«Кассини» спешит к Энцеладу
Специалисты НАСА изучают возможность уникальной коррекции траектории космического зонда Cassini, который исследует систему Сатурна.
Этот корабль ушел в космос с мыса Канаверал 15 октября 1997 года. Его назвали в честь итало-французского астронома XVII столетия Джованни Доменико Кассини, который первым заметил названную в его честь темную щель меж кольцами Сатурна и первым наблюдал сатурнианские луны Япет, Рею, Тефию и Диону.
После запуска зонд Cassini дважды разгонялся в окрестностях Венеры, потом набрал скорость около Земли, а затем и вблизи Юпитера. В июле 2004 года он включил тормозной двигатель и стал спутником Сатурна. Его первоначальная исследовательская программа была рассчитана на 4 года, причем три он уже отработал. Однако все основные системы корабля функционируют в штатном режиме, и можно полагать, что его миссию продлят до 2012 года.
Показания приборов Cassini уже успели обогатить планетологию. Одним из самых неожиданных итогов его работы стало открытие вулканизма на сатурнианском спутнике Энцеладе. По размерам он невелик: всего 500 километров в поперечнике. Он покрыт плотной коркой водяного льда с примесью двуокиси углерода, под которой, судя по всему, скрывается каменистое ядро.
Приборы Cassini обнаружили вблизи южного полюса Энцелада свыше десятка мощных гейзеры, выбрасывающих в космос водяной пар, пыль и частицы льда. Струи этих гейзеров поднимаются над поверхностью Энцелада на сотни километров. Это означает, что Энцелад принадлежит к немногочисленной группе тел Солнечной системы, обладающих геологически активными недрами. Ранее подобные явления, помимо Земли, наблюдались лишь на юпитерианском спутнике Ио и на Тритоне, самой крупной из лун Нептуна. В июле этого года появились сведения, что холодные вулканы могут существовать и на Хароне, одном из спутников Плутона.
Многие планетологи полагают, что фонтаны Энцелада подпитываются из водных резервуаров под его поверхностью. Вода может сохранять там жидкое состояние благодаря приливным волнам, которые рождает мощное тяготения Сатурна. Однако это объяснение пока не общепризнан, существуют и конкурирующие модели. Поэтому ученые возлагают большие надежды на следующий пролет Cassini вблизи Энцелада, который должен состояться в марте будущего года. Приборы зонда пришлют на Землю много новой информации, которая поможет разрешить загадку энцеладианского вулканизма.
Первоначально предполагалось, что Cassini сблизится с Энцеладом на тысячу километров. Однако не исключено, что ему прикажут совершить куда более радикальный маневр. Сейчас сотрудники принадлежащей НАСА Лаборатории реактивного движения просчитывают возможность так изменить траекторию корабля, чтобы он прошел всего лишь в тридцати километрах от поверхности Энцелада. Хотя Cassini и не был сконструирован в расчете на столь тесные сближения с небесными телами, специалисты полагают, что это вполне возможно.
Для исследовательских целей лучше всего было бы провести Cassini непосредственно над южным полюсом Энцелада. Однако этот вариант считается слишком рискованным, последние ледяные кристаллы гейзерных струй могут повредить линзы оптических приборов. Поэтому маневр планируется так, чтобы зонд прошел ближе к средним широтам южного полушария Энцелада, минуя полярную зону. Дистанция до полюса все равно окажется небольшой, так что его приборы смогут не только получить очень детальные фотографии гейзеров, но и определить химический состав их выбросов.
Еще одна планета
Астрономы Пенсильванского университета нашли в нашей Галактике внесолнечную планету, год которой практически равен земному году.
Ее удалось обнаружить с помощью аппаратуры 9-метрового телескопа имени Уильяма Хобби и Роберта Эберли, установленного в техасской обсерватории Макдональд. Она обращается вокруг звезды из созвездия Персея, которая удалена от нас на 300 световых лет. Звезда, которая принадлежит классу красных гигантов, вдвое превосходит Солнце по массе и в 10 раз — по диаметру. Новооткрытая планета совершает полный оборот по орбите за 360 земных суток. Этому открытию посвящена статья Александра Волщана [Alexander Wolszczan] и его коллег, которую в ноябре опубликует Astrophysical Journal.
Новая загадка темной материи
В глубинах космоса обнаружено исполинское облако темной материи, окутывающее лишь очень незначительное количество галактик. Почти «пустое» облако темной материи было выявлено внутри исполинского галактического скопления Abell 520, масса которого в десять тысяч раз превышает массу нашей Галактики. Его удалось найти с помощью американской орбитальной рентгеновской обсерватории Chandra и нескольких наземных телескопов.
Темной материей называют космические объекты, которые совершенно не излучают электромагнитных волн и проявляют себя лишь собственным тяготением. Их природа до сих пор не установлена. Ученые допускают, что в состав темной материи могут входить холодные твердые тела, однако по большей части она скорее всего состоит из каких-то элементарных частиц, еще не известных науке. Общая масса темной материи, содержащейся в нашей Вселенной, в 6 раз превышает суммарную массу звезд, планет и космического газа.
Астрономы давно обнаружили, что темная материя является непременным спутником галактик и галактических кластеров. Типичное крупное скопление галактик лишь на 10% состоит из звезд и межзвездного газа, и на 90% — из темной материи. Принято считать, что гравитационные связи между темной материей и обычным веществом галактик очень прочны и не могут быть разорваны даже при галактических столкновениях. Поэтому наличие почти свободного от галактик облака темной материи в пределах галактического кластера Abell 520 выглядит достаточно странно. Правда, в этом участке космоса немало горячего газа, испускающего рентгеновские лучи, но ярких галактик там практически нет. До сих астрономы ни с чем подобным еще не встречались. Более того, неподалеку от облака найдена группа галактик, почти свободных от темной материи.
Пока для этих наблюдений предложены два пробных объяснения. Не исключено, что галактики из скопления Abell 520 в прошлом испытали серию столкновений, которые завершились их «разводом» с темной материей. Однако компьютерное моделирование показало, что процессы с таким исходом имеют очень низкую вероятность. Согласно другой версии, частицы темной материи связаны между собой не только взаимным притяжением, но и еще какой-то силой, скорее всего так называемым слабым взаимодействием. Физики эту возможность обсуждают давно и не видят в ней ничего необычного. Эта гипотеза разрешает темной материи отрываться от обычной, однако она плохо согласуется с информацией, накопленной при исследовании прочих галактик. Астрономы надеются выйти из этого тупика с помощью новых наблюдений скопления Abell 520, которые уже запланированы.
Планета-рекордсмен
Американские астрономы сыграли основную роль в открытии самой крупной внесолнечной планеты. Ее удалось обнаружить с помощью небольших автоматизированных телескопов, установленных в Обсерватории имени Лоуэлла в штате Аризона, Паломарской обсерватории в Калифорнии и в обсерватории Канарского Астрофизического института на испанском острове Тенерифе.
Новооткрытая планета является четвертым по счету звездным спутником, обнаруженным в рамках международной исследовательской программы Трансатлантического поиска экзопланет. Это обстоятельство отражено в ее названии — TrES-4. Любопытно, что на земном небосводе она всего лишь на полградуса отстоит от планеты TrES-3, открытие которой было объявлено в мае.
Планета TrES-4 принадлежит семейству так называемых горячих Юпитеров, исполинских газовых планет, находящихся поблизости от своих звезд и потому сильно нагретых. Ее диаметр составляет примерно 240 тысяч километров, что на 70 процентов больше диаметра Юпитера. По размеру она занимает первое место среди более чем 250 внесолнечных планет, уже известных астрономам. За ней записан и другой рекорд — ее плотность меньше плотности любой другой экзопланеты. Кубический сантиметр ее вещества тянет лишь на одну пятую грамма, что в шесть с половиной раз меньше средней плотности Юпитера. Поэтому масса новой планеты составляет лишь три четверти юпитерианской массы.
Планета TrES-4 обращается вокруг звезды GSC 02620–00648 из созвездия Геркулеса, удаленной от Солнца на 1400 световых лет. Возраст этой звезды примерно совпадает с солнечным, однако она несколько массивней. Поэтому она уже успела сжечь свое водородное топливо и сейчас находится на пути к превращению в красный гигант. Такая же судьба ожидает и наше Солнце, однако это произойдет лишь через 5 миллиардов лет.
Новооткрытая планета удалена от своего светила на крошечную по космическим масштабам дистанцию, чуть больше 7 миллионов километров. Радиус ее орбиты в восемь раз уступает орбитальному радиуса Меркурия, а ее год не превышает трех с половиной земных суток. Поверхность планеты нагрета до 1300 градусов Цельсия. TrES-4 так велика и так близка к своей звезде, что, проходя между нею и Землей, уменьшает ее блеск примерно на одну сотую. Такие колебания яркости в наши дня можно зарегистрировать с помощью фотометрической аппаратуры, установленной на наземных телескопах скромных размеров. Поэтому не приходится удивляться, что планету удалось обнаружить в маломощные телескопы консорциума TrES с зеркалами диаметром в 10 сантиметров. Однако ее существование уже подтверждено аппаратурой одного из десятиметровых телескопов-близнецов высогорной Обсерватории имени Кека, расположенной на плоской вершине гавайского вулкана Мауна-Кеа.
Черная дыра работает гамма-пушкой
Импульсы гамма-излучения, приходящие из разных участков Вселенной, называются космическими гамма-всплесками. Их обнаружили ровно 40 лет назад, летом 1967 года, причем совершенно случайно. Впервые их зарегистрировали автоматические приборы американского разведывательного спутника Vela-4, запущенного для отслеживания ядерных взрывов. Эти данные долго считались сомнительными и потому не публиковались. Однако в начале 70-х годов их подтвердили показания более совершенных гамма-детекторов спутников новой серии Vela-5.
Космические гамма-всплески сейчас наблюдаются довольно часто, в среднем раз в сутки. Они представляют из себя импульсы гамма-излучения продолжительностью от сотых долей секунды до минут. Их источники хаотически раскиданы по всей небесной сфере и нередко удалены от Земли на миллиарды световых лет. Это означает, что в момент рождения потоки гамма-лучей могут обладать гигантской энергией, в десятки и сотни раз превышающей полную энергию излучения Солнца за все время его существования.
Природа гамма-всплесков до сих пор служит предметом споров. Принято считать, что типичные длинные всплески минутной протяженности скорее всего возникают в струях плазмы, которые выбрасываются в пространство на последней стадии гравитационного коллапса сверхмассивных звезд, приводящего к рождению черных дыр. Однако нельзя исключить, что длинные всплески могут рождаться и в результате других космических катаклизмов. В частности, астрофизики давно уже рассматривали возможность генерации длинных всплесков в процессе заглатывания черной дырой вещества, принадлежащего соседней звезде. В теории такой сценарий выглядел правдоподобно, но на деле еще никогда не наблюдался. В то же время астрономы уже не раз регистрировали вспышки рентгеновского излучения, возникшие именно подобным образом.
А теперь обнаружен и первый такой гамма-всплеск. За это надо благодарить приборы космической гамма-обсерватории Swift, запущенной на околоземную орбиту осенью 2004 года. 10 июня она зарегистрировала поток гамма-излучения, который специалисты поначалу сочли рядовой длинной вспышкой, рожденной в далекой галактике. Однако на деле все оказалось куда интересней. Астрофизик Калифорнийского технологического института Манси Касливал [Mansi Kasliwal] и ее коллеги доказали что источник гамма-излучения лежит в нашей галактике. Они пришли к выводу, что гамма-всплеск родился внутри бинарной системы, состоящей из черной дыры и обычной звезды чуть легче нашего Солнца, которые обращаются вокруг друг друга. Судя по всему, дыра втянула часть звездной атмосферы и при этом плюнула в пространство импульсом гамма-квантов.
Этот всплеск каталогизирован под номером GRB 070610. Цифры представляют собой дату регистрации всплеска, а буквы — аббревиатуру английского названия феномена Gamma Ray Burst. Суммарная энергия пришедших на Землю квантов примерно совпадает с энергией прочих длинных всплесков. Но поскольку их источник находится в пределах Млечного Пути, полная мощность всплеска GRB 070610 должна неизмеримо уступать мощности гамма-всплесков, рождающихся при коллапсе сверхмассивных звезд. Ученые из группы Касливала вычислили, что GRB 070610 слабее таких всплесков в 10 квадриллионов раз.
Манси Касливал полагает, что длинные гамма-всплески того же типа, что GRB 070610, генерируются намного чаще, нежели более мощные всплески, приходящие от коллапсирующих звезд. До сих пор их не наблюдали просто из-за малой мощности источников. Современные гамма-детекторы все еще недостаточно чувствительны для того, чтобы зарегистрировать подобный всплеск, возникший в другой галактике. Вычисления показывают, что в пределах Млечного Пути они могут возникать каждые десять лет, а всплески от коллапсов — не чаще одного раза за сто тысячелетий. Если это так, то можно ожидать, что регистрация новых гамма-всплесков этого рода уже не за горами.
В ожидании Альфа-Аугидридов
Американские астрономы предсказывают Земле скорую встречу с необычным потоком метеоров, который до сих пор наблюдался лишь три раза. Имя этих метеоров — Альфа-Ауригиды. В отличие от главных звездных дождей, таких, как Персеиды и Лириды, они появляются не ежегодно, а с многолетними неравными перерывами. Первые наблюдения Альфа-Ауригидов относятся к 1935 году, последующие — к 1986 и 1994 годам.
Странное поведение Альфа-Ауригидов связано с их происхождением. Большинство метеорных потоков обязано своим возникновением кометам, которые совершают полный оборот вокруг Солнца не более, чем за двести лет. Они каждый раз оставляют за собой мелкие частицы, которые испаряются из их ядер под действием солнечного излучения. Ежегодные метеорные потоки возникают, когда Земля в своем орбитальном движении пересекает широкие трубки таких кометных следов.
Альфа-Ауригиды имеют иную природу. Это сгорающие в земной атмосфере частицы хвоста кометы Кисса, которая полностью огибает Солнце за 2000 лет. За это время испарившиеся частицы успевают почти полностью рассеяться в пространстве, оставляя вдоль кометной траектории лишь узкие следы с низкой концентрацией частиц. Сотрудник НАСА Питер Дженнискенс [Peter Jenniskens] и его коллега из Калтеха Джереми Вобайон [Jeremie Vaubaillon] полагают, что все предшествующие наблюдения Альфа-Ауригидов объясняются прохождением Земли через остатки хвоста кометы Кисса, возникшего при ее приближении к Солнцу в 83 году до новой эры. Эта разреженная трубка кометного вещества колеблется под действием тяготения Юпитера и Сатурна, из-за чего наша планета пересекает ее через неодинаковые промежутки времени.
Как показали вычисления Дженнискенса и Вобийона, Земля пройдет через древний кометный след 1 сентября этого года. Лучше всего Альфа-Ауригиды будет видны вдоль западного побережья США, где незадолго до рассвета небосвод каждую минуту будут прочерчивать три-четыре ярких метеора. Следующее рандеву с этим потоком состоится лишь через полсотни лет.
Астрономы будут наблюдать Альфа-Ауригиды как с земли, так и со специально оборудованных самолетов. Они рассчитывают собрать как можно больше качественные спектрограмм сгорающих частиц, которые позволят получить информацию о химическом составе ядра кометы Кисса.
Алексей Левин
