Современная астрономия

Новые направления современной  астрономии 

Рентгеновская астрономия

Гамма-астрономия

Астрономия фотонов сверхвысокой энергии

Нейтринная и гравитационная астрономия 
 

Рентгеновская астрономия

Рентгеновская астрономия — раздел астрономии, исследующий  космические объекты по их рентгеновскому излучению. Под рентгеновским излучением обычно понимают электромагнитные волны  в диапазоне энергии от 0,1 до 100 Электро́нво́льт (внесистемная единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике)

Энергия рентгеновских фотонов гораздо больше, нежели оптических, поэтому в рентгеновском диапазоне излучает вещество, нагретое до чрезвычайно высоких температур. Источниками рентгеновского излучения являются чёрные дыры, нейтронные звезды, квазары и другие экзотические объекты, представляющие большой интерес для астрофизики. Основным инструментом исследования является рентгеновский телескоп. 
 

Гамма-астрономия 

Гамма-астрономия — раздел астрономии, исследующий  космические объекты по их гамма-излучению. Гамма-лучи представляют собой электромагнитные волны с чрезвычайно малой длиной волны, менее 0.1 А́нгстрем (единица измерения расстояний, равная 10^-10 м)

Для испускания гамма-лучей требуются колоссальные запасы энергии, поэтому, как и в  рентгеновской астрономии, их источниками  становятся «экзотические» объекты

Гамма-астрономия изучает высокопроникающее электромагнитное гамма-излучение, приходящее из космоса 
 

«Экзотические» объекты 

Экзотические» объекты  - это космические источники радио, оптического, рентгеновского и гамма излучений 

Квазары

Слово квазар появилось  в 60-х годах. Так стали называть нечто похожее на звезду, которая  в отличие от обычных звёзд имеет сверхмощное радиоизлучение. Она находится так далеко, что в телескопы её можно увидеть только потому, что мощность её невообразимо велика - много больше, чем у огромных галактик (и даже, можно добавить сегодня, больше, чем у огромных скоплений и сверхскоплений галактик).

 Сверхновые  звезды не имеют такой яркости.  Водородная бомба, размером больше, чем наше Солнце, не имела бы  такой яркости в момент взрыва, каковую имеет эта квазизвезда  постоянно и вечно. 

Чёрные дыры

Чёрная дыра́  — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). 

Вопрос о реальном существовании чёрных дыр тесно  связан с тем, насколько верна теория гравитации, из которой следует их существование. В современной физике стандартной теорией гравитации, лучше всего подтверждённой экспериментально, является общая теория относительности (ОТО), уверенно предсказывающая возможность образования чёрных дыр, но их существование возможно и в рамках других (не всех) моделей. 

Важнейшее свойство черной дыры — что бы в нее  ни попало, обратно оно не вернется. Это касается даже света, вот почему черные дыры и получили свое название: тело, поглощающее весь свет, падающий на него, и не испускающее собственного кажется абсолютно черным. Согласно общей теории относительности, если объект приближается к центру черной дыры на критическое расстояние — это расстояние называется радиусом Шварцшильда. (Немецкий астроном Карл Шварцшильд (Karl Schwarzschild, 1873–1916) в последние годы своей жизни, используя уравнения общей теории относительности Эйнштейна, рассчитал гравитационное поле вокруг массы нулевого объема.), — он уже никогда не сможет вернуться назад. Для массы Солнца радиус Шварцшильда составляет 3 км, то есть, чтобы превратить наше Солнце в черную дыру, нужно уплотнить всю его массу до размера небольшого городка! 
 
 

      Нейтро́нная звезда́

— астрономический  объект, является одним из конечных продуктов эволюции звёзд, состоит из нейтронной сердцевины и тонкой коры вырожденного вещества с преобладанием ядер железа и никеля. Масса нейтронной звезды практически такая же, как и у Солнца, но радиус всего 10 км. Поэтому средняя плотность вещества такой звезды в несколько раз превышает плотность атомного ядра (которая для тяжёлых ядер составляет в среднем 2,8×1017 кг/м³). Считается, что нейтронные звезды рождаются во время вспышек сверхновых. 

Если наполнить  чайную ложку веществом из которого состоят нейтронные звезды

то её вес  будет 110 миллионов тонн 

Нейтронные звёзды — одни из немногих астрономических  объектов, которые были теоретически предсказаны до открытия наблюдателями. В 1933 году астрономы Вальтер Бааде  и Фриц Цвикки предположили, что  нейтронные звёзды могут образовываться в результате взрыва сверхновой. Теоретические расчеты того времени показали, что излучение нейтронных звёзд слишком слабо, и их невозможно обнаружить. О нейтронных звёздах на время забыли. В 1967 году Джоселин Белл (англ. Jocelyn Bell Burnell), аспирантка Э. Хьюиша, открыла объекты, излучающие регулярные импульсы радиоволн. Этот феномен был объяснён как узко направленный радиолуч от быстро вращающего объекта — своеобразный «космический маяк». Но обычные звёзды разрушились бы от столь высокой скорости вращения. На роль таких маяков могли подходить только нейтронные звезды. Пульсар PSR B1919+21 считается первой открытой нейтронной звездой. 

Проблемы  современной астрономии       

         В планетарной астрономии:  

       До сих пор нет точного решения многих частных проблем космогонии: как сформировалась Луна, как образовались кольца вокруг планет-гигантов, почему Венера вращается очень медленно и в обратном по отношению к другим планетам направлении и др.

       Нет общепринятого решения главной проблемы: как возникла Солнечная система? Вряд ли она будет решена до тех пор, пока не изучим аналогичные планетные системы у других звезд.  

        В звездной астрономии:  

       Не существует детальной модели  Солнца, способной точно объяснить  все его наблюдаемые свойства, в частности поток нейтрино из ядра.  

       Нет детальной физической теории  некоторых проявлений звездной  активности. Не до конца ясна  причина взрыва сверхновых звезд.  Не совсем понятно, почему из  окрестностей некоторых звезд  выбрасываются узкие струйки газа. Особенно загадочным являются короткие вспышки гамма-излучения, регулярно регистрируемые в различных направлениях на небе. Не ясно даже, связаны они со звездами или с иными объектами и на каком расстоянии от нас эти объекты находятся.  

         В галактической астрономии:  

       Не решена проблема скрытой  массы, состоящая в том, что  гравитационное поле Галактики  в несколько раз сильнее, чем  это может быть обеспечено  наблюдаемым в ней веществом. 

       Нет точного сценария происхождения и эволюции Галактики.  

         Во внегалактической астрономии:  

       Не решена проблема скрытой  массы в скоплениях галактик.

       Нет единой теории формирования  галактик.

       Не решены основные проблемы  космологии: нет законченной физической теории рождения Вселенной и не ясна судьба Вселенной в будущем.

       Для решения этих и многих  других проблем астрономии необходимы  прежде всего новые наблюдения  во всем диапазоне электромагнитного  спектра, а также регистрацию  космических частиц (включая нейтрино) и гравитационных волн. Главная задача астрономов – создание все более совершенных приборов для наблюдения за космическими объектами или для непосредственного их изучения в Солнечной системе.