Таинственные радиационные пояса обнаружены вокруг Земли после эпической солнечной бури

В мае 2024 года эпическая солнечная буря потрясла Землю с такой силой, что её последствия ощущались даже на дне океана.

Вслед за вспышкой на Солнце нашу планету накрыл мощный поток солнечных частиц, который всколыхнул магнитное поле и омыл небо панорамой переливающихся цветов – полярные сияния достигли гораздо более низких широт, чем обычно.

Но последствия бури были гораздо более масштабными, как теперь выяснили учёные. В течение нескольких месяцев после бури Землю опоясали два новых временных радиационных пояса из высокоэнергетических частиц, захваченных магнитным полем планеты.

Хотя мы наблюдали это явление и раньше — после других мощных геомагнитных бурь, — солнечная буря в мае 2024 года принесла то, чего мы никогда не обнаруживали: энергичные протоны в одном из новых поясов.

«Когда мы сравнили данные, полученные до и после бури, я сказал: „Вау, это что-то действительно новое“, — говорит физик Синьлинь Ли из Университета Колорадо в Боулдере. — Это совершенно завораживающе».

Радиационные пояса — нормальная часть архитектуры планеты с глобальным магнитным полем. Звёзды постоянно испускают частицы, переносимые звёздным ветром; эти частицы рассеиваются в пространстве и, взаимодействуя с магнитными полями планеты, захватываются ими, образуя обширные тороидальные пояса вокруг неё.

На Земле есть два постоянных радиационных пояса, известных как пояса Ван Аллена: внутренний пояс ближе к планете, а внешний опоясывает оба. Это своего рода система планетарной обороны, которая защищает нашу планету от прямой бомбардировки солнечными частицами и позволяет нам жить здесь.

Поскольку эти пояса поддерживаются и пополняются за счёт солнечных частиц, вполне логично, что увеличение числа частиц, генерируемых в результате вспышек и выбросов корональной массы во время солнечной бури, приведёт к усилению уже существующих радиационных поясов.

Тем не менее, когда учёные исследовали последствия солнечной бури в мае 2024 года на основе данных, собранных спутником НАСА Colorado Inner Radiation Belt Experiment CubeSat, увиденное их удивило.

Между двумя радиационными поясами Ван Аллена они обнаружили два новых пояса: один преимущественно состоял из электронов, как мы видели ранее, а другой содержал энергичные протоны, чего раньше никогда не наблюдалось.

Найдена сверхскоростная звезда с экзопланетой, едва поспевающей за ней

Гиперскоростные звёзды встречались и раньше, но учёные НАСА только что обнаружили потенциально рекордную экзопланетную систему. Они обнаружили гиперскоростную звезду, вокруг которой вращается супернептуновая экзопланета. Это открытие может изменить наше понимание планетарной и орбитальной механики. Понимание того, как можно больше узнать об этих удивительных высокоскоростных звёздах, бросает вызов существующим моделям звёздной эволюции. Как бы она ни сформировалась, удивительно, что ей каким-то образом удалось сохранить свою планету при себе на протяжении всего процесса!

Высокоскоростные звёзды движутся в космосе с необычайно высокими скоростями, часто превышающими сотни километров в секунду. Эти быстро движущиеся звёзды обычно выбрасываются из своих галактик под действием гравитационных сил, возможно, в результате тесных взаимодействий со сверхмассивными чёрными дырами или другими звёздами. Некоторые из них движутся так быстро, что могут вырваться из-под гравитационного притяжения Млечного Пути. Их изучение очень важно, поскольку они позволяют понять динамику нашей Галактики, взаимодействие с чёрными дырами и даже распределение тёмной материи в космосе.

Подробности открытия были опубликованы в статье, автором которой является ведущий астроном Шон Терри, в журнале The Astronomical. В ней рассказывается об открытии супернептунового мира, который, по мнению команды, вращается вокруг звезды с низкой массой. Эта система движется со скоростью примерно 540 километров в секунду! Если бы она совпадала с нашей Солнечной системой, а звезда находилась там, где наше Солнце, то планета располагалась бы где-то между орбитами Венеры и Земли. Терри, исследователь из Университета Мэриленда, сказал: «Это будет первая найденная планета, вращающаяся вокруг звезды, движущейся с такой высокой скоростью».

Найти подобные объекты в космосе непросто. Впервые этот объект был замечен в 2011 году после анализа данных исследования Microlensing Observations in Astrophysics, которое проводилось Университетом Кентербери в Новой Зеландии. Исследование было направлено на поиск доказательств существования экзопланет вокруг далёких звёзд.

Суперкомпьютер провёл самую большую и сложную симуляцию Вселенной за всю историю человечества

Потенциал нашего понимания Вселенной сделал гигантский скачок вперёд после того, как Frontier, суперкомпьютер из Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL), создал симуляцию Вселенной в невиданном ранее масштабе.

Frontier использовал программную платформу под названием Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (HACC) в рамках проекта ExaSky, который является частью проекта Exascale Computing Project Министерства энергетики США (DOE) стоимостью 1,8 миллиарда долларов — крупнейшей инициативы по разработке программного обеспечения, поддерживаемой DOE.

В рамках Exasky научные приложения должны были работать в 50 раз быстрее, чем предыдущие эталоны, но Frontier и HACC быстро превзошли ожидания — они работали почти в 300 раз быстрее, чем аналогичные симуляторы спутника Сатурна — Титана. Команда DoE/HACC потратила семь лет с момента первого моделирования на расширение возможностей экзафлопсных суперкомпьютеров, таких как Frontier.

Это позволило проводить гидродинамические космологические симуляции — гораздо более трудоёмкие компьютерные модели, которые учитывают такие принципы, как расширение Вселенной и влияние тёмной материи. Предыдущие модели учитывали только гравитацию, газ или плазму.

В симуляции, которая проводилась в ноябре 2024 года, использовалось около 9000 вычислительных узлов Frontier, оснащённых графическими картами AMD Instinct MI250X.

Frontier — второй по быстродействию суперкомпьютер в мире, его производительность составляет 1,4 эксафлопса. Производительность суперкомпьютеров измеряется в операциях с плавающей точкой в секунду (FLOPS), где одна операция с плавающей точкой — это математическое вычисление.

Всё, что способно выдавать более 999 петафлопс (0,9 эксафлопс), называется «экзафлопсным» суперкомпьютером. Мощнее Frontier может быть только El Capitan — его производительность составляет 1,7 эксафлопс.

Ровер НАСА «Кьюриосити» запечатлел разноцветные облака, дрейфующие над Марсом

Марсоход НАСА «Кьюриосити» запечатлел эти дрейфующие серебристые облака на 16-минутной записи 17 января. (видео ускорено примерно в 480 раз). Белые шлейфы, вырывающиеся из облаков, — это углекислый лёд, который испарится ближе к марсианской поверхности.

Марсианские облака похожи на земные, но в их состав входит замороженный углекислый газ – т.н. сухой лёд.

Облака с красно-зелёным оттенком дрейфуют по марсианскому небу на новой серии снимков, сделанных марсоходом НАСА «Кьюриосити» с помощью его основной «камеры» — Mastcam. На снимках, сделанных в течение 16 минут 17 января (4426-й марсианский день, или сол, миссии «Кьюриосити»), представлены последние наблюдения так называемых «серебристых» или «ночных светящихся» облаков, которые приобретают свой цвет, рассеивая свет заходящего Солнца.

Иногда эти облака даже создают радугу цветов, образуя радужные, или «перламутровые», облака. Слишком слабые, чтобы их можно было увидеть при дневном свете, они видны только тогда, когда облака особенно высоки и уже наступил вечер.

Марсианские облака состоят либо из водяного льда, либо, на больших высотах и при более низких температурах, из углекислого газа. (Последние — единственный вид облаков на Марсе, дающий радужный эффект, и они видны в верхней части новых снимков на высоте от 60 до 80 км. Они также видны как белые шлейфы, падающие сквозь атмосферу и проходящие на высоте 50 километров над поверхностью, прежде чем испариться из-за повышения температуры. В нижней части снимков на короткое время появляются облака водяного льда, движущиеся в противоположном направлении примерно в 50 километрах над марсоходом.

Везде ли Вселенная ведёт себя одинаково? Слабое гравитационное линзирование может дать ответ

В исследовании, опубликованном в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), представлена методика проверки предположения об однородности и изотропности космоса, известного как «космологический принцип», с помощью слабого гравитационного линзирования — эффекта искажения света, описываемого общей теорией относительности, — на астрономических изображениях, полученных новыми обсерваториями, такими как Космический телескоп «Евклид». Поиск доказательств аномалий в «космологическом принципе» может иметь глубокие последствия для нашего нынешнего понимания Вселенной.

«Космологический принцип похож на проявление крайнего смирения», — объясняет Джеймс Адам, астрофизик из Университета Западного Кейпа (Кейптаун, ЮАР) и ведущий автор новой работы. Согласно космологическому принципу, мы не только не находимся в центре Вселенной, но и истинного центра у неё не существует.

Ещё одно предположение, похожее на однородность, но отличное и независимое от неё, заключается в том, что Вселенная также изотропна, то есть у неё нет предпочтительных направлений. Эти предположения лежат в основе Стандартной модели космологии — теоретической основы, используемой для объяснения происхождения, эволюции и современного состояния Вселенной. В настоящее время это самая надёжная и последовательная модель, подтверждённая многочисленными научными наблюдениями, хотя и не совершенная.

На самом деле, некоторые недавние космологические наблюдения указывают на то, что на очень больших масштабах могут существовать анизотропии — изменения в структуре Вселенной, которые опровергают предположение об изотропии.

Эти аномалии были выявлены с помощью различных методов и включают в себя противоречивые измерения скорости расширения Вселенной, исследования реликтового излучения и различные несоответствия в космологических данных. Однако эти наблюдения пока не являются окончательными.

Чтобы исключить ошибки измерений, необходимо собрать больше данных с помощью независимых методик. Если несколько методик подтвердят одни и те же аномалии, их существование станет гораздо сложнее отвергнуть.

В новом исследовании, опубликованном в JCAP, Адам и его коллеги разработали новую методику проверки изотропии Вселенной с помощью наблюдений, проводимых такими приборами, как космический телескоп «Евклид».