Эксперимент подтвердил гипотезу: вода на Луне может появляться благодаря солнечному ветру
Будущие покорители Луны могут наткнуться на воду в более доступных местах, чем считалось ранее. Об этом говорят результаты нового эксперимента, который предполагает, что Солнце пополняет запасы этого востребованного ресурса на лунной поверхности.
Поскольку у Луны нет магнитного поля, как у Земли, бесплодная лунная поверхность постоянно подвергается бомбардировке энергетическими частицами, порождаемыми Солнцем; эти частицы составляют т.н. «солнечный ветер». Учёные, основываясь на компьютерном моделировании, давно подозревали, что солнечный ветер помогает создавать вещества, необходимые для появления воды на лунной поверхности.
Высокоскоростные частицы, состоящие в основном из положительно заряженных ионов водорода, захватывают лунные электроны и превращаются в атомы водорода. Затем вновь образованные атомы водорода мигрируют через пылевой и каменистый реголит, соединяясь с кислородом, образуя гидроксил и молекулы воды по всей поверхности, часто концентрируясь в постоянно затенённых полярных областях. Однако было непонятно, каков естественный цикл и возобновляемость этих компонентов. Чтобы пролить свет на этот процесс, Ли Хсиа Йео, учёный-планетолог из Центра космических полётов НАСА имени Годдарда в Мэриленде, провёл лабораторный эксперимент, в ходе которого наблюдалось воздействие имитации солнечного ветра на два образца рыхлого реголита, доставленных на Землю миссией «Аполлон-17».
Один из образцов выкопали из Уэссекской расщелины, а другой — с обода молодого кратера в Южном массиве. Чтобы удалить всю земную воду, которую 50-летние образцы могли поглотить после возвращения на Землю, Йео и её команда запекли образцы на ночь в вакуумной печи. Чтобы имитировать условия на Луне, исследователи создали специальное оборудование, включающее вакуумную камеру, куда помещались образцы, и крошечный ускоритель частиц, с помощью которого учёные в течение нескольких дней облучали образцы ионами водорода.
«Потребовалось много времени и итераций, чтобы разработать компоненты аппарата и придумать, как разместить их внутри, — сказал в своём заявлении Джейсон Маклейн, научный сотрудник НАСА Годдард, который руководил экспериментом вместе с Йео, — но это того стоило, потому что, устранив все возможные источники загрязнения, мы узнали, что эта идея о солнечном ветре, существовавшая десятилетиями, оказывается верной».
Телескоп Джеймса Уэбба раскрыл правду о «невозможной» чёрной дыре, которая, как считалось, питается в 40 раз быстрее теоретического предела
Как показали наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба, «быстро питающаяся» чёрная дыра, которая, казалось бы, не поддаётся физике, на самом деле является вполне обычной.
В ноябре 2024 года астрономы, использующие «Уэбб», сообщили, что обнаружили чёрную дыру из ранней Вселенной, которая, как казалось, пожирает материю в 40 раз быстрее, чем это теоретически возможно. Чёрная дыра, получившая название LID-568, наблюдалась в том виде, в котором она существовала всего через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва — слишком ранний период в истории Вселенной, чтобы она могла стать такой огромной.
Однако новое исследование показывает, что эта чрезмерная скорость поглощения могла быть переоценена.
В аккрецирующей чёрной дыре втекающее вещество сжимается и нагревается, что приводит к испусканию высокоэнергетического излучения, такого как рентгеновские лучи, которые выталкивают вещество. Количество вещества, которое может поглотить чёрная дыра, регулируется пределом Эддингтона, который определяет максимальную светимость, при которой давление внешнего излучения уравновешивает гравитационное притяжение чёрной дыры. Этот предел напрямую зависит от массы чёрной дыры — чем больше масса, тем выше предел Эддингтона.
Наблюдения, проведённые в прошлом году, показали, что LID-568 подвергается суперэддингтоновской аккреции со скоростью, почти в 40 раз превышающей ожидаемую.
Но в новом исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal, астрономы обнаружили, что LID-568 кормится со скоростью, соответствующей эддингтоновскому пределу — и ошибка астрономов была вызвана пылью.
Причина первоначального просчёта в оценке заключается в том, что пыль поглощает и рассеивает свет, что значительно приглушает свет, который доходит до нас от чёрной дыры.
«Для такого сильно затенённого пылью объекта, как LID-568, очень важно правильно скорректировать пылевую экстинкцию, — сказал соавтор исследования Мёншин Им, директор Центра астрономических исследований Сеульского национального университета. — Если этот эффект не учитывается должным образом, это может привести к неточным расчётам массы чёрной дыры, что, в свою очередь, повлияет на связанный с ней предел Эддингтона».
Уточнённый подход позволил вычислить массу чёрной дыры, которая составляет чуть менее миллиарда солнечных масс – что примерно в 40 раз больше, чем предыдущая оценка. Используя эту уточнённую массу чёрной дыры, была пересчитана эддингтоновская светимость. В целом, наблюдаемая светимость близко соответствовала эддингтоновскому пределу. Таким образом, чёрная дыра не находилась в суперэддингтоновской фазе, когда её наблюдали, заключила команда. Она была просто частично скрыта пылью.
Подтверждена первая совершенно одинокая чёрная дыра, блуждающая в космосе
Астрономы впервые подтвердили существование в глубоком космосе одинокой чёрной дыры. Новый анализ показал, что её масса примерно в 7,15 раза больше массы Солнца, она находится на расстоянии 4 958 световых лет от нас и летит сквозь космос со скоростью около 51 километра в секунду.
Но что в ней действительно особенного, так это то, что это единственная обнаруженная одинокая чёрная дыра, блуждающая по Вселенной. Другие чёрные дыры этого класса обычно имеют компаньонов. В нашей галактике это в основном звезды, и именно подозрительные колебания этих гораздо более заметных друзей выдают присутствие чёрной дыры.
В более отдалённых местах пары чёрных дыр также были обнаружены благодаря гравитационным волнам, которые они испускают, вращаясь друг вокруг друга и сливаясь.
В отсутствие компаньона эта чёрная дыра дала о себе знать с помощью другого механизма, называемого гравитационным микролинзированием. По сути, её сильная гравитация искажает свет фоновых звёзд, усиливая его и временно изменяя их видимое положение на небе.
Расчётная масса линзирующего тела, а также отсутствие у него собственного излучения указывают на то, что это чёрная дыра. Впервые этот объект появился в данных, полученных в 2011 году в ходе двух отдельных исследований, направленных на поиск именно такого рода событий: Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) и Microlensing Observations in Astrophysics (MOA).
Космический телескоп «Хаббл» провёл восемь наблюдений в течение шести лет, чтобы определить, насколько искривлялся свет фоновых звёзд. Данные фотометрии были собраны с 16 различных телескопов, а спектроскопические наблюдения проводились в моменты пикового усиления.
Все вместе эти данные указывали на одиночную чёрную дыру массой около 7,1 солнечных, расположенную на расстоянии около 5 153 световых лет.
Однако второй анализ, проведённый в 2022 году с использованием большего количества данных Хаббла, пришёл к другому выводу. Команда уточнила оценку массы до 1,6-4,4 солнечных масс. Поскольку это слишком мало для чёрной дыры, они предположили, что более вероятным кандидатом является нейтронная звезда.
Однако ряд последующих исследований, в том числе ещё одно, проведённое группой исследователей нейтронных звёзд, склонил учёных к тому, что это всё-таки чёрная дыра.
Гамма-всплески показали, что крупнейшая структура во Вселенной больше и ближе к Земле, чем мы думали
Самая большая структура во Вселенной, Великая стена Геркулес-Северная Корона, и так была сложна для объяснения в моделях Вселенной из-за её невероятно огромных размеров, а теперь, используя самые мощные выбросы энергии во Вселенной, гамма-всплески, астрономы обнаружили, что эта структура ещё больше, чем они думали. Кроме того, команда даже обнаружила, что части Великой стены Геркулеса-Короны Бореалис находятся ближе к Земле, чем предполагалось ранее.
Великая стена Геркулес-Северная Корона — это так называемый «суперскопление» галактик; нить космической паутины, вокруг которой собирались и росли первые галактики во Вселенной. Её название придумал филиппинский подросток Джондрик Вальдес, который мечтает стать астрономом. Однако это название не стоит воспринимать буквально. Во-первых, Великая стена имеет круглую форму, а во-вторых, охватывает не только созвездия Геркулеса и Короны Бореалис, но и область небесной сферы от Волопаса до Близнецов.
Великая стена Геркулес-Северная Корона была впервые обнаружена в 2014 году командой под руководством Иштвана Хорвата, Йона Хаккилы и Жолта Баголи, которые также возглавили группу, которая теперь определила размеры этой структуры более точно, чем когда-либо прежде. В частности, команда обнаружила, что она простирается в большем радиальном диапазоне, чем было рассчитано ранее. До этого исследования учёные не понимали, что некоторые близлежащие гамма-всплески также являются частью этой массивной структуры.
Эта находка необычна, поскольку уже было известно, что Великая стена Геркулес-Северная Корона занимает площадь размером 10 млрд световых лет на 7,2 млрд световых лет и имеет толщину почти 1 млрд световых лет! Этого достаточно, чтобы вместить более 94 000 галактик Млечного Пути, расположенных бок о бок вдоль самой длинной стороны Великой стены. Её длина составляет около 10% от общего размера всей наблюдаемой Вселенной.
«Поскольку наиболее отдалённые от нас части Великой стены Геркулеса-Короны Бореалис трудно наблюдать, наиболее интересным открытием является то, что её ближайшие части лежат ближе к нам, чем было установлено ранее», — рассказал Джон Хаккила из Университета Алабамы в Хантсвилле.
Млечный Путь, наша родная галактика, является частью другого суперскопления под названием Ланиакеа, который, имея ширину 500 миллионов световых лет, уступает по размерам Великой стене Геркулеса-Короны Бореалис. На самом деле, по словам команды, истинные масштабы последней структуры на данный момент не определены.
«Наша выборка гамма-всплесков недостаточно велика, чтобы установить более точные верхние пределы максимального размера Великой стены Геркулес-Короны-Бореалис, чем мы уже имеем, — говорит Хаккила. — Но, вероятно, она простирается дальше, чем 10 миллиардов световых лет, которые мы определили ранее. Она превышает размеры большинства объектов, с которыми её можно сравнить».
Honda испытает энергетическую систему на топливных ячейках в космосе
Рассчитывая на участие в создании лунной базы, компания Honda проведёт испытания новой системы регенеративных топливных ячеек на борту Международной космической станции.
Испытания будут основываться на результатах исследований, проведённых в земных водородных автомобилях Honda, таких как Clarity, и новом внедорожнике CR-V 2025 года с топливными элементами, в которых используется система циркуляции возобновляемых источников энергии. Система будет обеспечивать непрерывную подачу кислорода, водорода и электричества на МКС – а потом, возможно, и на лунной базе.
4 апреля Honda объявила, что испытает свою систему электролиза воды под высоким дифференциальным давлением на борту МКС, хотя компания ещё не назвала дату запуска. Испытания будут проводиться в рамках сотрудничества с Sierra Space, коммерческой космической компанией из Колорадо, и аэрокосмической компанией Tec-Masters из Алабамы.
В конце прошлого года Honda создала новое подразделение по космическим разработкам в рамках своего американского филиала для развития технологий и лучшего сотрудничества с американской космической промышленностью.
Вот как будет работать система топливных элементов Honda: используя электроэнергию, получаемую от солнечных батарей МКС, система будет подвергать электролизу бортовую воду, превращая её в водород и кислород, чтобы протестировать и проверить технологию в космических условиях. Как и предполагалось для поверхности Луны, топливный элемент будет вырабатывать электроэнергию в течение лунного дня, длительность которого равна двум земным неделям. Во время лунной ночи система будет использовать это электричество для производства кислорода, пригодного для дыхания. Единственным побочным продуктом реакции топливного элемента является вода, которая рециркулирует в систему электролиза. Получается эффективный замкнутый энергетический цикл.
Этот процесс похож на работу домашней системы солнечных панелей, где днём используется солнечное электричество, а избыток энергии накапливается в аккумуляторах, чтобы обеспечить питание в ночное время.
«Honda предполагает, что циркуляционная система возобновляемой энергии станет частью инфраструктуры для устойчивого обитания человечества на Луне, используя доступные ресурсы солнечного света и воды», — говорится в пресс-релизе компании.
