В космосе нашли объект, опровергающий законы физики

Астрономы обнаружили нейтронную звезду с сильным магнитным полем, выбрасывающую струю плазмы. Такое поведение неожиданно для объектов с подобными характеристиками и не было предсказано современной теорией. Группа, возглавляемая исследователями из Амстердамского университета, наблюдала за объектом под названием Swift J0243.6+6124. Астрономы заметили, что его поведение отклоняется от теоретических предсказаний: нейтронная звезда испускает так называемую релятивистскую струю, хотя ее мощное магнитное поле должно было предотвратить это. Работу с неожиданными выводами ученые опубликовали в журнале Nature, передает Naked Science. Как сказал один из соавторов исследования, нейтронные звезды — это трупы звезд. Наряду с черными дырами они представляют собой финальную стадию звездной эволюции. Интересно, что существование нейтронных звезд было предсказано теорией еще в 30-е годы, но первый такой объект обнаружили случайно в 1967-м. В сущности, нейтронные звезды — остатки взрыва сверхновых, они сверхплотные и быстровращающиеся. Магнитное поле у таких космических тел за счет высокой скорости вращения всегда очень мощное, в триллионы раз больше, чем у Солнца, но со временем ослабевает из-за замедления вращения.

Релятивистская струя, в свою очередь, появляется благодаря взаимодействию магнитного поля с аккреционным диском вокруг нейтронной звезды. Однако магнитное поле не должно быть слишком мощным, ведь оно бы отталкивало вещество от нейтронной звезды. По крайне мере, ученые полагали так раньше.

Сами по себе релятивистские струи, или джеты, — это струи плазмы, вырывающиеся из центра объектов. У нейтронных звезд, как правило, наблюдается два джета, направленных в противоположные стороны. Иногда нейтронные звезды обнаруживаются рядом со звездами и «перетягивают» с них вещество, а джеты, летящие через него на околосветовой скорости, создают взрывы, что выглядит впечатляюще. Кроме того, это позволяет идентифицировать не слишком мощные релятивистские струи.

Именно так удалось увидеть джет у Swift J0243.6+6124 (компонент двойной системы со звездой-донором). "Магнитное поле нейтронной звезды, которую мы изучали, примерно в 10 триллионов раз сильнее, чем у Солнца, так что мы впервые наблюдали джет, исходящий от нейтронной звезды с очень сильным магнитным полем", — говорит один из авторов исследования. Открытие играет важную роль в понимании того, как формируются релятивистские струи, которые пока не так хорошо изучены.

Открытие на Юпитере озадачило ученых

Совместная работа астрономов и ученых из США и Дании позволила составить подробную карту магнитного поля Юпитера. Результаты сильно озадачили исследователей, так как они не ожидали увидеть такое магнитное поле. По результатам исследований, магнитное поле Юпитера абсолютно не похоже на земное - оно асимметричное. Объяснение такого явления ученые пока не могут найти. Массивная планета генерирует магнитное поле, которое в 20 000 мощнее земного, но это объясняется размерами - Юпитер больше Земли в 11 раз. Астрономы подозревали, что магнитное поле газового гиганта может отличаться из-за странных структур в недрах планеты - металлического водорода, образующегося при высоком давлении, что проявляет металлические свойства. Исследователи проанализировали данные, полученные в ходе восьми пролетов зонда Juno над северным и южным полюсом Юпитера. Это позволило составить карту магнитного поля, достигает вглубь планеты на 10000 километров. Оказалось, что оно исходит из обширного региона в северном полушарии и входит в узкую область, расположенную к югу от экватора, в точке, которая называется Большим Синим Пятном. В других местах Юпитера поле гораздо слабее.

Существуют и другие структуры, которые равномерно распределены по обоим полушариям. В случае же Юпитера недипольные компоненты сосредоточены только в северном полушарии. Однако ни одна из существующих теорий не смогла предсказать истинную структуру магнитного поля газового гиганта.

Космический флот NASA помог раскрыть тайну магнитного поля Земли

«Ученые использовали данные с четырех космических аппаратов, которые являются частью миссии NASA, чтобы наконец понять энергию в закрученных магнитных полях, окружающих Землю», — говорится в сообщении Independent. Магнитное поле помогает защищать нас от солнечного ветра — исходящего от солнца потока плазмы. «Таким образом, оно защищает жизнь на Земле. Иногда солнечная погода прорывается и сильно «бьет» по Земле, нарушая электрическое и коммуникационное оборудование на нашей планете. Это означает, что понимание того, как мы защищены, может быть жизненно важным». Исходящий от Солнца солнечный ветер состоит из плазмы, из которой состоит 99% видимой вселенной, однако она редко встречается на нашей планете. В момент приближения к магнитному полю Земли плазма становится очень турбулентной. Ученые теперь понимают, что вызывает эту турбулентность, и где в конечном итоге выходят энергия и движение: энергия от магнитного поля переносится на частицы, создавая горячие струи плазмы, и рассеивает ее в космосе.

«Турбулентность — одна из последних больших концепций в классической физике, которую мы плохо понимаем, но знаем, что это важно в космосе, поскольку она перераспределяет энергию», — говорит один из исследователей Джонатан Иствуд.

По его словам, теперь ученые смогут создавать новые теории или модели, которые помогут им понять происходящее в других местах, например, атмосфере Солнца и магнитных средах других планет.

Ученые проникают глубже в тайны полярного сияния Ганимеда

Далеко от нас в Солнечной системе, в том месте, откуда Земля кажется «бледной голубой точкой», космический аппарат НАСА Galileo («Галилео») в течение восьми лет работал на орбите вокруг Юпитера. На протяжении этого времени чрезвычайно стойкий к капризам космической погоды аппарат – размером чуть больше взрослого жирафа – передавал на Землю большие объемы научных данных, включая наблюдения магнитного поля вокруг спутника Юпитера Ганимеда, которое отличается от собственного магнитного поля Юпитера. Эта миссия завершилась в 2003 г., однако в новом исследовании ученые повторно проанализировали данные, собранные при первых пролетах зонда Galileo мимо Ганимеда, и сделали новые выводы относительно магнитного поля спутника Юпитера, которое является уникальным среди магнитных полей объектов Солнечной системы. Структура собственного магнитного поля Ганимеда формируется при участии мощного магнитного поля Юпитера. Обычно магнитосферы планет имеют меньшую толщину со стороны Солнца, поскольку им приходится противостоять потокам заряженных частиц, называемым солнечным ветром, однако в случае Ганимеда функцию «щита», укрывающего солнечного ветра, играет магнитосфера Юпитера. 

Собственной магнитосферы Ганимеда при этом достигают лишь медленные потоки плазмы, движущиеся вокруг гигантской планеты. Эти потоки медленной плазмы направляются к полюсам Ганимеда и, достигая поверхности, выбивают из нее вторичные частицы, изучение которых может дать новую информацию о составе тонкой атмосферы этого спутника Юпитера.

В новой работе группа, возглавляемая Глином Коллинсоном (Glyn Collinson) из Центра космических полетов Годдарда НАСА, США, проанализировала данные по магнитному полю Ганимеда, собранные при помощи аппарата Galileo в период с 1996 по 2000 гг. По удачному стечению обстоятельств один из пролетов аппарата Galileo проходил прямо над зоной полярных сияний спутника Юпитера – местом, где медленные потоки плазмы достигают поверхности Ганимеда. Сравнив данные измерений, выполненных при помощи аппарата Galileo с данными наблюдений, проведенных при помощи космического телескопа НАСА Hubble («Хаббл»), команда Коллинсона смогла определить границы зоны полярных сияний на поверхности Ганимеда, что поможет в дальнейшем глубже понять механизмы, в соответствии с которыми происходит формирование этих атмосферных явлений.

Космические аппараты запитают от магнитного поля Земли

Помещение проводящего материала в магнитное поле планеты сможет или обеспечивать энергией космический аппарат, либо давать ему возможность менять свою орбиту. Исследователи из Университета Карлоса III в Мадриде (Испания) запатентовали систему энергобеспечения и перемещения космических аппаратов на орбите Земли. В теории её можно будет применить и для коррекции орбиты орбитальных станций — типа МКС. Об этом сообщает сайт университета. Работа запатентованной системы основана на принципе лоренцева торможения. При нём проводящий материал, помещённый в магнитное поле при падении, будет располагать избытком электронов, а при подъёме — отдавать их в окружающее пространство. В приложении к космическим аппаратам разработчики предлагают использовать лоренцево торможение с помощью алюминиевой складной металлической ленты шириной в несколько сантиметров и длиной до километров (чем длиннее лента, тем сильнее эффекты). При этом толщина ленты может составлять сотни микрометров, что позволит ей иметь сравнительно небольшую массу.

Разработчики отмечают, что такая система сможет обеспечивать энергией искусственный спутник Земли до тех пор, пока он постепенно снижается в её магнитном поле. При этом снижение аппарата, использующего лоренцево торможение, будет быстрее обычного. Это будет означать, что он не сможет стать космическим мусором, — в момент окончания его жизненного ресурса он уже будет снижаться с заметной скоростью и через небольшое время сгорит в атмосфере. Второе возможное применение новой технологии — использование ленты-проводника для перемещения объектов на орбите. Та же МКС могла бы, потратив часть энергии, получаемой ею от солнечных батарей, скорректировать свою орбиту. Если этого не делать, массивная станция скоро затормозится трением об термосферу, в которой она находится, и упадёт на Землю. Чтобы этого не случилось, на МКС сейчас регулярно доставляют топливо, которое позволяет станции удерживаться на её орбите. С использованием лоренцова разгона потребность в топливе может упасть до минимума, необходимого для уклонения от объектов космического микромусора, с которым регулярно сталкивается МКС. Отмечается, что технология уже заинтересовала одну частную европейскую фирму из аэрокосмической индустрии, а также Европейское космическое агентство. В настоящий момент идёт работа над получением международных патентов на новую технологию.