Sidera spectans | Наблюдая за звездами

Что влияет на скорость звёзд в галактиках? 🌀

Под недавним постом о том, что спиральные рукава галактик представляют собой не постоянные материальные структуры, а динамические волны повышенной плотности, увидел вопрос в комментариях: «Любопытно, а что вообще порождает эти волны плотности? И какая сила заставляет звёзды ускоряться между рукавами?»
Давайте разберём динамику этого процесса с точки зрения физики. Она состоит из двух составляющих, складывающихся воедино.

1. Орбитальная динамика звёзд в волновом поле
В отличие от автомобилей, которые регулируют скорость самостоятельно, движение звёзд полностью подчинено гравитационному потенциалу галактики. Механизм их прохождения сквозь спиральные рукава объясняется законом сохранения энергии.
Когда звезда движется по своей орбите вокруг галактического центра, она периодически приближается к зоне повышенной концентрации массы — спиральному рукаву. Поскольку в рукаве сосредоточены огромные объёмы газа, пыли и звёздного вещества, его совокупное гравитационное притяжение начинает воздействовать на подлетающую звезду. На этом этапе звезда испытывает ускорение.
Однако при выходе из рукава ситуация меняется на противоположную: звезда продолжает движение вперёд по орбите, но оставшаяся позади масса рукава начинает оказывать на неё тормозящее воздействие. Преодолевая это притяжение, звезда теряет кинетическую энергию и её скорость снижается.

Здесь возникает вопрос: если скорость снижается после пролета рукава, то почему такая плотность и светимость сосредоточена именно в нем? В теории волн плотности «пробкой» называют ту область, где космические объекты проводят максимум своего времени, а не где они имеют минимальную скорость. Из-за того, что огромная гравитация рукава тормозит улетающую звезду, траектория её движения искривляется. Звезда начинает двигаться по дуге и чисто геометрически задерживается в этой зоне дольше. В результате на данном отрезке пути единовременно концентрируется большее число объектов, добавляя 10-30% светимости рукава (а про облака газа и звездообразование уже писал здесь).

2. Конфликт двух скоростей. Радиус коротации
Но помимо взаимодействия звезд со спиральными рукавами надо учитывать и их особенности движения относительно центра галактики. Чем ближе звезда к центру галактики, тем быстрее она мчится по своей орбите. Но волны плотности вращаются вокруг центра галактики с постоянной угловой скоростью на любом расстоянии от центра.

Из-за этого внутри одной галактики возникают три абсолютно разные зоны:
Внутренняя зона (Ближе к центру): здесь звёзды вращаются быстрее, чем движется спиральный рукав. Они на полной скорости догоняют рукав сзади, влетают в него, тормозятся его гравитацией и вылетают вперёд по ходу движения.
Внешняя зона (На окраинах): здесь звёзды движутся медленнее, чем волна плотности. В этой области уже спиральный рукав догоняет звезды, оставляя их позади себя.
Полоса идеального баланса: между быстрой внутренней зоной и медленной внешней существует математическая граница, где скорость звёзд и скорость спирального рукава абсолютно одинаковы. Эту невидимую черту астрофизики называют окружностью (или радиусом) коротации. Звезда, которой «повезло» родиться строго на этом радиусе, движется синхронно с волновым узором. Для неё спиральный рукав неподвижен.

И здесь важно понимать, что весь этот грандиозный процесс происходит в Галактике одновременно. Пока во внутренней зоне звёзды на полной скорости прошивают спиральные рукава, то ускоряясь, то замедляясь, на далёких окраинах уже сами рукава волнами накатывают на медленные звёзды. И где-то между пролегает та самая узкая полоса коротации — область, где не происходит таких масштабных событий, а все как-будто застыло в спокойном, размеренном движении.

Как думаете, а где нам повезло расположиться в нашей Галактике?

#sidera_познание #космос #астрономия #наука

М82 - Галактика Сигара 🌀

В прошлый раз мы познакомились с великолепной спиральной галактикой Боде (М81). Но самое интересное, что у неё есть ближайшая соседка, которая делит с ней один и тот же кусочек неба. Знакомьтесь — галактика Сигара, внесенная в каталог Шарля Мессье под номером М82.
С Земли этот объект выглядит совершенно иначе. Если М81 — это аккуратная спираль, то М82 — это арена настоящего космического хаоса.

Что она из себя представляет?
М82 — это классическая галактика со вспышкой звездообразования. Она расположена на том же расстоянии от нас, что и галактика Боде — около 12 миллионов световых лет.
Для астрономов Сигара уникальна тем, что мы смотрим на неё строго с ребра. Из-за этого её дисковая структура вытянулась в длинную, узкую полосу, пересеченную темными областями пыли, что делает её визуально похожей на тлеющую сигару.
Но самое главное скрыто внутри: новые звезды рождаются здесь с бешеной скоростью — в 10 раз быстрее, чем в нашем Млечном Пути! Из самого центра галактики в космос перпендикулярно её диску вырываются колоссальные фонтаны раскаленного водорода, светящиеся ярко-красным цветом.

Откуда столько энергии?
Причина такой бурной жизни Сигары — её прошлое. Около 200–300 миллионов лет назад галактика Сигара и галактика Боде прошли в опасной близости друг от друга.
Они не столкнулись лоб в лоб, но мощная гравитация огромной М81 буквально всколыхнула и смяла недра М82. Представьте, что вы сильно встряхнули бутылку с газировкой. Гравитационный удар сжал гигантские облака межзвездного газа внутри Сигары, запустив цепную реакцию бешеного рождения миллионов новых звезд. За эту активность Сигаре приходится платить: частые взрывы сверхновых звезд порождают мощный галактический ветер, который буквально выдувает вещество из галактики наружу.

Где она находится?
Найти М82 на небе просто, если вы уже отыскали галактику Боде. Они находятся в созвездии Большой Медведицы настолько близко друг к другу, что в телескоп с небольшим увеличением их можно увидеть одновременно в одном поле зрения — красивейшая космическая пара.

Как её открыли?
В историю астрономии эта пара вошла неразлучно. Обе галактики (и М81, и М82) были открыты в одну и ту же ночь — 31 декабря 1774 года немецким ученым Иоганном Элертом Боде. Позже, в 1779 году, французский астроном Пьер Мешен заново переоткрыл Сигару и передал координаты Шарлю Мессье, который включил её в свой знаменитый список космических ориентиров.

Что можно увидеть в телескоп?
Благодаря высокой яркости, М82 — любимица астрономов-наблюдателей.
В хороший бинокль она видна рядом с М81 как тонкая, едва заметная серебристая лучинка или черточка.
В любительский телескоп (от 100–130 мм) Сигара раскрывается во всей красе: вы четко увидите её вытянутое «тело» с ярким центром и обрезанными краями.
В крупные инструменты (от 200 мм) на темном небе внутри этой «сигары» начинают проступать темные пылевые прожилки и неоднородности структуры — следы того самого древнего гравитационного удара.
1 фото любительская съемка, 2 - с космического телескопа Hubble.

Изучая М82, мы своими глазами видим последствия великих космических аварий, которые меняют облик целых звездных систем.

#sidera_каталог_Мессье #sidera_M82 #космос #астрономия #наука

Почему не исчезают спиральные рукава галактик? 🌀

Когда мы смотрим на снимки спиральных галактик (таких как М81), мы видим красивый, четко очерченный звездный узор. Но в первой половине XX века астрофизики столкнулись с неувязкой: рукава галактик ведут себя не так, как следовало из расчетов.
Галактический диск вращается дифференциально: звезды ближе к центру делают оборот гораздо быстрее, чем звезды на окраинах. Логика и законы физики подсказывали, что при таком движении спиральные рукава должны закручиваться всё туже и туже, пока полностью не сгладятся в однородный плоский блин. По расчетам, это должно было произойти всего за пару оборотов. Однако галактики существуют миллиарды лет без изменений структуры своих рукавов. Почему так происходит?

Теория волн плотности
В 1960-х годах физики Линь Цзяцзяо и Фрэнк Шу нашли математическое решение, которое перевернуло наши представления о структуре галактик. Оказалось, что спиральные рукава — это не просто скопление огромного количества звезд, которые не меняют своего положения. Это волны повышенной плотности, перемещающиеся по галактическому диску.
Самая близкая и понятная аналогия здесь — затор или пробка на оживленной автомобильной трассе: машины едут быстро, тормозят на определенном участке и ускоряются, когда проезжают его. Каждая машина делает это один раз. Но если посмотреть со стороны, кажется, что картина статична: есть пустые участки дороги и с большим скоплением автомобилей. Сами машины внутри нее непрерывно меняются — одни въезжают, другие выезжают, но сама пробка стационарно стоит на месте.

Рукава — звездные инкубаторы?
Но почему тогда рукава так ярко светятся, если звезды там не задерживаются навсегда? Когда в «космическую пробку» влетают гигантские облака межзвездного газа и пыли, они сжимаются от столкновения друг с другом гораздо сильнее, чем одиночные звезды. Это резкое сжатие запускает цепную реакцию — внутри рукавов начинается бешеное и массовое рождение новых звезд. Среди них рождается много массивных, сверхгорячих голубых гигантов. Они светят в тысячи раз ярче нашего Солнца, но живут всего несколько миллионов лет. Они просто успевают родиться, ярко вспыхнуть и умереть (взорваться сверхновыми) прямо внутри рукава, так и не успев из него вылететь. Именно их короткая, но бурная жизнь и подсвечивает спиральный узор, делая его видимым для наших телескопов за миллионы световых лет.

Таким образом, спиральные рукава галактик — это не материальные объекты, а вечные динамические волны, сквозь которые миллиарды лет течет непрерывный звездный поток.

#sidera_познание #космос #астрономия #наука

M81 - Галактика Боде 🪐🌀

С этого поста начнем знакомство с объектами каталога Мессье, с которым мы еще познакомимся поближе.

В XVIII веке французский астроном Шарль Мессье искал кометы. Чтобы постоянно не путать их с постоянными туманными пятнами, он составил список из 110 космических объектов. Сегодня этот каталог — находка для любого любителя астрономии, ведь его объекты очень красиво выходят на астрофотографиях, и их все можно увидеть на небе в телескоп 80-100 мм. Сегодня же начнем знакомство с объектов, входящих в созвездие Большой Медведицы, и первый из них М81 (галактика Боде).

Что она из себя представляет?
М81 — это огромная спиральная галактика, внутри которой кружится более 250 миллиардов звезд. Свет от неё летит до Земли около 12 миллионов лет — по космическим меркам это и не так далеко от нас с вами.
Для ученых галактика Боде— бесценный подарок. Она развернута к нам почти плашмя, позволяя рассмотреть строение спиральных рукавов как на ладони. У нее потрясающе упорядоченная структура: два главных звездных рукава плавно и симметрично закручиваются из самого центра. В этих рукавах сосредоточены миллиарды молодых голубых звезд и гигантские запасы газа, из которого прямо сейчас рождаются новые светила.

Где ее искать?
Искать М81 нужно в созвездии Большой Медведицы. Чтобы сориентироваться, найдите две крайние звезды ковша (Мерак и Дубхе), которые мы использовали для поиска Полярной звезды. Если от Дубхе (верхней звезды стенки) провести мысленную линию в противоположную сторону от ручки ковша и чуть сместиться к северу, вы окажетесь точно в нужном секторе. Показал это место стрелкой на одной из фотографий.

История открытия
Свое имя галактика получила в честь немецкого астронома Иоганна Элерта Боде. Именно он впервые разглядел это блеклое светящееся пятнышко в свой скромный телескоп холодным предновогодним вечером 31 декабря 1774 года. Спустя несколько лет его коллеги Пьер Мешен и Шарль Мессье перепроверили эти координаты, подтвердили открытие и официально внесли объект в каталог под кодом М81.

Что можно увидеть в телескоп?
М81 — одна из самых ярких галактик, доступных для наблюдений с Земли.
В обычный хороший бинокль за городом она будет видна как крошечное, слабое туманное облачко овальной формы.
В любительский телескоп (диаметром от 100–130 мм) вы отчетливо рассмотрите её яркое, плотное и круглое центральное ядро, окруженное блеклым ореолом.
В серьезные любительские аппараты (от 200 мм) на темном небе начинают проступать те самые знаменитые спиральные рукава и темные прожилки космической пыли.

Если у вас есть бинокль, обязательно попробуйте поймать эту галактику в объектив загородной ночью. Вы сможете лично прикоснуться взглядом к свету, который отправился в путь целых 12 миллионов лет назад.

#sidera_каталог_Мессье #sidera_M81 #космос #астрономия #наука

Открытие Харона 🪐

Что вы увидели, глядя на это фото? Просто размытое пятно? А это фотография Плутона, которая помогла открыть его спутник - Харон.

В июне 1978 г. Джеймс Кристи из Морской обсерватории США, просматривая свежие фотопластинки, полученные на 155-см астрометрическом телескопе (Флагстафф, шт. Аризона), заметил, что изображение Плутона на них не совсем симметричное: круглая «клякса» имеет чуть заметный выступ. Кристи и его коллега Роберт Харрингтон пересмотрели пластинки прошлых лет, вплоть до 1965 г. и обнаружили, что на некоторых из них, снятых при особенно высокой четкости изображений, также заметен выступ, причем от ночи к ночи он смещается. Сомнения исчезли — это спутник!

Еще один интересный факт: открытие спутника произошло всего в шести километрах от обсерватории Ловелла, где в 1930 г. открыли саму планету.

Я знал, что астрономы кропотливые и терпеливые люди, готовые часами сидеть за фотографиями неба. Но ощущается невероятно, что по одному из множества размытых светлых пятнышек на фотопластине можно сделать такие выводы и придти к великому открытию.

#sidera_Плутон #sidera_Харон #космос #астрономия #наука

Главный ориентир неба: три факта о Большой Медведице, которые вы могли не знать 🐻✨

Спросите любого человека, какое созвездие он сможет отыскать на небе за три секунды, и абсолютное большинство вспомнит Большую Медведицу. Точнее, её знаменитый ковш из семи ярких звезд. Это главный символ нашего северного неба.

Почему Медведица — это Ковш?
Здесь есть забавная, но важная деталь. Семь ярких звезд, которые мы все знаем с детства — это вовсе не всё созвездие Большой Медведицы, а астеризм (группа звезд, образующая узнаваемый узор на небе, которая имеет собственное название, но не является официальным созвездием). Само созвездие гораздо больше: если уехать подальше от городских фонарей, ниже и правее ковша можно разглядеть другие, более тусклые звезды, которые образуют «морду» и «лапы» зверя.

Но самое удивительное — это древние мифы. Три с половиной тысячи лет назад индейцы Северной Америки (которые никогда не общались с европейцами или древними греками) тоже видели в этом узоре именно медведя! Получается, ковш на небе — один из старейших памятников человеческой фантазии.
Приведенные изображения из программы Stellarium и из набора "Зеркало Урании", где ручка ковша - это хвост медведицы, это лишь одна из интерпретаций. Дело в том, интерпретация рисунка созвездия нигде не регламентирована, четко заданы только границы на небесной сфере. Поэтому можно свободно проводить какие угодно линии между звездами, главное, чтобы вам было понятно. Например, Ханс Аугусто Рей в своей книге "Звезды" приводит иное изображение, где ручка ковша - это голова медведицы (еще не раз буду делать ссылку на эту книгу).

Найти полярную звезду
Большая Медведица — это идеальный ориентир на небе. Именно с её помощью проще всего найти Полярную звезду, которая всегда указывает строго на север.
Сделать это очень просто:
- Найдите две крайние звезды, которые образуют переднюю стенку ковша (Мерак и Дубхе).
- Мысленно проведите через них прямую линию снизу вверх.
- Продлите эту линию дальше в небо примерно на пять таких же расстояний, какая высота у стенки ковша.
- Ваш взгляд упрется в одинокую, не самую яркую, но важную звезду. Это и есть Полярная звезда — кончик хвоста Малой Медведицы.

Тест на зрение
Если сегодня вечером небо будет чистым, посмотрите внимательно на среднюю звезду в ручке ковша (Мицар). Пары секунд пристального взгляда хватит, чтобы заметить: прямо над ней притаилась крошечная, еле заметная тусклая точка — звезда-спутник Алькор.
В древности у многих народов (например, у арабов и римлян) этот небесный тандем использовался как строгий тест на зрение для новобранцев. Если парень мог четко разглядеть эту маленькую точку в темноте, его без лишних вопросов брали в элитные войска — в лучники или разведчики. У меня получилось их различить!

А дальше мы рассмотрим, что можно увидеть в этом созвездии с помощью бинокля или телескопа, и узнаем, чем еще знаменита Большая Медведица.

#sidera_Большая_Медведица #космос #астрономия #наука

Что мы видим, когда смотрим на ночное небо? 🌌👀

Каждый раз, когда мы ясной ночью смотрим вверх, мы сталкиваемся с тем же самым зрелищем, которое завораживало человечество на протяжении тысяч лет. Давайте разберем, из чего на самом деле складывается эта привычная картинка над нашей головой.

Как родились созвездия
Если бы вы оказались на ночном холме три или четыре тысячи лет назад, небо показалось бы вам невероятно ярким — тогда не было городского светового загрязнения, и Млечный Путь просто сиял. Но как не потеряться в этом пространстве сияющих точек? Человеческий мозг работает так, что в любом случайном наборе точек или рисунке хочет увидеть что-то ему известное. Так и родились созвездия.
Люди стали мысленно соединять самые яркие звезды линиями, собирая их в знакомые фигуры. Так на небе появились Большая Медведица, Орион, Кассиопея и Андромеда. Для охотников и земледельцев эти узоры были не просто сказками: по ним определяли стороны света, понимали, когда пора сеять урожай, и ориентировались в океане.

Оптическая иллюзия
Глядя на небо, подсознательно кажется, что звезды находятся от нас на одном расстоянии, закрепленные на подвижной сфере. В древности люди были уверены в этом, но сейчас мы знаем, что это не так. Звезды внутри одного созвездия физически никак не связаны друг с другом. Например, в знаменитом ковше Большой Медведицы одна звезда может находиться в 80 световых годах от нас, а соседняя по рисунку — в 120 световых годах. Между ними — колоссальная космическая пропасть в триллионы километров, но с Земли они кажутся близкими соседями.

Что именно мы способны разглядеть на небе невооруженным глазом?
Звезды: На идеальном, абсолютно темном загородном небе человеческий глаз может одновременно насчитать около 2–3 тысяч одиночных звезд (всего на небесной сфере их доступно около 6 тысяч).
Только наши соседи: Абсолютно все одиночные звезды, которые вы видите без бинокля — это жители нашего «ближнего двора» в нашей родной галактике Млечный Путь. Мы физически не способны увидеть глазом одиночную звезду из другой галактики.
Глубокий космос: Без оптики мы можем поймать лишь редкие объекты глубокого космоса. Например, Плеяды (красивое рассеянное звездное скопление в Тельце) или Туманность Андромеды — гигантскую соседнюю галактику, которая видна в виде блеклого, едва заметного туманного пятнышка. Но это пятнышко — свет от триллиона звезд, который летел к нам 2,5 миллиона лет!

В следующих постах мы начнем разбирать созвездия и обсудим, что можно увидеть прямо сейчас на осеннем небе.

#sidera_созвездия #космос #астрономия #наука

Кстати, это фото - не фотошоп и не ИИ. Это часть реальной фотографии от космического телескопа James Webb

Шаги дальше🌌👁️

"Завершив" посты про Солнечную систему, я задумался: про что писать дальше? Мы изучили Солнце, планеты, их спутники и множество "мелких" тел. Но что представляет собой вся эта масштабная система в объемах бескрайнего космоса?? Кажется, что мы охватили нечто грандиозное. Но вся наша Солнечная система со всеми её планетами и Солнцем — это даже не капля в бескрайнем океане Вселенной. И есть два направления, в которых мы будем постепенно двигаться:

Наблюдательная астрономия
Это то, с чего всё началось тысячи лет назад, и то, что каждый из нас может увидеть ясной ночью. Мы выходим на улицу, смотрим вверх и видим созвездия — Большую Медведицу, Орион, Кассиопею. Нам кажется, что эти звезды висят на куполе неба рядышком, образуя аккуратные узоры. Постараюсь рассказать вам про каждое созвездие и то, что можно в нем увидеть своими глазами через бинокль или телескоп. Звезды, кометы, рассеянные и шаровые скопления, планетарные и диффузные туманности... Так много красивого, что хочется показать! Но нельзя изучать космос лишь регистрируя факты без объяснения их сути. Поэтому переходим ко второму направлению:

Астрофизика
Здесь ученые используют физику с математикой. Все планеты обращаются вокруг Солнца. Почему? Каким законам подчиняется их движение? Что представляют собой другие звезды, все ли они как наше Солнце? А есть то, что мы не видим? Как устроена Вселенная? На эти вопросы мы также получим ответ. Поверьте, там есть о чем рассказать, что сможет поразить воображение.

P.S. Еще учась в начальной школе, я сильно увлекся темой космоса. Постоянно искал книги об этом в детской библиотеке и ждал их в качестве подарка на праздники. Тогда же я завел себе большую бумажную тетрадь, в которую бережно выписывал всё, что узнавал, стараясь разложить информацию максимально структурно и последовательно.
То время прошло, сейчас наступила эпоха тотальной цифровизации, а актуальные данные можно в два клика найти в интернете (например, на том же сайте NASA). Но детское желание структурировать интересную мне информацию никуда не делось. Теперь я решил реализовать его в формате этого канала.
Здесь я подаю информацию последовательно, стараясь не перескакивать на отдаленные темы, чтобы мои посты со временем можно было читать как полноценную связную энциклопедию. Именно поэтому при рассмотрении Солнечной системы у нас не было случайных фотографий глубокого космоса и далеких галактик (как например прикрепленная к посту туманность конская голова в объективе телескопа Hubble) — мы шли по нашему родному дому шаг за шагом. А как вам такой формат ведения канала?

#sidera_планы #космос #астрономия #наука

20 лет в один конец: «Кассини» 🚀💔

В истории космонавтики было много хороших автоматических станций, но аппарат Cassini стоит особняком. Этот шеститонный гигант размером с пригородный автобус улетел с Земли в 1997 году и провел в космосе ровно 20 лет. Из них 13 лет он работал искусственным спутником Сатурна. Именно благодаря его камерам мы получили все те сверхчеткие снимки колец и спутников, о которых говорили в прошлых постах.

Главные подвиги
До «Кассини» наши знания о Сатурне были обрывочными — мимо него лишь ненадолго пролетали «Вояджеры». «Кассини» же посвятил ему большую часть своей работы в космосе. Он сбросил на Титан зонд «Гюйгенс», впервые показав нам метановые моря. Он же обнаружил, что на маленьком Энцеладе бьют водяные гейзеры, а еще запечатлел гигантский шестиугольный вихрь на северном полюсе планеты — геометрическую аномалию размером в две Земли.

Почему его пришлось уничтожить?
К 2017 году у аппарата практически полностью закончилось топливо. Оставить его просто болтаться на орбите ученые не могли. Существовал серьезный риск, что неуправляемый мертвый корабль когда-нибудь случайно врежется в Энцелад или Титан и занесет туда земные бактерии. Это могло бы навсегда испортить будущие поиски внеземной жизни.
Инженеры NASA приняли тяжелое решение, которое назвали «Гранд-Финалом». Они направили «Кассини» туда, куда никто и никогда не решался сунуться — в узкую (по космическим меркам) 2000-километровую щель между Сатурном и его внутренними кольцами. На бешеной скорости робот совершил 22 опаснейших нырка, передав уникальные данные о плотности колец.

Последний вздох
15 сентября 2017 года «Кассини» совершил свой последний прыжок. Он вошел в плотные слои атмосферы Сатурна на скорости 120 000 км/ч. Нагреваясь от трения, робот до самой последней секунды боролся с потоками газа, из последних сил удерживая свою антенну направленной на Землю. Он передавал данные о химическом составе верхних облаков до тех пор, пока связь окончательно не прервалась. Через мгновение он раскалился, расплавился и навсегда стал частью планеты, которую изучал всю свою жизнь.

Данные, которые он успел передать перед гибелью, ученые анализируют до сих пор. «Кассини» ушел красиво, открыв нам много нового об этой красивой планете.

#sidera_Сатурн #космос #астрономия #наука #Cassini