космос

Некоторые могут подумать что я тупо сфоткал песок, но не будь все так просто..., это 500 миллионов звезд в центре галактики Андромеды.

Наша Галактика оказалась экстраординарно бедной

Космический телескоп «Гайя» позволил оценить скорость движения рекордного количества звезд в Млечном Пути, и новые данные оказались крайне неожиданными. Дело не только в том, что его масса упала во много раз: стало ясно, что сама структура Галактики не такая, как думали раньше.

Космический телескоп «Гайя» на фоне диска нашей Галактики

Примерно полвека назад астрономы обнаружили, что внешние части галактических дисков вне Млечного Пути вращаются значительно быстрее, чем должны бы. Скажем, в Солнечной системе планеты, близкие к Солнцу, вращаются быстро, а более далекие — медленно, и это кажется логичным следствием ослабевания действующего на них притяжения светила. А вот в иных галактиках внешние области вращаются без убывания скоростей вращения — как будто их раскручивает какая-то огромная, но невидимая масса (темная материя).

Это наблюдение совершило революцию в космологии и в итоге в физике. Но оценить, как обстоят дела со скоростями вращения в других галактиках, оказалось намного проще, чем сделать это «у себя дома».

Наблюдать за крупным объектом, находясь внутри него, сложно: например, с нашего места в Галактике видеть другие ее части мешают не только пыль и газ, но и центральная ее часть (что находится за ней — прямыми наблюдениями проверить очень сложно). Революцию в вопросе произвел лишь космический телескоп «Гайя», запущенный 10 лет назад и работающий в точке Лагранжа L2, в полутора миллионов километров от Земли. Он может наблюдать более миллиарда звезд — рекордный показатель в истории астрономии. Однако обработка такого объема данных занимает массу времени и очень сложна.

Поэтому только сейчас в журнале Astronomy and Astrophysics вышла статья, суммирующая данные «Гайи» о скоростях вращения звезд в диске Млечного Пути. Она во многом опирается на результаты наблюдений и работы, вышедшие по этой теме ранее. Авторы новой статьи составили кривые, показывающие скорости вращения звезд в различных частях нашей галактики. Поскольку эти скорости определяются действующей на эти звезды гравитацией, именно по ним можно узнать реальную массу Млечного Пути, которая до этого оставалась объектом ожесточенных дискуссий.

Работа принесла два больших сюрприза. Во-первых, оказалось, что Млечный Путь не показывает ускоренного вращения краев галактического диска, как почти все сколько-нибудь хорошо изученные спиральные галактики, кроме нашей. На расстоянии от 63 до 86 тысяч световых лет от центра Млечного Пути скорость вращения его звезд вокруг галактического центра падает в среднем на 30 километров в секунду. Это не так мало: например, Солнце вращается вокруг ядра Галактики со скоростью 230 километров в секунду. Фактически убывание скоростей вращения звезд в нашей Галактике выглядит как «кеплеровское замедление», сходное с тем, что видно для внешних планет Солнечной системы. И не наблюдаемое пока в других галактиках Вселенной, похожих на нашу.

Это не значит, что темной материи у нас нет: по расчетам авторов новой работы, ее здесь втрое больше, чем обычной. Проблема в том, что для других спиральных галактик это соотношение — шесть к одному, то есть вдвое больше.

Кривая изменения средней скорости звезд в диске Млечного Пути по мере удаления от его центра. Вначале скорость резко возрастает, однако после 15 тысяч парсек начинает снижаться. Такой картины нет в других спиральных галактиках сходной светимости

Второй большой сюрприз: масса Млечного Пути оказалась равна примерно 200 миллиардам масс Солнца. Это примерно в пять раз меньше прошлых общепринятых оценок (триллион солнечных масс) и заметно меньше, чем у других спиральных галактик тех же размеров, что наша, наблюдаемых астрономами. Из этого следует, что оценки масс галактик — спутников Млечного Пути (например, Большого Магелланова облака) нужно пересматривать «вниз», причем довольно сильно.

Авторы исследования отметили, что, согласно их результатам, Млечный Путь оказывается экстраординарно редкой и экстраординарной бедной материей Галактикой. Причины этого пока не ясны.

Среди возможных объяснений ученые приводят то, что после 8-10 миллиардов лет назад наша Галактика практически не испытывала крупных слияний и поглощений (то есть не присоединяла к себе другие галактики). В то же время большинство других наблюдаемых спиральных галактик испытывали крупные слияния не позднее шести миллиардов лет назад. Возможно, что и малое число поздних слияний и малое количестве темной материи у нас как-то связано с тем, что строение рукавов в нашей галактике несколько отличается от большинства наблюдаемых спиральных.

Другое объяснение: «Гайя» использует иные методы для учета скоростей движения галактик. Если с ней что-то не так, то новые результаты по массе и скоростям в Млечном Пути тоже некорректны. В каком-то смысле такой вариант не менее потрясающий, чем первый, поскольку на точности цифр «Гайя» основывается немало выводов астрономов за последние годы.

Отдельно отметим, что если цифры «Гайи» все же корректны, то гипотеза модифицированной ньютоновской динамики (МОНД) неверна. Модифицированная ньютоновская динамика — это теория, предполагающая, что гравитация имеет разную силу для разных расстояний. То есть это объяснение, полностью альтернативное современной физической картине мира, основанной на теории относительности, несовместимой с таким подходом.

МОНД долгие годы пользовалась определенной популярностью, поскольку позволяет и объяснить слишком быстрое вращение дисков других галактик, и не искать темную материю, которая объясняла бы такое вращение. Но, если в нашей Галактике никакого быстрого вращения периферических частей галактического диска нет, а есть кеплеровское замедление его звезд, то МОНД, очевидно, неверна: гравитация не может ослабевать с расстоянием везде, кроме Млечного Пути.

Зато другие подходы — конкретнее, темная материя — с новой работой получили серьезное подтверждение. Количество темной материи в разных галактиках может различаться в рамках самых разных гипотез о ее природе. Теперь осталось лишь выяснить, какая именно из них верна: та, что опирается на данные гравитационного телескопа LIGO, или какие-то иные.

Статья спизжена отсюда

Объект Хербига — Аро HH 211 на свежем снимке Джеймса Уэбба Такие объекты – это небольшие участки туманностей, связанные с молодыми звёздами. Они образуются, когда газ, выброшенный звёздами, вступает во взаимодействие с близлежащими облаками газа и пыли на скоростях в несколько сотен километров в секунду.

Хаббл запечатлел необычную пару галактик Arp 107

Космический телескоп «Хаббл» запечатлел Arp 107 — пару галактик, находящихся в самом разгаре столкновения друг с другом. Галактика в левой части снимка относится к сейфертовским. Она обладает активным ядром галактики и невероятной яркостью. Большая галактика соединяется с меньшей через «мост» из пыли и газа. Все это столкновение разворачивается на расстоянии 465 млн световых лет от Земли.

Arp 107 входит в Атлас пекулярных галактик (Atlas of Peculiar Galaxies), куда входит уже 338 объектов. «Хаббл» сделал снимок пары как раз в рамках программы по изучению галактик из атласа, в целях которой указано формирование новых снимков объектов для предоставления общественности и обновления базы.

Ранее «Хаббл» сделал не менее зрелищный снимок. Космический телескоп запечатлел яркие взаимодействующие сейфертовские галактики, получившие обозначение AM 1214-255. Их яркость обусловлена процессами с выделением большого количества энергии, проходящими в их активных ядрах. А в апреле этого года космический телескоп «Джеймс Уэбб» запечатлел мощное слияние галактик, начавшееся около 700 млн лет назад и вызвавшее огромный всплеск звёздообразования.

Логичные, но игнорируемые вопросы о Мультивселенной.

Медики испытали препарат от потери костной массы в космосе

Новый препарат BP-NELL-PEG помог успешно обратить вспять потерю костной массы при остеопорозе. По словам ученых, в будущем его можно будет использовать во время космических полетов.

Находясь на низкой околоземной орбите, космонавты теряют примерно один процент костной массы в месяц, что может стать критически важным фактором, ставящим под вопрос долгожданные длительные полеты в космос, например на Луну и Марс. Ученые упорно пытаются преодолеть эту проблему, и недавно свой вклад сделали ортопеды, хирурги и биоинженеры из Медицинской школы Дэвида Геффена при Калифорнийском университете (Лос-Анджелес, США), а также их коллеги из Школы стоматологии Германа Остроу при Университете Южной Калифорнии и Исследовательского центра Эймса NASA.

«Основные риски для здоровья в космических полетах — воздействие микрогравитации, высокие уровни радиации и системные изменения в биологических жидкостях. Все это провоцирует физиологические ухудшения, включая атрофию мышц, слабость костей, снижение иммунитета, изменение зрения и сердечно-сосудистые заболевания. В частности, микрогравитация вызывает потерю костной массы в 12 раз быстрее, чем на Земле. <…> Это повышает вероятность переломов во время длительного космического полета и в более позднем возрасте. В основе нынешней стратегии NASA по смягчению последствий — механическая нагрузка, вызванная физическими упражнениями, для стимулирования функций остеогенных клеток, образующих костную ткань, и ингибирования функций остеокластов, а также для поддержки формирования костей. Но такая стратегия, вероятно, несовершенна», — объяснили ученые.

В исследовании, опубликованном в журнале npj Microgravity, они рассказали об испытаниях препарата, который представляет собой аналог человеческого белка NELL-1 — одной из сигнальных молекул, управляющих процессом роста костной ткани. Как и физнагузки, NELL-1 усиливает функцию остеобластов, ингибирует остеокласты и активирует Wnt/β-катениновый сигнальный путь за счет его связывания с геном Cntnap4 и бета-1-интегрином.

Ученые проверили эффективность препарата BP-NELL-PEG в качестве терапии при потере костной массы у 30-недельных мышей, переживших космический полет. Первая группа грызунов в 2017 году отправилась на МКС вместе с миссией SpaceX CRS-11 и вскоре вернулась на Землю (одна подгруппа — спустя четыре с половиной недели после старта; вторая оставалась там девять недель), а другая находилась в идентичных условиях в Космическом центре Кеннеди.

Экспериментальный проект космического полета RR-5

Начиная с первой недели пребывания на орбите и потом каждые две недели грызуны получали либо плацебо, либо инъекции BP-NELL-PEG. Аналогичные манипуляции проделывали с испытуемыми животными в лаборатории. Сроки обработки точно совпадали в обеих группах. После этого всех мышей доставили в Калифорнийский университет: там исследователи их умертвили, заморозили и начали изучать скелеты.

«Мы обнаружили, что BP-NELL-PEG значительно усиливает процесс формирования костей (остеогенез, или костеобразование. — Прим. ред.) у мышей, слетавших в космос и остававшихся в лаборатории, без очевидных неблагоприятных последствий для здоровья. Наши результаты подтвердили, что BP-NELL-PEG — многообещающее терапевтическое средство, которое обратило вспять потерю костной массы в результате длительного воздействия микрогравитации и дегенерации скелетно-мышечной системы на Земле. Это особенно важно, когда тренировки с отягощениями невозможны из-за недееспособности (к примеру, после переломов и инсульта)», — рассказали авторы эксперимента.

Чтобы эффективно использовать препарат BP-NELL-PEG и доставлять его на борт Международной космической станции, ученым придется минимизировать количество инъекций. Для этого они уже усилили терапевтический потенциал NELL-1, продлив период полураспада молекулы с 5,5 до 15,5 часа без потери биоактивности. Теперь в планах исследователей — подтвердить свои выводы в испытаниях с людьми.

Статья спизжена отсюда

Определены реакции, способные зародить жизнь на других планетах

Перебрав все известные химические элементы и различные способы их смешения, команда ученых выделила почти три сотни химических реакций, способных зародить жизнь на экзопланетах. Причем условия в этих мирах совершенно не обязаны быть хоть сколько-то похожими на земные. Новая работа позволит значительно увеличить количество экзопланет, теоретически пригодных для неизвестной нам жизни, а значит, и расширит область ее поисков.

Жизнь на далекой экзопланете — если она там существует — может быть совсем не похожа на ту, к которой мы привыкли на Земле. К тому же, учитывая широкий набор известных нам химических элементов и огромное разнообразие планет во Вселенной и условий на них, будет большим упущением искать жизнь лишь на так называемых землеподобных планетах. Похожим образом думает группа ученых из США и Австралии, решившая определить, какие процессы могли бы привести к появлению жизни в других мирах, существующих в широком диапазоне геохимических и космохимических условий, некоторые из которых существенно отличаются от условий современной Земли.

«Происхождение жизни, по сути, представляет собой процесс возникновения „чего-то из ничего“. Но это „что-то“ не может появиться только один раз. Жизнь сводится к химии и условиям, которые могут генерировать самовоспроизводящуюся модель реакций», — пояснил Бетюль Качар (Betül Kaçar), астробиолог, профессор бактериологии из Университета Вашингтона в Мэдисоне (США) и соавтор исследования.

Тем самым для возникновения жизни в условиях любой планеты должна существовать постоянно воспроизводящаяся относительно простая химическая реакция, продукты которой сами ускоряют эту реакцию. В химии такие реакции называются автокаталитическими. По сути, размножение и рост (то есть деление клеток) живых организмов и есть сложная автокаталитическая реакция. Так, пара особей одного вида, размножаясь, создает новые особи, тоже способные к размножению и ускоряющие эту «реакцию».

Учитывая сходство динамического поведения живых и чисто химических автокаталитических систем, ученые пришли к выводу, что в появлении жизни решающую роль играли одна или несколько простых автокаталитических реакций. Авторы нового исследования решили собрать наиболее полный список таких реакций, найдя 270 вариантов, большинство из которых не включает органические соединения (то есть соединения углерода). Полный список реакций, методы анализа и подробные выводы ученые привели в статье, опубликованной в журнале Journal of the American Chemical Society.

В найденных автокаталитических реакциях участвуют все 18 групп элементов периодической таблицы, включая лантаноиды, актиноиды и даже такие радиоактивные элементы, как торий и уран. При этом условия (температура, давление, кислотность среды и так далее), в которых должны проходить эти реакции, значительно различаются.

Таким образом, анализ существенно увеличил количество вариантов условий на экзопланетах, в которых между простыми химическими соединениями могут самопроизвольно начаться самоподдерживающиеся химические реакции, способные дать начало простейшей жизни.

Остается лишь подобрать для конкретной планеты с конкретными условиями нужную реакцию и попытаться найти молекулы реагентов либо продуктов в ее атмосфере. С другой стороны, авторы исследования отметили, что для некоторых автокаталитических систем требуется эффективное пространственное или временное разделение реагентов и продуктов, позволяющее одновременно протекать основным и вспомогательным реакциям. Это отчасти объясняет, почему природные автокаталитические системы наблюдаются нечасто.

Статья спизжена отсюда

Freefall № 3959 RU