| ← Июнь 2002 → | ||||||
|
1
|
2
|
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
10
|
11
|
12
|
15
|
16
|
||
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
22
|
23
|
|
24
|
25
|
26
|
27
|
28
|
29
|
30
|
За последние 60 дней ни разу не выходила
Сайт рассылки:
http://sozvezdiya.ru/
Открыта:
28-12-2000
Статистика
0 за неделю
Астрономия сегодня
| Информационный Канал Subscribe.Ru |
Здравствуйте, господа подписчики!
Содержание
-
Обратная связь
-
Поправки
Ваше мнение: ошибки в новостях
Какие книги нам нужны
Какие книги у нас есть
"Справочник любителя астрономии"
-
Коллапс
Как взорвать звезду
О роли нейтрино для жизни на Земле
Обратная связь
Поправки
Начну с того, что в прошлом выпуске рассылки мною было допущено две неточности. Первая касалась вопроса об ожидаемом распределении звезд по скоростям вращения. Было сказано, что 65% имеют период меньше 20 суток. На самом деле из контекста было ясно, что вместо слова "меньше" следует читать "больше", поскольку только у медленно вращающихся звезд "Кеплер" сможет обнаружить планеты земного типа. Вторая поправка касается вычисления доли солнечного излучения, попадающей на Землю. В формуле перепутаны числитель и знаменатель, хотя результат записан верно. Печально, что, хотя обе эти ошибки довольно очевидны, никто не сообщил мне о них. Я бы, честно говоря, предпочел, чтобы меня в таких случаях хватали за руку. Кстати, эти ошибки навели меня на мысль о новом опросе.
Ваше мнение: ошибки в новостях
В интересной вам научной новости содержится явная нелепость или ошибка. Ваша обычная реакция...
Какие книги нам нужны
Нынешний выпуск немного задержался, но я надеюсь, что интересная тема окупит двухнедельное ожидание. Но для начала подведем итоги последнего опроса. А они, надо сказать, весьма занимательны. Большинство ответивших (практически ровно 2/3) говорят, что им наиболее интересны описательные научно-популярные книги по астрономии. А ведь именно таких книг меньше всего среди появляющихся в последнее время астрономических изданий. Более сложные научно-популярные книги, литература о любительских астрономических наблюдениях и учебники с энциклопедиями пользуются примерно одинаковой популярностью - в них заинтересованы около половины ответивших. Наконец, примерно 1/7 часть ответивших заинтересована в приобретении специальной литературы по астрономии. Так что, господа издатели, делайте выводы...
Какие книги у нас есть
Кстати по мотивам опроса мне пришло письмо:
- По поводу книг - читал интернет версию "Галактики, ядра и квазары" Ф-Хойл, Москва 1968. Жутко интересно (но сколько времени уже прошло с 1968 года - целая жизнь (моя)). Есть ли что-нибудь свеженькое, хотя бы в магазинах?
Я специально сходил вчера в московский "Дом книги" и, увы, ничего радостного сообщить не могу. В астрономическом разделе с трудом набирается полтора десятка книг: две узкоспециальные монографии; пара энциклопедий (одна из них, "Астрономия. Популярная энциклопедия", весьма посредственного качества); две или три книжки историко-астрономической направленности; две или три детские книжки, среди них переизданная в 1999 году хорошая, но сильно устаревшая "Занимательная астрономия" В. Комарова (впрочем, по нынешним временам у этой книжки есть одно неоспоримое достоинство - цена 19 руб.) Наконец, есть несколько действительно хороших книг, рассчитанных на человека всерьез увлеченного астрономией.
Еще две книжки можно отнести к разряду сложных научно-популярных (тех, что "с формулами"). Это "Рождение звезд" В. Г. Сурдина, вышедшая уже несколько лет назад и "На пульсаре" Б. Б. Кадомцева. Первая, может считаться современным учебником по вынесенной в заглавие теме, а вторая, хотя и построена в модном нынче стиле беседы, на самом деле затрагивает весьма сложные вопросы современной астрофизики. Наконец, последнее стоящее издание - сборник "Астрономические задачи с решениями". Задачи в нем встречаются самого разного уровня: многие вполне доступны начинающему любителю, но некоторые требуют владения основами математического анализа. Сборник составлен все тем же В. Г. Сурдиным, которого по праву можно назвать самым активным на сегодня популяризатором астрономии. Новый сборник удачно дополняет знаменитый задачник "Парадоксальная Вселенная" В. В. Иванова, А. В. Кривова и П. А. Денисенкова, в котором в среднем собраны немного более сложные задачи.
"Справочник любителя астрономии"
Среди всех немногочисленных новых астрономических книг особо выделяется фундаментальный "Справочник любителя астрономии" П. Г. Куликовского. При подготовке пятого издания под редакцией В. Г. Сурдина книга была "переработана и полностью обновлена", что и указано на титульном листе. Справочник относится к той категории книг, которые принято называть настольными. На его почти семистах страницах собрано огромное количество фактических данных. Все изложение построено очень ясно и в то же время компактно. В книге содержатся общая (но весьма подробная) информация об объектах Солнечной системы и звездных системах, даются необходимые сведения из общей астрономии, включая системы небесных координат и счета времени, описывается устройство астрономических инструментов и методики любительских наблюдений. Почти половину книги занимают разнообразные таблицы. Особо хочется отметить 25-страничную "Хронологию астрономии" и 20-страничную русскоязычную астрономическую библиографию. Несмотря на то, что большую часть необходимых мне сведений можно разыскать в Интернете и на относительно высокую цену - 443 руб., я без колебаний приобрел эту книгу, тем более, что тираж очень невелик - всего 2300 экз. Месяц назад в Петербурге я не успел ее поймать, хотя там она стоила 520 руб. Впрочем, если вы уже освоили покупки через Интернет, то советую покупать справочник в астрономическом магазине журнала "Звездочет". И вообще здесь выбор астрономических книг несколько шире, чем в обычных магазинах.
Но что-то я увлекся библиографией... Пора переходить собственно к астрономии. На этой неделе поступило очень интересное сообщение, которое позволит нам немного отвлечься от темы поиска экзопланет и поговорить о грандиозных космических катастрофах.
Supernova 3D
Национальная лаборатория Лос-Аламос в штате Нью-Мехико сообщила о том, что ее специалистам удалось впервые создать трехмерную компьютерную модель взрыва сверхновой звезды. Авторы исследования Майкл Уоррен и Крис Фраер (Michael Warren and Chris Fryer) обнародовали полученные результаты 4 июня на конференции Американского астрономического общества в Альбукерке.
Взрыв сверхновой - катастрофическое событие, завершающее эволюцию массивной звезды, у которой исчерпаны ядерные источники энергии. Большую часть своей жизни звезда перерабатывает содержащийся в ее ядре водород гелий. В результате серии термоядерных реакций четыре протона сливаются в одно ядро гелия, масса которого немного меньше суммы масс протонов. Разница, называемая дефектом массы, выделяется в форме энергии излучения в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна E = mc2. Именно эта энергия поддерживает высокую температуру в недрах звезды, несмотря на то, что звезда постоянно теряет энергию, излучая ее в космос. Высокой температуре соответствует высокое давление, которое противостоит сжимающим звезду силам самогравитации и удерживает ее от катастрофического коллапса.
Когда водород исчерпывается, ядро звезды начинает сжиматься и, если его масса достаточна, то в нем начинается термоядерное горение гелия, который превращается в более тяжелые элементы - углерод, кислород и т. д. вплоть до железа. Дальше железа синтез не идет, поскольку более тяжелые ядра образуются не с выделением, а с поглощением энергии. Рано или поздно запасы термоядерного топлива исчерпываются и лишенное источников энергии ядро звезды, уступает действию неумолимых сил гравитации. Оно как бы проваливается само в себя.
Перед началом коллапса железное ядро звезды имеет поперечник примерно вдвое меньше земного, его средняя плотность составляет десятки тонн на кубический сантиметр, а напряженность гравитационного поля на границе ядра в сотни миллионов раз больше, чем на Земле. В момент катастрофы ядро за несколько десятых долей секунды - именно столько времени требуется для свободного падения с высоты 3000 км при таком чудовищном ускорении - сжимается менее, чем до 100 километров. При этом, как и при падении груза на землю, освобождается потенциальная энергия гравитационного поля. Величина этой энергии колоссальна - 1053-1054 эрг (1046-1047 Дж). Это заметно больше, чем звезда испускает в форме излучения за все время своей жизни. На что же расходуется вся эта прорва энергии?
Значительная ее часть уходит на перестройку вещества в ядре звезды. Разогнанные до околосветовых скоростей электроны врезаются в ядра атомов. Здесь они сливаются с протонами, которые в результате испускают нейтрино и превращаются в нейтроны. Происходит так называемая нейтронизация вещества. Процесс нейтронизации идет с поглощением большого количества энергии, поскольку нейтрон превосходит по массе протон и электрон вместе взятые (а ведь заметная часть энергии уносится нейтрино). Продолжающееся сжатие все плотнее прижимает ядра друг к другу, и, в конце концов, они разрушаются и сливаются. На это тоже затрачивается энергия, сравнимая с той, что выделилась в процессе ядерного синтеза на протяжении всей эволюции звезды. Фактически ядро звезды превращается в одно громадное атомное ядро - нейтронную звезду. (Если масса звезды достаточно велика, сжатие может на этом не остановится, и тогда ядро
превращается в черную дыру. Но о черных дырах мы поговорим как-нибудь в другой раз.)
Итак, жизнь массивной звезды завершается гравитационным коллапсом, то есть катастрофическим сжатием. Но почему же в таком случае происходит взрыв - прямая противоположность коллапсу?
Астрономы столкнулись с этим парадоксом еще в 1960-е годы, когда были предприняты первые попытки смоделировать звездную катастрофу. Созданная в 1966 году в Ливерморской национальной лаборатории одномерная численная модель звезды взрывалась крайне неохотно - только при специально подобранных значениях параметров. Как правило, звезда просто обрушивалась внутрь себя под действием неуравновешенного давлением тяготения, почти ничего не выбрасывая наружу. На короткое время даже получил хождение термин "антивзрыв", который, тем не менее, успел просочиться в фантастику. Его, например, можно встретить в трилогии А. Снегова "Люди как боги". Звездолеты, направляющиеся к центру Галактики, встречают по пути звезду, которая вот-вот должна сколлапсировать. Однако вместо того, чтобы драпать от туда со всей своей сверхсветовой скоростью,
они подлетают поближе, чтобы внимательно рассмотреть диковинный антивзрыв, и опасаются только черной дыры, которая должна образоваться на месте "коллапсара". Хотя как раз черная дыра представляет для внешнего наблюдателя, пожалуй, даже меньшую опасность, чем обычная звезда.
Разобраться с проблемой удалось только три десятилетия спустя, когда была создана двумерная модель взрывающейся звезды. В одномерной модели предполагается, что в любой момент времени звезда сохраняет сферическую симметрию, и поэтому ее состояние полностью характеризуется распределением температуры, плотности, давления и химического состава по радиусу, то есть по глубине соответствующего слоя. Такое приближение очень хорошо работает при моделировании любых других этапов эволюции звезды,
однако в момент коллапса сферическая симметрия нарушается, чего принципиально не может учесть одномерная модель. Оказалось, что в процессе взрыва принципиальную роль играет конвективное перемешивание вещества, которое окружает сжимающееся железное ядро звезды.
Выяснилось, что при переходе от двух к трем измерениям общие характеристики сверхновой, такие как энергия взрыва, временной масштаб, масса образующейся нейтронной звезды, изменяются незначительно - в пределах 10%. Несмотря на отсутствие неожиданностей, авторы подчеркивают важность полученных результатов. Моделирование коллапса массивной звезды - чрезвычайно сложная для вычислительной физики задача. В ходе коллапса важную роль играют все четыре фундаментальные физические взаимодействия - сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное. Поэтому соответствие компьютерной модели наблюдательным данным служит хорошим подтверждением правильного понимания фундаментальной физики.
Однако мы так и не разобрались, почему же все-таки коллапс, то есть сжатие звезды, сопровождается мощнейшим взрывом. Оказывается, здесь действует совершенно экзотический механизм передачи энергии, по-видимому, нигде больше не встречающийся. Без него ударная волна, порождаемая внезапным обрушением ядра звезды, не смогла бы обрести мощность, характерную для сверхновых. Этим экзотическим механизмом является нейтринный нагрев вещества. Помните, говоря о вдавливании электронов в ядра, мы упомянули про испускание нейтрино (точнее, антинейтрино, но в данный момент это не имеет значения), когда электрон объединяется с протоном и образует нейтрон. За те доли секунды которые длится коллапс практически все протоны в ядре звезды (а их там 1057) превращаются в нейтроны. Образуется гигантский нейтринный сгусток, расширяющийся со скоростью света.
Нейтрино - почти неуловимые частицы. Они спокойно проходят сквозь всю Землю и даже сквозь Солнце. Лишь малая их доля взаимодействует с атомными ядрами и поглощается, передавая им свою энергию. Однако, при коллапсе ядра мощность нейтринного излучения настолько велика (1052 эрг/сек или 1045 Вт; для сравнения мощность солнечного излучения порядка Оказывается, что неуловиное нейтрино играет важнейшую роль в таком грандиозном космическом катаклизме, как взрыв сверхновой звезды. Если бы нейтрино взаимодействовали с веществом сильнее, они не смогли бы быстро покинуть коллапсирующее ядро звезды. Это привело бы к его разогреву и замедлению сжатия. Нейтронизация протекала бы постепенно, а сам процесс смерти звезды утратил бы свою катастрофичность. Напротив, если бы нейтрино поглощались в веществе намного слабее, они покинули бы звезду, не нагревая оболочку звезды. В обоих случаях катастрофического выброса вещества, то есть взрыва, не произошло бы, а, значит, межзвездная среда не обогатилась бы тяжелыми элементами, которые образовались в звезде в ходе ядерных реакций, теми самыми элементами, из которых состоит наша Земля, и которые лежат в основе жизни на ней.
Остается добавить, что специалисты из Лос-Аламоса, похоже, опередили своих конкурентов из Национальной лаборатории Окридж, которые, между прочим, отмечают, что используемые при моделировании сверхновых вычислительные приемы могут быль использованы при моделировании климата, реакций управляемого термоядерного синтеза и ядерных взрывов. Так налогоплательщикам разъясняют, какую практическую отдачу они могут получить от тех миллионов долларов, которые тратятся на изучение космических катастроф.
Вот такая история... А про поиск планет у других звезд - в следующий раз. А то что-то никто не прислал мне своих предположений, как бы их можно было разглядеть :)
И напоследок: если успеете получить рассылку до вечера, не упустите возможность полюбоваться сегодня соединением Луны и Венеры. Оптимальные условия для наблюдения будут в Европе (включая Европейскую часть России). Здесь, если повезет, можно будет увидеть Венеру на расстоянии меньше градуса от тонкого лунного серпа. На Дальнем Востоке Венера заходит раньше (по Всемирному времени), поэтому Луна не успеет сойтись с ней ближе 3-5 градусов.
А вот Java-апплет, демонстрирующий как все должно выглядеть в Москве в 22:50. У Луны, между прочим, должен быть хорошо заметен пепельный свет.
Так происходит взрыв сверхновой. Если у вас хороший канал, и вы можете позволить себе выкачать 16 Мбайт, то рекомендую посмотреть анимационный ролик, иллюстрирующий процесс взрыва звезды.
Коллапс
Как взорвать звезду
Когда были построены двумерные модели, описывающие, как выглядит сечение звезды в момент взрыва, выяснилось, что они ведут себя принципиально иначе, чем одномерные. В частности, двумерные модели уверено предсказывают взрыв звезды, не требуя выполнять специальную тонкую подстройку параметров. Вполне естественно, что возник вопрос, что будет при добавлении еще одного измерения? Не приведет ли оно к новым качественным изменениям? Добавление каждого изменения на несколько порядков увеличивает требования к вычислительной мощности компьютеров. Поэтому построить трехмерную численную модель взрыва сверхновой удалось только сейчас с использованием суперкомпьютерной системы на базе IBM RS/6000 SP.
О роли нейтрино для жизни на Земле
Сегодня на небе
Жду ваших откликов,
Александр Сергеев (algen@mail.ru)
Юношеская Астрономическая Школа (ЮАШ, Санкт-Петербург)
Астрономическая картинка дня
© Александр Сергеев, 2001-2002.
Все права на материалы, опубликованные в рассылке "Астрономия сегодня" (в т.ч. сообщения, подготовленные "по материалам" других источников) принадлежат автору, если иное не указано явным образом. Любое воспроизведение материалов в печати или в Интернете возможно только по согласованию с автором. Автор готов предоставить варианты сообщений, адаптированные для СМИ различного профиля. Без согласования с автором допускается некоммерческое использование материалов в клубной работе, образовательных и научных целях, при условии указания ссылки на источник в форме: "Астрономия сегодня", astronomytoday.da.ru.
| http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru |
Отписаться
Убрать рекламу |
| В избранное | ||
