Новости астрономии

Страница: « 1 … 8 9 10 11 12 … 15 »

Сообщений 271 страница 300 из 434

Поделиться2712022-01-06 08:51:08

Автор: alexandrion12
Администратор

Структура массивного сгустка пыли раскрывает механизм роста гигантских звезд

Используя радиообсерваторию Atacama Large Millimeter Array (ALMA), аргентинские астрономы изучили массивный молекулярный сгусток, известный как AGAL35 (или AGAL G035.1330−00.7450). Результаты помогут глубже понять особенности формирования массивных звезд.

Наблюдения показывают, что звезды большой массы формируются в результате фрагментации массивных молекулярных сгустков. Такие сгустки могут коллапсировать под действием собственной гравитации и фрагментироваться с формированием множественных ядер. Однако ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению относительно механизма формирования массивных звезд: происходит ли оно в результате коллапса одного монолитного ядра или же в результате глобального иерархического коллапса молекулярного сгустка.

Молекулярный сгусток AGAL35, расположенный на расстоянии около 6850 световых лет от Земли, демонстрирует признаки ограниченной фрагментации, а потому был выбран учеными как хорошая «лаборатория» для изучения ранних процессов формирования массивных звезд.

Поэтому команда астрономов под руководством Мартина Ортеги (Martin E. Ortega) из Университета Буэнос-Айреса, Аргентина, при помощи обсерватории ALMA изучила фрагментацию и кинематику молекулярного газа в сгустке AGAL35 для выяснения его внутренней структуры.

В результате удалось подтвердить четыре тусклых в инфракрасном диапазоне ядра из пыли с массами менее трех масс Солнца, то есть менее массивных, чем предполагалось ранее. Кроме того, был изучен ряд других свойств этих ядер, включая их температуру и возможный химический состав.

Учитывая, что четыре этих ядра имеют относительно небольшие массы, авторы заключают, что единственной возможностью формирования массивных звезд в таких молекулярных сгустках как AGAL35 является механизм соревновательной аккреции (competitive accretion mechanism).

Работа опубликована на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0104200151

Таинственный объект из пыли обращается вокруг близлежащей звезды

В новом исследовании группа астрономов под руководством Карена Коллинза (Karen Collins) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, открыла таинственный переменный источник под названием TIC 400799224, проведя при помощи специального алгоритма поиск в архиве наблюдений спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА. Этот метод прежде был использован, например, для обнаружения дезинтегрирующих планет и тел, которые испускают потоки пыли. Необычный источник TIC 400799224 был замечен случайно, поскольку демонстрировал резкий спад яркости, почти на 25 процентов в течение всего лишь четырех часов, после чего произошло несколько резких изменений яркости, каждое из которых могло быть интерпретировано как затмение.

Дополнительные наблюдения этого объекта при помощи наземных обсерваторий показали, что он представляет собой двойную систему, в которой одна из звезд пульсирует с периодом в 19,77 суток, вероятно, поскольку вокруг нее по орбите движется тело, которое периодически испускает облака пыли, затмевающие звезду. Природа объекта, испускающего облака пыли, остается невыясненной, и хотя периодичность затмений сохраняется постоянной, их глубина, форма и продолжительность каждый раз беспорядочно меняются, что указывает на разные облака пыли, пояснили ученые.

Работа опубликована в журнале Astronomical Journal; главный автор Брайан Пауэлл (Brian P. Powell).
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0104200258

Черные дыры представляют собой «клубки шерсти», а не «кротовые норы», показывает новое исследование

Черные дыры представляют собой гигантские клубки шерсти, говорится в новом исследовании.

Это исследование ставит целью положить конец спорам вокруг знаменитого информационного парадокса Стивена Хокинга – проблемы, возникающей, если положить, что любая информация, входящая в черную дыру, уже никогда не может покинуть ее пределы. Это заключение хорошо согласуется с законами термодинамики, но противоречит фундаментальным законам квантовой механики.

«Из теории струн мы нашли, что вся масса черной дыры не стягивается в одну точку в центре, - сказал Самир Матур (Samir Mathur), главный автор исследования и профессор физики Университета штата Огайо, США. – Черная дыра стремится сжать материю в точку, но затем частицы растягиваются в эти струны, а струны начинают растягиваться и расширяться, и в итоге мы получаем этот «клубок шерсти», который расширяется и заполняет все пространство внутри черной дыры».

В 2004 г. Матур опубликовал исследование, где выдвинул предположение, согласно которому черные дыры похожи на очень большие и запутанные «клубки шерсти», увеличивающиеся в размерах при поглощении новых космических объектов черной дырой. В этом исследовании также утверждается, что теория струн – физическая теория, постулирующая, что все частицы во Вселенной состоят из крохотных вибрирующих струн – может содержать в себе ключи к разрешению парадокса Хокинга. Обладая такой структурой «клубка шерсти», черная дыра излучает энергию, подобно любому другому телу, и парадокс исчезает.

Исследования, проведенные в последние годы, пытались согласовать выводы Хокинга с прежними представлениями об устройстве черных дыр, согласно которым черная дыра представляет собой «пустое пространство, в центре которого сосредоточена вся масса». Одна из гипотез, гипотеза «кротовых нор», предполагает, что черные дыры могут являться одним из концов «мостика» в пространстве-времени, ведущего в другую точку континуума. Однако эта гипотеза требует, чтобы черная дыра испускала по краям низкоэнергетическое излучение.

Это новое исследование доказало теорему – так называемую «теорему эффективных небольших поправок (effective small corrections theorem) – которая показывает, что если бы черные дыры действительно представляли собой «кротовые норы», то излучение с их стороны выглядело бы не таким, каким мы его видим при реальных наблюдениях космоса.

Исследователи также изучили физические свойства черных дыр, включая топологические изменения квантовой гравитации, чтобы проверить работоспособность парадигмы «кротовых нор».

«В каждой из этих версий, предлагаемых в рамках подхода «кротовых нор», мы нашли физические несоответствия, - сказал Матур. – Парадигма «кротовых нор» также предполагает в том или ином смысле пространственно «пустую» черную дыру, масса которой сосредоточена в центре. А доказываемые нами теоремы подразумевают невозможность такой структуры черной дыры».

Исследование опубликовано в журнале Turkish Journal of Physics.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0105165221

Поделиться2722022-01-07 08:55:49

Автор: alexandrion12
Администратор

«Тяньвэнь-1» сделал селфи с Марсом

CNSA / PEC

Китайское национальное космическое управление показало новые селфи орбитального зонда «Тяньвэнь-1», полученные отделяемой камерой. В кадр, помимо самого аппарата, попала северная полярная область Марса, сообщается на сайте Space.com.

«Тяньвэнь-1» стартовала летом 2020 года, став первым проектом Китая по исследованию Марса автоматическими аппаратами. Миссия включает в себя орбитальный аппарат и посадочную платформу с марсоходом «Чжужун», высадившимся в равнине Утопия в мае 2021 года и проехавшим в общей сложности уже более 1400 метров по поверхности Красной планеты.

Одной из технических особенностей проекта стало неоднократное использование небольших отделяемых аппаратов, оснащенных камерой и радиопередатчиком, для фотосъемки как орбитального модуля, так и марсохода. Всего подобных вторичных полезных нагрузок было три — две для орбитального аппарата и одна для ровера.

1 января 2022 года Китайское национальное космическое управление опубликовало два селфи орбитального аппарата, сделанные последней отделяемой камерой. На них виден корпус зонда, укрытый золотой теплоизоляцией, серебристая антенна, солнечные батареи, а также северная полярная область Марса. После того, как камера сделал снимки, она передала их на зонд, после чего завершила свою работу.

CNSA / PEC

Ранее отделяемая камера использовалась межпланетной станцией «Хаябуса-2» для съемки момента столкновения ударного зонда с астероидом Рюгу.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/06/tianw … -with-mars

Притяжение кварка и антикварка ослабло в сильном магнитном поле

M. Peskin, D. Schroeder / An introduction To Quantum Field Theory, 1951

Используя решеточную модель квантовой хромодинамики итальянские теорфизики выяснили, что натяжение струны между парой кварк-антикварк уменьшается на порядок при наложении магнитного поля порядка девяти гигаэлектронвольт в квадрате вдоль оси частиц. Если это же поле включить перпендикулярно оси частиц, натяжение увеличивается в полтора раза, достигая насыщения. При этом трубка глюонного поля между частицами расширяется и сжимается, теряя цилиндрическую симметрию. Дальнейшие исследования в случае более сильных магнитных полей могут выявить критическое значение поля, при котором натяжение между кварками вовсе исчезает, пишут ученые в Physical Review D.

Кварки — элементарные составляющие адронов — при помощи глюонов участвуют в сильном взаимодействии, а квантовая хромодинамика (КХД) — калибровочная теория, которая эти взаимодействия описывает. В этой теории кварки несут один из трех цветовых зарядов, а глюоны этот заряд могут менять. Долгое время явные вычисления в КХД можно было делать только в приближении слабой связи, то есть в области высоких энергий частиц, поскольку иначе теория перестает быть непрерывной. Чтобы избежать последнего, Кеннет Вильсон (Kenneth Wilson) предложил заменить пространство-время дискретной решеткой точек, а калибровочно-инвариантные переменные построить с помощью натянутых на узлы решетки петель, названных в его честь.

В полученной приближенной теории можно наблюдать конфайнмент кварков: в свободном виде существуют лишь бесцветные комбинации кварков — мезоны (кварк-антикварк) и барионы (три кварка разных цветов). Попытки разделить мезон на кварк и антикварк приводят к образованию между частицами трубки хромоэлектрического потока (струны). Поскольку эта трубка имеет постоянную плотность энергии и радиус, энергия, необходимая для разнесения частиц растет как расстояние между ними. По мере увеличения расстояния глюонному полю становится выгодно породить пару кварк-антикварк, которая образует с исходными частицами два мезона — процесс, называемый адронизацией.

Однако ученые сомневаются в том, что кварки всегда подвержены конфайнменту. Исследование 2016 года показало, что наложение магнитного поля в один гигаэлектронвольт в квадрате (порядка 26 тысяч тератесла) уменьшает притяжение между парой кварк-антикварк на 15 процентов. Экстраполируя этот результат на более сильные поля, авторы предположили существование критического поля выше четырех гигаэлектронвольт в квадрате (порядка десятка тысяч тератесла), при котором притяжение полностью исчезает и конфайнмент кварков нарушается. И хотя подобные магнитные поля не только недостижимы на данный момент (максимальное рукотворное магнитное поле не превышает 2800 тесла), но и не обнаружены в природе (максимум в один тератесла наблюдался на пульсаре GRO J1008-57), поиск значения критического поля важен для теоретической физики, так как это может привести к открытию новой формы сильновзаимодействующей материи.

Авторы не могли изучить эффект при более сильных магнитных полях с помощью уже имевшейся модели, поскольку в решеточной КХД увеличение магнитного поля требует уменьшения периода решетки, чтобы систематические погрешности при дискретизации были приемлемыми. Более точную модель воссоздали физики из Италии, среди которых был один из авторов предыдущего исследования Франческо Санфилиппо (Francesco Sanfilippo) из Национального института ядерных исследований. В работе исследовались масштабы решетки вплоть до 0,057 фемтометров (вдвое меньше, чем в последнем исследовании), что позволило ученым рассматривать магнитные поля до десяти гигаэлектронвольт в квадрате.

Петля Висльсона W, расширенная пробным контуром P. Направление μ соответствует оси кварк-антикварк
Francesco Sanfilippo et. al / Physical Review D, 2021

Для изучения влияния сверхсильных магнитных полей на натяжение струны между парой кварк-антикварк физики направляли магнитное поле вдоль и перпендикулярно оси частиц, которая в теории отвечала некоторому направлению в плоскости петли Вильсона. В результате вычислений методом Монте-Карло ученые получили зависимости статического потенциала между частицами, а затем и натяжения струны (коэффициент при расстоянии между частицами в потенциале) от значений магнитного поля и его направления. Вопреки ожиданиям, натяжение струны вдоль магнитного поля не занулилось ни при 4, ни даже при 9 гигаэлектронвольтах в квадрате, хотя и сильно приблизилось к нулю, упав на порядок по сравнению с отсутствием поля. Когда же магнитное поле располагалось перпендикулярно оси частиц, натяжение увеличивалось, но достигало насыщения при величине в полтора раза выше значения без поля.

Натяжение струны между кварком и антикварком, расположенных вдоль магнитного поля (L) и поперек (T) в зависимости от величины приложенного магнитного поля, серым обозначены результаты более старого исследования
Francesco Sanfilippo et. al / Physical Review D, 2021

Другой важной составляющей исследования был анализ формы трубки хромоэлектрического потока в сверхсильном магнитном поле. Для этого над центром петли Вильсона на расстоянии х добавили связанный с ней пробный контур, который позволял измерять поле трубки на расстоянии x от центра оси частиц. Ученые изучили три различных взаимных расположения магнитного поля, оси частиц и оси, проходящей через центры пробного контура и петли Вильсона (ось ρ). Оказалось, что с увеличением магнитного поля, направленного вдоль оси частиц, продольная компонента цветного поля монотонно уменьшается. Если магнитное поле расположить поперек оси частиц, при четырех гигаэлектронвольт в квадрате хромоэлектрическое поле растет во всех направлениях, а при девяти гигаэлектронвольт теряет цилиндрическую симметрию, вытягиваясь по направлению магнитного поля.

Зависимость цветного электрического поля при включенном магнитном поле, деленного на таковое без магнитного поля, от расстояния до оси кварк-антикварк для различных взаимных ориентаций магнитного поля, оси частиц и оси ρ: когда магнитное поле направлено вдоль оси частиц и расположение контура не имеет значения (Т), когда магнитное поле перпендикулярно оси частиц и оси ρ (ТТ), и когда ось частиц перпендикулярна направлению магнитного поля, а ось ρ направлена по нему (TL)
Francesco Sanfilippo et. al / Physical Review D, 2021

Авторы полагают, что критическое магнитное поле, при котором натяжение струны между кварком и антикварком может исчезнуть, находится не так далеко от изученных в этой работе значений, поскольку величина натяжения струны при девяти гигаэлектронвольтах в квадрате отличалась от нуля лишь на два среднеквадратических отклонения. Но для получения точного результата потребуются модели решеточной КХД с меньшим периодом решетки, в связи с чем авторы планируют дальнейшие исследования.

Для того чтобы исследовать решеточную хромодинамику как в работе итальянцев, а именно модель с 48^3×96 узлами решетки, суперкомпьютер незаменим. Но каким бы мощным не был классический компьютер, такие фундаментальные явления как проблема знака не позволяют им описывать многие другие явления квантового мира, включая динамику частиц в реальном времени и сильно запутанную материю. В теории с этой задачей может справиться квантовое моделирование. Первые шаги в осуществлении этой задачи на практике сделали физики из Канады: ученые успешно использовали квантовый компьютер для вычисления масс легчайших адронов в двумерной решеточной КХД и надеются, что совершенствование квантовых компьютеров позволит в скором времени изучать и полноценную четырехмерную модель.

Елизавета Чистякова
https://nplus1.ru/news/2022/01/05/qcd-magnetic

Спутники Сатурна за пределами его колец

Авторы и права: НАСА, ЕКА, Лаборатория реактивного движения, Группа обработки изображений Кассини
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Что случилось с этим спутником Сатурна? Ничего – просто спутник Сатурна Рея частично спрятался за кольцами планеты-гиганта. В 2010 году космический аппарат "Кассини", обращавшийся вокруг Сатурна, сфотографировал самые известные в Солнечной системе кольца. На переднем плане видны кольца – тонкое кольцо F с внешней стороны и более широкие кольца А и В сразу за ним. Кажется, что прямо над кольцами висит спутник Сатурна Янус, однако на самом деле он находится далеко за пределами колец. Янус – один из самых маленьких спутников Сатурна, его диаметр – всего 180 километров. Дальше от камеры расположена испещренная кратерами Рея, этот спутник гораздо больше, его размер – 1500 километров. Верхняя часть Реи видна сквозь промежутки между кольцами. После более десяти лет исследований и открытий космический аппарат "Кассини" израсходовал все запасы топлива и в 2017 году был направлен в атмосферу Сатурна, где он расплавился.
http://www.astronet.ru/db/msg/1799181

Астрономы обнаружили гигантскую структуру в Млечном Пути*

Примерно 13,8 миллиарда лет назад наша Вселенная родилась в результате мощного взрыва, породившего первые субатомные частицы и законы физики в том виде, в каком мы их знаем.

Примерно 370000 лет спустя сформировался водород, строительный блок звезд, которые сплавляют водород и гелий в своих недрах, создавая все более тяжелые элементы. Хотя водород остается наиболее распространенным элементом во Вселенной, сложно обнаружить отдельные облака газообразного водорода в межзвездной среде (ISM).

Это затрудняет исследование ранних фаз звездообразования, которые могут дать подсказки об эволюции галактик и космоса.

Международная группа под руководством астрономов из Института астрономии Макса Планка (MPIA) недавно заметила массивную нить атомарного водорода в нашей галактике. Эта структура, названная «Мэгги», расположена примерно в 55 000 световых лет от нас (по другую сторону Млечного Пути) и является одной из самых длинных структур, когда-либо наблюдавшихся в нашей галактике.

(ESA/Gaia/DPAC/T. Müller/J. Syed/MPIA)

Вверху: участок Млечного Пути, измеренный спутником ESA Gaia (вверху). Прямоугольник отмечает расположение нити «Мэгги» и изображение распределения атомарного водорода в условных цветах (внизу), красная линия указывает нить «Мэгги».

Исследование, описывающее их результаты, которое недавно было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics, было проведено доктором философии Джонасом Сайедом.
https://rwspace.ru/news/astronomy-obnar … -puti.html

В Млечном Пути обнаружена группа из удивительно примитивных звезд

Она является остатком самого бедного металлами шарового скопления из когда-либо обнаруженных.

Используя данные наземных и космических телескопов, астрономы обнаружили в Млечном Пути звездный поток, члены которого содержат невероятно мало элементов тяжелее водорода и гелия. Об открытии сообщается в журнале Nature.

«Поскольку тяжелые элементы были произведены последовательными поколениями массивных звезд, их практически полное отсутствие у обнаруженной нами группы говорит о том, что звезды в ней образовались вскоре после Большого Взрыва», – рассказывают авторы исследования.

Распределение очень плотных групп звезд в Млечном Пути. Каждая точка представляет скопление от нескольких тысяч до нескольких миллионов звезд. Цвет точек показывает их металличность, другими словами, содержание в них тяжелых элементов по отношению к Солнцу. Обнаруженная группа звезд обозначена голубыми символами. Credit: N. Martin/Strasbourg Astronomical Observatory/CNRS; Canada-France-Hawaii Telescope/Coelum; ESA/Gaia/DPAC

Солнце на 98,5% состоит из двух легких химических элементов, водорода и гелия, а оставшиеся 1,5% приходятся на более тяжелые элементы, такие как углерод, кислород и железо, чье обилие в звезде называется ее «металличностью».

У обнаруженной группы, которая принадлежит звездному потоку C-19, металличность в 2,5 тысячи раз меньше, чем у Солнца. Это намного ниже, чем у любой другой известной звездной структуры во Вселенной.

«Наше открытие не только бросает вызов текущим моделям образования подобных звездных групп, которые исключают существование структур, состоящих только из звезд с экстремально низкой металличностью, но и открывает окно в самые ранние эпохи звездообразования», – заключили авторы исследования.
https://in-space.ru/v-mlechnom-puti-obn … nyh-zvezd/

Поделиться2732022-01-08 09:06:44

Автор: alexandrion12
Администратор

Когерентное магнитное поле обнаружено в межзвездной среде

Магнитные поля являются важными, но часто «секретными» ингредиентами межзвездной среды и элементами процессов формирования звезд. Завеса тайны, окружающая магнитные поля, поддерживающиеся в межзвездном пространстве, связана с недостатком экспериментальных зондов.

И хотя из опытов Фарадея мы знаем, что связь между электрическим и магнитным полем можно обнаружить при помощи катушки с током, астрономы не могут запустить такие катушки в космос на расстояние в несколько световых лет от нас.

В новой работе астрономы под руководством доктора Ли Ди (LI Di) из Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук смогли точно измерить величину интенсивности магнитного поля в молекулярном облаке L1544 – области пространства, где межзвездная среда готова к формированию новых светил.

Команда использовала метод HI Narrow Self-Absorption (HINSA), разработанный доктором Ди и его коллегами в 2003 г. Высокая чувствительность используемого ими в новой работе телескопа Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) позволила зарегистрировать значительный по величине эффект Зеемана в соответствии с методом HINSA. В результате авторам удалось прийти к выводу, что такие молекулярные облака достигают сверхкритического состояния, то есть состояния полной готовности к коллапсу, раньше, чем предполагалось в стандартных моделях.

Эффект Зеемана – расщепление спектральных линий на несколько частотных компонент в присутствии магнитного поля – является единственным известным эффектом, позволяющим напрямую измерить интенсивность магнитного поля в межзвездной среде. Однако для магнитных полей, поддерживающихся в пространстве между звездами, эффект Зеемана очень мал по величине. Частотный сдвиг спектральных линий при наблюдениях молекулярных облаков составляет лишь несколько миллиардных долей от исходной частоты расщепляющихся линий.

В 2003 г. ученые обнаружили при наблюдениях молекулярных облаков линии, связанные с атомарным водородом и получившие название HINSA. Этот набор линий формируется при охлаждении атомарного водорода за счет столкновений с молекулами водорода. Линии HINSA имеют интенсивность в 5-10 раз больше, чем линии молекулярного водорода, поэтому они позволяют эффективно обнаруживать эффект Зеемана в случае молекулярных облаков и определять с его помощью интенсивность магнитного поля. Согласно измерениям Ди и его группы, средняя индукция магнитного поля L1544 составила около 4 микрогауссов, то есть это магнитное поле в 6 миллионов раз слабее магнитного поля Земли. Кроме того, проведенный авторами анализ поглощения излучения далекого квазара этим молекулярным облаком и излучения гидроксила позволил установить когерентность структуры магнитного поля для нейтральной среды, молекулярной оболочки и плотного ядра – в частности, однородность направления и мощности поля.

Исследование опубликовано в журнале Nature.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0106170214

Сверхновые и жизнь на Земле оказались тесно связаны

Ученые обнаружили удивительную связь между числом взрывающихся поблизости сверхновых и жизнью на Земле.

Обнаруженные свидетельства указывают на тесную связь между долей органической материи в осадочных породах и изменениями в частоте вспышек сверхновых. Эта корреляция наблюдается на протяжении 3,5 миллиарда лет, и становится еще более явной в последние 500 миллионов лет.

Наличие такой корреляции указывает на то, что сверхновые обусловили формирование условий, способствующих зарождению и поддержанию жизни на Земле. К такому выводу приходят авторы новой статьи во главе с доктором Хенриком Свенсмарком (Henrik Svensmark) из Технического университета Дании.

Согласно работе, объяснение наблюдаемой связи между сверхновыми и жизнью на Земле состоит в том, что сверхновые оказывают влияние на климат Земли. Большое число сверхновых обусловливает формирование холодного климата со значительным перепадом температур между экватором и полярными областями. Это приводит к мощным ветрам и перемешиванию воды в океанах, в результате чего возрастает эффективность доставки нутриентов к биологическим системам. Более высокая концентрация нутриентов ведет к более высокой производительности биологических систем и большему по величине отложению органической материи с осадочными породами. Более теплый климат характеризуется менее мощными ветрами и менее эффективным перемешиванием воды в океанах, сокращает поток нутриентов, снижает скорость накопления биомассы, и в результате отложение органики в осадочных породах также уменьшается.

В своей работе Свенсмарк и его коллеги проанализировали содержание органической материи в осадочных породах методом радиоизотопного анализа. Поскольку жизнь предпочитает более легкий нуклид углерод-12, то увеличение отношения C12/C13 в составе вещества осадочных пород обозначает увеличение количества производимой биомассы.

Предыдущие исследования, проведенные группой Свенсмарка, показали, что космические лучи, испускаемые со стороны сверхновых, могут влиять на структуру облаков на Земле, тем самым воздействуя на климат планеты.

Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0106170818

Обнаружено самое длинное из известных науке водородных облаков Млечного пути

Примерно 13,8 миллиарда лет назад наша Вселенная была рождена в результате гигантского взрыва, который дал начало первым субатомным частицам и законам физики в той форме, в какой они нам известны. Примерно через 370 000 лет сформировался водород, являющийся «строительным материалом» для звезд, которые сжигают водород и гелий в своих недрах, формируя более тяжелые элементы. И хотя водород является самым распространенным элементом во Вселенной, обнаружение индивидуальных облаков водорода в межзвездной среде представляет собой значительную трудность.

Это, в свою очередь, затрудняет изучение ранних этапов формирования звезд, дающих ценную информацию об эволюции галактик и Вселенной в целом. Международная группа астрономов, возглавляемая исследователями из Института астрономии Общества Макса Планка, Германия, недавно обнаружила массивный филамент из атомарного водорода в нашей Галактике. Эта структура, получившая название «Мэгги», расположена на расстоянии около 55 000 световых лет от нас (на другой стороне Млечного пути) и является одной из самых длинных структур, когда-либо наблюдаемых в нашей Галактике.

Используя телескоп Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), группа под руководством Джонаса Саида (Jonas Syed) из Института астрономии Общества Макса Планка обнаружила структуру из атомарного водорода длиной около 3900 световых лет. Для сравнения, типичная длина водородных филаментов, обнаруживаемых в нашей Галактике, составляет примерно 800 световых лет. Ширина облака Мэгги была оценена авторами работы примерно в 130 световых лет.

Анализ, проведенный командой, показал, что материя в этом филаменте имеет среднюю скорость порядка 54 километров в секунду, причем эта скорость мало меняется при переходе от одной стороны облака к другой. Из этого авторы сделали вывод, что облако Мэгги является когерентной структурой.

На основе опубликованных ранее данных команда также оценила, что облако Мэгги содержит 8 процентов молекулярного водорода по массе. Проведя более подробный анализ, команда отметила сгущения газа в различных точках вдоль филамента и предположила, что в этих точках будет происходить постепенная конденсация атомарного газа в молекулярный.

Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0106184414

Детальное сканирование Млечного пути обнаруживает возможные «древние» спиральные рукава

По мере того как мы узнаем больше о космосе, становится интересно, когда некоторые из величайших открытий происходят рядом с нашим домом. Ожидается, что это продолжится и в будущем, когда наблюдения за далекими галактиками будут проводиться наряду с исследованиями внешней Солнечной системы и нашей галактики. В этом последнем отношении обсерватория Gaia ЕКА будет продолжать играть жизненно важную роль. В качестве астрометрической миссии Gaia должна была определить правильное положение и радиальную скорость более миллиарда звезд, чтобы создать трехмерную карту Млечного Пути.

Используя данные третьего раннего выпуска данных с Gaia (eDR3) и данные предыдущих исследований - из Sloan Digital Sky Survey (SDSS) - международная команда астрономов создала новую карту внешнего диска Млечного Пути. В процессе они обнаружили свидетельства существования структур в этом регионе, которые включают остатки ископаемых спиральных рукавов. Это открытие прольет новый свет на формирование и историю Млечного Пути и может привести к прорыву в нашем понимании галактической эволюции.

Исследованием руководил Червин Лапорт из Института космических наук Барселонского университета (ICCUB-IEEC) и Института физики и математики Вселенной Кавли при Токийском университете. К нему присоединились Сергей Е. Копосов и Василий Белокуров, астрономы Королевской обсерватории Эдинбургского университета (ROE) и Кембриджского университета (соответственно). Их результаты были описаны в исследовании, опубликованном в Ежемесячных сообщениях Королевского астрономического общества.

Используя данные миссии Gaia, опубликованные в декабре 2020 года, Лапорт и его команда выявили когерентные структуры во внешнем диске Млечного Пути, чтобы создать более четкую карту региона. Хотя эта карта давала более четкое представление о ранее известных структурах, она также выявила существование ранее неизвестных нитевидных структур. На первый взгляд это открытие не было таким уж удивительным, поскольку численное моделирование уже предсказало существование таких нитевидных структур.

Это связано с прошлыми взаимодействиями со спутниковыми галактиками, которых у нашей галактики было много. В настоящее время нашу галактику окружает 50 спутников, таких как карликовая галактика Стрелец, которая в течение последних 5-6 миллиардов лет периодически возмущала структуру Млечного пути. Однако огромное количество субструктур, наблюдаемых в этих нитевидных структурах, было неожиданным и оставило Лапорта и его коллег озадаченными.

Одна из возможных причин заключается в том, что они являются остатками приливных рукавов диска Млечного Пути, которые были возбуждены различными галактиками-спутниками в разное время в прошлом. Например, до карликовой галактики Стрелец Млечный Путь взаимодействовал с

Gaia Sausage - остатками карликовой галактики, которая слилась с Млечным Путем около 8-11 миллиардов лет назад.

В предыдущем исследовании Лапорт и его коллеги показали, что одна из нитевидных структур во внешнем диске (Антицентровый поток) содержала звезды, возраст которых в основном составляет 8 миллиардов лет или более. Это означает, что они были слишком стары, чтобы быть из Стрельца, и, должно быть, также испытали взаимодействие с Gaia Sausage. Другой вариант заключается в том, что некоторые из этих структур вовсе не являются ископаемыми спиральными рукавами, а являются гребнем крупномасштабных вертикальных искажений в диске Млечного Пути.

"Мы считаем, что диски реагируют на воздействия спутников, которые создают вертикальные волны, распространяющиеся подобно ряби на пруду", - сказал Лапорт в недавнем пресс-релизе РАН. Чтобы разобраться в этом подробнее, команда разработала специальную научную программу с телескопом Уильяма Гершеля на острове Лас-Пальмас. Используя оптические и спектроскопические приборы, Лапорт и его коллеги попытаются изучить свойства звездных популяций в каждой подструктуре.

Их усилия и другие исследования, проведенные в ближайшем будущем, помогут пролить свет на природу и происхождение этих тонких структур, что улучшит наше понимание того, как галактики развиваются в результате взаимодействия и слияния.

"Как правило, эта область Млечного Пути остается плохо изученной из-за пыли, которая сильно затемняет большую часть средней плоскости Галактики. В то время как пыль влияет на светимость звезды, ее движение остается неизменным. Мы, конечно, были очень рады видеть, что данные о движениях Gaia помогли нам раскрыть эти нитевидные структуры! Теперь остается главная задача - выяснить, что же это такое, как они появились, почему в таком большом количестве и что они могут рассказать нам о Млечном Пути, его формировании и эволюции".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0102200624

Уникальные наблюдения массивной звезды перед взрывом меняют представления о звездной эволюции

Впервые астрономы смогли наблюдать в реальном времени зрелищный конец красного гиганта, став свидетелями стремительного саморазрушения массивной звезды и ее «предсмертной агонии» перед коллапсом в сверхновую II типа.

Используя два телескопа, расположенных на Гавайях - Pan-STARRS и W. M. Keck Observatory – команда исследователей эксперимента Young Supernova Experiment (YSE) наблюдала этот красный гигант на протяжении последних 130 дней его существования, после которых произошла вспышка сверхновой.

«Это прорыв в понимании последних моментов жизненного цикла массивных звезд, - сказал Уинн Якобсон-Галан (Wynn Jacobson-Galán) из Калифорнийского университета, США, который является главным автором нового исследования.- Прямое обнаружение активности красного гиганта перед вспышкой сверхновой никогда прежде не наблюдалось для случая обычной сверхновой II типа. Впервые мы наблюдали взрыв красного гиганта!»

Обсерватория Pan-STARRS впервые обнаружила эту обреченную массивную звезду летом 2020 г. по огромному количеству света, испускаемому со стороны красного гиганта. Через несколько месяцев после этого, осенью 2020 г., небо озарила сверхновая.

Команда быстро запечатлела мощную вспышку и сняла ее спектры в самые первые моменты при помощи инструмента Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) обсерватории им. Кека. Полученные данные указывали на плотный околозвездный материал, окружавший светило во время взрыва, который, по всей видимости, являлся тем же самым газом, что был запечатлен телескопом Pan-STARRS, наблюдавшим чуть ранее, летом, мощные выбросы со стороны красного гиганта.

Команда продолжила наблюдать эту вспышку, которая получила название SN 2020tlf, что позволило получить информацию о родительской звезде. Согласно авторам, красный сверхгигант, давший начало вспышке SN 2020tlf, был расположен в галактике NGC 5731, на расстоянии около 120 миллионов световых лет от нас, и имел массу порядка 10 масс Солнца.

Это исследование бросает вызов современным моделям эволюции красных гигантов перед взрывом, поскольку ранее считалось, что такие звезды в конце своего жизненного цикла остаются спокойными, в то время как звезда-прародитель сверхновой SN 2020tlf продемонстрировала высокую активность, согласно наблюдениям, отметили авторы.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0107154133

Долгожданный дуэт: космические нейтрино впервые отметились сразу на двух телескопах

Под занавес 2021 года произошло радостное событие: Байкальский нейтринный телескоп и детектор IceCube в Антарктиде одновременно зарегистрировали нейтрино, пришедшие от одной и той же черной дыры. Это первый случай, когда космические нейтрино высоких энергий от одного источника регистрируют сразу два телескопа.

Фотодетектор, защищённый от давления воды прозрачным шаром./(c) Baikal-GVD.

По такому случаю Naked Science расскажет вам, откуда берутся космические нейтрино, как астрономы их ловят и почему это вообще важно для исследования Вселенной.

Жизнь под ливнем

Даже самый одинокий человек в мире никогда не бывает один. Его всегда окружает толпа нейтрино — чрезвычайно легких частиц, не имеющих электрического заряда. По расчетам теоретиков, каждый кубический сантиметр пространства заполнен сотнями реликтовых нейтрино, образовавшихся вскоре после Большого взрыва. Во Вселенной их на несколько порядков больше, чем протонов или электронов. А ведь источников этих частиц хватает и в современном космосе.

Нейтрино рождаются при взрывах сверхновых, в столкновениях космических лучей с межзвездным газом и земной атмосферой, в окрестностях сверхмассивных черных дыр и, конечно, в звездах. Каждый квадратный сантиметр земной поверхности ежесекундно пронзают десятки миллиардов нейтрино, рожденных термоядерными реакциями в центре Солнца. И не надейтесь отдохнуть от нейтринного ливня ночью, когда светило сияет над другим полушарием: нейтрино проходят сквозь толщу нашей планеты легче, чем горячий нож сквозь масло. Кстати, распад урана и тория в недрах Земли тоже порождает поток вездесущих частиц.

К счастью, нейтрино нельзя вооружить. Эти частицы не ранят человека, они его игнорируют (в каком-то смысле это больнее, признайтесь). Дело в том, что нейтрино просто пролетают мимо атомных ядер и электронов, почти никогда не сталкиваясь с ними. Поэтому-то от них не только невозможно, но и незачем укрываться. Но по той же причине эти «необщительные» частицы крайне трудно зарегистрировать.

Между тем астрономам ну очень нужно ловить космические нейтрино. Именно способность пронзать огромные толщи вещества, оставаясь неизменными, делает этих невидимок бесценным источником информации. Например, фотон, выбирающийся из центра Солнца к его поверхности, бессчетное множество раз поглощается веществом и снова переизлучается. В итоге на это путешествие у него уходит порядка 100 тысяч лет (что вы знаете о трудностях эмиграции!), он испытывает на себе влияние всех слоев звезды и из гамма-кванта превращается в частицу видимого света. А вот рожденные в тех же реакциях нейтрино пронзают толщу Солнца, словно пустоту, и приносят непосредственную информацию о том, что происходит в термоядерной топке светила.

Так, в 2018 году благодаря нейтринному телескопу Borexino ученые «разобрали по косточкам» pp-цикл — главную цепочку термоядерных реакций в недрах Солнца. Исследователи измерили поток нейтрино для каждой из пяти нейтринообразующих реакций по отдельности и убедились, что он совпадает с предсказаниями теории. А в 2020-м наблюдатели выделили из потока солнечных нейтрино частицы, образующиеся в побочном для Солнца CNO-цикле.

Кстати, способность нейтрино проносить информацию сквозь любые преграды интересует не только астрономов. Благодаря этим неудержимым частицам одни специалисты измеряют количество радиоактивных элементов в мантии Земли, а другие собираются контролировать, не нарабатывается ли в каком-нибудь реакторе оружейный плутоний.

Погоня за неуловимым

Как же физики ловят частицы, почти никогда не взаимодействующие с атомами? Дело в том, что «почти никогда» не означает «совсем никогда». Иногда нейтрино все-таки врезается в нейтрон атомного ядра, и тогда тот превращается в протон. Из-за этого ядро превращается в ядро другого химического элемента (следующего в таблице Менделеева). Первые нейтринные телескопы отлавливали именно такие трансмутации. Сейчас в мире осталась только одна действующая установка такого рода — Галлий-германиевый нейтринный телескоп в Баксанской нейтринной обсерватории (Кабардино-Балкария). Баксанский приемник нейтрино содержит 50 тонн жидкого галлия. Каждый день примерно один атом нерадиоактивного галлия-71 превращается в нем в атом радиоактивного германия-71 из-за того, что в нейтрон ядра попало нейтрино и превратило его в протон.

Выловить 30 радиоактивных атомов, появившихся за месяц в 50 тоннах вещества, — то еще развлечение, учитывая, что в одном стакане воды больше атомов, чем стаканов воды в Мировом океане. Конечно, терпение и труд и атомы соберут, но уж точно не в реальном времени. О любой космической вспышке, породившей поток нейтрино, можно узнать лишь постфактум. Значит, такой телескоп невозможно встроить в сеть быстрого реагирования, когда один инструмент, обнаруживший нечто интересное, автоматически оповещает «коллег», что неплохо бы навестить эту же область неба.

В связи с этим уже в 1970-х начались разговоры о нейтринных телескопах, работающих в реальном времени. Вот как они действуют: когда нейтрон под ударом нейтрино превращается в положительно заряженный протон, по закону сохранения заряда обязана родиться отрицательно заряженная частица. Она и рождается, раз обязана. Эта частица — мюон. Мюон, в свою очередь, врезается в другое атомное ядро, и происходит реакция, в которой рождается новая частица, и так далее. В результате одно энергичное нейтрино, пришедшее из глубин Вселенной, порождает целый поток заряженных частиц.

Дальше начинается самое интересное. Если заряженная частица движется сквозь прозрачную среду быстрее, чем в той же среде распространяется свет, она испускает фотоны. Это называется эффектом Вавилова — Черенкова. Да-да, не удивляйтесь: только в вакууме свет движется с предельной из возможных в природе скоростей. В любой другой среде (будь то воздух, вода или стекло) он распространяется медленнее, и достаточно энергичная частица может его обогнать — и сама, благодаря эффекту Вавилова — Черенкова, стать источником света. Мюоны, рождающиеся в атомных ядрах под ударами нейтрино, достаточно быстры, чтобы обогнать свет в толще воды или льда (но не воздуха). Свет, рожденный этими частицами, и сигнализирует о том, что зарегистрирован космический гость — нейтрино.

Первая в мире регистрация космических нейтрино таким способом произошла в 1994 году на российском телескопе НТ-200. Он представлял собой несколько гроздей фотодетекторов, подвешенных на тросах в прозрачной воде Байкала.

Нынешний Байкальский нейтринный телескоп, он же Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) —наследник НТ-200. Это, как сказал бы известный киногерой, та же ласточка, только совсем в другом масштабе. Сегодня он состоит из восьми кластеров (первый запустили в 2016 году). Каждый кластер содержит восемь вертикальных гирлянд по 36 фотодетекторов. Таким образом, во всем телескопе 8 × 8 × 36 = 2304 детектора (у НТ-200 их было всего 200). Это крупнейший нейтринный телескоп на Земле после IceCube.

Кстати, о последнем. IceCube работает по тому же принципу, но использует не воду, а антарктический лед. Строительство инструмента началось в 2005-м и закончилось в 2010 году. Телескоп имеет более пяти тысяч фотодетекторов, охватывающих целый кубический километр льда. Впрочем, астрономам важен не номинальный объем установки, а эффективный: он всегда меньше номинального, а конкретное значение зависит как от конструкции телескопа, так и от того, нейтрино с какой энергией предполагается ловить.

И IceCube, и Baikal-GVD нацелены в первую очередь на энергичные нейтрино (десятки и сотни тераэлектронвольт), порождающие целые ливни вторичных частиц. Как пояснил Naked Science руководитель проекта Baikal-GVD член-корреспондент РАН Григорий Домогацкий, эффективный объем IceCube и Baikal-GVD для этой задачи один и тот же: 0,4 кубического километра. В то же время есть другие интересные задачи, для которых байкальский телескоп уступает антарктическому по эффективному объему.

Впрочем, байкальский инструмент планируют достраивать. Если все пойдет по плану, к концу 2020-х его эффективный (не номинальный!) объем составит один кубический километр.

Завершая разговор о методах регистрации нейтрино, заметим, что есть и другие способы поймать капризную частицу. Так, упомянутый выше Borexino регистрирует столкновение нейтрино не с атомными ядрами, а с электронами (так называемое рассеяние нейтрино на электронах). В результате подобных столкновений электроны ни во что не превращаются, но получают дополнительную энергию. Правда, Borexino предназначен для изучения нейтрино низкой энергии, прежде всего солнечных.

Вместе веселее

Восьмого декабря 2021 года байкальский телескоп зафиксировал частицу с энергией 43 тераэлектронвольта. Да, всего одну. Даже тысячи фотодетекторов, распределенные по сотням миллионов кубометров воды или льда, обеспечивают регистрацию лишь нескольких высокоэнергетических нейтрино в год. Не так-то просто ловить неуловимое.

За несколько часов до этого IceCube зафиксировал другую частицу с энергией 172 тераэлектронвольта. Оба нейтрино пришли из области неба, где расположен один из самых ярких блазаров (чуть ниже мы расскажем, что это такое). И надо же такому случиться, что именно в этот момент блазар испытал самую яркую вспышку света и гамма-излучения за всю историю наблюдений за ним. Вспышку заметили также в рентгеновских лучах и радиоволнах. «Совпадение? — могли бы спросить ученые. — Не думаем!» Конечно, нет стопроцентной уверенности, что оба нейтрино пришли именно от этого небесного тела: нейтринные телескопы определяют направление на источник не слишком точно. Но вероятность весьма высока.

Этот результат стал еще одним важным свидетельством, что нейтрино высоких и сверхвысоких энергий приходят от активных ядер галактик, в том числе квазаров и блазаров. И впервые такие доказательства были получены на двух установках одновременно (раньше подобными новостями нас радовал только IceCube). Наблюдение на двух инструментах повышает вероятность того, что нейтрино не «привиделось» телескопу (мы же понимаем, что полезный сигнал любого научного прибора приходится выделять из шумов, и иногда шумы могут складываться в ложный сигнал). К тому же наблюдение с двух точек позволяет точнее определить координаты источника.

Вероятно, два телескопа еще не раз споют дуэтом. А когда в Средиземном море достроят инструмент KM3NeT с тем же принципом действия, дуэт превратится в трио.

Художественное изображение блазара. /(с) NASA/JPL-Caltech/GSFC.

Привет от черных дыр

В 2018 году ученые отождествили источник энергичных нейтрино с блазаром TXS 0506+056. А через два года российские астрономы установили, что почти половина всех нейтрино сверхвысоких энергий (от 200 тераэлектронвольт), принятых обсерваторией IceCube за десять лет, пришла от самых радиоярких галактических ядер.

Активное ядро галактики — черная дыра массой от миллионов до десятков миллиардов солнц, окруженная диском постепенно падающего на нее вещества. Этот диск вращается с огромной скоростью (вблизи горизонта событий — «поверхности» черной дыры — она сравнима со световой). Трение между слоями диска разогревает материю до сотен миллионов градусов.

Каждая порция газа и пыли, прежде чем упасть на черную дыру, выделяет энергию порядка 10 процентов от mc2 — полного запаса энергии, заключенного в веществе. Это в десятки раз больше, чем при термоядерном синтезе, питающем звезды. Неудивительно, что самые активные из галактических ядер (квазары) — мощнейшие во Вселенной источники излучения. Именно такой аттракцион невиданной щедрости нужен, чтобы придать даже легчайшим нейтрино энергию, которая и не снилась куда более тяжелым протонам на Большом адронном коллайдере.

Осталось рассказать, что такое блазар. Некоторые квазары выбрасывают в окружающее пространство струи вещества, разогнанного до околосветовой скорости — джеты. Блазар — квазар, расположенный так, что его джеты направлены на Землю. Этот необычный ракурс открывает наблюдателям много интересного. Но вот испускают ли блазары нейтрино высоких энергий чаще, чем другие квазары, — вопрос дискуссионный.

У астрономов есть еще множество вопросов к энергичным и неуловимым посланникам космоса. Какие именно процессы в окрестностях черной дыры порождают нейтрино? Как далеко от ее «поверхности» они протекают? Есть ли во Вселенной другие источники нейтрино высоких и сверхвысоких энергий, кроме активных галактических ядер? Возможно, байкальский и антарктический телескопы помогут ученым найти ответы уже в ближайшие годы.
https://naked-science.ru/article/astron … annyj-duet

Физики наблюдают невероятные «квантовые торнадо», сформированные из ультрахолодных атомов

Ученые наблюдали потрясающую демонстрацию того, как классическая физика уступает место квантовому поведению, манипулируя жидкостью ультрахолодных атомов натрия в четкое образование, похожее на торнадо.

Частицы ведут себя по-разному на квантовом уровне, отчасти потому, что в этот момент их взаимодействия друг с другом имеют над ними большую власть, чем энергия их движения.

Затем, конечно же, есть ошеломляющий факт, что квантовые частицы не имеют определенного фиксированного местоположения, что влияет на то, как они взаимодействуют.

Охлаждая частицы как можно ближе к абсолютному нулю и устраняя другие помехи, физики могут наблюдать, что происходит, когда эти странные взаимодействия вступают в силу, как только что сделала группа из Массачусетского технологического института.

«Возможность увидеть эти квантовые эффекты напрямую — это прорыв», — говорит физик Массачусетского технологического института Мартин Цвирляйн.

Команда поймала и развернула облако из примерно 1 миллиона атомов натрия с помощью лазеров и электромагнитов. В предыдущих исследованиях физики продемонстрировали, что это превращает облако в длинную игольчатую структуру, конденсат Бозе-Эйнштейна, где газ начинает вести себя как единое целое с общими свойствами.

На изображении ниже показана плотность ультрахолодных атомов за микросекунды.

Облако атомов образовалось из игольчатого конденсата (слева), прошло через змеевидную неустойчивость (в центре) и образовало крошечные торнадо (справа).

Есть даже крошечные темные пятна между соседними кристаллами (см. значки «x» ниже), где возникают вихри противотока — точно так же, как мы видим в сложных погодных системах (вспомните бушующие бури на Юпитере).
https://rwspace.ru/news/fiziki-nablyuda … tomov.html

Поделиться2742022-01-09 08:53:55

Автор: alexandrion12
Администратор

Раскрыта тайна "загадочного дома" на Луне

"Загадочный дом" на Луне, найденный китайским луноходом "Юйту-2", оказался камнем

МОСКВА, 8 янв — РИА Новости. "Загадочный" объект, запечатленный китайским луноходом "Юйту-2" у кратера Фон Карман, оказался небольшим камнем, сообщает интернет-издание CNet.

Первые снимки объекта появились в начале декабря. Из-за ракурса фото казалось, что стоящий на горизонте предмет имеет необычную форму, потому его прозвали "загадочным домом".

Как пишет CNet, освещающий космическую тематику журналист Эндрю Джонс опубликовал новый снимок с "Юйту-2", на котором можно увидеть, что "загадочный" объект — всего лишь обычный камень, лежащий на краю кратера.

Аппарат "Чанъэ-4" с луноходом "Юйту-2" на борту осуществил мягкую посадку на Луне в начале 2019 года. За время своего пребывания на обратной стороне спутника Земли китайские космические аппараты выполнили уже целый ряд задач. "Чанъэ-4" регулярно присылает снимки поверхности обратной стороны Луны, которые значительно помогают ученым со всего мира в дальнейшем изучении естественного спутника планеты.
https://ria.ru/20220108/luna-1766921694.html

Астрономы впервые проследили за гибелью красного сверхгиганта

Уникальные наблюдения показали, что звезды могут переживать глубокие внутренние изменения, выбрасывая вспышки излучения и вещества, прежде чем окончательно взрываться сверхновыми.

©Adam Makarenko, W.M. Keck Observatory

Красные сверхгиганты — самые большие из звезд. Их существование заканчивается взрывом сверхновой II типа, оставляющим после себя лишь черную дыру или нейтронную звезду. Одна из таких вспышек была замечена на небе 16 сентября 2020 года. Но, в отличие от предыдущих, за звездой — предшественницей сверхновой SN 2020tlf следили. К тому времени телескопы гавайской Обсерватории Кека наблюдали за красным сверхгигантом уже на протяжении 130 дней, словно за «тикающей бомбой», готовой взорваться в любой момент.

Сама звезда располагалась в 120 миллионах световых лет, в галактике NGC 5731, и имела массу примерно в 10-12 солнечных. Прежде считалось, что переход к сверхновой происходит сравнительно спокойно, и прошлые данные не обнаруживали никаких резких изменений, которые предшествовали бы взрыву. Однако новые наблюдения показали, что по крайней мере некоторые из красных сверхгигантов переживают глубокие структурные изменения перед тем, как вспыхнуть сверхновыми. Об этом ученые пишут в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.

Находка была сделана в рамках обзора Young Supernova Experiment, с использованием телескопов Pan-STARRS и W. M. Keck. Еще за месяцы до вспышки сверхновой SN 2020tlf они зафиксировали экстремальные события, которые сопровождали переход звезды к взрыву: мощные вспышки излучения и выбросы вещества в окружающее газопылевое облако. «Мы никогда не замечали такой интенсивной активности у гибнущего красного сверхгиганта, — отметила Рафаэлла Маргутти (Raffaella Margutti), одна из авторов новой работы, — а теперь увидели и яркие выбросы, и коллапс, и вспышку».

Резкие изменения, которые претерпела эта звезда накануне гибели, свидетельствуют о серьезных внутренних изменениях, предшествовавших окончательному взрыву. «Обнаружение новых событий, подобных SN 2020tlf, существенно повлияет на наши представления о последних месяцах звездной эволюции, — добавили авторы работы, — и объединят теоретиков и наблюдателей в поисках ответа на вопрос о том, что именно происходит с красными сверхгигантами накануне гибели».
https://naked-science.ru/article/astron … za-gibelyu

Поделиться2752022-01-10 08:50:47

Автор: alexandrion12
Администратор

История крупного столкновения нашей Галактики с галактикой Гея-Энцелад

Одной из характерных особенностей современной космологии является описание эволюции галактик как иерархического процесса столкновений и объединений с другими системами. Самым хорошо доступным для наблюдений таких процессов местом во Вселенной является наша собственная галактика Млечный путь. В настоящее время один из наших ближайших галактических соседей, карликовая галактика Стрелец, находится в процессе приливного разрыва гравитацией Млечного пути. Две других близлежащих карликовых галактики, Большое и Малое Магеллановы Облака, падают на нашу Галактику. Тем временем, Галактику опоясываяют звездные потоки, сформированные из шаровых скоплений, которые указывают на состоявшиейся ранее столкновения. Информация о еще более древних столкновениях может быть получена путем изучения местоположения и движения объектов звездного гало Млечного пути – примерно сферической структуры из звезд возрастом более 10-12 миллиардов лет. Тем временем, галактика Андромеда, ближайшая к нам крупная галактика, находится примерно в 10 раз дальше, чем эти карликовые галактики; столкновение с ней ожидается примерно через 5 миллиардов лет.

В новом исследовании группа астрономов под руководством Рохана Наиду (Rohan P. Naidu) использовала космический телескоп Gaia («Гея») ЕКА и многозеркальный телескоп MMT, США, для подробного изучения истории последнего крупного столкновения в истории нашей Галактики. Наблюдения показывают, что 8-10 миллиардов лет назад состоялось объединение Млечного пути с одной карликовой галактикой. Известные как галактика Гея-Энцелад, остатки этого объекта сегодня состоят из звезд внутреннего гало с характерными скоростями движения и химическим составом. Однако ученым до сих пор не был известен механизм столкновения – было ли столкновение «лобовым», или галактики сначала двигались по орбите друг относительно друга.

Для ответа на этот вопрос астрономы произвели компьютерное моделирование, которое позволило установить, что галактика Гея-Энцелад содержала около полумиллиарда звезд и не обращалась вокруг Млечного пути, но приближалась к нему, двигаясь ретроградно (то есть противоположно направлению вращения Галактики). Авторы также сделали вывод, что примерно половина современного звездного гало Млечного пути и около 20 процентов его гало темной материи сформированы из остатков галактики Гея-Энцелад.

Данное исследование позволяет получить почти полное представление о процессах роста Млечного пути на протяжении последних десяти миллиардов лет, отмечают авторы.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0109130643

Открыта первая комета 2022 года

В момент максимального сближения с Землей расстояние до кометы составит примерно 48 миллионов километров.

2 января 2022 года венгерский астроном Кристиан Шарнецки с помощью 60-сантиметрового телескопа Наблюдательной станции Пискештете (Венгрия) открыл первую в 2022 году комету. Она получила обозначение C/2022 A1 (Sarneczky). В момент обнаружения ледяная гостья располагалась в созвездии Близнецы и уже обладала едва заметным хвостом. Позднее открытие подтвердили наблюдатели из Японии, Италии, Франции и США.

«Я езжу в Пискештете уже 24 года и в основном ищу небесные тела вблизи Земли, например, астероиды, но сейчас мне посчастливилось найти что-то более интересное», – рассказывает Кристиан Шарнецки, в честь которого названа комета.

Движение кометы C/2022 A1 (Sarneczky) по небу. Credit: Sárneczky Krisztián/CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet

Согласно предварительным расчетам, комета C/2022 A1 (Sarneczky) обладает довольно маленьким ядром диаметром не более ста метров и ретроградной орбитой. Ее ближайший подход к Солнцу должен состоятся 31 января 2022 года – в этот день она пронесется на расстоянии примерно 180 миллионов километров от него.

«Это очень маленькая комета, одна из самых слабых из когда-либо наблюдавшихся. Она примерно в 50 тысяч раз слабее тех, что видны невооруженным глазом. Расчеты показывают, что ледяная гостья является долгопериодической и ей могут потребоваться десятки тысяч, а то и сотни тысяч лет, чтобы снова вернуться во внутреннюю часть Солнечной системы», – пояснил Кристиан Шарнецки.

Наблюдательная станция Пискештете.

Вероятно, комета C/2022 A1 (Sarneczky) пришла к нам из облака Оорта – гипотетической сферической области Солнечной системы, предполагаемое расстояние до внешних границ которой составляет до ста тысяч астрономических единиц – и вырвалась из него в результате столкновения с каким-либо объектом.

«В 12 лет мне впервые пришло в голову, что я хочу найти на небе комету, сейчас это желание сбылось. Тогда, в 1986 году, в последний раз венгерский астроном открывал комету», – заключил Кристиан Шарнецки.
https://in-space.ru/otkryta-pervaya-kometa-2022-goda/

Поделиться2762022-01-11 09:01:40

Автор: alexandrion12
Администратор

Юпитер и уменьшающееся Большое Красное Пятно

Авторы и права: НАСА, ЕКА, Космический телескоп им.Хаббла, Программа OPAL, Научный институт космического телескопа; Обработка: Кароль Мажталерж
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Что произойдет с Большим Красным Пятном на Юпитере? Газовый гигант Юпитер – самый большой мир в Солнечной системе, его масса в 320 раз больше, чем у планеты Земля. На Юпитере существует один из самых больших и долгоживущих из всех известных ураганов – Большое Красное Пятно, на этой фотографии оно видно слева. Большое Красное Пятно так велико, что может поглотить Землю, однако оно уменьшается. Сравнение с историческими записями показывает, что сейчас площадь урагана составляет всего одну треть от его размера 150 лет назад. Осуществляемая НАСА программа OPAL (Outer Planets Atmospheres Legacy – исследование атмосфер внешних планет) постоянно следит за ураганом, в последнее время для этого используется космический телескоп им.Хаббла. Это изображение было получено телескопом им.Хаббла по программе OPAL в 2016 году. Снимок Юпитера был обработан так, чтобы красные оттенки стали более насыщенными. Последние данные показывают, что площадь урагана продолжает уменьшаться, однако он становится немного выше. Будущее Большого Красного Пятна пока неизвестно, если уменьшение будет продолжаться, то возможно, что с ним произойдет то, что случилось с меньшими пятнами на Юпитере – полное исчезновение.
http://www.astronet.ru/db/msg/1800732

Какова вероятность столкновения Земли с новым астероидом

По мнению специалистов Роскосмоса, шанс нашей планеты столкнуться с новым астероидом 2021 UL17 — менее 0.02%.

Александр Пономарёв

Вероятность столкновения Земли с новым астероидом 2021 UL17 крайне мала

Институт прикладной математики имени М.В. Келдыша Российской академии наук в 2021 году получил и передал в Автоматизированную систему предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве госкорпорации Роскосмос 5797 измерений по 106 астероидам и 31 комете, включая астероид (99942) «Апофис», который Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (ВНИИ ГО ЧС) МЧС назвал потенциально опасным для Земли. Но на самом деле ситуация не такая серьезная.

«Результаты масштабной кампании IAWN по наблюдению Апофиса, проведенной в 2020-2021 годах, существенно уточнили параметры его орбитального движения. Это повысило достоверность долгосрочных прогнозов его сближений с Землей. Новые знания позволили небесным механикам уверенно говорить об отсутствии опасности столкновения на уровне вероятности выше 10-6. С 27 октября по 29 декабря 2021 года (в одной оппозиции) мировыми обсерваториями получены 74 позиционных измерения астероида. Текущая вероятность столкновения с Землей составляет 1.9×10-4 (вероятность — 0,02 процента)», — пояснили в Роскосмосе.

С Землей сближается и новый астероид 2021 UL17.

Специалисты Института прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН по тематике астероидно-кометной опасности подчеркнули, что уточненная абсолютная звездная величина 2021 UL17 составляет 25,8, что соответствует диаметру астероида около 24 метров и массе порядка 18 тысяч тонн. Большая полуось орбиты 2021 UL17 составляет 1,08 а.е. (1 а.е. — расстояние от Солнца до Земли), перигей 0,96 а.е., наклонение 0,66 градуса, период обращения вокруг Солнца 410 суток. Основываясь на предварительных расчетах, прогнозируется опасное сближение 2021 UL17 с Землей 5 апреля 2095 года. Астероид относится к околоземным астероидам группы Аполлона.
https://www.popmech.ru/science/794673-k … ain_middle

Поделиться2772022-01-12 08:56:20

Автор: alexandrion12
Администратор

Открыта новая экзопланета на очень вытянутой орбите

Международная исследовательская группа открыла экзопланету класса суб-Нептунов, которая обращается вокруг красного карлика. Это открытие было сделано при помощи обсерватории SAINT-EX, расположенной на территории Мексики.

Красные карлики представляют собой звезды, которые намного меньше и холоднее нашего Солнца. На поверхностях планетах, обращающихся вокруг таких звезд, существование жидкой воды возможно в случае более близкого расположения планеты относительно звезды, по сравнению с нашей Солнечной системой. Расстояние между планетой и ее родительской звездой играет определяющую роль при обнаружении планеты – чем ближе планета лежит к родительскому светилу, тем выше вероятность ее обнаружения.

В новом исследовании ученые во главе с Николь Шанче (Nicole Schanche) из Бернского университета, Швейцария, сообщают об открытии экзопланеты TOI-2257 b на орбите вокруг близлежащего красного карлика.

Планета TOI-2257 b была изначально идентифицирована при помощи спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА транзитным методом. Суть транзитного метода состоит в том, что планета, проходя перед родительской звездой, поглощает часть ее света, поэтому каждое такое прохождение сопровождается периодическим снижением яркости светила. Эту небольшую звезду ученые наблюдали в общей сложности на протяжении четырех месяцев, но промежутки между наблюдениями не позволяли точно понять, каков орбитальный период транзитной планеты – 176, 88, 59, 44 или 35 суток.

Более поздние наблюдения, проведенные при помощи телескопа Global Telescope обсерватории Лас-Кумбрес, позволили исключить орбитальный период в 59 суток. Следом для проверки гипотезы о 35-суточном орбитальном периоде астрономы направили на эту систему телескоп SAINT-EX, находящийся в Мексике, и смогли наблюдать еще один полный транзит, тем самым подтвердив исходное предположение.

Планета TOI-2257 b обращается на таком расстоянии от звезды, что на ее поверхности возможно существование жидкой воды, однако эта планета вряд ли может оказаться обитаемой – она, по всей видимости, представляет собой газовый гигант (ее размер составляет около 2,2 размера Земли), на поверхности которого высокое давление газа не благоприятствует зарождению и эволюции жизни, указали авторы.

Также Шанче и ее команда указывают, что планета TOI-2257 b вращается вокруг своей звезды не по круговой, а по очень вытянутой орбите, форма которой может быть связана с гравитационным воздействием другой, еще не открытой гигантской планеты. На самом деле, планета TOI-2257 b движется по самой эксцентричной орбите среди всех известных науке планет, обращающихся вокруг холодных звезд, добавляют они.

Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0110165113

«Хаббл» рассматривает космические «стандартные свечи» в галактическом дуэте

На этом чудесном снимке, сделанном при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») НАСА/ЕКА, запечатлена галактика NGC 105, которая лежит на расстоянии около 215 миллионов световых лет от нас в направлении созвездия Рыбы. Несмотря на то, что при взгляде на фото кажется, что в галактику NGC 105 сбоку врезается другая, соседняя галактика, на самом деле это иллюзия, возникающая при наблюдении из нашей, конкретной точки наблюдения. В действительности, вытянутый галактический сосед галактики NGC 105 расположен намного дальше от нас.

Эти наблюдения, выполненные при помощи камеры Wide Field Camera 3 «Хаббла», проводились в свое время в рамках программы, ставящей целью изучение близлежащих галактик, и включают два очень любопытных астрономических объекта – переменные звезды типа Цефеид и катаклизмические вспышки сверхновых. Хотя на первый взгляд эти два явления могут показаться не связанными между собой – первый объект принадлежит к необычному классу пульсирующих звезд, а второй представляет собой взрыв, происходящий в конце жизненного цикла массивного светила – на самом деле они объединены общей функцией «стандартной свечи», выполняя которую они помогают астрономам оценивать космические расстояния. Как Цефеиды, так и сверхновые, имеют очень хорошо прогнозируемую светимость. Поэтому чем менее яркой кажется та или иная «стандартная свеча» при наблюдениях из Солнечной системы, тем дальше от нас она расположена.

Галактика NGC 105 содержит как сверхновые, так и переменные типа Цефеид, поэтому она позволяет откалибровать две разные методики определения космических расстояний друг относительно друга.

Астрономы относительно недавно анализировали расстояния до нескольких различных галактик, включая NGC 105, и определяли затем скорости этих галактик, чтобы получить представление о скорости расширения Вселенной – значения, известного как постоянная Хаббла. Полученные результаты не согласуются с прогнозами, сделанными на основе наиболее популярной космологической модели, и проведенный авторами анализ показывает, что это расхождение может быть вызвано ошибкой измерения лишь с вероятностью один к миллиону. Это расхождение между измерениями параметров галактик и прогнозами, сделанными на основе космологических моделей, представляют большую проблему для астрономов, поэтому данные результаты подтверждают, что в нашем стандартном объяснении устройства Вселенной что-то не так или чего-то не хватает.

Составлено по материалам, предоставленным Центром космических полетов Годдарда НАСА.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0110165335

Физики уточнили одинаковость магнитных моментов протона и антипротона

M. J. Borchert et al. / Nature, 2022

Физики из коллаборации BASE наложили более строгие ограничения на отношение магнитных моментов протона и антипротона. Согласно их результатам оно равно единице с точностью в 16 триллионных долей. Кроме того, ученые сузили возможность нарушения антиматерией слабого принципа эквивалентности гравитации и инерции. Исследование опубликовано в Nature.

Одной из самых больших загадок современной физики остается вопрос баланса между материей и антиматерией во Вселенной. В ее основе лежит противоречие между тем, что Стандартная модель подчиняется CPT-симметрии (то есть симметрии относительно смены заряда, четности и инверсии времени), и наблюдамым в физике и астрономии преобладанием материи над антиматерией. Для разрешения этой проблемы было предложено множество расширений Стандартной модели. Чтобы их отсеивать и уточнять, физики регулярно сравнивают материю и антиматерию в лабораторных условиях.

Поскольку CPT-симметрия имеет максимально всеобщий характер, ученые ищут ее нарушения в самых различных процессах с разными типами частиц. Речь идет, например, о лэмбовском сдвиге атомов и антиатомов, распаде электрон-позитронной связанной системы, а также измерении магнитных моментов протона и антипротона. В последнем случае эксперимент лучше всего проводить сразу для обеих частиц одновременно, чтобы исключить систематические погрешности. Таким путем физики убедились в равенстве магнитных моментов протона и антипротона с точностью в одиннадцатом знаке после запятой.

Теперь та же самая группа физиков, а именно коллаборация BASE, чья установка расположена в ЦЕРН, улучшила этот результат в 4,3 раза и показала, что отношение магнитных моментов протона и антипротона равно единице с точностью в 16 триллионных долей. Результат эксперимента позволил также ограничить гипотетические взаимодействия, нарушающие слабый принцип эквивалентности гравитации и инерции для антиматерии, в седьмом знаке после запятой.

При увеличении точности эксперимента важно исключать систематические ошибки. При измерении магнитного момента в такие ошибки вносит вклад нестабильность магнитного поля ловушки Пеннинга, в которые помещаются частицы. Чтобы его нивелировать, авторы измеряли моменты у частиц и античастиц, находящихся в одной и той же ловушке в одинаковых условиях.

При этом возникает трудность, связанная с тем у протона и его античастицы разные знаки заряда, следовательно, их невозможно удерживать в одной и той же ловушке. Физики обошли эту проблему, сравнивая антипротон с отрицательным ионом водорода H−. Несмотря на наличие двух электронов, ион прекрасно подходит для такого эксперимента, поскольку отношение его магнитного момента к магнитному моменту протона известно с точностью в 14 знаке после запятой. Это позволяет вычислить отношение магнитных моментов протона и антипротона, измерив его для пары антипротон-H−.

Для реализации этой идеи физики использовали ту же самую установку, что и в предыдущем опыте. Она состоит из магнитной ловушки, охлажденной до 4,8 кельвин, в которой собираются медленные антипротоны, выходящие из антипротонного замедлителя, и ионы. Облако отрицательных частиц может храниться в такой ловушке годами. Авторы выделяли из него по одной частице каждого сорта и производили над ними поочередные челночные измерения циклотронной частоты вращения с помощью радиочастот. По сравнению с предыдущими экспериментами установка получила множество модификаций, в частности, улучшение криогенной системы и системы магнитного экранирования. Физики провели с ее помощью 24187 измерений с декабря 2017 года по май 2019. Это позволило им определить, что магнитные моменты протона и антипротона отличаются в 1.000000000003(16) раз.

Схема установки в эксперименте BASE. Синим цветом обозначен антипротон, красным – ион водорода, зеленым – облако частиц обоих сортов.
M. J. Borchert et al. / Nature, 2022

Авторы также решили выяснить применимость слабого принципа эквивалентности гравитации и инерции для антипротона. Они использовали для этого теорию Хьюза — Хольцшайтера, в рамках которой описывается то, как гипотетическое нарушение этого принципа для антиматерии должно повлиять на циклотронную частоту античастицы. В результате физики наложили ограничение на соответствующую константу, равное 1,8×10⁻⁷. Кроме того, большая длительность эксперимента позволила ограничить возможное аномальное поведение антипротона, вызванное разницей гравитационного потенциала в разных точках орбиты Земли, вращающейся вокруг Солнца.

В качестве одного из путей уменьшения экспериментальных погрешностей авторы рассматривают возможность транспортировки антиматерии на грузовиках в менее шумные лаборатории. Для этих целей в ЦЕРН разрабатывается проект BASE- STEP, про который мы недавно писали.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2022/01/10/BASE-antiproton

Физики уточнили частоту превращения странного B-мезона античастицу

LHCb collaboration / Nature Physics, 2022

Коллаборация LHCb сообщила о результатах по измерению нейтральных осцилляций странного B-мезона, то есть его периодических превращений в античастицу. Физики обработали данные о распадах мезонов, собранные во время второго сезона работы Большого адронного коллайдера, и смогли в два раза улучшить точность определения частоты этих осцилляций по сравнению с предыдущим измерением. Исследование опубликовано в Nature Physics.

Состояния с определенной энергией играют большую роль в квантовой физике. Именно они определяют собственный спектр квантовых систем, а их описание стало первой задачей, которую успешно решила квантовая механика. Эти состояния могут поменяться, если система подвергается некоторому возмущению. В случае если квантовые числа исходной системы оказываются несобственными для возмущения, ее новые состояния будут представлять собой квантовую суперпозицию старых. При этом вероятность получить какое-либо значение старого квантового числа в новом базисе будет периодически зависеть от времени, в течение которого действовало возмущение. Этот эффект, называемый осцилляциями Раби, играет огромную роль в атомной и молекулярной физике, квантовых симуляциях и многих других разделах физики.

Похожий принцип работает в физике элементарных частиц. Оказалось, что аромат и масса кварков и лептонов — это несовместные квантовые числа. В ряде случаев это приводит к тому, что состояние свободной элементарной частицы может быть описано в виде суперпозиции состояний, соответствующим другим частицам. Баланс этой суперпозиции изменяется со временем по периодическому закону, что получило название нейтральных осцилляций.

Самым известным примером таких осцилляций можно назвать нейтринные осцилляции, про которые мы подробно рассказывали в материале «Н значит нейтрино». В этом случае лептон одного аромата превращается в свободном полете в лептоны с другими ароматами. Кварки же не могут существовать в свободном состоянии поодиночке, однако нейтральным осцилляциям подвержены некоторые состоящие их них нейтральные мезоны, например странный B-мезон (Bs-мезон). В этом случае кварки превращаются в антикварки (и наоборот), а мезон в антимезон, а частота превращения определяется разницей масс тяжелого и легкого массовых состояний мезона. Нейтральные осцилляции B_s-мезона были обнаружены 15 лет назад и с тех пор физики стремятся точнее измерять параметры этого процесса.

Коллаборация LHCb доложила о результатах обработки данных о распадах странного B-мезона, собранных в течение второго сезона работы Большого адронного коллайдера с 2015 по 2018 год в процессах столкновения протонов при энергии 13 тераэлектронвольт. Анализируя осцилляции этой нейтральной частицы, физики смогли извлечь значение разности масс с точностью, двукратно превышающей предыдущие измерения.

Странный B-мезон состоит из нижнего антикварка и странного кварка. В процессе нейтральных осцилляций он превращается в свою античастицу, состоящей из нижнего кварка и странного антикварка, соответственно. Один из каналов распада этой частицы — это ее превращение в странный D^–-мезон и положительный пион π⁺. Если бы осцилляций не было, зависимость вероятности такого превращения от времени была бы монотонной. В реальности же она обладает периодической компонентой, частота которой равна разнице масс тяжелого и легкого состояний.

Детектор LHCb фиксировал область вокруг оси протонного пучка, ограниченную полярными углами от 10 до 250 миллирадиан, в которую попадает примерно четверть продуктов распада. Он включает в себя несколько систем, которые позволяют точно измерять импульсы частиц и восстанавливать координаты распадов частиц. Этой информации достаточно, чтобы понять, сколько времени летел B-мезон, прежде чем распасться.

Bs-мезоны сравнительно тяжелее большинства других частиц, рождающихся в столкновениях протонов. Кроме того, они успевают пролететь существенное (в среднем сантиметр) расстояние, из-за чего их распады смещены относительно точки столкновения пучков. Физики использовали эти критерии, чтобы проводить предварительное отсеивание кандидатов в искомые события. Дальнейшее отсеивание исключает другие каналы распада, распады других частиц с похожей топологией и события, не проходящие кинематический фильтр. Наконец, ученые оптимизировали выборку с помощью численных симуляций.

Построенную в результате зависимость скорости распада от времени исследователи аппроксимировали теоретической функцией, в которую были добавлены модификации, учитывающие временны́е особенности детектора. При этом они использовали отдельный алгоритм, позволяющий определить аромат продуктов распада и, таким образом, сказать, была это частица или античастица. Алгоритм давал ответ в 80 процентов случаев с вероятностью ошибки 36 процентов.

Зависимость скорости распада странного B-мезона от времени. Синим и красным цветом обозначены кандидаты, определенные как распады частицы и античастицы, соответственно, серым – неидентифицированные кандитаты.
LHCb collaboration / Nature Physics, 2022

Подгонка позволила определить частоту нейтральных осцилляций, которая оказалась равна 17,7683±0,0051 обратным пикосекундам. Физики дополнительно оценили систематические ошибки с помощью разделения выборки на два набора данных с различными кинематическими характеристиками, в результате чего дополнительная неопределенность оказалась равна 0,0032 обратных пикосекунд. В сумме точность оказалась в два раза выше, чем в предыдущем эксперименте коллаборации. Комбинация нового результата с результатами предыдущих экспериментов с другими распадами дало значение 17,7656±0,0057 обратных пикосекунд. Эта величина согласуется с менее точным предсказанием, сделанным в рамках решеточной квантовой хромодинамики, и равным 18,4+0,7/-1,2 обратных пикосекунд.

Странный B-мезон — это не единственный адрон, участвующий в нейтральных осцилляциях. Ранее мы рассказывали, как физики, работающие с детектором LHCb, обнаружили такие осцилляции у нейтрального очарованного D-мезона. Подробнее о работе этой коллаборации вы можете прочитать в материале «Прелестный кварк летит вперед».

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2022/01/11/bs-meson-oscillation

Ученые объяснили, как образуются вихри на Юпитере

Американские океанографы объяснили механизм образования полярных циклонов в атмосфере Юпитера

© NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt and Sean Doran
Северный умеренный пояс Юпитера на снимке, сделанном космическим аппаратом "Юнона" 29 октября 2018 года. В кадр попали несколько ярко-белых "всплывающих" облаков, а также антициклонический шторм, известный как белый овал

МОСКВА, 10 янв — РИА Новости. Анализируя снимки, сделанные космическим аппаратом НАСА "Юнона", ученые из Океанографического института Скриппса пришли к выводу, что образование больших циклонов в атмосфере Юпитера, подобно земным океаническим вихрям, связано с турбулентностью, возникающей в полярных областях планеты. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

"Юнона" — первый космический аппарат, сделавший снимки полюсов Юпитера. Все предыдущие миссии вращались в экваториальной плоскости планеты. "Юнона" оснащена двумя системами камер: одна — для получения изображений в видимом свете, другая — для съемки теплового излучения.

Начиная с 2016 года, когда "Юнона" достигла Юпитера, эти камеры сумели несколько раз детально зафиксировать в полярных областях планеты крупные атмосферные циклоны радиусом около 1000 километров. Восемь их них находятся в районе северного, а пять — в районе южного полюса. Несмотря на то, что эти штормы постоянно находятся на своем месте с момента первого наблюдения пять лет назад, исследователи до сих пор не могли установить, как они возникли и как долго циркулируют.

Специалисты по физике океана из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего во главе с Лией Зигельман (Lia Siegelman) проанализировали массив инфракрасных изображений, на которых запечатлено скопление полярных вихрей в северной полярной области Юпитера. Отследив по изображениям движения облаков, исследователи рассчитали скорость и направление ветра.

Затем авторы интерпретировали инфракрасные изображения с точки зрения толщины облаков. Горячие области соответствуют тонким облакам, где можно глубже заглянуть в атмосферу Юпитера. Холодные регионы представляют собой более плотный облачный покров.

Результаты исследования позволили выдвинуть новую гипотезу о передаче энергии в атмосфере Юпитера путем влажной конвекции. По мнению авторов, более горячий и менее плотный воздух, который поднимается вверх и формирует облака, действует как источник энергии, который питает крупные циркумполярные и полярные циклоны.

Идея возникла, когда ученые заметили, что циклоны на полюсе Юпитера имеют сходство с океанскими вихрями. Используя принципы геофизической гидродинамики, авторы доказали, что циклоны приводит в движение влажная конвекция.

"Когда я увидела активную турбулентность вокруг юпитерианских циклонов со всеми нитями и мелкими водоворотами, это напомнило мне турбулентность, возникающую в океане, — приводятся в пресс-релизе Калифорнийского университета в Сан-Диего слова Лии Зигельман. — Сходство особенно заметно, например, на спутниковых снимках цветения планктона с высоким разрешением".

Исследователи планируют провести полномасштабную проверку своей гипотезы, анализируя новые снимки "Юноны", которая по плану будет находиться на орбите Юпитера до 2025 года.
https://ria.ru/20220110/yupiter-1767185069.html

Газ и пыль в области Пояса Ориона

Авторы и права: Мэтт Харбисон (Космос для всех), Обсерватория с удаленным доступом Марафон
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Наверное, вы раньше видели Пояс Ориона – но не таким, как на этой картинке. Три яркие звезды на фотографии, слева направо – Минтака, Альнилам и Альнитак, составляющие пояс Ориона. Остальные звезды в поле зрения были удалены при цифровой обработке, чтобы подчеркнуть окружающие облака светящегося газа и темной пыли. Некоторые из этих облаков приняли интересные формы, например, туманности Конская Голова и Пламя, которые расположены около Альнитака, внизу справа. Это глубокое изображение было получено в прошлом месяце из обсерватории и Небесного парка Марафон в Марафоне в штате Техас, США. Изображение охватывает на небе область в 5 градусов, оно получено с экспозицией в 20 часов и было обработано, чтобы лучше показать газ и пыль, которые мы могли бы увидеть, если бы находились ближе к ним. Знаменитая туманность Ориона расположена за верхним правом углом цветной картинки. Вся эта область удалена от нас всего на 1500 световых лет и является одной из самых близких и хорошо исследованных областей звездообразования.
http://www.astronet.ru/db/msg/1801278

Звездный гигант медленно пожирает нашу галактику

Астрономы, обеспокоенные смещением галактик Местной группы, после долгих исследований пришли к неутешительному выводу: оказывается, все это время огромное сверхскопление, будучи невидимым для наблюдателя с Земли, притягивало галактики к себе со скоростью 50 км/с!

Василий Макаров

Наша родная галактика Млечный Путь и ее соседи находятся в постоянном движении. По мнению ученых, вся Местная группа, состоящая из 50 галактик (их число постоянно растет, поскольку астрономы открывают все новые галактики) в настоящее время сдвигается в одном направлении под действием силы какого-то огромного невидимого объекта. Однако международная команда исследователей нашла виновника: это ближайшее к Местной группе сверхскопление — огромная масса вещества, состоящая из многих сотен галактик. Удивительно, но эту невероятную громадину до сих пор никто не мог заметить, поскольку газовые и пылевые облака, а также свет звезд нашей собственной галактики мешают обзору.

Более ранние исследования движения Местной группы позволили ученым предсказать то, что нечто скрывается за пределами Млечного Пути. Изучение галактик в созвездии Паруса, сквозь которые проходит плоскость нашей галактики, также привело к заключению о том, что в этой области наблюдается повышенная галактическая плотность. С помощью 10-метрового Большого южноафриканского телескопа и 3,9-метрового Англо-австралийского телескопа в Сайдинг Спринг, ученые измерили красное смещение 4500 галактик в созвездии Паруса, по обе стороны от краев Млечного Пути, и подтвердили в ежемесячных публикациях Королевского астрономического общества, Великобритания, что повышенная плотность галактик в регионе все-таки существует на расстоянии 800 миллионов световых лет.

Это открытие означает, что окрестности нашей галактики являются своего рода «домом» для другой огромной звездной структуры, которая находится немного дальше, чем сверхскопление Шепли, ранее претендовавшее на роль «гравитационного тягача». Благодаря гравитационному притяжению, галактики созвездия Парус движутся в его сторону с огромной для человека скоростью 50 км/с. Но для тревоги нет причин: этот путь займет целых 5 триллионов лет, и к тому времени человечеству будет уже все равно.
https://www.popmech.ru/science/292972-n … ain_middle

Умирающая звезда в созвездии Ориона: первая в 2022 году фотография «Хаббла»

Команда NASA, обслуживающая «Хаббл», опубликовала первую в этом году фотографию, которую назвали «Привет, 2022!». На снимке изображена планетарная туманность NGC 2022. Это умирающая звезда, расположенная в созвездии Ориона в восьми тысячах световых лет от Земли.

NGC 2022 была открыта Уильямом Гершелем 28 декабря 1785 года. Звезду можно увидеть в любительские телескопы среднего размера: она будет выглядеть как небольшое светлое пятно. Более мощная техника покажет объект в форме вытянутого сфероида. Слабое внешнее гало состоит из остатков вещества, выброшенного во время стадии эволюции звезд под названием «асимптотическая ветвь гигантов».

В декабре 2021 года в космос отправился телескоп «Джеймс Уэбб». Это орбитальная инфракрасная обсерватория перед которой поставлено три сотни задач по семи основным направлениям астрономии. Срок работы телескопа составит как минимум пять лет. Первоначально планировалось, что он сменит телескоп «Хаббл», работающий уже три десятка лет, но тот по-прежнему бодро работает на орбите.

Автор: Дарья Картушина
https://scientificrussia.ru/articles/um … fia-habbla

Астрономы расследовали захват и поглощение галактики Гайя-Колбаса-Энцелад*

Оказалось, наша Галактика в далеком прошлом поглотила довольно нетипичную галактику-жертву. Ее условное название — Гайя-Колбаса-Энцелад (вероятно, впоследствии появится более благозвучное). Видимо, и ее происхождение было необычным.

Желтыми стрелками показаны траектории ряда объектов. доставшейся нашей галактике от галактики Гайя-Колбаса-Энцелад. Такое название она получила по имени греческой богини Гайя, ее сына Энцелада, а колбаса попала в название потому, что на графиках астрономов часть объектов из этой древней галактики дала фигуру, по форме напоминающую колбасу /©Wikimedia Commons

Согласно вычислениям астрономов, миллиарды лет назад наша Галактика столкнулась с другой, имевшей противоположное направление вращения галактического диска. Заметная часть наших звезд, в особенности темной материи, появилась именно после этого поглощения. Соответствующая статья опубликована в The Astrophysical Journal

Мы живем в спиральной галактике Млечный Путь, которая имеет примерный диаметр диска в 200 тысяч световых лет. Диск — видимая часть, основная масса галактики находится в ее гало — сферической области, в которую погружен диск. В гало крайне мало видимых объектов, зато много невидимой темной материи. Количество звезд в нашей Галактике пока не ясно, но вряд ли оно меньше 200 миллиардов, а планет, видимо, еще больше. Астрономы довольно давно обнаруживают здесь следы звезд, которые заметно древнее основного ее населения — вплоть до 13,5 миллиарда лет (то есть они возникли почти сразу после Большого взрыва).

Значительная их часть входит в шаровые скопления — древние компактные образования, наличие которых в «неправильных» местах, где обычно шаровых скоплений нет, указывает на то, что в прошлом они были захвачены в состав Млечного Пути в результате его слияний с другими древними галактиками. Часть таких звезд вращается «против шерсти» (не так, как вся галактика), а часть имеет крайне вытянутую орбиту, внутренняя часть которой приближается к центральным областям Млечного Пути, а внешняя лежит далеко за краем его звездного диска.

Вопросы о том, как и когда происходило это слияние и какими были параметры захваченных галактик, значимы. От них зависит понимание скорости эволюции галактик в целом и их типичных размеров в ранней Вселенной. Дело в том, что сейчас в этих вопросах остаются существенные неясности: многие сверхмассивные черные дыры в центрах древних галактик из ранней Вселенной, которую мы наблюдаем в телескопах на больших красных смещениях, имеют слишком большую массу. Настолько, что неясно, как именно они могли бы успеть сформироваться столь массивными за считаные сотни миллионов лет.

NGC 2808, одно из самых аномальных шаровых скоплений, доставшихся нам от галактики Гайя-Колбаса-Энцелад . В отличие от обычных шаровых скоплений, где практически все звезды одного поколения, это скопление имеет звезды трех разных поколений. Это потому, что в прошлом NGC 2808 была центром галактики Гайя-Колбаса-Энцелад, и в ней шло нормальное звездообразование / ©Wikimedia Commons

Теперь астрономы из США, Канады и Австралии попробовали смоделировать последнее столкновение Млечного Пути с крупными галактиками древности. Такими скоплениями считаются Messier 2, Messier 56, Messier 75, Messier 79, NGC 1851, NGC 2298 и NGC 5286. Ориентируясь на имеющиеся в Галактике древние шаровые скопления с «неправильными» скоростями движения и положениями, авторы новой работы смогли заметно уточнить время этого события и параметры поглощенной галактики.

Оказалось, слияние произошло около 8-10 миллиардов лет назад. Наиболее вероятная масса галактики Гайя-Колбаса-Энцелад — около 500 миллионов масс солнца обычной материи и 200 миллиардов масс солнца темной материи. Иными словами, она была довольно бедна звездами в сравнении с современным Млечным Путем, но зато располагала большим количеством темной материи. Всего поглощенный объект дал Галактике 20% от массы ее нынешней темной материи и 50% от массы ее звездного гало, то есть звезд, находящихся во внешних по отношению к нашему галактическому диску районах.

Заметная часть из них вращается в ретроградных группах — против направления вращения основной части диска Млечного Пути. Авторы связывают это с тем, что исходная галактика имела противоположное нашей направление вращения.
https://naked-science.ru/article/astronomy/p

Китайский лунный посадочный модуль впервые в истории обнаружил воду на Луне

Когда китайский зонд Chang’E-5 посетил Луну в декабре 2020 года, он не просто собрал образец лунного материала для возвращения на Землю. Пока он был там, миссия провела наблюдения за окружающей лунной породой — данные, жизненно важные для контекстуализации образца в будущих исследованиях.

Эти наблюдения оказались сокровищем. На спектроскопических изображениях лунного реголита ученые нашли доказательства наличия воды на Луне.

Согласно измерениям, проведенным с помощью лунного минералогического спектрометра Chang’E-5, вода может быть обнаружена до 120 частей на миллион в районе Northern Oceanus Procellarum, где приземлился космический корабль.

Хотя мы и раньше видели доказательства наличия воды на Луне, это были либо орбитальные или пролетающие мимо космические аппараты, либо образцы, возвращенные на Землю. Это новое свидетельство является первым, полученным в результате измерений на месте.

Вид с посадочного модуля на лунную среду. (Chang’E-5)

Прорыв подтверждает предыдущие выводы о том, что на Луне может быть относительно много воды, связанной с минералами в лунном реголите, верхнем слое пыли и щебня на поверхности Луны.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
https://rwspace.ru/news/kitajskij-lunny … -lune.html

Недавно обнаруженная «мини» черная дыра — одна из самых маленьких из когда-либо найденных

Поскольку они не излучают ничего, что мы можем обнаружить, есть много вещей о черных дырах, которых мы просто не знаем.

Среди самых загадочных — сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу нашего Солнца. Поскольку черные дыры формируются из ядер массивных мертвых отдельных звезд, как сверхмассивные черные дыры становятся такими огромными? Новое открытие может помочь нам найти ответы на столь искомые вопросы.

В крошечной карликовой галактике на расстоянии 110 миллионов световых лет астрономы только что обнаружили одну из самых маленьких сверхмассивных черных дыр, когда-либо виденных. Масса «монстра» в сердце галактики Mrk 462 всего в 200 000 раз больше массы Солнца.

Ее открытие предполагает, что сверхмассивные черные дыры — по крайней мере, некоторые из них — вырастают из звездных масс, менее чем в 100 раз превышающих массу Солнца, а не формируются уже большими и становятся все больше.

Исследование было представлено на 239-м собрании Американского астрономического общества.

Источники: Фото: (X-ray: NASA/CXC/Dartmouth Coll./J. Parker & R. Hickox; Optical/IR: Pan-STARRS)
https://rwspace.ru/news/nedavno-obnaruz … ennyh.html

Квадрантиды-2022: итоги активности

С 25 декабря 2021 года по 7 января 2022 года 29 наблюдателей из 17 стран прислали на сайт Международной метеорной организации отчеты о регистрации чуть более 700 метеоров, принадлежащих потоку Квадрантиды (aalert.in/SQPbv).

Эти данные позволили определить, что фоновый максимум был достигнут 4 января около 04:00 мск. вр. Пик длился не более часа. Зенитное часовое число метеоров составило около 70, то есть при идеальных условиях и расположении радианта в зените, в среднем можно было увидеть как минимум один метеор в минуту. А вот активность в радиодиапазоне в целом была значительно выше (aalert.in/BRJRB) — расхождение с визуальными данными может означать, что Земля столкнулась с участком роя, содержащим большое количество мелких метеорных частиц.

Зенитное часовое число (ZHR) — это расчётная величина, характеризующая активность метеорного потока и показывающая, сколько метеоров в час смог бы увидеть наблюдатель, при идеальных условиях наблюдения (то есть при предельной звёздной величине +6,5m) и если радиант потока находился бы в зените. Максимальное зенитное часовое число высокоактивных потоков выше 20.
https://aboutspacejornal.net/2022/01/11/квадрантиды-2022-итоги-активности/

Поделиться2782022-01-13 09:24:41

Автор: alexandrion12
Администратор

Черная дыра поглотила звезду десятилетия назад, но ее выдали радиоволны

В центре каждой галактики, включая наш с вами Млечный путь, лежит массивная черная дыра, которая оказывает гравитационное влияние на все расположенные неподалеку звезды. Обычно звезды спокойно движутся по орбитам вокруг черной дыры, но если случайно одна из звезд подходит слишком близко, то черная дыра «съедает» ее, а астрофизики описывают этот процесс как «спагеттификацию».

«Гравитация вокруг черной дыры разрывает «незадачливую» звезду на части, в результате чего та превращается в тонкие потоки, «спагетти», которые падают на черную дыру, - сказал главный автор нового исследования Викрам Рави (Vikram Ravi), ассистент-профессор астрономии Калифорнийского технологического института. – Это очень хаотичный процесс! Звезду нельзя «съесть» незаметно!»

После поглощения звезды ее остатки обращаются вокруг черной дыры и светятся так, что их можно обнаружить при помощи телескопов. В некоторых случаях остатки звезды выбрасываются наружу в форме мощных радиоджетов.

Рави и его команда в новой работе открыла одно из таких событий, так называемое «событие приливного разрыва», используя архив наблюдений, проведенных при помощи радиообсерваторий. Из примерно 100 событий приливного разрыва, обнаруженных на сегодняшний день, это событие стало лишь вторым по счету, зарегистрированным в радиодиапазоне.

Объединив собранные данные с данными, собранными другой командой, также независимо открывшей это событие приливного разрыва, команда Рави смогла выяснить, что это новое событие произошло, когда сверхмассивная черная дыра, лежащая в центре галактики, удаленной на расстояние около 500 миллионов световых лет от нас, поглотила звезду и испустила радиоджет, движущийся со скоростью света.

«Это первое открытие возможного события приливного разрыва в относительно близлежащей части Вселенной, и оно демонстрирует, что яркие в радиодиапазоне события приливного разрыва могут встречаться во Вселенной чаще, чем мы предполагали», - сказал Рави.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0111200054

Сплющенный сверхгорячий юпитер оказался похож по строению на Юпитер

ESA

Астрономы при помощи трех космических телескопов впервые обнаружили напрямую приливную деформацию экзопланеты в ходе наблюдений ее транзитов по диску своей звезды. Оказалось, что внутреннее строение WASP-103b может быть схоже с Юпитером, несмотря на разницу в размерах и уровнях облучения со стороны звезд. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.

К экзопланетам с ультракоротким периодом относят тела, орбитальный период которых составляет менее одних земных суток. Эти планеты подвергаются воздействию интенсивных потоков излучения и приливных сил со стороны звезды, что дает возможность астрономам исследовать взаимодействие планет со звездами. В частности, приливные силы ответственны за синхронизацию периодов вращения планеты и звезды, деформации планеты и даже сокращению ее орбиты, что в итоге может привести к падению экзопланеты на звезду по спиральной траектории.

В случае искажения формы планеты эффект будет наиболее ярко проявляться для крупных объектов, которые почти заполняют свою полость Роша, таких как сверхгорячие юпитеры. Радиальная деформация планеты может быть оценена с использованием числа Лява, которое характеризует распределение массы внутри планеты в зависимости от концентрации тяжелых элементов в ядре по отношению к внешней оболочке планеты.

Группа астрономов во главе с Сусаной Баррос (Susana Barros) из Института астрофизики и космических наук в Порту опубликовала результаты исследований взаимодействия экзопланеты WASP-103b со своей звездой. Ученые анализировали данные наблюдений за прохождениями WASP-103b по диску светила, которые были получены космическим телескопом CHEOPS, а также архивными данными наблюдений, полученными космическими телескопами «Хаббл» и «Спитцер».

ESA

WASP-103b находится в системе звезды F-типа на расстоянии 1532 световых года от Солнца, в созвездии Геркулеса. Масса экзопланеты составляет 1,5 массы Юпитера, радиус — 1,5 радиуса Юпитера, а год на ней длится 22 часа.

Анализ данных наблюдений позволил определить значение радиального числа Лява hf для WASP-103b, которое немного больше значения, полученного для Сатурна, и аналогично значению, полученному для Юпитера. Это означает, что две планеты могут быть схожи по внутреннему строению, несмотря на разные размеры и уровни облучения со стороны звезд. Форма WASP-103b больше похожа на эллипсоид, а не на сферу, из-за приливных сил со стороны звезды.

Необычным выводом работы стало то, что орбитальный период экзопланеты увеличивается, а не уменьшается, как это предсказывалось в теории, в результате чего WASP-103b медленно дрейфует от звезды. Возможными объяснениями могут быть звезда-компаньон в системе, статистические артефакты, эффект Эпплгейта или апсидальная прецессия, однако ни одна из этих гипотез пока не имеет ни подтверждения, ни опровержения. Ученым необходимы новые данные наблюдений за WASP-103b, чтобы разобраться в особенностях орбитальном движении планеты и более точно оценить ее внутреннее строение.

О том, как CHEOPS изучает экзопланеты можно узнать в нашем материале «Слетаем за подробностями».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/12/wasp-103-b

Тайна космоса. Ученые предложили решение загадки темной материи

Темная материя
© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, Depositphotos / Alexmit

МОСКВА, 12 янв — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Расчеты показывают, что космос заполнен преимущественно темной материей. Прямым наблюдениям она недоступна, поэтому о ее происхождении, составе и свойствах можно только догадываться. Согласно одной из последних гипотез, она образовалась из обычных частиц в ранней Вселенной.

Открытие скрытой массы Вселенной

В 1933-м американский астроном Фриц Цвикки, наблюдая за галактиками в скоплении Кома в 300 миллионах световых лет от Млечного Пути по направлению созвездия Волосы Вероники, обнаружил, что динамическая масса этого объекта, определенная исходя из скорости движения галактик, примерно в 50 раз больше результата, полученного на основе оценки светимости звезд. Спустя три года с такой же нехваткой массы в галактическом кластере Вирго столкнулся другой американец — Синклер Смит.

Столь серьезное расхождение невозможно объяснить погрешностью расчетов, поэтому ученые пришли к выводу, что некоторые галактики содержат несветящееся вещество. Цвикки назвал его темной материей.

Несколько десятилетий об этом почти не вспоминали — пока в 1970-м американские астрономы Вера Рубин и Кент Форд не опубликовали сенсационные результаты измерений скорости звезд и газовых облаков крупной спиральной галактики М31 — туманности Андромеды. Согласно кеплеровской механике, с увеличением расстояния от галактического центра скорость должна уменьшаться. А в галактике М31, и в центре, и на периферии, звезды двигались примерно одинаково, как будто связанные каким-то каркасом, грандиозным облаком с массой значительно большей, чем звезды.

То же самое Рубин, Форд и другие исследователи увидели в десятках других спиральных галактик. Ожидаемые и реальные скорости вращения вещества различались не на проценты или даже десятки процентов, а в разы. По расчетам периферийные звезды и газ в крупной спиральной галактике должны двигаться со скоростью 30-40 километров в секунду, на самом деле — 150-200. Стало ясно, что необходимо учитывать какие-то ранее неизвестные факторы.

И тут термин, предложенный Цвикки, пришелся очень кстати. Ученые предположили, что в создании галактических гравитационных полей участвуют частицы темной материи неизвестной природы, недоступные для прямого наблюдения.

В наше время, когда современные суперкомпьютеры способны на сложнейшие расчеты, эта гипотеза по-прежнему в центре внимания. Так, в минувшем году только журналы семейства Physical Review опубликовали 345 статей о темной материи.

© Washington State University, Pixabay License
Красная линия обозначает расчетную скорость вращения звезд галактики Андромеда. Белая линия — реальную скорость, измеренную по результатам наблюдений. Законы классической механики предсказывают, что при удалении от центра галактики звезды должны вращаться медленнее, в то время как реальные наблюдения демонстрируют, что скорость звезд практически неизменна вплоть до самых удаленных областей. Это указывает на присутствие большого количества неучтенной массы

Вимпы и аксионы

С 1970-х для сотен галактик построили кривые вращения — графики зависимости орбитальных скоростей звезд от расстояния до галактических центров. И везде они не совпадали с расчетами на основе распределения массы видимого вещества.

Конечно, астрономы первым делом искали какие-то невидимые объекты из обычного вещества, например коричневые карлики — очень тусклые звезды размером с Юпитер, но в десятки раз массивнее. Действительно, в конце 1990-х — начале 2000-х с помощью космических телескопов открыли множество таких объектов. Более того, они оказались самой весомой звездной составляющей Млечного Пути. Обнаружили также межгалактические холодные облака из водорода и гелия. Прозрачные для света звезд, они дают о себе знать только характерной линией водорода в спектре, а масса их в скоплениях галактик в десять раз больше, чем звездная. Но и этого, как выяснилось, недостаточно, чтобы объяснить отклонения кривых вращения.

По современным моделям Вселенная примерно на 70 процентов состоит из темной энергии, на 25 — из темной материи, и лишь пять процентов приходится на обычную, барионную материю, из которой состоят звезды, планеты, газовые и пылевые облака. То есть темной материи в пять раз больше, чем обычной. Более того, ученые определили, какими свойствами должны обладать частицы темной материи.

Физики считают, что эти частицы движутся медленно, то есть темная материя — холодная. Поэтому нейтрино на эту роль не подходят. Также они очень слабо взаимодействуют друг с другом, с частицами обычной материи и фотонами и в то же время создают поле тяготения, то есть они достаточно массивные. Их назвали слабовзаимодействующими массивными частицами, или вимпами (Weakly Interacting Massive Particles, WIMP). Вычисления показали, что они в сотни и тысячи раз тяжелее протона. Дело за малым — найти их.

С 1990-х вимпы ищут на десятке установок по всему миру. Единственный сигнал, который может стать подтверждением существования частиц темной материи, зафиксировали в июне 2020-го на самом чувствительном в мире детекторе XENON в лаборатории Гран Сассо в Италии.

Сама лаборатория находится глубоко под землей, чтобы обеспечить необходимое экранирование и уменьшить фоновый шум. Главный элемент установки — резервуар с жидким радиоочищенным ксеноном весом две тонны. Если входящая частица темной материи ударит по атомам ксенона, то высвободятся фотоны и электроны, и фотоумножители в верхней и нижней частях резервуара это зафиксируют. Шестнадцатого июня 2020-го ученые заметили избыточные сигналы, которые не укладывались в Стандартную модель или фоновый шум. Однако на вимпов это было не очень похоже.

Другой кандидат на темную материю — легкие слабовзаимодействующие частицы, или виспы (Weakly Interacting Slim Particles, WISP). Самая известная — аксион. Ее ввели теоретики в рамках квантовой хромодинамики, чтобы объяснить CP-симметрию. По мнению ученых, эту стабильную незаряженную частицу можно обнаружить в сильных магнитных полях, где она должна индуцировать фотоны. Аксионы тоже ищут с 1990-х, в том числе в рамках экспериментов в ЦЕРНе, и тоже пока безрезультатно.

Какая материя первична

Темная материя взаимодействует с обычным веществом и излучением только посредством гравитации. Из теоретических вычислений и практических наблюдений следует, что галактика становится стабильной, если она погружена в сферическое облако, гало массивной материи много больших размеров, чем видимые. Такое облако удерживает в равновесии звезды и галактический газ, не позволяя галактике рассыпаться.

Ученые предполагают, что частицы, обеспечивающие недостающую массу Вселенной, появились вскоре после Большого взрыва, и распределение их было неравномерным. Области с повышенной плотностью темной материи притягивали к себе обычное вещество, которое сваливалось в гравитационные ямы. Так образовались первые звезды, а затем и галактики. Без темной материи в качестве "катализатора" концентрации вещества трудно объяснить быстрое нарастание неоднородности в ранней Вселенной.

Но как возникли сами частицы темной материи, неясно. Узнать это — одна из самых амбициозных задач современной физики.

Считается, что темная материя сформировалась еще на стадии "термальной ванны" — плазмы из электронов, барионов и фотонов. В результате их взаимодействия родились другие частицы. Затем, по мере расширения Вселенной и охлаждения плазмы, эти реакции прекратились и началась рекомбинация — образование атомов. То есть темной материи сразу появилось очень много, и с тех пор ее количество неизменно.

Недавно ученые из Норвегии, Германии, Бельгии, США и Израиля предложили другой вариант. По их мнению, частицы темной и обычной материи в "термальной ванне" возникли практически одновременно, но затем темная материя начала увеличиваться в геометрической прогрессии из-за механизма экспоненциального роста, характерного для многих физических процессов. По мере расширения Вселенной этот процесс усиливался и прекратился, только когда расширение замедлилось.

При таком сценарии понятно, почему темная материя обычно сосредоточена не в центральных областях галактик и их скоплений, а в окружающих их галактических гало.

© NASA / CXC/M. Weiss
Первое фото, доказывающее существование темной материи — составное изображение галактического кластера Пули, полученное наземными Магеллановыми телескопами и космическими телескопами "Хаббл" и "Чандра". Кластер возник при столкновении двух скоплений галактик. Розовым цветом показано рентгеновское излучение барионного газа, состоящего из протонов и нейтронов, которое было зарегистрировано телескопом "Чандра", а синим — распределение невидимой массы, определенной по гравитационному линзированию. Видно, что гравитационная масса не совпадает с барионной из-за того, что при столкновении газ затормозился, а темная материя пролетела дальше.

Насколько верна предложенная модель, покажет время и новые эксперименты на больших наземных ускорителях и детекторах, а также наблюдения на гигантских телескопах будущего.

Пока же участники очередного исследования сообщили об отрицательном результате. Южнокорейские ученые пытались зарегистрировать в детекторе COSINE-100 сезонные колебания регистрации WIMP, вызванные изменением скорости движения Земли относительно гало темной материи при ее вращении вокруг Солнца. На возможность фиксации таких сезонных расхождений еще в 1998-м указывала итальянская коллаборация DAMA. Но анализ данных эксперимента COSINE-100 не выявил темной материи.
https://ria.ru/20220112/kosmos-1765902919.html

Комета Леонарда крупным планом из Австралии

Авторы и права: Блейк Эстес (itelescope.net)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Как выглядит комета Леонарда с близкого расстояния? Мы не можем подлететь к ней, однако изображения комы и внутренних хвостов кометы, полученные с небольшим телескопом, могут дать представление о таком виде. Как показывает название, ионный хвост состоит из ионизованного газа, который получает энергию от ультрафиолетового излучения Солнца и отталкивается солнечным ветром. Солнечный ветер имеет сложную структуру, которая определяется изменяющейся формой магнитного поля. Сложная структура хвоста возникает в результате воздействия переменного солнечного ветра на различные струи газа, выбрасываемые из ядра кометы. Структуры в хвосте кометы Леонарда следуют за ветром и движутся от Солнца, создавая картину, похожую на волны. Голубой цвет ионного хвоста создается рекомбинирующими молекулами монооксида углерода, а зеленое свечение комы, окружающей голову кометы, возникает при рекомбинации небольшого количества молекул двухатомного углерода. Двухатомный углерод разрушается солнечным светом примерно за 50 часов, поэтому зеленое свечение не распространяется далеко по ионному хвосту. Это изображение было получено 2 января из обсерватории Сайдинг Спринг в Австралии. Комету Леонарда сейчас лучше наблюдать из южного полушария Земли. Она обогнула Солнце и покидает Солнечную систему.
http://www.astronet.ru/db/msg/1801590

«Пищевые привычки» Млечного Пути помогают в поисках темной материи

Астрономы составили карту двенадцати потоков звезд, вращающихся вокруг нашей галактики. Свойства этих потоков помогут выявить присутствие невидимой темной материи, окутывающей Млечный Путь, и раскрывают историю формирования галактики, сообщает пресс-служба Чикагского университета (США). Результаты исследования появятся в журнале Astrophysical Journal Американского астрономического общества. Препринт статьи доступен здесь.

Международная команда астрономов изучает, с какой скоростью движутся отдельные звезды в звездных потоках – измельченных остатках соседних малых галактик и звездных скоплений, которыми «питается» наш Млечный Путь, – с помощью эффекта Доплера. Они определяют, как меняется длина волны и частоты излучения наблюдаемого объекта в результате его передвижения (относительно наблюдателя).

«Мы видим, как эти потоки разрушаются гравитационным притяжением Млечного Пути и в конечном итоге становятся его частью. Это исследование дает нам представление о пищевых привычках Млечного Пути, например о том, какие меньшие звездные системы он "поедает". По мере того, как наша галактика стареет, она становится толще», – отметила профессор Университета Торонто Тинг Ли, ведущий автор статьи.

Свойства звездных потоков выявляют присутствие невидимой темной материи Млечного Пути. Представьте себе новогоднюю елку. Темной ночью мы видим заженные на ней огни, а саму елку, которую обвивают гирлянды, – нет. «Но форма огней раскрывает форму дерева, – объясняют ученые. – То же самое и со звездными потоками: по их орбитам можно обнаружить темную материю».

Помимо измерения скорости потоков, астрономы могут определить химический состав звезд и – следовательно – место, где они родились: в разрушающихся галактиках или в звездных скоплениях. И эти два типа потоков дают разное представление о природе темной материи.

[Иллюстрация: JAMES JOSEPHIDES AND S5 COLLABORATION]

Татьяна Матвеева
https://scientificrussia.ru/articles/pi … oj-materii

Поделиться2792022-01-14 09:04:30

Автор: alexandrion12
Администратор

Слишком большое количество тяжелых металлов в веществе звезд замедляет их дальнейшее производство

Звезды являются гигантскими «фабриками» по производству элементов во Вселенной – включая элементы, содержащиеся в нашем организме, а также залежи металлов на поверхности и под поверхностью Земли. Но как меняется производство металлов звездами с течением времени?

Два новых исследования проливают свет на процессы, в результате которых звезды самого молодого поколения в конечном счете прекратят обогащать Вселенную новыми элементами.

Авторы являются членами коллаборации ASTRO 3D (ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions). В нее входят представители Университета Монаша, Австралийского национального университета и Института изучения космоса с помощью космического телескопа, США.

«Мы знаем, что первые два элемента Периодической таблицы – водород и гелий – были созданы в ходе Большого взрыва», - сказала Аманда Каракас (Amanda Karakas), главный автор работы, посвященной изучению богатых металлами звезд.

«Со временем звезды, появившиеся после Большого взрыва, стали обогащать Вселенную тяжелыми элементами».

Но способность звезд производить новые порции металлов зависит от состава вещества звезды при ее рождении. «Введение лишь крохотных количеств металлов в состав газа звезды имеет большое значение для всей последующей эволюции светила», - сказала Джулия Сингекрана (Giulia Cinquegrana). В ее работе при помощи численного моделирования изучается химический состав вещества богатых металлами звезд.

«Мы нашли, что при определенном содержании металлов в исходном газе со временем звезды прекращают обогащать Вселенную новыми металлами на протяжении их жизненного цикла», - сказала Сингекрана.

Солнце, сформированное примерно 4,5 миллиарда лет назад, представляет собой типичную «звезду средних лет». Оно «богато металлами», по сравнению со звездами первых поколений, и имеет относительно высокое содержание тяжелых элементов, характерное для многих других звезд, расположенных в центре Млечного пути.

«Наши работы прогнозируют эволюцию более молодых звезд (более поздних поколений), содержание металлов в веществе которых может превышать содержание металлов в веществе Солнца до 7 раз», - сказала Каракас.

Работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и доступны онлайн на arXiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0112182309

Черная дыра Стрелец А*, лежащая в центре Млечного пути, оказалась непредсказуемой и хаотичной

Международная команда исследователей, возглавляемая аспирантом Алексисом Андресом (Alexis Andrés), нашла, что характер вспышек, которыми разражается черная дыра Стрелец А*, лежащая в центре нашей Галактики, является нерегулярным не только в краткосрочном, но также и в долгосрочном масштабе. Команда проанализировала набор данных, собранных в течение 15 лет наблюдений, чтобы прийти к этим выводам.

Источник Стрелец А* испускает мощные потоки излучения в радио-, рентгеновском и гамма-диапазонах (излучение в оптическом диапазоне блокируется газом и пылью, лежащими на линии наблюдения). Астрономам на протяжении нескольких десятилетий известно о вспышках, в результате которых яркость источника внезапно возрастает в 10-100 раз, по сравнению с обычным уровнем.

Чтобы глубже понять эти таинственные вспышки, команда Андреса проанализировала 15-летний архив наблюдений, проводимых при помощи спутника Neil Gehrels Swift («Нил Герельс Свифт») НАСА, работающего в гамма-диапазоне, начиная с 2006 г. Анализ показал повышенную активность со стороны источника Стрелец А* в период с 2006 г. по 2008 г., после чего активность источника резко снизилась в последующие 4 года. После 2021 г. частота вспышек вновь возросла – и в конечном итоге исследователи так и не смогли уловить закономерности в появлении этих вспышек.

В последующие несколько лет авторы планируют продолжать собирать данные, чтобы оценить возможность связи этих нерегулярных вспышек с прохождением конкретных газовых облаков или звезд, или с какими-то еще процессами, объясняющими повышенную или пониженную активность источника. По результатам текущего анализа таких объяснений найти не удалось; также не удалось подтвердить гипотезу о роли магнитных полей в газе, окружающем эту черную дыру, отметили авторы.

Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0112182433

TESS нашел у красного карлика субнептун с рекордно вытянутой орбитой

Положение TOI-2257b на диаграмме «Эксцентриситет-орбитальный период» для известных экзопланет у M-карликов.
N. Schanche et al. / Astronomy&Astrophysics, 2021

Космический телескоп TESS нашел новый субнептун у близкого к Солнцу красного карлика. Особенностью экзопланеты TOI-2257b стала ее орбита с большим эксцентриситетом, что является рекордным значением для планетных систем у красных карликов и может объясняться гравитационным влиянием скрытого газового гиганта. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.

M-карлики — наиболее распространенные звезды в Млечном Пути, это хорошие цели для поиска у них экзопланет как при помощи транзитного метода, так и при помощи метода радиальных скоростей, причем в наблюдениях принимают участие и наземные обсерватории (проекты SPECULOOS, MEarth, CARMENES) и космические телескопы (TESS, «Кеплер»). Кроме того, подобные планеты удобно изучать в инфракрасном диапазоне на предмет наличия у них атмосфер с помощью космических телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб». Особенно астрономов интересуют планеты с большими (более 15 дней) орбитальным периодами, так как подобных тел в текущей выборке экзопланет мало.

Группа астрономов во главе с Николем Шанче (Nicole Schanche) из Бернского университета сообщила об открытии экзопланеты TOI-2257b в системе красного карлика спектрального типа M3, расположенного в 188 световых годах от Солнца. Первоначально объект был найден при помощи метода транзитной фотометрии космическим телескопом TESS, в дальнейшем за звездой наблюдал целый ряд наземных телескопов, что позволило определить ее орбитальный период и другие свойства.

Масса родительской звезды TOI-2257 составляет 0,33 массы Солнца, а радиус — 0,31 радиуса Солнца. Вокруг нее обращается экзопланета с радиусом 2,19 радиуса Земли, которая была классифицирована как субнептун и по своему строению, скорее всего, больше похожа на ледяной или газовый гигант, а не на скалистую планету. Год на TOI-2257b длится 35,19 дня, а ее равновесная температура оценивается в 256 кельвин.

Особенностью TOI-2257b стала ее орбита с большим эксцентриситетом (e~0,5), это рекордное значение для планетных систем у красных карликов. Ученые предполагают, что в системе может быть еще одна, более далекая экзопланета в виде газового гиганта, которая в прошлом гравитационно повлияла на орбиту TOI-2257b. Ожидается, что будущие более детальные наблюдения позволят подтвердить или опровергнуть эту идею. Кроме того, TOI-2257b признана интересной целью для исследования ее атмосферы при помощи телескопа «Джеймс Уэбб», так как является одним из примерно двадцати известных в настоящее время субнептунов, на которых возможно существование глобального водного океана.

Ранее мы рассказывали о том, как TESS отыскал теплый нептун в двойной системе из красных карликов и чем астрономы объяснили парадокс красного неба.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/13/toi-2257-b

Землю окружает огромный космический пузырь, установили ученые

© Leah Hustak (STScI)
Художественное представление Местного пузыря, на поверхности которого идет образование новых звезд. В центре условно показано Солнце

МОСКВА, 12 янв — РИА Новости. С помощью компьютерного моделирования ученые реконструировали эволюционную историю ближайшего космического окружения и пришли к выводу, что Солнце и Земля находятся практически в центре огромного пузыря диаметром 1000 световых лет, на поверхности которого формируются все ближайшие к нам молодые звезды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Центральная фигура статьи — трехмерная реконструкция пространства-времени, на которой видно, что все молодые звезды и области звездообразования в пределах 500 световых лет от Земли находятся на поверхности гигантского пузыря, известного как Местный пузырь. Астрономы знали о его существовании на протяжении десятилетий, но только теперь ученые смогли понять происхождение Местного пузыря и оценить его влияние на окружающее космическое пространство.

"Впервые мы смогли объяснить, как началось все ближайшее звездообразование", — приводятся в пресс-релизе Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) слова первого автора исследования, астронома и эксперта по визуализации данных Кэтрин Цукер (Catherine Zucker).

На поверхности пузыря находятся семь хорошо известных областей звездообразования, или молекулярных облаков — плотных областей в космосе, где образуются звезды. Результаты моделирования показали, что к образованию пузыря привела цепь событий, начавшихся 14 миллионов лет назад. Серия взрывов сверхновых вытолкнула межзвездный газ наружу, создав пузыревидную структуру с плотной поверхностью.

"Мы подсчитали, что около 15 сверхновых взорвались за миллионы лет, чтобы сформировать Местный пузырь, который мы видим сегодня", — говорит Цукер.

В настоящее время пузырь продолжает медленно расти.

"Он расширяется со скоростью около четырех миль в секунду. Однако с точки зрения скорости он в значительной степени стабилизировался", — отмечает ученый.
Скорость расширения пузыря, а также прошлые и настоящие траектории молодых звезд, формирующихся на его поверхности, авторы вычислили на основе данных, полученных космической обсерваторией Gaia Европейского космического агентства.

"Когда взорвались первые сверхновые, создавшие Местный пузырь, наше Солнце было далеко от места событий, — продолжает еще один автор статьи профессор Жоао Алвес (João Alves) из Венского университета. — Но около пяти миллионов лет назад путь Солнца через галактику привел его — просто по счастливой случайности — почти прямо в центр пузыря".
По мнению исследователей, звездообразование происходит повсюду на поверхности Местного пузыря, и таких пузырей в нашей Галактике много.

"Очень маловероятно, что Солнце находилось бы в центре гигантского пузыря, если бы такие пузыри были редкостью", — объясняет профессор Гарвардского университета и астроном CfA Алисса Гудман (Alyssa Goodman), также участвовавшая в исследовании.

Гудман сравнивает Млечный Путь с швейцарским сыром, дырки в котором выбиты взрывами сверхновых, а на поверхности дыр, созданных умирающими звездами, идет образование новых звезд.
https://ria.ru/20220112/puzyr-1767541944.html

Поделиться2802022-01-15 10:43:23

Автор: alexandrion12
Администратор

Новые свидетельства существования гравитационно-волнового фона Вселенной

Международная команда исследователей представила результаты первого всеобъемлющего поиска сверхнизкочастотных фоновых гравитационных волн.

Эта «рябь» пространства-времени, существование которой предсказывается Общей теорией относительности Эйнштейна, пронизывает всю Вселенную, а ее источником могут являться столкновения между самыми массивными черными дырами нашего мира или события, происходившие вскоре после формирования Вселенной в ходе Большого взрыва. Ученые искали убедительные доказательства существования такого излучения на протяжении нескольких десятилетий.

Объединение International Pulsar Timing Array (IPTA), которое включает несколько астрофизических коллабораций по всему миру, недавно завершило свои поиски гравитационных волн – и по результатам проведенной работы представило новый релиз данных под названием Data Release 2 (DR2).

Этот набор данных включает прецизионные данные о временах прибытия сигналов со стороны 65 миллисекундных пульсаров – звездных остатков, вращающихся со скоростями порядка сотен оборотов в секунду и испускающих узконаправленные потоки радиоволн в ходе вращения. Данные были получены в результате объединения вкладов трех коллабораций-участников проекта IPTA – обсерваторий European Pulsar Timing Array (EPTA), North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) и Parkes Pulsar Timing Array in Australia (PPTA).

Анализ этого объединенного набора данных позволил обнаружить убедительные доказательства наличия сверхнизкочастотного сигнала, воздействующего на многие пульсары из данного набора. Характеристики этого «общего» для многих пульсаров сигнала находятся в хорошем соответствии с ожидаемыми характеристиками гравитационно-волнового фона Вселенной.

Гравитационно-волновой фон формируется за счет множества накладывающихся друг на друга гравитационно-волновых сигналов, испускаемых членами космической популяции сверхмассивных черных дыр ( то есть пар, в которых две сверхмассивные черные дыры обращаются друг относительно друга и в конечном счете объединяются) – подобно тому, как в тесно заполненном зале создается фоновый шум за счет объединения множества отдельных голосов, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0113181127

«Космический паук» оказался мощным источником гамма-лучей

Используя 4,1-метровый телескоп SOAR, расположенный в Чили, астрономы открыли первый известный случай двойной системы, где звезда, находящаяся в процессе превращения в белый карлик, обращается вокруг нейтронной звезды, которая только что завершила трансформацию в стремительно вращающийся пульсар. Эта пара, обнаруженная изначально при помощи космической гамма-обсерватории Fermi («Ферми»), является «недостающим звеном» эволюции таких двойных систем.

Яркий, таинственный источник гамма-лучей оказался стремительно вращающейся нейтронной звездой – называемой миллисекундным пульсаром – который обращается вокруг звезды в процессе эволюции в белый карлик экстремально малой массы. Такие двойные системы астрономы называют «пауками», поскольку пульсар «съедает» внешние части звезды-компаньона, в то время как последняя превращается постепенно в белый карлик.

В своей работе астрономы изучили источник под названием 4FGL J1120.0-2204, обнаруженный ранее при помощи обсерватории Fermi, который до настоящего времени оставался не идентифицированным. Этот источник, однако, являлся вторым по счету самым ярким гамма-источником в небе среди всех не идентифицированных источников.

В своей работе исследователи смогли идентифицировать источник 4FGL J1120.0-2204 и показали, что он представляет собой двойную систему, состоящую из миллисекундного пульсара, который является предшественником белого карлика экстремально малой массы. Пара расположена на расстоянии около 2600 световых лет от нас.

Линии оптических спектров будущего белого карлика, входящего в состав системы 4FGL J1120.0-2204, демонстрировали допплеровское смещение, указывающие на обращение вокруг пульсара с периодом 15 часов.

«Эти спектры также позволили нам получить оценку массы звезды-компаньона, - сказал главный автор исследования Самуэль Свихарт (Samuel Swihart) из Военно-морской исследовательской лаборатории США. – Из этой звезды в конечном счете сформируется белый карлик экстремально малой массы, составляющей не более чем 17 процентов от массы Солнца. Температуры на поверхности этого белого карлика достигают около 8200 градусов Цельсия».

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0113181348

Происхождение сверхновых типа Ia повышенной светимости

В новом исследовании, возглавляемом группой под руководством доктора Чу Цзя Чжана (Zhang Jujia) из Юннаньских обсерваторий Китайской академии наук, интерпретацию получили основные свойства сверхновых типа Ia повышенной светимости, выявляемые при наблюдениях, по избытку никеля в полученных спектрах.

Это исследование было проведено в рамках проекта Lijiang One hour per Night Supernova program (LiONS).

Сверхновые типа Ia обычно рассматриваются как результат взрыва углерод-кислородного белого карлика, входящего в состав двойной системы. Их высокая и легко нормализуемая светимость делает эти объекты великолепными опорными точками при измерении космических расстояний.

Исходя из роли сверхновых типа Ia в измерениях космических расстояний, они дают доказательства того, что расширение космоса происходит с ускорением, а потому помогают дополнить баланс массы и энергии Вселенной, в котором в настоящее время доминирует темная энергия.

Сверхновые типа Ia представляют собой важный космографический инструмент, причем в ближайшем будущем они должны помочь отследить эволюционные изменения уравнения состояния темной энергии на космологических временных интервалах. Поэтому повышение точности измерения космических расстояний при помощи сверхновых типа Ia представляет собой важную задачу для современной астрономии. Однако некоторые сверхновые типа Ia, отличающиеся повышенной светимостью, по сравнению с прогнозами, сделанными на основе эмпирического соотношения, снижают точность измерения космических расстояний.

Команда проекта LiONS получила важные данные о сверхновой SN 2015bq, относящейся к типу Ia, используя высокоскоростную съемку, которая была проведена с использованием 2,4-метрового телескопа Лицзян. Авторы нашли повышенные количества никеля в спектрах, соответствующих выбросам материала со стороны источника, поглощение при высокой степени ионизации, а также монотонную эволюцию на кривых изменения цвета. Все эти признаки указывали на то, что совместная интерпретация обычных спектров и повышенных количеств никеля в выбросах материала может помочь определить природу сверхновых типа Ia повышенной светимости.

В этой работе авторы нашли, что сверхновые типа Ia повышенной светимости могут иметь такой же механизм формирования, что и нормальные сверхновые типа Ia. Существенные отличия выявляются в структуре и составе внешних слоев выбросов материала, заключают они.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0114091205

Астрономы нашли нового кандидата в экзолуну

Наблюдательные и расчетные кривые блеска для событий транзита Kepler-1708b по диску звезды.
David Kipping et al. / Nature Astronomy, 2022

Астрономы представили результаты поиска экзолун у 70 холодных долгопериодических экзопланет. Они нашли нового кандидата в экзолуну Kepler-1708b-i, который обладает массой в 2,6 раза больше земной и обращается вокруг газового гиганта на среднем расстоянии в 1,6 астрономической единицы от своей звезды. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

За последние три десятилетия было обнаружено более четырех тысяч экзопланет, которые демонстрируют удивительное разнообразие: от газовых гигантов на очень вытянутых орбитах до компактных копланарных систем из планет земной группы. Учитывая обилие естественных спутников планет в Солнечной системе, разумно предположить, что экзолуны также широко распространены в нашей галактике, однако до сих пор эти объекты представляют собой крайне сложные цели для поиска и представлены лишь кандидатами в них. Чаще всего экзолуны ищут у транзитных экзопланет, которые периодически проходят по дискам своих звезд, причем наиболее интересным целями считаются долгопериодические газовые гиганты.

Группа астрономов во главе с Дэвидом Киппингом (David Kipping) из Колумбийского университета опубликовали результаты поиска экзолун у 70 холодных (равновесная температура менее 300 кельвин), долгопериодических (орбитальный период более 400 дней) газовых экзогигантов, с радиусами более двух радиусов Юпитера, найденных космическим телескопом «Кеплер» при помощи транзитного метода. Ученые сравнивали кривые блеска родительских звезд выбранных экзопланет с модельными кривыми блеска, где экзопланеты могли бы обладать спутниками.

В итоге исследователи выявили лишь один интересный результат, который можно интерпретировать как кандидата в экзолуну со статистической значимостью 4,8 сигма. Речь идет об экзогиганте Kepler-1708b, которая обладает массой 4,6 массы Юпитера и находится на среднем расстоянии от своей звезды в 1,6 астрономической единицы. Предполагается, что в пределах 12 радиусов планеты от Kepler-1708b находится его экзолуна, получившая обозначение Kepler-1708b-i, которая обладает массой 2,6 массы Земли.

Ученые подчеркивают, что не могут найти оснований опровергнуть статус Kepler-1708b-i в качестве кандидата в экзолуну, однако призывают к осторожной интерпретации результатов. По их мнению, необходимы дальнейшие более детальные наблюдения при помощи космических телескопов «Хаббл», «Джеймс Уэбб» или PLATO, чтобы подтвердить или опровергнуть открытие.

Ранее мы рассказывали про результаты поиска вулканически активных экзолун, предсказанных теоретически.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/13/exomoon

Физики объяснили малую массу бозона Хиггса существованием мультивселенной

МОСКВА, 13 янв — РИА Новости. Физики из Франции и Швейцарии предложили альтернативную модель формирования Вселенной, объясняющую сразу несколько несоответствий Стандартной модели физики. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Результаты экспериментов, которые проводят ученые, подтвердили верность основных положений Стандартной модели физики элементарных частиц. Эта модель точно описывает большую часть взаимодействий фундаментальных частиц нашей Вселенной, но есть у нее и явные пробелы. В частности, в ней отсутствуют частицы темной материи, она не позволяет объяснить ускоряющееся расширение Вселенной, а масса бозона Хиггса, предсказанная этой моделью, как минимум втрое больше, чем полученная в экспериментах.

Для объяснения последнего несоответствия физики Раффаэле Тито Д'Аньоло из французского Университета Париж-Сакле и Даниэле Терези из ЦЕРНа предложили альтернативную модель, основанную на гипотезе мультивселенной.

Эта гипотеза предполагает, что в то время, когда образовалась наша Вселенная, существовало множество других параллельных вселенных. Распределение бозонов Хиггса между разными вселенными и их регионами было неоднородным: одни области содержали тяжелые бозоны, а другие — более легкие.

Заложив такие начальные условия в свою модель, исследователи увидели, что по мере своего развития регионы мультивселенной с тяжелым бозоном Хиггса быстро становились нестабильными и разрушались за очень короткий промежуток времени — около 10⁻⁵ секунды.

Такой сценарий, известный в космологии как Большое сжатие или Большой хлопок (Big Crunch), предполагает, что в какой-то момент под действием темной энергии расширение вселенной сменяется резким сжатием и вселенная коллапсирует, схлопываясь в сингулярность. В итоге, по мнению исследователей, осталась одна наша Вселенная, содержащая очень легкий бозон Хиггса.

Кроме того, анализируя свою модель, авторы обнаружили еще один фактор, который предотвратил сжатие нашей Вселенной, — симметричное сильное взаимодействие — фундаментальная сила природы, возникающая между субатомными частицами материи и антиматерии. Таким образом, считают ученые, их модель позволяет объяснить еще одно фундаментальное противоречие Стандартной модели: нарушения СР-симметрии — симметрии взаимодействия между частицами и античастицами.

Исследователи надеются, что их гипотеза получит подтверждение в будущих экспериментах по взаимодействию адронов с частицами темной материи.
https://ria.ru/20220113/bozon-1767681998.html

Остаток сверхновой Симеиз 147

Авторы и права: Джейсон Дейн
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Можно легко запутаться, пытаясь проследить сложный узор из волокон на этом четком изображении остатка сверхновой Симеиз 147. Остаток также обозначают Шарплесс 2-240, его популярное название – туманность Спагетти. Он расположен около границы созвездий Тельца и Возничего, на небе он занимает область размером почти три градуса, что составляет шесть диаметров полной Луны. Это соответствует линейному размеру в 150 световых лет, если принять расстояние до облака из остатков звезды равным трем тысячам световых лет. Замечательное составное изображение объединяет данные, полученные с помощью узкополосных фильтров. Красным цветом показано излучение ионизованных атомов водорода, а сине-зелеными оттенками – дважды ионизованных атомов кислорода. Поэтому на картинке виден газ, светящийся из-за воздействия ударных волн. Возраст этого остатка оценивается в 40 тысяч лет. Это означает, что вспышка света от взрыва массивной звезды достигла Земли 40 тысяч лет назад. Однако расширяющийся остаток – не единственное последствие этого взрыва. В результате космической катастрофы также образовалась быстро вращающаяся нейтронная звезда, или пульсар – все, что осталось от ядра взорвавшейся звезды.
http://www.astronet.ru/db/msg/1801907

NGC 1566: спиральная галактика "Испанская танцовщица"

Авторы и права: Марк Хэнсон и Майк Селби
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Эта островная вселенная состоит из миллиардов звезд и находится на расстоянии в 60 миллионов световых лет в созвездии Золотой Рыбы, ее популярное название – галактика "Испанская танцовщица". NGC 1566 видна плашмя и относится к галактикам с регулярной глобальной спиральной структурой. У нее – два хорошо заметных, изящных спиральных рукава, протянувшиеся более чем на 100 тысяч световых лет, очерченные яркими голубыми звездными скоплениями, розоватыми областями звездообразования и темными полосами космической пыли. Активное ядро NGC 1566 делает ее одной из ближайших и ярчайших Сейфертовских галактик. Вероятно, в центре находится сверхмассивная черная дыра, взаимодействующая с окружающими звездами и газом. На этом четком портрете южной галактики окруженные дифракционными лучами звезды находятся в нашем Млечном Пути.
http://www.astronet.ru/db/msg/1802251

Астрономы обнаружили водяной пар в атмосфере экзопланеты TOI 674b

На экзопланете TOI 674b размером примерно с Нептун Новый год наступает каждые 47,5 часов. Это характеризует её как достаточно редкую планету. Но это ещё не всё!

Полина Колесо

NASA/JPL-Caltech

В ближайшее время учёные собираются выяснить точно количество воды в атмосфере TOI 674b и другие её характеристики.

Несмотря на годы исследований, учёные нашли крайне мало газовых гигантов среднего размера с орбитой короче нескольких дней. Такие явления астрономы называют «нептунианскими пустынями» — это область, близкая к звезде (период < 2-4 дня), где не обнаружено экзопланет размером с Нептун.

Поиски воды в атмосферах далёких планет важны по целому ряду причин. Понимание того, какой газ присутствует в атмосфере планеты, помогает учёным выяснить детали образования самой планеты: в частности, где именно она сформировалась в собственной солнечной системе.

Про недавно обнаруженную TOI 674b известно, что она вращается вокруг красного карлика на расстоянии около 150 световых лет от Земли. Саму же звезду, которая достаточно холодная и вдвое меньше Солнца, невозможно увидеть с Земли невооруженным глазом. А ещё на ней недавно был обнаружен пар!

Наличие воды на этой планете говорит о том, что изначально она сформировалась дальше от родительской звезды и каким-то образом приблизилась к ней со временем. В ближайшее время учёные собираются выяснить точно количество воды в атмосфере TOI 674b и другие её характеристики.

Исследователи уже собираются направить другие инструменты, такие как космический телескоп Хаббла, на эту планету, чтобы исследовать ее секреты. При массе около половины массы нашего Солнца красный карлик М-класса, вокруг которого она вращается, не особенно яркий, а это означает, что света достаточно, чтобы увидеть TOI 674b, но при этом планета не так сильно теряется в ярком свете.
https://www.popmech.ru/science/797203-a … m=main_big

Последнее исследование не обнаружило следов инопланетной жизни в марсианском метеорите возрастом 4 миллиарда лет

На сегодняшний день мы нашли более сотни метеоритов, которые прибыли с Красной планеты и в какой-то момент упали на Землю. Среди них образец ALH84001 вполне может быть одним из самых загадочных.

Этот фрагмент метеорита был найден на ледяном поле Алан-Хиллз в Антарктиде в 1984 году. Считается, что он образовался на Марсе около 4 миллиардов лет назад. Что особенно заинтриговало ученых с момента его открытия, так это крошечные следы органического углерода, обнаруженные в составе породы. Может ли это указывать на раннюю инопланетную жизнь на Марсе миллиарды лет назад?

Скорее нет, судя по последнему исследованию фрагмента. Вместо этого органические молекулы, обнаруженные в метеорите, являются результатом определенных взаимодействий жидкости и породы, подобных тем, которые происходят на Земле.

«Анализ происхождения минералов, содержащихся в метеорите, может послужить окном, раскрывающим как геохимические процессы, происходившие в начале истории Земли, так и потенциал Марса для жизни», — говорит астробиолог Эндрю Стил из Института науки Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия.

«Гипотезы о происхождении и механизмах образования этих органических веществ включают абиотическое происхождение в результате ударных, магматических и/или гидротермальных процессов; биологическое происхождение предполагаемыми древними марсианскими организмами и земное загрязнение».

Метеорит Allan Hills 84001. (НАСА/АО/Стэнфордский университет)

Чтобы изучить крошечные углеродные глобулы, обнаруженные в ALH84001, команда получила доступ к тонкому срезу и осколку метеорита, полученным из Космического центра НАСА имени Джонсона.

Они подвергли эти фрагменты различным методам, включая визуализацию на наноуровне, анализ изотопов, присутствующих в породе, и спектроскопию (с использованием света для изучения химического состава вещества).

Характеристики породы указывают на то, что она могла легко образоваться в присутствии небиологических или абиотических процессов, которые, как известно, производят молекулы органического углерода здесь, на Земле. Первый – это серпентинизация, которая происходит, когда магматические породы (затвердевшие из лавы или магмы), богатые железом или магнием, взаимодействуют с циркулирующей водой, образуя водород.

Второй процесс — карбонизация, при котором горные породы реагируют со слабокислой водой, растворенной в ней углекислым газом, в результате чего образуются карбонатные материалы. Неясно, происходили ли оба процесса одновременно, но исследование предполагает, что они не происходили в течение длительного периода времени.

«Поиск жизни на Марсе — это не просто попытка ответить на вопрос: «Одиноки ли мы?» Это также относится к окружающей среде ранней Земли и отвечает на вопрос «откуда мы возникли?»

Исследование опубликовано в журнале Science.
https://rwspace.ru/news/poslednee-issle … a-let.html

Впервые зафиксировано вторжение одной звезды в систему другой

Молодая звезда Z Большого Пса, подвергшаяся «нападению», располагается на расстоянии примерно 3750 световых лет от Земли.

Используя массивы телескопов ALMA и VLA, астрономы поймали явление, которое ранее предсказывалось только теоретически – пролет одной звезды через систему другой. В ходе вторжения «нарушитель» вызвал возмущения в протопланетном диске «жертвы» и вырвал из него часть пыли и газа, создав протяженный хвост. Результаты наблюдений и выводы ученых представлены в журнале Nature Astronomy.

«Наблюдательные доказательства событий пролета получить практически невозможно, потому что они происходят быстро и их трудно поймать в действии. То, что мы сделали, эквивалентно фикcации молнии, ударяющей по дереву. Это открытие показывает, что близкие встречи молодых звезд, еще окутанных дисками, действительно случаются в реальной жизни, и это не просто теоретические ситуации, наблюдаемые в компьютерном моделировании», – рассказывает Рубинг Донг, ведущий автор исследования из Университета Виктории (Канада).

Составное изображение включает в себя данные телескопа «Subaru» и массивов VLA и ALMA. На нем отчетливо видны возмущения от вторжения звезды, в том числе длинный поток вещества, вырванного из протопланетного диска системы Z Большого Пса. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ

Двойная звезда Z Большого Пса, подвергшаяся «нападению», располагается на расстоянии примерно 3750 световых лет от Земли. Ее возраст оценивается всего в 300 тысяч лет. Аналогичные возмущения, замеченные в ее протопланетном диске, наблюдались и ранее, однако они, вероятно, были вызваны самими компонентами развивающейся системы, а не другими звездами.

«Когда происходит вторжение звезды в систему другой, это вызывает изменения в морфологии диска: спирали, искривления, тени и прочее. Их можно рассматривать как сигнатуру пролета. В данном случае, внимательно изучив окружающий Z Большого Пса диск, мы обнаружили наличие нескольких из них, поэтому можем с большой долей вероятности говорить о вмешательстве извне», – пояснил Николас Куэльо, соавтор исследования из Университета Гренобль-Альпы (Франция).

Художественное представление системы Z Большого Пса и предполагаемая траектория пролета вторгшейся звезды. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Зафиксированное событие заставило астрономов задуматься о том, как это взаимодействие может сказаться на будущем двойной звезды Z Большого Пса и формировании планет в ее системе.

«Теперь мы знаем, что события пролета действительно происходят и оказывают серьезное воздействие на околозвездные диски, которые являются колыбелью планет. Они не только создают газовые потоки, но и, вероятно, влияют на сами звезды. Это может привести к таким последствиям, как вспышки аккреции, что, в свою очередь, скажется на развитие всей звездной системы», – заключил Рубинг Донг.
https://in-space.ru/vpervye-zafiksirova … mu-drugoj/

Найдена потенциальная причина мощнейшего магнитного поля молодой Луны

Гигантские скальные образования размером до 60 километров, тонущие в мантии молодой Луны, могли вызывать конвекцию в ее недрах, заявили геологи в исследовании, представленном в журнале Nature Astronomy. По словам ученых, эти процессы периодически давали старт генерации сильного магнитного поля в течение первого миллиарда лет истории спутника Земли.

«Текущее представление о генерации магнитного поля планетарным ядром говорит нам о том, что тело размером с Луну не способно создать магнитное поле столь же сильное, как у Земли. Однако есть свидетельства, что Луна обладала им в прошлом», – рассказывает Александр Эванс, соавтор исследования из Стэнфордского университета (США).

Луна. Credit: Andrew McCarthy

Образцы лунной породы, доставленные на Землю американскими астронавтами в рамках программы «Аполлон», не только предоставили ученым новые данные о нашем спутнике, но и стали источником полувековой загадки. Анализ показал, что некоторые из них образовались в присутствии сильного магнитного поля, которое могло бы посоперничать с земным. Но было неясно, как тело размером с Луну могло его генерировать.

«Вместо того, чтобы искать процесс, который непрерывно питает сильное магнитное поле в течение миллиардов лет, мы решили посмотреть, есть ли способ получать его периодически», – добавил Александр Эванс.

Астронавт Чарльз Конрад-Младший. Миссия «Аполлон-12». 20 ноября 1969 года. Credit: NASA

Планетарные тела производят магнитные поля через так называемый динамо-механизм. Медленно рассеивающееся тепло вызывает конвекцию расплавленных металлов в недрах планеты, а постоянное взбалтывание электропроводящего материала создает магнитное поле. Так оно формируется у Земли, защищая поверхность от опасного солнечного излучения.

Сегодня у Луны отсутствует магнитное поле, и модели ее ядра предполагают, что она всегда была слишком мала и ей не хватало конвективной силы, чтобы когда-либо создавать постоянно сильное магнитное поле.

«Чтобы ядро имело сильное конвективное перемешивание, оно должно рассеивать много тепла, но у молодой Луны мантия, окружающая ядро, была ненамного холоднее его самого. Поскольку теплу некуда было деваться, в ядре отсутствовала сильная конвекция. Однако наша модель показывает, как опускающиеся в недра камни могли давать импульс этому процессу», – пояснил Александр Эванс.

Столкновение новорожденной Земли и Тейи (объекта размером с Марс), ставшее причиной формирования Луны. Credit: Dana Berry/SwRI

История тонущих камней начинается через несколько миллионов лет после образования Луны. Считается, что в самом начале спутник Земли был покрыт океаном расплавленной породы. Когда он начал остывать и затвердевать, такие минералы, как оливин и пироксен, которые были более плотными, чем жидкая магма, опускались на дно, в то время как менее плотные минералы, такие как анортозит, всплывали, образуя кору.

Оставшаяся жидкая магма была богата титаном, а также выделяющими тепло элементами, такими как торий, уран и калий, поэтому затвердевание заняло немного больше времени. Когда этот слой титана наконец кристаллизовался прямо под корой, он был более плотным, чем ранее затвердевшие минералы ниже. Со временем титановые образования погрузились в менее плотную мантийную породу.

Полумесяц Земли с орбиты Луны. Credit: JAXA / NHK

Исследователи обнаружили, что, когда каждый из этих сгустков в конечном итоге достигал недр Луны, он давал сильный толчок динамо-механизму. Сформировавшись чуть ниже лунной коры, титановые образования должны были быть относительно прохладными по сравнению с ядром и, когда они вступали в контакт, несоответствие температур приводило к усилению конвекции.

«У вас есть что-то очень холодное, что касается ядра, и внезапно происходит выход большого количества тепла. Это приводит к увеличению перемешивания и позволяет периодически генерировать сильные магнитные поля», – продолжил Александр Эванс.

Взаимодействие магнитного поля Земли с потоком солнечной радиации в представлении художника. Credit: NASA Goddard's scientific visualization studio

За первый миллиард лет существования Луны могло произойти до ста таких событий, и каждое из них создавало сильное магнитное поле на примерно сто лет. Разработанная модель объясняет не только магнитные сигнатуры, выявленные в лунной породе, но и тот факт, что они сильно различаются от образца к образцу: у некоторых сигнатуры сильные, а у других «отсутствуют».

«Наша идея позволяет объяснить как интенсивность, так и изменчивость, которую мы наблюдаем в образцах миссии Аполлон. При этом ее можно легко проверить. Для этого необходимо еще раз проанализировать коллекцию лунных пород с целью выявления признаков слабого магнитного фона у образцов, которые не имеют сигнатуры образования при сильном магнитном поле», – заключил Александр Эванс.
https://in-space.ru/vozmozhno-raskryta- … odoj-luny/

Поделиться2812022-01-16 09:10:42

Автор: alexandrion12
Администратор

Планеты, открытые в новом исследовании, будут поглощены родительскими звездами

Астрономы из Института астрономии Гавайского университета, США, недавно открыли три планеты, обращающиеся на опасно близком расстоянии от родительских звезд, находящихся на последних этапах жизненного цикла.

Среди тысяч внесолнечных планет, открытых на сегодняшний день, эти три газовых гиганта, впервые обнаруженных при помощи миссии TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) НАСА, выделяются самыми короткими орбитальными периодами среди всех планет, обращающихся вокруг гигантов или субгигантов. Одна из этих планет, TOI-2337b, будет поглощена родительской звездой менее чем через 1 миллион лет, быстрее, чем любая другая планета, известная науке.

«Эти открытия важны для понимания важной тенденции в изучении экзопланет – эволюции планетных систем с течением времени», - объяснил главный автор исследования Самуэль Грюнблатт (Samuel Grunblatt), исследователь-постдок из Американского музея естественной истории и Института Флатирон в Нью-Йорке.

Согласно оценкам исследователей, массы планет находятся в диапазоне от 0,5 до 1,7 массы Юпитера, а размеры их начинаются примерно от размера крупнейшей планеты Солнечной системы и вплоть до 1,6 размера Юпитера. Плотности вещества планет изменяются в широком интервале, начиная от плотности пробки и до плотности, превышающей плотность воды примерно в три раза, что может указывать на широкий спектр возможных путей формирования планет.

«Мы считаем, что эти три планеты являются лишь верхушкой айсберга. Мы ожидаем обнаружить десятки и сотни таких проэволюционировавших планетных систем при помощи обсерватории TESS и получить новые подробности о взаимодействии планет друг с другом, их инфляции и миграции вокруг звезд, включая солнцеподобные звезды», - рассказал соавтор Ник Сондерс (Nick Saunders) из Института астрономии Гавайского университета.

Работа опубликована в журнале Astronomical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0114091627

Обнаружена экзопланета на расстоянии 379 световых лет от Земли

Астроном Калифорнийского университета в Риверсайде (США) и группа гражданских ученых обнаружили гигантскую газовую планету размером с Юпитер, но почти в три раза массивнее. Экзопланета находится довольно близко к Земле, отмечает пресс-служба вуза. Подробнее открытие описано в Astronomical Journal.

По оценкам ученых, недавно обнаруженный газовый гигант TOI-2180 b в 105 раз массивнее Земли и содержит элементы тяжелее гелия и водорода. Ничего подобного в нашей Солнечной системе не существует.

Планета совершает полный оборот вокруг своей звезды за 261 день – что считается довольно долгим периодом по сравнению со многими известными газовыми гигантами за пределами нашей Солнечной системы.

Еще одна особенность планеты: она находится достаточно близко к Земле. Кроме того, ее родительская звезда светит достаточно ярко, что позволяет астрономам наблюдать, как планета проходит перед своей звездой.

Астрономы ищут не только экзопланеты, но и экзолуны. Недавно другая команда ученых из США сообщила о новом кандидате на роль второй суперлуны.

[Иллюстрация: NASA] Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
https://scientificrussia.ru/articles/ob … t-ot-zemli

Поделиться2822022-01-17 08:56:44

Автор: alexandrion12
Администратор

Ученые определили, где на поверхности Марса находится источник метана

Марсианский ровер Curiosity НАСА совершил посадку на поверхности Красной планеты в августе 2012 г., и проведенные с его помощью исследования показали, что Марс некогда был потенциально обитаемой планетой. Одними из наиболее впечатляющих результатов, полученных при помощи ровера, стали повышенные количества метана в атмосфере Марса. На протяжении семи последних лет, согласно измерениям Curiosity, фоновый уровень метана на планете достигал около 0,41 миллиардной доли по объему (part per billion by volume, ppbv), а эти периодические пики могут обусловливать повышение уровня метана в атмосфере до 21 ppbv.

В новом исследовании ученые отмечают, что эти выбросы метана «могут иметь большое влияние на геологию и астробиологию планеты». На Земле почти все выбросы метана имеют биологическое происхождение. На Марсе метан также может представлять собой биосигнатуру, то есть иметь биологическое происхождение. В то же время ученые не исключают абиотичесое происхождение метана.

Для определения места происхождения этих выбросов метана исследователи использовали метод, называемый «анализом по обратной траектории». Этот метод предполагает использование моделей марсианской погоды для отслеживания движения той порции атмосферных газов, которые принесли с собой метан, найденный ровером Curiosity, к тому моменту, когда производились измерения. Исследователи изучили все семь событий выброса метана, которые были зарегистрированы до настоящего времени, и использовали глобальную климатическую модель Марса для моделирования транспортировки метана с потоками воздуха по поверхности планеты.

Воссоздав обратную траекторию для каждого выброса метана, исходя из картины движения ветров в различные сезоны и в различное время суток, авторы нашли, что все эти выбросы, вероятно, происходят из одного места – северо-западной части кратера Гейл, крупного ударного кратера, в котором, как считают ученые, в древности находилась жидкая вода, и который в настоящее время активно исследует ровер Curiosity.

Стоит, однако отметить, что ряд экспертов ставят под сомнение обнаружение метана на Марсе, поскольку, например, европейско-российский аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) миссии ExoMars не обнаружил в атмосфере Красной планеты того же количества метана, которое Curiosity обнаруживал на поверхности.

Исследование опубликовано в журнале Earth and Space Science; главный автор Й. Луо (Y. Luo).
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0115214255

Вновь сформированная массивная контактная двойная в составе иерархической тройной системы

Команда исследователей под руководством профессора Цянь Шэнь Бана (Qian Shengbang) из Юннаньских обсерваторий Китайской академии наук открыла вновь сформированную массивную двойную внутри иерархической тройной системы. Третьим телом в системе также является массивная звезда, что делает эту конфигурацию уникальной.

Массивные контактные двойные содержат две звезды раннего типа, которые заполнили их соответствующие критические полости Роша и объединены общей излучающей оболочкой. Формирование и эволюция таких систем до сих пор остаются загадкой для ученых.

Исследователи изучили кривые блеска звезды V606 Центавра, тесной двойной спектрального класса B раннего типа, используя высокоточные данные непрерывного слежения, собранные при помощи спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Фотометрические данные были получены при помощи телескопа Helen Sawyer Hogg, расположенного на территории Аргентины. Кроме того, исследователи использовали несколько крупных обзоров неба.

Исходя из имеющихся данных, исследователи рассчитали, что «V606 Центавра представляет собой контактную двойную, в которой объединение оболочек звезд произошло всего лишь примерно на 2 процента», - рассказал соавтор Ли Фу Син (Li Fuxing). Проведенные расчеты показали, что перенос массы с более массивной компоненты на менее массивную в присутствии третьего, массивного тела.

Как неглубокое касание оболочек звезд, так и постоянное сокращение орбитального периода свидетельствуют, что система V606 Центавра является вновь сформированной контактной двойной.

«Система V606 Центавра находится на уникальном эволюционном этапе, отличающем ее от других массивных двойных, о которых сообщалось ранее, и она представляет собой вновь сформированную массивную контактную двойную, созданную за счет переноса массы с первичной компоненты на вторичную», - сказал профессор Цянь.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0115214113

Астрономы уличили красного сверхгиганта в растрате массы перед взрывом

W. V. Jacobson-Galán et al. / The Astrophysical Journal, 2022

Астрономы выяснили, что красные сверхгиганты в последние месяцы своей жизни могут активно терять массу и демонстрировать повышенную светимость за счет процессов в своих недрах. Это удалось сделать в ходе наблюдений за звездой-прародителем сверхновой SN 2020tlf до и после взрыва. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

Одним из важных направлений физики вспышек сверхновых является описание поведения массивных (более 8 масс Солнца) звезд в последние годы их жизни, в частности понимание природы плотного околозвездного вещества. Оно может состоять из первичного вещества звезды или элементов, синтезированных на разных стадиях ее жизни, и обогащается по мере того, как звезда-прародитель теряет массу из-за ветров и сильных вспышек. Ученым интересно как именно и с какой скоростью звезда может терять массу перед взрывом и как ударные волны взаимодействуют с околозвездным веществом после взрыва. Разобраться в этом могут помочь ранние (через несколько часов или дней после вспышки) наблюдения за сверхновыми, что считается трудной задачей.

Группа астрономов во главе с Винном Джейкобсон-Галаном (Wynn Jacobson-Galán) из Калифорнийского университета в Беркли опубликовала результаты анализа мультиволновых наблюдений (от рентгеновского до радиодиапазона) за вспышкой сверхновой SN 2020tlf типа II-P/L, которая была обнаружена наземной системой ATLAS 16 сентября 2020 года в спиральной галактике NGC 5731, расположенной в 120 миллионах световых лет от Солнца. Наблюдения велись при помощи ряда наземных телескопов и космического телескопа «Swift» и охватывали период от 130 дней до взрыва до 300 дней после взрыва.

Кривые блеска SN 2020tlf в ультрафиолетовом/оптическом/ближнем инфракрасном диапазонах волн.
W. V. Jacobson-Galán et al. / The Astrophysical Journal, 2022

Итогом работы стала модель эволюции звезды-прародителя сверхновой в финале своей жизни. Это был красный сверхгигант, с радиусом 1100 радиусов Солнца и массой 10–12 масс Солнца, который терял массу с повышенной скоростью (10^-2 масс Солнца в год) в последние месяцы перед взрывом. Это привело к образованию плотной внутренней оболочки из околозвездного вещества (на расстояниях менее 10¹⁵ сантиметров от звезды) и менее плотной внешней оболочки (до 8×10¹⁵ сантиметров от звезды). Общая масса околозвездного вещества оценивается в 0,05–0,07 масс Солнца, оно состояло из ионов гелия, водорода, углерода и азота.

SN 2020tlf представляет собой первый экземпляр сверхновой типа II, звезда-прародитель которой демонстрировала повышенный уровень излучения перед взрывом, что ранее не наблюдалось. Ученые считают, что это, а также повышенный уровень потери массы можно объяснить нестабильностью в недрах звезды, скорее всего, связанной с последними стадиями ядерного горения, например неона/кислорода, либо кремния. Исследователи пришли к выводу, что повышенный уровень активности может быть обычным явлением для звезд-прародителей сверхновых типа II-P/L и ранее это явление просто не обнаруживалось в ходе обзоров неба из-за ограничений по чувствительности.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы составили точный портрет прародителя сверхновой типа II-P.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/15/sn-2020-tlf

ALMA увидела пролет молодого звездного объекта вблизи молодой двойной системы*

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Астрономы благодаря системе радиотелескопов ALMA и другим наземным телескопам открыли редкое событие пролета молодого звездного объекта вблизи молодой двойной системы Z Большого Пса. Это привело к образованию длинной нитевидной структуры из газа и пыли, образованной за счет приливного взаимодействия околозвездного диска с объектом. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Результаты численных моделирований процессов звездообразования предсказывают, что происходящие в скоплениях и кратных звездных системах тесные сближения молодых звездных объектов могут оказывать заметное влияние на структуру околозвездных дисков, в частности искривить их или создать спиральные рукава. Подобные явления наблюдались не раз напрямую, однако полученные данные были неубедительными, поэтому такие события до сих пор продолжали оставаться на уровне теоретических предсказаний.

Группа астрономов во главе с Рубинг Донгом (Ruobing Dong) из Университета Виктории в Канаде сообщила о случае регистрации пролета звезды сквозь молодую звездную систему Z Большого Пса. Открытие было сделано в ходе анализа данных наблюдений за системой при помощи систем радиотелескопов ALMA и VLA, а также оптических телескопов обсерваторий Кека, VLT и «Субару».

Z Большого Пса представляет собой двойную систему из звезд до главной последовательности, расположенная в 3669 световых годах от Солнца, в звездной ассоциации Большого Пса R1. Одна из звезд системы (с массой примерно равной Солнцу) была отнесена к фуорам, вторая (с массой примерно равной 5 массам Солнца) — к эксорам, они обращаются вокруг общего центра масс по круговой орбите. Возраст системы был оценен в миллион лет, она окружена крупным околозвездным диском, простирающимся примерно на 1500 астрономических единиц.

Мультиволновые изображения протопланетного диска вокруг Z Большого Пса.
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ

В системе выделяется необычная деталь — длинная (около 2 тысяч астрономических единиц) нитевидная структура (стример) из газа и пыли, происхождение которого было давней загадкой. Выдвигались различные гипотезы, такие как стенка полости, созданная оттоком молекулярного газа из системы, спиральный рукав, созданный гравитационной нестабильностью или остаток захваченного маломассивного облака.

В новой работе исследователи предложили другую версию — стример является результатом приливного взаимодействия околозвездного диска с молодым звездным объектом, недавно пролетевшим вблизи Z Большого Пса, который представляет собой точечный источник излучения на конце стримера, на расстоянии 4700 астрономических единиц от двойной системы. Результаты проведенных моделирований подтвердили жизнеспособность этой идеи.

Ученые отмечают, что существуют альтернативные объяснения природы стримера. В частности, это может быть головная ударная волна, возникающая при движении сгустка из газа и пыли, который был выброшен из-за динамических взаимодействий со звездами и/или другими сгустками, или же результат турбулентной фрагментации в волокнистых гигантских молекулярных облаках. Однако сценарий пролета представляет наиболее верным объяснением.

Исследователи надеются открыть другие системы, подобные Z Большого Пса, что позволит лучше оценить роль сближений с другими звездами в эволюции протопланетных дисков. В частности, интересно проверить гипотезу о том, что подобные события могут вызывать вспышки аккреции вещества на молодую звезду.

Ранее мы рассказывали о том, как телескоп ALMA проследил за движением околозвездных дисков в двойной системе.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/15/z-cma

Добровольцы помогли астрономам открыть новый долгопериодический экзогигант

NASA / JPL-Caltech / R. Hurt

Добровольцы из проекта гражданской науки Planet Hunters TESS помогли астрономам открыть новый экзогигант у солнцеподобной звезды. TOI-2180b оказался представителем редкой категории долгопериодических транзитных экзопланет и содержит много тяжелых элементов. Статья опубликована в The Astronomical Journal.

На сегодняшний день астрономам известно много экзопланет типа газовых гигантов, которые демонстрируют широкое разнообразие физических свойств, орбит и составов. Однако пока что выборка таких объектов ограничена особенностями методов их исследования, что не позволяет в полной мере изучать их происхождение и эволюцию. В частности, чувствительность транзитного метода уменьшается для более далеких планет. Из-за этого подавляющее большинство известных экзопланет, находящихся на расстояниях более 1 астрономической единицы от своей звезды, были открыты при помощи доплеровской спектроскопии, которая позволяет оценить массу, но не радиус, и как следствие, объемную плотность планеты. Космические телескопы «Кеплер» и TESS, использующие транзитный метод, иногда находят кандидатов в экзогиганты с орбитальными периодами 100–1000 дней, однако подобные случаи требуют тщательного анализа

Группа астрономов во главе с Полом Далбу (Paul A. Dalba) из Калифорнийского университета сообщила об открытии нового экзогиганта TOI-2180b, который находится в системе солнцеподобной звезды на расстоянии 379 световых лет от Солнца. Примечательно, что первоначально событие транзита экзопланеты по диску своей звезды было найдено в архиве данных телескопа TESS добровольцами во главе с Томом Джейкобсом (Tom Jacobs) в рамках проекта гражданской науки Planet Hunters TESS. Затем были проведены спектроскопические наблюдения за звездой при помощи телескопа APF (Automated Planet Finder) и обсерватории Кека, а также фотометрические наблюдения при помощи других наземных телескопов.

Орбитальный период TOI-2180b оценивается в 260,8 дней, а эксцентриситет орбиты — в 0,368 (для сравнения у Земли он составляет 0,0167). Она обладает массой 2,8 масс Юпитера, имея при этом схожий с им радиус. Предполагается. что экзопланета содержит более 100 масс Земли в виде тяжелых элементов в своих недрах и обогащена ими, по сравнению с родительской звездой, в 4,7 раза. Предполагается, что это могло произойти из-за поздней аккреции ледяных планетезималей на ядро экзогиганта.

TOI-2180b оказалась плохим кандидатом для будущих спектроскопических исследований ее атмосферы из-за высокой поверхностной гравитации и радиуса родительской звезды.. Тем не менее, этот объект является хорошей целью для проверки теорий о том, как формируются экзогиганты, а также для поисков у него экзолун.

Любой желающий может принять участие в астрономических проектах гражданской науки, например поискать активные астероиды, определить степень закрутки рукавов спиральных галактик или помочь роверу «Кьюриосити» отличать песок от острых камней.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/15/toi-2180-b

Европа от "Галилео"

Авторы и права: НАСА, Лаборатория реактивного движения – Калтех, Институт SETI, Синтия Филлипс, Марти Валенти
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Путешествуя по системе Юпитера в конце 1990-х годов, космический аппарат "Галилео" запечатлел потрясающие виды Европы и обнаружил свидетельства того, что под ее ледяной поверхностью, вероятно, находится глубокий глобальный океан. Фотографии "Галилео" были переобработаны в цифровом виде с использованием новых калибровок, чтобы максимально приблизить цвета к тому, что увидел бы человеческий глаз. Длинные искривленные разломы на поверхности Европы свидетельствуют о наличии под ней воды в жидком состоянии. Приливные деформации, которые испытывает большой спутник, обращаясь по эллиптической орбите вокруг Юпитера, выделяют энергию, необходимую для существования жидкого океана. Однако больше впечатляет вероятность того, что даже при отсутствии солнечного света эти процессы могут производить энергию для поддержания жизни внутри океана. Это делает Европу одним из лучших мест для поиска внеземной жизни. Что за жизнь могла бы существовать в глубоком темном океане под поверхностью? Например, креветки, живущие на Земле в экстремальных условиях.
http://www.astronet.ru/db/msg/1802770

Омега: ярчайшая туманность на одном снимке

В 2020 году астрономы получили потрясающий снимок туманности Омега, находящейся от нас примерно в пяти-шести тысячах световых лет.

Василий Васильев

NASA/SOFIA/JPL-Caltech/ESA/Herschel/Lim, De Buizer, & Radomski et al.

Год назад астрономы получили удивительное изображение туманности Омега (также известной, например, как туманность Лебедь). Оно включает в себя данные, полученные обсерваторией SOFIA, космическими телескопами «Спитцер» и «Гершель».

Туманность Омега находится от Земли приблизительно в пяти-шести тысячах световых лет, составляет в диаметре примерно 15 световых лет и имеет массу приблизительно в 800 солнечных. Она была открыта швейцарским астрономом Жаном Филиппом де Шезо в 1745 году.

Изображение туманности позволило ученым обнаружить в ней девять новых протозвезд — областей, где пыль и газ коллапсируют, формируя новые звезды.
https://www.popmech.ru/science/539374-p … m=main_big

Вновь сформированная массивная контактная двойная в составе иерархической тройной системы

Credit: NASA

Исходя из имеющихся данных, исследователи рассчитали, что «V606 Центавра представляет собой контактную двойную, в которой объединение оболочек звезд произошло всего лишь примерно на 2 процента», – рассказал соавтор Ли Фу Син (Li Fuxing). Проведенные расчеты показали, что перенос массы с более массивной компоненты на менее массивную в присутствии третьего, массивного тела.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://aboutspacejornal.net/2022/01/16/вновь-сформированная-массивная-конт/

Поделиться2832022-01-18 08:55:55

Автор: alexandrion12
Администратор

Астрономы создали самую крупную трехмерную карту распределения галактик во Вселенной

Двумерные срезы трехмерных карт галактик во Вселенной по данным уже завершенного обзора неба SDSS (слева) и обзора DESI за первые несколько месяцев работы (справа). Земля находится в центре карт, а самые дальние галактики расположены на расстоянии 10 миллиардов световых лет от нее. Каждая точка на картах представляет собой одну галактику.
DESI

Астрономы подвели итоги первых семи месяцев наблюдений в рамках обзора неба спектрографом DESI. Они построили новую трехмерную карту распределения галактик во Вселенной, охватывающей более трети небесной сферы, которая стала самой крупной и подробной картой такого рода на сегодняшний день, сообщается на сайте Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

Создание инструмента DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) началось в 2015 году, а первый свет прибор увидел в конце 2019 года. Он установлен на 4-метровом телескопе Мейолла в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне. Основная цель DESI заключается в проведении пятилетней крупномасштабной программы спектроскопических исследований в оптическом диапазоне миллионов далеких галактик и квазаров, что позволит создавать трехмерные детальные карты распределения материи во Вселенной. Благодаря этому астрономы надеются разобраться в природе темной энергии и определить скорость расширения Вселенной в разные моменты ее существования.

Команда астрономов, работающих с DESI, во главе с Жюльеном Гаем (Julien Guy) из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли представила результаты первых семи месяцев наблюдений. Они построили новую трехмерную карту распределения галактик во Вселенной, охватывающей более трети небесной сферы, которая стала самой крупной и подробной картой такого рода на сегодняшний день.

Трехмерное компьютерное моделирование Вселенной по данным DESI, которое охватывает расстояния до более чем 5 миллиардов световых лет от Земли (находится в левом нижнем углу кадра). По ходу анимации точка наблюдений смещается от созвездия Девы в сторону созвездий Волопаса и Северной Короны. Каждая цветная точка представляет собой галактику.
D. Schlegel / Berkeley Lab, DESI

В рамках обзора было каталогизировано более 7,5 миллиона галактик, для которых определены значения красных смещений, а также открыты новые квазары. Наиболее далекий квазар, обнаруженный DESI, обладает значением красного смещения z=6,53, что означает, что он существовал менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Ожидается, что к 2026 году в каталоге DESI будет более 35 миллионов галактик и 2,4 миллиона квазаров.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы построили одну из крупнейших карт молодой Вселенной, показывающую количество галактик на разных этапах ее существования.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/17/3d-map-universe

Радиус протона измерили по переходу 2S−8D атома водорода

A. D. Brandt et al. / Physical Review Letters, 2022

Американские и российские физики сообщили о точном измерении частоты перехода 2S_1/2−8D_5/2 атома водорода. С помощью комбинации этого значения с известным значением для частоты перехода 1S_1/2−2S_1/2 того же атома физики вычислили зарядовый радиус протона, который составил 0,8584(51) фемтометра. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Атомное ядро на пять порядков меньше по размеру, чем орбиты кружащих вокруг него электронов. Этот факт долгое время не требовал учета конечности ядер, при построении атомных моделей и при интерпретации экспериментов с ними. Однако, рост точности спектроскопического эксперимента, идущий бок о бок с теоретической детализацией, позволил однажды «почувствовать» и сами ядра.

Этот процесс увенчался большой загадкой: 2010 году ученые из коллаборации CREMA, занимавшиеся спектроскопией мюонных атомов, сообщили, что измеренный ими радиус протона — сердцевины атома водорода — оказался равен 0,84 фемтометра, что отличается от общепринятого значения в 0,88 фемтометра. С этого момента физики, занимающиеся сверхточными измерениями и расчетами, начали активный поиск причин такого расхождения.

Со стороны эксперимента работа по большей части заключалась в перепроверке и уточнении результатов, полученных на разных переходах обычного атома водорода. К концу 2020 года данные большинства групп свидетельствовали в пользу мюонного значения радиуса протона. Тем не менее многие переходы атома водорода все еще ждали повторного измерения с помощью более совершенных экспериментальных техник.

Группа американских физиков при участии Артура Матвеева (Arthur Matveev) из Российского квантового центра сообщила о результатах измерения частоты перехода 2S_1/2−8D_5/2 атома водорода с относительной неопределенностью 2,6×10⁻¹². Комбинация с хорошо известным значением для частоты перехода 1S_1/2−2S_1/2 того же атома дала радиус протона, равный 0,8584(51) фемтометра.

С точки зрения теории частоты атомных переходов складываются из целого набора вкладов разной степени важности. Самую большую и грубую часть предсказывает нерелятивистская квантовая механика, затем идут поправки на релятивизм, спин-орбитальное взаимодействие и конечность массы ядра. Наконец, за самые малые эффекты отвечает квантовая электродинамика и конечность размера ядра.

Неопределенность вычисленной частоты определяется недосчитанными квантово-электродинамическими членами, а также погрешностями констант, из которых строится формула. Все константы известны с высокой точностью из других экспериментов кроме двух: постоянной Ридберга и радиуса ядра (в данном случае, протона). Это означает, что для их измерения необходимо точно измерить частоты двух переходов (подробнее об этом, а также о загадке радиуса протона читайте в материале «Щель в доспехах»). В одного из них физики выбрали переход 1S_1/2−2S_1/2, чья частота уже была измерена с относительной точностью 4,2×10⁻¹⁵.

Для измерения частоты второго перехода, а именно 2S_1/2−8D_5/2, физики пропускали холодные молекулы водорода через микроволновой разряд, где они диссоциировали на атомы. Затем атомы взаимодействовали с излучением на длине волны 243 нанометра, возбуждаясь в метастабильный 2S_1/2 F=1 подуровень. Через 15 сантиметров после этого пучок атомов пересекал лазерный луч с длиной волны 778 нанометров, настроенный на переход 2S_1/2−8D_5/2.

Благодаря технике оптических гребенок авторы могли менять частоту этого лазера в диапазоне 3 мегагерц вокруг резонанса с шагом в 25 частотных точек. Чем ближе частота к резонансу, тем больше атомов возбуждается на 8D_5/2 подуровень с последующей релаксацией на основное состояние, и тем меньше сигнал с канального электронного умножителя, расположенного в конце пути атомного пучка и настроенного на измерение количества метастабильных атомов. Физики аппроксимировали этот сигнал суммой лоренцевых контуров, соответствующих различным сверхтонким подуровням состояния 8D_5/2.

В результате эксперимента резонансная частота перехода 2S_1/2−8D_5/2 (сверхтонкого центроида) оказалась равной 770649561570,9 килогерц. Авторы тщательно исследовали все возможные источники ошибок и дополнительных сдвигов. В частности, самый большой вклад в них давали постоянный и переменный штарковские сдвиги и эффект Доплера, для правильного учета которых ученым пришлось строить теоретические модели. Суммарная неопределенность составила 2 килогерца, что в три раза меньше, чем погрешность предыдущего измерения частоты перехода 2S_1/2−8D_5/2.

Комбинация этого результата с частотой перехода 1S_1/2−2S_1/2 дала значение радиуса протона, равное 0,8584(51) фемтометра. Это значение расположилось посередине между мюонным и водородным значениями радиусов, тяготея к большему из них.

Результаты измерений радиуса протона путем комбинации с переходом 1S_1/2−2S_1/2 атома водорода, полученные различными экспериментальными группами. Текущая работа выделена красным цветом.
A. D. Brandt et al. / Physical Review Letters, 2022

Зарядовый радиус протона можно извлечь не только из спектроскопии атомов. Недавно мы рассказывали, как физики смогли разрешить противоречие в радиусах протона, извлекаемых из экспериментов про электрон-протонному рассеянию.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2022/01/17/2S-8D-proton-radius

Темные туманности в Хамелеоне

Авторы и права: Ярмо Руут, Telescope Live, Heaven's Mirror Observatory
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Иногда темная пыль в межзвездном пространстве может выглядеть довольно элегантно. Именно это происходит в южном созвездии Хамелеона. Обычно темную пыль трудно увидеть, она проявляет себя, поглощая свет от расположенных за ней звезд и галактик. Однако на этой фотографии с экспозицией в четыре часа пыль видна благодаря ее собственному свечению в красном и ближнем инфракрасном диапазонах, которое показано коричневыми оттенками. На этом фоне выделяется голубым цветом яркая звезда β Хамелеона, которая видна правее центра картинки. Окружающая ее пыль отражает в основном голубой свет, сама звезда излучает свет голубовато-белого цвета. Изображенные на картинке звезды и пыль находятся в нашей Галактике Млечный Путь за одним исключением: белое пятнышко под β Хамелеона – очень далекая галактика IC 3104. Межзвездная пыль в основном образуется в холодных атмосферах гигантских звезд и выбрасывается в космическое пространство звездным излучением, звездными ветрами и взрывами звезд, такими как сверхновые.
http://www.astronet.ru/db/msg/1803401

Как галактики превращаются в ярчайшие квазары: древняя тайна космоса

Что-то странное происходит во Вселенной: за кратчайший (по космическим меркам) период шесть относительно спокойных галактик внезапно начали испускать яркий свет — и никто толком не знает, что на самом деле происходит в их ядрах.

Василий Макаров

По сравнению с нашей короткой человеческой жизнью мы склонны думать о событиях в галактических масштабах как о событиях, которые происходят крайне медленно. Но это не всегда так.

За считанные месяцы сразу шесть галактик претерпели существенные изменения. Они прошли путь от относительно мирных скоплений звезд до активных квазаров, то есть самых ярких из всех галактик, выбрасывающих огромное количество радиации во Вселенную. Эти события, помимо самого факта своего существования, важны для науки еще и тем, что помогут астрономам решить давний спор. Ученые давно диспутировали о том, что вызывает свечение в галактике определенного типа — и данное аномальное поведение может указывать на новый, ранее неизвестный тип активности галактического ядра.

В поле зрения ученых — галактики с линией ядерной эмиссии с низкой ионизацией (LINER). С точки зрения яркости они светят как галактические «дети». Они ярче, чем те, у которых в центре расположены спящие сверхмассивные черные дыры, но и не такие яркие, как т.н. активные галактики, или «галактики Сейферта — их черные дыры проснулись и активно закусывают межзвездным веществом.

Квазарные же галактики — это самая яркая разновидность активных галактик, да и просто одни из самых ярких объектов во Вселенной. Световое и радиационное излучение, которое мы видим, вызвано аккреационным диском вокруг черной дыры. Он содержит газ и пыль, циркулирующие с колоссальной скоростью. Как вода, стекая в ливнесток, создает воронку и мощное трение, так и эти частицы раскаляются от взаимодействия друг с другом и выделяют огромное количество света и тепла.

Между тем, уже давно ведутся дебаты о том, что именно производит свет в галактиках LINER. Некоторые астрономы полагают, что оно также вызвано черными дырами; другие считают, что это результат звездных вспышек, то есть рождения множества звезд. Но когда команда астрономов во главе с Сарой Фредерик из Университета Мэриленда проверила данные, собранные за девять месяцев, то обнаружила нечто... странное.

Поначалу ученые полагали, что наблюдают так называемый «прилив», когда звезда подходит слишком близко к черной дыре и та начинает поглощать ее. Но позже выяснилось, что на самом деле все дело в появлении нового квазара. Когда это повторилось шесть раз в относительно спокойных до этого галактиках, астрономы начали подозревать, что имеют дело с новым классом галактического ядра.

Впрочем, есть и другая точка зрения: мы просто слишком мало знаем о квазарах. И тот факт, что такие галактики могут изменяться столь резко, лишь свидетельствует о неких высокоинтенсивных процессах, происходящих в галактике. Пока что ученые пытаются понять, какое невероятное событие привело к тому, что огромная масса космической пыли и газа начала стремительно засасываться в черную дыру — и нам еще предстоит услышать множество невероятных гипотез на этот счет.
https://www.popmech.ru/science/508172-s … rom=main_1

Сколько световых лет от нас до самой дальней галактики во Вселенной?

Астрономы точно измерили расстояние до самой старой и самой дальней галактики из когда-либо обнаруженных. Свет, который видят ученые, покинул галактику, известную как GN-z11, около 13,4 миллиарда лет назад, когда Вселенная была еще совсем юной.

Василий Макаров

Если заглянуть в космос достаточно глубоко, то можно увидеть Вселенную такой, какой она была спустя считанные миллионы лет после своего зарождения

Заглянуть в космос — значит оглянуться назад во времени. Скорость света постоянна: когда мы смотрим на объект, находящийся, например, в 100 световых годах от нас, мы видим его таким, каким он был 100 лет назад. Таким образом, если мы будем изучать объекты на расстоянии миллиардов световых лет от нас, то сможем получить представление о том, как Вселенная выглядела в первые годы своего существования.

Международная группа астрономов довела эти поиски до логического завершения, измерив расстояние до самой далекой известной галактики более точно, чем когда-либо прежде. GN-z11 находится на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет от нас, поэтому мы можем наблюдать Вселенную такой, какой она была всего через 420 миллионов лет после Большого взрыва. На тот момент возраст Вселенной составлял всего 3% от нынешнего, что и делает эту галактику самой старой из изученных.

И вот тут мы сталкиваемся с парадоксом. На самом деле фактическое расстояние от Земли до GN-z11 составляет около 32 миллиардов световых лет. Но как мы можем видеть свет на расстоянии 32 миллиардов световых лет, когда Вселенной всего 13,8 миллиарда лет? У света, путешествующего с постоянной скоростью, не должно быть достаточно времени для столь долгого путешествия.

Разгадка заключается в том, что Вселенная расширяется, и делает это ускоренными темпами. Это расширяет длины волн света от далеких галактик так, что они смещаются в сторону красного конца светового спектра — явление, известное как «красное смещение».

Красное смещение действует как множитель расстояния и обозначается в уравнениях буквой «z». В рамках нового исследования ученые измерили красное смещение GN-z11 более точно, чем в предыдущих работах, изучив ультрафиолетовое излучение галактики и оценив, насколько сильно вытянуты определенные химические сигнатуры, называемые эмиссионными линиями.

«Мы специально изучили именно ультрафиолетовый спектр света, поскольку именно в этой области электромагнитного спектра мы ожидали найти химические сигнатуры с красным смещением», — поясняет Нобунари Кашикава, автор исследования. «Космический телескоп Хаббла несколько раз обнаружил сигнатуру в спектре GN-z11. Однако даже Хаббл не может получить разрешение линий ультрафиолетового излучения в той степени, в которой мы нуждались. Поэтому мы обратились к более современному наземному спектрографу, инструменту для измерения эмиссионных линий под названием MOSFIRE, который установлен на телескопе Keck I на Гавайях».

Используя этот инструмент, команда смогла измерить красное смещение галактики в 100 раз точнее, чем предыдущие измерения, и определила, что ее значение z составляло 10,957 (по сравнению с 11,09 в более ранних исследованиях). Это подтверждает, что GN-z11 — самая далекая и самая старая галактика из когда-либо наблюдавшихся астрономами, и она находится прямо на краю наблюдаемой Вселенной.
https://www.popmech.ru/science/654123-u … rom=main_2

Необычная комета Хирон

Credit: Hubble Space Telescope/Karen Meech

Этот объект был обнаружен в 1977 году американским астрономом Чарльзом Ковалем в частной Паломарской обсерватории (Калифорния, США). Был назван в честь кентавра Хирона из древнегреческой мифологии. Открытие Хирона стало событием и вызвало большой интерес среди учёных, так как это был первый объект, обнаруженный на орбите далеко за пределами пояса астероидов.

Позже по решению МАС все другие объекты этого класса стали называться кентаврами. Это группа астероидов, находящихся между орбитами Юпитера и Нептуна, переходная по характеристикам между астероидами главного пояса и объектами пояса Койпера. Поэтому некоторые из них похожи на кометы и имеют нестабильные, сильно вытянутые орбиты.

Размеры космических объектов определяются на основании абсолютной звёздной величины и альбедо, но в случае с Хироном оценить эти параметры очень сложно, так как изменчивая кометная активность не позволяет это сделать точно. Поэтому данные о размерах Хирона приблизительные — от 180 до 220 км.

Сразу после открытия Хирон классифицировался как астероид, который обозначался: «2060 Chiron». Уже в 1988 году у него были обнаружены признаки кометной активности. В результате он был отнесён к классу короткопериодических комет с обозначением: «95Р/ Chiron». В настоящее время он является одним из немногих объектов, относящихся и к астероидам, и кометам, что указывает на отсутствие чёткой границы между этими двумя классами объектов.
https://aboutspacejornal.net/2022/01/17/необычная-комета-хирон/

Поделиться2842022-01-19 09:28:40

Автор: alexandrion12
Администратор

Сжатие железа в ядрах экзопланет класса суперземель и формирование магнитосферы

Обнаружение более чем 4500 внесолнечных планет к настоящему времени вызвало необходимость моделирования их внутренней структуры и динамики. Как оказалось, железо играет ключевую роль.

Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL), США, использовали лазеры научного комплекса National Ignition Facility, чтобы с их помощью произвести эксперименты для построения кривой плавления и определения структурных свойств чистого железа при высоких давлениях, достигающих 1000 гигапаскалей (почти 10 000 000 атмосфер), что в три раза превышает давление во внутреннем ядре Земли и почти в четыре раза превышает максимальное давление, достигнутое в аналогичных экспериментах прежде.

Команда провела серию экспериментов для воссоздания условий, в которых находится порция железа при погружении к центру ядра экзопланеты класса суперземель.

«Кривая плавления железа важна для понимания внутренней структуры, тепловой эволюции, а также потенциала развития магнитосфер, генерируемых в результате действия динамо», - сказал Рик Краус (Rick Kraus), физик из LLNL и главный автор нового исследования.

Считается, что магнитосфера играет большую роль в определении потенциальной обитаемости планет земного типа, поскольку она имеет большое значение для жизни на Земле. Магнитное динамо Земли генерируется во внешнем жидком ядре, где происходит конвективное перемешивание потоков железа.

В ходе экспериментов команда определила продолжительность поддержания динамо в ходе затвердевания ядра с формированием гексагональной плотной упаковки атомов в недрах экзопланет класса суперземель.

«Мы нашли, что экзопланеты земного типа массами от 4 до 6 масс Земли будут иметь наиболее продолжительные по времени динамо, чтоб обеспечит высокий уровень защиты от космических излучений», - сказал Краус.

Исследование опубликовано в журнале Science.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0114205102

Наблюдения двойной системы в гамма-диапазоне раскрывают природу компактной компоненты

Гамма-лучи являются самой высокоэнергетической формой электромагнитного излучения, поскольку каждый фотон гамма-излучения имеет энергию, превышающую энергию фотонов видимого света, в сотни тысяч раз. Очень высокоэнергетическое гамма-излучение превосходит оптическое излучение по энергии в миллиарды раз или даже еще больше. Астрономы считают, что гамма-излучение формируется в составе ветров или джетов со стороны компактных, сверхплотных остатков массивных звезд, которые остаются на месте взрывов сверхновых. Существует два типа компактных остатков – черные дыры и нейтронные звезды. Ветра или джеты из окрестностей таких объектов могут ускорять заряженные частицы до скоростей, близких к скорости света, а излучение, рассеиваемое на таких высокоскоростных частицах, может приобретать еще большую энергию, превращаясь в очень высокоэнергетическое гамма-излучение.

Девять известных или возможных источников гамма-излучения входят в состав двойных систем, где компактные объекты обращаются вокруг звезды с периодическими выделениями энергии. Каждый член этой группы обладает собственными уникальными характеристиками, но во всех случаях, кроме одного, известно, что звездная компонента представляет собой массивную, горячую звезду, часто окруженную экваториальным диском. В то же время природа компактного объекта часто остается неустановленной. Излучающая в гамма-диапазоне двойная HESS J0632+057, расположенная на расстоянии около пяти тысяч световых лет от нас в нашей Галактике, соответствует горячей звезде MWC 148, наблюдаемой в оптическом диапазоне, и связанному с ней рентгеновскому источнику. Ученым было известно, что этот источник излучает в гамма-диапазоне, а также о периодичности его рентгеновского излучения, указывающей на двойную систему.

В новом исследовании группа под руководством Уистена Бенбоу (Wystan Benbow) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, решила определить природу компактного объекта в составе системы HESS J0632+057. Проанализировав большое количество наблюдений этой системы, проведенных в рентгеновском и гамма-диапазонах, команда смогла впервые определить период очень высокоэнергетического гамма-излучения, составивший 316,7 суток с неопределенностью 1,4 процента, который соответствовал значениям периода, определенным при наблюдениях в других длинах волн. Тесная корреляция между рентгеновским и гамма-излучением со стороны источника говорит о том, что за оба этих вида излучения отвечает одна популяция высокоэнергетических частиц, в то время как отсутствие корреляции с эмиссионными линиями атомарного водорода подразумевает, что любые изменения состояния горячей звезды играют лишь незначительную роль. Для более глубокой характеристики этого источника авторы планируют дальнейшие многолетние многоволновые наблюдения данного источника.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0117202602

Катящиеся камни на Марсе

На этом снимке марсианской поверхности не всё видно с первого взгляда – тонкие детали, указывающие на геологическую активность, кроются в строении отвесного склона, разделяющего снимок на две половины. При приближении можно рассмотреть несколько крупных камней, упавших со склона, которые при падении оставили за собой небольшие углубления в окружающем мягком материале.

Этот снимок был сделан при помощи камеры CaSSIS, установленной на борту аппарата Trace Gas Orbiter (TGO) миссии «ЭкзоМарс», 3 августа 2020 г., и на нем представлена лабиринтоподобная система под названием Noctis Labyrinthus. Отвесный склон, проходящий в центральной части снимка, представляет собой систему типа хорст-грабен, включающую чередование сдвинутых вверх (хорст) и грабен (вниз) пластов грунта, движение которых является результатом тектонических процессов, приводящих к растрескиванию поверхности планеты. Вся сеть плато и каньонов, входящих в состав системы Noctis Labyrinthus, протянулась в общей сложности на 1200 километров, при этом высота отдельных утесов может достигать 5 километров над поверхностью планеты.

Везде на этом снимке и, в частности, в правой его части можно видеть участки, на которых расположены линейные песчаные наносы, сформированные под действием ветра. Также на снимке видны несколько небольших ударных кратеров.

Аппарат TGO прибыл на Марс в 2016 г. и начал полномасштабные исследования Красной планеты в 2018 г. Этот космический аппарат не только делает красивые снимки поверхности планеты, но и измеряет концентрации газов в атмосфере, а также осуществляет поиски богатых водой регионов. Он также будет обеспечивать связь ровера Rosalind Franklin и платформы «Казачок» с нашей планетой, когда эти аппараты прибудут на Марс в 2023 г. на втором этапе миссии «ЭкзоМарс».
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0117203120

«Хаббл» рассмотрел древнее шаровое скопление звезд и его множественные звездные популяции

Используя космический телескоп Hubble («Хаббл»), астрономы наблюдали шаровое скопление звезд Мессье 14 и его многочисленные необычные звездные популяции.

Шаровые скопления представляют собой группы тесно связанных между собой звезд, которые обращаются вокруг галактик. Астрономы рассматривают шаровые скопления звезд как природные лаборатории, позволяющие изучать эволюцию звезд и галактик.

Скопление звезд Мессье 14, расположенное на расстоянии около 30300 световых лет от Земли, относится к нашему Млечному пути и расположено в галактической плоскости. Хотя скопление М14 является одним из самых массивных скоплений и имеет очень высокую светимость, оно не было достаточно глубоко изучено до сих пор, поскольку отличается высоким межзвездным покраснением (порядка 0,6) и близостью к плоскости Галактики.

Чтобы получить новую информацию об этом скоплении звезд, исследователи во главе с Франческой д’Антона (Francesca D"Antona) из Римской обсерватории, Италия, решили провести фотометрические наблюдения скопления М14, используя бортовые инструменты Ultraviolet and Visual Channel of the Wide Field Camera 3 (UVIS/WFC3) и Wide Field Channel of the Advanced Camera for Surveys (WFC/ACS) космического телескопа Hubble.

Результаты наблюдений показали, что скопление М14 содержит звезды с повышенной металличностью, которые соответствуют газу, подвергавшемуся высокотемпературным (от 30 до 100 миллионов Кельвинов) реакциям протонного захвата (p-процесс). Кроме этого, исследователи нашли, что скопление не содержит звезд с экстремально высоким содержанием гелия, а потому исследователи предположили двухстадийную схему формирования звезд скопления.

«На первый этап указывает материал, богатый элементами p-процесса и значительно обогащенный гелием, а на второй этап – материя, обогащенная первичным газом. Поэтому в целом содержание гелия и легких элементов в веществе звезд скопления принимают умеренные значения».

Работа опубликована на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0118160432

В марсианском углероде нашли экстремальный отрицательный изотопный сдвиг

Поверхность педимента Гринхью. Здесь была отобрана одна из проб с необычно большой отрицательной изотопной аномалией углерода. Мозаичное изображение, построенное из снимков, полученных камерой MastCam марсохода «Кьюриосити»
NASA / Caltech-JPL / MSSS

Марсоход «Кьюриосити» обнаружил в метане, выделенном из проб осадочных пород кратера Гейл, высокую изменчивость изотопного состава углерода. При этом большинство измерений указывают на резко пониженное содержание углерода-13, особенно по отношению к современной марсианской атмосфере. В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, авторы исследования предложили три возможных причины возникавших в прошлом крупных отрицательных аномалий изотопной сигнатуры углерода. Это фотолиз биогенного метана, фотохимическое восстановление атмосферной углекислоты и выпадение космической пыли при прохождении Солнечной системы через гигантское молекулярное облако.

Изотопный анализ позволяет реконструировать записанную в отложениях осадочных пород историю геохимических процессов на планете, в частности, судить об источниках органических соединений, таких как метан. Поэтому степень фракционирования стабильных изотопов углерода служит важным показателем того, как протекает глобальный углеродный цикл и какие факторы оказывают на него влияние. Изотопную сигнатуру, или подпись, изучаемого образца выражают через отношение содержания изотопов (для углерода — ¹³C/¹²C), а аномалии изотопного состава — с помощью величины δ¹³C, которая определяется как отношение разности между сигнатурами образца и эталона к сигнатуре эталона, исчисляемое в промилле. Аналогично вычисляются величины сдвигов изотопного состава для кислорода, азота, серы и других элементов.

Участок Эдинбург на поверхности педимента Гринхью, где марсоход «Кьюриосити» пробурил скважину для отбора пробы. Снимок, полученный с помощью камеры MAHLI
NASA/Caltech-JPL/MSSS

Скважина для отбора пробы, пробуренная марсоходом «Кьюриосити» на участке Эдинбург. Мозаичное изображение, построенное из снимков, полученных камерой MastCam
NASA/Caltech-JPL/MSSS

Фракционирование обусловлено различиями в энергии молекул, включающих разные изотопы. Оно может быть результатом множества процессов: испарения, растворения, диффузии, термического разложения при метаморфизме, изотопного обмена (для углерода — в карбонатной системе морской воды, для серы — между сульфидными фазами). Важнейший фактор фракционирования — метаболизм живых организмов (фото- и метанотрофов, сульфатредукторов), избирательно усваивающих легкий 12C, и захоронение мертвой органики. Углерод биогенного метана весьма существенно «облегчен» и обладает самой высокой степенью фракционирования — около -60 промилле.

Однако разделение изотопов происходит не только на Земле. Замечательную возможность изучить этот процесс в условиях Марса предоставляет кратер Гейл, внутри которого в рамках исследовательской миссии NASA «Марсианская научная лаборатория» (MSL) с 2012 года ведет работу марсоход «Кьюриосити». Он подтвердил, что в гесперийском периоде, около 3,6 миллиарда лет назад, кратер заполняла вода, показал, что не только стоячее озеро, но и водные потоки участвовали в формировании осадочных пород, подробно исследовал их стратиграфию и химический состав, обнаружив в них серу, хлор и органику.

Группа исследователей из США во главе с Кристофером Хаусом (Christopher H. House) провела с помощью инструментов «Кьюриосити» исследование изотопного состава углерода в осадочных отложениях различных формаций внутри кратера Гейл. Всего было проанализировано 24 образца. Пять из них — это озерно-аллювиальные аргиллиты, отобранные марсоходом из скважин на участке Камберленд в заливе Йеллоунайф; они относятся к группе формаций Брэдбери, подстилающей отложения горы Шарп (Эолида). Еще 15 образцов принадлежат к вышележащей группе Маунт-Шарп, в которой аргиллитовые отложения переслаиваются песчаниками. Три пробы происходят из несогласно перекрывающей ее эоловой формации Стимсон, образованной древними дюнами, и еще один образец представляет собой пробу песка, которую «Кьюриосити» добыл в современных дюнах Багнольд у подножия горы Шарп.

(A) Стратиграфическая колонка, построенная для отложений в кратере Гейл. Черными точками помечены участки, на которых производился отбор образцов для изотопного анализа
Christopher H. House et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences

Геологический контекст образцов, включенных в исследование: (B) Мозаика «Мори Ферт» (Moray Firth), на которой виден участок педимента Гринхью рядом с местом забора проб Эдинбург. Построена из снимков, полученных камерой MastCam Сол 2685 (24 февраля 2020 года); (C) Скважина на участке Хаттон в формации Мюррей; (D) Скважина в сером аргиллите формации Мюррей на участке Хайфилд; (E), Дюна Намиб (дюнное поле Багнольд), где был взят образец современного песка; (F) Район залива Йеллоунайф, где находится участок Камберленд со скважинами для забора проб пород группы Брэдбери
Christopher H. House et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences

После отбора каждая проба отправлялась на аналитический приборный комплекс SAM (Sample Analisis at Mars). Образцы были подвергнуты пиролизу (термическому разложению в бескислородной среде). Затем с помощью масс-спектрометра определен химический состав выделившейся летучей фазы, в которой исследователей прежде всего интересовал метан. Используя настраиваемый лазерный спектрометр, измерили изотопный состав содержащегося в нем углерода. Апостериорная вероятность присутствия восстановленной серы в пробах вычислялась байесовским методом на основе сравнения наблюдаемой эмиссии серосодержащих газов с лабораторными данными, полученными на Земле. Ее аномалии δ³⁴S были рассчитаны по содержанию в диоксиде серы.

Анализ показал, что относительное содержание устойчивых изотопов углерода в марсианском пиролизном метане (это не тот метан, который выделяется в атмосферу естественным образом) меняется в весьма широких пределах: от -137 ± 8 до +22 ± 10 промилле. В десяти образцах ученые обнаружили очень большие отрицательные аномалии со значением δ¹³C ниже -70 промилле. Углерод в них оказался чрезвычайно обеднен более тяжелым изотопом ¹³C, в особенности по сравнению с атмосферой Марса, которая отличается высокой положительной аномалией (около +46 промилле). Несмотря на то, что образцы происходят из различных фаций, они нередко демонстрируют сравнительно близкие значения аномалий. Так, у пробы CB1 из аргиллитов Йеллоунайф величина δ¹³C составляет -133 промилле, а у пробы EB из песчаников, перекрывающих формацию Мюррей на горе Шарп, она достигает -137 промилле. Положительных аномалий оказалось всего две, и они происходят из разных пачек формации Мюррей.

Значения изотопных аномалий углерода (вертикальная ось) и серы (горизонтальная ось)
Christopher H. House et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences

Лабораторными экспериментами было показано, что фракционирование, вызванное пиролизом, зависит от состава углеродсодержащего соединения. Самые большие отрицательные аномалии — до -33 промилле — возникали при пиролизе угарного газа, муравьиной кислоты и углекислоты неорганического происхождения до метана.

Хаус с коллегами предположили, что все образцы с наиболее низким содержанием углерода-13 независимо от происхождения связаны с палеоповерхностью, где отложения размывались водой и контактировали с атмосферой. Не исключено, что она обогащалась тяжелым изотопом именно тогда, когда происходила эрозия этих палеоповерхностей. Примечательно, что восемь из десяти самых низких значений δ¹³C обнаружились у образцов с отрицательными расчетными величинами аномалий серы. В ходе предшествовавшего измерениям пиролиза обедненный тяжелым изотопом ³⁴S диоксид серы образовывался при температуре от 500 до 600 градусов. Это косвенно указывает на то, что в пробах до термической обработки присутствовали сульфиды — производные сероводорода, который мог быть продуктом метаболизма сульфатредукторов.

Авторы исследования отмечают, что необычно большие отрицательные изотопные аномалии не находят объяснения в рамках механизмов фракционирования, действующих на Земле. Например, сомнительно, чтобы столь серьезный изотопный сдвиг произошел в результате деятельности организмов, окисляющих абиогенный метан: она обеспечивает аномалию лишь около -30 промилле. Если же метанотрофный цикл действовал на Марсе многократно, он должен был оставить определенные следы в составе и текстуре осадочных пород, — однако пока они не найдены. Очевидно, на Марсе значимую роль играли другие процессы, и ученые рассматривают несколько вариантов.

(A) Карта северо-западной части кратера Гейл. Красный прямоугольник очерчивает область, показанную на B. Пунктирная линия представляет собой профиль высот на рисунке (C); (B) Карта области исследования и маршрут марсохода, Сол 3192 (29 июля 2021 года). Точки отбора проб с большими отрицательными изотопными аномалиями помечены вдоль маршрута. Пунктирная линия соответствует профилю высот, показанному на рисунке (D). Базовая карта представляет собой мозаику HiRISE из архива Planetary Data System
Christopher H. House et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences

Первый из них — осаждение на поверхности планеты межзвездной пыли. Приблизительно с интервалом в 100 миллионов лет Солнечная система проходит через гигантские молекулярные облака. В составе их вещества около одного процента занимает пыль, в том числе и углеродистые частицы. Они должны содержать крайне мало углерода-13. Об этом можно судить по составу метеорита Альенде — углистого хондрита, в котором досолнечные зерна отличаются экстремальной аномалией -260 промилле.

Второй возможный фактор — абиотическое (вероятнее всего, фотохимическое) восстановление диоксида углерода на древней поверхности. При действии сульфидных катализаторов оно, по теоретическим оценкам, способно довести изотопную аномалию углерода до -50 промилле. Однако этот результат еще не проверен экспериментально, поэтому сбрасывать со счетов восстановительные процессы пока рано.

И, наконец, третье объяснение тоже связано с воздействием солнечной радиации — это фотолиз метана или угарного газа и диоксида серы. Этот процесс протекает наиболее эффективно при значительной эмиссии метана в атмосферу (один из таких выбросов «Кьюриосити» прямо зарегистрировал в 2019 году), но обусловленные им аномалии не превышают -15 промилле. Однако совместно с абиотическим восстановлением и в случае, если исходный отрицательный изотопный сдвиг углекислоты и метана был достаточно велик (например, при микробном метаногенезе), результирующее значение δ13C уже окажется достаточно низким.

Схемы, моделирующие геологическую историю кратера Гейл. Слева направо: (А) Формирование озерных отложений группы Брэдбери и формации Каролин Шумейкер; (B) После высыхания озера аргиллиты и песчаники обнажились и подверглись эрозии, что позднее привело к несогласию между формациями группы Маунт-Шарп (Мюррей, Каролин Шумейкер) и формации Стимсон; (C) Формирование эоловой формации Стимсон; (D) Эрозия формации Стимсон с образованием палеоповерхности (а позже и современного ландшафта)
Christopher H. House et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences

Безусловно, до определенных выводов относительно причин столь значительной степени разделения изотопов углерода в породах кратера Гейл пока еще очень далеко. Отмечая это, Хаус и его коллеги связывают надежды на уточнение сценария фракционирования со сбором дополнительных данных. Вскоре «Кьюриосити» повторно пересечет на северном склоне горы Шарпа педимент (относительно ровный участок с малым наклоном) Гринхью — интереснейший район, который сформировался в эпоху изменения режима осадконакопления. Здесь марсоход снова займется отбором проб.

Ранее N + 1 рассказывал о том, как «Кьюриосити» обнаружил в кратере Гейла свидетельство неоднократных климатических флуктуаций в гесперийское время, увидел движение пылевого дьявола по склону горы Шарп и доказал, что озеро, существовавшее в кратере, было соленым.

Винера Андреева
https://nplus1.ru/news/2022/01/17/martian-carbon-13

Открыт астероид, который может столкнуться с Землей следующим летом

МОСКВА, 18 янв — РИА Новости. Астероид 2022 AE1, найденный шестого января в обзоре астрономической обсерватории Маунт-Леммон в штате Аризона в США, по мнению ученых, имеет максимальный риск столкновения с Землей среди всех известных околоземных объектов. Данные об объекте приведены на сайте Центра по изучению объектов, сближающихся с Землей (CNEOS) Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА.

Размер астероида 2022 AE1 сравним с размером гипотетического "Тунгусского метеорита" — около 70 метров. Скорость движения — 19,83 километра в секунду. Визуальная величина блеска — 22V — находится на пределе возможности наблюдения для крупных телескопов. Последнюю неделю из-за полной луны, объект не виден совсем.

В настоящее время объект получил один балл по туринской шкале. Величина опасности по туринской шкале определяется исходя из математической вероятности столкновения и кинетической энергии соударения — от нуля в случае, когда вероятность столкновения ниже ошибки наблюдения, до десяти, когда столкновение неизбежно.

Потенциальное столкновение возможно 4 июля 2023-го. Вероятность столкновения ученые оценивают на уровне один к 1700.
https://ria.ru/20220118/asteroid-1768378082.html

Поделиться2852022-01-20 08:50:58

Автор: alexandrion12
Администратор

Астероид 1994 PC1 проходит рядом с Землей на этой неделе

Во Вселенной, где все космические объекты движутся очень медленно, астероиды дают нам редкую возможность наблюдать движение в реальном времени. Такой шанс у нас появляется в ближайшие дни, когда 1,1-километровый астероид (7482) 1994 PC1 подойдет к Земле на расстояние в 1,98 миллиона километров. Это примерно в пять раз больше расстояния от Земли до Луны и очень близко к расстоянию до второй точки Лагранжа системы Земля-Солнце, к которой в настоящее время направляется космический телескоп James Webb («Джеймс Уэбб»).

К счастью, как Земля, так и упомянутый выше космический телескоп, находятся в безопасности, поскольку космический камень не подойдет на опасное расстояние ни к одному из этих объектов не только в этот раз, но и в течение ближайших нескольких столетий. Этот астероид был открыт ночью 9 августа 1994 г. астрономом Робертом Макнотом, наблюдавшим его из обсерватории Сайдинг-Спринг, США. Орбита этого астероида, относящегося к группе аполлонов, пересекает орбиту Земли, при этом перигелий лежит ближе к Солнцу, чем перигелий земной орбиты, на расстоянии около 0,9 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), а афелий – в астероидном поясе, на расстоянии около 1,8 а.е. от нашей звезды. Период околосолнечной орбиты этого космического камня составляет 572 дня. Его орбита наклонена к плоскости эклиптики под углом 33,5 градуса, поэтому после сближения с нашей планетой астероид надолго покинет ее окрестности.

Астероид 1994 PC1 представляет собой каменный астероид класса S, и он лишь немногим больше другого хорошо известного околоземного астероида 101955 Бенну, который является целью миссии Osiris-Rex НАСА по возврату образцов с поверхности космического камня. Доставка ценного груза на Землю в рамках этой миссии предполагается ближе к концу следующего года.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0118175243

M31: галактика Андромеды

Авторы и права: Р.Гендлер и Р.Кроман
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Самый далекий объект, различимый невооруженным глазом – это M31, или большая галактика Андромеды, которая удалена от нас на два с половиной миллиона световых лет. При наблюдении без телескопа даже эта огромная спиральная галактика, размер которой превышает 200 тысяч световых лет, выглядит всего лишь слабым туманным облачком в созвездии Андромеды. Однако на этом замечательном изображении, для создания которого использованы данные Космического телескопа им.Хаббла и наземных телескопов Субару и Мэйалл, хорошо видны яркое желтое ядро, темные закручивающиеся полосы пыли и широко раскинувшиеся спиральные рукава, усыпанные голубыми звездными скоплениями и красными туманностями. Всего через 5 миллиардов лет галактика Андромеды будет видна гораздо лучше. Вероятно, она охватит все ночное небо перед тем, как слиться с нашей Галактикой Млечный Путь.
http://www.astronet.ru/db/msg/1803992

Неучтенный фактор формирования Вселенной: ученые десятилетиями закрывали на него глаза

Магнитные поля пронизывают большую часть космоса. Если эти поля — ровесники Большого взрыва, то они смогут раскрыть главную космологическую тайну.

Кирилл Панов

Pauline Voss/Quanta Magazine

Магнитные поля окружают Землю, Солнце и все галактики. Двадцать лет назад астрономы обнаружили магнетизм, пронизывающий целые скопления галактик, включая пространство между ними. Невидимые линии полей тянутся сквозь межгалактическое пространство, образуя узор, похожий на отпечатки пальцев.

Ранее астрономы обнаружили между скоплениями галактик самое большое магнитное поле: 10 миллионов световых лет намагниченного пространства. Позже аналогичное поле было обнаружено в другой части Вселенной. «Возможно, мы смотрим на верхушку айсберга», — сказала Федерика Говони из Национального института астрофизики в Кальяри (Италия), которая сделала первое открытие.

«Это не может быть связано с активностью отдельных галактик или единичных взрывов, ветров от сверхновых. Это что-то большее», — говорит астрофизик Франко Вазза из Болонского университета, который создает современные компьютерные симуляции космических магнитных полей.

Космический магнетизм может показать путь назад, к моменту рождения Вселенной. Следовательно, магнетизм должен существовать повсюду, даже в «пустотах» космоса. Кроме того, он поможет решить другую космологическую головоломку, известную как напряжение Хаббла.

Проблема напряженности Хаббла состоит в том, что Вселенная, кажется, расширяется значительно быстрее, чем думают некоторые ученые. Космологи Карстен Джедамзик и Левон Погосян утверждают, что слабые магнитные поля ранней Вселенной могут влиять на скорость космического расширения, увеличивая ее.

Необходимы дополнительные расчеты, которые подтвердят теорию раннего магнетизма и не перечеркнут другие космологические вычисления. Даже если идея окажется рабочей на бумаге, исследователям нужно найти убедительные доказательства изначального магнетизма — до сих пор неучтенного фактора формирования Вселенной.
https://www.popmech.ru/science/596103-n … rom=main_1

В новом исследовании подсчитано количество чёрных дыр во Вселенной. И как же их много...

Поскольку мы не можем непосредственно наблюдать чёрные дыры, трудно точно сказать, сколько их во Вселенной. Но это не значит, что у нас нет возможности попытаться это выяснить.

Полина Колесо

Их 40 000 000 000 000 000 000.

Чёрные дыры звёздной массы представляют собой схлопнувшиеся ядра мёртвых массивных звёзд. Новое исследование, включающее то, как эти звёзды и системы формируются и развиваются, позволило получить новую оценку количества чёрных дыр звёздной массы во Вселенной.

Число довольно ошеломляющее: 40 квинтиллионов, или 40 000 000 000 000 000 000 (1018) чёрных дыр. Это примерно 1% всей обычной материи в наблюдаемой человечеством Вселенной.

«Инновационный характер этой работы заключается в соединении подробной модели звёздной и бинарной эволюции с передовыми сценариями звёздообразования и обогащения металлами отдельных галактик, — объясняет астрофизик Алекс Сицилия из Международной школы перспективных исследований (SISSA) в Италии. — Это одно из первых и одно из самых надёжных вычислений ab initio [с самого начала] функции массы звёздной чёрной дыры за всю космическую историю».

Чёрные дыры — это огромный вопросительный знак, нависший над нашим пониманием Вселенной — вернее, множество вопросительных знаков. Но если у нас будет хорошее представление о том, сколько чёрных дыр существует, это может помочь ответить на некоторые из этих вопросов.

Один из подходов заключается в оценке истории массивных звёзд во Вселенной. Тогда мы сможем вычислить количество чёрных дыр, которые должны находиться в любом заданном объёме пространства. Это знание может дать ключ к пониманию роста и эволюции сверхмассивных чёрных дыр, масса которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца и которые составляют ядра галактик.

Сицилия и его коллеги использовали вычислительный подход. Они включали только чёрные дыры, которые образуются в результате эволюции одиночных или двойных звёзд, с учётом роли слияний чёрных дыр, количество которых можно оценить на основе данных гравитационных волн и которые производят чёрные дыры чуть большей массы.

Это позволило ученым рассчитать скорость рождения чёрных дыр звёздной массы от пяти до 160 масс Солнца за время жизни Вселенной. Эта скорость рождения предполагает, что сегодня наблюдаемой Вселенной должно быть примерно 40 квинтиллионов чёрных дыр звёздной массы, причём самые массивные из них образуются в результате слияния двойных чёрных дыр в скоплениях звёзд.

Команда сравнила свои результаты с данными о гравитационных волнах и обнаружила, что их оценка скорости слияния чёрных дыр хорошо согласуется с данными наблюдений. Ученые считают, что за слияниями чёрных дыр, которые мы наблюдали, вероятно, стоят слияния звёздных скоплений.

Рассчитав скорость рождения черных дыр с течением времени, исследователи также смогли получить оценку количества чёрных дыр звёздной массы в ранней Вселенной. Это представляет большой интерес, поскольку наблюдения далекой Вселенной выявили сверхмассивные чёрные дыры в поразительно раннем времени после Большого взрыва.

Непонятно, как они так быстро выросли настолько большими. Некоторые текущие вопросы касаются массы «зародышей» чёрных дыр, из которых они выросли, — были ли они лёгкими чёрными дырами звездной массы или «тяжёлыми» чёрными дырами промежуточной массы.
https://www.popmech.ru/science/799393-v … ain_middle

10 фактов о том, что будет перед самой гибелью Вселенной

Нет никаких сомнений – однажды наша Вселенная погибнет. Вероятнее всего, она попросту продолжит бесконечно расширяться и в конце концов будет уничтожена энтропией. Но на что будет похожа жизнь в умирающем мире (если, конечно, она ещё там останется)?

Сергей Евтушенко

Беззвёздное небо. Если каким-то невероятным образом Земля останется цела через 150 миллиардов лет, звёзд с неё видно не будет. Это произойдёт из-за того, что ткань пространства-времени расширяется быстрее скорости света. В столь далёком будущем в пределах нашего космологического горизонта останутся лишь несколько звёзд, которые в конце концов тоже исчезнут.

Солнце станет чёрным карликом. Уже давно не секрет, что рано или поздно наша звезда превратится в белого карлика, но следующий этап известен не всем. Чёрные карлики – это остывшие белые карлики, невидимые и абсолютно холодные. До этого пройдёт немало времени, но избежать процесса не удастся.

Возникнут странные звёзды. Примерно в то же время, когда наше солнце превратится в чёрного карлика, звёзды перестанут эволюционировать и рождаться. Во вселенной останутся дрейфовать холодные останки, из которых со временем сформируются новые странные звёзды – например, морозные или состоящие из нестабильного железа.

Все нуклоны распадутся. Нуклоны – частицы в ядре атома, протоны и нейтроны. При этом период полураспада нейтронов - 10 минут, а вот протоны пока что признаков распада не проявляли. Одна из теорий гласит, что период их полураспада - 1037 лет. Это безумно долгий срок, но если они всё же распадутся, то всей известной нам материи тут же придёт конец. Простите за пессимистический прогноз.

Настанет эра чёрных дыр. Она придёт примерно через 1040 лет после Большого взрыва и продлится до 10100 лет. Нуклоны исчезнут, их заменят лептоны, т.е. электроны и позитроны, питающие чёрные дыры. Через чудовищно долгий срок чёрные дыры потеряют всю свою энергию и также исчезнут. Во всей Вселенной останется лишь ряд частиц без массы и парочка лептонов.

Возникнет атом нового типа. Хотя Вселенная рано или поздно останется с весьма скудным набором субатомных частиц, в ней всё равно может зародиться нечто новое. Речь о позитронии, продукте связи позитрона и его античастицы, электрона. Орбиты таких частиц будут очень странными и очень длинными (чуть ли не до половины размера Вселенной). Эти атомы переживут эру чёрных дыр и распадутся много позже.

Снизится скорость абсолютно всего, включая мысли. Если предположить, что после эры чёрных дыр на основе позитрония сможет сформироваться новая жизнь (как утверждают некоторые физики, например, Фримен Дайсон), она будет бесконечно огромной и столь же бесконечно медленной. На рождение одной мысли существ, раскинувшихся на галактические расстояния, будут уходить триллионы лет.

Исчезнет понятие «макрофизики». К моменту, когда вселенная достигнет максимального состояния энтропии, она превратится в однородное поле энергии с разрозненными субатомными частицами. Она лишится любых массивных объектов, расстояния между частицами станут непреодолимыми. Перестанут формироваться атомы и исчезнет само понятие физики. Квантовая механика, впрочем, продолжит работать.

Возможный выход. Как же человеческой цивилизации выжить, если мы вообще ухитримся дожить до них в принципе? Стивен Хокинг считает, что чёрные дыры могут оказаться переходами в новые вселенные. Правда, вернуться назад не удастся, да и с той стороны придётся потрудиться, чтобы построить всё с нуля.

Случайное квантовое туннелирование запустит всё заново. Вселенная достигнет максимальной энтропии и окончательно погибнет, но что случится дальше? Теоретически с помощью квантового туннелирования субатомные частицы могут войти в «запрещённое» энергетическое состояние, перейдя на низкий уровень энтропии и возродив вселенную в новом Большом взрыве. Правда, ждать этого потребуется 10¹⁰ в степени 10 в 56-й лет.

Современные расчёты показывают, что Вселенная будет умирать невообразимо — в прямом смысле, мы не можем представить себе такие временные рамки — медленно, так что если мы вдруг заходим понаблюдать за процессом от начала до конца, надо хорошенько запастись терпением.

У Стивена Кинга был рассказ «Долгий джонт» (всем рекомендуем, очень хороший), в котором герой в самом конце открывает глаза после искусственной комы и говорит: «Там вечность, ты не представляешь себе, отец, там вечность». Ну вот и со Вселенной как-то так. С точки зрения человека её смерть — вечность.
https://www.popmech.ru/science/239549-1 … m=main_big

Астрономы обнаружили гигантские облака газа, подсвеченные активным ядром галактик

Международная группа астрономов обнаружила две системы галактик, в которых следы активности центральной черной дыры видны на гигантских расстояниях – до нескольких сотен тысяч световых лет от ядра. Обе системы представляют собой галактики, находящиеся в процессе слияния с компаньоном, поэтому обнаруженные учеными структуры, по всей видимости, являются остатком этого разрушительного процесса. Результаты исследования, выполненного при поддержке гранта РНФ, опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Оптическое изображение взаимодействующей системы галактик NGC 5514 из обзора DESI. Зеленым цветом показано распределение излучения в линии ионизованного кислорода согласно наблюдениям прибором SCORPIO-2. Подсвеченный активным ядром газ виден далеко за пределами дисков галактик, внутри приливного рукава. Источник: Алексей Моисеев

Считается, что в центре большинства известных галактик, в том числе и нашего Млечного Пути, находится черная дыра, чья масса может превосходить солнечную в миллионы и даже миллиарды раз. Обычно эти гиганты пребывают в «спящем» состоянии, однако в случае если рядом оказываются облака пыли или газа, черная дыра благодаря своей гравитации захватывает вещество, формируя из него вращающийся аккреционный диск, по форме напоминающий бублик. В таком «бублике» частицы материи трутся друг об друга, разогреваясь до крайне высоких температур, а также выбрасываются черной дырой в космос с околосветовыми скоростями. Эти процессы сопровождаются выделением энергии в самых разных диапазонах — от радио до гамма, — поэтому область вокруг «пробудившейся» сверхмассивной черной дыры называют активным галактическим ядром.

Из-за того что центральная «машина» галактического ядра окружена газопылевым «бубликом», излучение, идущее от окрестностей черной дыры, распространяется в форме двух широких конусов, направленных в противоположные стороны. По форме они напоминают лучи прожектора. Если такие конусы сталкиваются с облаками межзвездного газа, они ионизируют их, превращая нейтральные атомы и молекулы в ионы. Поэтому астрономы называют эти структуры конусами ионизации.

Ранее считалось, что конусы ионизации находятся преимущественно в околоядерных областях. Однако последние исследования показывают, что они могут выходить за пределы галактики, а их протяженность порой достигает сотен тысяч световых лет.

«Исследование конусов ионизации и облаков газа, с которыми они взаимодействуют, может пролить свет на многие вопросы — например помочь ученым понять, откуда берется газ в межгалактическом пространстве, а также узнать, как меняется активность галактического ядра со временем», — рассказывает Алексей Моисеев, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Специальной Астрофизической обсерватории РАН (САО РАН).

Оптическое изображение галактики NGC 7679 из обзора DESI. Зеленым цветом отмечено распределение излучения в линии ионизованного кислорода согласно наблюдениям прибором MaNGaL. Здесь активное ядро подсвечивает облака газа внутри галактики. Источник: Алексей Моисеев

Астрономы САО РАН (Нижний Архыз), Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (Москва), студенты Казанского федерального университета (Казань) и Уральского федерального университета (Екатеринбург) вместе с сотрудниками Института солнечно-земной физики СО РАН (Иркутск) и коллегами из Алабамского университета (США) изучили 111 близких активных галактических ядер и 17 галактик, находящихся в процессе слияния.

В результате ученым удалось обнаружить два очень далеких ионизованных облака в системах NGC 235 и NGC 5514. Первая, NGC 235, расположена в созвездии Кита и представляет собой линзовидную галактику с галактикой-компаньоном, а вторая – в созвездии Волопаса и является спиральной галактикой в процессе слияния с другой галактикой. Ионизированные облака находились в 26 и 75 килопарсеках от активных галактических ядер соответственно (примерно равно 84 и 244 тысячам световых лет).

Кроме того, анализ всех полученных данных показал, что ядро главной галактики NGC 5514 потускнело не менее чем в 3 раза за последние 250 тысяч лет.

Также в ходе проведенного исследования были обнаружены ранее неизвестные конуса ионизации еще в четырех галактиках – не столь большие и находящиеся целиком в видимых границах галактик, но все равно тянущиеся на расстояния – от 5 до 10 килопарсек от ядра (от 16 до 32 тысяч световых лет).

Центральная машина активного ядра с пылевым тором и конусом ионизации. Источник: Евгений Малыгин

«Подобные облака в подавляющем большинстве случаев встречаются в системах, где имеет место взаимодействие галактик, так что образуются характерные “приливные хвосты”, газ в которых выходит из плоскости основного звездного диска и выбрасывается в космическое пространство. Либо, наоборот, идет речь о гравитационном захвате внешнего вещества, удачно попавшего в конус излучения активного ядра. Это объясняет, почему облака находятся на таких больших расстояниях от своих “прародителей”», – комментирует Алексей Моисеев.

Активные галактические ядра – это наиболее мощные источники энергии, известные во Вселенной. Опубликованная работа – одна из попыток понять, как их светимость меняется со временем.

«Сравнение компьютерных моделей взаимодействия галактик с реальными наблюдениями систем, обнаруженных в нашей работе, позволит понять, насколько быстро здесь происходит включение и выключение активности черной дыры. Мы планируем провести подобное исследование», – заключает Алексей Моисеев.

Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда

Разместила Наталья Сафронова Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
https://scientificrussia.ru/articles/as … m-galaktik

Обнаружен регион Млечного Пути, демонстрирующий аномально низкую концентрацию железа

98.5 процентов от количества материи нашего Солнца приходятся на долю всего лишь двух легких химических элементов – водорода и гелия. Остальные 1.5 процента – это доля более тяжелых элементов, преимущественно углерода, кислорода и железа. Концентрация этих более тяжелых элементов в звезде носит название “показатель металлических свойств” и этот показатель варьируется от одного типа звезды к другому в достаточно широких пределах. И недавно ученые астрономы обнаружили регион в нашей галактике, галактике Млечного Пути, звезды в котором имеют аномально низкий металлический показатель. Концентрация тяжелых элементов в этих звездах в 2500 раз ниже их концентрации в Солнце и значительно ниже концентрации в любой другой известной на сегодняшний день звездной структуре во Вселенной.

Данное открытие было сделано международной группой ученых из университета Страсбурга, Парижской обсерватории и обсерватории Лазурного Берега в рамках проведения обзора Pristine. В данном обзоре были задействованы такие телескопы, как космическая обсерватория ЕКА Gaia, Canada-France-Hawaii Telescope и Gemini North telescope на Гавайях, и GTC telescope на Канарских островах.

Группа бедных металлом звезд формирует небольшое скопление C-19, являющееся частью Млечного Пути. Само по себе существование таких звезд уже совершенно не вписывается в наше текущее понимание и модели формирования звездных скоплений, которые исключают возможность существования структур, состоящих исключительно из звезд. Но положительным фактором во всем этом является то, что обнаружение скопления C-19 позволяет ученым взглянуть непосредственно на самые ранние этапы процессов звездообразования и эволюции звездных систем, ведь другие подобные “неметаллические” звезды и их скопления существовали лишь в очень далеком прошлом нашей Вселенной.

Ученым еще неизвестно, что же именно привело к возникновению в Млечном Пути такого необычного звездного кластера. На этот счет уже имеется несколько предположений, в том числе и предположение того, что звезды C-19 были “занесены” извне в нашу галактику какой-то из поглощенных ранее карликовых галактик. Также существует возможность, что звезды этого скопления родились уже в составе Млечного Пути, находясь в регионе с какими-то аномальными параметрами космической окружающей среды.

В будущем ученые планируют заняться более детальным изучением кластера C-19 и, возможно, им удастся найти ответы на озвученные выше и ряд других вопросов, возникших после обнаружения скопления.

https://aboutspacejornal.net/2022/01/18/обнаружен-регион-млечного-пути-демон/

Поделиться2862022-01-21 07:25:25

Автор: alexandrion12
Администратор

Активное ядро галактики NGC 2992 раскрывает свои тайны

Исследователи провели совместные наблюдения активного ядра галактики (АЯГ) под названием NGC 2992, используя радиообсерваторию Very Long Baseline Array (VLBA) и космический аппарат Swift («Свифт») НАСА. Эти результаты помогают глубже понять свойства этого АЯГ и его родительской галактики.

АЯГ представляют собой аккрецирующие сверхмассивные черные дыры, лежащие в центрах некоторых галактик, в окрестностях которых происходит формирование мощных потоков высокоэнергетического излучения в результате аккреции газа и пыли. Эти ядра могут формировать джеты, наблюдаемые даже на масштабах порядка мегапарсеков.

Галактика NGC 2992, лежащая на расстоянии около 103 миллионов световых лет от Земли, представляет собой сейфертовскую галактику Sa типа – поскольку она является спиральной галактикой без центральной перемычки. Галактика NGC 2992 характеризуется особенно высокой переменностью в рентгеновском диапазоне, демонстрируя изменения светимости при наблюдениях в диапазоне 2-10 килоэлектронвольт (кэВ) на уровне более одного порядка величины в течение нескольких суток или недель.

В центре галактики NGC 2992 лежит мощное АЯГ, активность которого, вероятно, связана со влиянием соседней галактики, NGC 2993. Эти две галактики связаны приливным мостиком из ионизированного водорода, а в юго-восточной части галактики NGC 2993 и северной части галактики NGC 2292 наблюдаются приливные хвосты.

В новой работе группа под руководством Луиса Фернандеса (Luis C. Fernandez) из Военно-морской обсерватории США провела совместные наблюдения АЯГ галактики NGC 2992 в рентгеновском и радио- диапазонах, чтобы оценить взаимные зависимости светимости источника в этих двух диапазонах.

В результате проведенных наблюдений авторы нашли обратную корреляцию между радиоизлучением ядра (на частоте 6 гигагерц) и его рентгеновским излучением (2-10 кэВ). Радиоизлучение снижалось в более чем в три раза вскоре после вспышек в рентгеновском диапазоне. Исследователи также нашли, что размер области, со стороны которой наблюдается радиоизлучение, соответствует центральной области аккреции.

Астрономы считают, что наблюдаемое излучение ядра галактики NGC 2992 в рентгеновском и радио- диапазонах, вероятно, связано со вспышками, обусловливающими возникновение событий магнитного пересоединения в аккреционном диске. Эти события формируют выбросы комптонизированной плазмы, в результате чего возрастает общая яркость источника в жестком рентгене, добавили они.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0119200523

«Радиоастрон» подтвердил наличие двойной системы сверхмассивных черных дыр в блазаре OJ287

R. Hurt / NASA, Abhimanyu Susobhanan / Tata Institute of Fundamental Research

Астрономы благодаря проекту «Радиоастрон» и наземным интерферометрам со сверхдлинной базой нашли новые доказательства того, что в ядре блазара OJ 287 находится двойная системы сверхмассивных черных дыр. Кроме того, ученые определили, что самая внутренняя область релятивистского джета пронизана спиральным магнитным полем, как и предсказывалось моделями. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

Одним из важнейших направлений в современной астрофизике является исследование природы и эволюции релятивистских струй (джетов), генерируемых за счет активности сверхмассивных черных дыр. Ученых интересует какие именно механизмы (Блендфорда-Знаека или Пенроуза) ответственны за генерацию джетов и как влияют на динамику и устойчивость струй срывы потока аккреции вещества на черную дыру, нестабильности или ударные волны. Наиболее мощным методом для исследования джетов считается интерферометрия со сверхдлинной базой, которая позволяет достичь большого углового разрешения за счет размещения телескопов на разных континентах (Телескоп горизонта событий) или даже в космосе («РадиоАстрон»).

Группа астрономов во главе с Хосе Гомесом (José L. Gómez) из Института астрофизики Андалусии опубликовала результаты анализа данных наблюдений в миллиметровом и радиодиапазонах за блазаром OJ 287, проведенных при помощи РСДБ-систем «РадиоАстрон», GMVA и VLBA, в ходе которых было достигнуто разрешение около 12 угловых микросекунд.

Изображения искривленного джета в активной галактике OJ 287, полученные при помощи наземных радиотелескопов и проекта «Радиоастрон».
Eduardo Ros / MPIfR; José L. Gómez et al. / The Astrophysical Journal, 2022; НПО имени Лавочкина

OJ 287 считается одним из самых примечательных примеров активного галактического ядра, свет от которого идет до Земли 5 миллиардов лет. Каждые 12 лет оно порождает вспышки излучения, которые объясняются существованием активной двойной системы сверхмассивных черных дыр, где меньшая из дыр периодически пролетает сквозь аккреционный диск. Кроме того, черные дыры ответственны за генерацию джетов. Кривизна джета, направленного в сторону земного наблюдателя, связывается с асимметричным потоком аккреции, а систематическое вращение оси джета — с эффектом Лензе-Тирринга или прецессией, вызванной второй черной дырой.

Исследователи определили, что джет действительно искривлен, причем это наблюдается вплоть до самых малых доступных пространственных масштабов, что согласуется с предсказаниями модели двойной сверхмассивной черной дыры, хотя нельзя полностью исключать другие модели. Изображения джета в поляризованном свете показали, что его самая внутренняя область пронизана спиральным магнитным полем, как и предсказывалось моделями.

Ранее мы рассказывали о том, как «Радиоастрон» рассмотрел в деталях структуру джета вблизи сверхмассивной черной дыры, обнаружить квазар, яркость которого в десятки раз превышает теоретически допустимую и разглядеть водный мазер размером с Солнце. Подробнее про проект можно прочитать в нашей серии интервью (1, 2, 3).

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/20/oj-287

Впервые найдена черная дыра, которая создает звезды, а не поглощает их

© NASA / ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)
Центральная область карликовой галактики Henize 2-10 с черной дырой и вспышкой звездообразования

МОСКВА, 20 янв — РИА Новости. На снимке космического телескопа "Хаббл" астрономы увидели мост из горячего газа, соединяющий черную дыру в центре карликовой галактики Henize 2-10 и ближайшую область звездообразования. Данные о скорости истечения газа из черной дыры и возрасте звезд указывают на причинно-следственную связь между ними. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Черные дыры обычно представляют как монстров Вселенной, разрывающих приближающиеся звезды и поглощающих их вещество. Данные, полученные телескопом "Хаббл", показывают черную дыру в центре галактики Henize 2-10 в новом свете. Она не подавляет, а стимулирует звездообразование вокруг себя. Снимки Хаббла и результаты спектроскопии демонстрируют отток газа от черной дыры к области рождения ярких звезд.

Карликовая галактика Henize 2-10 находится в 30 миллионах световых лет от нас, в южном созвездии Пиксид. Количество звезд в ней примерно в десять раз меньше, чем в Млечном Пути, а в центре находится массивная черная дыра. В связи с этим десять лет назад эта маленькая галактика уже оказывалась в центре внимания астрономов в связи с дискуссией о возможности образования массивных черных дыр внутри непропорционально маленьких галактик.

"С самого начала было понятно, что в Henize 2-10 происходит что-то необычное. Теперь "Хаббл" предоставил четкую картину связи между черной дырой и соседней областью звездообразования", — приводятся в пресс-релизе НАСА слова одного из авторов исследования Эми Рейнс (Amy Reines) из Университета штата Монтана в США.

На изображении центральной области карликовой галактики Henize 2-10 со вспышкой звездообразования прослеживается истечение, или мост горячего газа, соединяющий массивную черную дыру галактики и область звездообразования, находящуюся на расстоянии 230 световых лет от нее.

Ученые считают, что несколько миллионов лет назад поток горячего газа врезался в плотное газовое облако и растекся, "как вода из шланга, ударившаяся о насыпь грязи". Теперь скопления молодых звезд выстраиваются перпендикулярно потоку, отмечая путь его распространения. Данные спектроскопии указывают на то, что поток газа двигался со скоростью около 1,6 миллиона километров в час.

"Henize 2-10 находится достаточно близко, на расстоянии всего 30 миллионов световых лет, чтобы "Хаббл" смог очень четко зафиксировать как изображения, так и спектроскопические свидетельства истечения из черной дыры. Сюрпризом стало то, что вместо того, чтобы подавлять звездообразование, черная дыра провоцирует рождение новых звезд", — говорит ведущий автор исследования Закари Шутте (Zachary Schutte).

Авторы отмечают, что в более крупных галактиках обычно наблюдается противоположный эффект — материал, падающий на черную дыру, уносится окружающими магнитными полями, образуя пылающие струи плазмы — джеты, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. Газовые облака, находящиеся на пути джетов, разогреваются выше предела возможного образования звезд. Но в случае с менее массивной черной дырой в Henize 2-10 и ее более мягким истечением газ сжат ровно настолько, чтобы вызвать новое звездообразование.
https://ria.ru/20220120/chernayadyra-1768697321.html

NGC 7822 в Цефее

Авторы и права: Марк Картер
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Столбы из газа и пыли и молодые, горячие звезды заполняют центр NGC 7822. Эта область звездообразования находится на краю гигантского молекулярного облака в северном созвездии Цефея, на расстоянии около трех тысяч световых лет. На этом красочном небесном пейзаже в туманности видны ярко светящиеся края структур с удивительными формами. Картинка составлена из изображений, полученных с узкополосными фильтрами, и показывает излучение атомов кислорода, водорода и серы соответственно синим, зеленым и красным цветами. Эта схема окраски часто используется для снимков, полученных телескопом им.Хаббла. Энергию для свечения этих атомов дает мощное излучение горячих звезд, которое вместе с их сильными ветрами также формирует плотные столбы и разрушает их. Оно создает и характерную каверну размером в несколько световых лет около центра облака, из которого возникли звезды. Звезды все еще образуются внутри столбов при гравитационном сжатии, однако столбы постепенно разрушаются, и формирующиеся звезды в конце концов будут отрезаны от запасов вещества, из которого они были созданы. На расстоянии до NGC 7822 картинка охватывает область размером около 40 световых лет.
http://www.astronet.ru/db/msg/1804253

У «Звезды Смерти» нашли свой внутренний океан

Астрономы внимательно изучили данные зонда «Кассини» и выяснили, что считавшееся безжизненным небесное тело на деле содержит жидкую воду, но отлично маскирует этот факт.

Слева Мимас, справа другой спутник Сатурна, Энцелад. У второго ранее уже был подтвержден подледный океан, отделенный от поверхности всего парой километров водного льда / ©Wikimedia Comm

В норме планеты или спутники, имеющие крупные водные океаны, неизбежно выдают их наличие внешними признаками. Например, на Европе, спутнике Юпитера, практически нет следов древних кратеров: криовулканизм и подвижки поверхностных льдов, вызванные теплом от внутреннего океана, как бы «выравнивают» внешнюю оболочку Европы со временем. На поверхности карликовой планеты Церера в Главном поясе астероидов вообще есть следы выбросов соленой воды. Поэтому традиционно считалось, что те небесные тела, у которых на поверхности нет трещин, следов выброса водяного пара или есть следы древней астероидной бомбардировки, не могут иметь внутренний океан.

Похоже, теперь ученые нашли исключение из этого правила. В данных зонда «Кассини» удалось обнаружить сведения о легких колебаниях оси вращения Мимаса — спутника Сатурна — во время его пути вокруг планеты-хозяйки.

Мимас иногда в шутку называют «Звездой Смерти» из-за огромного кратера Гершеля диаметром 135 километров. Он напоминает впадину на боевой станции «Звезда Смерти» из известного кинофильма, но есть отличия. При высоте стенок кратера в пять километров и максимальной его глубине в десять километров в центре есть «гора» высотой в шесть километров, а у «Звезды Смерти» в кино такого возвышения не было. Диаметр спутника — 396 километров, и вопрос о том, что с его орбитальными параметрами что-то не так, возник несколько лет назад, когда первые анализы данных «Кассини» показали его странные колебания.

Ранее за Мимасом уже обнаруживались неожиданный странности: высокая температура стороны, дальней по отношению к крупнейшему кратеру Гершеля. Наличие под его поверхностью океана проще объясняет разницу температур: там, где лед на океаном толще, и температуры должны быть ниже / ©Wikimedia Commons

Тем не менее по расчетам получалось, что наличие жидкого океана там как бы исключено. Чтобы поддерживать воду жидкой внутри спутника, его должна разогревать мощная приливная деформация от воздействия гравитации Сатурна. Но в этом случае мощные приливные силы должны были периодически деформировать поверхность Мимаса, выравнивая ее. А значит, древние неровности типа кратера там будут невозможны.

Исследователи из Юго-Западного исследовательского института (США) попробовали пересчитать данные зонда, чтобы проверить, возможна ли ситуация, когда приливное воздействие от Сатурна достаточно сильно, чтобы поддержать внутри Мимаса океан, но недостаточно сильно, чтобы держать его поверхность «молодой» и ровной.

Оказалось, при толщине внешней ледовой оболочки от 20 до 32 километров приливного взаимодействия действительно не хватит для сглаживания ударных кратеров. При этом внутри тела будет достаточно тепло, чтобы внутренние 300 километров Мимаса были в основном заполнены соленой водой.

Важность открытия не только в том, что сравнительно теплый внутренний океан означает возможность жизни внутри этого весьма небольшого спутника. Значимо и то, что тел таких размеров в Солнечной системе много и в других местах: например, спутники Урана в этом случае тоже могут претендовать на «океанский» статус и все ту же потенциальную обитаемость. Из-за большого удаления до них точно выяснить колебания их орбит с Земли нельзя, но будущие космические миссии способны прояснить орбитальные параметры этих тел и дать ответ на вопрос о наличии там океанов.
https://naked-science.ru/article/astron … star-ocean

Поделиться2872022-01-22 08:39:02

Автор: alexandrion12
Администратор

Древний Марс мог быть влажным, но холодным три миллиарда лет назад

Команда исследователей создала модели климатических условий на поверхности Марса, которые показали существование океана в северной части Красной планеты в период около 3 миллиардов лет назад, а также, что климат планеты, вероятно, был влажным и холодным.

Специалисты, изучающие Марс, были озадачены особенностями поверхности планеты – где были обнаружены, например, противоречивые свидетельства существования океана, несмотря на многочисленные свидетельства наличия рек, озер и потоков. Тем не менее, другие ученые также обнаружили признаки цунами, которые убедительно свидетельствуют о наличии океана. В этом новом исследовании ученые предполагают, что часть проблемы понимания истории марсианского климата состоит в том, что наличие океана связывается с теплым и влажным климатом, в то время как в альтернативных сценариях обычно описывается планета без океана, сухая и холодная. Авторы предлагают третий вариант – холодную и влажную планету.

Они предполагают, что на Красной планете было возможным существование океана, несмотря на холодные температуры, если в атмосфере содержалось достаточное количество водорода. Они отмечают, что если концентрации водорода достигали хотя бы 10 процентов (его источниками могли быть вулканы или, например, космические столкновения), а остальную часть составлял диоксид углерода, то этого было достаточно для небольшого по интенсивности парникового эффекта. Согласно этому сценарию, вода в океане могла иметь температуру, близкую к замерзанию, но, тем не менее, существовать в жидкой форме, если циркуляция обеспечивала перенос тепла и некоторое количество дождей. Они далее предполагают, что такой океан, вероятно, существовал в северной части планеты, поскольку там расположена большая чаша, которая могла быть заполнена водой. В этом случае большие участки южного полушария планеты могли быть покрыты льдом, а ледники отрезали значительные участки суши, ведущие к океану. Введя эти данные в модель, они нашли, что предлагаемый ими сценарий может объяснить внешний вид поверхности древнего Марса в период около 3 миллиардов лет назад.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences; главный автор Фредерик Шмидт (Frédéric Schmidt).
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0119200726

О происхождении звезд и галактик во Вселенной

Как происходит формирование новых звезд? Астрономы глубже проникают в тайны формирования звезд и спиральных галактик из газовых облаков.

Наше Солнце находится в центре Солнечной системы. Оно представляет собой гигантский ядерный реактор, полный настолько плотной материи, что она искажает пространство-время вокруг, затягивая близлежащие космические объекты на орбиты.

Но в нашей галактике Млечный путь Солнце является лишь одной из 100 миллиардов звезд. Эти звезды находятся в непрерывном жизненном цикле. Они рождаются из газовых облаков, проживают долгие жизни и в конечном счете умирают, выбрасывая газ в галактику, из которого затем формируются новые звезды. «Звездные колыбели» представляют собой области пространства в галактике с повышенной плотностью такого газа.

Обзор неба Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS (PHANGS) использует наземные и космические обсерватории для изучения формирования и эволюции звезд в близлежащих спиральных галактиках.

Доктор Брент Гроувз (Brent Groves) является астрофизиком из Университета Западной Австралии и Международного центра радиоастрономических исследований. Он специализируется на изучении газов, из которых происходит формирование новых звезд, и входил ранее в состав международной команды проекта PHANGS, изучавшей структуру молекулярных облаков и формирование галактик.

Их наблюдения показали то, что было названо «галактическим фейерверк-шоу».

ALMA PHANGS from NRAO Outreach on Vimeo.

Ближайшая галактика, наблюдавшаяся в рамках этого обзора неба, называется NGC 5068. Если взглянуть на ночное небо, то можно обнаружить данную галактику в направлении созвездия Девы. Свету требуется 18 миллионов лет для преодоления расстояния до этой галактики. Чтобы зарегистрировать такой слабый сигнал, астрономы объединяют наземные и космические телескопы всего мира. В их число вошли обсерватории Atacama Large Millimeter Array, Hubble Space Telescope, Very Large Telescope и потенциально James Webb Space Telescope.

В чем состоят результаты? Обзор неба PHANGS позволяет получить представление о процессах формирования новых поколений звезд, выдувании газа из их звездных облаков в течение 2-3 миллионов лет. Мощная сила взрывов этих звезд рассеивает газ далеко по галактике.

Он также показывает, что Вселенная устроена значительно более сложно, чем предполагают наши модели. Она полна бесконечных открытий, и мы только начинаем погружаться в ее тайны.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0119200824

Новые данные о «звездном топливе» в окрестностях галактик

Большинство галактик, включая нашу собственную, растут за счет накопления нового материала и превращения его в звезды – это то, что известном ученым об этих процессах. Неизвестным остается то, откуда берется этот новый материал и как он втекает в галактики, где превращается в звезды.

В новом исследовании астроном Санчайета Бортакур (Sanchayeeta Borthakur) из Университета штата Аризона, США, идентифицировала слабо светящиеся «резервуары топлива», которые окружают галактики, а также механизмы падения этого газа в галактики, в результате чего в галактиках происходит формирование новых звезд и планетных систем.

Предыдущие исследования процессов звездообразования указывали на то, что в некоторых галактиках формируется больше звезд, чем позволяют их запасы газа. Это означает, говорит Бортакур, что новый газ поступает в галактики извне и поддерживает формирование звезд и планет.

«Наблюдения галактик можно сравнить с наблюдениями ночного города из иллюминатора самолета. Пролетая, мы видим яркие источники - огни ночного города – но не видим городскую инфраструктуру, включающую дороги и линии электропередач, которая обеспечивает поддержание яркости видимых нам источников», - объяснила Бортакур.

Для определения источника происхождения газа Бортакур использовала метод перекрестной корреляции (для оценки тесноты связи между двумя случайными величинами), а также данные из двух открытых астрономических каталогов: каталога данных обзора неба ALFALFA (обсерватория Аресибо), а также каталог Survey of the Low-Redshift Intergalactic Medium (инструмент Cosmic Origins Spectrograph космического телескопа Hubble). Используя эти данные, астроном смогла показать количественную связь между богатыми газом галактиками и облаками газа межгалактической среды, располагающимися в их окрестностях.

«Это похоже на установление местонахождения заправочных станций на снимке города с множеством автомобилей на дорогах», - сказала Бортакур.

Следующим этапом своего исследования астроном видит идентификацию маршрутов, двигаясь по которым, эти облака газа могут достигать центральных областей галактик, где происходит формирование звезд.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0120202502

Телескоп Gaia помог определить природу Местного Пузыря*

Астрономы благодаря космическому телескопу Gaia определили природу Местного Пузыря — гигантской полости, внутри которой находятся Солнечная система и ряд скоплений и облаков газа. Оказалось, что его возраст составляет 14,4 миллиона лет, а образован он был за счет взрывов 15 сверхновых с интервалом в один миллион лет в двух звездных скоплениях, входящих в ассоциацию Скорпиона-Центавра. Статья опубликована в журнале Nature.

Известно, что Солнечная система входит в Местное межзвездное облако, которое, в свою очередь, вместе с несколькими скоплениями и облаками находится внутри Местного Пузыря — полости, диаметром не менее 300 световых лет, заполненной горячей разреженной плазмой и окруженной оболочкой из холодного нейтрального газа и пыли. Однако точная форма и протяженность этой структуры, а также ее возраст до сих пор не определены, как и возможная связь с процессами звездообразования, которые могли способствовать созданию Пузыря.

Группа астрономов во главе с Кэтрин Цукер (Catherine Zucker) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики опубликовала результаты анализа положения в пространстве, формы и движения облаков молекулярного газа и молодых (не более 20 миллионов лет) звездных скоплений в пределах 200 парсек от Солнца. Ученые, используя данные телескопа Gaia, построили трехмерную карту окрестностей Солнца, включая новую модель внутренней поверхности Местного Пузыря, а также провели компьютерные моделирования с целью понять природу Пузыря и реконструировать историю процессов звездообразования вблизи него.

Catherine Zucker et al. / Nature, 2022

Оказалось, что каждое известное молекулярное облако в пределах 200 парсек от Солнца, такие как области звездообразования в ассоциации Скорпиона-Центавра, регион Южной Короны и молекулярное облако Тельца, находится на поверхности Местного Пузыря. Единственным исключением является молекулярное облако Персея, которое сместилось из-за недавно обнаруженного Сверхпузыря Персея-Тельца. Каждое облако демонстрирует пластинчатую или нитевидную морфологию, равномерно вытянутую вдоль поверхности Местного Пузыря

Ученые пришли к выводу, что 15–16 миллионов лет назад в ассоциации Скорпиона-Центавра образовались скопления Верхней Центавра — Волка и Нижней Центавра — Южного Креста, находившиеся на расстоянии около 15 парсек друг от друга. Наиболее массивные звезды в скоплениях в конце своей жизни взорвались как сверхновые, что стало инициатором расширения Местного Пузыря. Если учесть общую массу оболочки Пузыря (около 1,4 миллиона масс Солнца) и текущую скорость ее расширения (6,7 километров в секунду), то получается, что для его образования потребовалось 15 взрывов сверхновых с интервалом в один миллион лет. При этом возраст Местного Пузыря оценивается в 14,4 миллиона лет.

Исследователи предполагают, что после зарождения Местного Пузыря было четыре последовательные эпохи звездообразования в облаках, расположенных на поверхности его расширяющейся оболочки. Около 10 миллионов лет назад сформировалась ассоциация Верхнего Скорпиона, а также старое звездное население в созвездии Змееносца. 6 миллионов лет назад родились звезды в скоплениях в Южной Короне и Тельце. Около 2 миллионов лет назад произошло образование звезд в созвездиях Волка и Хамелеона, а также сформировалось более молодое звездное население в созвездиях Тельца и Змееносца. Наконец, в настоящее время в оболочке Пузыря также идут процессы звездообразования. Солнце вошло в Местный Пузырь только около 5 миллионов лет назад, оно было на расстоянии около 300 парсек, когда в скоплениях Верхней Центавра — Волка и Нижней Центавра — Южного Креста взорвались первые сверхновые.

Астрономы надеются, что новые данные о скоростях звезд, полученные космическим телескопом Gaia, должно не только помочь составить более точную картину эволюции Местного пузыря, но и позволить провести аналогичные исследования в более далеких областях Млечного Пути. Благодаря этому можно будет получить дополнительные ограничения на модели звездообразования, вызванного вспышками сверхновых.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы признали Северный Полярный Шпур частью Местного Пузыря.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/21/local-bubble

Джет от молодой звезды MHO 2147

Авторы и права: Международная обсерватория Джемини / Национальная исследовательская лаборатория оптической и инфракрасной астрономии / Национальный научный фонд / Ассоциация университетов для астрономических исследований.
Благодарность: Л.Ферреро (Национальный университет Кордобы)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Это изображение джетов от звезды получилось таким четким благодаря адаптивной оптике, использующей лазерные опорные звезды. Оно было получено на обсерватории Джемини-Юг в Чилийских Андах, на поверхности планеты Земля. Этот двойной выброс порожден молодой звездой MHO 2147, находящейся в процессе формирования. Звезда расположена в центральной части Млечного Пути, на границе созвездий Стрельца и Змееносца, и удалена от нас примерно на 10 тысяч световых лет. Саму звезду в центре заслоняет плотная область холодной пыли. Однако на инфракрасном изображении виден растянувшийся по полю зрения волнообразный джет, его длина составляет около 5 световых лет. Джет выбрасывается из молодой вращающейся звезды, а изменение его направления, вероятно, обусловлено прецессией. Молодая звезда входит в кратную звездную систему, и ее ось вращение медленно прецессирует – покачивается, как волчок – под действием гравитации ее близких соседей.
http://www.astronet.ru/db/msg/1804556

Астрономы определили новый тип сверхновой звезды, о существовании которого мы никогда не знали

Мы часто думаем, что взрывы сверхновых неизбежны для больших звёзд. У большой звезды заканчивается топливо, гравитация разрушает её ядро, и происходит БУМ!

Полина Колесо

Звезды известные под названием «звёзды Вольфа-Райе», как считают астрономы, умирают в результате коллапса их ядра в чёрную дыру. Но новое открытие показало, что они всё-таки могут стать сверхновыми звёздами.

Звёзды Вольфа-Райе являются одними из самых массивных известных звёзд. Когда их короткая жизнь подходит к концу, они выталкивают свои внешние слои чрезвычайно мощным звёздным ветром.

Это создаёт окружающую туманность, богатую ионизированным гелием, углеродом и азотом, но почти без водорода. Температура поверхности оставшейся звезды может превышать 200 000 Кельвина (199726,85 по Цельсию), что делает их самыми яркими известными звёздами.

Но поскольку большая часть этого света находится в ультрафиолетовом диапазоне, они не особенно ярки для невооруженного глаза. Даже после того, как внешние слои звезды Вольфа-Райе сброшены, центральная звезда всё ещё намного массивнее Солнца. Так что превращение её в сверхновую — вполне возможно.

Учёные могут видеть спектры элементов внутри сверхновой, но еще никогда не видели спектр, который соответствовал бы спектру звезды Вольфа-Райе (в нем практически нет водорода). Когда открытие сверхновых стало обычным явлением, некоторые астрономы начали задаваться вопросом, не умерли ли звёзды Вольфа-Райе тихой смертью. Если звезды сбросят достаточно внешних слоев, чтобы оставшееся ядро в конечном итоге коллапсировало в чёрную дыру, гигантский взрыв не нужен.

Однако последнее исследование показывает, что по крайней мере некоторые звёзды Вольфа-Райе становятся сверхновыми. Команда изучила спектр сверхновой, известной как SN 2019hgp, которая была обнаружена Центром переходных процессов Цвикки (ZTF).

В спектре сверхновой было яркое излучение, указывающее на присутствие углерода, кислорода и неона, но не водорода или гелия. Когда команда изучила данные более внимательно, они обнаружили, что эти конкретные спектральные линии не были вызваны элементами сверхновой напрямую. Они были частью туманности, расширяющейся от звезды со скоростью более 1500 км/с.

Другими словами, до того, как взорвалась сверхновая звезда, звезда-прародитель была окружена туманностью, богатой углеродом, азотом и неоном, но лишённой более лёгких элементов, таких как водород и гелий.

Это очень хорошо соответствует структуре звезды Вольфа-Райе. Таким образом, похоже, что SN 2019hgp является первым примером сверхновой Вольфа-Райе.

Но остались вопросы. Поскольку эта сверхновая была идентифицирована по спектрам окружающей туманности, неясно, был ли этот взрыв простой сверхновой или это был более сложный гибридный процесс, при котором верхний слой звезды взрывался, а ядро коллапсировало в чёрную дыру. Для определения деталей потребуется больше наблюдений.
https://www.popmech.ru/science/800023-a … m=main_big

На Солнце только что вспыхнули две солнечные вспышки, вызвавшие корональные выбросы массы

После серии извержений на Солнце Землю ожидают полярные сияния в течение следующих нескольких дней.

Солнечное пятно под названием AR2929 произвело две солнечные вспышки, сопровождаемые корональными выбросами массы. Хотя ни одна из них не была направлена на Землю, выбросы, могут нанести скользящие удары по атмосфере нашей планеты, которые могут вызвать небольшие геомагнитные бури.

Первая вспышка произошла 18 января в 17:44 по всемирному времени и была классифицирована как вспышка класса М 1,5. Второе извержение произошло 20 января в 6:01 утра по всемирному времени. Оно было более мощным — M 5,5. Обе считаются вспышками среднего уровня — не самой мощной активностью, на которую способно наше Солнце, но достаточно сильной, чтобы ее последствия ощущались здесь, на Земле.

При обеих вспышках рентгеновское излучение ионизировало верхнюю часть атмосферы Земли, вызвав кратковременные, незначительные отключения коротковолнового радио; первый над Южной Америкой и второй над Индийским океаном.

Солнечная активность онлайн.

КВМ, связанный со вспышкой 20 января. (НОАА)

Корональные выбросы массы ( КВМ ), вызванные разрывом и повторным соединением линий магнитного поля, представляют собой массивные выбросы до миллиардов тонн плазмы из солнечной короны. Они часто происходят вместе с солнечными вспышками и распространяются от Солнца, и им требуется несколько дней, чтобы достичь Земли, если они движутся в нашем направлении.
https://rwspace.ru/news/na-solntse-tolk … massy.html

Поделиться2882022-01-23 09:02:09

Автор: alexandrion12
Администратор

Первое подтверждение столкновения между черными дырами с высоким эксцентриситетом

Впервые ученые сообщают об обнаружении столкновения между двумя черными дырами, лежащими на орбитах с высоким эксцентриситетом. Согласно новой научной работе, проведенной командой американских исследователей из Центра вычислительной теории относительности и гравитации (Center for Computational Relativity and Gravitation, CCRG) Рочестерского технологического института и Университета Флориды, это может помочь объяснить, почему некоторые из столкновений между черными дырами, зарегистрированные коллаборациями LIGO Scientific Collaboration и Virgo Collaboration, характеризуются массами, намного превышающими допустимые теорией значения.

Эксцентричные орбиты являются признаком того, что черные дыры могли неоднократно поглощать другие объекты в результате случайных столкновений в зонах, плотно населенных черными дырами, такими как ядра галактик. Ученые исследовали наиболее массивную из известных на сегодняшний день гравитационно-волновых двойных систем, GW190521, чтобы определить, являлись ли орбиты сталкивающихся тел эксцентричными.

«Согласно оценкам, массы черных дыр составляют свыше 70 масс Солнца каждая. Это намного выше верхнего лимита массы, значение которого выводится из современной теории эволюции звезд, - сказал Карлос Лусто (Carlos Lousto), профессор Школы математических наук и сотрудник центра CCRG. – Это представляется любопытным случаем двойной системы второго поколения, состоящей из черных дыр, и открывает новые возможности формирования черных дыр в плотных скоплениях звезд».

Команда исследователей, включающая доктора Лусто, решила изучить систему GW190521, состоящую из двух черных дыр, чтобы понять, насколько эксцентричными являлись орбиты черных дыр, сформировавших эту пару. Авторы нашли, что это столкновение лучше всего объясняется моделью, включающей прецессию и орбиты с высоким и эксцентриситетом. Чтобы прийти к этому выводу, команда провела сотни сеансов численного моделирования на суперкомпьютерах американских лабораторий регионального и национального уровня на протяжении примерно одного года.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0121202106

Новые находки от китайского ровера «Юйту-2», исследующего обратную сторону Луны

Крупная команда исследователей из Китая, Германии и Канады представила новые результаты, полученные при помощи ровера «Юйту-2», который исследует кратер, находящийся на дальней стороне Луны. В своей новой работе группа отмечает, что к настоящему времени они нашли, что грунт на дальней стороне Луны отличается по текстуре от грунта, находящегося на стороне Луны, обращенной к нашей планете.

Китайская национальная космическая администрация запустила автоматизированную космическую миссию «Чанъэ-2» в декабре 2018 г. – этот космический аппарат вошел на лунную орбиту несколькими днями позднее, а ровер «Юйту-2» коснулся поверхности естественного спутника нашей планеты 3 января. Местом посадки стала восточная часть кратера Карман, лежащая недалеко от южного полюса. С момента посадки ровер прошел свыше 1000 метров по поверхности. Ровер оснащен бортовым радаром для изучения приповерхностного слоя грунта, инфракрасным спектрометром, панорамной камерой, а также другими инструментами, которые он использует для получения информации об окружающей его местности.

До настоящего времени ровер сделал три важных открытия. Во-первых, грунт на дальней стороне Луны оказался более липким, чем на ближней стороне Луны, а также отличается более крупными зернами. При движении ровера по поверхности комки грунта иногда налипали на колеса, затрудняя движение. Эти выводы помогут при планировании структуры колес для будущих вездеходных миссий. Ровер также помог выяснить, что на дальней стороне Луны расположено больше кратеров и что в основном они довольно небольшие по размерам – до сих пор вездеход наблюдал кратеры диаметром менее 12 метров. Исследователи считают, что большие количества малых кратеров, вероятно, были сформированы в результате падения на поверхность осколков более крупных столкновений. Данные, полученные при помощи ровера, также показывают, что на дальней стороне Луны находится меньше крупных камней и что она является более ровной, чем поверхность ближней стороны Луны. Один из обнаруженных камней с расстояния напоминал искусственный объект, благодаря чему быстро получил широкое освещение в СМИ. При рассмотрении с более близкого расстояния выяснилось, что он представляет собой всего лишь камень необычной формы.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0121202241

Поверхность Марса формировалась под постоянным астероидным «обстрелом»

В новом исследовании, проведенном учеными из Университета Кертина, Австралия, подтверждено, что частота падений астероидов на поверхность Красной планеты не менялась в течение последних 600 миллионов лет.

В этом исследовании проанализировано формирование более чем 500 крупных марсианских воронок на основе алгоритма обнаружения кратеров, разработанного ранее в Университете Кертина, который автоматически производит подсчет числа ударных кратеров, видимых на снимках высокого разрешения.

Несмотря на результаты предыдущих исследований, в которых указывалось на наличие пиков частоты столкновений астероидов с поверхностью Марса, главный автор нового исследования доктор Энтони Лагейн (Anthony Lagain) из Школы наук о Земле и планетах Университета Кертина сказал, что на самом деле частота падений астероидов на поверхность Марса менялась лишь незначительно на протяжении многих миллионов лет.

Доктор Лагейн сказал, что подсчет числа ударных кратеров на поверхности планеты является единственным способом точной датировки геологических структур, таких как каньоны, реки и вулканы, и для прогнозирования того, когда и как могут произойти в будущем крупные столкновения.

«На Земле тектоника плит стирает историю нашей планеты. Изучение планетных тел Солнечной системы, хранящих раннюю геологическую историю, таких как Марс, помогает понять эволюцию нашей собственной планеты», - сказал доктор Лагейн.

«Этот алгоритм обнаружения кратеров позволяет нам получить более глубокое представление о формировании ударных кратеров, включая их размеры и количество, а также временные интервалы, в которых происходило формирование этих кратеров, и частота падений астероидов на поверхность планеты в эти периоды».

Согласно предыдущим исследованиям, частота формирования кратеров демонстрировала пики, объясняемые падением осколков крупных столкновений, сказал Лагейн.

«Когда крупные тела сталкиваются, формируется множество осколков, которые, как предполагалось, оказывают влияние на формирование ударных кратеров», - добавил он.

«Наша работа показывает, что влияние этих осколков на формирование ударных кратеров на поверхностях планет в целом незначительно».

Соавтор и руководитель группы, создавшей этот алгоритм, профессор Гретчен Бенедикс (Gretchen Benedix) сказала, что данный код может быть адаптирован для изучения поверхностей других планет или спутников планет, включая Луну.

Исследование опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0121202404

«Спектр-РГ» открыл рентгеновское излучение самой яркой «коровы» на небе

Credit: ИКИ РАН

AT2020mrf мог бы так и остаться одним из многих сотен заурядных оптических транзиентов, которые регулярно обнаруживает система оповещения о метеоритной опасности ATLAS. Однако в этом же месте и примерно в то же время телескоп eROSITA российской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» открыл необычный новый рентгеновский источник SRGe J154754.2+443907. После этого стало ясно, что ученые обнаружили уникальный космический объект.

Вероятно, мы стали свидетелями рождения нового магнитара — нейтронной звезды со сверхсильным магнитным полем (~1014 Гаусс) или черной дыры в далекой галактике. При чём же здесь «корова»?

В ходе второго обзора всего неба в июле 2020 года телескоп eROSITA открыл новый источник в месте, откуда до сих пор не детектировалось рентгеновское излучение. Анализ баз данных оптических транзиентов (транзиенты — объекты, неожиданно возникающие на небе на «пустом» месте) показал, что примерно за 40 дней до этого в этом же месте американские наземные установки ZTF (Zwicky Transient Facility) и ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) зарегистрировали на первый взгляд самый обыкновенный оптический транзиент, который получил название AT2020mrf. Первоначально AT2020mrf был классифицирован как ординарная сверхновая-коллапсар — так называемая сверхновая II типа, образующаяся при коллапсе массивной звезды в конце ее жизни. Открытие рентгеновского излучения и форма оптической кривой блеска источника принципиально изменили это представление. Стало ясно, что астрофизики столкнулись с интереснейшим объектом.

Существует класс оптических транзиентов, ассоциированных со взрывами сверхновых, которые характеризуются «быстрыми» кривыми блеска и голубым избытком в континууме — так называемые FBOT (Fast Optical Blue Transient). Изучать их сложно, потому что их блеск быстро падает. Однако есть среди них наиболее загадочный и крайне немногочисленный подкласс, так называемые объекты типа AT2018cow. Названия оптических транзиентов, детектируемых установкой ATLAS (отсюда буквы «AT» в названии), даются в соответствии с годом детектирования (в данном случае 2018), за которым следует случайная комбинация из нескольких букв, генерируемая компьютером. В случае события АТ2018cow, эти буквы сложились в английское слово cow («корова»), что и дало такое необычное название этому классу — объекты типа «корова».

Вспышки «коров» характеризуются рекордной светимостью, которая в пике может достигать 1043 эрг/с, что примерно в 1000 раз ярче обычных сверхновых-коллапсаров. Такая светимость не может быть объяснена распадом радиоактивного никеля-56 и требует альтернативных источников энергии. До открытия SRGe J154754.2+443907 было известно всего лишь четыре таких объекта, источник eROSITA стал пятым.

«SRGe J154754.2+443907 был открыт командой телескопа eROSITA в ИКИ РАН в ходе поиска событий приливного разрушения звезд сверхмассивными черными дырами, очень скоро стало понятно, что мы имеем дело не с событием приливного разрушения», — говорит один из участников этого исследования, заведующий лабораторией экспериментальной астрофизики ИКИ РАН, профессор РАН Сергей Сазонов.

«Широкая международная кампания по исследованию нового источника на многих длинах волн: от радиодиапазона до рентгеновского, в которой активное участие приняли ученые-астрофизики ИКИ РАН, подтвердила, что SRGe J154754.2+443907 является пятым объектом типа „корова“. В многоволновых наблюдениях SRGe J154754.2+443907 участвовали 10-метроый оптический телескоп Кека на Гавайских островах, крупнейшие радиотелескопы VLA и GMRT, космические рентгеновские обсерватории Chandra и Swift и XMM-Newton. Программу координировала аспирантка из Калифорнийского технологического института Юйхань Яо», — говорит научный руководитель российской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.

«Телескоп eROSITA наблюдал этот объект вскоре после пика кривой блеска. Эти наблюдения показали, что AT2020mrf /SRGe J154754.2+443907 является самой яркой из известных „коров“, со светимостью более ~2×1043 эрг/с. Объяснить такую светимость могла бы молодая быстро вращающаяся (с периодом порядка 10 миллисекунд) нейтронная звезда со сверхсильным магнитным полем (порядка 1014 Гаусс) — так называемый магнитар, или только что рожденная черная дыра, аккрецирующая вещество разорвавшейся звезды-прародителя в сверхкритическом режиме. В любом случае не вызывает сомнений, что мы стали свидетелями рождения релятивистского компактного объекта в результате взрыва массивной звезды», — говорит главный научный сотрудник ИКИ РАН, член-корреспондент РАН Марат Гильфанов.

Статья об этом открытии отправлена в международный астрофизический журнал The Astrophysical Journal и выложена на сайте препринтов arXiv.org.

AT2020mrf /SRGe J154754.2+443907 уже потух, и многие вопросы остались без ответа. Чтобы прояснить природу таких источников и понять физические механизмы, определяющие их поведение, требуется своевременно находить и детально исследовать новые объекты этого класса. Важную роль в этой работе играет продолжающийся обзор всего неба телескопом eROSITA. Группа по исследованию внегалактических транзиентов по данным телескопа eROSITA в ИКИ РАН, в которую входят член-корреспондент РАН Марат Гильфанов, профессор РАН Сергей Сазонов, академик Рашид Сюняев, молодые кандидаты наук Павел Медведев и Георгий Хорунжев, продолжает поиск новых «коров» на непрерывно меняющемся рентгеновском небе.
https://aboutspacejornal.net/2022/01/21/спектр-рг-открыл-рентгеновское-изл/

"Радиоастрон" помог обнаружить двойную систему сверхмассивных черных дыр

Международная группа ученых получила новые указания на существование двойной сверхмассивной черной дыры в далекой галактике OJ 287 с помощью «Радиоастрона». Статья об открытии опубликована в The Astrophysical Journal. От России в исследовании принимали участие ученые из Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Московского физико-технического института и Крымской астрофизической обсерватории.

Рисунок, иллюстрирующий прохождение малой черной дыры через аккреционный диск большой в двойной системе сверхмассивных черных дыр. Источник: R. Hurt (NASA/JPL) & Abhimanyu Susobhanan (Tata Institute of Fundamental Research)

Галактика OJ287 находится на расстоянии 5 миллиардов световых лет от Земли. Она принадлежит к особой категории галактик, называемых блазарами. Главной характеристикой блазара является сверхмассивная черная дыра в его центре, аккрецирующая вещество, газ и пыль. Когда вещество падает на черную дыру, оно сталкивается с другим веществом и нагревается, в результате этого процесса вокруг дыры образуется светящийся аккреционный диск. Кроме того, пара осесимметричных плазменных струй, называемых джетами, выбрасывается из центральной области блазара, и одна из них направлена в сторону Земли. Точный механизм формирования этих струй до сих пор неизвестен. OJ 287 замечательна еще по одной причине. В ее центре находится не одна, а две сверхмассивные черные дыры, причем вторая (менее массивная) вращается вокруг первой, дважды пронзая ее аккреционный диск каждые 12 лет. Эта система является сегодня единственным известным представителем тесной двойной сверхмассивной черной дыры.

Один из главных вопросов, связанных с двойными системами и интересующих ученых: как пара таких черных дыр сливается в конечном итоге, — так называемая проблема финального парсека. Теория предполагает, что все двойные черные дыры будут оставаться на расстоянии около одного парсека бесконечно долго из-за замедления времени вблизи релятивистского объекта. Излучаемые такой системой гравитационные волны могут подтвердить или опровергнуть эту теорию.

Две черные дыры в OJ287 находятся настолько близко друг к другу, что должны излучать гравитационные волны, а это, в свою очередь, приводит к сжатию их орбит. «Это гравитационное излучение, как мы ожидаем, вскоре может быть обнаружено с помощью интерферометров космических гравитационных волн, таких как космическая система LISA, что окончательно подтвердит существование двойной системы в OJ 287», — говорит участник исследования, член-корреспондент РАН Юрий Ковалев, руководитель лабораторий в МФТИ и ФИАН.

Открытие было сделано благодаря методу наблюдений, известному как радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ). Принцип РСДБ, предложенный советскими учеными Леонидом Матвеенко, Николаем Кардашевым и Геннадием Шоломицким в середине 1960-х годов, заключается в одновременном наблюдении объекта на небе разными телескопами. Синхронизация сигнала с каждой антенны и последующая корреляция позволяют восстанавливать изображения удаленных астрофизических объектов с высочайшим угловым разрешением, эквивалентным тому, которое достигалось бы телескопом размером с Землю. При этом чем больше собирательная поверхность и чем короче длина волны наблюдения, тем выше угловое разрешение.

Коллаж, показывающий системы наблюдений и изображения искривленного джета в активной галактике OJ 287. Сверху вниз: глобальная группа радиотелескопов, включая космическую обсерваторию «Спектр-Р» (диаметр 10 м, не в масштабе) проекта «Радиоастрон», обеспечивает наблюдения с рекордным разрешением 12 микросекунд дуги, или около двух световых месяцев; изображения, полученные в диапазоне миллиметровых и сантиметровых волн на наземных радиоинтерферометрах. © Эдуардо Рос (MPIfR); радиоизображения от Gómez и др. (The Astrophysical Journal, 2022 г.); Земной шар от worldmapgenerator.com; схематическое изображение «Радиоастрон» от НПО им. С. А. Лавочкина

Ученым удалось восстановить изображение OJ 287 с самым высоким разрешением (уровнем четкости), достигнутым на сегодня, используя наземно-космические РСДБ-наблюдения. Участие 10-метровой орбитальной антенны «Спектр-Р» (космическая миссия «Радиоастрон», возглавляемая Астрокосмическим центром при поддержке Роскосмоса) помогло сформировать виртуальный радиотелескоп размером в 15 раз больше Земли. При этом было достигнуто разрешение около 12 угловых микросекунд, или около 2 световых месяцев. Другими словами, полученное изображение настолько детализировано, что, обладая таким разрешением, можно с Земли увидеть монету в 1 рубль на поверхности Луны. «Мы еще никогда не наблюдали внутреннюю структуру кандидата на сверхмассивную двойную черную дыру OJ287 с такой четкостью», — рассказывает Юрий Ковалев.

Анализ полученных изображений показал, что плазменная струя объекта сильно изогнута, и это подтверждает, что перед нами двойная черная дыра.

Наблюдения в поляризованном свете показали топологию магнитного поля самой внутренней части струи и подтвердили его тороидальную конфигурацию. Оказалось, что начало джета пронизано спиральным магнитным полем.

«Эти результаты помогли нам продвинуться еще на один шаг в расширении наших знаний о морфологии релятивистских джетов вблизи центральной машины, подтвердить роль магнитных полей в запуске джетов. Мы получили новые указания на двойную систему сверхмассивных черных дыр в сердце OJ287», — заключает участник исследования профессор РАН Александр Пушкарев, ведущий научный сотрудник КрАО и ФИАН.

Публикация

J. L. Gómez и др. “Probing the innermost regions of AGN jets and their magnetic fields with RadioAstron. V. Space and ground millimeter-VLBI imaging of OJ 287”. The Astrophysical Journal, 924, 122 (2022): https://iopscience.iop.org/article/10.3 … 357/ac3bcc

Информация и фото предоставлены пресс-службой МФТИ

Разместила Наталья Сафронова Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
https://scientificrussia.ru/articles/ra … cernyh-dyr

Сверхрассеянные галактики формируются из обычных под действием лобового обдирания

Рис. 1. Камертон Хаббла. Эдвин Хаббл предположил, что галактики появляются в виде сферически симметричных облаков (эллиптические галактики типа E0), а затем из-за имеющегося вращательного момента сплющиваются и вытягиваются, становясь дисковыми (галактики типа S0). Далее они приобретают спирали, которые сходятся либо в центральной точке (верхний рукав), либо в вытянутой перемычке (нижний рукав). Эта эволюционная теория успела безнадежно устареть еще при жизни Хаббла. Рисунок с сайта en.wikipedia.org

Сверхрассеянные галактики были открыты совсем недавно — около 30 лет назад. Это довольно крупные галактики, в которых очень мало звезд: размером они в среднем с наш Млечный Путь, а звезд в них раз в 100 меньше. Из-за этого они тусклые и до недавнего времени их толком невозможно было наблюдать. Современная техника позволяет изучать эти уникальные космические объекты, поэтому сейчас сверхрассеянные галактики привлекают повышенное внимание астрономов. С ростом числа примеров стало понятно, что сверхрассеянные галактики не вписываются в существующие сценарии эволюции галактик: не было ясно, откуда они берутся, и что с ними происходит в дальнейшем. В недавней работе международной группе астрономов, в которую входят и сотрудники ГАИШ им. П. К. Штернберга МГУ, удалось ответить на эти вопросы. Авторы смогли идентифицировать 16 галактик, которые подходят на роль предков сверхрассеянных галактик и карликовых эллиптических галактик. Оказалось, что изначально это были обычные галактики, которые попали в галактические скопления. В результате взаимодействия с межгалактической плазмой — так называемого лобового обдирания — они лишились большей части своего газа, то есть остались без материала для формирования новых звезд. Эти наблюдения позволили построить модель, которая полностью описывает жизненный путь сверхрассеянных галактик.

Как-то в одной школе ученики выпустили поросят с нарисованными на спинах номерами 1, 2 и 4. Поймав этих троих, учителя еще долго искали несуществующего поросенка под номером 3. Байка о таком розыгрыше давно бродит по интернету (есть свидетельства, что кто-то пытался претворить его в жизнь). Розыгрыш построен на том, что люди чувствуют подвох, если в последовательности с известным шагом (здесь это ряд натуральных чисел) зияет явная дыра. И естественная реакция — либо найти недостающего поросенка, либо объяснить, почему его нет. Природа тоже иногда «разыгрывает» ученых, подкидывая им такие последовательности с пропавшими звеньями.

Например, астрономы хорошо знают, что звезды не любят летать поодиночке, а обычно собираются в группы (речь, конечно, о больших масштабах расстояний). Традиционно группы из десятков и сотен звезд называются рассеянными скоплениями, группы, в которых число звезд лежит в пределах от нескольких тысяч до нескольких миллионов, называются шаровыми скоплениями, а группы, в которых больше сотни миллионов звезд, — галактиками. Логично спросить: а где же группы с десятками миллионов звезд? (Корректнее, конечно, спрашивать про массу скопления, но сейчас это неважно.)

Длительное время примеров таких групп не было известно и перед астрономами стояла задача — нужно было либо их найти (как того поросенка), либо доказать, что таких групп во Вселенной существовать не может. Она решилась примерно за полвека: активные поиски привели к открытию как более массивных шаровых скоплений (было показано, что в скоплении Омега Центавра не менее десяти миллионов звезд), так и совсем небольших галактик (рекордсмен тут — карликовая галактика Segue 2, в которой всего полмиллиона звезд). В последнее время, кстати, такие галактики открывают и изучают очень активно (про одну из них рассказано в новости В центре ультракомпактной карликовой галактики найдена сверхмассивная черная дыра, «Элементы», 31.08.2018). То есть в данном случае дело было в недостаточной выборке и трудностях наблюдения: сверхмассивные звездные скопления очень редки, а маломассивные галактики очень тусклы. Провал, разделяющий скопления и галактики, исчез, но возникла новая проблема — как все-таки отличать эти типы объектов. Среди астрофизиков был устроен опрос, а потом вышла и статья о том, что же на самом деле определяет галактику (нужно учитывать множество дополнительных факторов: наличие темной материи, собственных галактик-спутников, неоднократные вспышки звездообразования и т. д.) и где нужно проводить границу между скоплениями и галактиками (D. A. Forbes, P. Kroupa, 2013. What Is a Galaxy? Cast Your Vote Here).

Похожая история и с черными дырами. Известно, что существуют черные дыры с массами до десяти солнечных. Они формируются в результате взрыва массивных звезд в конце их жизни. Существуют и сверхмассивные черные дыры c массами от ста тысяч солнечных, которые сидят в центре большинства галактик (см. Черная дыра галактики M87: портрет в интерьере, «Элементы», 14.04.2019). Но вот с промежуточными дырами, которые бы заняли собой зияющий провал масс в целых четыре порядка, до сих пор большие проблемы. Рождение отдельных черных дыр промежуточных масс находят гравитационно-волновыми детекторами (см. Зафиксирован гравитационно-волновой след от рождения черной дыры промежуточной массы, «Элементы», 07.09.2020), но вопрос, имеется ли сколько-нибудь значительное количество таких дыр сейчас и существовали ли они когда-нибудь в прошлом, остается открытым (ответ на него очень важен, например, для понимания механизмов формирования сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной).

Еще об одном из недостающих звеньев в непрерывной последовательности характеристик пойдет речь дальше.

Начать нужно с 1920-х годов, когда Эдвин Хаббл, фактически, увеличил для человечества размеры Вселенной в миллионы раз — он доказал, что она не ограничивается нашей Галактикой. Наблюдая за цефеидами в Туманности Андромеды, он определил, что она находится на расстоянии 2,5 млн световых лет от нас, — это слишком далеко, чтобы быть частью Млечного Пути. Значит, это другая галактика, и в ней горят такие же звезды, как и в нашей. Эти наблюдения Хаббл провел еще в 1924 году, но из-за того, что в научной среде у него было много критиков, сообщение об открытии сначала было опубликовано в газете The New York Times. В научном журнале статья появилась лишь в 1929 году (E. P. Hubble, 1929. A spiral nebula as a stellar system, Messier 31).

Вслед за Андромедой были «открыты» десятки других галактик. Оказалось, что астрономы давно видели их, но, не умея определять расстояния, считали эти «размытые облачка» туманностями, принадлежащими Млечному Пути. Чем больше галактик удавалось обнаружить, тем сильнее бросалось в глаза, какими разными они бывают (астрономы говорят о разной морфологии). Конечно же, интересно было выяснить, сколько вообще есть различных типов и почему галактики такие разные?

Первый шаг в изучении новых объектов (любой природы) — это классификация. Первую классификацию галактик предложил все тот же Эдвин Хаббл, разделив галактики на три типа: эллиптические (похожие на вытянутое яйцо, без внутренних особенностей), спиральные (есть хорошо видные спиральные рукава, закрученные вокруг центральной части) и линзовидные (промежуточный тип). Он же остроумно предложил свой вариант эволюции: галактики изначально формируются в виде эллиптических облаков, их структура со временем усложняется, появляется плоский галактический диск и в некоторых случаях выделяются спирали, механизм образования которых был тогда еще не ясен.

Довольно скоро стало понятно, что хотя классификация с точки зрения морфологии галактик получилась очень удачной, в ее интерпретации Хаббл не прав. Выяснилось, что в эллиптических галактиках в основном находятся старые звезды, в то время как в спиральных есть много молодых звезд. Значит, эллиптические галактики никак не могли быть предками спиральных. Кроме того, со временем было открыто множество галактик, непохожих ни на спиральные, ни на эллиптические, — их тоже надо было как-то встроить в более общую морфологическую классификацию.

Развитие наблюдательной техники позволило узнать о галактиках много нового: их спектр, излучение в радио- или рентгеновском диапазонах, а в самых близких галактиках — даже увидеть отдельные звезды. Так постепенно линейная теория эволюции, предложенная Хабблом и основанная только на морфологии, сменилась более сложной, в которой галактики взаимодействуют друг с другом, с плазмой, с падающим на них межгалактическим газом и действующим в них самих активных ядрах (подробнее про современные представления об эволюции галактик рассказано в новости Что мы узнали об эволюции галактик за последние 20 лет, «Элементы», 17.08.2018). При этом одномерная классификация уступила место многомерным пространствам характеристик, в которых множество известных галактик более-менее равномерно распределяется по доступным координатам, таким как звездная или полная масса, возраст, размер, металличность, масса и активность сверхмассивной черной дыры, темп звездообразования, цвет, сила эмиссионных линий в спектре, и т. д.

Приведем несколько примеров таких распределений.

На рис. 2 показана «Основная последовательность» звездообразующих галактик, в которой они располагаются в зависимости от своей звездной массы и скорости звездообразования. Линейные зависимости (разные для разных типов галактик) протянулись из нижнего левого угла в правый верхний. Вероятность найти одинокую галактику в пустых углах графика исчезающе мала.

Рис. 2. «Основная последовательность» галактик. По вертикальной оси отложен темп звездообразования, по горизонтальной оси — масса. По своей природе галактики на этом графике делятся на несколько групп: галактики с активным звездообразованием (синие, их больше всего), галактики, в которых новые звезды почти не формируются (красные), галактики, переходящие из стана звездообразующих в лагерь мертвых (зеленые), а также «экстремальные» галактики со взрывным темпом звездообразования (фиолетовые). Для каждой из этих групп имеется непрерывная линейная зависимость (для каждой группы своя) между массой и количеством новых звезд. По мере исчерпания запасов газа галактики переходят из одной группы в другую, спускаясь сверху вниз на графике и обеспечивая непрерывность между группами. Рисунок с сайта candels-collaboration.blogspot.com

Фундаментальная плоскость эллиптических галактик (рис. 3), связывает уже три параметра: эффективный радиус галактики, ее поверхностную яркость и дисперсию скоростей звезд в ней. Эта плоскость, опять же, показывает, что существует закономерность: чем галактика больше, тем она ярче и тем хаотичнее движутся звезды в ней. Трудно найти галактику, которая будет лежать далеко от этой плоскости, и наоборот, если вы нашли новую эллиптическую галактику, то скорее всего уже известны сотни других галактик, похожих на нее.

Рис. 3. Компьютерная симуляция фундаментальной плоскости эллиптических галактик. В логарифмических масштабах отложены эффективный радиус (Re), дисперсия скоростей (σ0) и средняя поверхностная яркость (Lr). Точками указаны отдельные галактики из симуляции, а поверхность зеленоватого цвета показывает усредненное положение всей фундаментальной плоскости. Рисунок из презентации S. P. Driver. Galaxy Dynamics (Basic)

На BPT-диаграмме (BPT diagram), которая названа по первым буквам фамилий предложивших ее астрономов (J. A. Baldwin, M. M. Phillips, R. Terlevich, 1981. Classification parameters for the emission-line spectra of extragalactic objects), галактики распределяются по силе своих эмиссионных линий (рис. 4). Это позволяет отделить «тихие» галактики от галактик с активными ядрами, в которых основной вклад в яркость дает сверхмассивная черная дыра в центре.

Рис. 4. BPT-диаграмма, позволяющая отделить обыкновенные звездообразующие галактики (голубые точки) от галактик с активными ядрами (красные точки). По вертикальной оси отложено отношение яркости спектральной линии кислорода к водородной линии Hβ серии Бальмера, по горизонтальной оси — отношение намного более редкой линии азота к водородной линии Hα серии Бальмера. Серыми точками указаны композитные галактики — в них присутствует активное ядро и формируются новые звезды. Этот серый участок еще раз подчеркивает мысль об условности многих классификаций и непрерывности перехода одних процессов в другие. Рисунок с сайта astrobites.org

Все эти разные графики схожи в одном — распределения непрерывны, то есть в них нет совсем уж обособленных областей, в которых сидели бы, как на острове, какие-то совсем уж уникальные галактики. И тут мы возвращаемся к нашим «поросятам». Если такие «изгои» будут обнаружены, то каждый занимающийся галактиками астроном захочет сделать две вещи: во-первых, — как-то заполнить ведущий к ним провал (найдя недостающие промежуточные галактики, которые перекинут мостик от одной группы к другой), во-вторых, — понять, как эти галактики туда попали (были ли они с самого начала уникальными и всегда отличались от своих собратьев, либо какие- то процессы сильно изменили их на ранней стадии, выкинув их на обочину области параметров).

Сверхрассеянные галактики (ultra diﬀuse galaxy, UDG) были именно такими «изгоями». Только недавно удалось пролить свет на их историю и связать UDG с обычными галактиками. Сверхрассеянные галактики обнаружили всего 30 лет назад. Это довольно крупные галактики размером с наш Млечный Путь, но в них в сто раз меньше звезд. Хотя сейчас таких галактик известно несколько сотен, их «генеалогия» изучена очень плохо — они не вписываются в достаточно стройную картину галактической эволюции. Их изучением занимаются в том числе астрономы ГАИШ МГУ (см. В центре ультракомпактной карликовой галактики найдена сверхмассивная черная дыра, «Элементы», 31.08.2018).

Следует отметить, что совершенствование телескопов и техники наблюдений в последние десятилетия привело к открытию совершенно новых типов галактик, которые раньше были либо вообще невидимы (вроде UDG), либо их полные размеры были неправильно измерены (например, гигантские галактики низкой поверхностной яркости, по своим размерам и массе значительно превосходящие Млечный Путь, см. Гигантские галактики низкой яркости формируются за счет вещества своих компаньонов?, «Элементы», 21.04.2021). Это еще раз говорит о важности построения общей эволюционной картины для галактик.

Несмотря на всё разнообразие красивых названий типов галактик, часть из которых использована в этой статье (сверхрассеянные, эллиптические, карликовые эллиптические, галактики-медузы, дисковые, линзовидные), а еще большая часть не использована (сейфертовские, лаймановского скачка, карликовые сфероидальные, квазары, блазары, с противовращением, с полярным кольцом, неправильные и т. д.), нужно помнить, что все эти названия зачастую условны. Появлялись они во многом в силу исторических причин по мере открытия и нужны ученым для того, чтобы разобраться в непрерывном «пространстве» галактик, где один класс плавно перетекает в другой, а некоторые галактики даже могут принадлежать к нескольким типам одновременно.

Предполагалось, что UDG — это «неудавшиеся» галактики, которые начали формироваться в областях повышенной концентрации темной материи (по современным представлениям так формируются все галактики), но быстро растеряли весь газ. Если сильно упростить, то можно сказать, что зарождающаяся галактика состоит из двух компонентов — темной материи и газа, причем темная материя отвечает за размеры будущей галактики, а газ отвечает за количество звезд в ней. Такое предположение в первом приближении объясняло появление сверхрассеянных галактик, хотя никто не мог точно ответить на важный вопрос: а куда, собственно, делся газ?

Выдвигались разные гипотезы, основанные на механизмах, уже наблюдавшихся в других галактиках. Отсутствие больших запасов газа в UDG пытались объяснить и приливными гравитационными взаимодействиями между пролетающими парами галактик (J. E. Gunn, J. R. Gott III, 1972. On the Infall of Matter Into Clusters of Galaxies and Some Effects on Their Evolution), и при помощи звездных ветров, порожденных многочисленными вспышками сверхновых внутри галактики, которые вымели весь газ наружу (A. Dekel, J. Silk, 1986. The Origin of Dwarf Galaxies, Cold Dark Matter, and Biased Galaxy Formation), и через обдирание холодного газа горячей межгалактической плазмой, заполняющей пространство в скоплениях галактик (B. Moore et al., 1996. Galaxy harassment and the evolution of clusters of galaxies).

Рис. 5. Зависимость характерных размеров галактик и звездных скоплений от абсолютной звездной величины. Этот график взят из статьи, в которой было заявлено об открытии нового класса объектов — тех самых сверхрассеянных галактик (P. van Dokkum et al., 2015. Spectroscopic Confirmation of the Existence of Large, Diffuse Galaxies in the Coma Cluster). Серыми точками внизу слева обозначены известные звездные скопления (GCs и ECs), в центре и вверху справа — различные классы карликовых галактик, а также гигантские эллиптические галактики (gEs). Красные точки вверху — это как раз сверхрассеянные галактики, которые было предложено выделить в отдельный класс из-за их уникальных характеристик. Кажется, что эти галактики не сильно отличаются от своих серых соседей, но у этого графика логарифмические шкалы, то есть при одной и той же яркости UDG-галактики в среднем в десять раз больше, чем, например, карликовые эллиптические галактики, расположенные на графике сразу под ними

Ни один из этих процессов не наблюдался в UDG-галактиках напрямую, так что гипотезы оставались гипотезами, а сверхрассеянные галактики — загадочными галактиками. Однако была важная зацепка — подавляющее большинство сверхрассеянных галактик находятся не в изоляции, а принадлежат тому или иному скоплению галактик.

Наблюдательное исследование объектов в астрономии традиционно идет двумя путями: надо либо искать новые подобные объекты, либо более детально исследовать уже имеющиеся. И то, и другое в случае с UDG крайне затруднительно, ведь их поверхностная яркость (для протяженных объектов используется именно такая величина — это звездная величина, деленная на угловую площадь) меньше яркости ночного неба и поэтому изучение таких галактик требует долгих наблюдений на мощных телескопах, специальных алгоритмов обработки изображений и, конечно, некоторой удачи. Альтернативным и более многообещающим подходом кажется поиск потенциальных предков сверхрассеянных галактик. Но чтобы этот подход сработал, нужно, во-первых, научно обосновать, какие именно галактики следует считать предками, а во-вторых, эти предки должны легче обнаруживаться.

Именно этим путем пошла международная группа астрономов, куда в том числе входят сотрудники ГАИШ им. П. К. Штернберга Игорь Чилингарян, Антон Афанасьев, Иван Катков и Кирилл Гришин (студент на момент подачи статьи в журнал, он указан первым автором, то есть внес определяющий вклад в работу). Используя архивные данные оптического обзора SDSS, ученые нашли 11 галактик в скоплениях Волос Вероники и Abell 2147, сходных по размерам и поверхностной яркости с UDG, но с важным отличием: хотя в них и не было активного звездообразования, голубые цвета этих галактик свидетельствуют о большом количестве молодых, только недавно появившихся звезд. Значит звездобразование в этих 11 галактиках только закончилось.

Рис. 6. Галактики в скоплении Волос Вероники, выбранные для исследования. Их голубой цвет говорит об изобилии молодых звезд. Масштабный отрезок в каждой врезке соответствует расстоянию 10 килопарсек, это немного больше 30 000 световых лет (для сравнения — диаметр Млечного Пути составляет ~100 000 световых лет). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Astronomy

Возникла гипотеза, что впервые удалось наблюдать предков UDG-галактик, и ее следовало проверить. Важная особенность, облегчившая работу: молодые звезды обычно яркие, а значит эти галактики проще наблюдать: на получение изображений сравнимого качества для галактики из выборки телескоп потратит примерно в 10 раз меньше времени по сравнению с классической UDG.

Первичный анализ данных показал, что у большинства из этих 11 галактик есть еще одна общая деталь. Летя сквозь скопление галактик, они оставляют за собой протяженный хвост, в котором как раз идет активное звездообразование. Такие «хвостатые» галактики были известны давно, для них даже придумали особое название: «галактики-медузы» (jellyfish galaxy).

Рис. 7. Инфракрасный снимок галактики-медузы, с которой горячая межгалактическая плазма срывает часть газа. В этом газовом хвосте, остающимся за галактикой, начинается активное звездообразование (оранжевые узелки под диском галактики). Изображение с сайта eso.org

Собрав все имеющиеся данные с разных телескопов — наземных и оптических, — которые наблюдали выбранные галактики, группа получила звездные величины каждой из них примерно в 10 различных фильтрах (от ближнего ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона). Этого в принципе достаточно, чтобы прикинуть массу, возраст и динамику движения звезд в галактиках. Но для такой небольшой выборки настолько удаленных галактик (скопление Abell 2147 находится от нас в 330 млн св. лет, а скопление Волос Вероники — в 490 млн св. лет) хочется иметь более надежные сведения, поэтому часть галактик наблюдали на спектрографах, установленных на 6,5-метровом телескопе обсерватории MMT (Аризона, США) и 8-метровом телескопе Gemini North (Гавайи, США). Кроме того, авторам улыбнулась удача и они нашли в этих двух скоплениях еще пять галактик с похожими хвостами, которые также были добавлены в выборку. Эти пять галактик были слишком тусклыми, чтобы попасть в обзор SDSS, но авторы постарались использовать все доступные на сегодняшний день базы данных.

Сравнивая цвета (напомню, что речь не только про оптический диапазон, но и про ИК- и УФ-цвета) всех шестнадцати галактик, составляющих полную выборку, астрономы смогли во многом воссоздать их историю. Почти во всех галактиках звезды явно делятся на две группы: старые красные, сопоставимые по возрасту с самой галактикой, и новые голубые, появившиеся в результате мощной вспышки звездообразования. В каждой галактике вспышка как началась, так и закончилась очень резко, что говорит о каком-то едином событии, затронувшем всю галактику. Именно в этот короткий период (по астрономическим меркам) в них появилось в среднем около 30% всех звезд, на что ушло больше 60% свободного газа. Это лишило галактики большей части строительного материала для новых звезд (образование звезд — крайне неэффективный процесс в том смысле, что далеко не весь газ собирается в звезды, поэтому удаление половины газа из галактики может остановить этот процесс в принципе). Скорости движения звезд в этих галактиках свидетельствуют о высокой доле (от 70% до 95%) темной материи в их массе. Это больше обычной доли темной материи в галактиках, то есть они правда «задумывались» как полноценные галактики.

Что еще стало известно об их прошлом? Прекращение звездообразования скорее всего связано с лобовым давлением (см. Ram pressure, также используется термин «лобовое обдирание»). Суть этого эффекта такова. Когда молодая галактика влетает в скопление, часть газа в ней, сталкиваясь с межгалактической плазмой, уплотняется и сильно перемешивается. Это запускает мощную, но короткую вспышку звездообразования, а часть газа выметается, формируя тянущийся за галактикой хвост. Важен и угол, под которым галактика влетает в скопление: при движении прямо к его центру лобовое сопротивление плазмы очень сильно, газ выметается из галактики быстро и в итоге запускается лишь незначительное звездообразование и почти не формируется хвост. Такие галактики должны быть еще тусклее обычных UDG, что делает совсем призрачными шансы на их обнаружение нынешним поколением телескопов. Авторам удалось даже измерить градиент (плавное изменение) времени прекращения звездообразования в дисках галактик из выборки — он совпадал с направлением движения галактики в скоплении. То есть та сторона галактики, которая первой влетела в скопление и подверглась лобовому обдиранию, в среднем содержит более старые звезды, чем другая сторона.

А что можно сказать про будущее этих галактик? Используя численное моделирование, можно предсказать их судьбу. Астрономия хорошо разбирается в том, как эволюционирует звезда известной массы: более-менее надежно известны почти все ее характеристики от времени, которое требуется на формирование и запуск ядерной реакции в ядре, до цвета и размера на финальной стадии эволюции. Таким образом, если известны возраст и масса всех звезд в галактике, то можно построить точную модель, которая позволит взглянуть на галактику через год, миллион, миллиард и даже 10 миллиардов лет. Понятно, что даже в карликовой галактике около миллиарда звезд и каждую измерить невозможно, но данных, собранных авторами, оказалось достаточно, чтобы с неплохой точностью смоделировать будущее галактик из выборки.

Получилось, что в случае пассивной эволюции (догорание уже существующих звезд без образования новых и без столкновений с другими галактиками) за следующие 10 миллиардов лет часть темной материи будет утеряна при взаимодействии с более массивными галактиками скопления. А это раздует наши галактики на 25%. Произойдет это из-за того, что свойства темной материи отличаются от привычной нам барионной материи: гало темной материи одновременно и простирается дальше самых удаленных звёзд галактики, и сильнее сконцентрировано в ее центре. Говоря научным языком, гравитационный потенциал у темной материи более крутой чем у барионной. При этом темная материя своим тяготением увлекает за собой звезды, которые тоже сильнее концентрируются ближе к ядру галактики. Но если темной материи становится меньше, то гравитационный потенциал галактики выполаживается и звездам становится проще расползаться к ее окраинам. В результате звездная масса не изменяется, а поверхностная яркость падает. Также уменьшается дисперсия скоростей и даже звездная металличность (то есть процентное содержание элементов тяжелее водорода в звездах). Последнее выглядит контринтуитивно, но если сейчас большой вклад в общую металличность вносят появившиеся во время последней вспышки звездообразования молодые массивные звезды, то через 10 миллиардов лет от них не останется и следа и металличность будет в основном определяться старыми небольшими звездами с низкой металличностью, которые появились вместе с самой галактикой и для которых какие-то 10 миллиардов лет — не срок.

Рис. 8. Слева — соотношение дисперсии скоростей и светимости (соотношение Фабер — Джексона). Справа — соотношение «металличность — светимость». Согласно модели, построенной авторами обсуждаемой статьи, галактики из выборки будут эволюционировать из области обычных маломассивных галактик (серое облако в правом верхнем углу) в сторону карликовых эллиптических (зеленые звездочки) и сверхрассеянных галактик (красные точки), где и останутся, не достигнув области еще более экстремальных карликовых сфероидальных галактик. Начало каждой стрелки показывает текущее положение галактики, конец — ее положение через 10 миллиардов лет. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Astronomy

Если представить это изменение параметров галактик на графиках в классических координатах (например, описывающих закон Фабер — Джексона, рис. 8, слева), то будет видно, что эволюция со временем приведет семь из первичной выборки в 11 галактик в ту область, которую сейчас занимают UDG, а оставшиеся четыре — в область чуть более массивных и ярких карликовых эллиптических галактик.

Примечательный (и ни в коем случае не побочный) результат работы состоит в том, что и карликовые эллиптические галактики (dE), чья «генеалогия» тоже была не до конца ясна, вписались в общий эволюционный сценарий. Сама идея связи UDG- и dE-галактик не нова (C. J. Conselice, 2018. Ultra Diffuse Galaxies are a Subset of Cluster Dwarf Elliptical/Spheroidal Galaxies), но именно в обсуждаемой статье гипотеза была подтверждена наблюдательно. К какому конкретному типу станут принадлежать галактики, захваченные гравитацией скопления, зависит от их первоначальной массы: те, что полегче, станут UDG, те, что чуть массивнее — карликовыми эллиптическими.

Благодаря обсуждаемой работе мы теперь можем реконструировать весь жизненный цикл UDG-галактики (рис. 9). Она должна была появиться вне какого-либо скопления как обычная карликовая или просто маломассивная дисковая галактика (таких очень много) с неторопливым, достаточно постоянным темпом звездообразования (скажем, 10 звезд в год), которая под действием гравитации была притянута в скопление. При этом часть ее галактического газа уносится прочь лобовым обдиранием (из которого образуется галактический хвост, делающий галактику похожей на медузу), а часть под действием этого же обдирания начинает уплотняться и собираться в протозвезды, запуская вторую, самую мощную и последнюю вспышку звездообразования (до сотни новых звезд в год). Эта галактика имеет высокую тангенциальную скорость, то есть никогда не попадет в центр скопления, где ее могут разрушить приливные силы.

Рис. 9. Пунктирной линией показан вероятный сценарий формирования сверхрассеянной галактики: маломассивная дисковая галактика попадает в гравитационное поле скопления галактик. Лобовое давление выметает часть газа, запуская звездообразование как в диске, так и в появившемся «хвосте». По мере исчерпания запасов газа звездообразование затухает, хотя новые звезды еще горят, окрашивая галактику в голубой цвет (галактики именно на такой стадии своей жизни были исследованы в обсуждаемой работе). На последнем, самом продолжительном и бессобытийном этапе галактика теряет свои морфологические особенности, потихоньку тускнеет и становится типичной сверхрассеянной галактикой. Рисунок с сайта msu.ru

Со временем, когда галактика пройдет через все промежуточные стадии, какие-либо особенности ее морфологии (спирали, перемычки), если изначально и были, исчезнут, а новые звезды, если и будут формироваться, то намного реже, чем даже в Млечном Пути (сейчас в нашей Галактике формируется в среднем одна звезда в год). В результате галактика потускнеет и «распухнет», то есть ее звезды будут меньше концентрироваться в центре и расползутся по окраинам, где и продолжат неторопливо доживать свою жизнь. А ее саму астрономы с далекой планеты отнесут к редкому для них типу сверхрассеянных галактик.

Источник: Kirill A. Grishin, Igor V. Chilingarian, Anton V. Afanasiev, Daniel Fabricant, Ivan Yu. Katkov, Sean Moran & Masafumi Yagi. Transforming gas-rich low-mass disky galaxies into ultra-diffuse galaxies by ram pressure // Nature Astronomy. 2021. DOI: 10.1038/s41550-021-01470-5.

Марат Мусин
https://elementy.ru/novosti_nauki/43390 … obdiraniya

Поделиться2892022-01-24 08:52:11

Автор: alexandrion12
Администратор

Тектоника плит на Земле может быть связана с гравитацией Солнца и Луны

В новом исследовании, проведенном группой под руководством геофизика Анны Хофмайстер (Anne M. Hofmeister) из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, США, предполагается, что несбалансированные силы и моменты в системе Земля-Луна-Солнце обусловливают циркуляцию мантии в целом.

Этот новый анализ предлагает альтернативу гипотезе, согласно которой движение тектонических плит связано с конвекционными потоками в мантии Земли. Конвекция представляет собой всплывание нагретых жидкостей, и это понятие неприменимо к твердым горным породам, считают Хофмайстер и ее коллеги. На их взгляд, перемещения крупных объектов вызываются механическими силами, а не теплом.

Процессы в недрах Земли часто моделируются как рассеяние тепла, генерируемого за счет внутренней радиоактивности и остаточной энергии от космических столкновений, происходивших при формировании планеты. Но даже сторонники гипотезы конвекционного перемешивания материала мантии признают, что количества внутренней тепловой энергии недостаточно для крупномасштабной тектоники плит. Существуют также и другие проблемы, связанные с использованием конвекции для объяснения наблюдаемых перемещений литосферных плит.

Вместо этого движение литосферных плит может быть обусловлено тем, что Солнце оказывает настолько мощное гравитационное воздействие на Луну, что это вызывает вытягивание орбиты Луны вокруг Земли.

Со временем положение барицентра – центра масс между двумя движущимися по общей орбите телами, Землей и Луной – сместилось ближе к поверхности Земли и в настоящее время осциллирует, смещаясь на 600 километров каждый месяц по отношению к центру Земли, пояснила Хофмайстер. В результате возникают внутренние напряжения, поскольку Земля продолжает вращаться вокруг своей оси.

«Поскольку осциллирующий барицентр лежит на расстоянии около 4600 километров от центра Земли, тангенциальное орбитальное ускорение Земли и гравитационное притяжение Солнца являются неуравновешенными нигде, кроме самого барицентра, - сказала Хофмайстер. – Теплые, толстые и прочные внутренние слои планеты могут противостоять этим напряжениям, но ее тонкая, холодная и хрупкая литосфера трескается».

Но как протестировать эту гипотезу? Хофмайстер говорит, что одним из возможных тестов будет подробное изучение тектоники плит на Плутоне, который имеет слишком малые размеры и низкие температуры для конвекции, но входит в систему с массивным спутником и отличается удивительно молодой поверхностью».

Исследование опубликовано в специальном сборнике трудов Американского геологического общества, посвященном геологу Уоррену Б. Гамильтону.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0122194135

Богатые альфа-элементами «молодые» звезды оказались совсем не молодыми

Богатые альфа-элементами гигантские звезды, которые должны иметь небольшой возраст, согласно теории, рассматривались учеными как аномальная популяция, поскольку их наблюдаемые свойства не укладываются в теоретическую картину химической эволюции Галактики.

В новом исследовании, проведенном группой под руководством Чжана Менга (Zhang Meng) из Пекинского университета, Китай, раскрывается природа этих звездных аномалий.

Недавние наблюдения выявили популяцию гигантских звезд, обогащенных альфа-элементами, которые имеют неожиданно большие массы. Если принять, что звезда эволюционировала в одиночестве, то большая масса указывает на ее молодой возраст. Однако в контексте химической эволюции Галактики звезды, формировавшиеся в ранние эпохи, обычно обогащены альфа-элементами. Поэтому богатые альфа-элементами звезды, как правило, считаются древними.

Для объяснения происхождения этих обогащенных альфа-элементами «молодых» звезд было предложено несколько сценариев. Часть этих сценариев предполагает особые условия химической эволюции звезд в определенных частях галактики; другие сценарии предполагают эволюцию в составе двойных систем.

В этом новом исследовании астрономы изучили более 1000 богатых альфа-элементами «молодых» звезд. В результате исследования было обнаружено, что химический состав этих «молодых» звезд отличался от химического состава древних звезд, обогащенных альфа-элементами. В «молодых» звездах присутствовало больше углерода и азота, а содержание бария было значительно выше для примерно 15 процентов от числа этих звезд, по сравнению с большинством «древних» звезд. Эти содержания элементов не могли быть объяснены одиночной эволюцией звезды, поэтому астрономы стали искать внешние источники этого дополнительного количества элементов.

Учитывая, что барий в основном производят глубоко проэволюционировавшие звезды асимптотической ветви гигантов, авторы работы предложили эти звезды в качестве доноров материала. Таким образом, «молодые» звезды, обогащенные альфа-элементами, перетягивают материал, обогащенный углеродом и барием, со звезды-компаньона, лежащей на асимптотической ветви гигантов, которая образует с ними двойную систему, выяснили Менг и его команда.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0122194326

Миссия LAMOST открывает секреты вращения горячих звезд

Все звезды вращаются, но с разными скоростями. Вращение звезд оказывает большое влияние на все аспекты эволюции светил. Но эволюция углового момента до сих остается загадкой для ученых.

В новом исследовании, проведенном группой под руководством Суна Вэйцзя (Sun Weijia) из Пекинского университета и Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук, представлено новое понимание особенностей вращения звезд на основе изучения скоростей вращения сотен тысяч массивных звезд.

Солнце имеет скорость вращения порядка 2 километров в секунду на уровне экватора, в то время как более массивные звезды могут достигать скоростей вращения порядка сотен километров в секунду. Настолько большая разница вызывает вопросы о происхождении и эволюции углового момента таких быстровращающихся звезд.

«Быстрое вращение часто встречается среди массивных звезд, - сказал Вэйцзя. – Мы в своей работе изучили эволюцию углового момента массивных звезд на протяжении большей части их жизненного цикла».

Для изучения вращения этих звезд авторы использовали обсерваторию Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST), которая проводит спектроскопические наблюдения десятков миллионов звезд.

Используя новый метод, основанный на обработке наблюдательных данных, Вэйцзя и его группа изучили свойства более чем 40 000 массивных звезд, что позволило сделать обзор параметров вращения звезд с беспрецедентным уровнем точности.

«Такой каталог изменит наше представление об эволюции массивных звезд, - сказал он. – Наши данные бросают вызов представлению о том, что все звезды с необычным химическим составом вращаются медленно».

Более того, эта работа раскрывает подробную структуру изменения скоростей вращения светил в зависимости от их массы и металличности.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0122194415

Любопытная гипотеза происхождения Оумуамуа: нет, это не корабль пришельцев

Несколько лет назад астрономы обнаружили причудливый объект под названием «Оумуамуа», который не только не поддавался традиционной классификации, но и был первым объектом, прилетевшим к нам из другой звездной системы. Исследователи из Университета штата Аризона (ASU) предложили новую историю происхождения, которая объясняет все наблюдаемые странности этого космического тела — оно может быть частью «экзо-Плутона».

Василий Макаров

Астрономы уверяют, что подобрали «подлинную гипотезу» происхождения загадочного объекта, объясняющую все необычные особенности его поведения

Оумуамуа был обнаружен обсерваторией Pan-STARRS в октябре 2017 года, и его скорость и траектория указывали на то, что он прибыл из-за пределов нашей Солнечной системы, что сделало его первым известным науке межзвездным объектом, проделавшим такой путь.

Первоначально он был классифицирован как астероид, однако световая сигнатура Оумуамуа регулярно пульсировала, что указывало на то, что это был не обычный кусок космической скалы округлой формы. Вместо этого астрономы выдвинули гипотезу, что это было сигарообразное тело длиной около 400 м, вращающееся вокруг своей оси. При просмотре через телескоп это вращение и будет создавать переменную световую сигнатуру, поскольку яркость астероида неравномерна.

Но дальше начались странности. Оумуамуа ускорился, когда облетел вокруг Солнца. Этот «эффект ракеты» часто наблюдается у комет, когда тепло звезды заставляет лед испаряться и превращаться в газ, создавая шлейф, который ускоряет объект. Но у Оумуамуа не было характерного газового шлейфа – так в чем же дело?

Астрономы выдвинули ряд объяснений этих странных особенностей. Некоторые предполагают, что это был фрагмент скалистой планеты, разорванный на удлиненные части при столкновении со звездой. Конечно же, всплывала гипотеза об инопланетном корабле, но ее быстро отмели.

В новом исследовании ученые ASU выдвинули новое объяснение, которое по крайней мере четко объясняет все наблюдаемые явления. По словам астрономов, это кусок азотного льда, возможно, выброшенный из тела, похожего на Плутон, после катастрофического космического столкновения с другим объектом.

Команда рассмотрела ряд различных типов льда, рассчитав, насколько быстро они потеряют массу из-за тепла Солнца и насколько велик будет «ракетный эффект». Ученые оценили массу и форму этих объектов, а также степень отражения льда. Из всех изученных типов именно азотный лед лучше всего подходит для объяснения странного поведения Оумуамуа.

«Мы знали, что пришли к правильной идее, когда завершили расчет того, какое альбедо (т.е. степень отражения телом света) заставит движение Оумуамуа соответствовать наблюдениям», — уверяет Алан Джексон, соавтор исследования. «Это значение оказалось таким же, как мы наблюдаем на поверхности Плутона или Тритона – космических тел, покрытых азотным льдом».

Команда говорит, что наиболее вероятный сценарий состоит в том, что Оумуамуа был вырван из тела экзопланеты около 500 миллионов лет назад в результате столкновения, после чего его выбросило из родной системы и он начал дрейфовать в нашу сторону. Также ученые пересчитали размер и форму объекта. Команда считает, что это скорее не веретено длиной в сотни метров, а плоская и широкая форма «блина» размером примерно 45 х 44 метра и толщиной 7,5 метров (см. рисунок под заголовком).

Схема путешествия Омуамуа и его постепенных метаморфоз
S. Selkirk/ASU

«Замороженный азот также объясняет необычную форму Оумуамуа», — говорит Джексон. «По мере испарения внешних слоев азотного льда форма тела постепенно становилась более плоской, как кусок мыла, когда внешние слои стираются в процессе использования».

Новая гипотеза очень похожа на другую, предложенную учеными из Йельского университета. Они предположили, что это был водородный айсберг, замерзший в плотном молекулярном облаке в глубоком космосе. Однако этот вид объекта является полностью гипотетическим, поэтому кусок азотного льда кажется более правдоподобным вариантом.

В любом случае, команда говорит, что будущие телескопы помогут следить за новыми межзвездными «нарушителями границ», которые могут стать бесценными капсулами времени из других звездных систем. Уже была обнаружена вторая межзвездная комета, так что, возможно, это довольно распространенное явление.
https://www.popmech.ru/science/682003-n … m=main_big

Поделиться2902022-01-25 08:44:15

Автор: alexandrion12
Администратор

Число экзопланет-кандидатов, открытых «охотником за планетами» НАСА телескопом TESS, превысило 5000

Каталог планет-кандидатов, обнаруженных при помощи спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), недавно стал насчитывать более 5000 объектов TOI (TESS Objects of Interest).

Этот каталог постепенно пополнялся с момента старта миссии, состоявшегося в 2018 г., а большинство объектов TOI, позволивших быстро перевалить за цифру в 5000, были открыты в рамках программы Faint Star Search, возглавляемой исследователем-постдоком Мишель Кунимото (Michelle Kunimoto) из Массачусетского технологического института, США.

Кунимото размышляет: «В это же время в прошлом году спутник TESS открыл лишь чуть более 2400 объектов TOI. Сегодня обсерватория смогла удвоить это число – и это стало большим успехом для миссии и всех научных команд, анализирующих данные по новым планетам. Я с нетерпением жду открытий еще нескольких тысяч экзопланет-кандидатов в ближайшие годы!»

В настоящее время в рамках расширенной миссии спутник TESS наблюдает Северное небо и плоскость эклиптики, включая участки, которые ранее наблюдались при помощи миссий Kepler («Кеплер») и K2. Объекты TOI, внесенные в каталог в декабре, относятся к третьему году работы миссии TESS, то есть к периоду с июля 2020 г. по июнь 2021 г. Спутник TESS повторно наблюдал часть неба, видимую с поверхности Южного полушария Земли, возвращаясь к звездам, которые он впервые изучал после старта миссии, в 2018 г.

Открытие новых экзопланет-кандидатов и внесение их в каталог объектов интереса спутника TESS является лишь первым этапом. В ближайшие месяцы астрономы всего мира будут изучать каждый из этих объектов TOI, чтобы выяснить, являются ли эти объекты настоящими планетами, и каталог подтвержденных экзопланет миссии TESS (насчитывающий 175 планет по состоянию на 20 декабря) продолжит расти.

Составлено по материалам, предоставленным Массачусетским технологическим институтом.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0123195250

Ригель и туманность Голова Ведьмы

Авторы и права: Хосе Мтаноус
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Это призрачное видение светится в темноте, искривленный профиль показывает, почему ее называют туманностью Голова Ведьмы. Замечательный телескопический портрет создает впечатление, что ведьма смотрит на яркую звезду-сверхгигант Ригель в Орионе. Официальное название туманности – IC 2118. Она светится, потому что излучение звезды Ригель отражается мелкой пылью в туманности. Голубой цвет туманности Голова Ведьмы и пыли, окружающей Ригель, объясняется не только тем, что Ригель излучает в основном в синей области спектра, но также тем, что пылинки рассеивают голубой свет эффективнее, чем красный. Благодаря тому же физическому процессу мы видим днем над Землей голубое небо, хотя в земной атмосфере свет рассеивают в основном молекулы азота и кислорода. Ригель, туманность Голова Ведьмы, окружающие их пыль и газ удалены от нас примерно на 800 световых лет.
http://www.astronet.ru/db/msg/1805534

Сатурн, Тефия, кольца и тени

Авторы и права: Группа обработки изображений Кассини, Институт космических исследований, Лаборатория реактивного движения, ЕКА, НАСА
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: С ледяного спутника Тефия открывается фантастический вид на систему Сатурна, его кольца и отбрасываемые ими тени. Вам еще не удалось побывать на Тефии? Тогда посмотрите на этот великолепный вид колец с космического аппарата Кассини. Освещенная Солнцем Тефия видна немного левее и ниже центра фотографии, сделанной в 2005 году. Ее диаметр – около тысячи километров, а ее орбита удалена от центра гигантской газовой планеты на расстояние, примерно равное пяти радиусам Сатурна. На таком расстоянии (около 300 тысяч километров) она находится далеко за пределами основных ярких колец Сатурна. Все же Тефия – один из пяти спутников, которые расположены внутри границы слабо светящегося разреженного внешнего кольца E. Два очень маленьких спутника – Телесто и Калипсо, открытые в 1980-е годы, находятся в устойчивых положениях вдоль орбиты Тефии. Это трио вместе обращается вокруг Сатурна, причем Телесто опережает Тефию, а Калипсо отстает от нее.
http://www.astronet.ru/db/msg/1805195

Физики впервые обнаружили таинственные частицы X в кварк-глюонной плазме

Таинственная частица, которая, как считалось, существовала некоторое время сразу после Большого Взрыва, впервые обнаружена в «изначальном бульоне».

В частности, в среде, называемой кварк-глюонной плазмой, генерируемой в Большом адронном коллайдере сталкивающимися ионами свинца. Там, среди триллионов частиц, образовавшихся в результате этих столкновений, физикам удалось выделить 100 экзотических пылинок, известных как Х-частицы.

«Это только начало истории», — говорит физик Йен-Джи Ли из Массачусетского технологического института и член международного сотрудничества CMS со штаб-квартирой в ЦЕРН в Швейцарии.

«Мы показали, что можем найти сигнал. В ближайшие несколько лет мы хотим использовать кварк-глюонную плазму для исследования внутренней структуры X-частицы, что может изменить наше представление о том, какой материал должна производить Вселенная».

Всего через несколько мгновений после Большого Взрыва очень молодая Вселенная не состояла из того материала, который мы видим сегодня. Вместо этого на несколько миллионных долей секунды она была заполнен перегретой до триллионов градусов плазмой, состоящей из элементарных частиц, называемых кварками и глюонами. Это кварк-глюонная плазма.

За меньшее время, чем требуется, чтобы моргнуть, плазма остыла, и частицы объединились, чтобы сформировать протоны и нейтроны, из которых сегодня состоит нормальная материя. Но за этот очень короткий отрезок времени частицы кварк-глюонной плазмы столкнулись, слиплись и снова разошлись в разных конфигурациях.

Одна из конфигураций — настолько загадочная частица, что мы даже не знаем, как она устроена. Это частица X, и ее очень редко и ненадолго видели в коллайдерах частиц — слишком недолго, чтобы ее можно было исследовать.

Теоретически, частицы X могут появиться в очень малых вспышках кварк-глюонной плазмы, которые физики уже несколько лет создают на ускорителях частиц. И это может дать лучшую возможность понять их.

Во время запуска Большого адронного коллайдера в 2018 году положительно заряженные атомы свинца столкнулись друг с другом на высокой скорости. Каждое из этих примерно 13 миллиардов столкновений породило поток из десятков тысяч частиц. Это пугающе колоссальный объем данных для изучения.

Хотя частицы X очень недолговечны, при распаде они производят поток частиц с меньшей массой. Чтобы упростить процесс анализа данных, команда разработала алгоритм для распознавания закономерностей, характерных для распада X-частиц. Затем они загрузили данные БАК за 2018 год в свое программное обеспечение.

Алгоритм идентифицировал сигнал определенной массы, что указывало на присутствие в данных около 100 X частиц. Это отличное начало.

«Почти немыслимо, что мы можем выделить эти 100 частиц из этого огромного набора данных», — сказал Ли.

На данный момент данных недостаточно, чтобы узнать больше о структуре X-частицы, но открытие может приблизить нас. Теперь, когда мы знаем, как найти сигнатуру X-частицы, ее обнаружение в будущих наборах данных должно быть намного проще. В свою очередь, чем больше данных у нас будет, тем легче будет их изучить.

Протоны и нейтроны состоят из трех кварков. Физики считают, что Х-частицы могут состоять из четырех частиц — либо из тесно связанных частиц, известных как тетракварки, либо из нового типа слабо связанных частиц, состоящих из двух мезонов, каждый из которых содержит по два кварка.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
https://rwspace.ru/news/fiziki-vpervye- … lazme.html

Ученые опровергли существование подповерхностного озера на Марсе

«Наука не всегда надежна с первого раза. Это особенно заметно, когда мы изучаем места, которые никто никогда не посещал, и полагаемся на инструменты, зондирующие на расстоянии».

Огромное озеро жидкой воды на глубине 1,5 километра под ледяным щитом на южном полюсе Марса, обнаруженное несколько лет назад в ходе анализа радиолокационных данных миссии ESA «Mars Express», является всего лишь «миражом», заявили планетологи в исследовании, представленном в журнале Geophysical Research Letters.

«Чтобы вода поддерживалась так близко к поверхности, необходима не только очень соленая среда, но и сильный местный источник тепла. Однако это не соответствует тому, что мы знаем об этом регионе. Наш вывод о том, что гипотетическое озеро на самом деле является погребенной вулканической породой кажется наиболее правдоподобным», – рассказывает Сирил Грима, ведущий автор исследования из Института геофизики Техасского университета (США).

Художественное представление космического аппарата «Mars Express», исследующего южное полушарие Марса. На фоне показан радиолокационный «снимок» (повернут на 90 градусов). Самая яркая белая линия является поверхностью, а синие пятна интерпретируются как жидкая вода. Credit: ESA, INAF

Южнополярный мираж рассеялся, когда ученые «покрыли» Марс воображаемым глобальным ледяным щитом и смоделировали его радиолокационную карту. Симуляция показала, как бы выглядел ландшафт Красной планеты, если бы «Mars Express» смотрел на нее через 1,5-километровый слой льда.

Затем, сравнив профили особенностей на всем Марсе с теми, что были выявлены под южной полярной шапкой, ученые заметили такие же яркие отражения, но разбросанные по всем широтам. При этом они совпали с расположением вулканических равнин.

Ледяная шапка на южном полюсе Марса. Credit: ESA/DLR/FU Berlin

«На Земле потоки лавы, богатой железом, могут оставлять после себя структуры, аналогичным образом отражающие радар. Или, возможно, мы видим месторождения полезных ископаемых в высохших руслах рек. В любом случае, выяснение того, что они из себя представляют, может ответить на важные вопросы об истории Марса», – заключил Сирил Грима.
https://in-space.ru/uchenye-oprovergli- … -na-marse/

Поделиться2912022-01-26 08:56:17

Автор: alexandrion12
Администратор

40 квинтиллионов черных дыр звездных масс скрываются во Вселенной

Ученые оценили число «небольших» черных дыр во Вселенной – и оно поражает воображение!

Используя новый метод, команда астрофизиков получила новую оценку числа черных дыр звездных масс – то есть черных дыр массами от 5 до 10 масс Солнца – во Вселенной.

И эта цифра изумляет – 40 000 000 000 000 000 000, или 40 квинтиллионов, черных дыр звездных масс населяет наблюдаемую часть Вселенной, что составляет около 1 процента от массы всей нормальной материи, согласно этой новой оценке.

Но как ученые получили эту цифру? Отслеживая эволюцию звезд в нашей Вселенной, они оценили частоту, с которой звезды – или самостоятельно, или в составе двойных систем – превращаются в черные дыры, рассказал главный автор исследования Алекс Сицилия (Alex Sicilia), астрофизик из Международной школы перспективных исследований в Триесте, Италия.

Чтобы произвести эту оценку, астрофизики смоделировали не только жизнь звезд, но и предваряющие их рождение отрезки времени. Используя известные статистические данные по различным галактикам, такие как размеры, элементный состав вещества, а также размеры родительских облаков звезд этих галактик, команда построила модель Вселенной, которая точно воспроизводила формирование звезд различных размеров и частоту их появления.

После установления скорости формирования звезд, которые могли в конечном счете превратиться в черные дыры, команда смоделировала жизнь и смерть этих звезд, используя такие данные как их массы и металличности – содержания элементов тяжелее водорода или гелия – для нахождения доли звезд-кандидатов, которые могут превратиться в черные дыры. Учитывая также звезды, входящие в состав двойных систем, и рассчитывая частоту, с которой такие черные дыры встречаются и объединяются между собой, исследователи обеспечили отсутствие дублирования черных дыр при подсчете.

Имея на руках результаты такого расчета, исследователи создали модель, которая отслеживает изменения популяции и распределения по размерам черных дыр звездных масс с течением времени и позволяет получить общую оценку числа таких черных дыр. Затем, сравнив полученные данные расчетов с данными, полученными на основе анализа гравитационных волн, авторы подтвердили хорошее соответствие своей модели наблюдательным данным.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0124170508

Еще больше вопросов: нейтрино и быстрые радиовсплески происходят из разных областей Вселенной

Вселенная наполнена движущимися частицами и высокоэнергетическими излучениями, формирующимися, например, в результате взрывов звезд или поглощения материи черными дырами. Некоторые из этих космических событий отправляют к Земле высокоэнергетические нейтрино, призрачные частицы, которые почти не взаимодействуют с нормально материей. В то же время другие космические события становятся источниками быстрых радиовсплесков, которые представляют собой короткие, но мощные вспышки радиоизлучения.

Астрономам неизвестны источники высокоэнергетических нейтрино, и происхождение быстрых радиовспесков тоже окутано завесой тайны. Открытие связи между местоположением источников нейтрино и быстрых радиовспесков во Вселенной позволило бы объяснить происхождение и тех, и других.

Но, увы, такой связи обнаружить не удалось.

Нейтрино являются одними из самых распространенных частиц в природе. В то время, пока вы читаете эту статью, через ваше тело каждую секунду проходят триллионы нейтрино. Они не только являются самыми легкими из всех известных частиц, но они также почти не взаимодействуют с нормальной материей.

Нейтрино, приходящие на Землю, могут иметь низкую или высокую энергию. Высокоэнергетические нейтрино, как выяснилось, имеют внегалактическое происхождение – поскольку они наблюдаются равномерно со всех направлений, без преимущественной концентрации в плоскости Млечного пути. Поскольку нейтрино почти ни с чем не взаимодействуют, они движутся по прямым линиям, и по направлению движения частицы можно определить направление на ее источник.

Несмотря на миллионы случаев регистрации высокоэнергетических нейтрино, не удалось связать их происхождение с конкретной галактикой или областью неба. Безусловно, эти частицы генерируются в каком-то высокоэнергетическом процессе, но в каком именно – ученым пока не удалось понять.

Быстрые радиовсплески тоже представляют собой загадочные события. Впервые обнаруженные в 2007 г., они являются очень кратковременными, но в то же время указывают на какие-то высокоэнергетические события, считают ученые.

В новом исследовании Шантану Десаи (Shantanu Desai), астроном из Индийского технологического института в Хайдарабаде, изучил соотношение между миллионами зарегистрированных нейтрино высоких энергий и быстрыми радиовсплесками. Согласно данным, полученным ученым, частота встретить быстрый радиовсплеск на относительно небольшом угловом расстоянии от нейтрино ничем не отличалась от вероятности встретить его в любой другой области космического пространства. Это означает, что генерация нейтрино высоких энергий и быстрых радиовсплесков в одном и том же высокоэнергетическом процессе маловероятна, считает астроном.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0124170653

Ученые объяснили, откуда на Земле появились океаны

Тихоокеанское побережье полуострова Камчатка
© РИА Новости / Александр Пирагис

МОСКВА, 25 янв — РИА Новости. Китайские и российские ученые предсказали минерал — гидросиликат магния, который теоретически мог существовать в условиях высокого давления на ранней Земле. После обособления земного ядра и падения давления в мантии этот минерал, по мнению авторов, разложился с выделением большого количества воды, которая и дала начало земным океанам. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Происхождение воды на Земле — давняя научная загадка. В качестве ее источника ученые обычно рассматривают содержащие воду минералы, присутствующие сегодня в недрах. Однако вполне вероятно, что на ранних этапах геологической истории Земли, когда еще только происходило разделение ее вещества на ядро и мантию, температуры и давления в недрах были намного выше.

Китайские исследователи под руководством Сяо Дон (Xiao Dong) из Нанкайского университета и Артема Оганова из Сколтеха с помощью компьютерного моделирования предсказали существование на ранней Земле соединения Mg₂SiO₅H₂, стабильного при высоких давлениях и температурах. Теоретически такой минерал, гидросиликат магния, по оценкам авторов, мог содержать около 11 весовых процентов воды.

"Ранняя Земля была лишена воды, по меньшей мере в верхних сотнях километров, благодаря высокой температуре и постоянным астероидным бомбардировкам. Когда ядро возникло (примерно через 30 миллионов лет после формирования Земли), силикатные минералы были вытеснены в область меньших давлений, где Mg₂SiO₅H₂ неустойчив и должен был разложиться на воду и смесь MgSiO₃+MgO", — пишет Артем Оганов на своей странице в Facebook.

Появление воды на Земле в результате разложения первоначально существовавших в ее недрах водных минералов — одна из гипотез возникновения океанов, альтернативная "кометной" гипотезе, предполагающей, что вода была доставлена на нашу планету в результате кометной бомбардировки. Однако соотношение дейтерия к водороду в океанах иное, чем в кометах. Кроме того, поверхность Земли в период кометной бомбардировки была настолько горячей, что любая жидкая вода, поступающая извне, тут же испарилась бы.
В последнее время все больше данных свидетельствует, что большие объемы воды могли содержать в своей кристаллической структуре первичные минералы Земли. Проблема заключается только в том, чтобы определить, что это были за минералы.

Глубоко в недрах планеты давление достигает сотен гигапаскалей, что в миллионы раз больше атмосферного давления, и тысяч градусов по Кельвину. Воссоздать такие условия в лаборатории очень сложно. Ученые для этого используют методы цифрового моделирования. Авторы исследования разработали алгоритм, который по набору атомарных и молекулярных ингредиентов позволяет предсказывать стабильные кристаллические структуры.

"Мы поняли, что на ранней Земле все было совсем по-другому, и силикаты существовали вплоть до центра планеты", — приводятся в пресс-релизе слова Сяо Дон.
Включив в алгоритм расчета кристаллической структуры четыре элемента — магний, кремний, кислород и водород — исследователи получили минерал Mg₂SiO₅H₂, который существует только при давлениях выше 260 гигапаскалей, а при более низких давлениях распадается с выделением воды.
https://ria.ru/20220125/voda-1769421976.html

Поделиться2922022-01-27 08:48:33

Автор: alexandrion12
Администратор

Необычная черная дыра обнаружена в соседней галактике

Астрономы открыли черную дыру, не похожую на другие. Эта черная дыра имеет массу в сотни тысяч масс Солнца, в то время как другие объекты этого класса являются либо гигантскими черными дырами массами в миллионы масс Солнца, обнаруживаемыми в центрах галактик, либо крохотными черными дырами массами не больше нескольких десятков масс нашего светила – которые образуются из массивных звезд в результате их взрывов. Поэтому объект, описываемый в этом новом исследовании, стал одной из немногих подтвержденных черных дыр промежуточной массы – настоящим «священным граалем» для астрономов.

«У нас есть надежные определения огромных черных дыр звездных масс, размером до 100 диаметров Солнца, и сверхмассивных черных дыр (СМЧД), расположенных в центрах галактик, размеры которых эквивалентны миллионам размеров Солнца, но до сих пор нам не удавалось зарегистрировать значимое число объектов, имеющих промежуточные размеры. Это большая нехватка, - сказал Анил Сет (Anil Seth), адъюнкт-профессор астрономии Университета Юты, США, являющийся одним из соавторов статьи и отвечающий за переписку. – Наше новое открытие пополнило этот короткий список».

Эта таинственная черная дыра была скрыта внутри гигантского скопления звезд B023-G078, расположенного в соседней с нами галактике Андромеда. Несмотря на то, что раньше B023-G078 долгое время считалось шаровым скоплением звезд, в своем исследовании авторы работы предположили, что оно на самом деле является «голым» ядром галактики. Голые ядра представляют собой остатки небольших галактик, которые упали в более крупные галактики и потеряли периферийные звезды в результате действия приливных сил. В результате от небольшой галактики осталось лишь крохотное, плотное ядро, обращающееся вокруг более крупной галактики, а в центре этого ядра лежит черная дыра.

«Ранее мы находили крупные черные дыры внутри массивных голых ядер, которые намного больше по размерам, чем черная дыра B023-G078. Мы знали, что в меньших по массе голых ядрах можно встретить менее массивные черные дыры, но до сих пор нам ни разу не удавалось получить прямых доказательств, - сказала главный автор исследования Ренука Печетти (Renuka Pechetti) из Ливерпульского университета им. Джона Мурса, Великобритания, начавшая эту работу в период обучения в Университете Юты. – Я думаю, теперь мы имеем весьма недвусмысленные подтверждения обнаружения реальной черной дыры промежуточных масс».

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0125184226

Новые данные о взаимодействии между галактиками в составе галактических пар

Объединение галактик является одним из важных этапов эволюции галактик, и тем не менее, процент галактических пар от общего числа всех галактик и влияние парного сосуществования на их физические свойства остаются определенными весьма условно.

В новом исследовании, проведенном группой под руководством профессора Софии Даи (Y. Sophia Dai) из Южно-Американского астрономического центра Китайской академии наук, представлены новые результаты, показывающие, как взаимодействие между двумя галактиками влияет на их формирование и эволюцию.

«Из архива 6-летних гризм-спектроскопических наблюдений, проводимых при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл»), мы смогли отобрать спектры для более чем 413 парных систем, включающих две или более галактик, таким образом подтвердив наличие взаимодействия между ними».

Гризм-спектроскопические наблюдения, проводимые при помощи телескопа Hubble, позволяют снимать спектры космических источников в ближнем инфракрасном диапазоне, и это позволяет обнаруживать галактики в далекой Вселенной, а также получать кинематические подтверждения парного сосуществования галактик, точно измеряя их небольшие по величине спектроскопические красные смещения (то есть радиальные скорости).

Используя эти беспрецедентные данные, профессор Даи и ее команда построили самый большой набор галактик с эмиссионными линиями на глубину в 7 миллиардов лет.

Изучив полученную модель, ученые нашли, что при взаимодействии между двумя галактиками наблюдается увеличение скорости звездообразования на 40-60 процентов, что свидетельствует об ускорении роста галактик, входящих в состав пары. Этот уровень ускорения звездообразовательных процессов характерен для местной Вселенной, включая близкое по величине увеличение скорости звездообразования за счет взаимодействия между галактиками.

Интересно отметить, что вопреки увеличению скорости звездообразования, активность в центре галактики (в окрестностях сверхмассивных черных дыр) мало менялась в результате взаимодействия. На самом деле, процент галактик с наиболее активно растущими черными дырами, часто называемыми активными ядрами галактик, оказался примерно одинаковым как для парных, так и для одиночных галактик с эмиссионными линиями.

Исследователи наложили ограничение на долю галактик, входящих в состав галактических пар – если двигаться назад во времени, то во Вселенной все большее и большее число галактик встречается в составе пар. Данная зависимость аппроксимируется степенной функцией с относительно небольшим по величине показателем степени, равным примерно 0,6, отметили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0125184321

Звезды, пыль и газ около Антареса

Авторы и права: Марио Кого (Galax Lux)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Небо около Антареса и ρ Змееносца богато пылью, но очень красочно. Цвета появляются в результате смешения объектов и процессов. Мелкая пыль, освещаемая звездами спереди, образует голубые отражательные туманности. Газовые облака, в которых атомы возбуждаются ультрафиолетовым звездным светом, формируют эмиссионные туманности. Освещенные сзади пылевые облака поглощают звездный свет и выглядят темными. Антарес – красный сверхгигант и одна из ярчайших звезд ночного неба, освещает желтовато-красные облака около нижнего правого угла картинки. Звездная система ρ Змееносца находится в центре голубой отражательной туманности вверху слева. Далекое шаровое звездное скопление M4 видно выше и правее Антареса. Глаза человека не могут ощутить все разнообразие цветов этих облаков, которые излучают свет во всех диапазонах электромагнитного спектра.
http://www.astronet.ru/db/msg/1806265

С металлами на Луне творится что-то странное: астрономы зашли в тупик

Исследовав лунный грунт, ученые столкнулись с аномальным содержанием металла в породе и никак не могут понять, с чем это связано.

Василий Макаров

Когда речь заходит о том, что астронавты или исследовательские зонды «нашли на Луне минералы», речь идет всего лишь о пробах с поверхности спутника Земли. Однако даже их оказалось достаточно, чтобы ученые догадались о том, что недра Луны таят в себе множество ценных ископаемых.

В данном случае, впрочем, добыча едва ли волнует исследователей. У них другая задача: группа специалистов из США и Канады поставила своей целью решить загадку странного дефицита драгоценных металлов, который, как считает современная наука, наблюдается в лунной мантии.

Около полувека назад астронавты привезли со спутника первые пробы грунта — несколько сотен килограммов лунной пыли и породы. «В общей сложности, благодаря миссиям "Аполлон" и "Луна" мы собрали примерно 400 килограммов лунных образцов. Может, эта цифра и звучит внушительно, но для серьезных исследований этого попросту недостаточно», поясняет планетолог Джеймс Бренан из университета Далхаузи в Канаде.

Как проще всего узнать о том, что скрывается внутри космического тела? Правильно, изучить то немного вещество мантии, которое иногда попадает на поверхность. Так, базальтовые породы, доставленные миссиями «Аполлон 15» и «Аполлон 17» еще в 2007 году тщательно исследовали на предмет сидерофильных (иначе говоря, «любящих железо») элементов, составляющих мантию Луны.

Ввиду того, что Солнечная система уже завершила фазу великого «космического строительства», на поверхности Луны должно быть много подобных минералов — они, в частности, могут попадать на нее вместе с метеоритами. Но, как ни странно, измерения показали цифры от 10 до 100 раз меньше ожидаемого. Даже с учетом того, что некоторые метеориты могут не пополнять массу Луны, а наоборот, откалывать от нее улетающие в космос куски, ситуация далека от нормы.

В настоящее время одна из доминирующих гипотез происхождения Луны гласит, что спутник образовался из того же вещества, что и Земля. Но, при многочисленном сходстве геохимического состава, различий тоже хватает. В результате исследования ученые установили, что сидерофильные элементы скорее всего скрываются внутри поверхности Луны — они попросту почти не выходят на поверхность.

Так что же, Луна — это потенциальный Клондайк всего человечества? Увы, вероятность этого невелика. Даже если лунные недра и богаты металлами, то они, вероятно, не будут «вызревать» в подобие земных руд, которые удобно добывать и перерабатывать. Целесообразность же иных методов напрямую зависит от того, насколько хорошо люди освоят космическую промышленность и насколько велика будет их нужда в исследовании глубин спутника.
https://www.popmech.ru/science/505282-c … m=main_big

Астрономы обнаружили загадочный источник радиоволн

Он располагается на расстоянии около четырех тысяч световых лет от Земли в направлении созвездия Наугольник.

Анализ данных наблюдений телескопа «Murchison Widefield Array» привел к открытию загадочного объекта, который ярко вспыхивает в радиодиапазоне раз в 18 минут. Такое поведение ранее не наблюдалось ни у одного источника, и, по мнению астрономов, оно согласуется с предсказанным теоретически «магнетаром со сверхдлинным периодом». Об удивительном открытии сообщается в журнале Nature.

«Вращаясь, этот странный объект испускает луч, который в момент пересечения нашей линии обзора на минуту делает его одним из самых ярких радиоисточников в небе. Наблюдать его было немного жутко, потому что до сих пор мы не видели ничего подобного», – рассказывает Наташа Херли-Уокер, ведущий автор исследования из Университета Кертина Международного центра радиоастрономических исследований (Австралия).

Художественное представление магнетара со сверхдлинным периодом – потенциального источника повторяющихся импульсов радиоволн. Credit: ICRAR

Загадочный объект, получивший обозначение GLEAM-X J162759.5-523504.3, располагается на расстоянии около четырех тысяч световых лет от Земли в направлении созвездия Наугольник. Он намного меньше Солнца и обладает чрезвычайно сильным магнитным полем. За наблюдательную кампанию с января по март 2018 года от источника был зафиксирован 71 импульс.

Переходные процессы – объекты, которые единожды или периодически сначала появляются, а потом пропадают на небе, – довольно распространены во Вселенной и не являются чем-то новым для астрономов. Медленные транзиенты, такие как сверхновые, могут постепенно наращивать яркость нескольких дней, а затем тускнеют и исчезают через месяцы. Быстрые транзиенты, к которым относятся пульсары, вспыхивают и гаснут в течение миллисекунд или секунд. Однако поведение GLEAM-X J162759.5-523504.3 не соответствует ни одному наблюдаемому ранее астрофизическому объекту.

«Наблюдения лучше всего объясняются тем, что перед нами магнетар со сверхдлинным периодом – медленно вращающаяся нейтронная звезда, существование которой было предсказано теоретически. Каким-то пока необъяснимым образом она преобразует магнитную энергию в радиоволны гораздо эффективнее, чем все известные нам источники», – пояснила Джемма Андерсон, соавтор исследования из Университета Кертина Международного центра радиоастрономических исследований.

Расположение источника на небе. Credit: Dr Natasha Hurley-Walker (ICRAR/Curtin).

В дальнейшем астрономы планируют продолжить поиски аналогичных объектов в обширных архивах наблюдений «Murchison Widefield Array», результат которых позволит сделать вывод либо об уникальности обнаруженного источника, либо укажет на огромную популяцию необычных нейтронных звезд, долгое время остававшуюся незамеченной.
https://in-space.ru/astronomy-obnaruzhi … radiovoln/

Поделиться2932022-01-28 08:55:56

Автор: alexandrion12
Администратор

Существование жидкой воды под южной полярной шапкой на Марсе подтверждено радарными наблюдениями

Ученый из Юго-Западного исследовательского института, США, провел измерения параметров смесей изо льда и соленых растворов, охлажденных до температуры минус 100 градусов по Цельсию, чтобы помочь подтвердить гипотезу о наличии жидкой соленой воды между зернами льда или горных пород под ледяной шапкой на южном полюсе Марса. Лабораторные эксперименты, проведенные геофизиком из Юго-Западного исследовательского института доктором Дэвидом Стиллманом (David Stillman), хорошо соответствуют необычно ярким эффектам отражения, зарегистрированным при помощи зондирующего подповерхностного радара MARSIS, установленного на борту орбитального аппарата Mars Express Европейского космического агентства.

Используя 40-метровую антенну, радар MARSIS позволяет при пролете аппарата над планетой посылать радиоволны в интересующую область поверхности и анализировать отраженное излучение. Присутствие под поверхностью жидкой воды приводит к формированию более мощного, яркого сигнала, в то время как отражение излучения радара от льда и горных пород оказывается намного слабее.

Поскольку наиболее популярные современные модели предполагают, что южная полярная шапка на Марсе находится при температурах намного ниже температуры замерзания воды, большинство ученых ставят под сомнение возможность существования жидкой воды. Глины, гидратированные соли и богатые солью льды предлагались в качестве возможного объяснения источника яркого базального отраженного сигнала. Команда, возглавляемая итальянцами, изучила эти явления, используя ранее опубликованные данные, компьютерное моделирование и новые лабораторные эксперименты.

В рамках данного проекта Стиллман изучил в лаборатории Юго-Западного исследовательского института свойства рассолов на основе перхлоратов при низких температурах и давлениях порядка давления марсианской атмосферы.

«Исследование показало, что на Марсе мы не увидим озера, в которых плещутся рассолы на основе перхлоратов или хлоридов, но эти рассолы могут существовать в промежутках между зернами льда или осадочных горных пород, и этого их количества оказывается достаточно для формирования мощного диэлектрического ответа. Это похоже на пропитывание водой песка на берегу моря, но при температурах минус 70 градусов под километровым слоем льда в окрестностях южного полюса Марса».

Исследование опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0126203026

Необычное излучение со стороны пульсара PSR B1859+07 изучено при помощи телескопа FAST

Используя телескоп Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), китайские астрономы изучили необычное излучение, демонстрируемое со стороны пульсара под названием PSR B1859+07. Результаты этого исследования помогут глубже понять аномальные режимы излучения, наблюдаемые в случае некоторых пульсаров.

Пульсары представляют собой сильно намагниченные вращающиеся нейтронные звезды, испускающие поток электромагнитного излучения. Они обычно обнаруживаются в форме коротких импульсов радиоизлучения; однако некоторые пульсары также наблюдаются в оптическом, рентгеновском и гамма- диапазонах.

Некоторые пульсары демонстрируют переменность излучения, начиная от экстремально коротких всплесков, таких как гигантские импульсы, и вплоть до долгосрочных изменений профиля излучения. В некоторых случаях наблюдалась смена режима излучения, при которой профиль излучения осциллирует между двумя или более квазиустойчивыми режимами излучения.

Пульсар PSR B1859+07 имеет период вращения примерно в 0,64 секунды и относительно высокую величину рассеяния, составляющую 252,8 кубических сантиметра на парсек. Известно, что этот пульсар демонстрирует аномальное поведение излучения, состоящее в смещениях излучения к фазе раннего вращения и смене режима излучения в обычной фазе.

Для выяснения причин такого необычного поведения пульсара PSR B1859+07, команда под руководством Лина Ванга (Lin Wang) из лаборатории проекта FAST Китайской академии наук решила провести широкополосные радионаблюдения пульсара с использованием телескопа FAST на частотах в 0,4 гигагерца и 1,4 гигагерца.

Исследование подтвердило три режима излучения, которые прежде были обнаружены в рамках других исследований, включая режим B (всплеск), режим Q (спокойный) для несмещенных импульсов и режим со смещением излучения, демонстрирующий квазипериодичность на отрезке в 155 импульсов.

В целом астрономы полагают, что необычные явления смещения излучения, наблюдаемые со стороны данного источника, могут являться результатом асимметрии потока излучения, испускаемого пульсаром, изменения магнитосферы пульсара или динамическими эффектами в окрестностях этого объекта.

Исследование опубликовано на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0126203209

Таинственный космический источник энергии не похож ни на что, виденное астрономами прежде*

Команда, изучающая небо в радиодиапазоне, открыла необычный объект, который разражается вспышками с выделением гигантского количества энергии три раза в час, и это не похоже ни на что из того, что астрономам доводилось видеть раньше.

Команда, обнаружившая этот источник, предполагает, что он может оказаться нейтронной звездой или белым карликом – представляющими собой разновидности сколлапсировавшего ядра звезды – с мощным магнитным полем. Вращаясь в космосе, этот странный объект посылает поток излучения, который пересекает нашу линию наблюдения, и на одну минуту каждые 20 минут этот объект становится одним из самых ярких источников на небе в радиодиапазоне.

Астрофизик доктор Наташа Херли-Уокер (Natasha Hurley-Walker) из Университета Кертина, Австралия, возглавляла команду, сделавшую это открытие. «Этот объект то появлялся, то вновь исчезал на протяжении нескольких часов наших наблюдений, - сказала она. – Это было для нас полной неожиданностью. Для астронома такое поведение источника кажется странным, поскольку ни один известный объект в небе так себя не ведет. И он расположен очень близко к нам – на расстоянии всего лишь примерно 4000 световых лет, то есть в галактических окрестностях нашего Солнца».

Этот объект был открыт при помощи радиотелескопа Murchison Widefield Array (MWA), расположенного в Западной Австралии. Поскольку он то появляется, то исчезает, этот источник относят к категории транзиентов.

Медленные транзиенты, такие как сверхновые, могут появляться в течение нескольких суток, а потом исчезать на протяжении нескольких месяцев. Быстрые транзиенты, такие как пульсары – разновидность нейтронных звезд – вспыхивают с периодами порядка миллисекунд или секунд. Но, как объяснили авторы, объект, который «включается» на минуту, выглядит очень необычно. К тому же этот таинственный объект имел невероятно высокую яркость, по размерам он был меньше Солнца и при этом испускал в высокой степени поляризованное радиоизлучение – что указывает на мощное магнитное поле вокруг объекта.

Как рассказала доктор Херли-Уокер, результаты проведенных наблюдений соответствуют прогнозируемому теорией астрофизическому объекту, называемому магнетаром со сверхбольшим периодом. «Это медленно вращающаяся нейтронная звезда, существование которой предсказывается теорией, - сказала она. – Но никто не предполагал, что удастся обнаружить такой объект прямыми наблюдениями, потому что мы не думали, что он окажется настолько ярким. Каким-то образом этот объект превращает магнитную энергию в радиоволны с намного более высокой эффективностью, чем какой-либо другой объект, известный науке».

Исследование опубликовано в журнале Nature.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0126203320

Во вспышке самой яркой космической «коровы» заподозрили рождение магнитара или черной дыры*

Оптическое изображение с телескопа «Субару», центрированное на AT2020mrf.
Yuhan Yao et al. / ArXiv, 2021

Астрономы открыли пятого и наиболее яркого представителя космических «коров» — необычного класса вспышек массивных звезд в финале их жизни. Предполагается, что в результате взрыва AT2020mrf образовался миллисекундный магнитар или черная дыра звездной массы, окруженная аккреционным диском, которые обеспечили высокую светимость вспышки в рентгеновском диапазоне волн. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Благодаря наблюдениям за вспышками сверхновых, проведенным в последние 20 лет, астрофизики выяснили, что пути гибели массивных звезд удивительно разнообразны. Особый интерес представляет группа оптических транзиентов FBOT (Fast Optical Blue Transient), связываемых со вспышками сверхновых, которые были открыты всего несколько лет назад. Они характеризуются быстрым увеличением яркости (менее 12 дней до пика), мощным потоком оптического излучения и голубым цветом. Однако их сложно изучать и регистрировать из-за быстрого падения яркости, что удалось исправить благодаря обзорам неба при помощи автоматических систем телескопов. В настоящее время ученые выделяют три различных подтипа FBOT: субяркие сверхновые типа Ib/IIb с сорванной оболочкой, яркие сверхновые типа IIn/Ibn/Icn и наиболее яркие и кратковременные (менее 2,5 дней до пика) вспышки, названные «коровами» — в честь транзиента AT2018cow, открытого системой ATLAS в 2018 году.

Всего вспышек типа «коровы» было открыто четыре штуки, они характеризуются огромной светимостью, которая достигает 1043 эрг в секунду, и были найдены в маломассивных звездообразующих галактиках. Высокая светимость указывает на существование плотного околозвездного вещества, что говорит о значительной потере массы звездой-прародителем перед взрывом. Природа подобных вспышек до сих пор не понятна, однако быстрая переменность потока мягкого рентгеновского излучения предполагает существование центрального источника энергии (центрального двигателя), которым может быть компактный объект или ударные волны.

Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Группа астрономов во главе с Юйхань Яо (Yuhan Yao) из Калифорнийского технологического института, в которую вошли российские астрофизики, сообщила от открытии новой вспышки типа «коровы», которой стал оптический транзиент AT2020mrf (или SRGe J154754.2+443907). Первоначально он был обнаружен наземной системой телескопов ZTF (Zwicky Transient Facility) 12 июня 2020 года, 14 июня вспышку увидела система ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System). В период с 21 по 24 июля 2020 года AT2020mrf наблюдался рентгеновским телескопом eROSITA, установленным на российско-немецкой орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», который вел второй обзора всего неба. В исследованиях транзиента приняли также участие обсерватория Кека, телескоп «Субару» и ряд других наземных оптических телескопов, радиотелескопы VLA и GMRT и космические рентгеновские обсерватории Chandra, Swift и XMM-Newton.

Рентгеновские изображения участка неба, размером 3х3 угловых минуты, вокруг AT2020mrf, полученные телескопом eROSITA.
М. Гильфанов, П. Медведев / ИКИ РАН

AT2020mrf стал самым ярким представителем класса «коров», пик яркости вспышки был достигнут уже через 3,7 дня после ее начала. AT2020mrf вспыхнула в галактике со значением красного смещения z=0,1353, обладающей звездной массой 10⁸ масс Солнца и удельной скоростью звездообразования 10^–10 масс Солнц в год, что подтверждает идею о том, что вспышки, подобные AT2018cow, преимущественно происходят в карликовых галактиках.

AT2020mrf продемонстрировал любопытное поведение в рентгеновском диапазоне волн. Данные eROSITA, полученные через 35–37 дней после начала вспышки, выявили поток рентгеновского излучения с энергией квантов 0,3–10 килоэлектронвольт и светимостью 2×10⁴³ эрг в секунду, что примерно в 20 раз больше, чем у AT2018cow. При этом форма рентгеновского спектра и изменчивость потока излучения напоминали первого представителя «коров». Через 328 дней после вспышки AT2020mrf попал в поле зрения телескопа «Чандра», который определил, что светимость источника составляет 10⁴² эрг в секунду, что более чем в 200 раз больше, чем у AT2018cow и CSS161010. В то же время поток рентгеновского излучения оставался переменным.

Светимость AT2020mrf в радиодиапазоне составила 1,2×10³⁹ эрг в секунду на 261 день после вспышки, что похоже на другие «коровы» и может быть объяснено синхротронным излучением от взаимодействия между ударными волнами и плотной околозвездной средой. Что же касается рентгеновского излучения AT2020mrf, то в качестве центрального двигателя могут выступать два объекта, рожденные в результате взрыва массивной звезды: молодой миллисекундный магнитар (нейтронная звезда с магнитным полем на уровне 1,4×10¹⁴ гауссов) или черная дыра звездной массы, окруженная аккреционным диском.

Открытие AT2020mrf подтверждает идею о том, что «коровы», наряду с длинными гамма-всплесками и вспышками типа SLSN-I, представляют собой отдельный класс взрывов массивных звезд, где большую роль играет центральный двигатель. Интересно, что все эти три класса взрывов чаще всего происходят в карликовых галактиках, возможно определенную роль в таких вспышках может играть низкая металличность звезд-прародителей. Ученые надеются, что в ближайшем будущем будут открыты новые представители как транзиентов типа FBOT, так и новые космические «коровы».

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы отыскали родственников «коров», одного из которых назвали «коалой».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/26/at-2020-mrf

Набор свойств отдельной галактики позволил ограничить среднюю плотность материи во Вселенной

Точки с ошибками обозначают средние математическое ожидание и стандартное отклонение параметра плотности, которые выдал алгоритм для пятидесяти симуляций в диапазоне параметра плотности 0,1–0,5. По горизонтали отложены реальные значения параметра плотности в симуляциях, диагональная линия отвечает идеальному совпадению прогноза и реального значения
Francisco Villaescusa-Navarro et al. / arXiv.org, 2022

Астрофизики разработали алгоритм машинного обучения, предсказывающий космологические параметры по свойствам отдельных галактик. Оказалось, что знание набора астрофизических свойств индивидуальной галактики позволяет ограничить глобальный космологический параметр плотности материи во Вселенной (при фиксированной плотности барионного вещества) с относительным разбросом около 10 процентов. При этом, как отмечают авторы в препринте на arXiv.org, этот результат не зависит от конкретной массы, размеров и типа галактики.

Космология описывает Вселенную как единое целое — в терминах глобальных фундаментальных свойств и усредненных величин, которые определяют поведение нашего мира. Несмотря на то, что считать наш мир совсем однородным и цельным можно лишь на самых крупных масштабах (порядка размера сверхскоплений галактик), космологические параметры влияют и на свойства объектов меньшего размера. На сегодняшний день не вполне ясно, до каких пор сохраняется это влияние — насколько маленькие астрофизические системы продолжают хранить информацию о космологических величинах и исчезает ли вообще эта информация на каких-либо масштабах.

Ученые из Великобритании, Германии и США под руководством Франциско Вильяескуза-Наварро (Francisco Villaescusa-Navarro) из института Флатирон в Нью-Йорке решили выяснить, какие космологические параметры и с какой точностью можно определить исходя из астрофизических наблюдений на масштабе отдельной галактики. Для этого физики использовали набор из 1000 гидродинамических симуляций, каждая из которых была представлена в двух вариантах: с использованием двух независимых программных пакетов.

Каждая симуляция описывала эволюцию 33,5 миллиона частиц, моделирующих материю, в сопутствующем космологическом объеме с современным линейным размером порядка 37 мегапарсек (типичное расстояние между соседними галактиками — порядка мегапарсека) в диапазоне красных смещений от z=127 до z=0, то есть до современного состояния. В симуляциях варьировались космологические параметры современной средней плотности материи и среднеквадратичной флуктуации этой плотности, усредненной по объему. Параметр плотности барионного вещества (то есть обычной, не темной материи) при этом оставался фиксированным.

По итогам каждой симуляции уплотнения в итоговой структуре, которые содержали более 20 модельных частиц, обозначающих звездное вещество, идентифицировались как галактики. Для каждой из галактик физики определяли 14 основных астрофизических параметров, описывающих массу различных компонент галактики (центральной черной дыры, газа, звезд и полную с учетом темной материи), орбитальную скорость и ее характерный разброс в пределах галактического гало, химический состав звезд и газа, скорость звездообразования, характерные размеры и собственное движение галактики (поступательное и вращательное). В одном из двух программных пакетов дополнительно определялась яркость каждой галактики в трех диапазонах. При этом авторы избегали деления на какие-либо подгруппы и в дальнейшем не различали спутниковые галактики от центральных, крупные по размерам от небольших и массивные от карликовых.

Симуляции исследователи случайным образом разделили на три подмножества: тренировочный набор из 850 симуляций, набор для валидации — из 100, и тестовый — из оставшихся 50. На первых двух наборах симуляций физики обучали алгоритм предсказывать математическое ожидание и стандартное отклонение глобальных космологических параметров по набору астрофизических параметров отдельной галактики, а на третьем — тестировали работу алгоритма, сравнивая оценку параметров с реально заложенными значениями.

Для количественной оценки результатов ученые каждый раз вычисляли относительный разброс параметра (отношение стандартного отклонения к математическому ожиданию) и точность (разницу между реально заложенным значением и математическим ожиданием). Чтобы избавиться от искажений, которые связаны с выбором конкретной галактики (поскольку прогноз может получиться удачным по чистой случайности), авторы усредняли эту величину по всем галактикам, образовавшимся в рамках одной симуляции.

В результате алгоритм научился предсказывать параметр плотности материи по набору астрофизических параметров индивидуальной галактики, находящейся в пределах красного смещения z<3, со средним относительным разбросом в 10–15 процентов и средней точностью (отклонением от реально заложенного в симуляции значения) около 0,034–0,042 в диапазоне значений самого параметра 0,1–0,5.

При этом линейные корреляции между параметром плотности материи и отдельными астрофизическими свойствами оказались довольно слабыми: абсолютное значение коэффициента линейной корреляции не превышало 0,31 при использовании первого программного пакета и 0,55 при использовании второго, а корреляция с массой отдельных компонент, скоростью звездообразования и химическим составом галактик была практически нулевой в обоих случаях. Наиболее заметный эффект от изменения плотности материи наблюдался в зависимости между максимальной орбитальной скоростью в галактическом гало и звездной массы галактики, однако и этих двух параметров отдельно от остальных оказалось недостаточно, чтобы адекватно предсказывать плотность. По словам авторов, это исключает построение простой линейной модели, которая бы по наблюдениям за отдельной галактикой могла бы спрогнозировать космологическую плотность материи и требует более сложного подхода.

Корреляционная матрица астрофизических и космологических параметров в первой модели
Francisco Villaescusa-Navarro et al. / arXiv.org, 2022

Корреляционная матрица астрофизических и космологических параметров во второй модели
Francisco Villaescusa-Navarro et al. / arXiv.org, 2022

Параметр среднеквадратичной флуктуации плотности материи при этом определить не удалось — типичная статистическая ошибка прогноза покрывала практически весь диапазон доступных значений параметра и делала результат неинформативным. Как полагают исследователи, это вызвано тем, что последний параметр влияет лишь на амплитуды начальных флуктуаций плотности в моделируемом объеме — на выходе симуляции это может конвертироваться в долю наиболее массивных галактик среди остальных, что невозможно отследить, наблюдая за одной галактикой.

Авторы подчеркивают, что фактически космологические параметры накладывают ограничения на астрофизические параметры галактик не по отдельности, а выделяют допустимую область их изменения в многомерном параметрическом пространстве. Поэтому, чтобы научиться надежно проверять космологию подобным методом, требуется более тщательный теоретический анализ и дальнейшие компьютерные симуляции. Кроме того, чтобы избежать неправильных выводов, нужно варьировать в симуляциях более широкий набор параметров и отслеживать эффекты, которые мимикрируют под эффект изменения космологической плотности материи, хотя имеют другую физическую природу.

Разумеется, это не первое применение машинного обучения в астрофизике. Год назад мы писали о том, как с помощью нейросети астрономы нашли более тысячи кандидатов в гравитационные линзы, а в 2019 — рассказывали, как нейросеть разобралась в структуре штормов на Сатурне.

Николай Мартыненко
https://nplus1.ru/news/2022/01/27/cosmo … one-galaxy

К югу от Ориона

Авторы и права: Викас Чандер
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: К югу от огромной области звездообразования, известной как туманность Ориона, находится яркая голубая отражательная туманность NGC 1999. NGC 1999 расположена на краю комплекса молекулярных облаков в Орионе, на расстоянии около 1500 световых лет, ее освещает погруженная в туманность переменная звезда V380 Ориона. Туманность отмечена темной фигурой в форме лежащей на боку буквы Т, она расположена ниже и правее центра этого телескопического изображения, охватывающего на небе область размером с два диска полной Луны. Раньше предполагали, что темная фигура – поглощающее свет облако пыли, силуэт которого виден на фоне яркой отражательной туманности. Однако инфракрасные наблюдения показали, что скорее всего это дыра в туманности, выдутая энергичными молодыми звездами. Действительно, в этой области много молодых звезд высокой светимости, выбрасывающих потоки вещества, которые создают светящиеся ударные волны. Ударные волны выглядят ярко-красными, их называют объектами Хербига-Аро (HH) в честь астрономов Джорджа Хербига и Гуиллермо Аро, на картинке ниже и правее NGC 1999 находятся два таких объекта: HH1 и HH2. Объект HH222, известный также как туманность Водопад, выглядит как красный разрез около верхнего правого угла картинки. Создающие ударные волны выбросы из звезд пробиваются сквозь окружающее вещество со скоростью в несколько сотен километров в секунду.
http://www.astronet.ru/db/msg/1806593

Новый снимок Млечного Пути раскрывает таинственные структуры в его центре

Новое изображение сердца Млечного Пути раскрывает загадочные структуры, которые мы никогда раньше не видели.

Снимки, сделанные с помощью сверхчувствительного радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке, показывают почти 1000 нитей магнитных нитей длиной до 150 световых лет, расположенных на удивление аккуратно.

Это в 10 раз превышает количество этих нитей, о которых мы знали ранее, добавляя важные статистические данные, которые могут, наконец, помочь нам понять их природу, загадку с момента их открытия в 1980-х годах.

«Мы долгое время изучали отдельные нити с другой точки зрения», — говорит астрофизик Фархад Юсеф-Заде из Северо-Западного университета, который первоначально обнаружил нити.

«Теперь мы, видим общую картину — панорамный вид, заполненный множеством нитей. Простое изучение нескольких нитей затрудняет какой-либо реальный вывод о том, что они собой представляют и откуда взялись».

Хотя до него всего около 25 000 световых лет (что не очень далеко по космическим меркам), центр галактики Млечный Путь очень трудно разглядеть. Он окутан плотными облаками пыли и газа, блокирующими некоторые длины волн света, включая оптический диапазон. Но мы можем использовать технологии, чтобы настроить наше зрение на невидимые длины волн.

Спектральный индекс нитей галактического центра. (Северо-Западный университет/САРАО/Оксфордский университет)

MeerKAT, управляемый Южноафриканской радиоастрономической обсерваторией (SARAO), является одним из самых передовых радиотелескопов в мире, и с момента его запуска в 2016 году он дает нам беспрецедентное представление о галактическом центре.

Его последнее изображение было построено на основе 200 часов данных наблюдений, собранных за три года, и показывает нам область в радиодиапазоне с непревзойденной четкостью и глубиной.

Затем Юсеф-Заде и его команда использовали метод удаления фона с изображения, обнаруживая магнитные струны, распределенные кластерами вокруг галактического центра.

Непонятно, что это такое и как они появились. Что мы знаем, так это то, что они содержат электроны космических лучей, вращающиеся в нитях магнитных полей со скоростью, близкой к скорости света.

Новые данные также раскрыли новую тайну. Нити распределены группами или скоплениями, и внутри этих скоплений они расположены очень равномерно — как струны арфы, говорят исследователи.

Следующим шагом будет изучение каждой нити и характеристика ее свойств для полного каталога, что позволит провести углубленный статистический анализ.

Сферический остаток сверхновой, обнаруженный командой MeerKAT. (И. Хейвуд/САРАО)

Исследование было принято к публикации в The Astrophysical Journal Letters и доступно на arXiv.

Источники: Фото: I. Heywood, SARAO.
https://rwspace.ru/news/novyj-snimok-ml … entre.html

Поделиться2942022-01-29 08:50:46

Автор: alexandrion12
Администратор

Подробности вращения черных дыр раскрыты при помощи нового метода

Исследователи из Корнелльского университета, США, впервые смогли обнаружить, анализируя гравитационно-волновые данные, возможные признаки резонансов между орбитальным и собственным вращением черных дыр, входящих в состав двойных систем. Это стало шагом вперед на пути к более глубокому пониманию механизмов возникновения сверхновых и других крупных проблем современной астрофизики.

«Эти резонансы были предсказаны свыше десятилетия назад на основе Общей теории относительности Эйнштейна, - сказал астрофизик Виджай Варма (Vijay Varma). – Мы нашли первые «намеки» на резонансы в гравитационно-волновых данных, собранных при помощи обсерваторий LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) и Virgo».

Скорость вращения черной дыры говорит об истории ее формирования. Как сказал Варма, для черных дыр, образующих пару, направления собственного вращения каждой черной дыры несут ценную информацию, особенно, если анализировать их положение по отношению друг к другу.

В новом исследовании Варма и его коллеги сообщают, что направления моментов вращения двух черных дыр, спроецированных на орбитальную плоскость, оказываются антипараллельными, что может указывать на резонанс между собственным вращательным и орбитальным движением. Для подтверждения этих тенденций требуются дополнительные наблюдения, считает Варма.

Черные дыры обычно вращаются вокруг собственной оси, поскольку они образуются из вращавшихся звезд. Когда две такие черные дыры обращаются друг относительно друга в составе двойной системы, происходит взаимодействие между их собственным вращением и орбитальным движением.

Двойные черные дыры теряют энергию, излучая гравитационные волны, поэтому со временем они сближаются и объединяются. Моменты количества движения некоторых черных дыр ориентированы вдоль или против направления орбитального углового момента, в результате чего происходит «скучное» объединение в фиксированной плоскости. Но другие черные дыры могут иметь угловые моменты собственного вращения, наклоненные по отношению к вектору орбитального углового момента, в результате чего происходит взаимодействие между этими угловыми моментами, вызывающее прецессию.

Резонансы между собственным и орбитальным вращением могут происходить в прецессирующих двойных системах, но это зависит от вида механизма взрыва сверхновой, в результате которого образуется черная дыра из звезды-предшественницы. Если излучение сверхновой не является симметричным по всем направлениям, то черная дыра при рождении получает импульс, подобный отдаче, действующей на ружье при стрельбе.

«Если «отдача» сверхновой является достаточно большой по величине, то двойная система может войти в резонанс между собственным и орбитальным вращением, - сказал Варма. – Это особые конфигурации, в которых проекции направления векторов углового момента в орбитальной плоскости расположены либо параллельно, либо антипараллельно».

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0127171337

Вулканы и ударные кратеры на новом снимке от аппарата Mars Express

На первый взгляд, на этом снимке выделяются две контрастирующие структуры – вулкан, который слегка возвышается над окружающей местностью, с коллапсировавшей кальдерой обрушения и ударный кратер, расположенный в нижней части фото. Обе эти структуры могут многое нам рассказать о событиях, имевших место в процессе их формирования.

Относительно небольшой щитовой вулкан Купол Юпитера, всегда остающийся в тени самого крупного вулкана Солнечной системы горы Олимп, отражает своим видом историю многократных извержений.

Сложная система его кальдеры состоит по крайней мере из пяти кратеров. Диаметр самой большой воронки составляет 28 километров, и она смещена по отношению к центру. Кольца кальдер спускаются к периферии вулкана, становясь при этом моложе с каждой последующей кальдерой, а на краю вулкана самая молодая кальдера встречается с еще более молодыми потоками застывшей лавы. Эти потоки формируют «береговую линию» на подходах к вулкану, изменяя исходный рельеф вулкана, который теперь находится на высоте всего лишь 1 километр над окружающими его равнинами.

При ближайшем рассмотрении на местности можно рассмотреть отдельные лавовые потоки. Эти потоки переливались через линии разломов коры планеты, заполняя параллельно расположенные на поверхности грабены, которые доминируют, в частности, в северной и северо-восточной частях снимка.

Грабены представляют собой смещенные вниз участки поверхности, формируемые при растяжении коры планеты, например, под действием вулканических или тектонических напряжений, действующих в этой области.

Резкий откос одного из этих грабенов врезается прямо в восточный край Купола Юпитера. Некоторые части данного грабена можно проследить в нескольких километрах к северу, и на некоторых отрезках грабен весьма значительно заполнен лавами.

Неожиданный сюрприз можно лежит к востоку от Купола Юпитера. На данном снимке его не видно, однако, на изображении, отражающем топографию с цветовым кодированием, можно рассмотреть менее глубоко проэволюционировавший вулкан, который заметен как «вспучивание» поверхности.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0127171453

Вода текла по поверхности древнего Марса намного дольше, чем считалось, нашёл аппарат MRO*

Исследователи из Калифорнийского технологического института, США, нашли, что вода покинула поверхность Марса, оставив высохшие минеральные соли, не более чем 2 миллиарда лет назад.

Когда-то давно, миллиарды лет назад, на Марсе присутствовали реки и озера, в которых могли развиваться микроорганизмы. Со временем толщина слоя атмосферы планеты уменьшилась, эта вода испарилась, оставив за собой замерзшую пустыню, которую изучает сегодня аппарат Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) НАСА.

Считается, что марсианская вода улетучилась около 3 миллиардов лет назад. Но два ученых, анализирующих данные о Марсе, которые аппарат MRO накопил в течение последних 15 лет, нашли факты, позволяющие значительно сократить этот временной интервал. Согласно их новому исследованию, признаки воды на поверхности Красной планеты еще можно было встретить в период от 2 до 2,5 миллиарда лет назад, а это означает, что вода текла по поверхности планеты примерно на один миллиард лет дольше, чем предполагали предыдущие оценки.

Центральным объектом изучения исследователей стали отложения солей класса хлоридов, оставшихся после того, как жидкая вода испарилась с поверхности Марса.

Главный автор нового исследования Эллен Лиск (Ellen Leask) совместно с профессором Калифорнийского технологического института Бетани Элманн (Bethany Ehlmann) использовала данные, полученные при помощи бортового инструмента аппарата MRO под названием Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), для составления карт рапределения отложений хлоридов по поверхности богатых глинами высокогорий южного полушария Марса – местности, усеянной ударными кратерами. Эти кратеры стали ключом к определению возраста отложений этих солей – чем меньше кратеров на поверхности, тем она моложе. Подсчитав число кратеров на определенном участке поверхности, ученые определяют его возраст.

В результате проведенного анализа Лиск и Элманн нашли, что многие отложения солей находятся в углублениях – которые когда-то представляли собой небольшие водоемы – на вулканических равнинах с пологими склонами. Ученые также обнаружили ветвящиеся сухие каналы в окрестностях этих чаш древних водоемов – по которым в древности текли потоки воды, изливающейся из чаш наружу при переполнении их в результате таяния льдов или вечной мерзлоты. Подсчет числа кратеров и признаки наличия солей на вулканической местности позволили определить возраст отложений.

Исследование опубликовано в журнале AGU Advances.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0127171152

Природу подледных озер Марса объяснили вулканическими отложениями и жидким рассолом*

Планетологи представили новые варианты объяснения природы загадочных ярких областей, найденных на радарных изображениях южнополярных отложений Марса. Это могут быть как породы вулканического происхождения, так и жидкие растворы перхлоратов и хлоридов, которые могут находиться на границах зерен льда или грунта. Статьи (1, 2) опубликованы в журналах Earth and Planetary Science Letters и Geophysical Research Letters.

В 2018 году анализ данных наблюдений многочастного радарного инструмента MARSIS, установленного на орбитальном аппарате Mars Express, позволил выявить аномально яркие области в скоплениях слоистых отложений на южном полюсе Марса. Подобные явления присущи материалам с большой диэлектрической проницаемостью, из-за чего ученые решили, что под Южным плато на глубине 1,4-1,5 километра находятся залежи воды в виде озер или насыщенного водой слоя. Жидкая вода вряд ли может быть устойчивой длительное время в современных марсианских условиях, поэтому такие резервуары могли образоваться из-за вулканической активности и состоять из рассола на основе воды. Тем не менее, интерпретация найденных областей на радарных изображениях стала предметом споров, длящихся по сей день. В частности, в прошлом году была выдвинута идея, что MARSIS на самом деле обнаружил гидратированные отложения, богатые глиной, в частности смектитом, а не озера.

Две группы планетологов решили разобраться какие вещества или слои могли обладать высокими отражательными свойствами и объяснить данные MARSIS. Сирил Грима (Cyril Grima) из Института геофизики Техасского университета и его коллеги решили определить, как будет меняться относительная базальная отражательная способность (отношение мощности подповерхностного эхосигнала к поверхностному эхосигналу) современной поверхности Марса в разных ее районах, если бы она была покрыта ледяным щитом с толщиной, аналогичной южнополярным отложениям в месте залегания кандидатов в озера, и содержанием примесей во льду на уровне 10 процентов по объему (аналогичное льдам в южнополярных отложениях). В работе рассматривались ландшафты, расположенные на 192–194° восточной долготы и 80–82° южной широты.

Относительная базальная отражательная способность различных регионов на Марсе, если поверхность полностью покрыта 1,4-километровым ледяным щитом.
Cyril Grima et al. / Geophysical Research Letters, 2022

Оказалось, что 0,3–2 процента марсианской поверхности, будучи покрытой льдом, может давать радиолокационную картину, аналогичную южнополярным отложениям. Поверхность перестает обладать подобными отражательными свойствами для значений тангенса угла диэлектрических потерь больше 0,010. Большинство найденных интересных областей магматического происхождения (например Плато Солнца (Solis Planum), представляющее базальтовую равнину) и относятся к периодам от позднего Нойского до позднего Амазонийского. Предполагается, что высокую отражательную способность магматический материал может приобретать за счет высокого содержания ильменита.

Дэвид Стиллман (David Stillman) из Юго-Западного научно-исследовательского института и его коллеги провели эксперименты в лаборатории по исследованию диэлектрических свойств аналогов марсианских глин при температурах, близких к марсианским, и сравнили результаты с выводами других работ и данными наблюдений MARSIS. Ученые использовали шесть образцов глины, собранных в Италии: голоценовые речные отложения, плиоцен-раннеплейстоценовые морские аргиллиты и метаморфические отложения, датируемые от юрского до олигоценового периода. Образцы просеивали через сито, затем сушили в печи, регидратировали дистиллированной водой до тех пор, пока они не возвращались к исходному содержанию воды. Кроме того, эксперименты проводились с растворами солей Mg(ClO4)2 и CaCl2.

Исследователи пришли к выводу, что глинистые отложения при температурах, сравнимых с основанием южнополярных ледяных отложений (менее 200 кельвинов), даже при очень высоком содержании глины не смогут породить яркие области на радарных изображениях. Не смогут создать их и замерзшие рассолы. Лучше всего на роль материала с высокой отражательной способностью, по мнению ученых, подходят жидкие растворы перхлоратов и хлоридов, которые могут находиться на границах зерен льда или грунта. При этом объемная доля жидкого рассола может достигать нескольких десятков процентов, чего будет достаточно для достижения нужной диэлектрической проницаемости.

NASA / JPL-Caltech / USGS / SwRI

Ранее мы рассказывали о том, как ученые посчитали соленую воду на Марсе непригодной для жизни и составили карту распределения водного льда в северном полушарии планеты.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/28/mars-lakes-salt

Восточное море на западе Луны

Авторы и права: Том Гленн
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Восточное море – одно из самых замечательных образований на поверхности Луны. Это самый молодой из больших лунных ударных бассейнов, но его очень трудно увидеть с Земли. Это четкое телескопическое изображение было получено, когда Луна из-за явления либрации наклонилась в нужную сторону. Восточное море можно найти в середине верхней части картинки, оно протянулось вдоль западного края Луны и выглядит сильно сжатым из-за эффекта перспективы. Ударный бассейн сформировался после столкновения с астероидом размером около тысячи километров более 3 миллиардов лет назад. Он находится в центре круглых образований – волн в лунной коре, которые хорошо видны на снимках Луны с космических аппаратов. Однако почему Восточное море расположено на западном крае Луны? Восточное море получило название до 1961 года, когда были изменены правила обозначения востока и запада на лунных картах.
http://www.astronet.ru/db/msg/1806966

Самая далекая планета в зоне обитаемости — TOI 700d

Землеподобную экзопланету в обитаемой зоне обнаружили с помощью космического телескопа TESS, запущенного еще весной 2018 года.

Василий Васильев

NASA's Goddard Space Flight Center

О том, что космический телескоп TESS обнаружил похожую на Землю планету в зоне обитаемости, в 2018 году сообщило NASA. Объект получил индекс TOI 700d; он находится в системе, включающей три планеты и располагающейся примерно в 100 световых годах от Солнца, в созвездии Золотой Рыбы.

Звезда в данной системе — это М-карлик, размеры и масса которого составляют приблизительно 0,4 размеров и массы солнечных. Три планеты, вращающиеся вокруг данной звезды, согласно предположению астрономов, приливно заблокированы к ней. Ближайшая к звезде планета — TOI 700b; по размерам она схожа с нашей планетой, имеет, возможно, твердую поверхность и совершает оборот вокруг звезды за 10 дней. Дальше располагается TOI 700с; по размерам она превосходит Землю примерно в 2,6 раза, один оборот вокруг звезды выполняет за 16 дней и может быть газовым гигантом. Дальше всех же от звезды находится TOI 700d; размерами она похожа на Землю (приблизительно в 1,2 раза больше нашей планеты), совершает оборот вокруг звезды за 37 дней и получает от нее излучение, составляющее 86 процентов от солнечного излучения, получаемого Землей.

Существование TOI 700d было подтверждено с помощью космического телескопа «Спитцер». Проведенные специалистами расчеты показали, что TOI 700d попадает в зону обитаемости вокруг звезды в своей системе — то есть находится в области, планеты в которой, теоретически, могут иметь воду в жидкой фазе (а значит, могут являться жизнепригодными). Ученые рассчитывают, что будущие исследования получить более подробную и точную информацию о данной экзопланете; в этом должны помочь модели, подготовленные на основе уже доступных данных.
https://www.popmech.ru/science/538224-t … m=main_big

Топ-10 самых странных галактических явлений

Неожиданные галактические явления способны наравне удивить как новичков, так и самых опытных из астрономов. Они нарушают прогнозы и ставят в тупик, но при этом расширяют наши знания о том, как работает вселенная. Главное – смотреть в оба и не пропустить их.

Сергей Евтушенко

Галактика Треугольник II – карликовая галактика неподалёку от Млечного Пути, состоящая лишь из тысячи звёзд. Но она вполне способна удивлять – её звёзды движутся с невероятной скоростью. Возможно, из-за того, что в Треугольнике II сконцентрировано огромное количество тёмной материи. Другой вариант – благодаря гравитационному воздействию соседних галактик.

Загадочное галактическое кольцо – объект, который недавно обнаружили венгерские и американские астрономы. Объект, который не должен существовать. Он невообразимо огромен – шириной в пять миллиардов световых лет (Млечный Путь, для сравнения – около 50 тыс.с.л.), и испускает ярчайшие гамма-всплески во всей вселенной. Он не вписывается ни в одну современную теорию, и ставит учёных в тупик.

Tayna – самая древняя и неяркая из всех галактик, найденных на данный момент. Её смогли обнаружить в отдалённом скоплении MACS J0416.1-2403 лишь объединив возможности «Хаббла» и «Спитцера», и назвали словом на языке индейцев аймара – «первенец». Предположительно, она образовалась лишь 400 млн. лет спустя после Большого Взрыва в числе самых первых галактик.

Рождение галактик всегда оставалось чисто теоретической областью – до недавнего времени. Астрономы из Калифорнийского технологического института обнаружили протогалактический диск, всасывающий водород из длинной нити газа, тянущейся от огромной звездной структуры. Это зрелище удалось засечь благодаря удачному расположению двух квазаров, свет которых и отразил галактический «младенец».

Большое Магелланово облако и Малое Магелланово облако – ближайшие соседи Млечного Пути, причём Большое, разумеется, превосходит размером Малое. Как выяснилось, не просто так, ведь оно смогло своровать у своего «брата» несколько миллионов звёзд. Астрономы вычислили это по необычным скоростным характеристикам наблюдаемых ими красных гигантов, а также их нетипичному химическому составу.

Геркулес А – галактика, выдающаяся по ряду причин. Внутри неё притаилась чёрная дыра чудовищной массы, весом в 2.5 миллиарда солнц. Чёрная дыра Млечного Пути весит в тысячу раз меньше. Из центра Геркулеса А вылетают две мощнейших плазменные струи протяжённостью более 1.5 млн. с.л. каждая, испускающие радиоволны. Это делает данную галактику ярчайшим источником радиоволн из всех известных людям.

Самые старые белые карлики Млечного Пут были открыты совсем недавно, в количестве 70 штук. Млечный Путь нельзя назвать юнцом – фактически, он стар как сама вселенная. А найденные белые карлики, возможно, были первыми звёздами в нашей галактике, за которыми последовали сотни миллиардов других.

Ярчайшая галактика из известных нам была найдена с помощью телескопа WISE. Сказать, что WISE J224607.57-052635.0 светится, значит не сказать ничего – она сияет как 300 триллионов солнц. Предполагаемая причина – в чёрной дыре такой тяжести, что сложно представить её существование. Она давно превысила свой порог поглощения и выплёскивает энергию в окружающий пылевой кокон, порождая светящуюся ауру.

Галактика M60-UCD1 совсем невелика – лишь 300 световых лет в длину и около 140 миллионов звёзд. Только вот её чёрная дыра с лёгкостью затыкает чёрную дыру Млечного Пути – масса в 21 миллион солнц против 4 миллионов. Ранее считалось, что масса чёрной дыры напрямую определяет размер галактики, но M60-UCD1 опровергла эту теорию одним своим существованием.

Галактика EGS8p7 возрастом в 13.2 миллиарда лет настолько стара, что мы вообще не должны её видеть. По всем признакам она должна была образоваться ещё в те времена, когда вселенная была заполнена свежесозданным и непроницаемым для излучения галактик нейтральным водородом. Возможно, она была столь яркой и горячей, что реионизировала водород вокруг себя гораздо раньше, чем другие галактики.

https://www.popmech.ru/science/236131-1 … ain_middle

Российско-австрийская научная группа изучила, как ведет себя вода в минералах поверхности Марса и спутников Юпитера

Изучение минералов на поверхности и в глубине Марса и спутников Юпитера может стать ключом к ответу на вопрос: «А могла ли ранее существовать на них жизнь?». Международный российско-австрийский научный коллектив с участием сотрудников Новосибирского государственного университета (НГУ) и Университета Вены узнал, как ведут себя встречающиеся на Марсе и спутниках Юпитера минералы типа кизерита при ультранизких температурах (до 15 К, то есть -258 °С). Материалы исследования опубликованы во флагманском научном журнале Международного союза кристаллографов IUCrJ https://journals.iucr.org/m/issues/2022 … ndex.html. Исследование поддержало Минобрнауки России.

Принято считать, что наличие воды является предпосылкой существования жизни на планете. В нынешних условиях Марса и на спутниках Юпитера вода в свободном виде сохраниться не может. Но она может остаться в составе минералов, которые сохраняют память о тех временах, когда условия были не столь жесткими. Ученые России и Австрии воссоздали в лаборатории «космические условия» и проверили, как ведут себя при ультранизких температурах синтетические минералы типа кизерита, встречающиеся на поверхности Марса и спутников Юпитера. Исследования проводила научная группа под руководством доктора химических наук, профессора Елены Болдыревой из НГУ в сотрудничестве с коллегами из Университета Вены под руководством профессора Рональда Милетича.

Исследовать состав и структуру минералов можно различными способами – на основании анализа спектров либо используя дифракцию рентгеновского излучения. Если спектры минералов, находящихся на Марсе и спутниках Юпитера, возможно изучать, оставаясь на Земле, то для изучения структуры дифракционными методами необходимо либо доставить пробы минералов на Землю, либо отправить с Земли небольшой портативный дифрактометр (что и было сделано во время марсианской миссии марсохода Curiosity).

Но по словам доктора химических наук, заведующего лабораторией Молекулярного дизайна и экологически безопасных технологий, доцента кафедры химии твердого тела Факультета естественных наук НГУ Бориса Захарова, есть и третий путь – воссоздать похожие условия непосредственно на Земле и посмотреть, как при этом будут вести себя интересующие ученых соединения: сохранится ли в них вода, как изменится структура.

Ученые использовали специализированное оборудование и более 100 литров жидкого гелия, чтобы в условиях, моделирующих космические, методом монокристальной рентгеновской дифракции детально исследовать кристаллические структуры ряда синтетических минералов типа кизерита (общая формула M2+SO4•H2O, где M2+ = Mg, Fe, Co, Ni), встречающихся на поверхности Марса и спутников Юпитера, при ультранизких температурах жидкого гелия (15 К, то есть -258 °С).

«Такие эксперименты уникальны, в первую очередь, с технической точки зрения, так как требуют специфического и сложного оборудования, при этом работающего «на пределе» из-за ультранизких температур, а также навыка работы со сжиженным гелием, который обеспечивает охлаждение образцов до необходимых температур. Их подготовка и проведение, а также интерпретация полученных данных требуют высокой квалификации ученых. Группа в НГУ является одной из немногих в мире, которая умеет проводить подобные эксперименты. Поэтому мы обратились именно к ней с предложением о проведении совместных исследований», — рассказывает о совместной работе профессор университета Вены Рональд Милетич.

Международная научная группа смогла не только показать, что вода в исследуемых материалах сохраняется в структуре при столь глубоком охлаждении, но и нашла объяснение этому в особенностях кристаллических структур минералов. Информация очень важна для интерпретации спектроскопических данных, полученных орбитальными аппаратами с поверхности космических тел.

«Мы обнаружили, что сами структуры сохраняют устойчивость и не претерпевают фазовых переходов даже при таких экстремальных воздействиях. Это происходит благодаря наличию в них молекул воды, которая связывает мостиками в прочный трехмерный каркас катионы металлов и сульфат-анионы. Структура значительно сжимается, причем различным образом в разных направлениях, но при этом не разрушается и не перестраивается в другую фазу», — добавил один из участников работ, ассистент кафедры химии твердого тела ФЕН НГУ Никита Богданов.

Информация предоставлена пресс-службой Минобрнауки России

Источник фото: iki.cosmos.ru Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
https://scientificrussia.ru/articles/ro … ov-upitera

Ученым удалось определить источник призрачных теней в атмосфере Солнца

Наконец-то у нас может быть объяснение загадочным теням падающего вещества в атмосфере Солнца, наблюдаемым во время солнечных вспышек.

Впервые обнаруженные в 1999 году, эти таинственные тени, называемые «движущимися вниз темными пустотами», считались связанными с взаимодействиями магнитного поля, которые вызывают солнечные извержения. Физики обнаружили, что на самом деле это не так; скорее, эти «надаркадные нисходящие потоки» являются результатом взаимодействия жидкости в солнечной плазме.

Это явление очень похоже на структуры, наблюдаемые на границах раздела ударных волн в остатках сверхновых, где нестабильность также приводит к образованию длинных пальцеобразных структур. Открытие поможет нам лучше понять дикое поведение нашего бурного Солнца.

Идея о том, что структуры могут иметь какое-то отношение к солнечному магнитному полю, небезосновательна, поскольку чрезвычайно сложные и беспорядочные магнитные поля Солнца — это то, с чего начинаются вспышки.

Наша звезда представляет собой бурлящий, турбулентный шар невероятно горячей плазмы, жидкости, состоящей из заряженных частиц, сильно взаимодействующих с электромагнитными силами. Поскольку Солнце представляет собой шар, экваториальная поверхность вращается быстрее, чем полюса. Это приводит к запутыванию солнечного магнитного поля, что, в свою очередь, может создавать сильные локализованные магнитные поля по всему Солнцу, открывая солнечные пятна, из которых возникают вспышки.

В этих локализованных магнитных полях силовые линии могут стать хаотичными. У основания солнечных вспышек противоположные линии соединяются, ломаются и вновь соединяются. Мощные слои электрического тока также тянутся через центральную область солнечной вспышки. Это магнитное пересоединение приводит к высвобождению энергии и ускорению электронов до

«Это как растянуть резиновую ленту и перерезать ее посередине. Она напряжена и растянута, поэтому она разорвется»,- сказала астроном Кэти Ривз из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
https://rwspace.ru/news/uchenym-udalos- … lntsa.html

Поделиться2952022-01-30 09:13:26

Автор: alexandrion12
Администратор

Астрономы отыскали кандидата в магнитар со сверхдлинным периодом вращения*

Положение GLEAM-X J162759.5-523504.3 (импульсы показаны символами «+») на диаграмме известных радиотранзиентов.
N. Hurley-Walker et al. / Nature, 2022

Астрономы при помощи австралийского наземного радиотелескопа MWA открыли новый периодический низкочастотный источник радиоизлучения. Пока что природа GLEAM-X J162759.5-523504.3 до конца не выяснена, однако ученые склоняются к мысли, что отыскали сильно замагниченную нейтронную звезду со сверхдлинным периодом вращения. Статья опубликована в журнале Nature.

Наблюдая небо в радиодиапазоне можно зафиксировать самые разные события в виде транзиентов: взрывы массивных звезд, вспышки аккреции вещества на различные объекты, излучение нейтронных звезд, активных галактических ядер, вспыхивающих красных карликов или взаимодействие звезд со своими экзопланетами. Благодаря этому обзоры неба в радиодиапазоне, особенно в плоскости нашей галактики, могут дать множество самых разных, порой случайных открытий в деле понимания физических механизмов, действующих на разных астрофизических объектах.

Группа астрономов во главе с Наташей Херли-Уокер (Natasha Hurley-Walker) из Университета Кертина сообщила об открытии нового периодического низкочастотного радиотранзиента GLEAM-X J162759.5-523504.3 в ходе анализа архивных данных наблюдений радиотелескопа MWA (Murchison Widefield Array).

64 из 71 зафиксированных импульсов от источника GLEAM-X J162759.5-523504.3, выровненные по периоду и производной периода.
N. Hurley-Walker et al. / Nature, 2022

В период с января по март 2018 года зафиксирован 71 яркий радиоимпульс от источника в диапазоне частот 72–231 мегагерц, с максимальной плотностью потока от 5 до 40 Янских. Мера дисперсии (величина «сдвига» времени прихода сигнала в зависимости от частоты волны) составила 57 парсек на кубический сантиметр, что дает расстояние до источника в 1,3 килопарсека. GLEAM-X J162759.5-523504.3 пульсирует каждые 18,18 минут — ранее такая периодичность не наблюдалась. Излучение характеризуется сильной линейной поляризацией, сохраняется в течение 30–60 секунд и наблюдается в широком диапазоне частот. Иногда радиоимпульсы состоят из коротких (<0,5 секунд) всплесков, в других случаях наблюдается более плавный профиль излучения.

Линейная поляризация указывает на наличие сильно упорядоченных магнитных полей, что вместе со светимостью импульсов не может быть объяснено радиоизлучением вспыхивающих звезд, экзопланет и двойных систем из белых и красных карликов. Радиоисточником, который имеет наибольшее сходство с GLEAM-X J162759.5-523504.3, является GCRT 1745, обнаруженный в направлении галактического центра, который может быть магнитаром (сильно замагниченной нейтронной звездой). Таким образом, новый радиотранзиент может оказаться долгопериодическим магнитаром.

Альтернативное объяснение — белый карлик, порождающий радиоимпульсы в ходе своего вращения. Понять какая из гипотез верна можно будет в ходе дальнейших мультиволновых наблюдений за источником. Независимо от природы GLEAM-X J162759.5-523504.3 открытие показывает важность радиообзоров неба на низких частотах, в частности, в галактической плоскости не проводилось систематического исследования неизвестных транзиентов с минутной периодичностью импульсов. Таким образом, в архиве данных MWA может быть еще множество подобных объектов.

Про быстрые радиовсплески — еще одну из загадок космоса, наблюдаемую в радиодиапазоне — можно прочитать в нашем блоге.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/28/radio-sourse

Вломи ему, Дарт!

Зачем аппарат DART летит к астероиду Диморф

24 ноября 2021 года в космос должен стартовать космический аппарат NASA DART, который опробует на практике один из методов защиты Земли от астероидов — кинетический таран. Ученые ожидают, что столкновение аппарата с 160-метровым астероидом из системы Дидим изменит орбиту последнего. Рассказываем, как устроены DART и его миссия, и какие еще есть способы уберечь Землю от небесного апокалипсиса.

На поверхности самых разных тел Солнечной системы есть ударные кратеры, следы столкновений с другими космическими объектами. На Земле они тоже есть, около двухсот, просто их хуже видно — затягивать раны нашей планете помогает интенсивная эрозия. Самому старому известному земному кратеру — Яррабуббе — 2,2 миллиарда лет. В наш век человечество пока что лишь наблюдает болиды и падения метеоритов, которые не порождают крупные катаклизмы, хотя могут наделать немалый переполох.

Считается, что бомбардировка Земли крупными телами в ранний период ее существования могла способствовать зарождению жизни, так как падающие с неба глыбы поставляли на молодую планету водяной лед и органические молекулы. Однако с развитием жизненных форм на Земле все изменилось — небесные бомбардировки могли быть для них смертельны, как это было с астероидом, после которого в Мексиканском заливе появился кратер Чиксулуб. Сегодня принято считать, что именно падение тела диаметром больше десяти километров вызвало мел-палеогеновое массовое вымирание, в ходе которого погибли динозавры. Подобные катаклизмы, по оценкам исследователей, могут происходить раз в 250–500 миллионов лет. Чиксулубу идет 67-й миллион.

Чтобы отличать небесные тела, способные ввергнуть нашу планету в хаос, от безобидных астероидов и комет, астрономы ввели понятие «потенциально опасного астрономического объекта». Этот титул получают все тела размером больше 150 метров, которые могут подойти к земной орбите на дистанцию менее 19,5 расстояний от Земли до Луны. Степень «грозности» астероидов и комет ученые измеряют также по Туринской и Палермской шкалам — они связывают опасность небесного тела для Земли с его размерами, кинетической энергией и вероятностью столкновения с нашей планетой (подробнее об оценке опасности астероидов читайте в материале «Как разобраться с астероидом без прокуратуры»).

Туринская шкала
Wikimedia commons

Так как Солнечная система динамически активна, а наблюдения за потенциально опасными для планеты телами ведутся постоянно, их статус нередко меняется. Так, например, 450-метровый астероид Апофис первоначально имел оценку 4 из 10 по Туринской шкале — это соответствует «тесному сближению с Землей, вызывающему беспокойство», — а через 17 лет был признан практически безвредным и вовсе исключен из списка потенциально опасных объектов. А вот 500-метровый астероид Бенну, после того как к нему слетала межпланетная станция OSIRIS-REx, недавно неожиданно получил оценку -1,6 по шкале Палермо, став наиболее опасным на сегодня для нашей планеты объектом.

Что у Земли в арсенале

Кажется, что при возникновении реальной угрозы столкновения Земли с крупным небесным телом человечество обязательно что-нибудь придумает (придумало же оно фильм «Армагеддон») и спасется. Однако в действительности пока мы умеем лишь следить за потенциально опасными телами в оптике и радиодиапазонах. Мониторинг постоянно совершенствуется: увеличивается число телескопов (как наземных, так и космических), уже существующие модернизируются, сам процесс наблюдения и обработки данных автоматизируется — так что мы сможем предсказать время и место падения подобного тела на Землю за несколько дней до этого. Но на этом, собственно, все и заканчивается.

Методик планетарной защиты придумано несколько, однако пока ни одна из них на практике не проверялась.

Взорвать. Все тот же «Армагеддон» или «Столкновение с бездной» подсказывают, что победить астероид можно, установив и подорвав ядерный или термоядерный заряд на астероиде или ядре кометы. Взрыв разрушит угрожающее Земле тело на множество более мелких фрагментов, каждый из которых будет уже не так опасен, чем вся космическая глыба целиком. В частности, Апофис предлагалось подорвать аппаратом-перехватчиком с шестью термоядерными бомбами B83 мощностью 1,2 мегатонны каждая. Мощность термоядерных боеприпасов ограничена лишь возможностями носителя и количеством имеющихся компонентов, однако чтобы осуществить подобную операцию, нужно знать об угрозе столкновения задолго до него, четко просчитать траекторию движения тела и держать под рукой готовый к полету ядерный перехватчик, иначе можно просто не успеть. Кроме того, не всегда можно гарантировать, что обломки все равно не нанесут ощутимый вред Земле.

Концепт космического перехватчика с термоядерными зарядами для астероида Апофис.
NASA

Толкнуть. Другой вариант защиты предусматривает таран астероида аппаратом-ударником (одним или несколькими), чтобы изменить его импульс и, как следствие, траекторию движения. И тут опыт у нас уже есть: в 2005 году аппарат Deep Impact сбросил небольшой импактор на ядро кометы Темпеля 1, который столкнулся с ним на скорости 10 километров в секунду. Однако тогда все это делалось исключительно в научных целях — ученым был интересен состав кометы, а не изменения ее траектории за счет удара.

Использовать силу гравитации. Можно попытаться отклонить астероид «гравитационным трактором» в виде достаточно массивного аппарата, который сопровождал бы объект, зависнув над ним, и таким образом менял его траекторию за счет гравитационного поля. Этот метод должна была проверить миссия ARM (Asteroid Redirect Mission), однако в 2017 году проект закрыли.

Траектория движения аппарата ARM для метода гравитационного трактора.
NASA

На этом список идей не заканчивается, но все остальные (пока) не рассматривались всерьез, а их авторы ограничивались лишь теоретическими расчетами.

Можно попытаться отклонить тело направленным потоком плазмы из двигателей космического аппарата или оснастить его солнечным парусом из пленки;
испарить его вещество за счет лазерной абляции;
доставить на поверхность объекта ракетные двигатели, чтобы те в ходе своей работы изменили траекторию движения;
покрасить одну из сторон астероида в белый цвет (например диоксидом титана), чтобы увеличить влияние эффекта Ярковского.
Тем временем, как бы безумно это ни звучало, человечеству не помешал бы проверенный на практике метод защиты от астероидно-кометной опасности — хоть мы и не можем предсказать, когда именно придет их звездный час.

Догнать и ударить

Проект DART (Double Asteroid Redirection Test — испытание перенаправления двойного астероида) был одобрен NASA в 2018 году и стал первым в своем роде проектом испытания планетарной защиты. Выбор агентства в этот раз пал на метод кинетического тарана. Стоимость разработки первого кандидата на роль защитника Земли составила 324,5 миллиона долларов за три года работ (для сравнения: годовые военные бюджеты крупных стран исчисляются в десятках и сотнях миллиардов).

NASA / Johns Hopkins APL

В качестве цели ученые выбрали двойной астероид (65803) Дидим из семейства Аполлонов, открытый в 1996 году. Вокруг его 780-метрового основного тела обращается с периодом 11,9 часов 160-метровый спутник Диморф (скорее всего, фрагмент Дидима). Орбита астероида пересекает земную, так что он относится к потенциально опасным. В ноябре 2123 года он подлетит к Земле на расстояние 5,9 миллиона километров.

Радарные изображения системы Дидим.
Arecibo Observatory / NASA

Трехмерная модель Дидима и Диморфа.
Naidu et al., AIDA Workshop, 2016

Диморф удобен по двум критериям — он относительно мал по сравнению с другими астероидами и достаточно близок к Земле, что позволяет достаточно точно оценить результаты тарана. 550-килограммовый аппарат должен развить скорость 6,6 километра в секунду и врезаться в астероид, масса которого составляет около 4,8 миллионов тонн. По расчетам, период обращения Диморфа вокруг Дидима изменится на 4–7 минут. Однако на практике процесс столкновения будет, естественно, устроен сложнее, чем показывают модели. В частности, если при столкновении ударника с астероидом в пространство будет выброшено большое количество вещества, то эффект кинетического тарана может усилиться. Это усиление описывается коэффициентом β, равным отношением импульса цели после столкновения к импульсу импактора.

Моделирование образования кратера за счет столкновения ударника с поверхностью астероида типа «кучи щебня».
Johns Hopkins APL / Angela Stickle

Здесь сокрыта еще одна цель DART — помочь ученым проверить модели изменения β-коэффициента в зависимости от скорости ударника, угла столкновения, внутренней структуры цели и свойств ее вещества, таких как прочность или ударная вязкость. Исследователи предсказывают, что на β-коэффициент сильнее влияет степень пористости недр астероида, а не его минеральный состав. Кроме того, в случае сильно неоднородных тел типа «кучи щебня» (таким, к примеру, является астероид Бенну) огромную роль будет играть район, куда попадает ударник. В случае пары DART–Диморф модели предсказывают, что эффект тарана усилится в 1,5–2 раза за счет выброса вещества с поверхности астероида.

Моделирование разрушения крупных валунов в ходе столкновения ударника с поверхностью астероида типа «кучи щебня».
Johns Hopkins APL / Angela Stickle

Ударник и испытатель

DART не только будет биться с Диморфом, но и опробует в полете ряд технологических новинок. Для миссии была разработана новая система автономной оптической навигации в реальном времени SMART Nav (Small-body Maneuvering Autonomous Real Time Navigation), она будет управлять космическим аппаратом в последние четыре часа перед столкновением. Электроэнергию аппарат будет получать при помощи гибких разворачиваемых 8,5-метровых солнечных батарей ROSA, которые испытывали на МКС.

В качестве двигательной установки, помимо ксенонового ионного двигателя NEXT, на аппарате в тестовом режиме поработает двигатель NEXT-C (NASA’s Evolutionary Xenon Thruster–Commercial), его в дальнейшем планируют устанавливать на межпланетные аппараты. Кроме того, для связи с Землей DART получил новый тип антенны с высоким коэффициентом усиления RLSA (Spiral Radial Line Shot Array).

Устройство DART.
NASA

Стартовая масса аппарата — 610 килограммов, а без солнечных батарей он похож на куб с размерами 1,2×1,3×1,3 метра. Полезная нагрузка DART включает в себя солнечные и звездные датчики, а также камеру DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation) с апертурой 20,8 сантиметров, которая получит четкие изображения астероидов, последние из которых будут сделаны за 20 секунд до столкновения. Кроме того, вместе с DART к Дидиму отправится кубсат LICIACube с двумя оптическими камерами — он отделится от основного аппарата за 10 дней до тарана астероида и будет следить за ходом всего процесса, передавая снимки на Землю (нечто подобное NASA делали, сажая на Марс аппарат InSight, но тогда миссия кубсатов была проще).

План-перехват

В космос DART выведет ракета-носитель Falcon 9. Стартовое окно открывается 24 ноября 2021 года и продлится до февраля 2022-го. Аппарат должен прибыть к Дидиму в конце сентября 2022 года, а 2 октября пойти на таран. В этот момент расстояние между Дидимом и Землей будет всего 11 миллионов километров, его смогут наблюдать наземные телескопы. Для наблюдателя с Земли система астероидов затменная — Диморф периодически проходит впереди и позади Дидима и потому, отслеживая изменения яркости этого объекта, можно будет определить, изменилась ли орбита Диморфа после его столкновения с DART.

NASA / Johns Hopkins APL

Через два года после этого, в октябре 2024 года, к Дидиму отправится европейская межпланетная станция Hera. Она прибудет к астероидам в 2027 году и доставит к системе спутники-кубсаты APEX (Asteroid Prospection Explorer) и Juventas, последний в конце своей миссии сядет на Диморф. Аппараты, во-первых, подтвердят факт изменения орбиты Диморфа, а затем займутся исследованиями физических свойств астероидов: их состава, внутренней структуры, а также ландшафта — в том числе и ударного кратера от столкновения с DART.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/material/2021/11/23/dart-mission

Облетая Трою

Стартует 12-летняя миссия NASA Lucy к троянским астероидам

16 октября 2021 года открывается стартовое окно для запуска межпланетной станции NASA «Люси» (Lucy). Она будет изучать троянские астероиды Юпитера, которые ранее никогда не наблюдались вблизи. Миссия станции рассчитана на 12 лет: за это время «Люси» посетит восемь целей и соберет данные, которые позволят нам больше узнать об истории формирования и эволюции Солнечной системы. Рассказываем, почему астрономы поделили часть спутников Юпитера на «защитников Трои» и «греков», и кого из них должна навестить «Люси» в ближайшие 12 лет.

В 1767 году математик Леонард Эйлер нашел три частных прямолинейных решения задачи трех тел, которая описывает движение тел в системе из трех гравитационно взаимодействующих объектов. Сами решения звучат так: три взаимно притягивающиеся тела постоянно находятся на одной прямой (отсюда и название решений), которая будет вращаться вокруг общего для них центра масс в соответствии со вторым законом Кеплера, а расстояния между телами будут меняться также по кеплеровским законам.

Через пять лет астроном и математик Жозеф-Луи Лагранж опубликовал «Очерк задачи трех тел», в котором к эйлеровским решениям добавились еще два, названных треугольными: три взаимно притягивающихся тела, расположенные в вершинах равностороннего треугольника произвольных размеров, при определенных по величине и направлению скоростях будут двигаться, удерживая треугольную формацию. При этом длина стороны этого треугольника будет меняться со временем согласно законам Кеплера, а сам треугольник будет вращаться в фиксированной плоскости вокруг общего центра масс, также подчиняясь законам Кеплера.

Говоря проще, тело с пренебрежимо малой массой, которое находится в точках, являющихся частными решениями задачи трех тел, может оставаться на месте, если на него не будут действовать никакие другие силы, кроме гравитационной, которая будет уравновешена центробежной силой.

Схема положения пяти точек Лагранжа в системе двух тел (третье помещено в любую из самих точек).
Wikimedia Commons

Найденные решения называются точками Лагранжа или точками либрации. И хотя сам Лагранж относился к ним как к простому математическому курьезу, не имеющему значения для астрономии, они пригодились не только в науке, но и в космонавтике.

Лагранжевы точки и космонавтика

Лагранжевы точки L₁, L₂ и L₃ являются точками неустойчивого равновесия — тела, которые в них находятся, со временем будут вынуждены их покинуть. Однако в конце 1950-х годов сотрудник NASA Роберт Фаркуар начал исследовать точки Лагранжа на предмет применимости в деле проектирования космических аппаратов. В своей кандидатской диссертации, вышедшей в 1968 году, он впервые описал гало-орбиты вокруг точек Лагранжа, и указал на то, что на них может быть удобно размещать космические телескопы или аппараты, которые могли бы корректировать свое положение при помощи двигателей. Фаркуар предложил поместить спутник-ретранслятор вблизи точки L₂ системы Земля — Луна, чтобы астронавты могли высадиться на обратной стороне Луны. Любопытно, что до Фаркуара идея разместить что-нибудь рукотворное в точках Лагранжа появилась еще в 1961 году в романе Артура Кларка «Лунная пыль».

Помимо гало-орбит существуют и орбиты Лиссажу. Разница между ними в том, что гало-орбиты периодические и обладают большой амплитудой, а орбиты Лиссажу обладают меньшей амплитудой и являются квазипериодическими. На практике это может вылиться в то, что аппарат на орбите Лиссажу может периодически скрываться за Луной при наблюдении с Земли, а объект на гало-орбите с такой проблемой не столкнется.

Сегодня на орбитах вокруг точек L₁ и L₂ систем Солнце — Земля и Земля — Луна работает огромное множество аппаратов и телескопов: SOHO, «Гершель», Gaia, «Спектр-РГ» и многие другие, туда же отправится «Джеймс Уэбб».

Лагранжевы точки и троянцы

В точках Лагранжа L₄ и L₅ равновесие устойчиво — все тела, которые в них оказались, без внешней помощи свое расположение менять не должны. Правоту Лагранжа подтвердил через полтора века после публикации «Очерка задачи трех тел» немецкий астроном Максимилиан Вольф, который в 1906 году обнаружил около точки L4 в системе Солнце — Юпитер астероид, который вел себя в полном соответствии с решением французского математика.

Модель троянца Ахиллес по данным наблюдений.
Josef Ďurech, Vojtěch Sidorin / Astronomical Institute of the Charles University

Вольф назвал открытое им тело в честь Ахилла, одного из лидеров ахейцев, осаждавших Трою в гомеровской «Илиаде». А затем в точках L₄ и L₅ начали открывать новые тела. Вскоре список кораблей из второй песни «Илиады» стал популярным в астрономических кругах текстом: L₄ стал «лагерем греков», а L₅ — «Троей», а объекты в них получать имена в честь героев, которые осаждали или защищали Трою. Здесь, правда, есть пара исключений — (617) Патрокл и (624) Гектор находятся в чужих для них «лагерях», просто потому что открыли их раньше, чем идея раздать имена таким астероидам в соответствии с эпосом Гомера пришла астрономам в голову. В дальнейшем «троянцы» — тела в точках L₄ и L₅ системы «планета-хозяйка — Солнце» — нашлись у многих других планет. У Нептуна их 28, у Марса — девять, по одному у Урана и Земли. Есть один даже у Венеры, правда временный. Но с Юпитером им не сравниться: таких тел у него больше семи тысяч.

Схема орбитального движения троянцев Юпитера.
NASA

Однако не все население треугольных точек Лагранжа составляют астероиды — в 1961 году астроном Краковской обсерватории Казимеж Кордылевский обнаружил «светящуюся область» в окрестности точки L₅ системы Земля–Луна, а затем нашел нечто подобное вблизи L₄. Сегодня эти объекты называются облаками Кордылевского — это ни астероиды, ни кометы, а скопления космической пыли.

Откуда они здесь взялись

Несмотря на то, что Вольф совершил свое открытие уже больше века назад, у ученых до сих пор больше вопросов о природе и свойствах троянцев, чем ответов. Они наблюдались только с большого удаления, поэтому даже об их форме астрономы судят на основе моделей. Известно, что троянцы отличаются от привычных нам астероидов Главного пояса и по ряду характеристик больше похожи на транснептуновые объекты — низкие альбедо, красноватый цвет, сильно наклоненные орбиты. Считается, что эти объекты могут содержать больше водяного льда и сложных органических молекул, чем многие из астероидов Главного пояса.

Споры идут и по поводу механизма образования троянцев на орбите Юпитера — пока что ни одна из теорий не может объяснить наблюдаемые параметры их орбит. Есть версия, это вообще тела из пояса Койпера, который располагается за Нептуном — если Юпитер и Сатурн когда-то повлияли на орбиту Урана и Нептуна, и те отправили в направлении обидчиков ворох койперовских тел. Возможно, троянцы образовались во внутренней части Солнечной системы, а затем были захвачены подросшими планетами — и гиганту Юпитеру, естественно, досталось больше всего.

Таким образом, изучение троянцев даст планетологам большой объем информации о том, что происходило в ранней Солнечной системе и различиях в составе вещества протопланетного диска на разном удалении от Солнца. Отсюда и название новой миссии NASA — как в свое время скелет австралопитека Люси внес большой вклад в антропологию, так и роботизированная «Люси» поможет узнать много нового о прошлом Солнечной системы.

Путешествие длиной в 12 лет

Стартовое окно для «Люси» открывается 16 октября 2021 года и закроется через три недели. Запуск может состояться в любой из этих дней. В космос аппарат полетит на ракете-носителе Atlas V 401. Затем он совершит два гравитационных маневра у Земли в 2022 и 2024 году, после чего отправится к маленькому астероиду Главного пояса (52246) Дональдджохансон, относящегося к С-типу, мимо которого пролетит 20 апреля 2025 года.

SwRI

После этого «Люси» отправится уже к лагранжевым точкам системы Солнце–Юпитер. Сначала она нанесет визит в «лагерь ахейцев» 12 августа 2027 года станция совершит пролет мимо двойного астероида (3548) Эврибат, 15 сентября того же года навестит (15094) Полимелу, а 18 апреля 2028 года пролетит мимо астероида (11351) Левкус, день на котором длится 446 часов. 11 ноября 2028 года станция посетит (21900) Орус, который может быть богат углеродом. После этого «Люси» совершит еще один гравитационный маневр у Земли (!) и отправится уже к «защитникам Трои»: 2 марта 2033 года она исследует с пролетной траектории двойную систему (617) Патрокл и Менотий, находящуюся в точке L₅ в системе Солнце–Юпитер.

Сравнительные размеры целей «Люси».
NASA

Таким образом за 12 лет станция изучит восемь астероидов самых разных типов — рекорд, который не сможет побить даже будущий аппарат ОАЭ, о начале разработки которого было объявлено совсем недавно. Если после стольких лет работы в глубоком космосе аппарат выполнит все задачи и будет в хорошем состоянии, то научную программу могут продлить, однако этот вопрос в NASA еще серьезно не обсуждали.

Арсенал исследователя

Так как «Люси» будет проводить исследования лишь во время сближений с астероидами, то вся ее научная нагрузка состоит исключительно из средств дистанционных наблюдений — увы, в этот раз никаких спускаемых модулей и приключений с забором грунта или сбросом ударных зондов, к которым приучили нас «Хаябуса-2» и OSIRIS-REx. Станция оснащена тремя инструментами — камерой высокого разрешения L'LORRI, мультиспектральной камерой L'Ralph, в которую входит инфракрасный спектрометр LEISA, и термоэмиссионным спектрометром L'TES. Технология работы двух первых приборов основана на инструментах аппарата New Horizons, а спектрометр L'TES похож на тот, который установлен на борту станции OSIRIS-REx.

Общий вид «Люси».
SwRI

Научные инструменты позволят получить детальные снимки — черно-белые и цветные — поверхности астероидов, а также определить их свойства и состав поверхностного слоя, включая наличие водяного льда и органических веществ. Кроме того, «Люси» будет использовать двухметровую антенну с высоким коэффициентом усиления для определения массы астероидов, используя доплеровский сдвиг радиосигнала. Электроэнергией аппарат будут обеспечивать две круглые солнечные панели, каждая из который имеет диаметр 7,3 метра. Общая масса станции в заправленном состоянии составляет 1550 килограммов, из которых половина приходится на топливо.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/material/2021/10/15/lucy-trojans

Чистая аномалия

Эксперименты по поиску стерильных нейтрино нащупали что-то за пределами Стандартной модели

Осень 2021 года ознаменовалась публикациями результатов сразу двух экспериментов, связанных с поиском стерильных нейтрино — гипотетических частиц, выходящих за рамки Стандартной модели. Степень их точности позволяет официально заявить о том, что нам теперь точно необходима Новая физика. Обе работы пока не прошли рецензирование в научных журналах. Разбираемся, что может значить для современной физики правота авторов этих статей — и чего нам ждать дальше.

Нейтрино появились в физике частиц почти сто лет назад — как решение проблемы с несоблюдением законов сохранения энергии в бета-распаде. До открытия нейтрино бета-распад, наблюдавшийся в ядрах, представляли как превращение нейтрона в протон с испусканием одного лишь электрона. Учитывая, что ни протон, ни нейтрон никуда не убегают, кинетическая энергия электрона должна была принимать строго определенное значение, либо дискретный их набор. В реальности же спектр электронов оказывался всегда непрерывным. Решение этой проблемы предполагало либо нарушение закона сохранения энергии, либо введение новой частицы, которая делила с электроном эту энергетическую разницу случайным образом. Физики выбрали второй путь.

Через двадцать лет практически неуловимую частицу — она участвует только в слабом и гравитационном взаимодействии, поэтому в буквальном смысле проходит сквозь материю — поймали, и физики поняли, что приняли правильное решение. Вскоре стало ясно, что каждому лептону: электрону, мюону и таону — соответствует свой безмассовое нейтрино. Все они заняли свое место в Стандартной модели.

Стандартная модель элементарных частиц
Lord Akryl / wikimedia commons / CC BY-SA 4.0

Практически сразу после своего рождения нейтринная модель столкнулась с трудностями. Наблюдения за потоками нейтрино, долетающими до нас от Солнца показали, что доля электронных нейтрино в них в три раза меньше, чем предсказывает Стандартная солнечная модель, описывающая физику процессов в нашей звезде. Похожие проблемы возникли и при изучении долей мюонных нейтрино, возникающих в атмосфере вместе с мюонами при ее бомбардировке космическими лучами. Все эти затруднения объяснил механизм нейтринных осциляций, описывающий превращение нейтрино разных типов друг в друга. Их экспериментальное подтверждение стало поводом для присуждения Нобелевской премии в 2015 году.

Превращение нейтрино одного типа в нейтрино другого носит вероятностный характер. Эта вероятность периодически зависит от расстояния, которое пролетает нейтрино. Ее осцилляции происходят тем чаще, чем больше разность квадратов масс обеих частиц. Причиной осцилляций становится тот факт, что состояния с определенным ароматом (квантовым числом, характеризующим тип лептона), говоря на языке квантовой механики, не являются состояниями с определенной массой.

Предполагаемая зависимость ароматического состава нейтрино с энергией 4 мегаэлектронвольт от пройденного им расстояния
P. Vogel et al. / Nature Communications, 2015

Другим словами, для участия в слабых превращениях нейтрино требуется один тип квантовых чисел, в то время как для их свободного распространения — другой, поэтому летящее нейтрино постоянно находится в состоянии квантовой суперпозиции. Впрочем, в этом нейтрино не одиноки: помимо них, в подобных осцилляциях участвуют другие нейтральные частицы, например очарованный D0-мезон. Возможно, заряженные лептоны тоже могли бы превращаться друг в друга, но превращениям электрона в мюон или в таон мешает гигантская разница их масс, которая существенно превышает неопределенности их измерения и потому мгновенно разрушает квантовую суперпозицию.

Стоит отметить, однако, одну важную особенность нейтринных осцилляций, которая нам еще понадобится. То, что нейтрино в принципе могут осциллировать, говорит, что у них есть массы и даже позволяет вычислить разности их квадратов (7,5×10⁻⁵ и 2,5×10⁻³ квадратных электронвольт, соответственно).

Правда, определить сами массы мы пока не смогли. Кое-какие ограничения по массе нейтрино нам дают наблюдения за реликтовым излучением и данные о распространенности галактик во Вселенной. С их помощью мы знаем, что сумма масс всех трех нейтрино не превышает десятых долей электронвольта. Для сравнения: масса электрона — следующей по тяжести частицы Стандартной модели — равна 0,51 мегаэлектронвольта. Точное значение масс нейтрино, тем не менее, остается загадкой, ответ на которую может иметь значение для космологии.

Проблемы продолжаются

Параллельно с превращением гипотезы об осцилляции нейтрино в надежную теорию копились экспериментальные факты, которые требовали двигаться еще дальше.

К числу первых можно отнести результат эксперимента LSND, который проводила Лос-Аламосская национальная лаборатория с 1993 по 1998 год. Из него следовало, что разница между квадратами масс электронных и мюонных антинейтрино равна одному квадратному электронвольту — что существенно больше, чем полученное ранее значение. Эту аномалию можно было бы объяснить, сказав, что существует еще один тип нейтрино, стерильный, — который не участвует даже в слабых взаимодействиях, а проявляет себя исключительно через осцилляции с известными нам нейтрино. Его масса как раз отличалась бы своим квадратом от масс активных нейтрино на ту самую единицу, которая «потерялась» на LSND.

Эту гипотезу поддержали результаты двух экспериментов по изучению солнечных нейтрино, SAGE и GALLEX, проводившихся примерно в это же время. При калибровке галлиевых детекторов в обоих случаях обнаружилась так называемая галлиевая аномалия: отклонение числа электронных нейтрино, которые улавливали детекторы, от значения, предсказываемого в рамках существующей теории. Аномалию могло бы объяснить превращение электронного нейтрино в стерильные примерно с той же разницей квадратов масс, что и в случае LSND.

Проблема этих и еще нескольких экспериментальных свидетельств в пользу существования стерильного нейтрино заключалась в недостаточной статистической значимости (менее 3σ) их результатов. По этой причине и были запущены эксперименты MiniBooNE (Booster Neutrino Experiment) и BEST (Baksan Experiment on Sterile Transitions).

Что случилось сейчас

Первый эксперимент проводила Национальная исследовательская лаборатория имени Энрико Ферми (Fermilab, США). В 2018 году он получил «положительно стерильный» результат. Однако ряд физиков встретил работу своих коллег с некоторым скепсисом. Ее можно было понимать не только, как подтверждение существования стерильных нейтрино, но и объяснить тем, что черенковские детекторы MiniBooNE не могут отличить сигналы электронов от фотонов, рождаемых в обход основного процесса.

Дело в том, что MiniBooNE регистрировал электронные и мюонные нейтрино по их взаимодействию с молекулами детектора. Рождаемые в результате этого электроны детектировались по создаваемому ими свету, а их энергетические свойства позволяли отличить электронное нейтрино от мюонного. В эксперименте был изъян: нейтрино могут рассеиваться на ядрах с рождением нейтральных пионов — а это значит, что детекторы могли принять свет от распада этих пионов за свет электронов. Вклад от этих вспышек мог бы объяснить аномалию.

Поэтому следом за этим в Фермилаб провели еще один эксперимент, MicroBooNE, чей препринт появился на днях. Они более тщательно изучили процесс распада пионов и показали, что его интенсивность слишком слаба, чтобы вносить ощутимый шум в данные детектирования нейтрино.

BEST проводился в Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН. Физики изучали галлиевую аномалию, с которой до этого столкнулись SAGE и GALLEX. BEST отклонение реального числа электронных нейтрино от теоретического предсказания не только подтвердил, но и увеличил достоверность этого эффекта.

Гора Андырчи, под которой расположена Баксанская нейтринная обсерватория
ИЯИ РАН

Эксперименты MiniBooNE и BEST венчают собой долгий путь по поиску и исследованию нейтринных аномалий. За последнюю четверть века физики получили не менее полутора десятков разнообразных свидетельств того, что нынешняя нейтринная модель требует какого-то расширения. Но от прочих экспериментов и наблюдений нынешние результаты отличает высокая статистическая значимость. Она впервые превышает 5σ (что соответствует вероятности ошибки, не превышающей 3×10^-7) — подобную достоверность в физике элементарных частиц принято считать достаточной. MiniBooNE довел достоверность избытка электронных нейтрино до 4,8σ (а в случае комбинации с результатами LSND — все шесть!), а BEST подтвердил их недостаток с достоверностью более 5σ. Оба эти факта говорят: открытие подтвердилось.

Казалось бы, после этого можно было бы сказать, что мы наконец-то обнаружили новые частицы. На деле же все лишь запуталось еще сильнее.

В чем нюанс

Дело в том, что если мы скажем, что BEST и MiniBooNE открыли стерильные нейтрино, то войдем в противоречие с рядом других наблюдений и измерений.

В первую очередь, стерильные нейтрино портят элегантное разрешение загадки солнечных нейтрино, за которое уже вручили Нобелевскую премию. Если BEST и MiniBooNE поймали в свои детекторы стерильные нейтрино, то доля электронных нейтрино в солнечных должна быть не в три, а в четыре раза меньше. Масла в огонь подливает тот факт, что BEST — это, фактически, наследник эксперимента SAGE, изучавшего солнечные нейтрино — та же самая обсерватория, то же самое оборудование.

Реакторы, которые использовались в эксперименте BEST по изучению галлиевой аномалии
ИЯИ РАН

Другая проблема — это данные с других установок по поиску нейтрино. Так, IceCube и DANSS не нашли стерильных нейтрино там, где их увидели BEST и MiniBooNE, а Neutrino-4 нашел, но с массовой разницей, равной семи квадратным электронвольтам. А это немного выше единицы, полученной в LSND. Существует еще ряд экспериментов, не согласующихся со «стерильной» гипотезой с одной новой частицей. Это может значить также и то, что стерильных нейтрино на самом деле больше одного. Впрочем, для всех этих экспериментов характерна невысокая статистическая значимость по сравнению с BEST и MicroBooNE.

Область параметров стерильного нейтрино (разность квадратов масс и угол смешивания), «разрешенная» объединенным анализом нескольких экспериментов
Vladislav Barinov and Dmitry Gorbunov / arXiv, 2021

Наконец, третья проблема — это космологические данные. Они крайне неохотно сочетаются с легкими стерильными нейтрино, которые получили в экспериментах на Земле. Более того, для космологии интерес представляла бы пара или тройка очень тяжелых стерильных нейтрино, которые могли бы быть кандидатами на темную материю или причиной асимметрии материи и антиматерии во Вселенной.

И как быть дальше

Значит ли это все, что про открытие новой частицы говорить пока рано? Академический ответ на этот вопрос — да.

Другой вопрос, что идея одного или нескольких стерильных нейтрино — это пока самая красивая и экономная гипотеза. Она и объясняет сразу несколько феноменов, и требует введения малого числа параметров. Это делает стерильные нейтрино крайне привлекательным кандидатом для объяснения новых достоверных данных.

По словам главного научного сотрудника ИЯИ РАН и одного из физиков, работавших над проектом BEST, Дмитрия Горбунова, не стоит списывать со счетов, что и внутри физики Солнца, и в космологии до сих пор остались свои нерешенные противоречия. В первом случае речь идет о нестыковках между солнечной моделью и данными гелиосейсмологии, а во втором — о различии между значениями постоянной Хаббла на основе наблюдательных данных из ранней и поздней Вселенной, а также противоречии данных о крупномасштабной структуре Вселенной, полученных разными методами. Все эти проблемы потенциально могут быть связаны с проблемой стерильных нейтрино.

Наконец, нет единообразия и в экспериментах с наземными установками: разные группы исследуют превращения разных типов нейтрино (электронных и мюонных) с различными спектральными свойствами, что тоже может иметь значение. Вполне может оказаться, что, например, эксперименты с мюонными нейтрино с энергиями в несколько сотен мегаэлектронвольт (MiniBooNe) нельзя напрямую сравнивать с экспериментами с электронными нейтрино с энергиями в несколько сотен килоэлектронвольт (BEST) — слишком разные физические условия.

Проблема признания стерильных нейтрино здесь и сейчас заключается в том, что мы можем измерить достоверность какого-либо эффекта, но не можем измерить «хорошесть» той или иной его интерпретации. Единственное, на что в этом случае можно ориентироваться, — это консенсус специалистов в области физики элементарных частиц. Но его пока, кажется, придется подождать.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/material/2021/10/25/s … nos-are-go

Поделиться2962022-01-31 08:38:45

Автор: alexandrion12
Администратор

Самый подробный вид центральной области блазара

Международная группа ученых во главе с Хосе Гомесом (José L. Gómez) составила карту активной галактики OJ 287 с угловым разрешением всего лишь 12 угловых микросекунд при наблюдениях в радиодиапазоне. В настоящее время это разрешение является максимально доступным для астрономических наблюдений. Такие наблюдения стали возможными, благодаря методу длиннобазной интерферометрии. Сигналы с двенадцати радиотелескопов – один из которых расположен на борту российского спутника «Спектр-Р» - были объединены и обработаны совместно. Диаметр результирующего виртуального телескопа составил 193 000 километров.

Эта галактика под названием OJ 287 расположена на расстоянии в пять миллиардов световых лет от Земли в направлении созвездия Рака. Она относится к классу так называемых «блазаров» - галактик со сверхмассивной черной дырой (СМЧД) в центре. Судя по всему, в центре галактики OJ 287 лежат даже две СМЧД. В непосредственной близости от этих гравитационных ловушек располагаются два газовых джета, испускаемых в противоположных направлениях. В результате со стороны источника наблюдается излучение переменной интенсивности.

Интерферометрические снимки в четырех различных длинах волн выявили несколько сгустков излучения в структуре изогнутого джета со стороны галактики OJ 287. Кроме того, кривизна джета растет с увеличением углового разрешения и в направлении его возникновения. Эти факты являются подтверждением гипотезы о «первичном» джете, на который оказывают влияние две СМЧД, лежащие в центре галактики.

Анализ поляризационных свойств этого радиоизлучения также демонстрирует преимущественно тороидальное магнитное поле. Из этого ученые сделали вывод, что центральная внутренняя область радиоизлучения пересечена спиральным магнитным полем – что находится в соответствии с моделями формирования джета.

Спектральные свойства этого радиоизлучения говорят о том, что плазма джета состоит из электронов и позитронов, кинетическая энергия которых близка к равновесию с энергией магнитного поля. Повторяющиеся «инжекции» более высокоэнергетических частиц в плазму джета приводят к нарушению этого равновесия и вызывают вспышки в некоторых частях этого внутреннего джета, указывают авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0128195122

«Хаббл» замечает пару галактик, похожую на звездолет USS Enterprise из киносериала Star Trek

На этом снимке можно видеть группу галактик, известную под общим названием NGC 7764A. Они были запечатлены при помощи камер Advanced Camera for Surveys и Wide Field Camera 3 космического телескопа Hubble («Хаббл») НАСА/ЕКА. Две галактики, лежащие в правой верхней части снимка, демонстрируют признаки взаимодействия друг с другом. Длинные потоки звезд и газа, протянувшиеся от этих галактик, создают впечатление, что галактики были недавно поражены «снарядом» в форме шара для боулинга, на который похожа галактика, находящаяся в левой нижней части снимка.

В действительности, взаимодействия между галактиками протекают на протяжении очень длительных временных отрезков, и галактики редко испытывают прямые, лобовые столкновения друг с другом. Кроме того, точно неизвестно, взаимодействует ли галактика, лежащая в левой нижней части снимка, с другими двумя галактиками, хотя они расположены в космическом пространстве настолько близко друг к другу, что это становится вполне возможным. По удачному совпадению, групповое взаимодействие между этими галактиками приводит к тому, что две правые верхние галактики формируют структуру, напоминающую собой звездолет USS Enterprise из киносериала Star Trek («Звездный путь»)!

Группа галактик NGC 7764A, которая лежит на расстоянии примерно в 425 миллионов световых лет от Земли в направлении созвездия Феникс, является удивительным примером того, насколько неуклюжей может быть астрономическая номенклатура. Эти три галактики носят индивидуальные названия соответственно NGC 7764A1, NGC 7764A2 и NGC 7764A3. Однако эта на первый взгляд произвольная система присвоения имен галактикам приобретает больше смысла, если учесть, что астрономические каталоги составлялись более 100 лет назад, задолго до того, как современная технология облегчила стандартизацию научной терминологии. Поэтому многие астрономические объекты могут иметь несколько разных имен или имен, которые настолько похожи на имена других объектов, что могут вызвать путаницу.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0129194420

Астрономы подтвердили наличие оксида титана в атмосфере ультрагорячего юпитера WASP-189b

Bibiana Prinoth

Астрономы при помощи спектрографа HARPS впервые с большой точностью подтвердили существование оксида титана в атмосфере ультрагорячего юпитера WASP-189b. Предполагается, что это соединение может быть основной причиной нагрева стратосферы подобных экзопланет наряду с атомами металлов. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Температура атмосферы уменьшается с увеличением высоты, если только не существует веществ, порождающих температурную инверсию. В случае Земли таким веществом выступает озон, а в атмосферах экзопланет-гигантов, подвергающихся мощным потокам излучения со стороны своих звезд, поглотителями коротких волн будут выступать оксиды титана (TiO) и ванадия (VO). Эти соединения находили спектрометрическими методами в атмосферах горячих юпитеров, однако последующие наблюдения не позволили подтвердить эти результаты или опровернуть их.

Группа астрономов во главе с Бибианой Принот (Bibiana Prinoth) из Лундского университета сообщила о достоверном (на уровне 5,6 сигма) обнаружении оксида титана в атмосфере ультрагорячего юпитера WASP-189b благодаря спектроскопии пропускания высокого разрешения. Наблюдения за экзопланетой велись при помощи эшелле-спектрографа HARPS, установленного на 3,6-метровом телескопе в обсерватории Ла Силья.

WASP-189b находится в 326 световых годах от Солнца и обращается вокруг яркой звезды спектрального класса А. Экзопланета обладает массой примерно 2 массы Юпитера, радиусом 1,6 радиуса Юпитера и совершает один оборот вокруг звезды за 2,7 дня. Ее температура была оценена в 3435 кельвин, что делает экзопланету одной из самых горячих из известных на сегодня.

Ученые обнаружили в атмосфере WASP-189b как титан и оксид титана (TiO), так и атомы и ионы других металлов (Fe, Fe⁺, Cr, Mg, Mn, V, Na, Ca, Sc⁺,Cr⁺ и Ni). Анализ данных показывает наличие на экзопланете атмосферных потоков, направленных с дневной стороны на ночную. Кроме того, исследователи пришли к выводу, что атмосферы газовых экзогигантов, подвергающихся интенсивному облучению со стороны своих звезд, будут иметь сложную и неоднородную объемную структуру, в которой разные вещества могут находиться в разных слоях и при разных условиях. В частности, конденсация магния и хрома в атмосфере WASP-189b может быть ограничена широтными областями или высотами, где титан и оксид титана (TiO) отсутствуют, или они конденсируются при одних и тех же условиях, но на концентрацию титана влияют другие процессы.

Исследователи считают, поскольку все больше ультрагорячих юпитеров наблюдается при помощи крупных наземных телескопов и космических обсерваторий, правильная интерпретация полученных данных наблюдений зависит от того, насколько теоретические модели учитывают процессы глобальной атмосферной циркуляции и переноса излучения, а также неоднородный химический состав.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы подтвердили железные дожди на ультрагорячем юпитере WASP-76b и нашли экстремально черный горячий юпитер.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/29/wasp-189-b-tio

Скопление галактик в Печи

Авторы и права: Марко Лоренци, Ангус Лау, Томми Тсе
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Скопление галактик в Печи получило название по имени южного созвездия, в котором находится большинство входящих в скопление галактик. Это – одно из ближайших скоплений галактик, оно удалено от нас на 62 миллиона световых лет, почти в 20 раз дальше, чем наша соседка – галактика Андромеды, и всего на 10 процентов дальше, чем более известное и содержащее больше галактик скопление в Деве. Почти каждое желтоватое пятнышко на этом изображении, поле зрения которого составляет 2 градуса – эллиптическая галактика в скоплении Печи. В скоплении доминируют яркие эллиптические галактики NGC 1399 и NGC 1404, они видны вверху слева (не спутайте их с окруженными дифракционными лучами звездами ближнего фона). Красивая спиральная галактика с перемычкой NGC 1365, которая видна в нижнем правом углу – очень заметный член скопления в Печи.
http://www.astronet.ru/db/msg/1807245

Поделиться2972022-02-01 09:26:28

Автор: alexandrion12
Администратор

На Марсе обнаружен гигантский ударный кратер, напоминающий пенек

Марсианский зонд запечатлел с орбиты необычную геологическую структуру на поверхности Марса, напоминающую пенек с концентрическими годичными кольцами.

Аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) миссии «ЭкзоМарс», совместной миссии Европейского космического агентства (ЕКА) и Роскосмоса, изучает Марс с орбиты, обращаясь вокруг планеты и собирая данные о ее разреженной атмосфере. Но это расположение также позволяет аппарату наблюдать Марс сверху, делая восхитительные снимки при помощи его бортовой камеры Color and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS).

На этом новом снимке, который орбитальный аппарат сделал 13 июня 2021 г. на северной Ацидалийской равнине, выделяется необычная структура, похожая сверху на гигантский пенек с характерными годичными кольцами. На самом деле перед нами ударный кратер, наполненный льдом.

И хотя «годичные кольца» не могут подсказать нам возраст кратера, однако геологические структуры, расположенные внутри него, могут помочь исследователям глубже понять историю его формирования и ее отношение к истории древнего Марса.

Одно ученые могут точно сказать об этом кратере – он полон залежей водяного льда. Эти отложения образовались в ранние периоды истории планеты, а затем произошло изменение наклона оси Марса, и ледяные отложения оказались в тех широтах, в которых температуры уже соответствовали таянию льда, согласно ЕКА.

«Кольца» и трещины в кратере, вероятно, образовались в результате изменения условий окружающей среды с течением времени. Исследователи думают, что эти образования являются результатом смены сезонов и изменения температур, вызывающих тепловое расширение и сжатие материала.

Аппарат TGO прибыл на Марс в 2016 г. в составе миссии «ЭкзоМарс» для изучения с орбиты планеты и ее поверхности. Миссия продолжает фотографировать поверхность, а также собирать данные по атмосфере Марса, его геологии, изучать поверхность Красной планеты, ее историю и многое другое.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0130204513

Астрономы определили природу темных плазменных пальцев на Солнце*

NASA

Астрономы при помощи трехмерного моделирования определили происхождение надаркадных нисходящих потоков на Солнце, которые представляют собой темные пальцеобразные структуры, наблюдаемые во время солнечных вспышек. Они оказались самоорганизованными структурами, формирующимися за счет неустойчивостей Рэлея — Тейлора и Рихтмайера — Мешкова, действующими в турбулентной области над группами корональных петель. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Надаркадные нисходящие потоки (supra-arcade downflows, SAD) впервые наблюдались на Солнце в 1999 году космическим аппаратом Yohkoh. Они представляют собой темные, похожие на пальцы, потоки плазмы, которые возникают во время эруптивных вспышек, располагаются над группами корональных петель (аркады) и движутся к Солнцу. Считается, что они связаны с магнитным пересоединением, однако часто движутся со скоростями намного меньшими, чем предсказывается теориями. Их пытались объяснить моделями, содержащими пульсирующую струю, неустойчивости типа Рэлея — Тейлора или замедление за счет аэродинамического сопротивления, однако к полному согласию теории с данными наблюдений ученым прийти не удалось.

Астрономы во главе с Чэнцай Шэнем (Chengcai Shen) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики сообщили, что им удалось объяснить природу структур типа SAD. Ученые построили трехмерную магнитогидродинамическую модель солнечной вспышки, вызванной магнитным пересоединением, а затем сравнили результаты моделирования с данными наблюдений инструмента AIA (Atmospheric Imaging Assembly), установленного на борту солнечного зонда SDO.

a) 3D-моделирование токового слоя пересоединения и факельных петель после пересоединения. Черные/синие стрелки указывают на потоки плазмы, а объемные линии представляют собой линии магнитного поля, b) двумерный срез трехмерной модели в плоскости x – y, c) SAD-структуры, наблюдавшиеся зондом SDO в апреле 2015 года, d) пальцеобразные структуры в остатке сверхновой.
Chengcai Shen et al. / Nature Astronomy, 2022

Исследователи определили, что SAD не расположены в токовом слое пересоединения, характеризующимся высокой плотностью тока и пологим профилем интенсивности излучения, а находятся в турбулентной области над аркадой, характеризующейся слабой и сильно неоднородной плотностью тока, а также резко уменьшающимся профилем интенсивности излучения. В ней быстрые нисходящие оттоки пересоединения сталкиваются с замкнутыми корональными петлями. Такая область аналогична высокотурбулентному региону, зажатому между прямой и обратной ударными волнами в остатках сверхновых, где тоже наблюдаются пальцеобразные структуры.

Ученые пришли к выводу, что SAD связаны с оттоками пересоединения, но не являются ими. Вместо этого они представляют собой самоорганизованные структуры, формирующиеся за счет неустойчивостей Рэлея — Тейлора и Рихтмайера — Мешкова, которые обычно возникают на границе раздела двух веществ с различной плотностью из-за завихрений, создаваемых силой тяжести или ударами. Плотность плазмы в пальцеобразных структурах меньше, чем в окружающей среде, поэтому они кажутся темными.

Моделирование также показывает, что некоторые наблюдаемые истечения плазмы над аркадами, включая SAD, имеют скорости существенно меньше альвеновской скорости, из-за чего может возникнуть ситуация завышения скорости пересоединения (отношение скорости плазмы, движущейся к токовому слою пересоединения, к локальной альвеновской скорости). Кроме того, турбулентные течения и быстрые и медленные ударные волны в области над аркадами могут приводить к сжатию и нагреву плазмы, а сложная магнитная конфигурация и турбулентная плазма могут способствовать эффективному ускорению частиц и мелкомасштабному магнитному пересоединению. Подобные явления необходимо учитывать при интерпретации данных наблюдений космических аппаратов.

Схема развития неустойчивостей в турбулентной области под токовым слоем пересоединения.
Chengcai Shen et al. / Nature Astronomy, 2022

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы смогли разрешить парадокс солнечного натрия, который существовал более 20 лет.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/31/finger-shaped-plasma

Астрономы подтвердили наличие оксида титана в атмосфере ультрагорячего юпитера WASP-189b

Bibiana Prinoth

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/29/wasp-189-b-tio

На севере туманности Киля

Авторы и права: Роберто Коломбари
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: В большой туманности Киля расположены странные звезды и известные туманности. Эта огромная область звездообразования была названа в честь созвездия, в котором она находится. Она больше и ярче большой туманности Ориона, но менее известна, потому что расположена на южном небе, а большая часть людей проживают в северном полушарии. На этом изображении запечатлен подробный вид самой северной части туманности Киля. Показанные на картинке туманности включают полукруглые волокна, окружающие активную звезду Вольфа-Райе 23 (WR23) около левого края. Левее центра видна туманность Габриэла Мистраль, состоящая из эмиссионной туманности IC 2599, светящийся газ которой окружает маленькое рассеянное звездное скопление NGC 3324. Над центром картинки находится большое звездное скопление NGC 3293, а правее видна сравнительно тусклая эмиссионная туманность Лоден 153. Однако самый знаменитый обитатель туманности Киля не показан на этой картинке. За нижним правым углом картинки расположена яркая, активная и обреченная звезда η Киля – звезда, которая когда-то была одной из ярчайших на небе и которая, вероятно, взорвется как сверхновая в течение нескольких следующих миллионов лет.
http://www.astronet.ru/db/msg/1807916

Поделиться2982022-02-02 08:52:04

Автор: alexandrion12
Администратор

Астрономический календарь на февраль 2022 года

1 февраля: Новолуние наступает в 05:46 по Гринвичу.

1 февраля: Ракета SpaceX Falcon 9 запустит партию спутников широкополосного интернета Starlink с площадки 39A в Космическом центре Кеннеди НАСА во Флориде.

2 февраля: SpaceX будет использовать ракету Falcon 9 для запуска миссии NROL-87 для Национального разведывательного управления США. Она стартует с базы космических сил Ванденберг в Калифорнии во время пятичасового стартового окна, которое откроется в 20:18 по Гринвичу.

3 февраля: Российская ракета "Союз" запустит секретный российский военный спутник с космодрома Плесецк на севере России.

10 февраля: Ракета "Союз" Arianespace выведет на орбиту очередную партию спутников для спутниковой интернет-группировки OneWeb. Миссия, получившая название OneWeb 13, стартует из Французской Гвианы в 18:09 по Гринвичу.

12 февраля: Соединение Венеры и Марса. Две планеты будут находиться на расстоянии около 6,5 градусов друг от друга в рассветном небе. Ищите пару в созвездии Стрельца.

14 февраля: Ракета от Rocket Lab запустит два небольших спутника для флота BlackSky Global по наблюдению за Землей. Она взлетит с полуострова Махия в Новой Зеландии.

15 февраля: Российская ракета "Союз" запустит грузовой космический корабль "Прогресс 80" для пополнения запасов на Международную космическую станцию с космодрома Байконур в Казахстане в 04:25 по Гринвичу. Стыковка со станцией запланирована на 17 февраля в 07:08 по Гринвичу.

16 февраля: Полнолуние февраля, известное как Снежная Луна, наступает в 16:56 по Гринвичу.

19 февраля: Ракета Northrop Grumman Antares запустит миссию по пополнению запасов грузов Cygnus NG-17 на Международную космическую станцию. Она стартует с летного комплекса НАСА Уоллопс на острове Уоллопс, штат Вирджиния, в 17:39 по Гринвичу.

27 февраля: Луна, Марс и Венера выровняются на раннем утреннем небе. Ищите троицу в созвездии Стрельца до восхода солнца.

Также запланирован запуск в феврале:

Astra запустит шесть спутников cubesats для программы НАСА по запуску космических аппаратов класса Venture. Она взлетит с космодрома 46 на станции космических сил на мысе Канаверал во Флориде. Это будет первый запуск Astra с Космического побережья Флориды.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0131225154

Происхождение массивной рентгеновской двойной звезды 4U 2206+54

Европейские астрономы наблюдали необычную массивную рентгеновскую двойную, известную как 4U 2206+54. Результаты исследования позволяют понять происхождение данной системы.

Рентгеновские двойные состоят из нормальной звезды или белого карлика, с которого происходит перенос массы на компактную нейтронную звезду или черную дыру. Исходя из массы звезды-компаньона, все объекты этого типа делятся на массивные и маломассивные рентгеновские двойные звезды.

Источник 4U 2206+54 представляет собой массивную рентгеновскую двойную, включающую нейтронную звезду, аккрецирующую материю со звезды-компаньона и обозначаемую как BD +53 2790, которая демонстрирует изменения радиальной скорости. Орбитальный период этой системы составляет всего лишь 9,5 суток и является одним из самых коротких орбитальных периодов для известных систем массивных рентгеновских двойных звезд.

Звезда BD +53 2790, имеющая мощность магнитного поля порядка 20 триллионов гауссов, относится к классу магнетаров – редкому типу нейтронных звезд, отличающихся мощным магнитным полем. Звезда-донор в этой двойной системе представляет собой пекулярную звезду спектрального класса O9 V с повышенным содержанием гелия.

Однако происхождение системы 4U 2206+54 до сих пор оставалось невыясненным. Поэтому в новом исследовании группа под руководством Валери Гамбарян (Valeri Hambaryan) из Йенского астрофизического института и университетской обсерватории, Германия, провела кинематическое исследование этой массивной двойной рентгеновской системы.

В ходе исследования выяснилось, что массивная рентгеновская двойная 4U 2206+54/BD+53 2790 и звезда, известная как BD+53 2820 – самая яркая звезда подгрупп ассоциации «Цефей OB1» - находились в одном и том же месте (на расстоянии примерно в 11 200 световых лет от нас) около 2,8 миллиона лет назад. Исследователи полагают, что в этом месте и в это время в тесной массивной двойной системе произошла вспышка сверхновой, в результате чего сформировалась наблюдаемая массивная рентгеновская двойная звезда.

«Наш анализ показывает, что система 4U 2206+54 сформировалась в OB ассоциации Цефей OB1, из которой она была вытолкнута примерно 2,8 +- 0,4 миллиарда лет назад в результате вспышки как сверхновой звезды, давшей начало системе 4U 2206+54», - заключают авторы работы.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0131191520

Планетологи разрешили воде быть жидкой на Марсе еще миллиард лет

Снимок Плато Босфор, полученный камерой CTX аппарата Mars Reconnaissance Orbiter.
NASA / JPL-Caltech / MSSS

Планетологи выяснили, что жидкая вода на Марсе могла существовать гораздо дольше, чем считалось ранее. На это указывают некоторые из отложений хлоридов, найденные на планете аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter. Их возраст оценивается от 2 до 3 миллиардов лет назад, а образовались они за счет испарения воды на поверхности Марса. Статья опубликована в журнале AGU Advances.

По данным орбитальных аппаратов, автоматических станций и марсоходов в прошлом климат Марса был мягче и на его поверхности существовала жидкая вода, образовывавшая реки, озера и моря. Предполагается, что этот период завершился около 3–4 миллиардов лет назад, после чего Марс превратился в пустынный, сухой и холодный мир. Отложения хлоридов на Красной планете, впервые обнаруженные в 2008 году, представляют особый интерес для ученых, поскольку они легкорастворимы в воде, а значит относятся к самым последним испарявшимся резервуарам с водой (озера, реки, поднятые грунтовые воды, рассолы), существовавшим в исследуемой области. Эти светлые отложения, площадью от менее одного до тысячи квадратных километров, встречаются в древних, богатых глиной, южных высокогорьях Марса, а иногда и на вершинах вулканических областей. Кроме того, хлорид натрия был найден в марсианских метеоритах и обнаружен в кратере Гейла марсоходом «Кьюриосити».

Группа планетологов во главе с Эллен Лиск (Ellen Leask) из Калифорнийского технологического института в Пасадене опубликовала результаты анализа данных наблюдений камер CTX и HiRISE и спектрометра CRISM орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter за поверхностью Марса, собранных за последние 15 лет. Ученые хотели разобраться в распределении месторождений хлоридов и поиска связанных с ними минералов (например, сульфатов, карбонатов, глин), чтобы понять химический состав водного раствора, из которого они образовались, и определить возраст отложений.

Скопление хлоридов на территории Жемчужной земли на Марсе. (a) Данные по рельефу от инструмента MOLA; (b, c) увеличенные изображения, на которых показаны отложения хлоридов (синим цветом на b); (d) увеличенное изображение HiRISE участка с (с), отложения хлоридов выглядят светло-фиолетовым.
Ellen K. Leask et al. / AGU Advances, 2021

Отложения хлоридов, обнаруженные на южных высокогорьях Марса, вероятно, образовались из небольших резервуаров поверхностных вод, располагавшихся в понижениях местности, таких как каналы и озерные бассейны. Они отличаются от земных солончаков, так как встречаются на разных высотах и иногда на склонах, а не на одной плоской территории. Толщина отложений не превышает трех метров и неоднородна. Хлориды часто встречаются в небольших впадинах, в том числе над гораздо более глубокими кратерами, где хлоридов не наблюдается. Несколько месторождений хлоридов должны быть моложе 3,3–3,4 миллиарда лет, одно должно было возникнуть 2–3,3 миллиарда лет назад, а еще одно находится в регионе возрастом менее 2,3 миллиарда лет.

(а) Распределение глин Fe/Mg (зеленые квадраты), встречающихся вместе с хлоридами на поверхности Марса; (b) Глобальное распределение водяного льда, обнаруженное вблизи отложений хлоридов; (c) Глобальное распределение отложений хлоридов в марсианских каналах; (d) Распределение залежей хлоридов, расположенных на возвышенностях.
Ellen K. Leask et al. / AGU Advances, 2021

Исследователи пришли к выводу, что нет никаких признаков того, что отложения созданы за счет подъема грунтовых вод. За их образование ответственны поверхностные воды, которые могли образовываться за счет сезонного или эпизодического таяния льда, снега или вечной мерзлоты. Распределение отложений хлоридов к югу от экватора в целом согласуется со смоделированными отложениями льда на Марсе в Амазонийский период, на Земле аналогичной средой могут быть соленые озера в Антарктиде.

Ранее мы рассказывали о том, как разливы озер создали четверть сетей каньонов на Марсе и как ученые заподозрили наличие ледника в экваториальных широтах Марса.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/31/mars

Богатые α-элементами звезды омолодились за счет поглощения своих компаньонов

National Astronomical Observatory of the Chinese Academy of Sciences

Астрономы выяснили природу загадочной популяции массивных звезд-гигантов, богатых α-элементами, которые кажутся моложе, чем старые звезды толстого диска Млечного Пути. Оказалось, что на самом деле их возраст сравним с возрастом старого звездного населения нашей галактики, а большую массу они приобрели за счет аккреции вещества с звезд-компаньонов асимптотической ветви гигантов. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.

В случае маломассивных звезд содержание большинства химических элементов в их фотосферах мало меняется на протяжении большей части их жизни. Благодаря этому по звездному населению можно отслеживать эволюцию галактик и скоплений. В частности, если рассматривать химическую эволюцию галактики, то звезды, сформировавшиеся в ранние эпохи ее существования, обогащены элементами, рожденными в результате α-процесса, такими как O, Mg, Si, Ca и Ti. Молодые звезды, рожденные в более позднее время, содержат уже меньше α-элементов, так как сверхновые типа Ia, которые поставляют в межзвездную среду вещество с низким отношением [α-элемент/Fe], начинают играть более важную роль, чем сверхновые типа II, которые, в основном, и занимаются обогащением α-элементами внутригалактической среды.

Получается, что звезды на главной последовательности, демонстрирующие обилие α-элементов, обычно старше, чем звезды с низким содержанием α-элементов. Однако ряд недавних исследований выявил существование популяции звезд-гигантов с массами более одной массы Солнца и с увеличенным отношением [α-элемент/Fe], которые кажутся моложе (возраст менее шести миллиардов лет), чем типичные старые звезды толстого диска, богатые α-элементами. Существование таких светил не предполагается в канонической схеме химической эволюции Млечного Пути и для объяснения их происхождения было предложено несколько теорий, таких как вспышки звездообразования у края галактической перемычки или результаты эволюции двойных систем.

Группа астрономов во главе с Мэн Чжаном (Meng Zhang) из Пекинского университета опубликовала результаты исследований химического состава и кинематики 1467 молодых (возрастом менее шести миллиардов лет) звезд ветви красных гигантов с высоким содержанием α-элементов ([α-элемент/Fe]>0,18), выбранных из данных спектроскопических обзоров неба телескопом LAMOST. Данные по кинематике были получены космическим телескопом Gaia.

Сравнение возрастов звезд, определенных астросейсмическим методом, с возрастами, полученными методом квадратичной аппроксимации на основе спектроскопически определенных параметров звездных атмосфер.
Meng Zhang et al. / The Astrophysical Journal, 2021

Оказалось, что найденные звезды демонстрируют ту же кинематику и содержание α-элементов и железа, что и каноническое старое звездное население толстого диска Млечного Пути. Однако многие из них, помимо высокого отношения [(N+C)/Fe], характеризуются еще и высоким отношением [Ba/Fe], что означает, что они обогатились ранее веществом, содержащим много бария и углерода. Наиболее вероятным механизмом будет аккреция со звезды-компаньона асимптотической ветви гигантов. Таким образом, большие массы кажущихся молодыми звезд, богатых α-элементами, на самом деле являются результатами эволюции двойных систем, а сами звезды принадлежат к старому звездному населению нашей галактики.

Ранее мы рассказывали о том, как экстремальная гелиевая звезда оказалась необычной богатой гелием звездой и как астрономы уличили красного сверхгиганта в растрате массы перед взрывом.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/02/01/rich-star-mystery

На Солнце произошла очень длинная вспышка

Выброс плазмы во время вспышки 30 января 2022 года, зафиксированный инструментом LASCO космического аппарата SOHO.
SOHO

На Солнце произошла новая вспышка класса М1.1, которая, несмотря на среднюю силу, длилась более 4 часов и сопровождалась корональным выбросом массы, направленным в сторону Земли. Ожидается, что 2 февраля солнечная плазма достигнет нашей планеты и вызовет умеренно сильную геомагнитную бурю, сообщается в твиттере сайта SpaceWeather.com.

В настоящее время на Солнце идет 25-й цикл активности, который начался в 2020 году. Повышение активности светила проявляется в увеличении числа пятен и возникновении вспышек и корональных выбросов массы. Если выброшенная с Солнца плазма достигает Земли, то может возникнуть геомагнитная буря, из-за чего на небе наблюдаются полярные сияния, возникают помехи в радиосвязи и сбои в работе спутников и энергосистем.

Текущее положение групп пятен на диске Солнца.
SDO / HMI

Сейчас наиболее крупной группой пятен на Солнце стала AR2936, которая недавно увеличилась в четыре раза всего за 48 часов. Ранним утром 30 января 2022 года AR2936 породила вспышку класса M1.1 и связанный с ней медленный, ассиметричный корональный выброс массы.

Корональный выброс массы, возникший в результате вспышки 30 января 2022 года.
SOHO

Вспышки М-класса считаются средними по силе и способны вызывать кратковременные сбои в радиосвязи, которые затрагивают полярные регионы Земли. В данном случае вспышка длилась более 4 часов, что позволило астрономам отнести ее к классу событий типа LDE (Long Duration Event), которые отличаются от кратковременных (несколько десятков минут) рентгеновских вспышек тем, что демонстрируют крупную или сложную структуру источника излучения в мягком рентгеновском диапазоне и постепенное падение интенсивности жесткого рентгеновского излучения.

Поток рентгеновского излучения от вспышки по данным спутников GOES.
GOES / NASA

Ученые ожидают, что выброс плазмы достигнет Земли 2 февраля, вызвав умеренно сильную геомагнитную бурю второго уровня (G2). Во время таких бурь полярные сияния могут наблюдаться за Полярным кругом, спускаясь на более низкие широты.

О том, что думают ученые о влиянии Солнца на здоровье человека, мы рассказывали в материале «Буря в голове».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/01/31/sun-lde-flare

Объяснен космологический парадокс напряжения Хаббла

Ученые Китая объяснили напряжение Хаббла существованием гигантских возмущений во Вселенной

Фото: Globallookpress.com

Ученые Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук предложили объяснение так называемому напряжению Хаббла, то есть парадоксу, который заключается в том, что скорость расширения Вселенной, измеренная локально, больше, чем это следует из наблюдений микроволнового фона. Об этом сообщается в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters.

Согласно гипотезе, составляющей основу стандартной космологии, Вселенная изотропна и однородна на больших расстояниях. Однако наблюдения выявляют значительные отклонения от изотропии: например, распределение вещества в одном направлении оказывается больше, чем в другом. Кроме того, постоянная Хаббла, указывающая на скорость расширения Вселенной, также демонстрирует разницу между локальным и глобальным масштабом.

Исследователи полагают, что наблюдаемые отклонения от изотропии можно объяснить существованием гигантских космических возмущений, длина волны которых превышает размер космологического горизонта — максимального расстояния, которое мог пройти свет с момента возникновения Вселенной. Эти возмущения назвали модами супергоризонта (англ. superhorizon modes), которые ориентированы в одном направлении и не подчиняются стандартной космологии.
https://lenta.ru/news/2022/02/01/hubble/

Фазы Луны в 2022 году

Авторы и права: Данные: Лунный орбитальный разведчик; Анимация: НАСА, Студия научной визуализации;
Музыка: Построить будущее (Universal Production Music), Александр Хитченс
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: В какой фазе будет Луна в ваш день рождения в этом году? Это трудно предсказать, потому что вид Луны изменяется с каждой ночью. Когда Луна обращается вокруг Земли, доля ее освещенной Солнцем половины, видимая с Земли, сначала увеличивается, а затем уменьшается. Это видео создано из изображений, полученных обращающимся вокруг Луны аппаратом НАСА Лунный орбитальный разведчик. Оно демонстрирует все 12 лунаций в 2022 году, как они видны из северного полушария Земли. Одна лунация – это один полный лунный цикл, включающий все фазы. Лунация продолжается около 29.5 суток, немного меньше месяца. С течением лунации солнечный свет отражается от Луны под разными углами и по-разному освещает различные детали рельефа. Конечно, все это время Луна обращена к Земле одной стороной. Гораздо труднее заметить, что от ночи к ночи немного изменяется видимый размер Луны и что происходит небольшое покачивание, называемое либрацией, когда Луна движется по своей эллиптической орбите.
http://www.astronet.ru/db/msg/1808234

Как выглядит Земля с Южного полюса Луны: потрясающее инопланетное видео

Последний раз нога человека ступала на Луну 50 лет назад. Кроме нескольких американских астронавтов Землю с поверхности Луны никто из жителей планеты не видел. Но как выглядит наша планета со стороны на самом деле?

Никита Шевцев

NASA

Мы все видели лунное затмение, но как выглядит земное затмение?

Студия научной визуализации NASA в Центре космических полетов Годдарда в Мэриленде выпустила короткое видео, в котором смоделированная точка обзора в течение трех месяцев (или чуть более трех лунных дней) сжимается до двух минут. Вы можете видеть, как Земля движется по диагонали относительно горизонта Луны, в то время как Солнце проходит вдоль него очень низко.

Если вы внимательно посмотрите видео, через некоторое время вы увидите земное затмение, при котором Солнце закрывается Землей. Это противоположность лунным затмениям, которые мы можем видеть с Земли. Виртуальная камера в анимации находится на краю кратера Шеклтон. Она частично видна в правом нижнем углу и направлена на Землю. Это примерно тот же регион, на который нацелено NASA в своих миссиях по высадке людей на Луну в рамках миссии «Артемида».

Ожидается, что миссия NASA «Артемида-1» совершит неполный оборот вокруг Луны, а затем снова вернется на Землю. По планам старт первого аппарата намечен на февраль 2022 года. Миссия несколько раз откладывалась из-за технических проблем.

Следующая запланированная миссия — «Артемида 2», орбитальная миссия на Луне с экипажем, которая доставит первого международного астронавта (канадца) в окрестности Луны. Очень предварительная дата первого запуска в рамках этой части миссии — 2023 год. NASA также надеется, что миссия «Артемида-3» отправится на спутник Земли в 2024 году. Однако, учитывая технические трудности, мы можем смело прибавлять к этим срокам еще 1-2 года. Возможно, именно тогда первым за 50 лет людям удастся вновь полюбоваться видом Земли с инопланетной поверхности.

https://www.popmech.ru/science/806113-k … m=main_big

Поделиться2992022-02-03 09:23:02

Автор: alexandrion12
Администратор

Различие между голубыми оттенками Урана и Нептуна получило научное объяснение

Команда исследователей нашла возможное объяснение разнице между голубыми оттенками Урана и Нептуна.

Такие планеты как Марс и Юпитер привлекают в последнее время много внимания со стороны астрономического сообщества, но две другие планеты остались незаслуженно забыты – данные по Урану и Нептуну весьма ограничены, поскольку для их изучения не отправлялись специальные зонды. В настоящее время единственная информация, которой располагают ученые, была передана на Землю с борта космических аппаратов Voyager («Вояджер»)1 и 2 более чем 30 лет назад, в то время как современные данные представляют собой наблюдения этих планет при помощи наземных и космических обсерваторий. В новом исследовании ученые решили получить новые сведения об этих планетах и, в частности, определить, почему одна из них имеет более темный голубой оттенок, чем другая.

Работа, проведенная исследователями, включала сбор и анализ информации, переданной с борта «Вояджеров», множественных наземных обсерваторий и космического телескопа Hubble («Хаббл»). Они создали модели, которые отображают наиболее вероятные атмосферные условия на обеих планетах. Эти модели показали, что обе планеты имеют примерно одинаковое атмосферное давление и в обеих атмосферах присутствуют большие количества сероводорода, льда и продуктов фотохимических реакций. Модели также показали, что в верхних слоях атмосфер обеих планет снижено давление и имеется атмосферная дымка. Согласно авторам, дымка на обеих планетах формируется за счет материалов в атмосфере, которые выталкиваются вверх до тех пор, пока их концентрация не превысит точку конденсации метана. Затем в атмосфере формируются зародыши, которые вызывают образование хлопьев. Сформированные хлопья падают до тех пор, пока не будут высвобождены их частицы, которые затем участвуют в формировании новых облаков.

Модель также показала, что атмосфера Урана толще, чем атмосфера Нептуна, и поэтому Нептун имеет более темный голубой оттенок, чем Уран – и обе планеты являются голубыми, поскольку метан отражает голубой свет. Исследователи также нашли, что Нептун не настолько однородно окрашен, как считалось ранее. Они обнаружили темные пятна, которые, как они считают, являются зонами повышенной плотности материала в верхнем атмосферном слое. Исследователи приходят к выводу, что, помимо получения новых знаний об Уране и Нептуне, их работа может также быть использована как платформа для изучения похожих планет, обращающихся вокруг других звезд.

Работа опубликована на сервере препринтов arxiv.org; главный автор Патрик Ирвин (Patrick G.J. Irwin).
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0201164243

Виды Вселенной стали более четкими в результате применения новых алгоритмов и суперкомпьютеров

Используя новые алгоритмы и суперкомпьютеры, ученые создали невероятно подробную карту Вселенной в радиодиапазоне. Это значительно повысит точность радионаблюдений галактик. Исследование было проведено командой под руководством аспиранта Лейденского университета, Нидерланды, Фритца Свейжена (Frits Sweijen).

«Одна эта карта содержит настолько же много пикселей, как предыдущие карты всего неба целиком», - сказал Свейжен. Исследователи смогли устранить размывающий изображение эффект ультрафиолетового излучения, присутствующего в нашей атмосфере – при помощи специального программного обеспечения удалось скорректировать это мешающее влияние. Суперкомпьютеры, расположенные в Лейдене и Амстердаме, были использованы для осуществления эффективной коррекции такого типа в реальном времени.

В обозримом будущем этот новый метод поможет повысить четкость наблюдений всего северного неба. В настоящее время карта демонстрирует лишь его небольшую часть, пояснил Свейжен. «Представьте квадрат со стороной в пять диаметров полной Луны на небе. На этом участке нашей карты насчитывается почти 7 миллиардов пикселей, что делает хорошо различимыми почти 2500 галактик».

Свейжен замечает, «Эта карта была создана на базе радионаблюдений неба, проведенных при помощи международной обсерватории LOFAR. Эта гигантская радиообсерватория включает тысячи антенн, расположенных в Европе в границах зоны диаметром в 2000 километров. Эти антенны настроены на наблюдения космического радиоизлучения».

Одной серьезной проблемой, мешающей проводить наблюдения Вселенной при помощи обсерватории LOFAR, является ультрафиолетовое излучение со стороны нашего Солнца. В результате воздействия этого излучения с атмосферой Земли в ней образуются заряженные частицы, ионы. Эта ионосфера возмущает радиоволны, приходящие из космоса, прежде чем они достигнут объектива телескопа, сказал Свейжен. «Это делает снимки, сделанные при помощи обсерватории LOFAR, размытыми, похожими на снимки из-под толстого слоя воды. Программное обеспечение, недавно разработанное нидерландским институтом радиоастрономии ASTRON, позволило скорректировать измерения радиоизлучения в пределах довольно обширной зоны. В результате удалось существенно повысить точность наблюдений при помощи обсерватории LOFAR в границах всего поля обзора обсерватории».

Исследование, описывающее данный алгоритм и его применение для составления карты участка северного неба в радиодиапазоне, было опубликовано в журнале Nature Astronomy.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0201164329

Космический телескоп Хаббл зафиксировал «странную» вспышку звезды

На новом снимке, сделанном космическим телескопом "Хаббл", карликовая галактика NGC 1705 сияет в облаке яркого света и красных облаков. Крошечная галактика неправильной формы, расположенная в созвездии Пиктора на расстоянии около 17 миллионов световых лет от Земли, Европейское космическое агентство назвало "космической диковинкой".

Недавно NGC 1705 пережила фазу "вспышки звездообразования", что означает необычайно высокую скорость образования звезд.

Нерегулярные карликовые галактики, подобные этой, обычно содержат меньше элементов, чем более крупные галактики, и состоят в основном из водорода и гелия. Поэтому считается, что они похожи на самые ранние галактики Вселенной.

Это изображение было получено с помощью широкоугольной камеры Хаббла, 3 для наблюдений за определенной длиной волны света, известной как H-alpha, говорится в заявлении ЕКА. С помощью этой длины волны астрономы надеялись обнаружить области, где молодые энергичные звезды освещают облака газа вокруг себя ультрафиолетовым светом.

Последний раз Хаббл смотрел на NGC 1705 в 1999 году, когда астрономы использовали камеру телескопа для наблюдения за центром галактики. Благодаря этим новым наблюдениям, в которых используется гораздо более новая технология Хаббла, можно получить больше деталей и более полное представление о галактике.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0202120309

Составлена карта мест на поверхности Марса, где возможно появление жидких рассолов

Планетологи из обсерватории Конкоя, Будапешт, Венгрия, во главе с Бернадеттом Палом (Bernadett D. Pál) смоделировали появление соленой, но жидкой воды на поверхности Марса. Согласно этим результатам, в поздние ночные и ранние утренние часы марсианской весной или летом могут создаваться идеальные условия для протекания этого процесса, причем более благоприятные условия оказались в северном полушарии. Авторы изучили эффективность формирования насыщенных жидких растворов солями, эффективно поглощающими влагу из воздуха.

Для существования жидкой воды на планете необходимы умеренная температура и давление. При слишком низкой температуре вода находится в форме льда при любом фактически возможном давлении, а при слишком высокой температуре превращается в пар. Поскольку на Марсе поддерживается низкая температура (в среднем минус 60 градусов Цельсия) и низкое давление воздуха, то даже при таянии льда он быстро сублимирует – превращается в пар – вместо того чтобы оставаться на поверхности в форме стабильной жидкости.

Однако соленые растворы могут существовать в жидкой форме при значительно более низкой температуре, чем чистая вода. В новой работе венгерские ученые исследуют способность различных солей, встречающихся на Марсе, расплываться в результате поглощения влаги из атмосферы.

В настоящее время экспериментальные данные для изучения процесса формирования насыщенных соленых растворов на Марсе недоступны. В рамках европейско-российской программы «ЭкзоМарс» предполагается получение первых данных по этому процессу в 2023 г. Пока ученые могут лишь моделировать формирование жидких рассолов в марсианских условиях на компьютере.

Согласно результатам такого моделирования, когда рассматривается весь марсианский год целиком, в обоих полушариях могут возникать подходящие условия для того, чтобы распространенная на планете соль перхлорат кальция (Ca(ClO4)2) могла расплываться с формированием жидкости, начиная с весны и вплоть до позднего лета. Наибольшая вероятность формирования жидкости ожидается в период с поздней ночи по раннее утро. Если смотреть на планету в целом, почти везде выше 30 градусов северной широты жидкие рассолы могут образовываться поздней ночью, в то время как в ранние утренние часы крупные бассейны (Ацидалийская равнина, равнина Утопия) выглядят более многообещающими. Важным дополнением к этим результатам является то, что в окрестностях планируемого места посадки ровера программы «ЭкзоМарс», на равнинах Oxia Planum, возможно формирование жидких соленых растворов как в поздние ночные, так и в ранние утренние часы, указывают в своей работе венгерские ученые.

Исследование опубликовано в журнале Icarus.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0201164510

Астрономы подтвердили открытие второго троянского астероида Земли

Орбита 2020 XL5 (зеленый цвет) относительно орбит Меркурия и Венеры (белый цвет), Земли (синий цвет) и Марса (оранжевый цвет).
Tony Dunn

Астрономы окончательно подтвердили статус астероида 2020 XL5, открытого в 2020 году, как второго земного троянца. Он был захвачен Землей 600 лет назад и будет с нашей планетой еще 4 тысячи лет. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Троянские астероиды представляют собой естественное население окрестностей точек Лагранжа L4 и L5 систем Солнце—планета, где равновесие гравитационной и центробежной сил устойчиво. Они находятся в резонансе среднего движения 1:1 с планетой. В настоящее время найдено более 7 тысяч троянцев, принадлежащих Юпитеру, у Нептуна их 28, у Марса — 9, а у Урана и Венеры всего по одному.

У Земли до недавнего времени был известен лишь один троянский астероид 2010 TK7, открытый в 2011 году. Он динамически стабилен всего четверть миллиона лет, и поэтому, скорее всего, ранее мог быть захвачен откуда-то как околоземный астероид. Астероид 2020 XL5 был обнаружен системой Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) 12 декабря 2020 года. Дальнейшие наблюдения за ним в 2021 году позволили астрономам предположить, что перед ними второй известный земной троянец, однако данных для окончательного решения не хватало.

Группа астрономов во главе с Тони Сантана-Рос (Toni Santana-Ros) из Университета Барселоны в Испании сообщила, что им удалось подтвердить статус 2020 XL5 как второго земного троянского астероида. Ученые использовали данные наблюдений различных наземных телескопов в период с 2012 по 2019 год и в 2021 году, чтобы уточнить орбиту, определить свойства и исследовать стабильность объекта в точке L4 системы Солнце — Земля.

JPL Small-Body Database Browser

Ученые пришли к выводу, что 2020 XL5 не был с Землей с момента ее формирования, а был захвачен около 600 лет назад и будет земным троянцем еще 4 тысячи лет, после чего покинет Землю. Анализ фотометрических данных показал, что астероид может относиться к С-типу и быть темным телом, содержащим много углерода. Его диаметр оценивается в 1,18 километра, абсолютная звездная величина составляет 18,58, а альбедо — 0,06.

Исследователи также определили, что оба земных троянца представляют собой неудобные цели для автоматических исследовательских аппаратов, которые стартуют с низкой околоземной или геостационарной переходной орбит. Однако в случае 2020 XL5 остается возможность исследований с пролетной траектории.

В настоящее время к троянским астероидам Юпитера летит межпланетная станция «Люси», о которой мы рассказывали в материале «Облетая Трою». Про временные спутники Земли можно прочесть в материале «Временная луна».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/02/01/second-earth-trojan

Поделиться3002022-02-04 09:24:20

Автор: alexandrion12
Администратор

Спутники экзопланет помогут определить их обитаемость

Луна имеет большое значение для формирования того облика нашей планеты, который нам известен сегодня: Луна регулирует продолжительность суток, а также приливы и отливы в океане, влияя таким образом на биологические циклы всех живых организмов на планете. Луна также оказывает влияние на климат Земли, стабилизируя ось вращения нашей планеты, в результате чего жизнь оказывается в идеальных условиях для развития и эволюции.

Поскольку Луна имеет такое большое значение для жизни на Земле, ученые предположили, что наличие у другой планеты спутника может благоприятствовать ее потенциальной обитаемости. Большинство планет имеют спутники, но спутник нашей планеты отличается большими размерами, в сравнении с размером Земли – радиус Луны превышает четверть земного радиуса, в то время как для большинства планет отношение между радиусом спутника и радиусом родительской планеты оказывается намного меньше.

Мики Накадзима (Miki Nakajima), ассистент-профессор наук о Земле и окружающей среде Рочестерского университета, США, находит это отличие очень важным. И в новом исследовании под ее руководством ученые, проанализировав формирование спутников планет, приходят к выводу, что лишь планеты с определенными характеристиками способны формировать достаточно крупные спутники.

Многие ученые полагают, что Луна, крупный спутник Земли, была сформирована в результате космического столкновения, когда вокруг планеты образовался диск частично испаренного материала. В своем исследовании Накадзима и ее группа при помощи компьютерной модели воссоздали разные космические столкновения и выяснили, что диск из частично испаренного материала, благоприятствующий формированию крупных спутников, образуется лишь тогда, когда массы сталкивающихся планет не превышают шесть масс Земли в случае каменистых планет и одной массы Земли, если речь идет о ледяных планетах. В случае более массивных планет в результате столкновения формируется полностью испаренный диск материала, из которого после охлаждения способны формироваться лишь относительно небольшие спутники планет.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0202180650

Необычные ионизированные структуры в окрестностях сверхъяркого рентгеновского источника

Используя Очень большой телескоп, французские астрономы провели спектроскопические наблюдения сверхъяркого рентгеновского источника под названием NGC 1313 X–1. Наблюдательная кампания позволила обнаружить ионизированный ударной волной пузырь, ионизированную рентгеновским излучением туманность и два объекта, оказавшихся остатками сверхновых, в окрестностях данного источника.

Сверъхяркие рентгеновские источники представляют собой точечные источники на небе, которые испускают больше излучения, чем 1 миллион Солнц испускает во всех длинах волн. Базовая природа этих источников до сих пор остается загадкой для ученых.

Объект NGC 1313 X–1 представляет собой сверхъяркий рентгеновский источник, расположенный в спиральной галактике NGC 1313, на расстоянии около 13,85 светового года от Земли. Этот сверхъяркий рентгеновский источник находится в северной части галактики NGC 1313, на расстоянии не дальше примерно 3100 световых лет от центра галактики.

Предыдущие наблюдения этого источника показали, что он является лишь одним из нескольких известных сверхъярких рентгеновских источников, способных испытывать мощные ветра с относительно высокими скоростями. Это указывает на то, что объект NGC 1313 X–1 имеет сверхкритически аккрецирующий источник невыясненной природы. Предполагалось, что такие ветра являются достаточно мощными для формирования гигантских пузырей (размерами свыше 300 световых лет), иногда наблюдаемых вокруг сверхъярких рентгеновских источников.

Команда астрономов под руководством Андре Гурпиде (Andrés Gúrpide) из Тулузского университета, Франция, теперь смогла показать, что источник NGC 1313 X–1 на самом деле окружен ионизированным пузырем, как и предполагалось в предыдущих исследованиях. Эти новые находки были сделаны при помощи инструмента Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) Очень большого телескопа.

Эти наблюдения показали, что вокруг источника NGC 1313 X–1 ионизирована область размерами примерно 1473 на 867 световых лет под действием ультрафиолетового излучения и ударных волн. Этот пузырь примерно равномерно окружает центр сверхъяркого рентгеновского источника и хорошо виден на его периферии.

Более того, астрономы обнаружили вокруг этого источника также обширную туманность, ионизированную рентгеновским излучением, размер которой составляет около 456 световых лет и которая лежит внутри пузыря. Продолговатые очертания этой туманности могут указывать на присутствие джетов.

Кроме этого, ученые нашли два объекта, оказавшихся остатками сверхновой, которые по совпадению лежали в окрестностях пузыря этого сверхъяркого рентгеновского источника. Согласно авторам, вспышки сверхновых, сформировавшие эти объекты, произошли в период от 24 000 до 34 000 лет назад.

Работа опубликована на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0202180751

Физики не увидели магнитных монополей в столкновении ядер свинца

B. Acharya et al. / Nature, 2022

Физики из коллаборации MoEDAL рассказали о результатах поиска магнитных монополей в столкновениях ядер свинца на Большом адронном коллайдере. Такие столкновения создают рекордные по величине магнитные поля, в которых возможно рождение пар монополь-антимонополь из вакуума. В результате эксперимента исследователи не увидели статистически значимого сигнала, что ограничило массы частиц-переносчиков магнитного заряда снизу до 70 гигаэлектронвольт на скорость света в квадрате. Работа опубликована в Nature.

Если попытаться отколоть от постоянного магнита северный или южный полюс, то ничего не выйдет — каждый из образовавшихся осколков будет обладать обоими полюсами. Этот принцип работает вплоть до атомарной структуры и свидетельствует об отсутствии элементарных магнитных зарядов (монополей) в доступных нам физических условиях, в отличие от положительного и отрицательного электрических зарядов.

Тем не менее, физики с неизменным упорством продолжают поиск магнитных монополей. Одной из мотиваций стало то, что магнитные монополи предсказал еще Поль Дирак в качестве условий для квантования электрического заряда. Кроме того, магнитные монополи стали обязательным продуктом разнообразных расширений Стандартной модели.

Магнитные монополи ищут различными способами. Так, физики активно изучают их твердотельные аналоги, ищут их следы в астрономических объектах и даже ограничивают их число на Земле с помощью спутниковых данных. Наиболее убедительным свидетельством существования монополей могли бы стать эксперименты по превращению элементарных частиц на ускорителях, однако из-за сильной связи магнитных зарядов между собой и другими частицами, теория пока не способна корректно описать такие процессы.

Коллаборация MoEDAL (Monopole and Exotics Detector at the LHC), работающая на Большом адронном коллайдере, сообщила о попытке найти магнитные монополи с помощью другого подхода. Они приняли во внимание, что в сверхсильных магнитных полях эти частицы должны рождаться напрямую благодаря механизму Швингера. Такие поля образуются при ультрапериферийных столкновениях тяжелых ядер.

Механизм Швингера изначально описывал рождение реальных электрон-позитронных пар из вакуума при наложении электрических полей выше критического порога, равного 1,3×10¹⁸ вольт на метр. Эту величину можно вычислить, скомбинировав нужным образом известные физические константы. В частности, она пропорциональна квадрату массы электрона и обратно пропорциональна его заряду.

Если магнитные монополи существуют, то рождение пары монополь-антимонополь должно обязательно происходить, если величина магнитной индукции в вакууме достигает предела Швингера. Магнитный предел Швингера также зависит от характеристик монополя, однако если его заряд физикам известен с точностью до целочисленного множителя, то его масса до сих пор неизвестна. Тот факт, что их до сих пор не наблюдали при доступных магнитных полях, накладывает ограничение на их массу снизу.

В новом исследовании физики проверили этот механизм при полях порядка 10¹⁶ тесла. Такие огромные значения возникают на 10^-26 секунд при нецентральных столкновениях тяжелых ионов с прицельным параметром, равным примерно двум радиусам ядра. Эта величина на четыре порядка больше, чем самое большое магнитное поле, которое наблюдали астрономы, что делает его, вероятно, самым большим магнитным полем во Вселенной. Важным преимуществом швингеровского механизма поиска монополей стало то, что его теория довольно проста с точки зрения вычислений, а потому результаты эксперимента легко интерпретировать.

Эксперимент прошел в ноябре 2018 года. Физики сталкивали ионы свинца с энергиями 5,02 тераэлектронвольт и светимостью 0,235 обратных нанобарн, что соответствует примерно 1,8×10⁹ Pb-Pb-столкновениям. По оценкам группы около трети из них происходило в ультрапериферийном (то есть, сильно нецентральном) режиме, генерируя сильное магнитное поле.

Три детектора магнитных монополей, расположенных по бокам и спереди от области столкновений, представляли собой многослойные сборки брусков из чистого алюминия. Масса каждого детектора составляла 880 килограмм. По расчетам авторов ядра алюминия благодаря своему магнитному моменту могут эффективно захватывать магнитно-заряженные частицы с энергиями от 0,5 до 2,5 мегаэлектронвольт. После облучения физики пропускали детекторы через кольцо сверхпроводящего квантового интерферометра (СКВИД). Наличие в них захваченных магнитных монополей должно вызывать изменение магнитного потока и, как следствие, влиять на ток в СКВИД.

Схематическое изображение проверки алюминиевого детектора на наличие монополей. Конвейерная лента переносит детектор через кольцо СКВИД, который чутко реагирует на изменение магнитного потока.
B. Acharya et al. / Nature, 2022

В результате проведенных измерений физики не увидели статистически значимых сигналов, которые свидетельствовали бы о захвате магнитных монополей. Авторы интерпретировали полученные данные для приближений, в которых учитывается самодействие частиц и изменчивость магнитного поля во времени и пространстве. Это позволило с вероятностью 95 процентов ограничить массу неточечных частиц, заряженных одним элементарным магнитным зарядом, в 75 гигаэлектронвольт на скорость света в квадрате, а массы частиц, заряженных двумя и тремя зарядами — в 70 гигаэлектронвольт на скорость света в квадрате.

Полученные значения послужат в будущем дополнительными ограничениями для теорий, описывающих Новую физику, а также в качестве ориентира для других экспериментальных поисков магнитных монополей. Сами авторы рассчитывают улучшить теоретическую модель, а также попробовать повторить эксперимент с протон-протонными столкновениями.

Магнитные монополи — это не единственный феномен, который пытаются искать с помощью магнитных полей от столкновений тяжелых ионов. Ранее мы уже рассказывали, как физики искали таким способом хиральный магнитный эффект.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2022/02/02/Schwinger-monopoles

Окаймленные солнечным светом

Авторы и права: Хуан Луис Кановас Перес
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Хотя Венера (слева) была ярчайшей планетой на небе, ее угловой размер 29 января составлял менее 1/30 от видимого размера диска Луны. Оба светила восходили перед Солнцем над юго-восточным горизонтом и имели форму полумесяца. На некоторое время их видимые диски были освещены примерно на 12 процентов. Эти похожие освещенные Солнцем серпы были запечатлены на двух отдельных фотографиях, снятых с разными увеличениями. Каждая картинка смонтирована из видеокадров, полученных на небольшом телескопе. Венера показывает разные фазы, как и Луна. Внутренняя планета перемещается с вечернего неба на утреннее и обратно с периодом в 584 дня. Конечно, Луна совершает цикл смены фаз, или лунацию, примерно за 29.5 дней.
http://www.astronet.ru/db/msg/1808899

Марсианский метеорит указал на позднюю бомбардировку астероидами

Свидетельства интенсивной астероидной бомбардировки показывают, что молодой Марс стал достаточно комфортным для появления жизни позднее, чем считалось.

©NASA

Австралийские геологи проанализировали образцы марсианского метеорита NWA 7034, найдя в них сдвоенные кристаллы циркона — улики, которые указывают на мощнейшее ударное воздействие. По-видимому, тяжелая астероидная бомбардировка продолжалась на Марсе позднее, чем думали до сих пор. А значит, Красная планета стала потенциально обитаемой тоже не слишком рано в своей истории. Об этом ученые пишут в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Изредка фрагменты марсианской поверхности бывают выбиты падающими телами в космос. Некоторые из них в своем путешествии достигают Земли и падают на нее. Сегодня идентифицировано несколько сотен таких марсианских метеоритов, но 320-граммовый NWA 7034 выделяется на общем фоне. Он был найден в Марокко в 2011 году и состоит из острых, угловатых, необкатанных базальтовых обломков.

NWA 7034 содержит немалое количество воды, унесенной с тогда еще, видимо, влажного Марса. А недавно Морган Кокс (Morgan Cox) из Университета Кертин в Австралии обнаружил среди прочих включений 66 частиц циркона, одна из которых сохранила свидетельства мощнейшего ударного воздействия. Ее кристаллы срослись двойниками, так что соседние кристаллические решетки соединились своими плоскостями симметрии, словно «вбитые» одна в другую.

Такое двойникование циркона на Земле встречается лишь в местах, связанных с одним определенным воздействием: тяжелым ударом метеорита, при давлении, на мгновение доходящем до 20-40 гектопаскалей. Его примеры, в частности, обнаруживаются в образцах из кратера Чикшулуб, который образовался 66,5 миллиона лет назад и, как считается, связан с мел-палеогеновым массовым вымиранием, уничтожившим всех нелетавших динозавров. Возраст марсианского NWA 7034 оценивают в 4,45 миллиарда лет, и это заставляет внимательнее присмотреться к тому, как мы представляем себе прошлое Красной планеты.

Молодая Солнечная система оставалась полна «строительного мусора», тел, оставшихся после формирования планет. Поэтому все новорожденные миры прошли через период интенсивной бомбардировки небесными телами. Считалось, что на Марсе он закончился около 4,48 миллиарда лет назад, и планета стала достаточно спокойной и потенциально удобной для появления примитивной жизни. Однако «сдвоенная» гранула циркона свидетельствует о весьма мощном ударе, произошедшем на 30 миллионов лет позднее. А значит, и комфортный для жизни период начался здесь не так рано, как предполагали до сих пор.

«Марс подвергался ударной бомбардировке в масштабах, вызывавших массовые вымирания на Земле, — говорит Аарон Кавоси (Aaron Cavosie), один из авторов работы. — Циркон, который мы описали, дает свидетельства таких ударов и указывает, что возможности для обитаемости появились еще позднее, чем считалось, — возможно, во время, с которым связаны самые древние следы воды на Марсе, около 3,9-3,7 миллиарда лет назад».
https://naked-science.ru/article/astron … rit-ukazal

Астрономы измерили температуру ранней Вселенной

Используя массив радиотелескопов IRAM NOEMA, астрономы исследовали холодное водяное облако, которое, как оказалось, блокирует часть света от реликтового фона. Возраст объекта составляет примерно 13 миллиардов лет, а «тень» на нем, создаваемая в результате поглощения более теплого микроволнового излучения на его пути к Земле, раскрывает температуру юной Вселенной: ключевой момент в понимании ее эволюции. Результаты наблюдений и выводы ученых представлены в журнале Nature.

«Мы провели новый вид измерений, который позволил оценить температуру «космического фонового излучения», заполняющего молодую Вселенную. Это излучение, остаток горячей фазы Большого взрыва, постоянно остывает, и определение его температуры в ранние времена, в данном случае через 880 миллионов лет после Большого взрыва, является ключевым для тестирования современных космологических моделей», – рассказывают авторы исследования.

Охлаждающаяся Вселенная

Примерно 13,8 миллиарда лет назад, в фазу Большого взрыва, Вселенная была чрезвычайно плотная и состояла из невероятно горячей плазмы, которая под действием стремительного расширения быстро остывала. Наряду с плазмой остывало и тепловое излучение – фотоны, пролетая сквозь нее и взаимодействуя с электрически заряженными частицами, становились все менее энергичными.

Художественное представление эволюции Вселенной, начиная с Большого Взрыва (слева) и появления космического микроволнового фона. Образование первых звезд закончило темные века, за которыми последовало образование галактик. Credit: M. Weiss/CfA

Через несколько сотен тысяч лет плазма достаточно остыла для образования атомов. Но по мере ее остывания теплового излучения вокруг и высокоэнергетических фотонов становилось все меньше и меньше. К 380-тысячилетнему рубежу почти все атомные ядра (в основном водородные с добавлением гелия-4) соединились с электронами, образовав электрически нейтральные атомы. С того времени взаимодействие между ними и оставшимся тепловым излучением было очень слабым. С тех пор это излучение, которое принято называть «реликтовым», продолжало распространяться в пространстве практически без изменений.

«Именно здесь становится важной основная истина астрономии. Свету от объектов всегда требуется определенное время, чтобы достичь нас. В результате с Земли мы никогда не увидим, например, Солнце таким, каким оно есть в данный момент. Наши наблюдения всегда отстают примерно на 8 минут, именно столько требуется свету, чтобы достичь наших телескопов. Точно так же мы всегда видим галактику Андромеды такой, какой она была около 2,5 миллионов лет назад», – пояснили авторы исследования.

Окно в горячую фазу Большого взрыва

Но это означает, что сегодня мы все еще можем наблюдать изначальное космическое фоновое излучение! Если мы будем заглядывать все дальше и дальше в космос, то есть до тех пор, пока не начнем смотреть на области, которые находятся так далеко, что их свет шел к нам 13,8 миллиарда лет, то эти регионы мы увидим такими, какими они были 13,8 миллиарда лет назад.

«Есть еще один важный момент. С того времени Вселенная расширялась, что привело к охлаждению первичного теплового излучения, которое полностью описывается всего одним параметром – температурой. В современных космологических моделях влияние космического расширения на эту температуру прямолинейно: за то время, когда расстояния между далекими галактиками увеличились в два раза, температура реликтового излучения также упадет вдвое», – отмечают авторы исследования.

GN-z11 – самая далекая галактика из известных. Credit: NASA, ESA, and P. Oesch (Yale University)

Со времени выброса космического фонового излучения до настоящего времени Вселенная расширилась примерно в 1100 раз. В наши дни он достигает Земли в основном в виде низкоэнергетического микроволнового излучения.

Прямая связь между расширением Вселенной и температурой реликтового излучения означает, что оно несет очень ценную информацию. Если бы мы смогли измерить его температуру в разные периоды космической истории, это позволило бы нам реконструировать в деталях, как расширялся космос. Эта «хронология расширения» является одним из самых важных наборов данных, и он напрямую связан с одним из величайших неизвестных современной космологии: темной энергией, ингредиентом, наполняющим Вселенную и отвечающим за ее ускоренное расширение.

Отслеживание космического расширения

Прямые измерения могут показать, действительно ли существует эта связь между расширением Вселенной и охлаждением реликтового излучения. Если обнаружатся какие-либо отклонения от ожидаемых тенденций, это может иметь прямые последствия для раскрытия природы неуловимой темной энергии.

«Примечательно, что отклонение от прямой связи можно было бы ожидать в моделях, в которых темная энергия «распадается», передавая часть своей энергии обычному веществу и излучению, что должно замедлить остывание реликтового излучения. Некоторые модели другой большой неизвестной в космологии – темной материи – будут включать аналогичные эффекты», – продолжают авторы исследования.

Однако измерить температуру реликтового излучения в разные периоды космической истории довольно сложно.

Измерение температуры космоса через 880 миллионов лет после Большого взрыва

Главный герой исследования – облако водяного пара в галактике со вспышкой звездообразования HFLS3. Реликтовое излучение действует на него как источник света, который, с точки зрения наблюдателя, находится за облаком.

«Облако водяного пара холоднее, чем реликтовое излучение. По этой причине оно отбрасывает «тень» на космический микроволновый фон, анализ которой дает представление о разнице температур», – заявили авторы исследования.

Из наблюдений астрономы пришли к выводу, что реликтовое излучение в то время должно было иметь температуру от -256,75 до -242,95 градусов по Цельсию. Это согласуется с предсказаниями современных космологических моделей, учитывающих прямую связь между остыванием реликтового излучения и историей космического расширения.

«Полученные данные дают важные новые сведения об эволюции Вселенной и показывают нам, что космос в своем младенчестве обладал некоторыми необычными свойствами, совсем не похожими на то, что ему свойственно сегодня», – заключили авторы исследования.
https://in-space.ru/astronomy-izmerili- … vselennoj/

Страница: « 1 … 8 9 10 11 12 … 15 »

Из Полюса Мира

Меню навигации

Пользовательские ссылки

Информация о пользователе

Новости астрономии

Сообщений 271 страница 300 из 434

Поделиться2712022-01-06 08:51:08

Поделиться2722022-01-07 08:55:49

Поделиться2732022-01-08 09:06:44

Поделиться2742022-01-09 08:53:55

Поделиться2752022-01-10 08:50:47

Поделиться2762022-01-11 09:01:40

Поделиться2772022-01-12 08:56:20

Поделиться2782022-01-13 09:24:41

Поделиться2792022-01-14 09:04:30

Поделиться2802022-01-15 10:43:23

Поделиться2812022-01-16 09:10:42

Поделиться2822022-01-17 08:56:44

Поделиться2832022-01-18 08:55:55

Поделиться2842022-01-19 09:28:40

Поделиться2852022-01-20 08:50:58

Поделиться2862022-01-21 07:25:25

Поделиться2872022-01-22 08:39:02

Поделиться2882022-01-23 09:02:09

Поделиться2892022-01-24 08:52:11

Поделиться2902022-01-25 08:44:15

Поделиться2912022-01-26 08:56:17

Поделиться2922022-01-27 08:48:33

Поделиться2932022-01-28 08:55:56

Поделиться2942022-01-29 08:50:46

Поделиться2952022-01-30 09:13:26

Поделиться2962022-01-31 08:38:45

Поделиться2972022-02-01 09:26:28

Поделиться2982022-02-02 08:52:04

Поделиться2992022-02-03 09:23:02

Поделиться3002022-02-04 09:24:20