JWST продолжал делать новаторские открытия, мощная солнечная буря спровоцировала полярные сияния по всему миру, а полное солнечное затмение поразило Северную Америку. Авторы: Элисон Клесман и Марк Застроу | Опубликовано: 1 февраля 2025 г.
Экзопланета K2-18 b может иметь океан воды под богатой водородом атмосферой, как показано в концепции этого художника. Кредит: Иллюстрация: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI). Наука: Никку Мадхусудхан (ИоА) <п>Прошлый год объединил большую часть мира благодаря как ожидаемым, так и неожиданным событиям. Долгожданное полное солнечное затмение в апреле порадовало миллионы людей зрелищем всей жизни — хотя для некоторых уклонение от облаков стало немного стрессовым. Менее чем через месяц Солнце вызвало мощный шторм, который осветил небо ослепительными полярными сияниями над местами, где редко можно увидеть такие зрелища. <стр>Также недалеко от дома ученые обнаружили источник тонкой атмосферы Луны, НАСА искало коммерческих партнеров для спасения своей миссии по возвращению образцов с Марса, а астронавты, испытывающие Starliner компании Boeing, стали постоянными жителями Международной космической станции, когда двигатели корабля не сработали так, как планировалось. Дальше, новые изображения сверхмассивной черной дыры Млечного Пути намекнули, что у нее может быть скрытый джет, астрономы обнаружили самую тяжелую галактическую черную дыру звездной массы, и исследователи активизировали поиск атмосферных особенностей, которые могли бы указывать на жизнь на экзопланетах.
Все это время космический телескоп Джеймса Уэбба делал совершенно новые открытия и дополнял старые, продолжая доказывать, что даже если ответить на один космический вопрос, за ним остается еще много других.
10. В фокусе внимания — атмосферы экзопланет
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) — один из самых мощных инструментов, которые у нас есть для поиска пригодных для жизни планет с теплой, умеренной атмосферой. Но найти эти миры никогда не было легко.
Возможно, ни одна экзопланета не обсуждалась и не дебатировалась больше за последний год, чем K2-18 b, планета в обитаемой зоне красного карлика в 124 световых годах от нас. При массе примерно в 8,6 раза больше массы Земли и в 2,6 раза больше ее обхвата, ученые не уверены, является ли она каменистой супер-супер-Землей или миниатюрной версией богатых водородом газовых гигантов, таких как Нептун.
В 2023 году исследователи, использующие JWST, сообщили, что атмосфера K2-18 b содержит углекислый газ и метан. Одной из интерпретаций этих данных является то, что планета имеет богатую водородом атмосферу, но каменистую поверхность, покрытую глобальным водным океаном.
Еще более интригующе, что команда сообщила о возможном указании на диметилсульфид (ДМС), соединение, которое на Земле производится только жизнью — в основном фитопланктоном. Но сигнал на K2-18 b был очень предварительным, отметила команда; даже если подтвердится, это может быть другое химическое вещество, имитирующее спектральную сигнатуру ДМС.
2 мая 2024 года группа под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде сообщила в The Astrophysical Journal Lettersчто предполагаемый сигнал DMS с гораздо большей вероятностью был вызван метаном. Они также пришли к выводу, что различение DMS от метана на этой конкретной длине волны, вероятно, выходит за рамки возможностей JWST. Однако они обнаружили, что все еще возможно, что очень высокие уровни DMS могут быть идентифицированы в среднем инфракрасном диапазоне; результаты JWST для K2-18 b на этих длинах волн ожидаются. Несколько дней спустя в Nature было опубликовано еще одно исследование JWST, в котором впервые сообщалось о явных признаках атмосферы вокруг экзопланеты, которая определенно является каменистой. Однако эта планета, 55 Canrcri e, вряд ли пригодна для жизни. Она вращается вокруг своей звезды на расстоянии всего 1,5 процента от расстояния Земли от Солнца, и ее дневная температура, вероятно, достигает 4400 градусов по Фаренгейту (2400 градусов по Цельсию).
Тем не менее, наличие углекислого газа и оксида углерода на 55 Cancri e — и отсутствие водорода и гелия — стало долгожданной находкой: они указывают на то, что то, что обнаружил JWST, — это не первичная атмосфера планеты, а вторичная атмосфера. Это означает, что даже если планета потеряет свою первичную атмосферу, она может вырастить другую — восполненную вулканической активностью и поддерживаемую даже перед лицом излучения своей звезды. Это хорошие новости для тех, кто надеется, что жизнь распространена в галактике.
9. Gaia обнаруживает древнюю, тяжелую черную дыру
Астрономы идентифицировали Gaia BH3 (чье положение отмечено крестиком) не по яркому аккреционному диску — у него его нет, — а по наблюдению за его видимым спутником, гигантской звездой, вращающейся вокруг невидимого объекта. Источник: ESA/Gaia/DPAC – CC BY-SA 3.0 IGO. На основе Gaia Collaboration, P. Panuzzo и др. 2024
С 2013 года спутник Gaia картографирует звезды по всему Млечному Пути. За это время его данные способствовали многочисленным открытиям. Среди них — Gaia BH3, самая тяжелая из известных на сегодняшний день черных дыр звездной массы в нашей галактике.
Черные дыры звездной массы остаются, когда массивная звезда заканчивает свою жизнь как сверхновая. Они варьируются от нескольких до 100 масс нашего Солнца. С тех пор как Cygnus X-1 была открыта как первая черная дыра звездной массы, она также безраздельно господствовала как самая тяжелая в Млечном Пути, имея 21 солнечную массу.
Теперь ее превзошла темная, спящая черная дыра, которая находится почти в четыре раза ближе к Земле.
Gaia BH3 находится в двойной системе со звездой на расстоянии 1926 световых лет от нас. Астрономы обнаружили ее в предварительных данных Gaia, которые должны были быть опубликованы в 2026 году — но находка была настолько захватывающей, что они не могли ждать, опубликовав ее 27 мая в Astronomy & Астрофизика.
Gaia BH3 не притягивает материю и не имеет яркого аккреционного диска, который бы ее выдавал. Вместо этого движение видимой звезды выявило невидимого компаньона весом в 33 солнечных массы. Ничто столь массивное не может быть также темным — за исключением черной дыры.
«Это первый раз, когда черная дыра такого размера была обнаружена, за исключением тех, которые были обнаружены в далеких галактиках гравитационными обсерваториями LIGO-Virgo», — сказал в пресс-релизе ведущий автор исследования и участник коллаборации Gaia Паскуале Пануццо из CNRS, Обсерватория Парижа, Франция. «Такое открытие вы делаете один раз в своей исследовательской жизни».
Помимо того, что Gaia BH3 побила рекорд веса, она также проливает свет на то, как образуются такие массивные черные дыры. Стареющие звезды сдувают большую часть своей массы ветрами, оставляя меньше материала для создания тяжелой черной дыры. Но звезды, родившиеся ранее в истории космоса, были более массивными и, возможно, имели более слабые ветры, таким образом оставляя после себя более массивные черные дыры.
Подтверждением этой истории является ее спутник: старая, бедная металлами звезда, то есть в ней мало элементов тяжелее водорода или гелия. Звезды по сути являются производителями металлов. Каждое поколение звезд обогащает космос, так что более молодые поколения содержат больше металлов при рождении. Бедные металлами звезды, таким образом, появились раньше в космическом времени. И, основываясь на ее движении, эта пара, вероятно, когда-то принадлежала шаровому скоплению, которое давно было поглощено Млечным Путем.
Все это указывает на Gaia BH3 как на реликт из древнего прошлого космоса, скрывающийся на виду. Более того, «это открытие следует также рассматривать как предварительный тизер для содержания Gaia DR4», — заключает статья, «что, несомненно, откроет другие двойные системы, содержащие [черную дыру]».
8. NASA переосмысливает возвращение образцов с Марса
В отложенной миссии NASA-ESA по возврату образцов на Марс марсоход Perseverance и беспилотные вертолеты должны были доставить образцы горных пород на посадочный модуль, с которого подъемный аппарат должен был доставить образцы на возвращаемый орбитальный аппарат. С тех пор NASA обратилось за помощью к промышленности, чтобы упростить эту схему. Автор: NASA/ESA/JPL-Caltech
Марсоход Perseverance размером с автомобиль провел четыре года на Марсе, колеся по древнему озерному дну кратера Джезеро, буря и собирая образцы горных пород, чтобы впервые в истории образцы марсианских пород можно было доставить на Землю для детального изучения. Образцы должны были быть доставлены в ходе ряда совместных миссий NASA-European Space Agency (ESA) в течение следующего десятилетия. Но планы по возвращению образцов домой теперь рушатся из-за бюджетных трудностей.
Миссия под названием Mars Sample Return (MSR) изначально предполагала, что NASA отправит посадочный модуль с марсоходом, построенным ЕКА, для сбора образцов. Подъемная ступень посадочного модуля, называемая Mars Ascent Vehicle (MAV), доставит драгоценный груз на марсианскую орбиту, где его заберет европейский орбитальный аппарат, запущенный отдельно, который доставит их обратно на Землю в 2031 году.
Сложность этой схемы уже побудила к многочисленным переосмыслениям. В марте 2022 года представители НАСА заявили, что планируют запустить MAV и марсоход ЕКА на отдельных космических аппаратах, чтобы снизить риск, а возвращение запланировано на 2033 год. Затем, четыре месяца спустя, НАСА и ЕКА заявили, что марсоход будет полностью утилизирован. Вместо этого в 2030 году Perseverance, которому тогда исполнится десять лет, доставит свои собственные образцы на посадочный модуль. В качестве резерва посадочный модуль также возьмет с собой два вертолета-дрона, которые смогут захватить образцы и доставить их на MAV.
В то же время финансирование MSR иссякало. В Конгрессе переговоры по бюджету привели к сокращению бюджета NASA на 2 процента в 2024 году. MSR пострадал сильнее всего. 6 февраля 2024 года Лаборатория реактивного движения в Пасадене, которая спроектировала, построила и эксплуатировала все марсоходы NASA, уволила 530 сотрудников — около 8 процентов своей рабочей силы.
15 апреля NASA объявило, что вся миссия MSR приостановлена и нуждается в капитальном ремонте. Согласно существующим планам, агентство подсчитало, что образцы не прибудут на Землю до 2040 года, и это обойдется в 11 миллиардов долларов. Фактически NASA признало, что у него нет денег, времени и идей.
Чтобы вернуть камни дешевле и быстрее, в июне НАСА заказало исследования у семи фирм, включая Lockheed Martin, SpaceX и Blue Origin, с различными концепциями и идеями по пересмотру архитектуры миссии. НАСА также указало, что готово рассмотреть предложения, которые вернут всего 10 образцов, вместо изначально запланированных 30. Исследования должны были вернуться в НАСА в октябре.
Тем временем Китай объявил о планах запустить собственную миссию по возвращению образцов с Марса, Tianwen-3, уже в 2028 году. Время покажет, кто на самом деле сможет осуществить многопланетную попытку.
7. Метеориты создают атмосферу Луны
Анализ образцов почвы, полученных астронавтами Аполлона, показывает, что метеоритные удары в значительной степени ответственны за освобождение атомов, которые образуют тонкую атмосферу Луны. Автор: Алан Дайер <стр>Луна Земли — легковес. Хотя она и возвышается в наших небесах, ее гравитация недостаточно сильна, чтобы удерживать громоздкую атмосферу. Но она удерживает тонкий слой атомов, называемый экзосферой. <стр>Планетологи знают, что эта экзосфера образуется в результате космического выветривания, поскольку взаимодействие между поверхностью Луны и прилетающими метеоритами и солнечной радиацией генерирует атомы для ее пополнения. Без этого экзосфера рассеялась бы, когда ее атомы улетали в космос. Но какой именно процесс — или их комбинация — наиболее важны, оставалось неизвестным, пока исследователи из Массачусетского технологического института и Чикагского университета не использовали почву, собранную астронавтами «Аполлона», чтобы определить в прошлом году, что метеориты являются главными виновниками. Их работа была опубликована 2 августа в Science Advances.
Из 10 образцов они выделили два элемента — калий и рубидий — для измерения изотопов каждого из них в почве. Изотопы данного элемента содержат одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов в ядре; изотопы с большим количеством нейтронов тяжелее. Почва преимущественно содержала более тяжелые изотопы, как и ожидалось. Когда метеориты или радиация врезаются в лунную поверхность, она испаряет частицы почвы. Более легкие изотопы должны всплывать, чтобы создать экзосферу, в то время как более тяжелые изотопы падают обратно на землю, но различные процессы космического выветривания оставляют разное количество тяжелых изотопов. Сравнение соотношения изотопов калия и рубидия в почве дало ключ к тому, как они были высвобождены.
«Причина, по которой мы смотрим на соотношение, а не только на одну изотопную систему, заключается в том, что это может помочь устранить множество сложностей и изолировать эффекты определенных процессов. И рубидий, и калий являются умеренно летучими элементами со схожим геохимическим поведением, то есть они, как правило, одинаково реагируют на многие процессы, такие как плавление и испарение. Когда мы смотрим на их изотопное соотношение, мы по сути отфильтровываем общие эффекты этих процессов, которые одинаково влияют на оба элемента», — говорит ведущий автор исследования Николь Ни из Массачусетского технологического института. Сравнение элементов означает, что «мы не пытаемся распутать множественные эффекты в одной изотопной системе. Вместо этого мы можем упростить интерпретацию и получить более четкое представление о… процессах космического выветривания», — говорит она.
Соотношения показывают, что испарение при ударе создает большую часть — около 70 процентов — атомов в атмосфере Луны, в то время как реакции солнечного ветра ответственны за остальные 30 процентов.
Результат «имеет решающее значение для понимания процессов космического выветривания, которые сформировали лунную поверхность», — говорит Ни. «Это расширяет наше понимание эволюции планет. … Эти взаимодействия не являются уникальными для Луны; они происходят на других безвоздушных телах, таких как Меркурий, астероиды и луны планет, поэтому знания из лунной экзосферы можно применить для понимания поверхностных процессов по всей Солнечной системе».
6. У Sgr A* может быть джет
Телескоп Event Horizon создал это изображение сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, Sgr A*, в поляризованном свете. Линии показывают ориентацию поляризации полученного света, которая отслеживает магнитное поле черной дыры и показывает сильную упорядоченную структуру. Кредит: EHT Collaboration
Прошло почти три года с тех пор, как Event Horizon Telescope (EHT) показал свое изображение Стрельца A* (Sgr A), сверхмассивной черной дыры Млечного Пути с массой в 4 миллиона солнечных масс. Но одной фотографии никогда не бывает достаточно. В прошлом году команда EHT опубликовала изображение Sgr A в поляризованном свете, а также две статьи, опубликованные 27 марта в The Astrophysical Journal Letters.
Поляризация относится к ориентации электромагнитных волн, составляющих свет. Когда свет поляризован, его волны колеблются вместе в предпочтительном направлении. В аккреционном диске черной дыры из закрученной, перегретой плазмы линии магнитного поля могут выровнять движущиеся частицы таким образом, что они испускают поляризованный свет, по сути, отпечатывая свое излучение остаточным изображением встроенного магнитного поля. Таким образом, изучение поляризации выявляет картину магнитного поля вокруг черной дыры.
В поляризованном свете Sgr A* выглядит удивительно похожей на другую черную дыру, изображенную таким образом: M87* в эллиптической галактике M87. И это несмотря на то, что Sgr A* примерно в тысячу раз менее массивна — и в тысячу раз меньше, а плазма вокруг нее движется намного быстрее — чем M87, что намекает на то, что сильные, упорядоченные магнитные поля могут быть более распространены вокруг сверхмассивных черных дыр, чем считалось ранее. Это также намекает на что-то еще, что может быть более распространено, чем думали астрономы: джеты. Многие из самых массивных черных дыр, включая M87, запускают далеко идущие струи из своих аккреционных дисков, питаемые магнитными полями. Итак, если магнитное поле Sgr A* так похоже на магнитное поле более массивных черных дыр, может ли оно содержать струю, как это делают они?
Ни один джет никогда не был замечен вылетающим из нашей черной дыры, но поиски продолжаются. И поляризованное световое изображение по-прежнему является мощным инструментом, поскольку небольшие изменения в исходных данных модели могут создавать большие изменения в производимой поляризации, позволяя исследователям лучше понять условия вокруг нашей сверхмассивной черной дыры.
5. Экстаз затмения
Полное солнечное затмение 2024 года подарило миллионам людей потрясающий вид активного Солнца с тонкими потоками плазмы, выходящими с поверхности Солнца. Автор: Брент Боуэн <стр>После многих лет ожидания и шумихи полное солнечное затмение 8 апреля 2024 года оправдало свои ожидания, предоставив десяткам миллионов зрителей возможность насладиться величием солнечной короны. <стр>Затмение, несомненно, стало самым популярным в истории США. За семь лет до этого Великое американское затмение 2017 года охватило всю страну от побережья до побережья, и 12 миллионов человек жили на пути полной фазы. В 2024 году в США это число составило 31 миллион, поскольку путь покрыл основные городские районы от Техаса до восточного побережья. Фактически, половина всего населения США проживала в радиусе 250 миль от полной фазы.
Мало того, в 2024 году к вечеринке присоединились Мексика и Канада. Достигнув Масатлана, тень Луны пронеслась через Дуранго и пустыню Чиуауа, а затем в Техас и Средний Запад США, прежде чем пересечь границу США и Канады и покинуть континент через Ньюфаундленд. <стр>В дни, предшествовавшие затмению, прогнозы о широко распространенных облаках грозили ослабить волнение. В какой-то момент прогнозные модели предсказывали, что большая часть США будет затянута облаками. Но в день затмения основная часть облачного покрова не материализовалась, и большинство вдоль пути наслаждалось чистым небом — или высокими тонкими слоями облаков, которые не мешали визуальному виду Солнца.
Исследователи также воспользовались затмением. НАСА выделило финансирование пяти научным проектам, включая отслеживание затмения с помощью высотных исследовательских самолетов, радиотелескопические наблюдения за солнечными пятнами и радиолокационные исследования влияния тени Солнца на ионосферу Земли. Оказывается, есть еще много возможностей открыть что-то новое под Солнцем и Луной.
4. Испытательный полет Starliner застрял у астронавтов
Астронавты НАСА Бутч Уилмор (слева) и Суни Уильямс планировали недельный визит на МКС, но в итоге остались в космосе на восемь месяцев в качестве более постоянной части экипажа. Кредит: НАСА <стр>В 10:52 утра по восточному поясному времени 5 июня 2024 года астронавты НАСА Бутч Уилмор и Суни Уильямс стартовали с мыса Канаверал, штат Флорида, в ходе долгожданного первого испытательного полета пилотируемого корабля Boeing CST-100 Starliner.
Однако во время полета к Международной космической станции (МКС) в двигательной системе корабля Starliner произошло две утечки гелия (в дополнение к одной, обнаруженной до запуска), а также возникли проблемы с пятью из 28 двигателей. Тем не менее, он успешно состыковался с МКС, и Уилмор и Уильямс приготовились провести около недели в космосе, прежде чем пилотировать корабль обратно на Землю.
Вместо этого пустой Starliner приземлился в космическом порту Уайт-Сэндс в Нью-Мексико в 12:01 утра по восточному времени 7 сентября, в то время как Уилмор и Уильямс оставались на орбите в общей сложности восемь месяцев, чтобы вернуться на борту капсулы SpaceX Dragon в феврале 2025 года.
Сначала NASA просто отложило возвращение астронавтов, пока космическое агентство и Boeing работали над определением причины неисправности двигателей Starliner, жизненно важных как для маневрирования в космосе, так и для установки корабля на траекторию возвращения домой. Но 24 августа NASA объявило, что вернет Starliner без экипажа, вместо этого скорректировав миссию SpaceX Crew-9, которая стартовала 28 сентября, чтобы оставить два пустых места в капсуле Crew Dragon для Уилмора и Уильямса, которые вернутся домой в конце этой миссии.
Boeing Starliner состоит из многоразового модуля экипажа и одноразового сервисного модуля. Сервисный модуль вмещает 28 двигателей, пять из которых вышли из строя во время первого испытательного полета космического корабля с экипажем в прошлом году. Это также часть корабля, в которой произошло три утечки гелия. Четыре отсека, в которых размещались двигатели, не могли быть доступны в космосе, и неисправные двигатели не могли быть исследованы на земле, поскольку сервисный модуль сбрасывается во время входа в атмосферу и сгорает в атмосфере Земли. Однако подробные данные, записанные во время процедуры входа в атмосферу, помогают инженерам определить, что вызвало проблему. Автор: NASA
«Когда мы изучили данные и рассмотрели потенциальные отказы двигателей [во время расстыковки и схода с орбиты] с экипажем на борту… это было слишком рискованно для экипажа, поэтому мы решили провести испытательный полет без экипажа», — сказал Стив Стич, менеджер программы коммерческих экипажей НАСА, во время пресс-конференции, посвященной объявлению решения.
Уилмор и Уильямс, оба ветераны МКС, спокойно отнеслись к дополнительному времени в космосе. «Вот как обстоят дела в этом бизнесе», — сказала Уильямс в сентябре со станции, подчеркнув неопределенность испытательных полетов. «Это мое счастливое место. Мне нравится быть здесь, в космосе», — добавила она.
6 сентября Starliner покинул МКС и выполнил все маневры автоматически и без проблем, приземлившись на парашюте в пустыне Нью-Мексико сразу после полуночи по местному времени. Данные о его обратном полете попали в руки инженеров для тщательной оценки, чтобы определить, могут ли потребоваться изменения в двигателях, прежде чем он может быть сертифицирован для пилотируемых миссий.
«Мы знали, что это будет испытательная миссия», — сказал заместитель помощника администратора NASA по космическим операциям Джоэл Манталбано после возвращения Starliner. «Мы многому научились. … Для меня [это был] успех. Очевидно, что нам [есть] над чем поработать».
3. Гнев Солнца волнует охотников за солнечными бурями
Сближение полудюжины выбросов корональной массы привело к потрясающему проявлению полярного сияния в ночь с 10 на 11 мая, в том числе и на этом снимке, над ярким городским горизонтом Ванкувера. Автор: Роб Лайонс <стр>Для любителей солнечных наблюдений 2024 год стал годом щедрости. Помимо полного затмения в апреле, Солнце достигло пика своего 11-летнего цикла активности. <стр>Поскольку газ Солнца вращается быстрее на экваторе, чем на полюсах, наша звезда медленно закручивается, ее линии магнитного поля закручиваются, как резиновые ленты. Каждые 11 лет они начинают лопаться, высвобождая взрывные выбросы энергии.
В 2024 году наблюдатели за солнцем увидели ослепительные демонстрации солнечных пятен, протуберанцев и вспышек. Они часто сопровождались корональными выбросами массы (CME) — плазменными штормами, которые мчатся через Солнечную систему. Когда CME врезается в магнитное поле Земли, он может вызывать геомагнитные бури и сильные проявления полярных сияний. А когда Солнце выплевывает несколько подряд, они могут сливаться и ударять с объединенной силой.
В начале мая гигантская группа солнечных пятен AR3664 за несколько дней выпустила полдюжины корональных выбросов массы, создав идеальный шторм, который мчался к Земле со скоростью до 3 миллионов миль в час (4,8 миллиона км/ч). В ответ на это Центр прогнозирования космической погоды (SWPC) Национального управления океанических и атмосферных исследований выпустил предупреждение о серьезной геомагнитной буре, предупредив энергетические компании о необходимости защитить свои сети и пользователей GPS, чтобы подготовиться к потенциальным сбоям. Это было первое предупреждение уровня G4 — второго по величине уровня после G5 — за почти 20 лет.
Когда 10 мая на Европу наступила ночь, быстро стало ясно, что шторм превзошел ожидания. Социальные сети были переполнены фотографиями неба, пылающего яркими зелеными и пурпурными цветами над европейскими городами и заснеженными Альпами. <стр>В 18:54 по восточному поясному времени SWPC сообщил, что шторм достиг условий G5. В Северной Америке полярные сияния были замечены на Кубе и в Мексике. Во всем мире камеры запечатлели полярные сияния на юге вплоть до заповедника темного неба Ханле в Индии и на севере (в Южном полушарии) до Намибии.
Последняя геомагнитная буря сопоставимой величины была в 2003 году. Но с точки зрения человеческого опыта прецедента не было. В 2003 году iPhone, Facebook и YouTube не существовали. С развитием сенсорных технологий большинство людей на планете носят в кармане камеру, способную запечатлеть полярное сияние и мгновенно поделиться им. За 7 миллионов лет с тех пор, как приматы начали ходить по нашей планете на двух ногах и смотреть на мерцающие завесы света в ночном небе, полярное сияние в мае 2024 года стало первым. <стр>Это волнует ученых, которые теперь имеют настоящую сокровищницу данных гражданской науки для изучения. Но это также сделало событием необычайного общественного наблюдения за небом, как большая комета или полное затмение, которое будет помниться десятилетиями.
2. Назад на Луну
Китайский Chang’e 6 доставил первые образцы, собранные с обратной стороны Луны. Источник: CNSA/раздаточный материал через Xinhua
Не обращайте внимания на людей. В 2024 году флотилия роботов-исследователей, отправившихся на Луну, ознаменовала начало нового золотого века лунных исследований.
Первые роботизированные лунные посадочные аппараты из США и бывшего СССР приземлились в 1966 году. Прошло сорок семь лет, прежде чем Китай стал третьей страной, осуществившей мягкую посадку на Луну, с Чанъэ-3 2013 года. Но за головокружительные 10 месяцев в 2023 и 2024 годах к этому эксклюзивному клубу присоединились две новые страны, а также была осуществлена первая мягкая посадка на Луну частной компанией, а также были возвращены первые камни с обратной стороны Луны.
23 августа 2023 года Индия совершила свою первую посадку на Луну с миссией Chandrayaan-3, разместив посадочный модуль Vikram и марсоход Pragyan всего в 390 милях (630 километрах) от южного полюса Луны. Аппарат и его набор научных приборов проработали 12 земных дней, до наступления лунной ночи, что соответствует их проектному сроку службы.
Затем 2024 год начался с японской миссии Smart Lander for Investigating Moon (SLIM), получившей название «Лунный снайпер» за ее главную цель: совершение точной посадки в пределах 330 футов (100 метров) от запланированной цели. Аппарат достиг этой отметки 19 января, хотя он перевернулся при посадке, лишив свои солнечные панели питания. Но 10 дней спустя, когда Солнце сместилось в безвоздушном небе Луны, он смог перезарядиться и проснуться, отправив обратно данные и изображения. Хотя аппарат не был рассчитан на то, чтобы пережить лунную ночь, которая длится 14 земных дней, он неожиданно пережил три из них, выйдя на последний контакт в апреле.
Еще одна важная веха наступила 14 февраля, когда базирующаяся в Хьюстоне компания Intuitive Machines стала первой компанией, совершившей мягкую посадку на Луну с помощью своего посадочного модуля Odysseus. Он достиг этого, несмотря на ошибку в проводке, которая отключила его лазерные дальномеры. Odysseus сильно занесло при посадке, сломав ногу и остановившись в наклонном положении. Тем не менее, как и SLIM, это была историческая веха, даже если ориентация корабля ограничивала операции для некоторых из шести научных экспериментов, которые он проводил для NASA. (Миссия финансировалась NASA в рамках его программы Commercial Lunar Payload Services.)
Затем, 1 июня, Китай добился своего последнего достижения — собрал первые в истории образцы с обратной стороны Луны с помощью миссии Chang’e 6. Миссия была основана на архитектуре Chang’e 5, но поставка Китаем ретрансляционного спутника на орбите Луны позволила ему связаться, когда он приземлился на обратной стороне в ударном бассейне Южный полюс-Эйткен, собрал образцы и отправил их обратно на ожидающий орбитальный аппарат и возвращаемый корабль. Исследователи надеются, что образцы прольют свет на то, почему суровая обратная сторона так отличается от покрытой лавовой равниной ближней стороны.
Эта новая волна лунных миссий уже дает научные результаты. Первоначальный анализ данных Pragyan, опубликованных в Nature 21 августа 2024 года, показал, что состав пород в месте его посадки очень похож на образцы, доставленные с мест посадки Apollo 16 и Luna 20, более чем в 1000 милях (1600 км) к северу. Это подтверждает тот факт, что эти породы когда-то были частью глобального океана магмы, покрывавшего поверхность Луны вскоре после ее образования.
И ученые все еще собирают информацию из образцов, доставленных миссией Chang’e 5 2020 года. Исследование, опубликованное 6 сентября в журнале Science китайской группой, обнаружило стеклянные бусины, которые указывают на то, что Луна была вулканически активна всего 125 миллионов лет назад, когда динозавры еще бродили по Земле, вопреки общепринятому мнению, что ее вулканы молчат уже миллиард лет.
1. JWST делает новые открытия — и дает некоторые ответы
На этом потрясающем снимке туманности Змеи, сделанном камерой NIRCam, JWST выявил несколько протозвезд (вверху слева) с джетами, которые выровнены не только друг с другом, но и с нитью молекулярного облака, из которого они образовались. Автор: NASA, ESA, CSA, K. Pontoppidan (Лаборатория реактивного движения NASA) и J. Green (Институт науки космического телескопа)
Неудивительно, что космический телескоп имени Джеймса Уэбба (Jwst) снова попал в наш список. Хотя он сделал слишком много открытий, чтобы упомянуть их все, мы выделяем несколько открытий 2024 года в широком спектре областей, от планет и звезд до некоторых из самых больших вопросов о ранней истории космоса.
В выпуске 22 февраля НаукаВ статье JWST были представлены наилучшие на сегодняшний день доказательства существования нейтронной звезды, которую астрономы считают оставленной сверхновой SN 1987A в Большом Магеллановом Облаке. Инфракрасный телескоп зафиксировал свечение ионизированного газа, атомы которого — называемые ионами — выбили несколько электронов высокоэнергетическими фотонами. «Чтобы создать эти ионы, которые мы наблюдали в выбросах, было ясно, что в центре остатка SN 1987A должен быть источник высокоэнергетического излучения», — сказал ведущий автор Клаес Франссон из Стокгольмского университета в пресс-релизе. «Вероятны лишь несколько сценариев, и все они связаны с недавно рожденной нейтронной звездой».
В апреле JWST продемонстрировал свои возможности в области экзопланетной науки после наблюдения за звездным светом, проходящим через атмосферу газового гиганта WASP-43 b. Объединив информацию о молекулах, которые увидел телескоп, с трехмерными климатическими моделями, исследователи смогли составить карту погоды планеты с расстояния в 280 световых лет: облачная ночная сторона, ясная дневная сторона и ветры на экваторе, достигающие скорости около 5000 миль в час (8050 км/ч).
В июньском выпуске было отмечено еще одно новшество JWST: открытие выровненных струй из группы формирующихся звезд. Астрономы давно подозревали, что звезды, рожденные из одного и того же молекулярного облака, должны вращаться в одном направлении, что обусловлено движением облака. Но они никогда не наблюдали такого выравнивания, пока острый глаз JWST не поймал около 20 протозвезд в туманности Змеи, причем все струи были выровнены в пределах 24° от оси нити, которая их сформировала.
И если вы помните прошлогодний список, вы, возможно, помните потенциально «разрушающие вселенную» галактики, которые JWST обнаружил менее чем через миллиард лет после Большого взрыва: шесть галактик, сияющих так ярко, что астрономы подозревали, что каждая из них содержала до 100 миллиардов солнечных масс звезд. Галактики столь массивные не должны формироваться так быстро, что вызывает опасения относительно нашего понимания того, как собиралась ранняя материя.
С тех пор исследователи работали над объяснением этого открытия. В августовской статье, опубликованной в The Astronomical Journal, команда, использующая данные обзора раннего выпуска Cosmic Evolution Science телескопа JWST, показала, что галактики имеют нормальные массы и вместо этого получают усиление яркости от аккреционных дисков вокруг их центральных сверхмассивных черных дыр. Новые наблюдения телескопа JWST показали наличие горячего, быстро движущегося газа в этих галактиках — отличительный признак аккреционного диска вокруг черной дыры.
«Суть в том, что нет никакого кризиса с точки зрения стандартной модели космологии», — сказал соавтор исследования Стивен Финкельштейн, профессор астрономии Техасского университета в Остине.
Хотя галактики не росли быстрее, чем ожидалось, «мы все еще видим больше галактик, чем предсказывалось» на этом раннем этапе примерно в два раза, сказала ведущий автор Кэтрин Чворовски, также из Техасского университета в Остине. Астрономы задаются вопросом, не может ли этот странный результат быть следствием того, что ранние звезды все еще формировались относительно быстро, легче собираясь в галактики.
Итак, пока одна загадка разгадана, другая всплыла. Оставайтесь с нами — возможно, в следующем году JWST прольет еще больше света на эту новую космическую загадку.
Бюджетный дефицит угрожает будущему NASA
Сокращение расходов сказалось на других миссиях NASA в 2024 году.
17 июля НАСА ошеломило научное сообщество, отменив миссию лунохода стоимостью 450 миллионов долларов, который уже был построен. Полярный исследовательский марсоход Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) должен был искать водяной лед около южного полюса Луны в рамках подготовки к будущим экипажам Artemis, которые могли бы поселиться в этом районе. Ему нужно было только пройти испытания на воздействие окружающей среды и быть загруженным в ракету для запуска в 2025 году. Желая сократить расходы, НАСА предложило бесплатно отдать марсоход любой компании или организации, которая была бы готова взять на себя расходы по его полету на Луну и выполнению его первоначальной миссии.
Тем временем рентгеновский телескоп Chandra провел 2024 год, празднуя 25 невероятно продуктивных лет наблюдений, одновременно направляясь на гильотину. Хотя он все еще полностью функционален как рентгеновский телескоп с самым высоким разрешением в небе, в марте NASA заявило, что уволит большую часть своего персонала в конце года. NASA также указало в своем бюджетном запросе на 2025 год, что планирует сократить миссию до «минимальных операций» — прелюдии к окончательному закрытию телескопа. Ученые отреагировали необычайным возмущением, и несколько членов Конгресса присоединились к ним, что привело к тому, что NASA объявило 23 октября, что оно приостановит работу обсерватории, пока Конгресс не выделит средства на 2025 год.
Эти проблемы являются симптомами более широкого недуга в NASA, который был раскрыт в комплексном отчете под названием NASA at a Crossroads, опубликованном 11 сентября Национальными академиями наук, инженерии и медицины (NASEM). Этот орган также отвечает за влиятельные обзоры астрономии и планетарной науки, которые каждые десять лет направляют Конгресс, НАСА и другие финансирующие агентства при принятии решения о том, каким проектам отдать приоритет. <стр>Суть проблем NASA в том, что покупательная способность агентства оставалась практически неизменной в течение последних двух десятилетий, однако ему поручено брать на себя больше проектов, чем когда-либо. Это стремление к большему количеству миссий происходит за счет поддержания существующих ресурсов и инфраструктуры NASA. В отчете NASEM говорится, что «во время своих инспекционных поездок комитет увидел некоторые из худших объектов, которые когда-либо видели многие из его членов». В отчете выделяется Deep Space Network — глобальная сеть радиотарелок NASA, отвечающая за связь со всем, от JWST до зондов Voyager, — как особенно перегруженная и остро нуждающаяся в модернизации.
В отчете также критиковалось отсутствие долгосрочного стратегического планирования у NASA, особенно в программе Artemis. Комитет также предупредил, что опора на коммерческий сектор в разработке и выполнении своих миссий грозит превращением NASA в простого контролера контрактов и потерей рабочей силы в пользу более вдохновляющих организаций и компаний.
Истории, за которыми стоит следить в 2025 году
- Миссия NASA Lucy по исследованию троянских астероидов Юпитера пролетит мимо углеродистого мира главного пояса 52246 Donaldjohanson 20 апреля по пути к газовому гиганту.
- Обсерватория Веры К. Рубин в Чили должна увидеть первый свет 16 мая 2025 года. Затем обсерватория пройдет проверку для готовности к эксплуатации
в середине августа. - Амбициозная миссия NASA Artemis II, которая отправит четырех астронавтов в 10-дневное путешествие вокруг Луны, нацелена на запуск не ранее сентября 2025 года.
- Инициатива NASA Commercial Lunar Payload Services запланировала три запуска на 2025 год. Миссия Griffin 1 испытает посадочный модуль Astrobotic (без отмененного марсохода VIPER); Lunar Pathfinder выведет орбитальный аппарат вокруг Луны; и Intuitive Machines 3 будет транспортировать несколько полезных грузов, включая спутник ретрансляции данных и марсоход.
Читайте также:
Проблемы освоения космоса