радиоисточников астрономы привыкли измерять в единицах температуры — Кельвинах. (И пусть вас это не смущает — измеряем же мы расстояние в годах, а массу — в электрон-вольтах). По теории, максимальная яркостная температура «обычного» радиоисточника составляет примерно 1012 (один триллион) градусов. И если измеренная температура оказывается выше, то, значит, перед нами необычный источник, что гораздо интересней.

Для того чтобы узнать яркостную температуру, необходимо измерить реальный размер источника. Единственный прямой способ это сделать — посмотреть на него в телескоп с очень высокой разрешающей способностью. То есть увидеть источник в деталях. А для этого нужен телескоп как можно большего диаметра. Сто метров. Или лучше сто километров. А еще лучше сто тысяч километров. Такие телескопы (точнее, их системы) — радиоинтерферометры со сверхдлинной базой (РСДБ), в которых несколько антенн синхронно наблюдают один и тот же объект.

Самые длинные базы сегодня реализуются в рамках проекта «Радиоастрон» — международной космической обсерватории, находящейся на вытянутой орбите с перигеем до 350 тысяч километров. В начале 2013 года этот телескоп совместно с несколькими крупнейшими наземными антеннами (включая 300-метровый телескоп в Аресибо) наблюдал квазар 3C273, первый из открытых квазаров и самый яркий на звездном небе.

Результаты наблюдений опубликованы только сейчас. Сумев выделить отдельные, ранее неразрешимые детали этого источника, ученые получили новую оценку яркостной температуры его излучения. Оказалось, что она превосходит теоретический предел в 1012 К как минимум в несколько раз.

Квазар 3C273 по РСДБ-наблюдениям, включающим космический телескоп Радиоастрон. Виден протяженный выброс вещества (джет) и яркое ядро квазара (слева вверху).  Элемент разрешения системы показан зеленым в левом нижнем углу.

И это уже не объяснить без привлечения особого, не вполне понятного механизма излучения. К слову, для других известных радиоисточников — пульсаров — сверхвысокая яркостная температура (на порядки больше предела) вообще обычное дело. Это большая проблема. А вот теперь некое темное облачко (в виде небольшого яркого пятнышка) образовалось и в нашем понимании аккрецирующих сверхмассивных черных дыр — квазаров.

В массивном скоплении галактик обнаружено радиогало

Радиогало представляют собой гигантские области пространства, из которых идет излучение в радиодиапазоне, обычно обнаруживаемые в центрах скоплений галактик. Недавно международная команда астрономов открыла одну такую обширную зону рассеянного излучения, размеры которой, по оценкам, составляют примерно три миллиона световых лет. Это вновь обнаруженное гало расположено в далеком массивном галактическом скоплении, образовавшемся в результате объединений нескольких скоплений галактик, которое носит название MACSJ2243.3-0935.

Эти исследователи под руководством Терезы Кантвелл из Астрофизического центра «Джодрелл Бэнк» Манчестерского университета, СК, использовали для своих наблюдений два телескопа. Телескоп KAT-7, расположенный в Южной Африке, применялся для наблюдений скопления галактик MACSJ2243.3-0935 7 сентября 2012 г. Примерно через два года после этого команда использовала телескоп Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT), находящийся на территории Индии, для проведения дополнительных наблюдений этого скопления галактик. Радиотелескоп KAT-7 представляет собой решетку из семи антенн диаметрами по 12 метров каждая, в то время как инструмент GMRT состоит из 30 антенн диаметрами по 45 метров.

Это радиогало было довольно непросто обнаружить, поскольку его рассеянное излучение имеет очень невысокую поверхностную яркость, особенно в гигагерцовом диапазоне. Однако, когда ученые просканировали этот участок неба в более низкоэнергетическом диапазоне при помощи телескопа GMRT, возросшая яркость радиогало позволила авторам исследования обнаружить эти излучающие в радиодиапазоне области пространства.

Размеры обнаруженного учеными радиогало довольно типичны для объектов такого рода, однако происхождение этого гало, как и ряда других радиогало скоплений галактик нашей Вселенной, до сих пор остается загадкой для исследователей. Согласно одной из предложенных гипотез радиогало образуются в результате слияний скоплений галактик, однако не все скопления галактик, находящиеся в процессе слияния, имеют радиогало. В результате наблюдений было замечено, что чем более высокоэнергетическим является конкретное слияние скоплений галактик, тем выше шанс встретить в нем радиогало, однако детального теоретического описания такой зависимости до сих пор предложено не было.

КазКосмос собрался экспортировать космические спутники

Казахстан планирует экспортировать космические спутники. Производство спутников будет запущено в Астане на Сборочно-испытательном комплексе космических аппаратов (СбИК КА) уже в 2017 году.

Планируемый объем экспорта может достигнуть 12 миллионов евро в год, передает LS со ссылкой на Аэрокосмический комитет Министерства по инвестициям и развитию.

Как заявил заместитель председателя Аэрокосмического комитета Ергазы Нургалиев, Казахстан планирует выйти на мировой рынок производителей спутников и комплектующих к космическим аппаратам и увеличить экспортный потенциал до 12 млн евро в год.

Кроме того, Казкосмос планирует размещать в стране заказы на создание собственных космических аппаратов, компонентов космической техники и увеличить казахстанское содержание в производстве космических аппаратов до 55%. По мнению Нургалиева, это позволит казахстанской стороне эффективно участвовать в работах по созданию спутников для внутреннего пользования и для продажи зарубежным заказчикам.

На СбИК КА планируют реализовывать полный цикл работ по проектированию, изготовлению комплектующих, сборке и испытанию космических аппаратов. А также развивать смежные производства необходимые для организации производства конкретного вида комплектующих к аппаратам, организации трансферта технологий и вторичного использования космических технологий другими областями экономики.

Как заявили в Казкосмосе, после выхода СбИК КА на проектную мощность количество высококвалифицированных рабочих мест увеличить до 160 человек.

Напомним, Казкосмос завершает в Астане строительство СбИК КА. В его строительство с 2008 по 2015 годы было инвестировано 32,2 млрд тенге. В 2016 году будет выделено 2,4 млрд тенге.

Как пояснили в Казкосмосе, СбИК КА позволит создать высокотехнологичное предприятие для проектирования, сборки и испытаний космических аппаратов, компонентов спутниковой

На чем будут летать космические корабли будущего

В активной разработке фотонные и термоядерные двигатели, установки на эффекте Холла, электрические паруса и «невозможный» EmDrive. Хотя современные ракетные двигатели справляются с выведением техники на орбиту, они не могут обеспечить длительные космические полеты на дальние планеты. Поэтому уже много лет ученые работают над созданием альтернативных установок, которые могли бы разгонять корабли до рекордных скоростей.

На днях физики в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре начали работу над проектом мощного лазерного комплекса, способного доставить космический корабль на Марс всего за несколько дней. На проведение предварительных оценок проекта DEEP-IN (Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration - Двигательная установка на направленной энергии для межзвездных исследований), ученые получили грант на $100 тыс. Деньги пойдут на создание подробного плана строительства аппарата, оснащенного управляемыми фотонными ускорителями. Параллельно специалисты Калифорнийского университета разработают автоматические космические станции исключительно малой массы, которые смогут стремительно набирать скорость.

Идея новой технологии в том, что тяга от фотонов, испускаемых лазерами, приводит в движение космический аппарат. Корабль управляется с помощью сжигания топлива в направлении, противоположном тому, куда он планирует лететь. Обычно, это топливо должно находиться на борту космического корабля, что делает его более тяжелым и замедляет движение. Фотонная сила вместо этого использует массив лазеров, не добавляющих массы аппарату, кроме самого лазера.

В теории это позволит достичь четверти скорости света. Под воздействием лазерного луча 100-килограммовый аппарат достигнет Марса за трое суток, а более массивный пилотируемый аппарат - примерно за месяц. Кроме того, мощный лазер на орбите вокруг Земли будет использоваться для защиты планеты от астероидов, а также для отправки небольших автоматических станций в межзвездное пространство.

А тем временем инженеры из Мичиганского университета представили уже готовый прототип нового космического двигателя. Американское космическое агентство NASA выбрало его в рамках программы Next Space Technologies for Exploration Partnerships, или NextSTEP, охватывающей ряд проектов, направленных на совершенствование систем небольших спутников, систем реактивного движения и жилищ для людей в космосе. Эти технологии разрабатывают для подготовки миссий по отправке людей на орбиту между Землей и Луной в 2020-х гг., а также к Марсу - в 2030-х гг.

В течение предстоящих трех лет NASA предоставит компании Aerojet Rocketdyne $6,5 млн на строительство системы реактивного движения XR-100. Главным ее элементом является двигатель X3, и команда из Мичиганского университета получит $1 млн на его разработку.

Главное преимущество X3 в том, что для своей мощности - 200 киловатт, он имеет относительно небольшие размеры и вес. Кроме того, при создании двигателя используется эффект Холла - уже проверенная технология, которая применяется для корректировки траектории спутников на орбите вокруг Земли. Основной принцип работы двигателя такого типа состоит в разгоне до высоких скоростей частиц плазмы и выбрасывании их в форме реактивной струи в космическое пространство.

Большие надежды ученые возлагают также на реактивный двигатель EmDrive, созданный британским инженером Роджером Шаером. По конструкции установка представляет собой запаянный с двух сторон срезанный металлический конус. Внутри находится магнетрон, излучающий электромагнитные волны, - по таком уже принципу работает обычная микроволновка. Этого достаточно, чтобы создавать небольшую тягу. Работа конструкции основана на разнице давления электромагнитного излучения в разных концах устройства: в узком оно меньше, чем в широком. Благодаря этому создается тяга, направленная в сторону узкого конца. Хотя возможность такой работы двигателя не раз оспаривалась, но во всех экспериментах, проводимых NASA, Техническим университетом Дрездена и Китайской академией наук, установка продемонстрировала наличие тяги в предполагаемом направлении.

Тяга EmDrive всего 20 микроньютонов, однако он работает неограниченное время не нуждается в запасе топлива (работу магнетрона могут обеспечивать солнечные батареи). Потенциально такой двигатель способен разгонять космические корабли до огромных скоростей, измеряемых в процентах от скорости света.

Уже много лет ученые из разных стран мира работают над идеальной конструкцией солнечного паруса, работающего на солнечном или любом другом звездном свете. Проблема в том, что давление света очень мало и уменьшается с увеличением расстояния от источника. Поэтому, чтобы быть эффективным, такой парус должен иметь предельно малый вес и огромную площадь. А это увеличивает риск разрушения всей конструкции при встрече с астероидом или другим объектом. Более перспективная альтернатива - электрический парус, работающий на излучаемых Солнцем электрически заряженных частицах вещества: электронах, протонах и ионах.

Так, электрический парус, созданный финским ученым Пеккой Янхуненом, состоит из нескольких длинных тонких тросов, похожих на спицы колеса без обода. Положительно заряженные частицы - протоны и альфа-излучение, отталкиваться от тросов, создавая тем самым реактивную тягу. Электрический парус гораздо проще сконструировать, произвести, развернуть и эксплуатировать в космосе, чем солнечный. Кроме того, с помощью гравитации установка позволяет также путешествовать к источнику звездного ветра, а не только от него. А поскольку площадь поверхности такого устройства гораздо меньше, чем у солнечного аналога, для астероидов и космического мусора он гораздо менее уязвим. Проектом заинтересовались специалисты Европейского космического агентства и возможно, что первые экспериментальные корабли на электрическом парусе появятся уже в ближайшие годы.

Пытаются создать физики и термоядерный двигатель, работающий на весьма дешевом топливе - изотопах гелия и водорода.

Уже существует несколько проектов конструкции таких двигателей на энергии термоядерного синтеза. Самой перспективной считается модель на основе реактора с магнитным удержанием плазмы. В его камеру подается топливо в виде высокотемпературной плазмы, которая при достаточном давлении вступает в реакцию ядерного синтеза. Располагающиеся вокруг камеры катушки магнитной системы удерживают плазму от контакта с оборудованием. С помощью магнитных полей экстремально горячая плазма протекает через сопло реактора, создавая огромную тягу.

В Солнечной системе нашли новую карликовую планету

Астрономы Чад Трухильо, Скотт Шеппард и Дэвид Толен обнаружили нового кандидата в карликовые планеты Солнечной системы. Небесное тело 2015 KH162 находится на расстоянии 9,3 миллиарда километров от Солнца (примерно в два раза дальше Плутона). Об этом сообщается на сайте НАСА.

Диаметр карликовой планеты составляет 400−800 километров, полный оборот вокруг светила она совершает примерно за 500 лет. Впервые 2015 KH162 заметили в мае 2015 года в созвездии Змеи при помощи телескопа Кека, расположенного на Гавайях. Астрономам потребовалось несколько месяцев для уточнения полученных данных.

Определение планеты, предлагаемое Международным астрономическим союзом (МАС), применяется только к небесным телам в Солнечной системе. Согласно нему, планетой считается округлое массивное тело, очистившее окрестности своей орбиты от большого количества более мелких тел.

МАС официально признает существование пяти карликовых планет. Одна из них (Церера) находится в астероидном поясе между орбитами Марса и Юпитера, другие (Плутон, Эрида, Макемаке и Хаумеа) — дальше орбиты Нептуна. Самой крупной из них считается Плутон.