Calea lactee

Astronautul NASA Don Pettit a postat o imagine unică a Căii Lactee, surprinsă de pe Stația Spațială Internațională, și a discutat despre cum a rezolvat problema imaginilor neclare atunci când filmează în spațiu.

Portalul fotografic Shazoo.ru a relatat despre cercetare și detaliile tehnice ale procesului . Astronautul a primit o arhivă de 1,2 milioane de fișiere brute din ultima sa expediție spațială și a numit imaginea rezultată una dintre preferatele sale.

Provocările tehnice ale astrofotografiei orbitale

Principala provocare a fotografierii cerului înstelat de pe ISS este rotația constantă a stației, care îi menține orientarea către Pământ. Aceasta face ca obiectele să apară ca arcuri în timpul expunerilor lungi. Unitățile de acționare convenționale pentru fotografia terestră eșuează în astfel de condiții și, fără o compensare specială, stelele devin neclare după doar două sau trei secunde pe un obiectiv de 15 mm. Pentru a rezolva această problemă, Pettit a proiectat un sistem de acționare artizanal pentru condiții orbitale, efectuând o rotație la fiecare 90 de minute și amortizând complet mișcarea stației în raport cu stelele. Acest lucru a permis creșterea vitezei obturatorului la 30 de secunde, permițând capturarea detaliată a nucleului Căii Lactee.

Echipamentul și programul științific al expediției

Imaginile au fost realizate din modulul de cercetare Cupola, iar fișierele brute au fost procesate ulterior. Acesta a fost al patrulea zbor al astronautului, ceea ce a dus timpul total petrecut de Pettit în spațiu la 590 de zile. Pe lângă operarea camerei, specialistul a lucrat la o serie de sarcini științifice la bord.

Parametri cheie de fotografiere și experimente științifice:

• Echipament foto: aparat foto Nikon Z9, obiectiv Arri Zeiss de 15 mm cu diafragmă T1.8, viteză de expunere de 30 de secunde și sensibilitate ISO 6400.
• Tehnologii industriale: efectuarea de teste de imprimare 3D a metalelor pe orbită.
• Cercetare de mediu: studiul noilor tehnologii pentru dezinfecția apei.
• Biologie și fizică: cercetarea caracteristicilor de creștere a plantelor în diferite condiții de udare și experimente privind comportamentul la foc în condiții de gravitație zero.

Experții și pasionații de astronomie sunt de acord că imaginea se va număra printre fotografiile spațiale istorice realizate de pe orbita Pământului.

Astronomii au raportat posibila primă observație a materiei întunecate, potrivit publicației Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Studiul este deja considerat una dintre cele mai interesante descoperiri din astrofizica modernă, deși rezultatele sale necesită confirmare.

Cum a apărut misterul materiei întunecate

Materia întunecată este o substanță invizibilă despre care se estimează că reprezintă peste 85% din toată materia din Univers. Ea leagă galaxiile între ele, dar nu interacționează cu materia obișnuită în niciun alt mod în afară de gravitație. Prin urmare, detectarea ei directă era considerată aproape imposibilă.

Astronomul Tomonori Totani explică faptul că materia barionică obișnuită este prea insuficientă pentru a menține galaxiile laolaltă. Modelele sugerează că materia întunecată o depășește numeric de cinci ori, creând un „schelet” în jurul căruia se formează stelele și planetele.

Ce au descoperit mai exact cercetătorii?

O teorie importantă susține că materia întunecată este compusă din WIMP-uri - particule masive care interacționează slab. Când se ciocnesc, ar trebui să se anihileze, producând raze gamma. Astronomii încearcă să detecteze acest semnal de zeci de ani.

O echipă a analizat date acumulate timp de 15 ani de la Telescopul Spațial Fermi Gamma-ray al NASA și a descoperit un halou de raze gamma în apropierea centrului Căii Lactee.

Potrivit autorilor studiului, „
Am detectat raze gamma cu energii fotonice de 20 de gigaelectronvolți care se propagă într-o structură asemănătoare unui halo. Intensitatea radiației este în concordanță cu anihilarea unei WIMP cu o masă de aproximativ 500 de ori mai mare decât cea a unui proton.”

Scepticismul și nevoia de verificare

Nu toți colegii împărtășesc entuziasmul. Teoreticianul Kinwa Wu a declarat:
„Avem nevoie de dovezi extraordinare pentru a face o afirmație extraordinară. Această analiză nu a atins încă acest statut.”

Totani este de acord că rezultatele sunt preliminare. Pentru a confirma descoperirea, este necesar să se găsească o semnătură similară de raze gamma în galaxiile pitice din jurul Căii Lactee. Acest lucru va deveni posibil odată ce se vor acumula mai multe date.

Încă mai suntem departe de a ajunge la concluzii definitive. Însă astronomii consideră deja observația drept una dintre cele mai promițătoare căutări efectuate vreodată pentru materie „fantomă” din Univers.

Cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins au raportat că o misterioasă strălucire de raze gamma din centrul Căii Lactee ar putea fi cheia pentru a dezvălui natura materiei întunecate.

După cum explică publicația, această strălucire i-a nedumerit pe oamenii de știință timp de decenii - originea sa rămâne neclară, dar acum fizicienii au o nouă explicație.

Oamenii de știință au folosit date de la Telescopul Spațial Fermi Gamma-ray pentru a modela distribuția materiei întunecate în haloul galactic. Aceasta este prima dată când istoria formării Căii Lactee de la începuturile sale a fost luată în considerare în calculele lor. Simulările au arătat o potrivire între distribuția teoretică a particulelor și semnalele de raze gamma observate, ceea ce ar putea indica implicarea materiei întunecate.

Există însă o ipoteză alternativă: strălucirea ar putea proveni de la stele neutronice care se rotesc rapid - pulsari de milisecundă. Dacă da, galaxia ar trebui să conțină mult mai multe astfel de obiecte decât se credea anterior. Acest lucru ne obligă să reconsiderăm conceptele fundamentale ale evoluției stelare.

Pentru a testa aceste teorii, oamenii de știință au propus o serie de experimente. Aceștia intenționează să măsoare nivelurile de energie ale razelor gamma: dacă energiile sunt mari, pulsarii sunt de vină; dacă sunt mici, sursa este probabil materia întunecată. De asemenea, ei intenționează să cartografieze distribuția materiei întunecate în galaxiile pitice care înconjoară Calea Lactee și să compare aceste date cu observațiile viitoare de la noul Observator Cherenkov Telescope Array.

Rezultatele finale sunt așteptate până la sfârșitul deceniului. Dacă ipoteza este confirmată, omenirea se va apropia pentru prima dată de înțelegerea din ce este alcătuită marea majoritate a universului. Deocamdată, materia întunecată rămâne cel mai încăpățânat mister al cosmosului.

Ceva inexplicabil se întâmplă chiar în inima Căii Lactee, ceea ce ar putea indica descoperirea unei noi forme de materie întunecată. Cercetătorii de la King's College London cred că răspunsul la aceste fenomene este chiar după colț.

În Zona Moleculară Centrală — o regiune cu o lățime cuprinsă între 650 și 1.000 de ani-lumină — au fost detectate două mistere: ionizarea rapidă a hidrogenului molecular și o misterioasă emisie de raze X cu o energie de 511 keV. Explicațiile convenționale care implică supernovele, razele cosmice și activitatea găurilor negre nu reușesc să se susțină — „cifrele nu se adună”.

Oamenii de știință au emis ipoteza că particulele de materie întunecată, de lumină, își anihilează antiparticulele din centrul galaxiei, producând electroni și pozitroni. Aceste particule pierd energie în gazul dens, provocând o ionizare anormală.

Modelarea a arătat că acest proces explică perfect atât explozia de ionizare, cât și emisia de raze X observată. Mai mult, distribuția energiei este remarcabil de uniformă, lucru pe care nici o gaură neagră, nici o supernovă nu îl pot explica.

Dacă ipoteza se confirmă, va fi una dintre cele mai mari descoperiri în cosmologie: pentru prima dată, va fi posibil să se observe urme de materie întunecată nu în laboratoare, ci în însăși structura galaxiei.

Oamenii de știință de la Universitatea din Warwick au prezis o viitoare răsturnare cosmică: o supernovă va apărea chiar în inima Galaxiei în miliarde de ani, luminând cerul mai puternic decât Luna plină, conform conform unui studiu publicat în Nature Astronomy.

Acesta este primul caz confirmat al unui astfel de sistem în Calea Lactee.

Descoperirea se referă la un sistem stelar binar unic, format din două pitice albe. Aceste corpuri cerești orbitează unul în jurul celuilalt la o distanță incredibil de mică - doar 1/60 din distanța dintre Pământ și Soare - și parcurg o orbită completă la fiecare 14 ore. În timp, apropierea lor se va accelera, iar în stadiile lor finale, stelele se vor roti cu o perioadă de doar 30-40 de secunde.

În 23 de miliarde de ani, acestea se vor contopi, rezultând o puternică explozie de tip Ia - un eveniment cosmic rar și extrem de strălucitor. O astfel de erupție este considerată un punct de referință pentru stabilitatea luminozității și este folosită de astronomi ca „far cosmic” pentru măsurarea distanțelor în adâncurile universului.

Masa combinată a stelelor este de 1,56 ori mai mare decât cea a Soarelui, ceea ce le face un laborator ideal pentru observarea și studierea mecanismelor supernovelor. „Aceasta este o descoperire incredibil de valoroasă. Ne oferă o oportunitate unică de a înțelege cum evoluează stelele înainte de o explozie majoră”, a declarat conducătorul studiului, James Munday.

În ciuda amplorii exploziei iminente, aceasta nu reprezintă niciun pericol pentru Pământ. Sistemul se află la 150 de ani-lumină distanță, iar cataclismul în sine va avea loc miliarde de ani mai târziu, când planeta noastră va fi probabil deja dispărut sub atacul Soarelui în expansiune, acum o gigantă roșie.