Мы можем построить настоящую червоточину, но если у Вселенной есть дополнительные измерения

Возможно, можно построить настоящую, но только если наша вселенная имеет дополнительные измерения, обнаружила группа физиков.

Чтобы сделать червоточину, нужно склеить разные части Вселенной, соединив их мостом или туннелем, который обычно называют "горлом". Это горло может быть настолько большим или длинным, насколько вы хотите, но, как правило, оно должно быть короче, чем обычное расстояние до места назначения. В общей теории относительности Эйнштейна создание червоточины довольно простое дело: Вы просто создаете черную дыру и соединяете ее с белой дырой (которая является полной противоположностью черной дыры), и бум, вот он: туннель сквозь пространство-время.

К сожалению, самая большая проблема с червоточинами заключается в том, что они фантастически нестабильны. Как только они образуются, их огромная гравитационная сила (в конце концов, они буквально состоят из черных дыр) разрывает их на части быстрее скорости света, что делает их довольно бесполезными в качестве кратчайших путей во Вселенной.

Единственный известный способ стабилизировать червоточину - это использовать какую-либо форму экзотической материи. Экзотическая материя может принимать форму материи с отрицательной массой, которая, похоже, не существует во Вселенной, или другой сценарий, нарушающий так называемые энергетические условия общей теории относительности. Энергетические условия просто утверждают, что все должны испытывать положительную энергию, в среднем, практически везде, куда бы они ни пошли. Однако, чтобы стабилизировать червоточину, путешественник должен испытать область отрицательной энергии.

Существуют некоторые физические сценарии, которые приводят к нарушению некоторых энергетических условий в определенное время. Однако физики не знают ни одного случая, когда все энергетические условия нарушались бы в среднем в течение длительных периодов времени - а это именно то, что нужно для создания червоточины.

Гравитация чрезвычайно слаба; она в миллиарды и миллиарды раз слабее любой другой силы природы. Этот факт беспокоит многих физиков, потому что, когда что-то так разительно отличается от остальной Вселенной, за этим обычно стоит какое-то интересное физическое объяснение.

Но у нас нет физического объяснения, почему гравитация настолько слаба. Одна из идей физиков-теоретиков заключается в том, что во Вселенной есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Вдохновленные концепцией теории струн о множестве дополнительных пространственных измерений, намотанных на самих себя и сжатых до субмикроскопических масштабов, некоторые теории предполагают, что в реальности существуют дополнительные пространственные измерения, помимо обычных трех.

В этих теориях наши три измерения - это просто "брана", относительно тонкая мембрана, которая существует внутри более высокоразмерного "объема". Эти дополнительные измерения не обязательно огромны; если бы они были огромны, мы бы заметили, как частицы или планеты появляются и исчезают из дополнительного измерения. Но дополнительные измерения могут быть больше, чем мизерные размеры теории струн - возможно, размером в миллиметр.

В этом случае все силы и частицы природы будут ограничены трехмерной браной, а гравитация будет иметь привилегию путешествовать по объему. Таким образом, гравитация может быть такой же сильной, как и все остальные силы, но она настолько сильно разбавлена всеми дополнительными измерениями, что кажется слабой для нашего трехмерного опыта.

Через червоточину

Поскольку эти идеи, основанные на бране, являются попытками понять гравитацию, они открывают новые возможности для изучения природы червоточин. Наши знания о червоточинах регулируются общей теорией относительности, но, возможно, наличие дополнительных измерений меняет принцип действия общей теории относительности, делая червоточины возможными, предлагает индийская исследовательская группа в новой работе, опубликованной в базе данных препринтов arXiv.

В статье физики исследовали возможность создания червоточины в модели "ветвистого мира", впервые предложенной физиками Лизой Рэндалл и Раманом Сундрумом в 1999 году.

Авторы новой работы обнаружили, что они действительно могут построить стабильную, проходимую червоточину в этой модели гравитации, основанной на бране. Более того, для этого им не потребовалось никакой экзотической материи.

Хотя команда обнаружила, что эта ситуация все еще нарушает энергетические условия общей теории относительности, они утверждают, что это нарушение является особенностью, а не ошибкой. Вместо того чтобы для создания червоточины требовался какой-то странный и экзотический (и, вероятно, невозможный) ингредиент, природа гравитации в дополнительных пространственных измерениях естественным образом приводила к нарушению энергетических условий. Как только эти условия были нарушены, червоточины стали естественным следствием, сказали они.

Исследователи даже зашли так далеко, что предположили, что если мы когда-нибудь сможем непосредственно наблюдать или создать червоточину, это может указывать на то, что Вселенная имеет больше пространственных измерений, чем обычные три.

Как и все теоретические работы на тему червоточин, это не последнее слово. Никто не знает, верна ли теория Рэндалла-Сундрума или любая другая теория, основанная на бранах и дополнительных измерениях. И ни у кого нет квантовой теории гравитации - теории сильной гравитации на малых масштабах - которая почти наверняка изменила бы расчеты, возможно, до такой степени, что снова исключила бы возможность существования червоточин.

Но этот результат все равно интересен, поскольку он присоединяется к ряду попыток исследовать границы нашего понимания гравитации, доводя общую относительность до абсолютных пределов. Червоточины могут существовать или не существовать, но попытка понять их определенно расширит наши знания о Вселенной.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0407185322

Новые наблюдения за Солнцем могут помочь разработать лучший солнечный термометр

Новое сложное наблюдение холодной зоны на поверхности Солнца может помочь ученым разработать новый вид солнечного термометра. Группа астрофизиков под руководством исследователей из Университета Глазго впервые использовала наблюдения обсерватории ALMA в Чили для оценки температуры солнечного протуберанца.

Солнечные протуберанцы - это зоны плазмы на поверхности Солнца, которые удерживаются его мощными магнитными полями при температуре намного ниже, чем в соседних областях.

В то время как температура на поверхности Солнца может превышать миллион градусов по Кельвину, температура в центрах солнечных протуберанцев обычно составляет от 5 000 до 8 000 градусов. Они могут существовать в течение нескольких недель, прежде чем стать нестабильными и вырваться наружу в космос.

В работе, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, исследователи описывают, как они использовали способность обсерватории ALMA генерировать изображения Солнца с высоким разрешением, используя данные, собранные с массива радиоантенн.

Этот процесс, известный как интерферометрия, позволил им провести детальное исследование температуры солнечного протуберанца, который произошел 19 апреля 2018 года. Они изучили данные из областей H-альфа и 3 мм электромагнитного спектра, что позволило им измерить оптическую толщину и яркостную температуру протуберанца в течение примерно двух часов.

Эти наблюдения позволили им создать изображения позвоночника протуберанца, очертив колючеподобные структуры на краях его плазменной оболочки. Анализ его яркости показал, что температура плазмы, содержащейся в позвоночнике, составляет от 6 000 до 7 000 градусов Кельвина.

Протуберанец был также измерен двумя другими обсерваториями, одной на Земле, а другой в космосе. Бялковская обсерватория при Вроцлавском университете в Польше провела измерения протуберанца в то же время, как и Atmospheric Imaging Assembly на борту космического аппарата НАСА Solar Dynamics Observatory. Команда соотнесла данные наблюдений, полученные с обеих станций, с результатами ALMA и обнаружила высокую степень согласия, что свидетельствует о надежности результатов ALMA как оценки формы и температуры протуберанца.

Доктор Николя Лабросс из Школы физики и астрономии Университета Глазго является ведущим автором статьи. Доктор Лабросс сказал: "Солнечные протуберанцы являются одной из самых ярких иллюстраций того, как магнитные поля формируют атмосферу нашего Солнца, создавая и контролируя структуры гораздо более холодной плазмы в почти невообразимо горячей среде.

"Понимание того, как солнечные протуберанцы формируются и развиваются с течением времени, поможет нам ответить на ряд фундаментальных вопросов о том, как работает наше Солнце, а также другие подобные ему во всей Вселенной. Разгадка этих ответов также поможет нам лучше понять, как использовать магнитные поля для управления плазмой здесь, на Земле, в таких средах, как будущие термоядерные реакторы".

"Мы очень рады, что нам впервые удалось продемонстрировать возможность проведения измерений высокого разрешения солнечных протуберанцев с помощью данных интерферометрии ALMA. Хотя в данном случае мы использовали только две полосы пропускания ALMA, расширение наших наблюдений на другие полосы позволит нам провести еще более детальные наблюдения, что может еще на один шаг приблизить нас к созданию лучшего солнечного термометра".

Д-р Лабросс является соавтором второй научной работы под руководством астрофизиков из Чешской академии наук, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters, в которой также рассматриваются данные о солнечном протуберанце, полученные с помощью ALMA.

Доктор Лабросс добавил: "Эти две работы были написаны независимо друг от друга, но показывают взаимодополняющие результаты о том, как мы можем использовать ALMA для измерения температуры солнечных протуберанцев.

"Вторая работа показывает, что в наших данных ALMA есть еще неразрешенные структуры - протуберанцы, которые имеют характерный пространственный масштаб меньше, чем разрешение ALMA. Это интересно, потому что мы можем узнать больше о том, как формируются протуберанцы и как строительные блоки протуберанцев связаны с тем, что мы наблюдаем с помощью наших инструментов с текущим разрешением".

"Вместе взятые, результаты этих работ говорят о том, что мы можем многое узнать из данных ALMA о солнечных протуберанцах. Мы с нетерпением ждем будущего сотрудничества с нашими партнерами по исследованиям для проведения дальнейших измерений с помощью ALMA".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0408140907

Спутник FERMI ищет чрезвычайно длинноволновые сигналы гравитационных волн

Коалесцирующие сверхмассивные черные дыры в центрах сливающихся галактик наполняют Вселенную низкочастотными гравитационными волнами. Астрономы искали эти волны с помощью больших радиотелескопов, чтобы обнаружить тонкое влияние этих пространственно-временных пульсаций на радиоволны, излучаемые пульсарами в нашей галактике.

Сейчас международная группа ученых показала, что высокоэнергетический свет, собранный космическим гамма-телескопом НАСА Fermi Gamma-ray, также может быть использован для поиска. Использование гамма-лучей вместо радиоволн позволяет получить более четкое представление о пульсарах и обеспечивает независимый и дополнительный способ обнаружения гравитационных волн.

Результаты исследований международной группы ученых, включая Адитью Партасарати и Михаэля Крамера из Института радиоастрономии Макса Планка в Бонне, Германия, опубликованы в журнале Science на этой неделе.

Море гравитационных волн

В центре большинства галактик-скоплений сотен миллиардов звезд, подобных нашему Млечному Пути, - находится сверхмассивная черная дыра. Галактики притягиваются друг к другу своим огромным тяготением, и когда они сливаются, их черные дыры опускаются в новый центр. Когда черные дыры закручиваются внутрь и сливаются, они создают длинные гравитационные волны, которые простираются на сотни триллионов километров между гребнями волн. Вселенная полна таких сливающихся сверхмассивных черных дыр, и они наполняют ее морем низкочастотной пространственно-временной ряби.

Астрономы уже несколько десятилетий ищут эти волны, наблюдая за импульсами пульсаров - плотных остатков массивных звезд. Пульсары вращаются с чрезвычайной регулярностью, и астрономы точно знают, когда ожидать каждого импульса. Однако море гравитационных волн тонко изменяет время прихода импульсов на Землю, и точный мониторинг множества пульсаров по всему небу может выявить его присутствие. Ранее для поиска этих волн использовались исключительно большие радиотелескопы, которые собирают и анализируют радиоволны. Но теперь международная группа ученых ищет эти мельчайшие изменения в более чем десятилетних данных, собранных космическим гамма-телескопом НАСА "Ферми", и их анализ показывает, что обнаружение этих волн возможно всего за несколько лет дополнительных наблюдений.

"Ферми изучает Вселенную в гамма-лучах, самой энергичной форме света. Мы были удивлены тем, насколько хорошо он находит пульсары, которые нам нужны для поиска гравитационных волн - их уже более 100", - сказал Мэтью Керр, физик-исследователь из Военно-морской исследовательской лаборатории США в Вашингтоне. "Гамма-лучи обладают некоторыми особыми характеристиками, которые в совокупности делают их очень мощным инструментом в этом исследовании".

Результаты исследования, проведенного под руководством Керра и Адитьи Партасарати, исследователя из Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR) в Бонне, Германия, были опубликованы в выпуске журнала Science от 07 апреля.

Космические часы

Свет принимает различные формы. Низкочастотные радиоволны могут проходить сквозь некоторые объекты, а высокочастотные гамма-лучи при столкновении с веществом превращаются в ливни энергичных частиц. Гравитационные волны также охватывают широкий спектр, и более массивные объекты, как правило, генерируют более длинные волны.

Невозможно построить достаточно большой детектор для обнаружения триллионно-километровых волн, порождаемых сливающимися сверхмассивными черными дырами, поэтому астрономы используют детекторы естественного происхождения, называемые массивами синхронизации пульсаров. Это коллекции миллисекундных пульсаров, которые светят как радиоволнами, так и гамма-лучами и совершают около сотни оборотов в секунду. Подобно маякам, эти лучи излучения регулярно пульсируют, проносясь над Землей, а когда они проходят через море гравитационных волн, на них отпечатывается слабый гул далеких массивных черных дыр.

Уникальный зонд

Первоначально пульсары были обнаружены с помощью радиотелескопов, и эксперименты по синхронизации пульсаров с радиотелескопами проводятся уже почти два десятилетия. Эти большие тарелки обеспечивают наибольшую чувствительность к воздействию гравитационных волн, но межзвездные эффекты усложняют анализ радиоданных. Космос в основном пуст, но, преодолевая огромное расстояние между пульсаром и Землей, радиоволны все равно сталкиваются с множеством электронов. Подобно тому, как призма изгибает видимый свет, межзвездные электроны изгибают радиоволны и изменяют время их прихода. Энергичные гамма-лучи не подвержены такому влиянию, поэтому они являются дополнительным и независимым методом определения возраста пульсара.

"Результаты Ферми уже на 30% превосходят результаты радиопульсаров, когда речь идет о потенциальном обнаружении гравитационно-волнового фона", - сказал Партасарати. "Еще пять лет сбора и анализа данных о пульсарах - и он станет таким же способным, а еще одним бонусом будет отсутствие необходимости беспокоиться обо всех этих шальных электронах".

Массив синхронизации гамма-пульсаров, который не предполагался до запуска Fermi, представляет собой новую мощную возможность в астрофизике гравитационных волн.

"Обнаружение гравитационно-волнового фона с помощью пульсаров находится в пределах досягаемости, но остается сложной задачей. Независимый метод, неожиданно продемонстрированный здесь благодаря "Ферми", - отличная новость, как для подтверждения будущих находок, так и для демонстрации его синергии с радиоэкспериментами", - заключает Михаэль Крамер, директор MPIfR и глава его исследовательского отдела "Фундаментальная физика в радиоастрономии".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0408141445

Эксперимент CDF по измерению массы W-бозона выявил аномалию в семь стандартных отклонений

CDF Collaboration / Science, 2022

Коллаборация CDF сообщила об аномалии в измерении массы W-бозона в столкновении протонов с антипротонами с энергией 1,96 тераэлектронвольт в системе центра масс. Измеренное ими значение, равное 80433±9,4 мегаэлектронвольт, отличается от предсказаний Стандартной модели на семь стандартных отклонений, что может стать самым значимым выходом к Новой физике. Исследование опубликовано в Science.

Согласно современной картине мира фундаментальные взаимодействия происходят через обмен частицами-переносчиками. Исключение составляет гравитация, чей переносчик, гипотетический гравитон, так и не был обнаружен. Переносчики ответственны за превращения одних частиц в другие, а потому их массы связаны с фундаментальными константами и массами остальных частиц через уравнения, записанные в рамках Стандартной модели. Справедливость этих связей можно проверить, измеряя константы и массы по разную сторону от знака равенства. При этом большую роль играет точность измерения: при слишком большой неопределенности отклонения от Стандартной модели могут быть невидимы. По этой причине физика элементарных частиц находится в процессе постоянного улучшения экспериментов по измерению масс.

Все сказанное в полной мере относится к измерению массы W-бозона — одного из переносчиков слабого взаимодействия. В Стандартной модели она наиболее тесно связана с элементарным зарядом и массами других частиц, в первую очередь бозона Хиггса и верхнего кварка. На текущий момент теоретики оценивают массу W-бозона равной 80357±4_inputs±4_theory мегаэлектронвольтам, где первая неопределенность вызвана неточностями измерения входящих в формулы масс и констант, а вторая — отсутствием членов высокого порядка в расчетах с использованием разложения по малому параметру. Со стороны эксперимента последнее точное значение для массы W-бозона было получено коллаборацией ATLAS, оно составляет 80370±19 мегаэлектронвольт. Это несколько меньше, чем значение 80385±15 мегаэлектронвольт, полученное объединением данных с коллайдера Теватрон в Национальной Ускорительной Лаборатории Ферми и с Большого электрон-позитронного коллайдера в ЦЕРНе, и в целом согласуется с теорией.

Теперь же коллаборация CDF, работавшая на Теватроне до его закрытия, сообщила о результатах десятилетних измерений массы W-бозона. Измеряя параметры почти четырех миллионов событий с участием этих частиц, физики смогли в два раза улучшить точность по сравнению с предыдущим сезоном работы и получить значение равное 80433±9,4 мегаэлектронвольт. Новые данные отличаются от предсказаний Стандартной модели на семь стандартных отклонений, что может стать свидетельством существования нового взаимодействия или новой массивной частицы.

Сбор данных на Теватроне происходил с 2002 по 2011 год в столкновениях протонов с антипротонами с энергией 1,96 тераэлектронвольт в системе центра масс со светимостью 8,8 обратных фемтобарн. Использование такого сорта столкновений имеет меньшую неопределенность измерения импульсов разлетающихся партонов и, как следствие, измерения массы W-бозона по сравнению с протон-протонными столкновениями в БАКе. Энергия столкновения также была подобрана таким образом, чтобы минимизировать ширину распределения импульсов разлетающихся продуктов.

В качестве процессов, которые интересовали ученых, выступили распады W-бозонов на электроны и мюоны и соответствующие нейтрино. Масса бозона извлекалась из распределения поперечных импульсов и энергий лептонов, которые измерялись с помощью дрейфовых камер и калориметров. В силу неуловимости нейтрино, главным источником информации стали электроны и мюоны. Чтобы отличить распад W-бозона от распада Z-бозона, который приводит к рождению лептон-антилептонных пар, физики следили за совпадениями сигналов.

Для извлечения массы W-бозона исследователи создавали симуляцию и подгоняли ее результат под измеренные распределения. В результате они получили ответ, равный 80433±9,4 мегаэлектронвольт. Эксперимент оказался в два раза точнее, чем предыдущее измерение, но его результат на семь стандартных отклонений отличается от предсказаний Стандартной модели.

Сравнение массы W-бозона, полученной в новом исследовании (CDF II), с предсказаниями Стандартной модели (SM) и результатами других экспериментов, в том числе выполненных на том же коллайдере ранее (CDF I).
CDF Collaboration / Science, 2022

Такое большая аномалия может быть следствием либо неучтенной систематической ошибки, либо доказательством того, что Стандартная модель должна быть расширена. Для проверки первой гипотезы нужно будет дождаться результатов работы других научных групп, в первую очередь ATLAS, работающих на БАКе. Если открытие подтвердится, в Стандартную модель нужно будет включить новое взаимодействие или новую частицу, которая обладает слишком большой массой, чтобы ее можно было зафиксировать на существующих ускорителях. Подобные расширения предлагают некоторые модификации теории суперсимметрии.

Подтверждение аномалии добавит еще одну загадку в физику элементарных частиц, которых за последнее время становится все больше. Недавно мы рассказывали, как от предсказаний Стандартной модели начало отклонятся значение аномального магнитного момента мюона, а также результаты калибровки галлиевых детекторов, используемых для регистрации солнечных нейтрино.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2022/04/07/7sigma-W-boson

Комета Хейла-Боппа: большая комета 1997 года

Авторы и права: Стефан Сеип (Ночной мир)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Всего двадцать пять лет назад комета Хейла-Боппа облетела вокруг Солнца и представила великолепный спектакль на ночном небе планеты Земля. Эта картинка – классическое изображение большой кометы 1997 года – оцифровка оригинальной астрофотографии на 35-мм цветном слайде. Снимок был сделан через несколько дней после того, как комета прошла перигелий 1 апреля 1997 года. 10-минутная экспозиция получена камерой с телеобъективом, закрепленной на небольшом телескопе с ручным гидированием. На фотографии запечатлены запоминающиеся хвосты кометы Хейла-Боппа – белесый пылевой хвост и голубой ионный хвост. Ионный хвост растянулся более чем на десять градусов по северному небу. Комету Хейла-Боппа, известную также как C/1995 O1, можно было увидеть невооруженным глазом с конца мая 1996 года до сентября 1997 года. Комета прилетела из далекого облака Оорта, а ее химсостав оказался наиболее близким к первоначальному составу Солнечной системы среди всех приближавшихся к Солнцу комет. Предполагается, что следующее прохождение кометой перигелия произойдет около 4380 года. А вы помните комету Хейла-Боппа?
http://www.astronet.ru/db/msg/1825938

Найдена древнейшая галактика: пик звездообразования или квазар?*

Международная группа ученых сообщила об открытии самой далекой и древней галактики. Ее природа пока остается для астрономов загадкой. Яркое свечение объекта можно объяснить пиком звездообразования или наличием сверхмассивной черной дыры.

Красный объект в центре увеличенного фрагмента – галактика HD1 / © Harikane et al.

Изучение формирования первых галактик — одна из главных целей современной астрономии. Ученые надеются, что это позволит подтвердить гипотезы о первом поколении звезд и разобраться, как за короткое, по астрономическим меркам, время могли образоваться сверхмассивные черные дыры. К счастью, чем глубже мы смотрим в космос, тем более древние объекты можем изучать.

На сегодня самой древней галактикой считается GN-z11, расположенная в 13,4 миллиарда световых лет от нас. Новый кандидат, по оценкам авторов исследования, находится на 100 миллионов световых лет дальше. Получается, эта галактика сформировалась, когда Вселенной было всего 300 миллионов лет. Описание нового объекта ученые опубликуют в журнале Astrophysical Journal. В сопроводительной статье, которая выйдет в MNRAS Letters, группа выдвинула предположения о природе объекта.

Открытую далекую галактику назвали HD1. На снимке она выглядит маленькой красной точкой, но в реальности ярко светится в ультрафиолетовом диапазоне, что указывает на протекающие в ней высокоэнергетические процессы.

Сперва ученые приняли HD1 за обычную галактику на пике звездообразования. Однако дальнейший анализ показал, что при такой яркости там ежегодно должны рождаться более 100 обычных звезд. Это как минимум в десять раз больше, чем ожидается от подобных галактик. Тогда астрономы стали подозревать, что это не привычные нам звезды.

По предположениям ученых, первые звезды во Вселенной были гораздо массивнее, ярче и горячее, чем привычные звезды. Это гипотетическое первое поколение звезд — население III — должно было очень ярко светиться в ультрафиолетовом диапазоне. «Свойства HD1 гораздо проще объяснить, если предположить, что там рождались звезды первого поколения», — объяснил Фабио Пакуччи (Fabio Pacucci), астроном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США).

На этой иллюстрации хронологии эволюции Вселенной отмечены две древние галактики. Признанная GN-z11 со смещением z=11 и кандидат HD1 со смещением z=13,3. / © Harikane et al., NASA, EST и P. Oesch/Yale

Авторы нашли и альтернативное объяснение. HD1 может быть квазаром. Тогда ее ультрафиолетовая яркость объясняется наличием активной сверхмассивной черной дыры. Существование настолько массивных объектов в молодой Вселенной остается одной из главных проблем современной астрофизики. К сожалению, изучать этот объект современными инструментами тяжело.

Галактику HD1 искали среди более 700 тысяч объектов. Исследователи использовали данные свыше 1200 часов наблюдений телескопов «Субару», VISTA, UKIRT и космического «Спитцера». Главный автор открытия, астрофизик Юйчи Харикане (Yuichi Harikane), рассказывает, что у него «мурашки по коже пробежали», когда он заметил галактику: «Красный цвет HD1 на удивление хорошо совпал с характеристиками, которые мы ожидали увидеть от галактики, расположенной в 13,5 миллиарда световых лет от нас». Затем группа уточнила расстояние до объекта в процессе дополнительных наблюдений через радиотелескоп ALMA.

Пока мы мало что можем узнать о природе HD1. Астроном Фабио Пакуччи сравнил поиск ответов с попытками «угадать национальность судна по флагу, будучи на далеком берегу, в то время как корабль находится посреди шторма и плотного тумана». В общем, требуются долгий анализ и последовательное опровержение всех возможных гипотез.

Команда планирует в скором времени перепроверить оценку расстояния с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», который сейчас проходит период настройки и тестирования. Новые наблюдения обеспечат астрономов дополнительными данными для анализа HD1.

«Чтобы сформироваться всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, черная дыра в HD1 должна была расти с невероятной скоростью, — комментирует астрофизик Ави Лёб (Avi Loeb), соавтор второго исследования. — Как всегда, природа оказалась гораздо изобретательнее нас».
https://naked-science.ru/article/astron … -galaktika

Хаббл наблюдает змеевидную спираль NGC 5921

Лениво извивающиеся спиральные рукава галактики NGC 5921 кружатся по этому снимку, сделанному космическим телескопом Хаббл NASA/ESA. Эта галактика находится примерно в 80 миллионах световых лет от Земли и, как и наша собственная галактика Млечный Путь, содержит заметный бар - центральную линейную полосу звезд. Примерно половина всех спиральных галактик может содержать бары. Эти полосы оказывают влияние на родительские галактики, подпитывая звездообразование и влияя на движение звезд и межзвездного газа.

Учитывая змеевидные спиральные рукава NGC 5921, кажется уместным, что галактика находится в созвездии Змея в северном небесном полушарии. Змееносец - единственное из 88 современных созвездий, имеющее две не связанные между собой области - Serpens Caput (голова Змеи) и Serpens Cauda (хвост Змеи). Змееносец, разделяет эти два региона.

Научное исследование этой области также состояло из двух частей - наблюдений с помощью широкоугольной камеры Хаббла и наземной обсерватории Джемини. Эти два телескопа помогли астрономам лучше понять взаимосвязь между галактиками, подобными NGC 5921, и сверхмассивными черными дырами, которые они содержат. Вклад Хаббла позволил определить массы звезд в галактиках. Хаббл также провел измерения, которые помогли откалибровать наблюдения с "Джемини". Вместе "Хаббл" и "Джемини" предоставили астрономам перепись близлежащих сверхмассивных черных дыр в самых разных галактиках.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0409183424

Является ли происхождение темной материи самой гравитацией?

Новая модель очень ранней Вселенной предполагает, что гравитон, квантово-механический носитель силы гравитации, наводнил космос темной материей еще до того, как нормальная материя получила возможность зародиться.

Это предложение может стать способом связать две самые большие нерешенные загадки в современной космологии: природу темной материи и историю космической инфляции.

Многие космологи считают, что когда Вселенная была невероятно молода (то есть имела возраст менее доли секунды), она пережила период невероятно быстрого расширения, известный как инфляция. Эта инфляционная эпоха имела решающее значение для будущей эволюции Вселенной, поскольку невероятное расширение превратило микроскопические квантовые флуктуации пространства-времени в семена, которые однажды станут звездами, галактиками и скоплениями.

Само событие инфляции довольно загадочно. Например, космологи не знают, что вызвало инфляцию, что привело ее в движение, как долго она длилась и когда выключилась). Но эта общая картина - единственная, которая может объяснить закономерности, обнаруженные в космическом микроволновом фоне (картина послесвечения, сформировавшаяся, когда Вселенной было 380 000 лет) и крупномасштабное распределение материи во Вселенной. Статистика этих закономерностей совпадает с тем, что мы видим в квантовых флуктуациях, что дает космологам уверенность, необходимую для выдвижения гипотезы о существовании связи.

В конце инфляции космос стал намного больше, чем был до нее. Но он также был гораздо более пустым, поскольку все содержимое, которое ранее было во Вселенной, было просто выброшено далеко друг от друга. Оставалась только одна вещь: то, что привело в движение инфляцию в самом начале, но в конце концов выдохлось. Космологи называют эту движущую силу "инфлатоном" и считают, что это было квантовое поле, пропитавшее все пространство.

Когда инфляция закончилась, инфлатон распался, наполнив Вселенную разнообразными частицами, которые мы видим в настоящее время. Во многих отношениях инфляция была "настоящим" Большим взрывом. Если вы представляете себе пустую Вселенную, внезапно наполненную взрывом частиц, то это именно она.

Безмолвная темная материя

Когда инфляция закончилась, это привело к созданию всех известных частиц. Поэтому, предположительно, это же событие породило и темную материю. Космологи не уверены, из чего состоит темная материя, но обилие свидетельств говорит о том, что это какой-то новый, неизвестный вид частиц. Чем бы ни была эта частица, на ее долю приходится более 80% всей материи во Вселенной.

Физики потратили десятилетия на безуспешные поиски любых намеков на прямое взаимодействие между частицами темной материи и обычной материей. Если темная материя действительно является частицей, то ей очень, очень не нравится общаться с нормальной материей. Это необнаружение темной материи весьма раздражает историю инфляции, потому что если темная материя не разговаривает с нормальной материей, то нет причин, по которым инфлатон должен создавать темную материю наряду с нормальной материей в ранней Вселенной.

Сегодня пара физиков из Хельсинкского института физики предложила новый механизм для создания большого количества темной материи в ранней Вселенной, даже если инфлатон не любит создавать темную материю. И этот новый механизм опирается исключительно на гравитацию.

Этот механизм, который физики изложили в статье в базе данных препринтов arXiv, предполагает, что инфлатон и темная материя не разговаривают друг с другом, поэтому частицы темной материи не образуются обычным способом в конце инфляции.

Вместо этого исследователи изучили поведение инфлатона непосредственно перед его распадом. В конце инфляции, перед тем как инфлатон распадется и породит зоопарк частиц нашей Вселенной, инфлатон перемещается по космосу, как мяч, который только что скатился с крутого склона, но еще не успокоился.

Космологи называют этот этап фазой предварительного нагрева распада инфлатона, и он может породить некоторые сумасшедшие физические явления. Например, на этом коротком этапе важную роль может сыграть сама гравитация, позволяющая инфлатону соединиться с частицей темной материи. В этом случае гравитация принимает форму своего предполагаемого носителя квантово-механической силы - гравитона. Обычно гравитон не участвует в реакциях частиц, но физики нашли способ его появления в фазе предварительного нагрева в конце инфляции.

Пара обнаружила, что когда гравитон появляется во взаимодействии частиц в эту эпоху, он может обеспечить каналы для распада инфлатона на частицы темной материи. Эти частицы темной материи уже присутствовали бы во Вселенной до того, как остальная нормальная материя последовала бы их примеру, когда инфлатон окончательно исчезнет.

Этот механизм работает только тогда, когда пространство делает что-то интересное, например, быстро расширяется во время инфляции. И вот, когда инфляция окончательно испортила способность Вселенной к творчеству, частицы темной материи исчезли.

Физики настроили свою модель так, чтобы создать нужное количество темной материи, которое требуется для наблюдений за космосом. Однако это все еще теоретическая работа. Самое главное, физики не совсем уверены в том, как гравитация взаимодействует с частицами. Это режим квантовой гравитации, теории сильной гравитации на малых масштабах, которая в настоящее время является священным граалем современной физики. Поэтому для своей работы соавторы статьи должны были сделать много предположений о том, как гравитация действует в таких масштабах.

Тем не менее, идея интересна, поскольку она дает возможность ранней Вселенной произвести значительное количество темной материи, и чтобы эта темная материя (по существу) никогда больше не общалась с нормальной материей.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0410204638

Магнитные аномалии могут защищать лед Луны от таяния

В 2018 году астрономы НАСА обнаружили первые доказательства существования водяного льда на Луне. Скрываясь на дне черных как смоль кратеров на северном и южном полюсах Луны, лед был заперт в вечной тени и, похоже, сохранился нетронутым солнечными лучами, возможно, в течение миллионов лет.

Однако обнаружение водяного льда сопровождалось новой загадкой. Хотя эти полярные кратеры защищены от прямого солнечного света, они не защищены от солнечного ветра - волн заряженных частиц, которые вырываются из Солнца со скоростью сотни миль в секунду. Этот ионизированный ветер обладает высокой эрозионной активностью и должен был давно разрушить лед на Луне, сказал в интервью Science Пол Люси, планетарный ученый из Гавайского университета. И в отличие от Земли, у Луны больше нет магнитного щита, который защищал бы ее от удара этих заряженных частиц.

Как же тогда сохранился полярный лед на Луне? Новая карта южного полюса Луны и странные очаги магнитного поля, которые там находятся, могут дать ответ на этот вопрос.

В исследовании, представленном на Конференции по лунным и планетарным наукам в прошлом месяце, ученые из Университета Аризоны поделились своей картой магнитных аномалий - областей лунной поверхности, которые содержат необычно сильные магнитные поля - разбросанных по южному полюсу Луны. Эти аномалии, впервые обнаруженные во время миссий Аполлон 15 и 16 в 1970-х годах, по мнению НАСА, являются остатками древнего магнитного щита Луны, который, вероятно, исчез миллиарды лет назад.

Магнитные аномалии пересекаются с несколькими крупными полярными кратерами, которые находятся в постоянной тени и могут содержать древние залежи льда. По мнению исследователей, эти аномалии могут служить крошечными магнитными щитами, которые защищают лунный водяной лед от постоянной бомбардировки солнечным ветром.

"Эти аномалии могут отклонять солнечный ветер", - сказал в интервью Science Лон Худ, планетарный ученый из Университета Аризоны. "Мы думаем, что они могут быть весьма существенными для защиты постоянно затененных областей".

В своем исследовании авторы объединили 12 региональных карт южного полюса Луны, первоначально составленных японским космическим аппаратом "Кагуя", который вращался вокруг Луны с 2007 по 2009 год. Среди научных инструментов аппарата был магнитометр, способный обнаружить очаги магнетизма на лунной поверхности.

Имея на руках сводную карту, исследователи увидели, что магнитные аномалии совпадают, по крайней мере, с двумя постоянно затененными кратерами - Шумейкер и Свердруп - на южном полюсе Луны. Хотя сила этих аномалий составляет лишь малую часть силы магнитного поля Земли, они все же могут "значительно отклонять ионную бомбардировку" солнечного ветра, заявили исследователи в своей презентации. Это может быть ключом к долговечности водяного льда на Луне.

Никто точно не знает, откуда взялись магнитные аномалии на Луне. Согласно одной из теорий, они возникли около 4 миллиардов лет назад, когда у Луны еще было собственное магнитное поле, говорится в статье 2014 года, написанной Худом в справочнике Encyclopedia of Lunar Science. Когда крупные, богатые железом астероиды врезались в Луну в эту эпоху, они могли создать магматические поверхности, которые медленно остывали в течение сотен тысяч лет, становясь постоянно намагниченными магнитным полем Луны.

Предстоящие лунные миссии могут пролить свет на темные залежи льда на южном полюсе Луны. В рамках миссии "Артемида", которая в конечном итоге вернет человека на поверхность Луны впервые с 1972 года, планируется высадить астронавтов на южном полюсе Луны и создать там постоянную базу. Изучение ледяных отложений в этом регионе может показать, как они были созданы и почему просуществовали так долго.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0410205210

Удивительные и неожиданные изменения температуры на Нептуне

Международная команда астрономов использовала наземные обсерватории, включая Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории, для слежения за температурами атмосферы Нептуна на протяжении 17-летнего периода. Они обнаружили неожиданное снижение глобальных температур на планете, за которым последовало заметное потепление в зоне вокруг южного полюса.

«Эти изменения были неожиданными, - говорит Майкл Роман (Michael Roman), исследователь-постдок из Университета Лестера, Соединенное Королевство, и главный автор новой научной работы. – Поскольку мы наблюдаем Нептун в то время, когда на его поверхности начинается лето, то мы рассчитывали увидеть рост температур, а не падение».

Так же как и для Земли, для Нептуна характерна смена времен года, зависящая от периода обращения планеты вокруг Солнца. Однако один сезон на Нептуне длится на протяжении 40 лет, в то время как продолжительность нептунианского года составляет 165 земных лет. Начиная с 2005 г., астрономы фиксировали лето в южном полушарии планеты.

Для анализа динамики изменения температур на планете астрономы изучили почти 100 снимков Нептуна, сделанных в инфракрасном диапазоне на протяжении более чем 17 лет и, к своему удивлению, обнаружили аномальный тренд. Несмотря на наступление лета в южном полушарии Нептуна, большая часть планеты медленно охлаждалась на протяжении двух последних десятилетий. Средняя глобальная температура на планете упала на 8 градусов Цельсия в период с 2003 г. по 2018 г. При этом не менее удивительным оказался неожиданный рост температуры в районе южного полюса планеты на 11 градусов Цельсия в период между 2018 г. и 2020 г. Такой резкий рост температуры на планете в приполярных областях никогда прежде не наблюдался, отмечают авторы.

Пока астрономы не могут объяснить наблюдаемые ими тренды, однако предполагают, что они могут быть связаны с изменениями в химическом составе стратосферы Нептуна или случайными погодными циклами, или даже с циклом солнечной активности.

Работа опубликована в журнале Planetary Science Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0411145857

Тени на южном полюсе Луны

Авторы и права: НАСА, Университет Аризоны, Лунный орбитальный разведчик
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Что это – изображение поверхности Луны, полученное с микроскопом? Нет — это карта освещенности поверхности, созданная широкоугольной камерой. Космический аппарат Лунный орбитальный разведчик получил 1700 изображений за период в 6 лунных суток (6 земных месяцев) одной области вокруг южного полюса Луны под разными углами. Изображения были сложены и получилась эта карта, которая показывает, какую часть времени каждая точка на поверхности освещается Солнцем. Дно кратера Шеклтон диаметром в 19 километров, расположенного около центра картинки, постоянно находится в тени. Сам лунный южный полюс находится слева на валу кратера. Нижние части кратеров около лунных северного и южного полюсов могут постоянно оставаться в тени, в то время как расположенные поблизости вершины гор могут постоянно освещаться Солнцем. Это может оказаться полезным для будущих лунных баз – постоянно затемненные кратеры могут служить резервуарами водяного льда, а на освещенные вершинах гор можно установить солнечные батареи.
http://www.astronet.ru/db/msg/1826337

Космическая станция пересекает активное Солнце

Авторы и права: Ванг Летиан (Глаза ночью)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Обычно Международная космическая станция видна только ночью. Она обращается вокруг Земли и медленно проплывает по ночному небу. Международную космическую станцию (МКС) можно увидеть как яркое пятнышко несколько раз в году из многих мест. МКС видна только сразу после заката или перед восходом, потому что она светится отраженным солнечным светом. Когда МКС входит в тень Земли, она исчезает из вида. Единственный случай, когда МКС можно увидеть днем – если она пролетает прямо перед Солнцем. Однако эти пролеты происходят так быстро, что только камеры, дающие короткие экспозиции, могут запечатлеть силуэт МКС на фоне Солнца. Именно это показано на картинке – серии снимков, сделанных ранее в этом месяце в точно рассчитанное время из Пекина в Китае. Эта серия кадров была объединена с изображениями, сделанными примерно в то же время, показывающими структуры и активность на поверхности Солнца. Признаки солнечной активности включали многочисленные газовые протуберанцы вокруг края диска, окрашенные в красный цвет, волокна, которые видны на самом диске, и темное солнечное пятно.
http://www.astronet.ru/db/msg/1826562

Темная сторона Луны значительно больше покрыта кратерами. Мы выяснили почему

Независимо от того, где вы находитесь на Земле, вы можете видеть только одну сторону Луны. Другая ее сторона вечно отвернута от нашей планеты, и она гораздо более испещрена кратерами, чем та, что обращена к нам.

Светлая сторона Луны покрыта лунными морями, обширными равнинами вулканического базальта, которые выглядят как темные пятна, когда мы смотрим на наш спутник. Причина этого двуликого вида осталась загадкой, которая сохраняется с тех пор, как первый космический корабль облетел Луну в 1960-х годах. Но новая симуляция могла бы решить загадку эпохи Аполлона.

Соединяя воедино различные особенности, компьютерные модели подтверждают идею о том, что массивное лунное столкновение когда-то всплыло на поверхность ближней стороны Луны в потоках лавы. Различия более чем глубоки, поскольку они также отражаются в различных геологических составах на каждой стороне Луны.

Астрономы давно подозревали, что ближняя сторона когда-то была покрыта морем магмы, которая при охлаждении сглаживала скалистый ландшафт, создавая темные пятна, которые мы видим сегодня. Но причина этой вулканической активности вызывает споры.

Массивный кратер на южном полюсе Луны, известный как бассейн Южный полюс-Эйткен, может объяснить различия.

Этот бассейн является остатком одного из крупнейших и старейших столкновений на Луне. Моделирование показывает, что событие SPA, которое произошло около 4,3 миллиарда лет назад, произошло как раз в нужное время и в нужном месте, чтобы инициировать изменения только на одной стороне лунной мантии.

Огромное количество тепла, образовавшееся в результате удара, могло нагреть верхнюю часть мантии на ближней стороне до такой степени, что, по мнению экспертов, привело бы к концентрации калия, редкоземельных элементов, фосфора и элементов, выделяющих тепло, таких как торий.

В моделировании самая древняя ближняя вулканическая равнина изверглась через 200 миллионов лет после ударных событий. Фактически, интенсивные эпизоды вулканической активности продолжались на ближней стороне Луны до 700 миллионов лет после удара.

По мнению экспертов, причина, по которой эта сторона Луны сильнее отреагировала на удар, заключается как в том, где в месте удара был сосредоточен перенос выделяющих тепло материалов, так и в небольших изменениях гравитации.

В каждом рассмотренном исследователями сценарии верхняя мантия в южном полушарии нагревалась и начинала течь к северному полушарию, путешествуя по ближней стороне.

Между тем верхняя мантия на темной стороне оставалась слишком холодной, чтобы распределять тот же материал аналогичным образом.

Это различие вполне могло породить асимметрию, наблюдаемую в двух гранях Луны.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
https://rwspace.ru/news/temnaya-storona … chemu.html

Cosmic Dawn III воссоздает эпоху реионизации в беспрецедентном разрешении

Физики проявляют большой интерес к первому миллиарду лет существования Вселенной - периоду между Большим взрывом и образованием первых звезд, в течение которого начали формироваться галактики. В течение последних 600 миллионов лет этого периода нейтральная межзвездная галактическая среда и даже предгалактическая среда ионизировались ультрафиолетовым излучением, испускаемым первыми звездами, светящимися в самых ранних, растущих галактиках. Понимание физики этого растяжения, называемого "эпохой реионизации", или EoR, позволило бы связать физику современной Вселенной с Большим взрывом.

"Эпоха реионизации представляет собой последний крупный переход Вселенной в истории космической эволюции, - говорит астрофизик-теоретик Пол Шапиро из Техасского университета в Остине, - от фазы, когда все пространство было заполнено почти безликим, однородным газом, к фазе, в которой возникла структура, с образованием первых галактик и внутри них звезд".

Непосредственное наблюдение далеких источников реионизации является сложной задачей, и их обнаружение пока ограничено самыми яркими галактиками. Физики используют компьютерное моделирование, чтобы воссоздать богатую физику EoR. 10 апреля, во время апрельского собрания APS 2022, астрофизик-теоретик Пол Шапиро из Техасского университета в Остине представит основные моменты и наблюдательные прогнозы проекта Cosmic Dawn III (CoDa), крупнейшего на сегодняшний день радиационно-гидродинамического моделирования EoR.

Моделирование EoR с помощью CoDa III потребовало больших вычислительных затрат. Модель имела триллион вычислительных элементов - 81923 частицы темной материи и 81923 газовых и радиационных ячеек в области размером 300 миллионов световых лет - и обладала достаточно высоким разрешением, чтобы проследить все формирующиеся галактические гало, которые вызвали реионизацию в этом объеме, что далеко за пределами возможностей обычных компьютеров. Моделирование продолжалось в течение 10 дней на 131 072 процессорах, соединенных с 24 576 графическими процессорами на суперкомпьютере Summit, расположенном в Национальной лаборатории Ок-Ридж в Теннесси.

Размер - не единственная примечательная особенность симуляции CoDa III, говорит Шапиро. Отслеживание эволюции формирования галактик и реионизации требует учета процесса обратной связи: ионизирующее излучение, просачивающееся из галактик, должно было нагревать межгалактическую среду. Это дополнительное тепло, в свою очередь, оказывало давление на газ, достаточное для того, чтобы противостоять гравитационному притяжению близлежащих галактик. Поскольку в противном случае газ послужил бы топливом для образования звезд, чистым результатом этого процесса стало торможение появления новых звезд.

Предыдущие модели разделяли эти эффекты, но Шапиро говорит, что CoDa III может моделировать гравитационную динамику газа и материи вместе с учетом ионизирующего излучения и его влияния на газ. Без радиационного переноса время в эволюционной модели пришлось бы разделить на достаточно маленькие шаги, чтобы представить меняющиеся плотности газа, звезд и темной материи. Добавление этого контура обратной связи означает, что временные шаги должны быть в сотни раз меньше, чтобы отразить высокую скорость "поверхностей ионизации" - быстро расширяющихся ионизирующих пузырей, вырывающихся наружу из новообразованных галактик и распространяющихся по всей Вселенной. Связанные процессоры и графические процессоры на суперкомпьютере Summit, говорит Шапиро, позволили решить эти уравнения почти так же быстро, как если бы модель не включала излучение.

Примечательно, говорит Шапиро, что CoDa III решает проблему между теорией и данными наблюдений, которая возникла в исследованиях EoR, а именно: теоретические предсказания предыдущих моделей не совпадают с наблюдениями спектров поглощения квазаров, которые исследуют Вселенную в конце EoR и после. Эта проблема исчезает в CoDa III, поскольку моделирование дает самосогласованные предсказания, которые согласуются с последними наблюдениями.

Шапиро предсказывает, что в ближайшие годы изучение EoR будет стремительно развиваться. Космические обсерватории, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба, который был запущен в декабре 2021 года, и космический телескоп Нэнси Грейс Роман, запуск которого запланирован на 2027 год, а также наземные проекты, такие как Чрезвычайно большой телескоп, расширят возможности астрономов по наблюдению за далекими движущими силами реионизации. Нынешние и предстоящие радиоисследования могут помочь исследователям лучше определить неоднородный и неоднородный способ ионизации МГМ.

Моделирование, подобное Cosmic Dawn, говорит Шапиро, обеспечивает теоретическую основу для того, что увидят эти сложные телескопы. "Помимо соответствия существующему спектру наблюдений и прогнозирования новых", - говорит он, - "это дает критическое понимание природы происходивших физических процессов".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0412175346

Хаббл помог определить размер самой большой кометы

Орбитальная обсерватория Хаббл
© NASA

ВАШИНГТОН, 12 апр - РИА Новости. Космический телескоп Хаббл помог установить размер кометы Бернардинелли - Бернштейна (C/2014 UN271), она оказалось самой крупной из всех известных человеку сегодня, сообщило НАСА во вторник.

"Космический телескоп НАСА Хаббл определил размер самой большой кометы с ледяным ядром, которую когда-либо видели астрономы", - сообщило НАСА во вторник.
По данным американского космического ведомства, приблизительный диаметр кометы - около 80-85 миль (129-136 километров), "это больше штата Род-Айленд", - уточняют в НАСА. Ранее рекорд по величине принадлежал комете C/2002 VQ94 с диаметром порядка 96 километров.

По расчетам специалистов, ядро кометы C/2014 UN271 почти в 50 раз больше, чем у большинства известных комет, а масса может насчитывать 500 триллионов тонн. Это, отмечают в НАСА, в сотню тысяч больше, чем у большинства комет, расположенных гораздо ближе к Солнцу.

Узнать приблизительный размер кометы смогли ученые Научно-технологического университета Макао (КНР), проанализировавшие полученные с помощью телескопа Хаббл в январе текущего года пять снимков кометы. "Мы предполагали, что комета может быть достаточно большой, но нам нужны были лучшие данные, чтобы подтвердить это", - цитирует НАСА слова научного руководителя исследования Маньто Хуэя.

Комета Бернардинелли - Бернштейна, как сообщают в НАСА, движется со скоростью 35,4 тысячи километров в час внутрь Солнечной системы с ее окраины. По расчетам специалистов ее траектория такова, что она "никогда не приблизится к Солнцу ближе, чем на 1,6 миллиарда километров". Это немногим дальше, чем расстояние от Солнца до Сатурна, успокаивают землян в НАСА. Условное сближение кометы с Солнцем не произойдет раньше 2031 года.

Гигантская комета C/2014 UN271 была обнаружена астрономами Педро Бернардинелли и Гэри Бернштейном в ходе изучения архивных снимков проекта по изучению Темной энергии в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили. Ее впервые удалось рассмотреть в телескоп в 2010 году, когда она находилась на расстоянии около 4,8 миллиарда километров от Солнца.
https://ria.ru/20220412/kometa-1783226568.html

Ио – спутник Юпитера

Credit: NASA

Самое вулканически активное тело в Солнечной системе. На врезке видно извержение вулкана, в виде зонтика. Причем извержения на нем происходят непрерывно, постоянно обновляя поверхность. За разноцветную окраску поверхности отвечают соединения серы.

Фото получено АМС Галилео.
https://aboutspacejornal.net/2022/04/12/ио-спутник-юпитера/

Всего несколько пикселей позволят астрономам нанести на карту океаны и пустыни экзопланет

Прямые изображения экзопланет редки, и им не хватает деталей. Будущие обсерватории могут изменить эту ситуацию, но пока изображения экзопланет мало что говорят исследователям. Они просто показывают присутствие планет в виде пятен света.

Однако новое исследование показывает, что всего несколько пикселей могут помочь нам понять особенности поверхности экзопланеты.

Астрономы могут напрямую получать изображения экзопланет, но только при определенных обстоятельствах. Обычно свет от звезды вымывает гораздо более слабый свет от экзопланет, вращающихся вокруг нее. Исключение составляют экзопланеты, которые очень велики, очень далеки от своей звезды или очень молоды. Астрономы могут получить изображение молодых планет в инфракрасном диапазоне, поскольку их тепловое излучение велико, в то время как свет массивных экзопланет или экзопланет, находящихся далеко от своей звезды, не так сильно вымывается.

Нечетких изображений экзопланеты AB Aur b оказалось достаточно для одной группы исследователей, чтобы расширить наше понимание формирования планет. А поскольку большинство экзопланет находят путем изучения транзитных кривых блеска, любые реальные изображения экзопланет вызывают восторг. Если авторы нового исследования правы, то даже несколько пикселей поверхности экзопланеты могут продвинуть наше понимание вперед, как это сделали кривые транзитного света.

Новое исследование называется "Глобальное картирование состава поверхности экзоземли с помощью разреженного моделирования" и доступно онлайн на сайте предварительной печати arxiv. Ведущий автор - Ацуки Кувата из отделения астрономии Токийского университета.

Исследование посвящено будущему, когда прямая визуализация экзопланет станет жизнеспособной. Сначала эти прямые изображения могут дать лишь несколько пикселей поверхности экзопланеты. Вопрос в том, как мы можем узнать как можно больше из нескольких скудных пикселей? Согласно этому исследованию, больше, чем может показаться на первый взгляд.

В своей статье команда объясняет, что "временной ряд света, отраженного от экзопланет при будущей прямой съемке, может предоставить пространственную информацию относительно поверхности планеты". Они использовали "разреженное моделирование" для извлечения информации из прямых изображений экзопланет. Разреженное моделирование - это инструмент машинного обучения, который позволяет обнаружить предсказательные закономерности в данных, даже если эти данные являются разреженными или слабыми.

Исследователи применили разреженное моделирование на так называемой "игрушечной Земле". Они выявили особенности поверхности, полезные для изучения экзопланет. "Применив нашу методику к игрушечной модели безоблачной Земли, мы показали, что наш метод позволяет получить разреженные и непрерывные распределения поверхности, а также несмешанные спектры без предварительного знания поверхности планеты", - пишут исследователи.

Они также применили свою методику к реальным данным о Земле, полученным с помощью DSCOVR/EPIC. DSCOVR - это спутник наблюдения Земли NOAA, а EPIC - полихроматическая камера на спутнике DSCOVR. EPIC - это мощный инструмент, который обеспечивает детальные измерения озона, аэрозолей, отражательной способности облаков, высоты облаков, свойств растительности и оценки УФ-излучения на поверхности Земли. Исследователи "приглушили" все эти подробные данные о поверхности Земли, как если бы это была далекая экзопланета, на которую они смотрели.

Применив свой метод разреженного моделирования к данным DSCOVR/EPIC, они обнаружили закономерности, которые они определили как океаны и облачный покров. Они также обнаружили два компонента, которые они идентифицировали как сушу. "Кроме того, мы обнаружили два компонента, которые напоминают распределение суши. Один из компонентов отражает пустыню Сахара, а другой примерно соответствует растительности, хотя их спектры все еще загрязнены облаками".

Ученые работают над тем, чтобы извлечь как можно больше информации из разреженных данных на изображениях экзопланет. Один из методов называется регуляризация Тихонова. На изображении ниже сравнивается разреженное моделирование команды с регуляризацией Тихонова. "Мы пришли к выводу, что разреженное моделирование дает лучшие выводы о распределении поверхности и несмешанных спектрах, чем метод, основанный на регуляризации Тихонова", - пишут авторы.

Это исследование является усовершенствованием некоторых предыдущих работ, и результаты интригуют. Одним из препятствий в такого рода работе является то, что планеты вращаются. Чтобы результаты были достоверными, ученые должны учитывать вращение экзопланеты с предельной точностью. Но облака не сидят на месте, пока мы снимаем их портреты с расстояния в десятки и сотни световых лет. В исследовании пришлось сделать поправку на это. "Кроме того, мы приняли распределение поверхности конечного члена за статичное, но мы также должны учитывать динамическое движение поверхностей, особенно для облаков", - пишет команда в своем заключении.

Эта работа приобретает новое значение, потому что в будущем телескопы начнут получать изображения экзопланет напрямую. Это сфера новых мощных наземных телескопов, таких как предстоящий Европейский чрезвычайно большой телескоп (E-ELT) и Гигантский Магелланов телескоп (GMT). Эти телескопы очень мощные и будут давать изображения более четкие, чем космические телескопы. Резкость необходима для обнаружения прямого света от экзопланет и получения их изображений.

В настоящее время прямые изображения экзопланет не содержат большого количества деталей. Они по-прежнему интересны и в некотором смысле ценны с научной точки зрения, но они не показывают детали поверхности.

Художники - это еще один ресурс в области получения изображений экзопланет. Такие искусные иллюстраторы, как Мартин Корнмессер из ЕКА, вызывают наше любопытство и волнение своими изображениями далеких миров, основанными на данных. Если бы Корнмессер и другие не распространяли информацию об экзопланетах среди широкой публики, мы были бы совсем в другом месте.

В 2015 году директор проекта GMT Патрик Маккарти сообщил журналу Forbes, что "мы должны [также] быть в состоянии увидеть планеты, похожие на Юпитер и Сатурн, формирующиеся вокруг звезд в звездообразующих комплексах Ориона и Тельца Млечного Пути с относительной легкостью".

Но эти изображения не будут кристально чистыми, и на них не будут видны все детали поверхности планеты. Ученым придется извлечь как можно больше деталей из этих изображений с помощью машинного обучения, моделирования, симуляции и других инструментов.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0414210945

Поиск темной материи с помощью галоскопа

В новой статье в журнале European Physical Journal Plus представлен новый метод поиска типа темной материи, известного как аксионы; модифицированная версия этого метода может найти полезное применение в реальной жизни.

В настоящее время считается, что большая часть Вселенной состоит из темной материи - загадочных веществ, которые, поскольку они не взаимодействуют со светом или любым другим видом электромагнитного излучения, практически невозможно обнаружить. Физики искали ее десятилетиями, используя различные методы; Николо Крешини, ныне сотрудник Института Неэль в Гренобле, Франция, разработал новый метод поиска одного из видов темной материи - аксионов, работая в Лаборатории Национали ди Легнаро в Падове, Италия.

Аксионы - это гипотетические частицы, которые были введены в 1970-х годах, чтобы заполнить пробел в Стандартной модели физики частиц, а именно проблему сильного CP. "Изучение аксионов - это хороший способ поймать двух зайцев - темную материю и проблему сильного CP - одним выстрелом - аксионом", - говорит Кресчини.

Методы, используемые для поиска аксионов, отличаются от типичных экспериментов по физике частиц, которые включают в себя столкновение быстро движущихся частиц в ускорителях. Вместо этого эксперименты ищут слабые электромагнитные аномалии, которые могут быть обнаружены при чрезвычайно низкой энергии и указывают на связь аксионов с другими фундаментальными частицами.

"Большинство этих экспериментов ищут связь аксионов с фотонами", - добавляет Кресчини. "Этот подход ищет связь с электронами, что более сложно, но может дать более богатые результаты". Он предполагает помещение образца магнитного материала в очень хорошо контролируемую среду, близкую к абсолютному нулю температуры, и наблюдение за ним на предмет аномальных изменений намагниченности, которые могут указывать на активность аксионов. Система представляет собой тип магнитометра, известного как галоскоп в честь гало темной материи Млечного Пути.

Этот эксперимент, названный QUAX (сокращение от "Quaerere Axions", где "quaerere" по-латыни означает "искать"), еще недостаточно чувствителен, чтобы обнаружить аксионы. "Необходимо увеличить его масштабы и использовать более чувствительные датчики", - говорит Кресчини. "Тем не менее, это исследование имеет и практическое применение: мы запатентовали модифицированную версию, которая может быть использована в качестве коммерческого магнитометра".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0414211915

Морозный кратер Марса сверкает на новой фотографии НАСА

Иней простирается по поверхности южного кратера на Марсе на новой фотографии с Красной планеты.

Научный аппарат High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) на борту орбитального спутника НАСА Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) сделал снимок поверхности Марса, покрытой инеем.

Зимы на Марсе могут быть очень холодными, температура вблизи полюсов опускается до минус 125 градусов по Цельсию. В свою очередь, на поверхности некоторых районов планеты может образовываться слой углекислого инея, или сухого льда.

К середине четырехмесячной зимы иней может распространиться от полюсов до средних широт планеты, или примерно до 50 градусов широты, где он начинает таять под теплыми лучами Солнца. Это эквивалентно примерно широте Волгограда на Земле, говорится в заявлении НАСА.

Но орбитальные аппараты могут также заметить небольшие участки инея на склонах, обращенных к полюсам, ближе к экватору. В этих местах температура холоднее, потому что туда попадает меньше солнечного света, а значит, углекислый газ не тает.

Недавняя фотография HiRISE была сделана в Южном полушарии Марса в середине зимы. На снимке запечатлен кратер, расположенный около 37 градусов южной широты.

Склон кратера, обращенный на юг, покрыт ярким инеем из углекислого газа, который на цветной фотографии, полученной орбитальным аппаратом, кажется голубым. На снимке виден сухой лед в оврагах на склоне и вокруг них, которые были вырезаны селевыми потоками, возникающими в теплые месяцы.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0415012545

Ученые создали странное ядро в форме тыквы, которое исчезает за наносекунды

Физики из Финляндии создали атомное ядро в форме тыквы, которое выбрасывает протоны при редком виде радиоактивного распада.

Ядро лютеций-149, имеет самый короткий период полураспада среди всех радиоактивных элементов, называемых протонами-излучателями. Он теряет половину своей радиоактивности (распадается на другие элементы) всего за 450 наносекунд, сообщили физики 16 марта в журнале Physical Review Letters.

Лютеций - редкоземельный элемент, который в природе встречается в виде серебристого металла с 71 протоном и 71 нейтроном в ядре. Обычно он встречается вместе с металлическим элементом иттербием в земной коре. В 1980-х годах ученые наблюдали, как изотоп лютеция - разновидность атома с другим числом нейтронов в ядре - известный как лютеций-151, распадался и выбрасывал протон из своего ядра, находясь в основном состоянии. Основное состояние - это самый низкий уровень энергии, который могут иметь электроны атома, и его наиболее стабильная конфигурация. Выброс протонов происходит редко, и лютеций-151 был первым изотопом, наблюдавшим выброс протонов при распаде в стабильном основном состоянии.

Изучение распада протонов позволяет исследователям заглянуть внутрь ядра атома и понять, как протоны и нейтроны связаны друг с другом. В рамках этого направления исследований Калле Ауранен, доктор физического факультета Университета Ювяскюля, и его коллеги создали новый изотоп лютеция, лютеций-149, в ядре которого 71 протон и 78 нейтронов. Они обнаружили, что лютеций-149 оказался еще более странным, чем лютеций-151. Во-первых, его ядро представляет собой не аккуратную сферу, а скорее продолговатую сплющенную сферу, немного напоминающую тыкву. Это называется продолговатым искажением, и лютеций-149 является самым искаженным ядром из когда-либо измеренных.

Период полураспада лютеция-149 значительно короче периода полураспада лютеция-151, который составляет 80,6 миллисекунд.

Исследователи создали этот изотоп, обстреляв изотоп никеля, никель-58, изотопом рутения, рутением-96, сообщает PhysicsWorld. Новый изотоп лютеция распадается на иттербий-148, который сам по себе не задерживается надолго: Его период полураспада составляет 250 миллисекунд.

Как сообщает PhysicsWorld, возможно, удастся создать лютеций-148, который просуществует немного дольше, чем лютеций-149.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0415011917

Китайские астрономы открыли девять сверхбогатых литием неэволюционировавших звезд

С помощью многообъектного волоконно-спектроскопического телескопа Large Sky Area Multi-Object (LAMOST) астрономы из Китая обнаружили девять новых неразвивающихся звезд. Эти новые звезды отличаются необычно высоким содержанием лития. Об этом сообщается в статье, опубликованной 7 апреля на сайте arXiv.

Хотя содержание лития в большинстве звезд довольно низкое, некоторые из них содержат много лития (Li) - больше, чем метеоритное значение 3,3 dex. Астрономы предполагают, что звезды с необычно высоким содержанием лития должны были испытать обогащение литием. Однако современные модели механизма такого обогащения все еще обсуждаются, и ни одна из них не может хорошо объяснить эти звезды.

Для того чтобы лучше понять механизм обогащения литием, необходимо изучить сверхбогатые литием неэволюционировавшие звезды. Учитывая, что на сегодняшний день обнаружено всего несколько объектов такого типа, новое исследование Тайшенга Яна из Университета Китайской академии наук в Пекине (Китай) и его коллег, в котором было представлено обнаружение девяти новых звезд этого класса, может стать прорывом в этой области.

"Мы обнаружили девять сверхбогатых Li-неразвитых звезд с избытком Li A(Li) выше 3,8 dex по данным LAMOST-MRS, что является самой большой выборкой звезд такого типа", - пишут исследователи в своей статье.

Девять вновь обнаруженных звезд имеют необычно высокие уровни наличия лития, что говорит о том, что они, должно быть, пережили историю обогащения литием. Восемь из них имеют почти солнечную металличность (от -0,4 до 0,4 dex), а самая бедная металлами - UCAC4 646-05072 с металличностью на уровне -0,69 dex.

В целом, представленные в исследовании звезды имеют радиусы от 0,89 до 2,51 солнечных радиусов, а их массы варьируются от 0,78 до 1,6 солнечных масс. Эффективные температуры этих звезд были измерены в диапазоне от 5 100 K до 5 800 K, за исключением самой горячей звезды UCAC4 629-030411 - ее температура составляет 6 807 K.

Четыре звезды из этой выборки, а именно UCAC4 440-009448, UCAC4 441-011058, UCAC4 451-011087 и UCAC4 606-009417, оказались молодыми звездными объектами. Их содержание лития превышает 3,8 dex, что примерно в три раза выше, чем значение верхней оболочки для молодых звезд, о котором сообщалось в исследовании, опубликованном в 2021 году. Учитывая, что эти четыре молодых звездных объекта, а также три другие звезды являются быстро вращающимися, астрономы предполагают, что аккреция околозвездной материи может быть основным фактором, способствующим увеличению содержания лития.

"Учитывая, что все они быстрыми вращаются (v sin i >15 км/с), наиболее вероятной возможностью является аккреция околозвездной материи, богатой литием", - отметили исследователи.

Для подтверждения этого сценария необходимы дальнейшие исследования". Авторы статьи надеются, что продолжающийся спектроскопический обзор среднего разрешения (MRS) LAMOST принесет больше открытий сверхбогатых литием неэволюционировавших звезд.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0415190717

Марсианские камни "Спина аллигатора"

Авторы и права: НАСА, Лаборатория реактивного движения – Калтех, Научные космические системы Малин
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Камни, заостренные в результате выветривания, покрывают эту обширную равнину у подножия горы Шарп в кратере Гейл на Марсе. Их неровная поверхность выглядит как будто покрытая чешуей, поэтому их назвали "Спина аллигатора". Картинка смонтирована из снимков, сделанных камерой Mastcam марсохода Кьюриосити в сол 3415 с начала миссии (15 марта 2022 года). Проезжая ранее по "Спине аллигатора", марсоход повредил колеса, поэтому было принято решение развернуться и найти другой путь, чтобы продолжить подъем. Кьюриосити поднимается на центральную гору кратера Гейл высотой в 5.5 километров с 2014 года. Во время подъема марсоход изучает отложения, сформированные марсианской водой миллиарды лет назад.
http://www.astronet.ru/db/msg/1827292

Телескопы MAGIC засняли взрыв новой

MAGIC удалось заснять взаимодействие белого карлика и красного гиганта, в результате чего появилась новая звезда RS Ophiuchi. Ученые зафиксировали гамма-лучи со значением 250 гигаэлектронвольт, что в сто миллиардов раз превышает энергию видимого света.

© superbossa/Max Planck Institute for Physics

Примерно каждые 15 лет в созвездии Змееносец происходит мощный взрыв. Появление новой звезды под названием RS Ophiuchi выглядит так, словно кто-то включил и выключил свет. Новые звезды обычно рождаются в системах из двух звезд, которые состоят в паразитических отношениях. Белый карлик — маленькая, выгоревшая и чрезвычайно плотная звезда, чайная ложка вещества которой весит около одной тонны — вращается вокруг красного гиганта. Красный гигант — старая звезда, которая скоро выгорит.

Белый карлик питается веществом умирающей звезды-гиганта, сбрасывающей свой внешний водородный слой, в результате чего газ поступает на соседнюю звезду-карлик. Этот поток материи продолжается до тех пор, пока белый карлик не перегреет сам себя.

Вновь образовавшиеся звездные оболочки отбрасываются в результате гигантского термоядерного взрыва, поскольку температура и давление внутри звезд становятся слишком большими. Карликовая звезда остается нетронутой, и цикл начинается снова — до тех пор, пока зрелище не повторится.

Ученые ранее предполагали, что такие взрывы связаны с крайне высокими энергиями. Два телескопа MAGIC зафиксировали гамма-лучи со значением 250 гигаэлектронвольт. Это одна из самых высоких энергий, когда-либо измеренных в новой. Для наглядности скажем, что такое излучение в сто миллиардов раз превышает энергию видимого света.

MAGIC начали свои исследование и наблюдения после первоначальных сигналов от других приборов, измеряющих на разных длинах волн. «Впечатляющее извержение RS Змееносец показывает, что быстрая реакция телескопов MAGIC действительно окупается: им требуется не более 30 секунд, чтобы настроиться на новую цель», — рассказал Дэвид Грин из Института физики общества Макса Планка (Германия), один из авторов статьи, опубликованной в Nature Astronomy.

После взрыва несколько ударных фронтов распространились через звездный ветер от красного гиганта и межзвездную среду, окружающую двойную систему. Эти ударные волны работают как гигантская электростанция, в которой частицы ускоряются почти до скорости света. Объединенные измерения показывают, что гамма-лучи исходят от энергичных протонов, ядер атомов водорода.

«Это также делает вспышки новых звезд источником космических лучей, — объясняет Грин. — Тем не менее они, как правило, играют роль местных героев — то есть только способствуют космическим лучам в непосредственной близости. Крупные игроки в космических лучах — это остатки сверхновых. Ударные фронты, возникающие в результате таких звездных взрывов, гораздо сильнее по сравнению с тем, что происходит при взрывах новых».

Чтобы полностью понять сложную структуру таких взаимодействий с межзвездной средой в Млечном Пути, потребуется больше наблюдений, подобных тем, о которых сообщается в этой заметке. Поэтому MAGIC Collaboration продолжит поиск «беспокойных» объектов в нашей Галактике и за ее пределами.
https://naked-science.ru/article/astron … -explosion

Астросейсмология помогла обнаружить «похудевшие» красные гиганты

Ученые обнаружили «невозможные» красные гиганты, обладающие аномально низкими массами или светимостями. Открытие сделано при изучении массива данных, полученных космической обсерваторией «Кеплер», который, благодаря беспрецедентной точности и протяженности, позволяет определять параметры звезд методом астросейсмологии.

Предполагаемый механизм «похудения» красных гигантов – перенос массы на звезду-компаньон. / © NASA/CXC/M.Weiss

Красные гиганты — стадия эволюции звезд, наступающая после исчерпания запасов водорода в их ядре. Превращение Солнца в красный гигант через 4-5 миллиардов лет называют финальной чертой для жизни на Земле: раздувшееся в сотню раз Солнце поглотит Меркурий с Венерой, а остальные внутренние планеты сожжет дотла. Многие яркие звезды на небе — красные гиганты; к примеру, это Бетельгейзе, Арктур и Альдебаран.

Продолжительность жизни звезды возрастает с уменьшением ее массы. Массивные звезды взрываются спустя миллионы лет после появления на свет. Солнце проживет 12 миллиардов лет, а красные карлики способны прожить триллионы лет. Поэтому во Вселенной не должно быть красных гигантов легче примерно 0,7 солнечных масс — за прошедшие с Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет ни одна достаточно легкая звезда еще не успела сжечь водород в ядре.

Жизненный цикл Солнца. Масштаб не соблюден; при превращении в красный гигант радиус Солнца увеличится примерно в 100 раз. / слайд презентации https://en.ppt-online.org/214854

Астрономы из университета Сиднея во главе с Ягуаном Ли (Yaguang Li) проанализировали данные космического телескопа «Кеплер» и нашли исключения из этого правила. Для этого они определяли массы звезд методом астросейсмологии.

Обычно массу одиночной звезды определяют по ее спектральному классу. Более точные оценки тоже получают на основе «мгновенно» наблюдаемых данных. Сначала по спектру определяют температуру звезды, а по параллаксу – расстояние до нее. По яркости и расстоянию определяют светимость, а по светимости и температуре – радиус звезды. Далее по соотношению интенсивности некоторых спектральных линий вычисляют ускорение свободного падения в фотосфере, и вместе с известным радиусом оно дает массу светила.

Этот метод, помимо параллакса, требует наличия довольно подробных спектральных данных, и его нельзя отнести к широкодоступным. Для получения подробного спектра звезды требуются специальные наблюдения, а до недавнего поступления данных обсерватории Gaia параллаксы были известны только для довольно близких звезд.

Напротив, астросейсмология тоже позволяет определить массу звезды, и не требует при этом съемки спектра в высоком разрешении. Этот раздел астрономии изучает пульсации звезд и распространение звуковых волн внутри них. Каждую звезду можно представить как резонатор, у которого есть набор собственных колебаний. Взаимодействие потоков плазмы в недрах звезд и активность на их поверхности возбуждают эти колебания, подобно тому, как колокол звенит от ударов и гудит от сильного ветра.

Более подробно про астро- и гелиосейсмологию, а так же про физику Солнца, можно почитать здесь.

У большинства звезд амплитуда собственных колебаний, как и амплитуда вызванных ими колебаний яркости, очень невелика. Но если заснять кривую блеска с достаточной точностью, можно определить частоты собственных колебаний (их спектр), и вычислить распределение плотности и температуры внутри звезды, а по ним — массу звезды и распределение химических элементов в ней.

Схема распространения колебаний внутри звезды. / изображение из статьи https://isrscience.ru/the-sun/?post_id= … ion=video.

Именно это и стало возможным благодаря телескопу «Кеплер». Основной его задачей был поиск транзитных экзопланет, и для этого он с 2009 по 2013 год непрерывно регистрировал яркость нескольких сотен тысяч звезд с точностью до стотысячных долей. В результате был получен уникальный массив данных. Его беспрецедентная точность, продолжительность и непрерывность открывает многие ранее недоступные возможности по изучению самих звезд — такие, как детальные исследования звездной активности, и собственно, астросейсмология.

Учение проанализировали кривые блеска 7000 красных гигантов и обнаружили 39 светил, чьи параметры не укладываются в эволюционные модели одиночных звезд. Часть из них обладает массами от 0,5 до 0,7 солнечных, и таким образом, эти 32 светила не могли успеть дойти до стадии красного гиганта в одиночку. Другие семь оказались аномально тусклыми. Их массы, лежащие в диапазоне 0,8 — 2,0 солнечных, оказались неожиданно большими для наблюдаемых светимостей.

В обоих случаях наблюдаемые свойства могут быть объяснены необычно быстрой и масштабной потерей массы (поэтому исследователи окрестили эти звезды «худеющими гигантами»). Авторы исследования предполагают, что такие красные гиганты могли появиться благодаря взаимодействиям в двойных системах. Когда звезда начинает превращаться в красный гигант в присутствии близкого компонента, он начинает перетягивать ее вещество на себя, что приводит к перераспределению масс в звездной системе, и даже вспышкам новых.

Если компонент при этом достаточно маломассивен, он может «теряться» на фоне красного гиганта, и глазами «Кеплера» система будет выглядеть как одиночный красный гигант с аномальными свойствами. Поэтому для выяснения механизма «быстрого похудения» красных гигантов требуются дополнительные наблюдения – например, съемка спектров, которая позволяет определить, что звезда является двойной.
https://naked-science.ru/article/astron … red-giants

Битва за планету: авторы отозвали свое открытие планеты в системе из трех звезд

В 2016 году международная команда ученых представила первый снимок планеты в тройной системе HD 131399 и опубликовала об этом статью в знаменитом журнале Nature. Вчера они отозвали свою статью.

Ученые опровергли существование планеты в системе HD 131399. На этой иллюстрации предполагавшаяся орбита планеты обозначена красным, а орбиты звезд — синим. / ©ESO

Еще двадцать лет назад астрономы сомневались, что в системах с несколькими звездами могут существовать планеты. Было непонятно, как они могут сформироваться в настолько нестабильных гравитационных условиях, а потом удержаться и не вылететь из системы. Всё изменилось, когда у тройных звезд начали находить планеты .

В 2005 году ученый из Калтеха предположительно нашел планету в тройной системе HD 188753. В своих выводах он опирался на расчеты гравитационного взаимодействия звезд. На тот момент астрономы нашли обнаружили лишь 161 кандидата в экзопланеты, поэтому открытие вызвало активные дискуссии. Результаты исследования были опубликованы в Nature. Но в 2007 независимая группа астрономов провела новые наблюдения, и существование планеты не подтвердилось. Тем не менее количество кандидатов в экзопланеты продолжало расти, а благодаря новым телескопам измерения становились всё более точными.

К 2016 году ученые подтвердили существование тысяч экзопланет, но лишь несколько удалось увидеть напрямую, а не про гравитационному взаимодействию со звездами. И вот в один прекрасный день в журнале Science вышло исследование со снимком планеты в тройной системе. Команде астрономов преимущественно из Аризонского университета удалось с помощью адаптивной оптики телескопа VLT засечь планету в тройной системе HD 131399 и даже получить спектр её атмосферы.

По расчетам авторов, планета HD 131399Ab была в четыре раза массивнее Юпитера и вращалась вокруг одной из трех звезд системы. На тот момент она была одной из самых маленьких и холодных известных экзопланет. Вот только, несмотря на ее стабильную орбиту, ученые не могли понять, как HD 131399Ab могла сформироваться или мигрировать на такую позицию.

Год спустя другая международная команда ученых представила доказательства, что HD 131399Ab, вероятно, не является планетой. Согласно новым измерениям, на снимок аризонской группы попал далекий объект, возможно, карликовая звезда. Этот объект необычно быстро двигается, и его движение просто совпало с движением тройной системы. Результаты опровергающих измерений они опубликовали в The Astronomical Journal.

Композитный снимок «планеты» HD 131399Ab в тройной системе HD 131399. Снимок «планеты» был получен инструментом SPHERE телескопа VLT. / ©K. Wagner et al / ESO.

Конечно, авторы снимка решили прислушаться к критике. Было принято решение перепроверить результаты измерений и на этот раз подольше понаблюдать за движением HD 131399. Множественные наблюдения заняли довольно много времени, но позволили увидеть тройную систему в движении. Ученые обнаружили «явную разницу в параллаксе у „планеты” и HD 131399». То есть их видимое положение на небе менялось по-разному, а значит объекты находятся на разном расстоянии от Земли. «Планета» оказалась далеким объектом, и ученые отозвали свою статью.

Отметим, что на сегодняшний день экзопланеты в тройных системах уже не вызывают удивления, но неизменно привлекают внимание ученых. Остается еще немало вопросов о формировании и миграции планет в таких гравитационно нестабильных системах.

В 2018 году небольшая команда астрономов провела анализ открытых на тот момент экзопланет в тройных системах. Статья с результатами вышла в журнале Astronomy and Astrophysics. Ученые насчитали 32 тройных системы с планетами: 29 планет вращались вокруг удаленной одиночной звезды, две — вокруг одной из звезд в паре, одна — вокруг пары звезд, и ни одна планета не вращалась вокруг всей тройки. Такую планету нашли в 2021 году.

На снимке ALMA слева видны разрывы в протопланетном диске системы  GW Orionis. На снимке SPHERE справа — центральный регион с искривленным внутренним кольцом. Темное пятно у центра — тень этого кольца. / ©ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

В молодой тройной системе GW Orionis астрономы обнаружили разрывы в протопланетном диске. Обычно такие разрывы считаются явным признаком формирования планет, но в случае тройной системы у ученых возникли сомнения. Необычное поведение протопланетного диска могли спровоцировать сами звезды, хотя авторы считали это маловероятным. Проверить решили с помощью сложной компьютерной модели. И моделирование показало, что движение звезд действительно не способно создать такие разрывы в диске. Наличие планеты оказалось самым подходящим объяснением.

По оценке астрономов, 40-50% звездных систем являются двойными, еще примерно 20% состоят из трех и более звезд. Несмотря на сложные гравитационные условия, ученые полагают, что на системы с тремя и более звездами приходится около 2,5% экзопланет во Вселенной.

Поиск таких объектов и интерпретация данных наблюдений — сложный процесс, требующий постоянной перепроверки результатов и исключения даже маловероятных объяснений. Поэтому признание ошибок — важная составляющая пути к более полному пониманию физики нашей Вселенной.
https://naked-science.ru/article/astron … yv-planety

Найден ключ к пониманию формирования сверхмассивных черных дыр в молодой Вселенной

Астрономы обнаружили в молодой Вселенной «связующее звено» между обычными галактиками и квазарами. Судя по свойствам, это будущая сверхмассивная черная дыра, которая формировалась, когда Вселенной было всего 750 миллионов лет.

Сверхмассивная черная дыра в центре пыльной звездообразующей галактики в представлении художника / ©NASA, ESA, N. Bartmann

Считается, что сверхмассивные черные дыры формируются на протяжении миллиардов лет, сливаясь с другими дырами и поглощая окружающую материю. Но мы находим такие огромные объекты в молодой Вселенной. Астрономы выдвигают разные предположения о том, как первые сверхмассивные дыры могли сформироваться за очень короткий, по астрономическим меркам, отрезок времени. Возможно, новое открытие поможет разобраться в этом вопросе.

«Обнаруженный объект соединяет собой две редкие популяции небесных объектов: пыльные звездообразующие галактики (DSFGs) и яркие квазары. С его помощью нам удастся разобраться, как в ранней Вселенной могли быстро формироваться сверхмассивные черные дыры», — комментирует Сейджи Фуджимото (Seiji Fujimoto), постдокторант из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете. Результаты исследования международная команда ученых опубликовала в журнале Nature.

Квазары — одни из самых ярких источников радиоизлучения во Вселенной. С помощью снимков «Хаббла» и других мощных телескопов астрономы определили, что квазары всегда находятся в центрах галактик. Закрепилось предположение, что квазары — это сверхмассивные черные дыры, активно поглощающие окружающую материю. Падая в дыру, материя нагревается из-за трения и начинает ярко светиться.

На момент формирования объекта GNz7q, каким мы его видим, Вселенной было всего 750 миллионов лет. Он находится в центре галактики, где звезды рождаются в 1600 раз быстрее, чем в Млечном пути. Галактика и объект ярко светятся в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Такое свечение не может быть вызвано одной лишь галактикой, но отчасти совпадает с паттерном излучения от активной черной дыры.

Обычно края аккреционного диска черной дыры светятся ультрафиолетовым излучением, а центр — рентгеновским. В галактике с объектом GNz7q «Хаббл» засек ультрафиолетовое свечение, но не обнаружил рентгеновское. Получается, центр галактики всё еще скрыт нагретой пылью, которая объясняет инфракрасное свечение, а вот внешние регионы от пыли уже избавились.

Объект GNz7q на снимке «Хаббла» / ©NASA, ESA

Такая интерпретация данных полностью совпадает с теоретическими предположениями о формировании первых сверхмассивных черных дыр. Как объясняет астрофизик Гэбриэль Браммер (Gabriel Brammer) из Института Нильса Бора, «теоретики предсказывали, что такие черные дыры росли очень быстро: в пыльной звездообразующей галактике появлялся компактный объект, красный из-за окружающей пыли, но, отбросив пыль и газ, он становился ясным и ярким».

Ученые уже находили в молодой Вселенной яркие квазары, однако найти такой объект на этапе формирования удалось впервые.

Любопытно, что объект GNz7q нашелся в центре хорошо изученного кусочка неба, так называемого Hubble GOODS North field. Заметить его удалось благодаря подробной базе данных в широком диапазоне волн. Теперь команда ученых планирует целенаправленно искать объекты подобные GNz7q, в том числе с помощью данных, которые поступят от космического телескопа «Джеймс Уэбб»
https://naked-science.ru/article/astron … ing-quasar

Обнаружен мощный «космический лазер», излучающий из глубокого космоса

Был обнаружен мощный лазерный луч радиоволн, исходящий из глубокого космоса.

Это тип безмассового космического объекта, называемого мегамазером, и его свет преодолел невероятные 5 миллиардов световых лет, чтобы достичь нас здесь, на Земле. Астрономы, обнаружившие его с помощью радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке, назвали его Нкалакатха — слово исизулу, означающее «большой босс».

Открытие было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters и доступно на сервере препринтов arXiv.

Мазер — это микроволновый эквивалент лазера (усиление света за счет вынужденного излучения). Вместо того чтобы излучать видимый свет, мазер излучает микроволновые и радиоволны, которые стимулируются и усиливаются. Для астрофизического мазера процессы, усиливающие свет, являются космическими; планеты, кометы, облака и звезды могут производить мазеры.

Как вы уже, наверное, догадались, мегамазер — это мазер с серьезной силой. Например, активные сверхмассивные черные дыры могут создавать мегамазеры.

Когда пришли данные первой ночи исследования, запланированного на 3000 часов, ученые обнаружили сигнатуру мегамазера очень специфического типа, яркого по длине волны, усиленного стимулированными гидроксильными молекулами, состоящего из одного атома водорода и одного атома кислорода.

Гидроксильные мегамазеры имеют известный механизм образования. Они испускаются галактиками, которые находятся в процессе или недавно испытали столкновение с другой галактикой, и в результате происходит звездообразование. Гравитационные взаимодействия такого массивного столкновения сжимают звездообразующий газ, заставляя его коллапсировать в молодые звезды с огромной скоростью.

Источником мегамазера, обнаруженного учеными, является именно галактика WISEA J033046.26−275518.3, ныне известная как Нкалаката.

Обзор MeerKAT не был предназначен для поиска мегамазеров. Он называется «Глядя на далекую Вселенную с помощью массива сурикатов» (LADUMA), и он ищет 21-сантиметровую длину волны, излучаемую нейтральным водородом в ранней Вселенной, растянутую (смещенную в красную сторону) расширением Вселенной.

Однако длина волны гидроксильного мегамазера составляет 18 сантиметров; когда они с красным смещением, они еще длиннее, и этот сигнал с красным смещением находился в пределах диапазона, обнаруживаемого решеткой телескопа.

Поскольку область неба наблюдалась в других длинах волн, отследить сигнал до родительской галактики было довольно просто. Нкалакатха яркая в инфракрасном диапазоне и имеет длинный хвост с одной стороны, который ярко светится в радиодиапазоне, вероятно, в результате гравитационного взаимодействия между двумя теперь слившимися галактиками.

Команда уже запланировала последующие наблюдения очаровательного объекта и рассчитывает найти еще много мегамазеров по мере продолжения исследования.

Исследование было принято к публикации в The Astrophysical Journal Letters и доступно на arXiv.
https://rwspace.ru/news/obnaruzhen-mosh … smosa.html

Самая ранняя запись о кандидате в авроры найдена в китайских летописях

Небесное явление, упомянутое в древнем китайском тексте, оказалось самым старым из известных упоминаний об авроре-кандидате, опередив следующее по времени упоминание примерно на три столетия, согласно недавнему исследованию Маринуса Энтони ван дер Слюйса, независимого исследователя из Канады, и Хисаши Хаякавы из Университета Нагои. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Advances in Space Research.

Бамбуковые летописи, или "Чжушу цзиньань", описывают историю Китая с самых ранних легендарных времен до времени их вероятного составления в 4 веке до нашей эры. Помимо исторических событий, в тексте периодически появляются необычные наблюдения за небом. Хотя эта хроника известна ученым уже давно, свежий взгляд на такие старые тексты иногда дает новые удивительные открытия.

В данном случае авторы рассмотрели упоминание о "пятицветном свете", увиденном в северной части неба в ночь под конец правления царя Чжао из династии Чжоу. Хотя точный год неизвестен, они использовали современные реконструкции китайской хронологии и остановились на 977 и 957 годах до нашей эры как двух наиболее вероятных годах, в зависимости от того, как датируется правление Чжао.

Они обнаружили, что запись о "пятицветном свете" соответствует большой геомагнитной буре. Когда аврора в средних широтах достаточно яркая, она может представлять собой зрелище из множества цветов. Исследователи приводят несколько подобных примеров из исторических записей, гораздо более близких к нашему времени. Известно, что в середине 10 века до нашей эры северный магнитный полюс Земли был наклонен в сторону Евразии, примерно на 15° ближе к центральному Китаю, чем в настоящее время. Поэтому авроральный овал мог быть виден наблюдателям в центральном Китае в периоды значительных магнитных возмущений. По оценкам авторов исследования, экваториальная граница аврорального овала должна была находиться на магнитной широте 40° или менее.

Это была бы самая ранняя датированная запись авроры, известная из любой точки мира. Эта находка произошла всего через два года после предыдущей - нескольких записей об аврорах-кандидатах, записанных на клинописных табличках ассирийскими астрономами в период 679-655 годов до нашей эры. Некоторые ученые также связывают видение Иезекииля, которое сейчас датируется 594 или 593 годом до н.э., с авроральной видимостью на Ближнем Востоке, однако в отношении его достоверности следует сделать оговорку. В противном случае, еще одна датируемая запись о ранней авроре-кандидате была найдена для 567 года до н.э. в астрономическом дневнике вавилонского царя Навуходоносора II.

Почему ученым потребовалось так много времени, чтобы распознать аврору в пятицветном свете этой летописной записи? Одна из причин заключается в том, что у "Бамбуковых летописей" была запутанная история. Оригинальная рукопись была утеряна, вновь обнаружена в III веке н.э. и снова утеряна во времена династии Сун. В 16 веке был напечатан вариант текста, в котором объектом в небе был не пятицветный свет, а комета. Новое исследование показывает, что это не могло быть первоначальным вариантом.

Сам по себе интересен тот факт, что популярные описания северного сияния могут быть перенесены так далеко в прошлое. Однако такая историческая информация ценна и по другим причинам. Она помогает ученым моделировать долгосрочные закономерности в изменчивости космической погоды и солнечной активности на временных масштабах от десятилетий до тысячелетий. Понимание этих колебаний, в свою очередь, может помочь обществу подготовиться к будущим солнечным извержениям огромной силы и нарушениям технологической инфраструктуры, которые они могут вызвать. Эта запись на сегодняшний день является единственным известным историческим упоминанием события космической погоды до гомеровского Великого (солнечного) минимума (810-740 гг. до н.э.), который предпочтительно называть неоассирийским Великим минимумом из-за спорной историчности и дат Гомера.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0417204802

Обнаружено 12 новых полуразделенных массивных двойных звезд в галактике М31

Недавно исследователи открыли 12 полуразделенных массивных двойных с переносом массы из общего набора в 437 затменных двойных в галактике Андромеда (М31). Вторичные (менее массивные) компоненты заполняли свои полости Роша, в то время как более массивные компоненты были отделены от полостей.

Галактика М31 является ближайшей к Млечному пути спиральной галактикой и самой крупной галактикой Местной группы. По структуре и металличности она близка к Млечному пути.

Поскольку галактика М31 находится очень близко к Земле, большинство затменных двойных, обнаруживаемых в галактике М31 представляют собой массивные двойные, и лишь для нескольких из них были проведены исследования, направленные на определение модуля расстояния. Поэтому у астрономов не сложилось четкого понимания того, насколько близки структурные характеристики и эволюционное состояние этих двойных звезд по отношению к аналогичным двойным системам Млечного пути.

В новом исследовании ученые нашли, что связь между соотношением масс и фактором заполнения для первичной звезды указывает на этап медленного переноса массы от менее массивных компонент к звездам-компаньонам.

В то же время распределение температуры между первичными и вторичными звездами в составе этих двойных аналогично распределению температуры в полуразделенных двойных звездных системах Млечного пути.

Эти факты свидетельствуют о том, что эволюция массивных двойных в галактике М31 аналогична эволюции систем Млечного пути, и это является ценной проверкой эволюционных моделей массопереноса в массивных двойных звездах.

Исследование опубликовано в журнале Astronomical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0418070300

10 самых странных галактических явлений, которые пугают даже опытных астрономов

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

Галактики крохотные и огромные, подтверждающие существующие гипотезы и разрушающие их в пыль. Каждая подобная находка ценится учёными на вес золота, и служит предметом многочисленных споров. Перед вами — десять самых странных галактических явлений последних лет.

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 … -yavleniy/

Космическая пыль, астероиды и кометы могут объяснить наличие воды на Меркурии

На Меркурии в тени самых крутых кратеров вокруг его полюсов находится водяной лед. Но неясно, как эти молекулы воды оказались на Меркурии. Новое моделирование показывает, что входящие мелкие тела, такие как астероиды, кометы и частицы пыли, несут достаточно воды, чтобы объяснить все имеющиеся ледяные покровы. Это исследование может стать основой для новых исследований воды в экзопланетных системах. Работа была опубликована в журнале Icarus 19 апреля.

Мы уже несколько десятилетий знаем, что на Меркурии есть вода. Можно ожидать, что она может быть только в виде водяного пара. В конце концов, у планеты нет атмосферы, поэтому мы можем исключить наличие жидкости из-за отсутствия давления. Кроме того, Меркурий находится почти в три раза ближе к Солнцу, чем Земля, поэтому водяной лед также не кажется вероятным вариантом. Но есть еще и кратеры. Крутые кратеры в высоких широтах содержат впадины, которые навсегда погружены во тьму, освещаемые лишь тускло светящейся полосой Млечного Пути на фоне вечно черного неба. В этих жутких местах на самой близкой к Солнцу планете находятся ледяные щиты толщиной в много метров. Теперь остается открытым вопрос: как эти молекулы воды оказались на Меркурии?

Первый автор Катерина Францева (Нидерландский институт космических исследований SRON / Университет Гронингена) разработала алгоритм, который моделирует столкновения в виде астероидов, комет и частиц межпланетной пыли (IDP). Оказалось, что в течение миллиарда лет эти тела приносят на поверхность Меркурия достаточно воды, чтобы объяснить то количество, которое мы видим сейчас.

Францева говорит: "Мы не можем исключить эндогенные источники воды, такие как вулканическая активность и газовыделение из коры и мантии, но этого не достаточно, чтобы объяснить количество воды, которое мы видим на Меркурии". Моделирование показывает, что IDP несут самую тяжелую нагрузку - более десяти тысяч килограммов в год. Для сравнения, астероиды и кометы ежегодно доставляют около тысячи килограммов каждый.

Моделирование создает основу для новых теоретических моделей доставки воды на экзопланеты - планеты за пределами нашей Солнечной системы. Их можно будет сравнить с будущими наблюдениями, например, с недавно запущенным телескопом Джеймса Уэбба, с помощью которого астрономы смогут обнаружить сигнатуры воды в спектре света, излучаемого поясами астероидов в экзопланетных системах при переизлучении света от звезды-хозяина.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0419204010

Празднование 32-го дня рождения Хаббла с группировкой галактик

Космический телескоп Хаббл отмечает свой 32-й день рождения потрясающим снимком необычного тесного скопления пяти галактик, названного компактной группой Хиксона 40 (Hickson 40). Этот снимок отражает особый момент в их жизни, когда они падают вместе перед слиянием.

В этот зверинец входят три спиралевидные галактики, эллиптическая и линзовидная галактика. Каким-то образом эти разные галактики пересеклись, создав необычайно многолюдную и эклектичную галактическую выборку.

Пойманная в неспешный гравитационный танец, вся группа настолько переполнена, что может уместиться в области пространства, диаметр которой менее чем в два раза превышает диаметр звездного диска нашего Млечного Пути.

Хотя такие скопления галактик можно найти в центре огромных скоплений галактик, эти галактики заметно изолированы в своем собственном небольшом участке Вселенной, в направлении созвездия Гидры.

Одна из возможностей заключается в том, что с этими галактиками связано большое количество темной материи (плохо изученная и невидимая форма материи). Если они сближаются, то темная материя может образовать большое облако, внутри которого вращаются галактики. Когда галактики проходят сквозь темную материю, они ощущают силу трения, возникающую в результате ее гравитационного воздействия. Это замедляет их движение и заставляет галактики терять энергию, поэтому они падают вместе. Поэтому на этом снимке галактики запечатлены в особый момент своей жизни. Примерно через 1 миллиард лет они столкнутся и сольются в одну гигантскую эллиптическую галактику.

Астрономы изучали эту компактную группу галактик не только в видимом свете, но и в радио-, инфракрасном и рентгеновском диапазонах волн. Почти каждая из галактик имеет компактный радиоисточник в своем ядре, что может быть свидетельством присутствия сверхмассивной черной дыры. Рентгеновские наблюдения показывают, что галактики гравитационно взаимодействуют, о чем свидетельствует наличие среди них большого количества горячего газа. Инфракрасные наблюдения дают представление о скорости образования новых звезд.

Хотя более 100 таких компактных групп галактик были зарегистрированы в обзорах неба за несколько десятилетий, компактная группа Хиксона 40 является одной из самых плотно упакованных. Наблюдения показывают, что такие плотные группы могли быть более многочисленными в ранней Вселенной и служить топливом для питания черных дыр, известных как квазары, чей свет от перегретого раздувающегося материала распространялся по космосу. Изучение деталей галактик в близлежащих группах, подобных этой, помогает астрономам понять, когда и где галактики собрались сами и из чего они собраны.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0419205224

Новое объяснение того, почему на луне Юпитера есть великолепные дюны

Ученые давно задавались вопросом, как на самой внутренней луне Юпитера, Ио, появились извилистые хребты, такие же грандиозные, как в фильмах типа "Дюна". Исследование, проведенное в Рутгерсе, дало новое объяснение тому, как дюны могут формироваться даже на такой ледяной и бугристой поверхности, как Ио.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, основано на изучении физических процессов, контролирующих движение зерен, в сочетании с анализом изображений, полученных в ходе 14-летней миссии космического аппарата НАСА Galileo, что позволило создать первые подробные карты лун Юпитера. Ожидается, что новое исследование расширит наши научные представления о геологических особенностях этих планетоподобных миров.

Наши исследования указывают на возможность Ио стать новым "дюнным миром", - сказал первый автор Джордж Макдональд, исследователь из Отдела наук о Земле и планетах Рутгерса. "Мы предложили и количественно проверили механизм, с помощью которого песчинки могут перемещаться, и, в свою очередь, там могут формироваться дюны".

Согласно современным научным представлениям, дюны по своей природе представляют собой холмы или гряды песка, нагроможденные ветром. Ученые, проводившие предыдущие исследования Ио, хотя и описывали его поверхность как содержащую некоторые черты, похожие на дюны, пришли к выводу, что эти гряды не могут быть дюнами, поскольку сила ветра на Ио слаба из-за низкой плотности атмосферы луны.

Эта работа говорит нам о том, что среда, в которой встречаются дюны, значительно более разнообразна, чем классические, бесконечные пустынные ландшафты на некоторых частях Земли или на вымышленной планете Арракис в фильме "Дюна", - сказал Макдональд.

Миссия Galileo, длившаяся с 1989 по 2003 год, зарегистрировала так много научных открытий, что исследователи до сих пор изучают собранные ею данные. Одним из главных открытий, сделанных на основе этих данных, стала высокая степень вулканической активности на Ио - настолько высокая, что вулканы неоднократно и быстро всплывали на поверхность маленького мира.

Поверхность Ио представляет собой смесь черных застывших потоков лавы и песка, текущих "эффузивных" потоков лавы и "снега" из диоксида серы. Ученые использовали математические уравнения, чтобы смоделировать силы, действующие на отдельное зерно базальта или инея, и рассчитать его путь. Когда лава стекает в диоксид серы под поверхностью Луны, ее выбросы "достаточно плотные и быстро движущиеся, чтобы перемещать зерна на Ио и, возможно, способствовать образованию крупномасштабных особенностей, таких как дюны", - сказал Макдональд.

Как только исследователи придумали механизм, с помощью которого могут образовываться дюны, они обратились к фотографиям поверхности Ио, сделанным космическим аппаратом Galileo, чтобы получить дополнительные доказательства. Расстояние между гребнями и соотношение высоты к ширине, которые они наблюдали, соответствовали тенденциям, характерным для дюн, наблюдаемых на Земле и других планетах.

"Подобная работа действительно позволяет нам понять, как устроен космос", - сказал Луджендра Оджа, соавтор работы и доцент кафедры наук о Земле и планетах. "В конечном счете, планетарная наука - это то, что мы пытаемся сделать".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0419211522

Геофизики увидели сходство механизмов образования двойных ледяных хребтов на Европе и Земле

Justice Blaine Wainwright

Геофизики определили, что механизм, отвечающий за формирование ледяных двойных хребтов в Гренландии и на спутнике Юпитера Европе может быть одинаковым. Предполагается, что в обеих случаях хребты растут за счет вытеснения жидкой воды из приповерхностных резервуаров, которые постепенно промерзают. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Ледяной спутник Юпитера Европа считается наиболее подходящим объектом Солнечной системы, на котором потенциально могут существовать внеземные жизненные формы. Европа обладает глобальным подповерхностным океаном, скрытым под ледяной корой, толщина которой оценивается в 20–30 километров. Океан не замерзает благодаря влиянию на недра приливных сил со стороны Юпитера и порождает водяные гейзеры.

Поверхность Европы молода и геологически активна, что проявляется в большом разнообразии форм рельефа, таких как хребты, впадины, полосы, лентикулы (темные пятна) или хаотический ландшафт. Наиболее распространены двойные хребты, разделенные впадиной, с отношением высоты к расстоянию между вершинами гряд менее 0,58. Эти структуры могут простираться на сотни километров, в качестве возможных механизмов их образования предлагаются криовулканизм, влияние приливных сил, диапиризм, процессы сжатия, внедрение даек (или криоразрыв) и сдвиговый нагрев. Все эти механизмы требуют разрушения ледяной коры и, за исключением сжатия и диапиризма, вызывают взаимодействие льда с водой у поверхности спутника, либо из-за таяния льда за счет внутреннего нагрева, либо из-за поступления воды напрямую из подповерхностного океана.

Группа геофизиков во главе с Райли Калбергом (Riley Culberg) из Стэнфордского университета решила разобраться в природе двойных хребтов Европы путем анализа данных спутниковых наблюдений за обнаруженным в Гренландии двойным хребтом и последующим компьютерным моделированием процессов на ледяном спутнике Юпитера.

а) Двойной гребень на Европе, сфотографированный станцией «Галилео». Разрешение снимка составляет 20 м/пиксель, b) двойной гребень в Гренландии, сфотографированный спутником WorldView-3. Разрешение снимка составляет 0,31 м/пиксель.
Riley Culberg et al. / Nature Communications, 2022

Найденный на Земле двойной хребет расположен примерно в 60 километрах от края ледникового щита на северо-западе Гренландии и состоит из двух квазисимметричных гряд длиной 800 метров, разделенных центральной впадиной шириной около 46 метров. Отношение средней высоты гряд к расстоянию между их вершинами составляет 0,37.

Анализируя данные радарных наблюдений за хребтом в Гренландии, проведенных в период с мая 2015 года по март 2017 года, ученые определили, что формирование хребта шло в несколько этапов. На первом этапе шло образование подповерхностного резервуара (кармана) за счет стока поверхностных талых вод сквозь пористый слой льда на толстое основание из более прочного льда. На втором этапе карман начал промерзать и разрушаться из-за внутреннего избыточного давления или напряжений, и вода поднялась к поверхности по крупной трещине. На третьем этапе вода в центральном канале снова замерзла, образуя непроницаемую ледяную пробку, а на финальном этапе образовался двойной хребет, когда вода под избыточным давлением внутри промерзающего кармана вышла по трещинам по обе стороны от канала, создавая гряды.

Схема формирования двойного гребня на Европе. Серые области — лед, белые/светло-серые — поры, синие — жидкая вода. Красные стрелки показывают направления действия сил.
Riley Culberg et al. / Nature Communications, 2022

Ученые пришли к выводу, что низкая гравитация и атмосферное давление вблизи поверхности Европы должны способствовать образованию двойных хребтов по аналогичному механизму. Данный процесс не требует прямой связи океана с поверхностью за счет криовулканизма, однако вода из океана, поступающая под избыточным давлением, или таяние льда за счет сдвигового нагрева или диапиризма могут создавать крупные подповерхностные карманы с жидкой водой, которые способны повторно замерзать. Если выводы ученые верные, то приповерхностные процессы, связанные с жидкой водой, на Европе могут быть более важными в формировании морфологии ее поверхности, чем считалось ранее, и должны учитываться при оценке ее обитаемости.

Ранее мы рассказывали о том, как поваренная соль и космические лучи покрасили поверхность Европы.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/04/19/europa-ice

MESSENGER подтвердил существование магнитных бурь на Меркурии

Оценка MDst-индекса, полученного по данным станции MESSENGER в период с 4 по 17 апреля 2015 года. Цифры соответствуют спокойному периоду (1), умеренной буре (2) и сильной буре (3).
QiuGang Zong et al. / Science China Technological Sciences, 2022

Планетологи благодаря зонду MESSENGER подтвердили существование магнитных бурь на Меркурии, возникающих из-за возмущений магнитосферы планеты потоками солнечной плазмы. Во время бурь наблюдается сжатие планетарного магнитного поля и усиление кольцевого тока, текущего вблизи планеты. Статья опубликована в журнале Science China Technological Sciences.

Геомагнитные бури возникают как результат встречи Земли с выбросами солнечной плазмы и представляют собой сильное возмущение магнитосферы нашей планеты. Во время бурь происходит усиление кольцевого тока, создаваемого захваченными магнитным полем Земли ионами, который протекает в тороиде почти круглого поперечного сечения, расположенного на расстояниях 2–8 радиусов Земли от нашей планеты вблизи плоскости ее экватора. Мера интенсивности кольцевого тока обозначается как Dst-индекс (Disturbance storm time), характеризует величину изменений горизонтальной составляющей планетарного магнитного поля и пропорциональна полной кинетической энергии плазмы, запасенной в кольцевом токе. Помимо Земли усиление кольцевого тока во внутренней магнитосфере во время магнитных бурь характерно для Юпитера и Сатурна, причем в случае газовых гигантов ток течет в плазменном диске.

Меркурий также обладает собственным дипольным магнитным полем, оно самое слабое среди планет Солнечной системы — магнитный момент в три тысячи раз меньше земного. Магнитосфера ближайшей к Солнцу планеты была обнаружена в 1970-х годах аппаратом «Маринер-10», а данные межпланетной станции MESSENGER показали, что она напоминает земную магнитосферу во многих вещах, например магнитосферные структуры, такие как хвост магнитосферы и полярный касп, или динамические процессы. Однако долгое время у ученых отсутствовали наблюдательные подтверждения существования кольцевого тока Меркурия, которые появились совсем недавно. Полная энергия, переносимая магнитосферным кольцевым током Меркурия, тогда была оценена в (0,2−5)×10¹⁰ джоулей, а сила тока — в 1–31 килоампер. Таким образом, ученые подтвердили возможность существования магнитных бурь на планете, однако необходимы были новые доказательства.

Группа планетологов во главе с Цюган Цзуном (QiuGang Zong) из Института космической физики и прикладных технологий Пекинского университета сообщила, что им удалось подтвердить наличие магнитных бурь на Меркурии, анализируя данные, собранные магнитометром межпланетной станции MESSENGER. В период с 8 по 18 апреля 2015 года магнитное поле Меркурия было возмущено воздействием на нее рядом мощных корональных выбросов массы на Солнце, а 14 апреля станция MESSENGER оказалась очень близко к поверхности планеты и провела ряд измерения магнитного поля планеты.

Ученые выявили сильное сжатие планетарного магнитного поля в результате воздействия солнечной плазмы, а также интенсивную суббуревую активность, подтверждающую перенос массы и энергии из межпланетного пространства в магнитосферу Меркурия через ее хвост. Суммарная энергия магнитной бури на Меркурии была оценена в 10¹² джоулей, что на три порядка меньше, чем для типичных магнитных бурь на Земле. При этом, непосредственно перед сближением MESSENGER с планетой ученые наблюдали резкое и сильное уменьшение MDst-индекса, который аналогичен земному, что свидетельствует об усилении ассиметричного кольцевого тока.

Предполагается, что морфология этого тока на Меркурии может отличаться от кольцевого тока Земли из-за сильного воздействия со стороны солнечного ветра — меркурианский кольцевой ток течет, в основном, в экваториальной плоскости на ночной стороне планеты, но разделяется на две части в области средних широт на дневной стороне Меркурия.

Авторы заключают, что меркурианские магнитные бури более сложные, чем казалось ранее, и для их понимания необходимы новые всесторонние исследования. Ожидается, что их проведут аппараты европейской миссии «БепиКоломбо», которые сейчас направляются к планете.

О том, могут ли геомагнитные возмущения влиять на состояние человека, можно узнать из нашего материала «Буря в голове».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/04/20/mercu … tic-storms

Ученые нашли 8 новых источников мазеров OH на частоте 4,7 ГГц в северных областях звездообразования

Недавно совместная исследовательская группа из Национального центра службы времени (NTSC) Китайской академии наук (CAS), Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO) CAS и обсерватории SKA использовала радиотелескоп Shanghai Tianma для поиска мазеров OH на частоте 4,7 ГГц в 155 северных областях звездообразования и обнаружила восемь новых источников.

Их результаты были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal 4 апреля.

Мазеры OH обычно обнаруживаются в регионах звездообразования с высокой массой (в восемь раз больше массы Солнца). "Наблюдение мазеров OH на разных переходах в одном и том же месте может наложить сильные ограничения на физические условия на месте, такие как плотность H2, температура и градиенты скорости", - сказал Цяо Хайхуа, первый автор исследования.

Исследователи изучили ассоциации между 18 обнаруженными мазерами OH на частоте 4,7 ГГц с мазерами OH в основном состоянии в районе 1,7 ГГц, мазерами метанола на частоте 6,7 ГГц и мазерами воды на частоте 22 ГГц.

Они обнаружили, что наличие мазеров OH на частоте 1665 МГц является лучшим индикатором наличия мазеров OH на частоте 4,7 ГГц, чем мазеры OH на частоте 1720 МГц, а большинство мазеров OH на частоте 4,7 ГГц были связаны с мазерами метанола на частоте 6,7 ГГц и/или мазерами воды на частоте 22 ГГц.

Процесс образования звезд большой массы является фундаментальной и актуальной темой в астрофизике. Наблюдениям процессов формирования звезд большой массы мешают их большие расстояния, высокая экстинкция и короткие временные рамки критических эволюционных фаз.

Однако мазерное излучение OH возникает на радиочастоте и не подвержено влиянию плотного оптически-обесцвечивающего газа и пыли, которые существуют на ранних стадиях формирования звезд большой массы. Таким образом, исследователи могут использовать OH-мазеры для исследования звезд высокой массы на самых ранних стадиях.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0421231227

Второй инопланетный мир обнаружен в планетной системе HD 83443

Астрономы сообщают об открытии еще одной экзопланеты вокруг близкой к нам звезде, известной как HD 83443. Новонайденный внесолнечный мир представляет собой планету с массой Юпитера, вращающуюся вокруг своей звезды по сильно эксцентричной 22-летней орбите. Результаты исследования были подробно описаны в статье, опубликованной 12 апреля на сервере препринтов arXiv.

Звезда HD 83443, расположенная на расстоянии 133 световых лет от нас, является звездой K0 солнечной массы с металличностью, более чем в два раза превышающей солнечную. Возраст этой звезды оценивается в 2,64 миллиарда лет, а ее эффективная температура составляет около 5 429 К. Известно, что в HD 83443 находится экзопланета "горячий Юпитер" (обозначенная HD 83443 b) с массой около 0,41 массы Юпитера, которая обращается вокруг нее примерно каждые три дня.

Теперь группа астрономов под руководством Адрианы Эррико из Университета Южного Квинсленда в Австралии сообщает об обнаружении еще одной гигантской планеты, вращающейся вокруг HD 83443, что предполагалось предыдущими исследованиями. Открытие стало результатом анализа данных о радиальной скорости, полученных с помощью четырех инструментов: спектрографа Университетского колледжа Лондона (UCLES) на 3,9-м Англо-австралийском телескопе (AAT), спектрометра высокого разрешения (HIRES) на телескопе Кека, высокоточного искателя планет с радиальной скоростью (HARPS) на 3,6-м телескопе ESO La Silla, а также массива телескопов MINERVA-Australis в обсерватории Маунт-Кент.

"HD 83443 наблюдалась четырьмя точными инструментами для измерения радиальной скорости на протяжении более 22 лет. Здесь мы приводим подробную информацию о наблюдениях с помощью каждого инструмента", - пишут исследователи в своей статье.

Недавно найденная планета получила обозначение HD 83443 c. Результаты показывают, что эта планета имеет динамическую массу около 1,5 массы Юпитера и обращается вокруг своей звезды каждые 22,6 года на расстоянии примерно 8 а.е. от него.

Астрономы подчеркнули, что HD 83443 c вращается вокруг своей родительской звезды по необычно сильно эксцентричной орбите, размер которой составляет 0,76. По мнению авторов исследования, такой высокий эксцентриситет говорит о том, что событие рассеяния могло отправить HD 83443 b на близкую орбиту, оставив HD 83443 c на широком и эксцентричном пути. Они даже предполагают, что третья, менее массивная (с массой менее 0,4 массы Юпитера) планета могла участвовать в этом перемешивании, а затем была выброшена из системы.

Исследователи отметили, что HD 83443 представляет собой удивительный редкий пример хорошо изученной системы, содержащей как горячий Юпитер, так и сильно эксцентричную планету-гигант.

Подводя итоги, астрономы подчеркивают необходимость дальнейшего изучения этой системы, чтобы пролить больше света на свойства новообретенной планеты. Они предполагают, что HD 83443 c может даже стать целью будущих космических миссий.

"Хотя звезда-хозяин находится довольно далеко (∼ 41 пк) и тусклая (V mag ∼ 8), планета потенциально может быть сфотографирована будущими миссиями, когда она приблизится к периапсису, что произойдет примерно через 10 лет", - заключили авторы статьи.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0421231110

Орбита Плутона удивительно нестабильна

В 1930 году астроном Клайд Томбо, работая в обсерватории Лоуэлла во Флагстаффе, штат Аризона, обнаружил легендарную "девятую планету" (или "планету X"). Существование этого тела было предсказано ранее на основе возмущений в орбите Урана и Нептуна. После получения более 1000 предложений со всего мира и дебатов среди сотрудников обсерватории, вновь обнаруженный объект был назван Плутоном - это название предложила школьница из Оксфорда (Венеция Берни).

С тех пор Плутон стал предметом многочисленных исследований и споров о его названии, а 14 июля 2015 года его впервые посетила миссия "Новые горизонты". С самого начала было ясно одно - характер орбиты Плутона является крайне эксцентричным и наклонным. Согласно новым исследованиям, орбита Плутона относительно стабильна в более длительных временных масштабах, но подвержена хаотическим возмущениям и изменениям в более коротких временных масштабах.

Исследование проводилось доктором Рену Малхотрой, профессором научных исследований Луизы Фукар Маршалл в Лунной и планетарной лаборатории (LPL) Аризонского университета, и Такаши Ито, доцентом Центра исследований планетных исследований (PERC) Технологического института Чиба и Центра вычислительной астрофизики Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). Статья с описанием их результатов недавно появилась в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Орбита Плутона радикально отличается от орбит планет, которые движутся по почти круговым орбитам вокруг Солнца вблизи его экватора (эклиптика). В отличие от них, Плутону требуется 248 лет, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца, и он движется по высокоэллиптической орбите, наклоненной на 17° к плоскости эклиптики Солнечной системы. Эксцентричность его орбиты также означает, что в течение каждого периода Плутон проводит 20 лет на орбите ближе к Солнцу, чем Нептун.

Природа орбиты Плутона является непреходящей загадкой, о которой астрономы узнали вскоре после его открытия. С тех пор было предпринято множество попыток смоделировать прошлое и будущее его орбиты, что позволило обнаружить удивительное свойство, защищающее Плутон от столкновения с Нептуном. Как рассказал доктор Малхотра, это условие орбитального резонанса, известное как "резонанс среднего движения":

"Это условие гарантирует, что в то время, когда Плутон находится на том же гелиоцентрическом расстоянии от Нептуна, его долгота почти на 90 градусов отличается от долготы Нептуна". Позже было обнаружено еще одно особенное свойство орбиты Плутона: Плутон приходит в перигелий в месте, расположенном намного выше плоскости орбиты Нептуна; это другой тип орбитального резонанса, известный как «колебания vZLK»."

Эта аббревиатура обозначает фон Цейпеля, Лидова и Козаи, которые изучали это явление как часть "проблемы трех тел". Эта проблема состоит в том, чтобы взять начальные положения и скорости трех массивных объектов и решить вопрос об их последующем движении в соответствии с тремя законами движения Ньютона и его теорией всемирного тяготения, для которых не существует общего решения. Как добавил д-р Малхотра:

"В конце 1980-х годов, с появлением более мощных компьютеров, численное моделирование выявило третье особенное свойство - орбита Плутона технически хаотична, то есть небольшие отклонения начальных условий приводят к экспоненциальной дивергенции орбитальных решений в течение десятков миллионов лет. Однако этот хаос ограничен. В ходе численного моделирования было установлено, что два особых свойства орбиты Плутона, упомянутые выше, сохраняются на многолетних временных масштабах, что делает его орбиту удивительно стабильной, несмотря на показатели хаоса".

Эти результаты, вероятно, будут иметь значительные последствия для будущих исследований внешней Солнечной системы и ее орбитальной динамики. Доктор Малхотра считает, что при дальнейшем изучении астрономы смогут больше узнать об истории миграции планет-гигантов и о том, как они в конечном итоге обосновались на своих нынешних орбитах. Это также может привести к открытию нового динамического механизма, который объяснит происхождение орбиты Плутона и других тел с большим наклоном орбиты.

Это будет особенно полезно для астрономов, занимающихся изучением динамики Солнечной системы. Как отметил доктор Малхотра, исследователи в этой области начали подозревать, что свидетельства, которые могли бы пролить свет на эволюцию орбиты Плутона, могли быть стерты нестабильностью и хаотическим характером этой самой орбитальной механики. Как резюмировал доктор Малхотра:

"Я думаю, что наша работа дает новую надежду на установление связи между современной динамикой Солнечной системы и исторической динамикой Солнечной системы". Происхождение наклонов орбит малых планет во всей Солнечной системе - включая транснептуновые объекты - представляет собой серьезную нерешенную проблему; возможно, наша работа привлечет к ней больше внимания".

"Еще один момент, который подчеркивает наше исследование, - это ценность простых приближений для сложной проблемы: т.е. сведение 21 параметра к одному в уравнении трех тел, открыло дверь к основным динамическим механизмам, влияющим на очень интересную, но трудную для понимания орбитальную динамику Плутона".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0421230527

в дополнение к предыдущей статье

Плутон на грани хаоса: «зона Златовласки» для орбит

Моделирование влияния планет-гигантов на Плутон показало, что без этих планет с их массами и орбитами карликовая планета и другие транснептуновые объекты не оказались бы на стабильных орбитах.

Снимок равнины Спутника на Плутоне. Фотография сделана станцией «Новые горизонты». / ©NASA/JHUAPL/SWRI

О существовании еще одной планеты — «Девятой планеты», или «Планеты Х» — ученые начали говорить в конце XIX века, когда изучили возмущения орбиты Нептуна. Обнаружить гипотетический объект удалось в 1930 году. После долгих обсуждений новую планету назвали Плутоном. В 2006-м его лишили статуса планеты Солнечной системы и перевели в разряд карликовых планет, хотя исследовать не перестали.

Особенно ученых интересовала необычно вытянутая орбита. Как показало новое исследование, орбита карликовой планеты относительно стабильна в масштабе миллиардов лет, но подвержена хаотичным возмущениям и изменениям на коротких промежутках времени. Результаты работы были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Планеты Солнечной системы летают почти по круговым орбитам примерно в одной плоскости. На их фоне Плутон сильно выделяется: его орбита вытянута и наклонена к плоскости эклиптики (плоскости орбиты Земли вокруг Солнца) на 17,14°. Орбитальный период карликовой планеты — 248 лет, из которых она 20 лет проводит ближе к Солнцу, чем Нептун. Было предпринято немало попыток рассчитать, как Плутон вышел на такую странную траекторию и как она менялась со временем.

Ученые выявили две важные особенности орбиты Плутона, помогающие карликовой планете не столкнуться с Нептуном, — «резонанс среднего движения» и «колебания vZLK». Благодаря «резонансу среднего движения», когда Плутон и Нептун находятся на одинаковом расстоянии от Солнца, разница между их долготами достигает почти 90°. Свой перигелий Плутон проходит высоко над плоскостью орбиты Нептуна. Такой резонанс назвали «колебанием vZLK» — в честь шведского астронома Хуго фон Цейпеля, советского ученого М. Л. Лидова и японского астронома Ёсихидэ Кодзаи, которые изучали этот феномен как часть «задачи трех тел».

А в конце 1980-х с помощью более мощных компьютеров и численного моделирования ученые обнаружили еще одну особенность орбиты Плутона: она хаотична, но этот хаос ограничен. Небольшие отклонения от изначальных значений ведут к экспоненциальному расхождению результатов расчета орбиты через десятки миллионов лет. И все же, благодаря первым двум особенностям на промежутке в миллиарды лет орбита остается стабильной, несмотря на все признаки хаотичности.

В рамках нового исследования астрономы решили методами численного моделирования проверить поведение орбиты Плутона в течение следующих пяти миллиардов лет. Они надеялись, что это поможет объяснить, как Плутон вышел на такою траекторию. Согласно «гипотезе о миграции планет», появление «резонанса среднего движения» спровоцировал во время миграции Нептун. Гипотеза позволила предположить, что и другие транснептуновые объекты находятся в «резонансе среднего движения». Наблюдения это подтвердили. Но как это произошло?

«Наклон орбиты Плутона связывают с колебанием vZLK. Поэтому мы предположили, что если разберемся с условиями колебания vZLK у Плутона, то, может, разгадаем и причину появления наклона. Начали мы с изучения влияния каждой из планет-гигантов (Юпитера, Сатурна и Урана) на орбиту Плутона», — объясняет планетолог Рену Малхорта (Renu Malhotra), которая уже давно занимается исследованием орбит Плутона и Нептуна.

Сравнительный размер крупнейших транснептуновых объектов начиная с Плутона. Внизу — Луна и Земля / ©NASA/Lexicon

Вместе с астрономом Такаши Ито (Takashi Ito) они смоделировали эволюцию орбиты Плутона в течение следующих пяти миллиардов лет при разных возмущениях орбит планет-гигантов. Оказалось, для стабильности «колебания vZLK» необходимы все три гиганта. Но почему эти планеты так важны?

Гравитационное влияние Юпитера, Сатурна и Урана на Плутон описывается 21 параметром. Чтобы упростить расчеты, Малхорта и Ито объединили их в один параметр (J2), который, по сути, равносилен эффекту «сплющенного Солнца». Затем они подобрали массы и орбиты планет-гигантов, которые обеспечивали значение параметра J2, необходимое для возникновения резонанса vZLK. Это окно параметров масс и орбит оказалось довольно узким: шаг в сторону — и будет хаос. Малхорта сравнила его с «условиями Златовласки», только для орбит.

Получается, во время эры миграции планет, условия во внешних регионах Солнечной системы менялись так, что многие из транснептуновых объектов — и Плутон в их числе — оказались в резонансе vZLK, необходимом для долгосрочной стабильности.

Еще один любопытный вывод: Юпитер оказывает в основном стабилизирующее воздействие на орбиту Плутона, а Уран — дестабилизирующее. Но главное, орбита Плутона действительно близка к зоне сильного хаоса.

Результаты новой работы сильно повлияют на исследования эволюции движения тел нашей системы. Она накладывает численные ограничения на динамику развития Солнечной системы. Рену Малхорта уверена, что дальнейшее изучение миграции планет-гигантов позволит окончательно разобраться в том, как Плутон и другие тела оказались на своих орбитах.
https://naked-science.ru/article/astron … e-to-chaos

Откуда приходят самые загадочные радиосигналы Вселенной?

Открытие быстрых радиовсплесков стало совершенно неожиданным. Уже полтора десятилетия ученые спорят о природе этих загадочных космических вспышек. Недавно астрономы выдвинули новую интригующую версию. По их мнению, дело в планетах, гибнущих в объятиях нейтронных звезд. Naked Science объясняет, что такое быстрые радиовсплески, как они были открыты и какие есть гипотезы по поводу их происхождения.

Быстрый радиовсплеск в воображении художника (на самом деле радиоволны, конечно, невидимы)./(с) James Josephides/Swinburne.

Быстрые радиовсплески (fast radio bursts, FRB) — это вспышки космического происхождения, наблюдаемые в радиотелескопы. Такая вспышка сияет наравне с сильнейшими радиоисточниками неба, но длится всего несколько миллисекунд.

Мир познакомился с ними в 2007 году. Обрабатывая данные австралийского радиотелескопа Parkes за 2001 год, ученые обнаружили первую из подобных вспышек. Сегодня счет открытым FRB идет уже на сотни, и можно только гадать, сколько событий не попадает в поле зрения радиотелескопов.

Не верь антеннам своим

Многие астрономы отнеслись к открытию с недоверием. Очень короткие, очень яркие и непредсказуемые вспышки в случайных областях неба выглядели чрезвычайно похожими на помехи земного происхождения.

Поясним. Небесное тело может быть мощнейшим источником радиоволн, но им приходится преодолевать космические расстояния. Так что до Земли сигнал доходит невероятно ослабленным. Принятая в астрономии единица плотности потока (грубо говоря, яркости) — янский. Она названа в честь пионера радиоастрономии Карла Янского. Один янский равен 10⁻²⁶ ватта на квадратный метр в герце.

Космический радиоисточник в 10 янских считается очень сильным. Но несложно подсчитать, что в полосе частот, скажем, 100 килогерц излучение этого «яркого» источника имеет смехотворную мощность 10⁻¹⁹ (одну десятиквинтиллионную) ватта на квадратный метр антенны. Для сравнения: передатчик портативной рации имеет мощность в несколько ватт!

При крошечной мощности космических радиоволн, падающих на квадратный метр, нужна антенна побольше. Именно поэтому радиотелескопы имеют столь впечатляющие размеры. Но это не решает проблему земных помех, которые оказываются гораздо ярче космических радиоисточников. Чтобы защититься от них, наблюдатели работают с частотами, на которых нет вещания. Однако источником земного радиосигнала может быть, например, банальная молния. Или срабатывание какого-нибудь устройства, которое вовсе не задумывалось как радиостанция. Так что когда радиоастроном видит короткие, нерегулярные и яркие вспышки (а именно таковы FRB), в его мозгу загорается тревожная лампочка.

Будьте осторожны с электроприборами

Отчасти этот скепсис оправдался. Наряду с быстрыми радиовсплесками тот же радиотелескоп Parkes регистрировал и другие очень похожие на них вспышки — так называемые перитоны. Но в отличие от FRB, со временем обнаруженных и другими инструментами, перитоны видел только «Паркс», причем лишь с одного направления. Между перитонами и быстрыми радиовсплесками есть и более тонкие различия, в которые мы не будем углубляться.

Исследователи довольно быстро пришли к выводу, что перитоны рождаются на Земле. Их точное происхождение еще некоторое время оставалось загадочным. Разгадка оказалась поистине анекдотической. Вспышки порождала… микроволновая печь в комнате отдыха персонала Parkes.

Дверца микроволновки не пропускает излучение наружу. Вот только астрономы имели обыкновение открывать ее раньше, чем заканчивался разогрев еды. В таких случаях автоматика почти мгновенно отключает излучатель. Но на доли секунды устройство превращается в источник коротких радиоволн. Их-то и фиксировал честный радиотелескоп, никак не ожидавший от своего персонала такой «подлянки».

Отсмеявшись, наблюдатели убедились, что их микроволновка умеет вызывать только перитоны, но не FRB. Это был важный, но, разумеется, не единственный аргумент за то, что быстрые радиовсплески приходят все-таки с просторов Вселенной. Под давлением накопившихся фактов даже самые въедливые скептики сняли подозрение с загадочных вспышек. Оставалось «всего ничего»: выяснить их истинное происхождение.

Пойди туда, уже знаю куда

Как это обычно и случается в науке, путь к истине складывался из множества небольших шагов.

Еще первооткрыватели быстрых радиовсплесков измерили их дисперсию. Всем знакома дисперсия света: белый луч, пропущенный сквозь стеклянную призму, распадается на целую радугу. Дело в том, что электромагнитные (в том числе световые) волны разной длины распространяются сквозь вещество с разной скоростью. А красные, зеленые и прочие световые волны имеют разную длину.

Радиоволны — это тоже электромагнитные волны, и они тоже подвержены дисперсии. Правда, не в призме, а в межзвездном и межгалактическом газе. Он очень разрежен, так что для высокомерных земных инженеров это просто-напросто вакуум. Но как капля точит камень, так и световые годы «почти пустого» пространства заставляют радиоволну на своей шкуре ощутить это самое «почти».

Зная типичную концентрацию вещества во Вселенной и измерив дисперсию радиоволны, можно определить пройденное ею расстояние. Точность такого измерения аховая, но отличить парсеки от килопарсеков можно. И наблюдения многочисленных радиовсплесков показали: они приходят далеко из-за пределов Млечного Пути. В 2016 году ученые впервые определили родительскую галактику FRB. Родившиеся там радиоволны добирались до Земли около 5 миллиардов лет. Впоследствии «родные» для радиовсплесков звездные системы определялись еще несколько раз.

Нельзя сказать, чтобы это сильно прояснило природу вспышек. В любой уважающей себя галактике целый зоопарк самых разных объектов, от банальных звезд до сверхмассивной черной дыры. И что же из всего этого «плещется» в радиоэфире?

Радиотелескоп Parkes, с помощью которого были открыты быстрые радиовсплески / (с) Daniel John Reardon

Взорви то, не знаю что!

И все же «геолокация» оказалась полезной. Зная расстояние до источника и мощность принятого сигнала, астрономы вычислили энергию вспышки. Она оценивается в 10³⁸–10⁴⁶ эрг. Разброс довольно велик: первую энергию Солнце вырабатывает за сутки, а вторую за сотни тысяч лет. Оба значения впечатляют, учитывая, что радиовсплеск длится лишь несколько миллисекунд. Однако во Вселенной бывают взрывы и покруче. Например, типичная сверхновая выделяет порядка 10⁵⁰–10⁵¹ эрг энергии.

Сам собой напрашивается вывод, что быстрый радиовсплеск связан с краткой и бурной космической катастрофой. Во Вселенной то и дело что-нибудь да бабахает. Вспыхивают сверхновые, звезды сталкиваются друг с другом или разрываются на части черными дырами. Но астрономам не хватало данных, чтобы сопоставить радиовсплески с конкретным типом космических катастроф.

Загадка будоражила воображение теоретиков. Высказывалась заманчивая гипотеза, что FRB порождаются взрывами первичных черных дыр. Да-да, не удивляйтесь: черные дыры теоретически могут взрываться. Говоря точнее, они «испаряются» за счет излучения Хокинга. Чем меньше масса черной дыры, тем мощнее это излучение. А чем мощнее излучение, тем больше массы черной дыры оно уносит с собой. Поэтому «испарение» ускоряет само себя, и его финальная стадия выглядит буквально как взрыв. Так, по крайней мере, говорит теория.

А на практике легчайшие из известных черных дыр имеют массу в несколько солнц. Они испаряются так медленно, что у нас нет никаких шансов дождаться финального фейерверка. Иное дело — первичные черные дыры, образовавшиеся сразу же после Большого взрыва. Они могут весить и как астероид, и даже как пылинка. Теоретически прямо сейчас во Вселенной взрывается целая куча первичных черных дыр. Вот только мы пока не видели ни одной черной дыры, которую можно уверенно опознать как первичную. И ни одного события, однозначно являющегося ее взрывом. Может быть, быстрые радиовсплески — это как раз «оно»?

Некоторые исследователи выдвигали и более смелые идеи по поводу загадочных вспышек. Например, что это взрываются не черные дыры, а гипотетические бозонные звезды, состоящие из темной материи.

Ну-ка повтори!

Однако Вселенная устроила ученым холодный душ. Оказалось, что быстрые радиовсплески могут повторяться.

Быстрые радиовсплески именуются по дате первого наблюдения. Например, событие FRB 121102 произошло, как нетрудно понять, 2 ноября 2012 года. Если позже в той же точке неба снова был зафиксирован радиовсплеск, считается, что это повтор FRB 121102, а не новое событие. Таким образом, радиовсплески делятся на повторяющиеся и неповторяющиеся.

Счет повторяющимся радиовсплескам идет на десятки, а самим повторам — на сотни. Повторяющиеся всплески редко бывают по-настоящему периодическими, хотя некие математические закономерности удается нащупать.

Событие, многократно происходящее в одной и той же точке неба, никак не может быть взрывом небесного тела. Очень трудно вообразить звезду или черную дыру, которая взрывается, а потом… снова взрывается. И так сотни раз.

Зато повторяющиеся радиовсплески прекрасно укладываются в другую теорию. Она гласит, что источник FRB — магнетары. Это нейтронные звезды с магнитными полями 10¹³–10¹⁴ гаусс. Такие значения, невероятные даже по меркам нейтронных звезд, делают магнетары самыми сильными магнитами в известной Вселенной.

Некоторые магнетары неоднократно демонстрировали радиовспышки, правда, не дотягивающие до настоящих быстрых радиовсплесков. К тому же некоторые радиовсплески явно прошли сквозь очень мощное магнитное поле. Астрономы сделали такой вывод, измерив тонкую характеристику радиоволн. Для искушенных читателей уточним: это была мера вращения плоскости поляризации в магнитном поле.

И однажды наблюдатели все-таки дождались от магнетаров настоящего FRB. Это был FRB 200428, единственный (пока) всплеск, произошедший в Млечном Пути. Дисперсия сигнала однозначно указывала, что событие произошло в Галактике, а не за ее пределами. И надо же было такому случиться, чтобы именно в этой точке неба находился магнетар SGR 1935+2154. Впоследствии оказалось, что FRB 200428 — повторяющийся радиовсплеск.

Совсем другой вопрос, как именно магнетар порождает радиовсплески. Теорий по этому поводу предостаточно, и «планетная» гипотеза, с которой мы начали разговор, — лишь очередная из них. Чтобы сделать выбор между разными версиями, пока не хватает данных.

А может, все-таки бахнем?

Так что же, магнетары поставили жирный крест на разговорах о взрывах всяких интересных штуковин?

Не совсем. Возможно, что повторяющиеся и неповторяющиеся всплески имеют разную природу. В конце концов подавляющее большинство FRB так никогда и не повторились.

Астрономам не привыкать к вспышкам, похожим как сестры, но имеющим разное происхождение. Взглянем, например, на сверхновые.

Сверхновая типа Ia — это термоядерный взрыв белого карлика. Вообще-то белые карлики — это остатки небольших звезд, исчерпавших топливо. Обычно они медленно и скучно остывают. Но иногда белый карлик наращивает массу. Либо постепенно, поглощая вещество соседней звезды, либо резко, столкнувшись и слившись с другим белым карликом. Если масса белого карлика становится слишком большой, происходит термоядерный взрыв, разносящий жадину в пыль.

Сверхновые всех остальных типов имеют совсем другое происхождение. Такая вспышка происходит, когда массивная звезда исчерпывает запасы термоядерного топлива. При этом ее ядро сжимается, превращаясь в нейтронную звезду или черную дыру. Внешние же слои падают на ядро и отскакивают от него. Огромная энергия этого удара превращает отскочившую оболочку в раскаленный расширяющийся фронт, похожий на взрывную волну.

Это только один пример из целого ряда совершенно разных явлений, очень похоже выглядящих в телескоп. Возможно, что и за быстрыми радиовсплесками стоят события разной природы, в том числе и взрывы чего-нибудь этакого.
https://naked-science.ru/article/astron … -prihodyat

Астрономы предложили объяснение загадочным быстрым вспышкам

Некоторые крупные звезды, умирая, создают яркие кратковременные вспышки в оптическом и других диапазонах. Ученые связали их возникновение с особенностями движения джетов — узких потоков релятивистских частиц, которые уносят с собой куски гибнущей звезды.

Моделирование показало, как джеты уносят с собой «коконы» вещества / ©Ore Gottlieb, Northwestern University

Многие события, которые телескопы замечают в далеком космосе, остаются загадкой. Так, время от времени инструменты фиксируют появление кратковременных синих оптических транзиентов (Fast Blue Optical Transients, FBOTs) — очень мощных вспышек оптического излучения, всего за несколько дней достигающих пиковой яркости и начинающих испускать в радиоволнах и рентгене, а затем так же быстро спадающих. Самым известным из FBOTs стал транзиент AT2018cow, который был зарегистрирован в 2018 году и получил неофициальное прозвище «Корова» (Cow).

Природа FBOTs остается загадкой, хотя понятно, что они связаны с гибелью массивных звезд и, возможно, образованием из их останков черных дыр или нейтронных звезд. Новую гипотезу для объяснения таких событий выдвинули Оре Готлиб (Ore Gottlieb) и его коллеги из американского Северо-Западного университета, статья которых опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

©Northwestern University

Когда достаточно массивная звезда умирает, а ее внешние слои коллапсируют, из недр выбрасываются джеты — узкие потоки излучения и частиц, разогнанных до околосветовых скоростей. Вылетая прочь, они могут создавать мощные гамма-всплески, охватывающие практически весь спектр. Однако FBOT происходят лишь на определенных длинах волн. Согласно модели, предложенной Готлибом и его соавторами, они возникают, если звезда слишком велика, а энергии джета недостаточно, чтобы пробиться сквозь самые верхние, богатые водородом слои.

Узкий поток вытягивает часть этого вещества, унося прочь раскаленный «кокон» материи, который, быстро остывая, начинает ярко излучать в оптическом диапазоне. Двигаясь дальше, этот «кокон» сталкивается с окружающим веществом и излучает в радиоволнах. А когда он расширится достаточно, открывается образовавшаяся на месте звезды черная дыра и становится видимым ее рентгеновское излучение, завершая типичную картину FBOT.

«Это совершенно новый класс транзиентов, и мы знаем о них еще недостаточно, — говорит Готлиб. — Нужны новые наблюдения, особенно на ранних этапах их эволюции, чтобы лучше понять эти вспышки. Однако наша модель находит параллели между взрывами сверхновых [II типа — коллапсом старых массивных звезд с образованием черной дыры или нейтронной звезды], гамма-всплесками и FBOTs — и, по-моему, весьма элегантно».
https://naked-science.ru/article/astron … agadochnym

Астрономы определили вероятное местоположение черных дыр среднего размера

Credit: CC0 Public Domain

Черные дыры средней массы, как известно, трудно найти, но новое исследование показывает, что они могут существовать в центре плотных звездных скоплений, расположенных по всей Вселенной.

Исследование, опубликованное сегодня в Astrophysical Journal, проливает новый свет на то, когда и где могли образоваться черные дыры массой около 100-100 000 солнечных масс и как они возникли.

“Один из самых больших открытых вопросов в астрофизике черных дыр в настоящее время – как образуются черные дыры, которые находятся между размерами черной дыры звездной массы и сверхмассивной черной дыры”, – сказала Вивьен Балдассаре, ведущий автор исследования и доцент физики и астрономии в Университете штата Вашингтон. “Большинство теорий их образования опираются на условия, которые встречаются только в очень ранней Вселенной. Мы хотели проверить другую теорию, согласно которой они могут формироваться на протяжении всего космического времени в этих действительно плотных звездных скоплениях”.

На протяжении десятилетий астрономы обнаруживали небольшие черные дыры, равные по массе либо нескольким Солнцам, либо гигантские черные дыры с массой миллионов Солнц, но недостающее звено черных дыр между этими размерами ускользало от обнаружения.

Существование этих промежуточных или массивных черных дыр давно теоретизировалось, но найти их оказалось непросто, поскольку свет, излучаемый падающими в них объектами, нелегко обнаружить.

Для решения этой проблемы исследовательская группа использовала рентгеновскую обсерваторию “Чандра”, самый мощный в мире рентгеновский телескоп, для поиска рентгеновских признаков черных дыр в звездных скоплениях в 108 различных галактиках.

“Чандра” – практически единственный инструмент в мире, способный выполнять такую работу”, – сказал Балдассаре. “Он способен очень точно определять местоположение источников рентгеновского излучения, что очень важно при поиске признаков черных дыр в этих очень компактных ядерных звездных скоплениях”.

Ядерные звездные скопления находятся в центре большинства малых или маломассивных галактик и являются самыми плотными из известных звездных сред. Предыдущие исследования выявили наличие черных дыр в ядерных звездных скоплениях, но мало что известно о конкретных свойствах, которые делают эти регионы благоприятными для образования черных дыр.

Анализ, проведенный Балдассаре и его коллегами, показал, что ядерные звездные скопления, превышающие определенный порог массы и плотности, испускают рентгеновские сигнатуры, указывающие на наличие черной дыры, в два раза чаще, чем скопления, расположенные ниже этого порога. Их работа представляет собой первое наблюдательное доказательство, подтверждающее теорию о том, что черные дыры промежуточного размера могут формироваться в ядерных звездных скоплениях.

“По сути, это означает, что достаточно массивные и компактные звездные скопления должны быть способны образовывать черные дыры”, – сказал Балдассаре. “Это интересно, потому что мы ожидаем, что многие из этих черных дыр будут находиться в промежуточном режиме массы между сверхмассивными черными дырами и черными дырами звездной массы, где существует очень мало доказательств их существования”.

Работа исследовательской группы не только предполагает, что черные дыры промежуточного размера могут образовываться в ядерных звездных скоплениях, но и предлагает механизм, с помощью которого они потенциально могут образовываться на протяжении всего космического времени, а не только в первые несколько миллиардов лет существования Вселенной.

“Одна из преобладающих теорий гласит, что массивные черные дыры могли образоваться только в ранней Вселенной, когда все было более плотным”, – сказал Балдассаре. “Наше исследование больше соответствует картине, в которой массивные черные дыры не обязательно должны образовываться в самой ранней Вселенной, а скорее могут продолжать формироваться на протяжении всего космического времени в этих конкретных условиях”.

В дальнейшем исследователи планируют продолжать использовать “Чандру” для сбора рентгеновских измерений ядерных звездных скоплений с конечной целью узнать больше о конкретных условиях, в которых могут образовываться массивные черные дыры.
https://aboutspacejornal.net/2022/04/21/астрономы-определили-вероятное-мест/

Черные дыры уничтожают тысячи звезд в процессе роста

Credit: NASA

В некоторых густонаселенных уголках Вселенной черные дыры могут разрывать на части тысячи звезд и питаться их остатками, набирая таким образом все больше веса. Это открытие, сделанное при помощи космической обсерватории Chandra («Чандра»), может помочь глубже понять черные дыры «неуловимого типа».

Хотя астрономы неоднократно становились свидетелями поглощения звезд черными дырами, но до настоящего времени наблюдения разрушений такого типа в более крупном масштабе отсутствовали. Такое крупномасштабное уничтожение звезд может объяснить формирование черных дыр промежуточных масс за счет стремительного роста черной дыры меньшего размера.

Астрономами подробно изучены два класса черных дыр – черные дыры звездных масс, имеющие массы в диапазоне от 5 до 30 масс Солнца, и сверхмассивные черные дыры, массы которых достигают миллионов и миллиардов солнечных масс. В последние годы начали появляться свидетельства обнаружения черных дыр промежуточных масс, однако механизм их происхождения до сих пор является дискутируемым.

Эти новейшие данные наблюдений плотных скоплений звезд, лежащих в центрах 108 галактик, которые были собраны при помощи «Чандры», позволяют предложить механизм формирования черных дыр промежуточных масс.

«Когда звезды находятся настолько близко друг к другу в этих экстремально плотных скоплениях, они активно начинают превращаться в черные дыры промежуточных масс, – сказала Вивьен Бальдассаре (Vivienne Baldassare) из Университета штата Вашингтон, США, являющаяся главным автором нового исследования. – И чем выше плотность населения звезд в скоплении, тем выше вероятность возникновения черной дыры промежуточных масс».

Согласно теоретическим соображениям, высказанным командой Бальдассаре, скопление звезд характеризуется пороговой плотностью звезд – числом звезд в определенном объеме пространства – при превышении которого происходит стремительный рост центральной черной дыры в скоплении за счет «поедания» звезд, расположенных поблизости. Эта пороговая плотность зависит от средней скорости движения звезд.

Альтернативные гипотезы формирования черных дыр больших масс, расположенных в центрах галактик, включают коллапс гигантского газопылевого облака или коллапс гигантской напрямую в черную дыру среднего размера. Однако оба этих механизма требуют условий, которые существовали, как считают ученые, лишь в первые несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://aboutspacejornal.net/2022/04/21/черные-дыры-уничтожают-тысячи-звезд-в/

Отслеживание эволюции межзвездных молекул в молекулярном облаке Телец-1

Подтверждено, что молекулы, распространенные на Земле, могут существовать в межзвездных условиях.

С развитием радиоастрономии в последние десятилетия было идентифицировано более 200 молекул, включая крупные молекулы, такие как метанол, этанол и мочевина. Молекулярное облако Телец-1 (Taurus-1) оказалось типичным астрономическим источником, в котором обнаружено более 100 молекул.

Чтобы изучить, как происходят процессы образования и преобразования межзвездных молекул, доктор Чэнь Лунфэй из Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук (NAOC) построил физико-химическую астрономическую модель с условиями в Телец-1.

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal 7 апреля.

Классифицировав четыре различные группы молекул по их химическим характеристикам, исследователи изучили процессы образования, разрушения и преобразования среди этих различных групп молекул. Эти процессы являются важным ключом к пониманию синтеза и происхождения межзвездных молекул.

Дальнейшее сравнение между обнаруженной численностью молекул и предсказаниями теоретической модели показало, что текущая астрохимическая модель может воспроизвести 71% молекул, в то время как для других молекул, были предложены усовершенствования в модели.

Результаты также показали, что процентное содержание мантийной смеси межзвездного льда зависит от местной экстинкции, что важно для понимания химии межзвездного льда.

"Являясь основной областью развития астрономии во всем мире и частью фундамента астробиологии, астрохимия все еще находится в зачаточном состоянии. Эта работа представляет собой серьезную попытку сравнительного анализа моделей с химически богатым близлежащим звездообразующим облаком", - сказал доктор Ли Ди из NAOC, автор-корреспондент исследования.

В исследовании также принимали участие ученые из Синьцзянской астрономической обсерватории CAS и Шаньдунского технологического университета.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0423164626

Теоретическая модель предлагает новый взгляд на образование и эволюцию черных дыр

Черные дыры - это области в пространстве, характеризующиеся гравитационными полями такой интенсивности, что ни материя, ни излучение не могут выйти из них. Они представляют собой решения полевых уравнений Эйнштейна, в центре которых находится точка с нефизически бесконечной плотностью.

Согласно классической теории общей теории относительности, вся материя, которая пошла на формирование черной дыры, в конечном итоге оказывается в ее центре. Это конкретное предсказание известно как "проблема сингулярности".

В одной из своих фундаментальных работ Стивен Хокинг показал, что черные дыры излучают энергию и что они медленно исчезают. Однако его работа предполагает, что излучение, испускаемое черными дырами, не содержит всей информации о материи, которая пошла на их образование. В астрофизике это называется "проблемой потери информации".

Исследователи из Университета Нью-Брансуика в Канаде недавно разработали теоретическую модель, которая эффективно решает и проблему сингулярности, и проблему потери информации, а также проливает больше света на то, как материя коллапсирует, образуя черные дыры. Разработанная ими модель, представленная в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, предлагает альтернативный взгляд на формирование и эволюцию черных дыр по сравнению с классическими теориями.

"Вопрос о судьбе черной дыры и о том, что происходит с материей (или информацией), которая ее образовала, остается открытой проблемой уже пятьдесят лет", - сообщили Викар Хусайн Джарод Джордж Келли, Роберт Сантакруз и Эдвард Уилсон-Юинг, ученые, проводившие исследование. "Широко распространено мнение, что для решения этой проблемы необходима теория. Мы многое знаем о том, как коллапсирующая материя образует черные дыры в общей теории относительности, но вопрос о том, как происходит коллапс в квантовой гравитации, также остается открытой проблемой".

Основной целью недавней работы Хусайна и его коллег было создание модели, которая точно решает проблему сингулярности и гравитационного коллапса одновременно. Для этого они использовали конструкцию петлевой квантовой гравитации, чтобы включить фундаментальную дискретность пространства в классические уравнения, описывающие гравитационный коллапс.

"Мы изучали проблему, используя простую пылевую материю, которая не оказывает давления, потому что это самый простой тип материи; ее движение описывается управляемым уравнением, которое можно решить на ноутбуке", - объяснил Хусайн. "Это уравнение - модифицированная версия классических уравнений Эйнштейна, которая учитывает фундаментальную дискретность пространства на микроскопическом уровне".

Численный метод, который исследователи использовали в своем исследовании, был разработан Сергеем К. Годуновым, известным российским ученым, который проводил теоретические исследования, сосредоточенные на проблемах течения жидкости. Примечательно, что этот метод может работать с образованием ударной волны - физическим явлением, которое возникает, когда объект движется со сверхзвуковой скоростью и давит на окружающий воздух (например, когда реактивная струя преодолевает звуковой барьер).

"Мы проследили эволюцию облака разрушающихся частиц пыли до образования черной дыры", - говорят Хусайн, Келли, Сантакруз и Уилсон-Юинг. "Численный метод позволил нам проследить эволюцию материи даже внутри области черной дыры в направлении точки, где в классическом решении находилась бы сингулярность".

Уравнение с поправкой на квантовую гравитацию, представленное Хусайном и его коллегами, решает проблему сингулярности более динамично, чем классические модели. Более конкретно оно предполагает, что материя падает в центр черной дыры, достигает большой, но конечной плотности, а затем отскакивает назад, образуя ударную волну.

"Эффекты квантовой гравитации важны для ударной волны и позволяют ей двигаться наружу внутри черной дыры, что невозможно при использовании классических уравнений", - говорят исследователи. "В то же время кривизна пространства-времени становится большой, но никогда не расходится (как это происходит в классической теории)".

Используя численный инструмент, введенный Годуновым, исследователи также смогли вычислить время жизни черной дыры - от ее образования до исчезновения, когда ударная волна выходит из ее горизонта и горизонты начинают исчезать. Интересно, что время жизни черной дыры, которое они вычислили, намного короче, чем время испарения, предсказанное Хокингом. Это говорит о том, что их модель может помочь решить проблему потери информации, но для подтверждения этого необходимо провести дополнительные исследования.

Кроме того, уравнение, изложенное Хусаином и его коллегами, вводит производство ударных волн при развитии черных дыр. Таким образом, в будущем это может подтолкнуть астрономов к оценке возможности обнаружения ударных волн, исходящих от черных дыр.

"Если это окажется возможным, наши результаты могут дать готовое объяснение; но это тоже требует дальнейшего тщательного изучения", - добавили исследователи. "В наших следующих исследованиях мы хотели бы попытаться установить, действительно ли проблема потери информации решена, изучить другие типы материи, оказывающие давление, и другие типы облаков материи, чтобы посмотреть, останется ли наш результат по ударным волнам качественно неизменным. Если это окажется так, то ударные волны могут стать универсальной сигнатурой, отмечающей смерть черной дыры".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0424132852

Мощные взрывы формируют самые высокоэнергетические лучи, наблюдаемые когда-либо со стороны новых

Эти лучи имеют энергию величиной порядка 250 гигаэлектронвольт – одно из самых высоких значений, когда-либо измеряемых со стороны новых.

Небольшая, плотная звезда поглощает остатки ее умирающего звездного соседа, вызывая мощный взрыв, в результате которого генерируются некоторые из самых высокоэнергетических лучей, зарегистрированных со стороны новых за всю историю наблюдений неба.

Эта система, получившая название RS Змееносца, стала источником экстремально высокоэнергетического гамма-излучения в ходе последнего произошедшего на ней термоядерного взрыва, который наблюдался астрономами из Института физики Макса Планка в Мюнхене в августе 2021 г.

Расположенная на расстоянии 5000 световых лет от Земли в направлении созвездия Змееносца, система RS Змееносца включает одну звезду класса красных гигантов и один белый карлик, которые существуют в паразитическом отношении, называемом повторной системой новой. Плотный белый карлик поглощает водородную оболочку из внешнего слоя красного гиганта, приобретая в конечном счете достаточно материала, чтобы белый карлик перегрелся и произвел мощный термоядерный выброс, называемый новой. Такие взрывы происходят периодически в системах повторных новых, и для системы RS Змееносца продолжительность цикла составляет примерно 15 лет.

Команда астрономов наблюдала недавно новую, вспыхнувшую в системе RS Змееносца, используя сдвоенные детекторы Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC), позволившие выявить присутствие высокоэнергетических гамма-лучей с энергией порядка 250 гигаэлектронвольт – что является самым высоким значением энергии, когда-либо регистрируемым для новых, пояснили они.

Астрономы продолжат поиски аналогичных высокоэнергетических выбросов в системах новых в пределах нашей Галактики, чтобы глубже изучить взаимодействие внутри них.

Наблюдения команды были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0424133925

Мессье 104

Авторы и права: НАСА, ЕКА, Архив телескопа им.Хаббла;
Обработка и авторские права: Игнасио Диас Бобилло
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Впечатляющая спиральная галактика M104 известна своим видом с ребра, на котором выделяется широкое кольцо из полос поглощающей свет пыли. Полоса космической пыли видна на фоне яркого звездного балджа и делает галактику похожей на шляпу, поэтому ее часто называют галактика Сомбреро. Эта четкая фотография хорошо известной галактики создана, используя изображения, полученные космическим телескопом им.Хаббла с общей экспозицией в 10 часов. После обработки стали видны детали, которые обычно невозможно обнаружить на фотографиях из-за яркого свечения центрального балджа галактики. Галактика Сомбреро, также известная как NGC 4594, излучает во всех диапазонах электромагнитного спектра, а в ее центре находится сверхмассивная черная дыра. Размер галактики – около 50 тысяч световых лет, она удалена от нас на 28 миллионов световых лет. M104 – одна из самых больших галактик на южном краю скопления галактик в Деве. Окруженные дифракционными лучами звезды на картинке находятся в нашем Млечном Пути.
http://www.astronet.ru/db/msg/1828701

Существует ли Девятая планета и что нам о ней известно?

В январе 2016 года мир облетела новость об открытии девятой планеты Солнечной системы. Майкл Браун и Константин Батыгин нашли признаки ее существования в движении малых тел на окраине нашего космического дома. Однако практика показывает, что от первых подозрений до настоящего открытия иногда проходят десятилетия. Очень часто поиск гипотетических планет и вовсе заканчивается тупиком.

Дмитрий Вибе

Людям почему-то очень хочется, чтобы в Солнечной системе была еще одна планета. Для астрономов поиски планет всегда были еще и вопросом престижа, ибо ученый, открывший новую планету, гарантированно вписывает свое имя в историю науки, причем большими золотыми буквами. В истории астрономии нередки случаи, когда это желание перерастало в уверенность, порой безосновательную, но настолько сильную, что гипотетическим планетам заранее придумывали имена и организовывали специальные кампании по их поиску.

Эксцентриситет характеризует форму орбиты: чем он больше, тем эллипс более вытянут (0 — окружность, 1 — парабола). Большая полуось — это половина максимального поперечника эллипса. Наклонение — угол между плоскостью орбиты тела и плоскостью эклиптики. Если он более 90 градусов, тело движется «навстречу» движению планет. Восходящий узел — это точка перехода тела по орбите через плоскость эклиптики из «нижней» половины Солнечной системы в «верхнюю» (в которую обращен Северный полюс Земли). Поворот плоскости орбиты относительно звезд описывается долготой восходящего узла — углом между направлениями на восходящий узел и на точку весеннего равноденствия (сейчас она находится в созвездии Рыб). Ориентация орбитального эллипса в плоскости орбиты тела характеризуется аргументом перигелия — углом между направлениями на восходящий узел и на перигелий. Истинная аномалия указывает положение тела на орбите, это угол между направлением на перигелий и на тело.

Уран и Нептун

Первым стимулом для поисков новой планеты в Солнечной системе стало открытие Урана. В марте 1781 года английский астроном Вильям Гершель заметил в созвездии Тельца движущееся пятно, которое на поверку оказалось новым членом Солнечной системы. Уран стал первой планетой, открытой при помощи телескопа. Да и вообще просто открытой, ведь обо всех планетах, известных до Урана, человечество знало «всегда».

Принято писать, что следующую планету, Нептун, «обнаружили на кончике пера». Поводом для его поисков стали особенности в движении Урана, необъяснимые при помощи ньютоновского тяготения и требовавшие наличия внешнего возмущающего тела. Эти особенности, впервые отмеченные еще в 1783 году петербуржским ученым Андреем Лекселем, позволили французскому астроному Урбену Леверье (и с меньшей точностью англичанину Джону Адамсу) предсказать положение «возмутителя». Леверье послал письмо с координатами Иоганну Галле в Берлинскую обсерваторию, и тот в ночь с 23 на 24 сентября 1846 года, буквально через несколько часов после получения письма Леверье, обнаружил Нептун почти точно в предсказанном месте. Открытие Нептуна считается классической демонстрацией предсказательной силы теории тяготения Ньютона и одним из ее «триумфов», хотя в этом триумфе есть и пара ложек дегтя. И Леверье, и Адамс оценивали большую полуось орбиты гипотетической планеты по правилу Тициуса-Боде, а реальный Нептун (как выяснилось после его открытия) в это правило не вписывается. В результате орбиты, вычисленные обоими учеными, сильно отличались от фактической орбиты Нептуна... за исключением той ее части, на которой Нептун находился в 40-е годы XIX столетия. Поэтому в этой истории присутствует элемент везения.

В том же XIX веке развернулись поиски еще одной гипотетической планеты, Вулкана, которая должна была заполнить собой пробел между Меркурием и Солнцем. С 1826 по 1843 год ее искал немецкий астроном Генрих Швабе (планету он так и не нашел, но зато первым обнаружил цикличность солнечной активности). В 1860-е годы в движении Меркурия нашлись несоответствия с ньютоновской теорией тяготения, и интерес к поискам Вулкана возродился, но в начале XX века снова угас, когда эти нестыковки удалось объяснить в рамках общей теории относительности.

Чтобы планета № 9 могла выровнять орбиты ТНО, ее собственная орбита должна быть вытянута в противоположную сторону. Голубым цветом показаны орбиты объектов пояса Койпера, перпендикулярные плоскости эклиптики, которые случайно также получили объяснение в рамках модели Брауна–Батыгина.

Плутон

Открытие Нептуна стимулировало новые поиски: казалось, что в движении Урана и Нептуна остались необъясненные невязки. Но поиски не принесли результата. Точнее, транснептуновую планету, как и Вулкан, обнаруживали много раз, но она всегда оказывалась либо звездой с неверно определенными координатами, либо вообще призраком. В 1905—1906 годах к проблеме подключился американский астроном Персиваль Ловелл, который провел теоретические расчеты и организовал наблюдения в обсерватории во Флагстаффе (Аризона). Анализируя расхождения между реальными и вычисленными положениями Урана, он получил вытянутую орбиту со значительным эксцентриситетом (0,2), большой полуосью около 45 а.е. и наклонением к плоскости эклиптики около 10 градусов. Анализ движения Урана позволил Ловеллу предсказать текущее положение планеты и ее массу, которую он оценил примерно в пять масс Земли.

Поиски, инициированные Ловеллом, были весьма интенсивными, но найти планету удалось лишь в 1930 году, через 14 лет после смерти Ловелла — главным образом благодаря исключительной старательности астронома Клайда Томбо. Дело в том, что новая планета, названная Плутоном, хоть и была открыта всего в 6 градусах от предсказанного Ловеллом места, оказалась существенно более тусклой, чем ожидалось. И первая радость от открытия вскоре сменилась сомнениями. Столь тусклое и, следовательно, маломассивное тело, как Плутон, вряд ли могло быть причиной сильных отклонений в движении Урана. Впрочем, через некоторое время выяснилось, что кажущиеся возмущения в движении Урана связаны с неточностью расчетов.

Пояс Койпера

Плутон не очень-то похож на другие планеты. Он мал (меньше Луны) и вращается по сильно вытянутой орбите, наклоненной под довольно большим углом к плоскостям орбит других планет. Но в 1930-е годы это не казалось чем-то особенным. Однако в середине XX века начали складываться современные представления о формировании Солнечной системы из газо-пылевого облака, и в рамках этих представлений за орбитой Нептуна вполне могли сохраниться неизрасходованные остатки строительного материала.

Первый открытый транснептуновый объект (ТНО) с невыразительным именем 1992 QB1 и поперечником в 150 км вполне подходил под описание строительного мусора. Однако за первым последовали второй, третий, да и размеры становились все крупнее: 300, 500, 1000 км. И вот, наконец, в 2005 году группа под руководством Майкла Брауна из Калифорнийского технологического института открыла в поясе Койпера объект 2003 UB313, сравнимый по размерам с Плутоном. Стало ясно, что если мы называем планетой Плутон, то и 2003 UB313 также должен считаться планетой. В 2006 году для разрешения противоречия Международный астрономический союз принял официальное определение, согласно которому ни Плутон, ни 2003 UB313 планетами не являются. Это решение многие астрономы приняли в штыки, а объект 2003 UB313, послуживший причиной разногласий, получил имя древнегреческой богини раздора — Эрида. Однако спустя десять лет со дня исключения Плутона из числа планет, пожалуй, всем ясно, что он, независимо от титула, является всего лишь одним из многих тел пояса Койпера.

Объекты в поясе Койпера (их известно менее двух тысяч) можно разделить на несколько групп. Первая — это ТНО классического пояса Койпера (например, 1992 QB1), которые имеют наклоненные под небольшими углами к эклиптике «планетные» (почти круговые) орбиты с большой полуосью не более 50 а.е. Вторая группа, резонансные ТНО — это астероиды, находящиеся в резонансе с Нептуном. Самый известный пример — «плутино», в честь Плутона, который находится с Нептуном в резонансе 2:3 (то есть совершает ровно два оборота за то время, что Нептун совершает три). Резонансные объекты, как правило, не удаляются от Солнца более чем на 50 а.е. Третий тип — это объекты рассеянного диска, типа Эриды, которые под действием возмущений планет-гигантов, прежде всего Нептуна, приобрели очень вытянутые орбиты, часто наклоненные под большими углами к плоскости эклиптики, с афелиями в сотнях а.е. от Солнца.

До 2003 года структуру пояса Койпера в целом удавалось объяснить взаимодействием остатков строительного мусора Солнечной системы с известными планетами-гигантами. А потом Майкл Браун с коллегами открыли ТНО, позже получивший имя Седна. Особенность Седны состоит в очень большом перигелии — 76 а.е. Это означает, что она даже в ближайшей к Солнцу точке орбиты не попадает в зону гравитационного влияния планет-гигантов. Как же она вообще оказалась на такой орбите?

Пока Седна пребывала в одиночестве, ее наличие не казалось особой проблемой — как и в свое время наличие Плутона: мало ли что могло случиться с одним объектом? Седна могла быть «выдернута» из внутренних областей Солнечной системы, а то и вовсе перейти к нам из другой планетной системы при сближении с другой звездой на ранних этапах эволюции. К тому же предполагается, что в Солнечной системе есть существенно более далекий «резервуар» тел — гипотетическое облако Оорта, из которого приходят долгопериодические кометы. Седну можно считать и его представителем.

Компания для Седны

В 2014 году Чедвик Трухильо и Скотт Шепард сообщили об открытии второго ТНО с экстремально большим перигелийным расстоянием в 80 а.е. Можно было бы, конечно, и его приписать к облаку Оорта, но Трухильо и Шепард обратили внимание на то, что орбиты Седны и 2012 VP113 сходным образом наклонены относительно эклиптики. Более того, если выбрать среди известных ТНО объекты на вытянутых орбитах с большими полуосями больше 150 а.е., все они будут ориентированы примерно так же! Трухильо и Шепард предположили, что это может иметь общую причину: наличие в Солнечной системе еще одной планеты с массой в несколько масс Земли на расстоянии 200−300 а.е. от Солнца. Поскольку такие конфигурации, единожды возникнув, быстро разрушаются, речь должна идти именно о каком-то постоянно действующем факторе.

Предположение Трухильо и Шепарда всколыхнуло умы исследователей: еще бы, на горизонте вновь забрезжило эпохальное открытие! Планету на таком расстоянии вполне можно обнаружить непосредственно, знать бы только, где примерно искать. Начали появляться самые разнообразные предположения: начиная с того, что планет несколько, и заканчивая тем, что новой планеты нет, а закономерности в движениях далеких ТНО порождаются гравитационными взаимодействиями внутри самого пояса Койпера.

Наиболее успешной в череде объяснений оказалась работа Майкла Брауна и Константина Батыгина. Они выделили из всех далеких ТНО шесть объектов, заведомо не испытывавших возмущений со стороны Нептуна. Оказалось, что орбиты выбранных объектов не просто одинаково развернуты относительно эклиптики, но и в целом вытянуты в пространстве примерно в одну сторону. Потом Брауна и Батыгина критиковали за это решение, поскольку они как будто бы выкинули из полной выборки те объекты, параметры которых объяснить не удалось. Но, с другой стороны, действительно, все далекие ТНО, за исключением Седны и 2012 VP113, могли попасть под влияние Нептуна. В этом смысле выглядит вполне оправданным стремление использовать для оценки влияния девятой планеты только те тела, для которых это влияние проявляется в чистом виде.

Затем ученые при помощи численной модели исследовали, способно ли действие одной далекой планеты объяснить совокупные параметры выбранной шестерки объектов. Попытка оказалась удачной. Браун и Батыгин обнаружили, что в их модели «новая» планета действительно выстраивает некоторые ТНО в наблюдаемую конфигурацию. Мало того, выяснилось, что ее воздействием можно объяснить появление еще одной группы тел Солнечной системы — астероидов пояса Койпера на сильно наклоненных орбитах — почти перпендикулярных эклиптике. Поскольку изначально задачу описать происхождение «перпендикулярных» астероидов Браун и Батыгин перед собой не ставили, этот нечаянный результат они считают мощным доказательством в пользу жизнеспособности их модели.

К сожалению, модель Брауна и Батыгина дает довольно расплывчатые предсказания относительно орбиты неизвестной планеты. Они исследовали возможные орбиты с большими полуосями от 400 до 1500 а.е. и с эксцентриситетами от 0,6 до 0,8 и почти везде получили удовлетворительный результат. Не удалось существенно ограничить и наклонение планетной орбиты. Это печально: чем точнее известны параметры орбиты, тем точнее можно навести телескоп. А ведь новая планета, если она существует, не отличается особой яркостью. На таком расстоянии увидеть отраженный ею солнечный свет вряд ли получится. Скорее можно рассчитывать на собственное инфракрасное излучение планеты.

Увидеть в прицел

В настоящее время рассматривается несколько возможностей обнаружить планету в наблюдениях. Во-первых, ее можно найти, просто систематически сканируя небо. Из существующих инструментов для этой цели наиболее подходит японский телескоп «Субару», установленный на Гавайских островах (США). Его 8,2-метровое зеркало позволяет наблюдать даже тусклые объекты, при этом размер поля зрения одной из инфракрасных камер телескопа равен полутора градусам, что позволяет за одну экспозицию получать снимок большого участка неба — крайне ценное качество для поисковых задач. А через несколько лет ожидается ввод в строй специального поискового телескопа LSST, который будет методично просматривать все небо и сумеет найти планету, если «Субару» к тому времени еще не преуспеет. Не исключено также обнаружение планеты, например, в космологических обзорах будущего.

Второй способ ускорения поисков состоит в том, чтобы попытаться найти признаки влияния планеты на другие тела Солнечной системы — на кометы и даже на большие планеты. Например, благодаря зонду «Кассини» мы теперь гораздо лучше знаем параметры орбиты Сатурна. Уже опубликована попытка существенно сузить диапазон поисков девятой планеты по данным «Кассини», указав области небосвода, где ее точно быть не может.

В любом случае пока речь не идет об открытии новой планеты. Фактически мы находимся сейчас в ситуации 1846 года, когда невязки в движении Урана заставили заподозрить наличие в Солнечной системе еще одной планеты. И конечно, Леверье в голову не пришло бы до 24 сентября 1846 года рассказывать всем, что он открыл новую планету. Не исключено, что и дальше нас ожидает повторение уже пройденных однажды противоречий. Например, можно ли будет считать, что планету открыли Браун с Батыгиным, если ее обнаружит автоматика LSST, которая нашла бы ее и без опубликованного предсказания? Даже если планета будет найдена в результате целенаправленного поиска на «Субару», не следует ли считать ее «авторами» Трухильо и Шепарда? Впрочем, и вопросы приоритета решать придется только после реального открытия. Сейчас же нам остается только ждать, пока в очередной раз кто-то не заметит, что среди густой звездной россыпи есть одна невнятная точка, которая на нескольких последовательных снимках чуть-чуть сползла в сторону. И тогда планетологам придется решать вопрос, а откуда, собственно, в Солнечной системе взялась планета на таком расстоянии от Солнца? Но это будет уже совсем другая история.
https://www.popmech.ru/science/237871-d … amom-dele/

Ученые обнаружили неуловимый газ из галактик, прячущийся у всех на виду

Ученые обнаружили, что галактики после звездных взрывов конденсируют свой газ, а не выбрасывают его, в связи с чем возникает вопрос: Что же на самом деле удерживает их от образования звезд?

Ранее считалось, что галактики после звездных взрывов рассеивают весь свой газ и пыль - топливо, необходимое для образования новых звезд - в мощных вспышках энергии и с необычайной скоростью. Новые данные, полученные с помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA), показывают, что эти галактики не рассеивают все свое звездообразующее топливо. Вместо этого, после своего предполагаемого конца, эти спящие галактики удерживают и сжимают большое количество высококонцентрированного турбулентного газа. Но, вопреки ожиданиям, они не используют его для формирования звезд.

В большинстве галактик ученые ожидают, что газ будет распределяться подобно свету звезд. Но в послезвездных галактиках дело обстоит иначе. Послезвездные галактики отличаются от других галактик тем, что они рождаются в результате сильных столкновений или слияний между галактиками. Слияния галактик обычно вызывают мощные всплески звездообразования, но в послезвездных галактиках эти всплески замедляются и почти полностью прекращаются почти сразу после начала. В результате ученые ранее считали, что в центральных фабриках звездообразования этих галактик осталось мало или совсем не осталось топлива для звездообразования. И до сих пор считалось, что молекулярные газы были перераспределены далеко за пределами галактик либо в результате звездных процессов, либо под воздействием черных дыр. Новые результаты опровергают эту теорию.

"Мы уже давно знаем, что в окрестностях послезвездных галактик остается большое количество молекулярного газа, но мы не могли сказать, где именно, что в свою очередь мешало нам понять, почему в этих галактиках перестали образовываться звезды. Теперь мы обнаружили значительное количество оставшегося газа внутри галактик, и этот оставшийся газ очень компактен", - сказал Адам Смерчина, астроном из Вашингтонского университета и главный исследователь исследования. "Хотя этот компактный газ должен эффективно формировать звезды, это не так. На самом деле, его эффективность составляет менее 10 процентов от ожидаемой для такого же компактного газа".

Помимо того, что газ в наблюдаемых спящих или спокойных галактиках был достаточно компактным, чтобы образовывать звезды, он преподнес команде еще один сюрприз: он часто располагался в центре, хотя и не всегда, и был удивительно турбулентным. В совокупности эти две характеристики привели к тому, что у исследователей возникло больше вопросов, чем ответов.

"Темпы звездообразования в наблюдаемых нами послезвездных галактиках намного ниже, чем в других галактиках, даже несмотря на то, что там, по-видимому, достаточно топлива для поддержания этого процесса", - говорит Смерчина. "В этом случае звездообразование может быть подавлено из-за турбулентности газа, подобно тому, как сильный ветер может потушить огонь. Однако звездообразование также может быть усилено турбулентностью, подобно тому, как ветер может раздувать пламя, поэтому понимание того, что генерирует эту турбулентную энергию, и как именно она способствует спящему состоянию, является остающимся вопросом данной работы".

Декер Френч, астроном из Университета Иллинойса и соавтор исследования, добавил: "Эти результаты поднимают вопрос о том, какие источники энергии присутствуют в этих галактиках, чтобы вызвать турбулентность и помешать газу формировать новые звезды. Одна из возможностей - это энергия от аккреционного диска центральных сверхмассивных черных дыр в этих галактиках".

Четкое понимание процессов, которые управляют формированием звезд и галактик, является ключевым для понимания Вселенной и нашего места в ней. Открытие турбулентного, компактного газа в спящих галактиках дает исследователям еще один ключ к разгадке тайны того, как именно галактики живут, развиваются и умирают на протяжении миллиардов лет. А это означает дополнительные будущие исследования с помощью 1,3-миллиметрового приемника ALMA, который видит невидимое с поразительной четкостью.

Джей Ди Смит, астроном из Университета Толедо и соавтор исследования, сказал: "Мы многого не понимаем в эволюции типичных галактик, и переход от их бурной звездообразующей жизни к покою - один из наименее изученных периодов. Хотя постзвездные вспышки были очень распространены в ранней Вселенной, сегодня они встречаются довольно редко. Это означает, что ближайшие примеры все еще находятся на расстоянии сотен миллионов световых лет, но эти события предвещают потенциальный результат столкновения, или слияния, между галактикой Млечный Путь и галактикой Андромеды через несколько миллиардов лет. Только благодаря невероятной разрешающей способности ALMA мы можем заглянуть глубоко в молекулярные резервуары, оставшиеся "после падения".

Смерчина добавил: "Часто бывает так, что мы, астрономы, интуитивно находим ответы на свои вопросы, опережая наблюдения, но в этот раз мы узнали о Вселенной нечто совершенно неожиданное"

Результаты исследования опубликованы сегодня в журнале The Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0425180253

Открыт новый миллисекундный пульсар двойной нейтронной звезды

Международная группа астрономов сообщает об открытии редкого двойного нейтронного звездного миллисекундного пульсара. Обнаруженный бинарный пульсар, получивший обозначение PSR J1325-6253, состоит из двух нейтронных звезд, вращающихся друг вокруг друга каждые 1,8 дня. Результаты исследования подробно описаны в статье, опубликованной 14 апреля на сайте arXiv.

Самые быстро вращающиеся пульсары, с периодом вращения менее 30 миллисекунд, известны как миллисекундные пульсары (МСП). Предполагается, что они образуются в бинарных системах, когда изначально более массивный компонент превращается в нейтронную звезду, которая затем раскручивается за счет аккреции вещества вторичной звезды.

Некоторые пульсары состоят из двух нейтронных звезд (так называемые двойные нейтронные звездные системы - ДНС). Они являются одним из наиболее важных классов объектов, используемых для проверки и понимания многочисленных астрофизических и фундаментальных физических явлений, включая общую относительность в режиме сильного поля.

На сегодняшний день идентифицирован только 21 пульсар ДНС, а астрономы под руководством Рахула Сенгара из Технологического университета Суинберна в Австралии сообщают о пополнении этого короткого списка таких объектов - PSR J1325-6253. Источник был обнаружен в ходе повторного исследования результатов исследования пульсаров, проведенного в рамках программы High Time Resolution Universe South Low Latitude (HTRU-S LowLat).

"PSR J1325-6253 был обнаружен при ускоренной переработке обзора HTRU-S LowLat для поиска бинарных пульсаров", - пояснили исследователи.

Исследование показало, что PSR J1325-6253 является бинарной МСП с периодом обращения 28,9 мс и орбитальным периодом 1,81 дня. Учитывая, что бинар имеет низкий, но значительный орбитальный эксцентриситет (0,064), рециклическую природу и большую общую массу (около 2,57 солнечных масс), астрономы предполагают, что объект-компаньон, скорее всего, является другой нейтронной звездой с массой около 1,2 солнечных масс.

Согласно исследованию, PSR J1325-6253 имеет размер дисперсии около 303,3 пк/см3 и спин-низкую светимость 78 нониллионов эрг/с. Характерный возраст этого пульсара составил 0,94 миллиарда лет, а расстояние до этого объекта как минимум в 14 300 световых лет.

Подводя итоги, исследователи подчеркнули, что орбитальный эксцентриситет PSR J1325-6253 является самым низким среди всех известных систем МСП на широкой орбите и вторым по величине после PSR J1946+2052. Они отметили, что такой низкий эксцентриситет вместе с относительно широкой орбитой PSR J1325-6253 убедительно свидетельствуют о том, что этот МСП является результатом взрыва сверхновой с захватом электронов.

"Существующий орбитальный период в 1,81 дня и низкий эксцентриситет для J1325-6253 означают, что до взрыва орбитальный период, вероятно, был лишь незначительно короче", - заключили авторы работы.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0425183443

Исследование LOFAR помогает в изучении свойства кластеризации радиогалактик

Исследовательская группа под руководством доктора Чжао Гунбо из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук (NAOC) в сотрудничестве с учеными из Великобритании и Германии изучила распределение крупномасштабной структуры радиогалактик, наблюдаемых телескопом Low Frequency Array (LOFAR), и определила смещение галактик, что может помочь лучше понять свойство кластеризации этих галактик.

Эти результаты были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

В стандартной модели космологии в плотности материи Вселенной преобладает холодная темная материя. Формирование и эволюция галактик происходят внутри этих ореолов темной материи, а масса и эволюция гало-хозяина коррелируют с эволюцией и типом галактики, находящейся внутри.

Используя смещение галактик, астрономы описывают взаимосвязь между пространственным распределением галактик и лежащим в их основе полем плотности темной материи. Измерение смещения радиогалактик может помочь нам понять историю их формирования и эволюции.

LOFAR (LoTSS) - это постоянный обзор северного полушария неба с высоким разрешением. Это исследование в 10 раз более чувствительное, чем текущее лучшее исследование неба с высоким разрешением, и позволит обнаружить более 10 миллионов радиоисточников, в основном звездообразующих галактик, но с большой долей активных галактических ядер (АГЯ).

Поскольку самые сильные радиоисточники часто оптически слабы или невидимы, радиогромки АГЯ, как выяснилось, находятся в более массивных гало, чем оптические АГЯ. Радиообзоры отбирают галактики с большим смещением по сравнению с оптическими наблюдениями и, таким образом, дополняют существующие и открывают новые видимые галактики. LoTSS открывает новую перспективу для изучения крупномасштабной структуры Вселенной.

Исследовательская группа систематически изучала и обрабатывала каталог LoTSS DR1, использовала соответствующее сокращение потока и фильтр неба для обеспечения полноты выборки и, наконец, отобрала более 100 000 источников для кластерного анализа.

В отличие от предыдущих исследований, каталог LoTSS DR1 содержит значительное количество многокомпонентных источников, и исследователи учли этот эффект при интерпретации измеренного спектра угловой мощности.

Используя стандартную модель космологии и применяя метод цепи Маркова Монте-Карло, исследовательская группа получила ограничения на смещение радиогалактик.

Результаты показывают, что обзор LOFAR подходит для космологических исследований. Ожидается, что предстоящие выпуски данных LOFAR будут более глубокими и широкими, что позволит улучшить космологические измерения.

"Эта работа помогает понять смещение популяции галактик LoTSS и закладывает основу для будущего анализа LoTSS DR2", - сказал доктор Прабхакар Тивари, первый автор исследования.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0425192320

Что произошло с марсианским кратером, который не является круглым

Большинство ударных кратеров обычно круглые и довольно симметричные, но не все. Этот кратер странной формы на Марсе, очевидно, является ударным кратером, но он имеет уникальную продолговатую форму. Что произошло?

Большинство кратеров имеют круглую форму из-за выброса материала во всех направлениях в результате удара.

Сложные кратеры, с другой стороны, представляют собой большие кратеры со сложными особенностями, такими как террасы, центральные пики, а также обода и стенки со своими особенностями. Продолговатые кратеры, как на изображении выше - который находится на Ноахис Терра - иногда образуются в результате ударов по поверхности под очень острым углом.

Но ученые и камера HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) на орбитальном аппарате Mars Reconnaissance Orbiter не считают, что это объясняет форму этого кратера. Это определенно сложный кратер, и у него есть некоторые характерные особенности, которые могут объяснить уникальную форму.

Команда HiRISE отмечает, что большие блоки материала в северо-восточном и северо-западном углах выглядят так, как будто они сползли в кратер. Эти обвалы расширили кратер в этих направлениях, придав ему продолговатый вид.

На сайте HiRISE вы можете увидеть все формы и виды кратеров в невероятных подробностях. HiRISE - это самая мощная камера, когда-либо отправленная на другую планету, и одна из шести инструментов на борту Mars Reconnaissance Orbiter. С момента прибытия на орбиту Красной планеты в 2006 году камера сделала сотни тысяч снимков поверхности Марса с высоким разрешением.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0425221421

Ученые моделируют формирование ландшафта на Титане, открывая похожий на Землю инопланетный мир

Луна Сатурна Титан из космоса очень похожа на Землю: реки, озера и моря. Хотя эти пейзажи могут показаться знакомыми, они состоят из материалов, которые, несомненно, отличаются - потоки жидкого метана обтекают ледяную поверхность Титана, а азотные ветры создают углеводородные песчаные дюны.

Присутствие этих материалов, чьи механические свойства значительно отличаются от свойств силикатных веществ, из которых состоят другие известные осадочные тела в нашей Солнечной системе, делает формирование ландшафта Титана загадочным. Выявив процесс, позволяющий веществам на основе углеводородов формировать песчинки или коренные породы в зависимости от того, как часто дуют ветры и текут ручьи, геолог Стэнфордского университета Матье Лапотр и его коллеги показали, как на Титане могут формироваться дюны, равнины и лабиринты.

Титан, который является целью для космических исследований из-за его потенциальной пригодности для обитания, - единственное тело в нашей Солнечной системе, на котором сегодня существует сезонный цикл переноса жидкости, подобный земному. Новая модель, опубликованная 25 апреля в журнале Geophysical Research Letters, показывает, как этот сезонный цикл управляет движением зерен по поверхности луны.

"Наша модель добавляет объединяющую основу, которая позволяет нам понять, как все эти осадочные среды работают вместе", - сказал Лапотр, доцент геологических наук в Стэнфордской школе наук о Земле, энергии и окружающей среде. "Если мы поймем, как различные части головоломки сочетаются друг с другом и какова их механика, тогда мы сможем начать использовать формы рельефа, оставленные этими осадочными процессами, чтобы сказать что-то о климате или геологической истории Титана - и как они могут повлиять на перспективы жизни на Титане".

Недостающий механизм

Чтобы построить модель, способную имитировать формирование различных ландшафтов Титана, Лапотр и его коллеги сначала должны были решить одну из самых больших загадок, связанных с осадочными породами на планете: Как основные органические соединения, которые считаются гораздо более хрупкими, чем неорганические силикатные зерна на Земле, могут превратиться в зерна, которые образуют четкие структуры, а не просто разрушаются и разлетаются в пыль?

На Земле силикатные породы и минералы на поверхности со временем выветриваются и превращаются в зерна осадочных пород, перемещаются ветрами и потоками, откладываются в слои осадочных пород, которые в конечном итоге под воздействием давления, подземных вод, а иногда и тепла снова превращаются в породы. Затем эти породы продолжают процесс эрозии, и материалы перерабатываются в слои Земли в течение геологического времени.

На Титане, по мнению исследователей, аналогичные процессы сформировали дюны, равнины и лабиринты, видимые из космоса. Но в отличие от Земли, Марса и Венеры, где преобладающим геологическим материалом, из которого образуются осадки, являются силикатные породы, осадки Титана, как полагают исследователи, состоят из твердых органических соединений. Ученые пока не смогли показать, как эти органические соединения могут превратиться в зерна осадочных пород, которые могут переноситься по ландшафтам луны и в течение геологического времени.

"Когда ветры переносят зерна, они сталкиваются друг с другом и с поверхностью. Эти столкновения имеют тенденцию к уменьшению размера зерен с течением времени. Нам не хватало механизма роста, который мог бы уравновесить это и позволить песчинкам сохранять стабильный размер в течение времени", - сказал Лапотр.

Инопланетный аналог

Исследовательская группа нашла ответ, изучив земные отложения, называемые ооидами, которые представляют собой небольшие сферические зерна, чаще всего встречающиеся в мелких тропических морях, например, в районе Багамских островов. Ооиды образуются, когда карбонат кальция вытягивается из толщи воды и прикрепляется слоями вокруг зерен, например, кварца.

Уникальность ооидов заключается в том, что они образуются путем химического осаждения, что позволяет ооидам расти, в то время как одновременный процесс эрозии замедляет рост, поскольку зерна разбиваются друг о друга волнами и штормами. Эти два конкурирующих механизма со временем уравновешивают друг друга, образуя зерна постоянного размера - процесс, который, как предполагают исследователи, может происходить и на Титане.

Мы смогли разрешить парадокс, почему песчаные дюны на Титане могли существовать так долго, несмотря на то, что материалы очень слабые", - сказал Лапотр. "Мы предположили, что спекание, при котором соседние зерна сплавляются в один кусок, может уравновешивать абразивный износ, когда ветры переносят зерна".

Глобальные ландшафты

Вооружившись гипотезой об образовании осадочных пород, Лапотр и соавторы исследования использовали существующие данные о климате Титана и направлении переноса осадочных пород ветром для объяснения отдельных параллельных полос геологических образований: дюн вблизи экватора, равнин в средних широтах и лабиринтов вблизи полюсов.

Моделирование атмосферы и данные миссии "Кассини" показывают, что вблизи экватора часто дуют ветры, что подтверждает идею о том, что там меньше спекается и, следовательно, образуются мелкие песчинки - важнейший компонент дюн. Авторы исследования предсказывают затишье в переносе осадочных пород в средних широтах по обе стороны от экватора, где спекание может преобладать и создавать все более крупные зерна, которые в конечном итоге превратятся в коренные породы, из которых состоят равнины Титана.

Песчинки также необходимы для формирования лабиринтов лунных рельефов вблизи полюсов. Исследователи считают, что эти отчетливые скалы могут быть похожи на карсты в известняке на Земле, но на Титане они представляют собой обвалы из растворенных органических песчаников. Речные потоки и ливни гораздо чаще происходят вблизи полюсов, поэтому отложения чаще переносятся реками, чем ветрами. Аналогичный процесс спекания и истирания во время речного транспорта может обеспечить местное снабжение крупными песчинками - источником песчаников, из которых, как считается, состоят лабиринты.

"Мы показываем, что на Титане - как и на Земле, и как раньше было на Марсе - существует активный цикл осадконакопления, который может объяснить широтное распределение ландшафтов эпизодическим истиранием и спеканием, обусловленным сезонами на Титане", - сказал Лапотр. "Очень увлекательно думать о том, что существует альтернативный мир так далеко снаружи, где все так отличается, но в то же время так похоже".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0426135258

дополнение к предыдущей статье

Углеводородный песок и метановые ручьи: ученые объяснили пейзажи Титана

От дюн до каньонов — разнообразие рельефов на спутнике Сатурна поражает. Ученые объяснили, как мягкая органическая пыль «сплавляется» в песчинки и породы, а ветры и дожди формируют дюны и вытачивают каньоны.

Мозаика поверхности Титана по инфракрасным снимкам аппарата «Кассини» / ©NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona

Титан, спутник Сатурна, — единственное известное нам тело в Солнечной системе, помимо Земли, на котором есть сезонный цикл жидкостей. Ученые из Стэнфорда и Лаборатории реактивного движения показали, как этот цикл жидкостей вместе с циклом осадочных пород объясняют разнообразие пейзажей Титана. Их статья опубликована в Geophysical Research Letters.

Издалека Титан похож на Землю. На экваторе его опоясывают дюны, в средних широтах доминируют равнины, а у полюсов раскинулись озера и каньоны. Благодаря кокону из плотной атмосферы идут дожди и дуют ветры. Вот только вместо воды на Титане течет жидкий метан, а азотный ветер собирает дюны из углеводородного песка.

Механические свойства такого песка значительно отличаются от свойств привычных нам силикатных осадочных пород, покрывающих Землю и Марс. Главное отличие в том, что углеводородные частицы гораздо менее прочные и должны быстро измельчаться в пыль, а для образования дюн нужны относительно крупные гранулы. Как эти простейшие органические соединения удерживают свой размер?

На Земле под действием сил природы силикатные камни и минералы со временем разрушаются на мелкие частицы. Ветер и потоки воды уносят эти частицы к местам отложений, где под действием давления, подземных вод и иногда тепла, частицы «сплавляются» обратно в камни.

Ученые предполагают, что на Титане должен существовать похожий цикл. Очевидно, что и там силы природы измельчают породы до состояния песка и пыли. Не понятно лишь, как из пыли снова получаются камни и песок для дюн.

Найти ответ на этот вопрос помогли ооиды — маленькие сферические гранулы, которые часто встречаются в мелких водах тропических морей. Они уникальны тем, что формируются химическим осаждением: карбонат кальция из воды оседает слоями на крупицы обычного песка. Частицы трутся друг о друга, разрушаются, карбонат кальция попадает обратно в воду и снова оседает. Процессы разрушения и нарастания компенсируют друг друга, и частицы поддерживают свой размер. Исследователи предположили, что таким же образом на Титане частицы пыли «сплавляются» друг с другом, формируя песчинки и породы, которые потом стачиваются ветром.

Карта миграции осадочных пород и рельефа Титана: возвышенности (серый), озера и моря (синий), предполагаемые речные долины (голубой), дюны (розовый). Черными стрелками обозначено направление миграции пород за счет рек. Красными стрелками — перенос воздушными потоками. Красным крестом отмечена точка посадки зонда «Гюйгенс». Зеленым — планируемая точка посадки аппарата Dragonfly / ©Mathieu G. A. Lapôtre et al.

Взяв эту гипотезу на вооружение, команда ученых смоделировала цикл миграции осадочных пород, опираясь на данные о климате и атмосфере, собранные миссией «Кассини». Оказалось, процесс «сплавления», паттерн ветров и осадки объясняют разнообразие пейзажей.

Сильнее всего ветры дуют в экваториальном поясе, поэтому осадочные породы там постоянно разрушаются и формируют дюны. В средних широтах ветер гораздо слабее, зато влажность выше, и частицы «сплавляются» в плотные породы, формирующие равнины. У полюсов дожди и реки вытачивают в породах глубокие каньоны и лабиринты. Их земной аналог — карсты.

«Наша всеохватывающая модель позволяет нам понять, как взаимодействуют эти рельефы осадочных пород, — комментирует Мэтью Лапотр (Mathieu Lapôtre), геолог из Стэнфордского университета. — Если мы поймем, как соединяются эти кусочки пазла, и их механику, то, изучая рельеф, образованный этими осадочными процессами, мы сможем делать предположения о климате и геологической истории Титана — и их влиянии на вероятность появления жизни на Титане».
https://naked-science.ru/article/astron … ring-titan

Сверхновая раскрывает астрономам свои секреты

Международная группа астрономов под руководством Бенджамина Томаса (Benjamin Thomas) из Техасского университета в Остине, США, использовала наблюдения, проведенные при помощи телескопа Hobby-Eberly Telescope (HET) обсерватории Мак-Доналд, чтобы выяснить природу необычного звездного взрыва, открытого несколько лет назад и активно эволюционирующего с того времени.

Томас и его команда наблюдали эту сверхновую, получившую название SN 2014C, с того времени, когда она впервые была открыта в 2014 г. В двойной системе, давшей начало этой сверхновой, более массивная звезда эволюционировала быстрее, начала расширяться и потеряла свою внешнюю водородную оболочку, захваченную гравитацией второй звезды. Во внутреннем ядре первой звезды продолжался термоядерный синтез, до тех пор пока не иссякли все запасы «звездного горючего». Когда это произошло, внешнее давление со стороны ядра снизилось, и ядро сколлапсировало, дав начало сверхновой класса Ib.

Однако наблюдения этой сверхновой, проведенные Томасом и его группой, выявили ряд необычных свойств. Во-первых, оптические наблюдения сверхновой SN 2014C выявили признаки наличия водорода – что весьма необычно для типовой сверхновой класса Ib. Во-вторых, оптическая яркость этого водорода не следовала привычной картине изменений, включающей увеличение яркости, достижение максимума и последующее угасание. Вместо этого яркость оставалась постоянной.

Согласно гипотезе, предложенной авторами, проблема с объяснением свойств этого источника состояла в том, что используемая модель предполагала сферически симметричный взрыв сверхновой и распространение ударной волны. Однако данные, полученные при помощи телескопа HET, опровергали эту возможность.

Тогда команда предложила модель, в которой водородные оболочки индивидуальных звезд в двойной системе, давшей начало этой сверхновой, объединились и сформировали общую оболочку. Затем произошло отделение оболочки от этой пары и формирование расширяющейся в пространство структуры в форме диска, окружающей обе звезды. Когда одна из звезд затем взорвалась, ее быстродвижущийся материал столкнулся с медленно движущимся диском и начал скользить по поверхности диска.

Команд показала, что на границе раздела между диском и скользящим по нему материалом как раз и сконцентрирован водород, обнаруженный при наблюдениях этого источника. Таким образом, при помощи телескопа HET был впервые раскрыт давний секрет этой необычной сверхновой, отметили авторы.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0428103728

Земная атмосфера также может быть источником лунной воды

Ионы водорода и кислорода, выходящие из верхней атмосферы Земли и оседающие на Луне, могут быть одним из источников известной лунной воды и льда, согласно новому исследованию ученых Геофизического института Университета Аляски в Фэрбенксе.

Работа, проведенная под руководством доцента-исследователя Геофизического института UAF Гюнтера Клетечки, дополняет растущий объем исследований о воде на северном и южном полюсах Луны.

Поиск воды имеет ключевое значение для проекта НАСА "Артемида" - планируемого долгосрочного присутствия человека на Луне. НАСА планирует отправить людей на Луну в этом десятилетии.

Поскольку команда НАСА "Артемида" планирует построить базовый лагерь на южном полюсе Луны, ионы воды, которые возникли много лет назад на Земле, могут быть использованы в системе жизнеобеспечения астронавтов", - сказал Клетечка.

По оценкам нового исследования, в полярных регионах Луны может находиться более 3500 кубических километров поверхностной вечной мерзлоты или подповерхностной жидкой воды, образовавшейся из ионов, ушедших из атмосферы Земли.

Исследователи определили это общее количество на расчете по модели наименьшего объема - 1% земной атмосферы достигает Луны.

Обычно считается, что большая часть лунной воды была отложена астероидами и кометами, столкнувшимися с Луной. Большая часть была отложена в период, известный как поздняя тяжелая бомбардировка. Считается, что в этот период, примерно 3,5 миллиарда лет назад, когда возраст Солнечной системы составлял около 1 миллиарда лет, ранние внутренние планеты и Луна Земли подверглись необычайно сильному воздействию астероидов.

Ученые также предполагают, что источником является солнечный ветер. Солнечный ветер несет ионы кислорода и водорода, которые могли соединиться и попасть на Луну в виде молекул воды.

Теперь есть дополнительный способ объяснить, как вода накапливается на Луне.

Исследование было опубликовано 16 марта в журнале Scientific Reports в статье, автором которой является Клетечка в соавторстве с аспирантом Николасом Хассоном из Геофизического института и Центра исследований воды и окружающей среды UAF.

Клетечка и его коллеги предполагают, что ионы водорода и кислорода попадают на Луну, когда она проходит через хвост магнитосферы Земли, что происходит в течение пяти дней месячного путешествия Луны вокруг планеты. Магнитосфера - это каплевидный пузырь, созданный магнитным полем Земли, который защищает планету от большей части непрерывного потока заряженных солнечных частиц.

Недавние измерения, проведенные несколькими космическими агентствами - NASA, Европейским космическим агентством, Японским агентством аэрокосмических исследований и Индийской организацией космических исследований - показали, что во время прохождения Луны через эту часть магнитосферы присутствовало значительное количество ионов, образующих воду.

Эти ионы медленно накапливались со времен поздней тяжелой бомбардировки.

Присутствие Луны в хвосте магнитосферы временно влияет на некоторые линии магнитного поля Земли - те, которые сломаны и которые просто уходят в космос на многие тысячи километров. Не все линии поля Земли прикреплены к планете с обоих концов; некоторые имеют только одну точку крепления. Представьте себе каждую из них как нить, привязанную к столбу в ветреный день.

Присутствие Луны в магнитохвосте заставляет некоторые из этих разорванных линий поля вновь соединяться с их противоположными разорванными аналогами. Когда это происходит, ионы водорода и кислорода, покинувшие Землю, устремляются к этим вновь соединенным линиям поля и ускоряются обратно к Земле.

Авторы статьи предполагают, что многие из этих возвращающихся ионов попадают в пролетающую мимо Луну, которая не имеет собственной магнитосферы, чтобы отталкивать их.

"Это похоже на то, что Луна находится в душе - душ из ионов воды, возвращающихся на Землю, падает на поверхность Луны, - говорит Клетечка.

Затем ионы соединяются и образуют лунную вечную мерзлоту. Часть этих ионов в результате геологических и других процессов, таких как столкновения с астероидами, опускается под поверхность, где они могут превратиться в жидкую воду".

Исследовательская группа использовала гравитационные данные с орбитального аппарата НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter для изучения полярных регионов, а также нескольких крупных лунных кратеров. Аномалии в подземных областях в ударных кратерах указывают на места трещиноватой породы, способной содержать жидкую воду или лед. Гравитационные измерения в этих подповерхностных местах указывают на присутствие льда или жидкой воды, говорится в научной статье.

Последнее исследование основывается на работе, опубликованной в декабре 2020 года четырьмя авторами новой статьи, включая Клетечку.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0428173414

Астрономы описали механизм формирования дюн на спутнике Юпитера Ио

Геометрия процессов взаимодействия лавы и инея из диоксида серы на Ио.
George D. McDonald et al. / Nature Communications, 2022

Астрономы описали возможный механизм формирования полей дюн вблизи вулканов на спутнике Юпитера Ио, который знаменит вулканической деятельностью. Предполагается, что за транспорт песчинок ответственны направленные потоки пара, возникающие за счет сублимации инея из двуокиси серы под действием расплавленной лавы. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Спутник Юпитера Ио представляет собой самое вулканически активное тело в Солнечной системе, поверхность которого постоянно обновляется. На поверхности Ио находится более 400 вулканов, а горячее, извергаемое ими вещество постоянно взаимодействует с обширными отложениями летучих веществ на поверхности, которые сформировались ранее. Считается, что приповерхностный слой атмосферы спутника может выступать в качестве среды, благоприятной для сальтации, при которой с поверхности наблюдается разбрызгивание и разлет зерен, что приводит к транспорту наносов и возникновению эоловых форм рельефа, таких как рябь, дюны и ярданги. Ранее исследователи наблюдали структуры, похожие на линейные гряды, на снимках Ио, сделанных зондом «Галилео», которые демонстрируют сходство с дюнами на Земле и Марсе. Однако атмосфера Ио слишком разрежена (максимальное давление вблизи поверхности около 1 нанобара), что представляется большим препятствием для сальтации.

Группа астрономов во главе с Джорджем Макдональдом (George D. McDonald) из Университета Рутгерса опубликовала работу, в которой представила новый механизм формирования дюн на Ио. Ученые провели ряд расчетов, а затем сравнили полученные результаты с параметрами полей дюноподобных структур, найденных зондом «Галилео» вблизи вулканов Прометея и Чаак на спутнике Юпитера.

Снимки гряд потенциально эолового происхождения, сделанные «Галилео». а, b) Рядом с Патерой Прометея, возможные следы потока пара показаны стрелками, с) гряды возле Патеры Чаак.
George D. McDonald et al. / Nature Communications, 2022

Исследователи пришли к выводу, что подповерхностные взаимодействия между лавой и инеем из двуокиси серы (SO2) могут создавать локальные потоки пара за счет сублимации инея. При этом плотность пара внутри потоков будет достаточной, чтобы обеспечить сальтацию частиц базальта или SO2. Расчеты показывают, что сальтация частиц с диаметром от 20 микрометров до одного миллиметра возможна в непосредственной близости от источника выделения газа при температуре 155 кельвинов. Выше этой температуры сальтация возможна для зерен с диаметром от 10 микрометров до одного сантиметра. Таким образом, на Ио может действовать механизм, с помощью которого песчинки способны перемещаться и образовывать наблюдаемые дюны. Это помещает данный спутник Юпитера в число тел Солнечной системы, обладающих разреженной атмосферой (таких как Плутон или комета Чурюмова-Герасименко), где происходит формирование и движение эоловых отложений.

Ранее мы рассказывали о том, как почти половину атмосферы Ио присвоили вулканическим выбросам.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/04/28/io-dunes

Новая модель миграции гигантов угрожает гипотезе о Девятой планете

Ученые показали, что рассеивающийся изнутри протопланетный диск объясняет изменение орбит планет-гигантов в молодой Солнечной системе. Новая модель работает точнее, если предположить, что изначально гигантов было лишь четыре (и все остались в системе), а не пять, как считают некоторые ученые. И тогда гипотетическая Девятая планета не может быть улетевшим гигантом.

Иллюстрация гипотетической девятой планеты Солнечной системы / ©Caltech/R. Hurt (IPAC)

Согласно самой популярной гипотезе о распределении планет в нашей системе, планеты-гиганты сформировались ближе к Солнцу, а потом отлетели на свои нынешние орбиты. В новом исследовании, опубликованном в Nature, международная команда астрономов предположила, что этот процесс мог начаться гораздо раньше.

Звезды рождаются в плотных облаках газа и пыли. Из оставшейся материи вокруг молодой звезды формируется огромный вращающийся диск, а из диска — планеты. Распределение пыли и газа в этом протопланетном диске влияет на состав и эволюцию планет.

Предположение о формировании планет-гигантов вблизи Солнца возникло в конце прошлого века. Ответить на вопрос, как это могло произойти, удалось в 2005 году. Тогда в журнале Nature вышли три статьи с описанием сценария миграции гигантов, причиной которой были хаотичные гравитационные взаимодействия планет. Международной команде ученых удалось объяснить образование облака Оорта, троянские астероиды гигантов, позднюю тяжелую бомбардировку и другие особенности нашей системы. Гипотезу назвали моделью Ниццы — в честь французского города, в котором группа астрономов когда-то начала обсуждение этого сценария.

По сей день модель Ниццы считается самым вероятным сценарием эволюции Солнечной системы, но ученые продолжают дискутировать о причинах гравитационной нестабильности. Сперва предполагалось, что миграция гигантов произошла через сотни миллионов лет после рассеивания протопланетного диска. Но результаты новых исследований — в том числе лунного реголита — указывают на то, что это должно было произойти раньше.

«Мы заинтересовались, действительно ли модель Ниццы необходима для объяснения Солнечной системы, — рассказывает Шон Реймонд (Sean Raymond) из Университета Бордо. — И придумали, что гигантские планеты могли разлететься из-за эффекта “отдачи” от протопланетного диска. Возможно, периода нестабильности и не было».

Оказалось, что рассеивание диска изнутри наружу действительно могло спровоцировать нестабильность модели Ниццы. В результате команда не опровергла, а укрепила популярную гипотезу.

Иллюстрация молодой Солнечной системы. Протопланетный диск еще не рассеялся / ©NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

В новом сценарии планеты-гиганты, как и прежде, формируются вблизи центра. Разогревшись, Солнце начинает «сдувать» протопланетный диск всё дальше к окрестностям системы. Как показала компьютерная модель, движение границы разрастающейся «дыры» провоцирует нестабильность орбит гигантов, и они отлетают на дальние орбиты. В отличие от классической модели Ниццы, все это должно было произойти в первые 10 миллионов лет эволюции системы.

Также новый сценарий объясняет перемешивание материи внутренних и внешних регионов диска. Геохимия Земли предполагает, что это должно было произойти еще на этапе формирования нашей планеты.

Остается открытым вопрос о количестве планет в молодой Солнечной системе. Оригинальная модель Ниццы лучше работает с пятью гигантами: в период нестабильности один из гигантов вылетает из центра и этим движением помогает оставшимся четырем (Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну) найти свои орбиты, а сам вылетает из системы или остается гипотетической (пока не найденной) Девятой планетой. В 2015 году ученые из Калтеха представили косвенные признаки существования массивного тела в удаленных регионах системы. Увидеть его напрямую не удавалось, но появлялись все новые исследования — как подкрепляющие, так и критикующие гипотезу о Девятой планете.

Вопрос о ее существовании остается спорным, поэтому в новой работе ученые не акцентируют на нем внимание. Тем не менее они провели расчеты как для четырех, так и для пяти гигантов в молодой системе. Независимо от изначального количества новая модель тоже оставляет систему с четырьмя планетами-гигантами. «Но если начинать с четырех, то финальные орбиты точнее совпадают с реальными», — комментирует соавтор исследования Сет Джейкобсон (Seth Jacobson) из Мичиганского университета. Получается, с новым сценарием падает вероятность того, что Девятая планета — это улетевший пятый гигант.

К счастью, вскоре проблема существования Девятой планеты должна разрешиться. В конце 2023 года начнет работу мощная обсерватория имени Веры Рубин. Если планета существует, новый телескоп должен ее разглядеть.
https://naked-science.ru/article/astron … -formation

В системе молодой звезды открыто 30 экзокомет

Выводы астрономов показывают, что кометы, вращающихся вокруг Солнца и Бета Живописца, сформировались по одному сценарию – в результате серий столкновений и распадов.
Новости партнеров

Анализируя данные охотника за экзопланетами NASA «Transiting Exoplanet Survey Satellite» (TESS), собранные им за 156 дней, астрономы обнаружили в системе молодой звезды Бета Живописца (β Pictoris) тридцать комет и определили размеры их ядер. Об открытии сообщается в журнале Scientific Reports.

«В течение последних нескольких десятилетий эта звезда находится под пристальным вниманием астрономов, поскольку позволяет наблюдать за процессом формирования планетной системы», – рассказывают авторы исследования.

Экзокометы вокруг Беты Живописца в представлении художника. Credit: ESO/L. Calçada

Очень яркая и молодая звезда Бета Живописца, возрастом около 20 миллионов лет, знаменита по многим причинам. Уже в 1980-х годах ее изучение предоставило убедительные доказательства существования планетных систем вокруг звезд, отличных от нашего Солнца – за десятилетие до обнаружения первых экзопланет. Кроме того, спустя несколько лет астрофизики предсказали присутствие в ее системе комет, основываясь на наблюдении характерных признаков испаряющегося газа, вырывающегося из их ядер.

«Диаметры ядер открытых нами комет варьируются от 3 до 14 километров. Нам также впервые удалось оценить распределение этих объектов по размерам за пределами Солнечной системы, и оно поразительно похоже на то, что мы видим у себя дома», – отметили авторы исследования.

Звезда Бета Живописца. Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2

Выводы астрономов показывают, что кометы, вращающихся вокруг Солнца и Бета Живописца, сформировались по одному сценарию – в результате серий столкновений и распадов.

«Поскольку часть земной воды, вероятно, принесена кометами, очень важно понять их влияние на характеристики формирующихся планет. Будущие наблюдения с помощью телескопов следующего поколения за Бета Живописца должны позволить нам узнать больше об этих процессах», – заключили авторы исследования.
https://in-space.ru/v-sisteme-molodoj-z … ekzokomet/

Телескоп «Джеймс Уэбб» завершил юстировку оптической системы

NASA / STScI

Команда космического инфракрасного телескопа «Джеймс Уэбб» сообщила об завершении юстировки оптической системы, благодаря чему все научные приборы получают сфокусированные изображения далеких звезд. Теперь инженеры приступят к калибровке научных приборов, который завершится к лету, сообщается на сайте NASA.

В настоящее время обсерватория находится на этапе введения в эксплуатацию, который состоит из двух фаз и длится пять месяцев. Первая фаза, в ходе которой проводится многоэтапная юстировка оптической системы, занимает три месяца. Вначале телескоп, используя в качестве пробной цели звезду HD 84406, провел ряд грубых и тонких корректировок положения сегментов главного и вторичного зеркал, добившись того, чтобы 18 несфокусированных изображений звезды слились в одно.

28 апреля 2022 года NASA сообщило, что юстировка оптической системы «Джеймса Уэбба» завершена. Такой вывод был сделан после анализа пробных изображений участка галактики-спутника Млечного Пути Большого Магелланова Облака, полученных в инфракрасном диапазоне научными инструментами NIRCam, MIRI, NIRISS и NIRSpec, а также датчиком наведения. Инженеры пришли к выводу, что каждый из приборов правильно собирает сфокусированное всеми зеркалами излучение от наблюдаемых целей.

Теперь команда обсерватории перейдет к этапу калибровки научных инструментов, которые уже остыли до рабочих температур. Этот процесс займет около двух месяцев, прежде чем в начале лета стартует научная программа наблюдений и будут опубликованы первые снимки.

О сложностях создания «Джеймса Уэбба» и его научной программе мы рассказывали в материале «Лети и смотри».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/04/30/jwst-aligment

Темная материя снова ускользает: загадочное гамма-излучение из центров галактик порождают нейтронные звезды

Избыток гамма-излучения из центра Млечного Пути поддался объяснению. Лучшим кандидатом на роль его источника оказалась неучтенная популяция миллисекундных пульсаров, образующаяся по «нестандартному» механизму.

Небо в гамма-лучах, картографированное космическим телескопом «Ферми».

Темная материя — самая весомая и загадочная «материальная» составляющая нашей Вселенной. Она составляет до 85% всей гравитирующей массы Вселенной, однако до сих пор не поддается попыткам обнаружить ее напрямую. Темная материя присутствовала в ранних эпохах Вселенной, и ее скопления способствовали образованию галактик, а сейчас она «скрепляет» их содержимое посредством гравитации — вот и практически и все, что о ней достоверно известно.

Один из кандидатов на роль темной материи — так называемые вимпы (WIMPs, weakly interacting massive particles), или слабовзаимодействующие массивные частицы. Они могли бы образоваться сразу после Большого Взрыва, когда энергия частиц превышала все, что можно достичь в коллайдерах, а после остывания образовать устойчивые сгущения размером с галактику. По одному из предположений, частицы темной материи могут являться майорановскими фермионами и аннигилировать друг с другом — тогда их можно было бы попытаться засечь по рассеянному гамма-излучению, исходящему из областей их высокой концентрации (то есть центров галактик).

Похожее излучение было обнаружено при анализе данных космического телескопа «Ферми», который провел обзор неба в гамма-лучах. Избыток излучения с энергией около двух гигаэлектронвольт исходит из нескольких центральных килопарсек Млечного Пути и концентрируется к его центру. Полностью объяснить этот избыток с помощью известных явлений ранее не удавалось, и ученые неоднократно пытались связать его с аннигиляцией темной материи.

Здесь астрономам приходилось нелегко. Мы не знаем массу частиц темной материи, и энергия излучения от их аннигиляции может быть какой угодно — в диапазоне от нескольких кило- до сотен гигаэлектронвольт (энергия видимого света составляет два-три электронвольта, а излучения в медицинском рентгеновском аппарате — десятки килоэлектронвольт). Идентификация их сигнала среди множества других процессов сродни поиску иголки в стоге сена, особенно в таком бурном и неизведанном регионе, как центр Галактики.

Центр Млечного Пути в инфракрасных и рентгеновских лучах / © NASA/JPL-Caltech/ESA/CXC/STScI

Команда ученых во главе с Ануджем Гаутамом (Anuj Gautam) из Австралийского национального университета изучила возможные механизмы формирования пульсаров, которые могут создавать избыток гамма-излучения. Оказалось, его может испускать ранее неизвестная популяция нейтронных звезд, существующая в центре Млечного Пути.

Нейтронные звезды — одни из самых экстремальных объектов в космосе — имеют в своем арсенале множество способов испускать высокоэнергетическое излучение, и в галактическом центре они водятся в изобилии. Обычно они образуются во вспышках сверхновых, и пульсары с коротким периодом вращения способны породить именно то излучение, которое открыли при анализе данных «Ферми». Тем не менее, предыдущие попытки привлечь их к этому встретились со сложностями.

Напрямую пульсары с такого расстояния видны редко, но массивные звезды часто существуют в кратных системах. Их популяция, достаточная для образования нужного количества пульсаров, породила бы и слишком много рентгеновских двойных — а их в центре Галактики было бы видно хорошо. Кроме того, при своем рождении во вспышке сверхновой пульсары часто получают мощную отдачу и улетают прочь в случайном направлении. Такие пульсары просто не смогли бы «столпиться» в центре галактики.

«Шип» слева снизу – след пульсара, получившего отдачу и покидающего остаток сверхновой / © F. Schinzel et al. (NRAO, NSF), Canadian Galactic Plane Survey (DRAO), NASA (IRAS)

И все же, предполагаемый спектр пульсарного излучения слишком хорошо совпадает с наблюдаемым, чтобы отступать от этого объяснения. Ученые проверили, способны ли другие механизмы произвести достаточное количество пульсаров, и один из них действительно подошел – коллапс тяжелых белых карликов, входящих в состав двойных звезд.

Обычно поглощение белым карликом вещества звезды-компаньонки приводит к вспышкам новых. Когда белый карлик «переедает», водород на его поверхности взрывается и рассеивается в космос, после чего аккреция возобновляется. Но часть продуктов реакции остается на поверхности белого карлика, поэтому этот процесс может повторяться не вечно, а только до достижения предела Чандрасекара. Приближение к нему сопровождается столь сильным сжатием и разогревом вещества белого карлика, что запускает термоядерную реакцию во всей его массе.

Дальнейшее зависит от состава белого карлика: чем более легкие элементы в него входят, тем больше энергии выделяется при взрыве. Углерод-кислородные белые карлики взрываются целиком, становясь сверхновыми первого типа, а кислород-неоновые, энергии взрыва которых недостаточно для полного разлета их вещества, коллапсируют в пульсары.

Оказалось, в центре Млечного Пути может накопиться достаточно таких пульсаров, чтобы устранить расхождение предсказанного гамма-излучения с наблюдаемым, а заодно и объяснить диффузное микроволновое излучение, исходящее из центра Галактики.

Таким образом, темная материя снова ускользнула, и все наши знания о ней по-прежнему ограничены косвенными признаками. Поиски иголки в стоге сена продолжаются, и приводят к появлению все новых и новых знаний о самом стоге.
https://naked-science.ru/article/astron … ark-matter

Радиотелескоп Голдстоун провел локацию крупного околоземного астероида

Credit: Goldstone

Радиотелескоп Голдстоун (Goldstone) провел локацию крупного околоземного астероида, который сутки назад пролетел в 3 млн км от нашей планеты.

На этой картинке вы видите радиолокационные изображения астероида (418135) 2008 AG33 диаметром 500 метров. Период вращения астероида вокруг своей оси составляет 15 часов. За это время видно его неправильную вытянутую форму.
https://aboutspacejornal.net/2022/04/29/радиотелескоп-голдстоун-провел-лока/

Хаббл рассматривает галактическую странность

Ультрадиффузная галактика GAMA 526784 выглядит на этом снимке космического телескопа НАСА/ЕКА "Хаббл" как непрозрачное пятно света. Этот туманный объект находится в созвездии Гидра, примерно в четырех миллиардах световых лет от Земли. Ультрадиффузные галактики, такие как GAMA 526784, имеют ряд особенностей. Например, они могут иметь либо очень низкое, либо высокое содержание темной материи - невидимого вещества, которое, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной. Наблюдения за ультрадиффузными галактиками показали, что некоторые из них почти полностью лишены темной материи, в то время как другие состоят почти из ничего, кроме темной материи. Еще одна странность этого класса галактик - необычное обилие ярких шаровых скоплений, чего не наблюдается в других типах галактик.

Хаббл запечатлел GAMA 526784 с помощью усовершенствованной камеры для наблюдений (ACS), которая была установлена в 2002 году астронавтами во время миссии 3B по обслуживанию Хаббла. С тех пор этот прибор сыграл ключевую роль в некоторых из самых впечатляющих научных результатов Хаббла, включая съемку Сверхглубокого поля Хаббла. ACS также сфотографировал Плутон в преддверии миссии "Новые горизонты", наблюдал гигантские гравитационные линзы и обнаружил полностью сформировавшиеся галактики в ранней Вселенной.

Это изображение получено в ходе наблюдений Хаббла, призванных пролить свет на свойства ультрадиффузных галактик. Острое зрение Хаббла позволило астрономам изучить GAMA 526784 с высоким разрешением в ультрафиолетовом диапазоне волн, что помогло определить размеры и возраст компактных звездообразующих областей, которыми усыпана галактика.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0503181501

Группа впадин Tantalus Fossae на Марсе

Эта сеть длинных борозд и царапин является частью гигантской системы разломов на Марсе, известной как Tantalus Fossae, и показана на снимке, сделанном зондом ЕКА Mars Express. На первый взгляд кажется, что кто-то провел ногтями по поверхности Красной планеты, вырезая при этом длинные траншеи.

Хотя образование Tantalus Fossae ("Fossae" означает впадину или углубление) не столь драматично, но оно является заметной особенностью Марса. Эта система впадин обрамляет разросшийся марсианский вулкан Alba Mons с низким рельефом, проходя вдоль восточной стороны вулкана.

Ямки образовались, когда вершина Alba Mons поднялась на высоту, в результате чего окружающая поверхность стала деформированной, вытянутой и изломанной. Разломы Tantalus Fossae являются отличным примером особенностей поверхности, известных как грабены; каждая впадина образовалась, когда два параллельных разлома разошлись, в результате чего горная порода между ними упала вниз в образовавшуюся пустоту.

Такие же особенности можно найти на западной стороне Alba Mons, образуя неполное кольцо вокруг вулкана. В целом, связанные с этим вулканом грабены протянулись на 1000 км в длину, до 10 км в ширину и до 350 м в глубину.

На снимке с Mars Express видны многочисленные грабены, идущие примерно с северо-востока (внизу справа) на юго-запад (вверху слева).

Считается, что эти структуры образовались не одновременно, а одна за другой, что дает ученым возможность восстановить прошлую хронологию и картину того, что создало этот драматический ландшафт.

Например, большой ударный кратер в центре изображения пересечен грабенами, что указывает на то, что он существовал до того, как образовались разломы Tantalus Fossae. Второй по величине ударный кратер, но намного меньший, накладывается на разломы и поэтому, скорее всего, является более молодым.

При ближайшем рассмотрении в этом регионе можно увидеть множество небольших разветвленных долин. Эти долины, по-видимому, прорезают непосредственно грабены, и поэтому предполагается, что они более древние.

Эта местность названа в честь Тантала, сына Зевса и Плутона, который, согласно греческой легенде, предал богов и был принужден Аидом стоять в воде под фруктовым деревом. Когда он пытался пить, вода отступала, а когда он пытался есть, ветви дерева перемещались за пределы его досягаемости - наказание, известное как муки Тантала.

Исследование Марса

Mars Express находится на орбите Красной планеты с 2003 года, делая снимки поверхности Марса, картируя состав его поверхности, определяя состав и циркуляцию его непрочной атмосферы, исследуя подземную кору и изучая взаимодействие различных явлений в марсианской среде.

Стереокамера высокого разрешения (HRSC), ответственная за эти новые снимки, позволила узнать много нового о разнообразных особенностях поверхности Марса. На последних снимках можно увидеть все: от хребтов и борозд, изрезанных ветрами, до вулканов, ударных кратеров, тектонических разломов, русел рек и древних лавовых бассейнов.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0503181757

Вселенная может перестать расширяться «удивительно скоро»

После почти 13,8 миллиардов лет безостановочного расширения Вселенная вскоре может остановиться, а затем начать медленно сжиматься, предполагает новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В новой работе трое ученых пытаются смоделировать природу темной энергии - таинственной силы, которая, похоже, заставляет Вселенную расширяться все быстрее - на основе прошлых наблюдений за космическим расширением. В модели команды темная энергия - это не постоянная сила природы, а сущность, называемая квинтэссенцией, которая может распадаться со временем.

Исследователи обнаружили, что, несмотря на то, что расширение Вселенной ускоряется уже миллиарды лет, отталкивающая сила темной энергии может ослабевать. Согласно их модели, ускорение Вселенной может быстро закончиться в течение следующих 65 миллионов лет - затем, в течение 100 миллионов лет, Вселенная может полностью прекратить расширяться, и вместо этого может вступить в эпоху медленного сжатия, которая закончится через миллиарды лет со смертью - или, возможно, возрождением - времени и пространства.

И все это может произойти "удивительно" быстро, сказал соавтор исследования Пол Стейнхардт, директор Принстонского центра теоретической науки при Принстонском университете в Нью-Джерси.

"Если вернуться на 65 миллионов лет назад, то именно тогда астероид Чиксулуб врезался в Землю и уничтожил динозавров", - сказал Штейнхардт в интервью. "В космических масштабах 65 миллионов лет - удивительно короткий срок".

В этой теории нет ничего противоречивого или неправдоподобного, сказал Гэри Хиншоу, профессор физики и астрономии из Университета Британской Колумбии, который не принимал участия в исследовании. Однако, поскольку модель основывается только на прошлых наблюдениях расширения - и поскольку нынешняя природа темной энергии во Вселенной является такой загадкой - предсказания, содержащиеся в этой работе, в настоящее время невозможно проверить. Пока что они могут оставаться лишь теориями.

Энергия пустоты

С 1990-х годов ученые поняли, что расширение Вселенной ускоряется; пространство между галактиками сейчас расширяется быстрее, чем миллиарды лет назад. Ученые назвали таинственный источник этого ускорения темной энергией - невидимой сущностью, которая, похоже, действует вопреки гравитации, отталкивая самые массивные объекты Вселенной дальше друг от друга, а не притягивая их друг к другу.

Хотя темная энергия составляет примерно 70% от общей массы-энергии Вселенной, ее свойства остаются полной загадкой. Популярная теория, выдвинутая Альбертом Эйнштейном, гласит, что темная энергия является космологической константой - неизменной формой энергии, которая вплетена в ткань пространства-времени. Если это так, и сила, оказываемая темной энергией, никогда не может измениться, то Вселенная должна продолжать расширяться (и ускоряться) вечно.

Однако конкурирующая теория предполагает, что темная энергия не обязательно должна быть постоянной, чтобы соответствовать наблюдениям за прошлым космическим расширением. Скорее, темная энергия может быть чем-то, называемым квинтэссенцией - динамическим полем, которое изменяется со временем. Стейнхардт был одним из трех ученых, представивших эту идею в статье 1998 года в журнале Physical Review Letters.

В отличие от космологической постоянной, квинтэссенция может быть как отталкивающей, так и притягивающей, в зависимости от соотношения ее кинетической и потенциальной энергии в данный момент времени. В течение последних 14 миллиардов лет квинтэссенция была отталкивающей. Однако на протяжении большей части этого периода она вносила незначительный вклад в расширение Вселенной по сравнению с излучением и веществом, сказал Стейнхардт. Все изменилось около пяти миллиардов лет назад, когда квинтэссенция стала доминирующим компонентом, и ее гравитационное отталкивание привело к ускорению расширения Вселенной.

"Вопрос, который мы поднимаем в этой статье, звучит так: "Должно ли это ускорение продолжаться вечно?" сказал Стейнхардт. "А если нет, то каковы альтернативы, и как скоро все может измениться?".

Смерть темной энергии

В своем исследовании Стейнхардт и его коллеги, Анна Иджас из Нью-Йоркского университета и Космин Андрей из Принстона, предсказали, как могут измениться свойства квинтэссенции в течение следующих нескольких миллиардов лет. Для этого команда создала физическую модель квинтэссенции, показывающую ее отталкивающую и притягивающую силу с течением времени, чтобы соответствовать прошлым наблюдениям за расширением Вселенной. После того как модель команды смогла достоверно воспроизвести историю расширения Вселенной, они распространили свои предсказания на будущее.

"К их удивлению, темная энергия в их модели может распадаться со временем", - сказал Хиншоу. "Ее сила может ослабевать. И если это происходит определенным образом, то в конечном итоге антигравитационное свойство темной энергии исчезает, и она снова превращается в нечто более похожее на обычную материю".

Согласно модели команды, отталкивающая сила темной энергии может находиться в процессе быстрого спада, который, возможно, начался миллиарды лет назад.

Согласно этому сценарию, ускоренное расширение Вселенной замедляется уже сегодня. Вскоре, возможно, примерно через 65 миллионов лет, это ускорение может полностью прекратиться - тогда, уже через 100 миллионов лет, темная энергия может стать привлекательной, что приведет к сжатию всей Вселенной. Другими словами, после почти 14 миллиардов лет роста космос может начать сжиматься.

"Это будет особый вид сжатия, который мы называем медленным сжатием", - сказал Стейнхардт. "Вместо того чтобы расширяться, пространство сжимается очень, очень медленно".

Изначально сжатие Вселенной будет настолько медленным, что гипотетические люди, все еще живущие на Земле, даже не заметят изменений, сказал Стейнхардт. Согласно модели команды, потребуется несколько миллиардов лет медленного сжатия, чтобы Вселенная достигла примерно половины своего сегодняшнего размера.

Конец Вселенной?

Дальше может произойти одно из двух событий, сказал Стейнхардт. Либо Вселенная будет сжиматься до тех пор, пока не рухнет сама на себя с большим "хрустом", положив конец пространству-времени, каким мы его знаем, либо Вселенная сократится настолько, что вернется в состояние, похожее на исходное, и произойдет еще один Большой взрыв - или большой "отскок", - создав новую Вселенную из пепла старой.

По второму сценарию (который Стейнхардт и его коллеги описали в статье, опубликованной в 2019 году в журнале Physics Letters B), Вселенная следует циклической схеме расширения и сжатия, сжатия и отскоков, которые постоянно разрушают и переделывают ее. Если это правда, то наша нынешняя Вселенная может быть не первой и не единственной, а лишь последней в бесконечной череде вселенных, которые расширялись и сжимались до нашей, сказал Стейнхардт. И все это зависит от изменчивой природы темной энергии.

Насколько все это правдоподобно? Хиншоу сказал, что интерпретация квинтэссенции в новой работе - это "вполне разумное предположение о том, что представляет собой темная энергия". Поскольку все наши наблюдения за космическим расширением исходят от объектов, удаленных от Земли на миллионы и миллиарды световых лет, существующие данные могут информировать ученых только о прошлом Вселенной, но не о ее настоящем или будущем, добавил он. Так что, вполне возможно, что Вселенная уже мчится в сторону сжатия, и мы не сможем об этом узнать, пока не начнется фаза сжатия.

"Я думаю, что все сводится к тому, насколько убедительной вы считаете эту теорию и, что более важно, насколько проверяемой вы считаете ее?" - добавил Хиншоу.

К сожалению, не существует надежного способа проверить, существует ли квинтэссенция или космическое расширение начало замедляться, признал Стейнхардт. Пока что остается только соотнести теорию с прошлыми наблюдениями - и авторы в своей новой работе это сделали. Что ждет нашу Вселенную в будущем - бесконечный рост или быстрое сжатие - покажет только время.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0503185651

Визуализация НАСА собирает самые известные системы черных дыр

Близлежащие черные дыры и их звездные компаньоны образуют галерею астрофизических моделей в этой новой визуализации НАСА.

Звезды, рожденные с массой более чем в 20 раз превышающей солнечную, заканчивают свою жизнь в виде черных дыр. Как следует из названия, черные дыры не светятся сами по себе, потому что ничто не может их покинуть, даже свет. До 2015 года, когда астрономы впервые обнаружили сливающиеся черные дыры через пульсации пространства-времени, называемые гравитационными волнами. Основной способ обнаружения этих загадок был поиск их в бинарных системах, где они взаимодействовали со звездами-компаньонами. И лучший способ сделать это - искать в рентгеновских лучах.

Эта визуализация показывает 22 рентгеновские бинарные системы в нашей галактике Млечный Путь и ее ближайшем соседе, Большом Магеллановом Облаке, в которых находятся подтвержденные черные дыры звездной массы. Системы представлены в одинаковом физическом масштабе, что демонстрирует их разнообразие, а углы обзора повторяют то, как мы видим их с Земли.

В паре со звездой черная дыра может собирать материю двумя способами. Во многих случаях поток газа может течь прямо от звезды к черной дыре. В других, таких как первая подтвержденная система черной дыры Cygnus X-1, звезда производит плотный поток, называемый звездным ветром, часть которого собирается сильной гравитацией черной дыры. Пока нет четкого мнения о том, какой режим используется в GRS 1915, большой системе в центре визуализации.

Подлетая к черной дыре, газ выходит на орбиту и образует широкую, сплющенную структуру, называемую аккреционным диском. Аккреционный диск GRS 1915 может простираться более чем на 80 миллионов километров, что превышает расстояние, отделяющее Меркурий от Солнца. Газ в диске нагревается, медленно вращаясь по спирали внутрь, и светится в видимом, ультрафиолетовом и, наконец, рентгеновском свете.

Цвет звезд варьируется от сине-белого до красноватого, что означает температуру от в пять раз горячее до на 45% холоднее нашего Солнца. Поскольку аккреционные диски достигают еще более высоких температур, для них используется другая цветовая схема.

Хотя черные дыры показаны в масштабе, отражающем их массу, все они изображены гораздо крупнее, чем в действительности. Черная дыра Cygnus X-1 весит примерно в 21 раз больше Солнца, но ее поверхность, называемая горизонтом событий, простирается всего на 124 километра. Огромные сферы также скрывают видимые искажения, которые могли бы быть вызваны гравитационным воздействием черных дыр.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0503202224

Марсианский вертолет НАСА разведывает линию хребта для научной группы Perseverance

Вертолет НАСА Ingenuity Mars Helicopter недавно провел съемку интригующего хребта вблизи дельты древней реки в кратере Езеро. Снимки, сделанные 23 апреля во время 27-го полета крошечного вертолета, были сделаны по просьбе научной группы марсохода Perseverance, которая хотела поближе рассмотреть наклонную поверхность.

"Ingenuity не только обеспечивает съемку с воздуха, но и позволяет нашей команде одновременно находиться в двух местах на Марсе", - сказал Кен Фарли из Калтеха, научный руководитель проекта Perseverance. "Отправка ровера на разведку и поиск в одном месте, в то время как вертолет запускается на разведку в другом, расположенном в сотнях метров от нас, - это большая экономия времени. Это также может помочь нам исследовать области, которые марсоход никогда не посетит, как в данном случае".

Хребет, который научная группа называет "Хребет Фортун", представляет интерес с геологической точки зрения, поскольку данные, собранные с орбиты и на расстоянии аппаратом Perseverance, указывают на то, что он является границей между двумя основными горными породами на дне кратера.

Предыдущие снимки показывают, что наклон слоев горных пород в этой области Марса - редкость (в отличие от Земли, где тектоника плит и землетрясения вызывают наклон). У научной группы также будет возможность сравнить изображения этой особенности, полученные в ходе 27го рейса, с данными, собранными аппаратами Ingenuity и Perseverance, о наклонной линии хребта, прозванной "Артуби", в районе кратера "Южная Сеита". Сравнение снимков Ingenuity двух наклонных хребтов может помочь ученым команды лучше понять историю дна кратера и, возможно, силы, которые действовали в этой части кратера Езеро миллиарды лет назад.

Эта недавняя научная вылазка Ingenuity последовала за разведкой, проведенной вертолетом, чтобы рассмотреть заднюю оболочку и парашют, которые помогли марсоходу Perseverance благополучно приземлиться на Марс с Ingenuity, прикрепленным к его брюху. Эти снимки могут помочь обеспечить более безопасную посадку будущих космических аппаратов, таких как Mars Sample Return Lander, который является частью нескольких миссий, которая доставит образцы марсианских пород, атмосферы и осадочных пород, взятые Perseverance, обратно на Землю для детального анализа.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0504140622

M44: скопление Улей

Авторы и права: Дрю Эванс
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: M44 – одно из самых близких к нашей Солнечной системе звездных скоплений, оно удалено всего на 600 световых лет. Оно также известно как скопление Ясли или Улей. Его звезды очень молоды, им всего около 600 миллионов лет. Сравните с возрастом нашего Солнца – 4.5 миллиарда лет. M44 и еще более близкое звездное скопление Гиады в Тельце имеют сходный возраст и направление движения в космосе, поэтому предполагается, что они родились вместе в одном большом молекулярном облаке. M44 – рассеянное скопление размером около 15 световых лет. В нем примерно тысяча звезд, а на небе оно занимает область размером в три диска полной Луны (1.5 градуса) в созвездии Рака. M44 можно увидеть невооруженным глазом, и оно известно с античных времен. Задолго до того, как Шарль Мессье в 18-м веке включил его под номером 44 в свой каталог, M44 описывали как слабое облачко или небесный туман. Однако скопление стало возможным разрешить на отдельные звезды только после изобретения телескопа. Скопление является популярным объектом наблюдений для оснащенных биноклями современных созерцателей неба. На этом групповом звездном портрете несколько окрашенных в желтоватые оттенки холодных красных гигантов разбросаны по полю, в котором преобладают более яркие, горячие голубые звезды главной последовательности. Эффектные дифракционные лучи выделяют самые яркие звезды скопления, они появились, потому что перед линзовым объективом телескопа был натянут крест из струн.
http://www.astronet.ru/db/msg/1829958

Первое изображение горизонта событий черной дыры

Авторы и права: Коллаборация Телескопа горизонта событий
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Как выглядит черная дыра? Чтобы узнать это, радиотелескопы, расположенные в разных местах на Земле, осуществили координированные наблюдения черных дыр с самыми большими угловыми размерами горизонтов событий на небе. Одинокая черная дыра выглядит просто черной, однако эти грандиозные объекты окружены светящимся газом. На первом изображении запечатлена область около черной дыры в центре галактики M87 с разрешением, превышающим ожидаемое для обнаружения горизонта событий. Темная центральная область на изображении – не горизонт событий, а тень черной дыры – район, где излучение газа ослабляется гравитацией центральной черной дыры. Размер и форма тени определяются ярким газом около горизонта событий, сильным гравитационным линзированием и вращением черной дыры. Зарегистрировав тень черной дыры, Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope – EHT) получил свидетельство того, что теория гравитации Эйнштейна работает даже в областях с экстремальными свойствами, и что в центре M87 находится черная дыра с массой около 6 миллиардов солнечных масс. Это изображение было опубликовано в 2019 году, с тех пор EHT расширился и стал объединять больше телескопов, наблюдать больше черных дыр, регистрировать поляризованное излучение. Он также исследует окрестности черной дыры в центре нашей Галактики Млечный Путь.
http://www.astronet.ru/db/msg/1830257

Натриевый хвост Меркурия

Авторы и права: Себастьян Волтмер
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Это – не комета. Ниже звездного скопления Плеяды находится планета: Меркурий. Длинные экспозиции, запечатлевшие самую внутреннюю планету Солнечной системы, могут показать что-то неожиданное: хвост. Разреженная атмосфера Меркурия содержит небольшое количество натрия, который светится после возбуждения солнечным светом. Солнечный свет также выбрасывает эти молекулы с поверхности Меркурия в окружающее пространство. Особенно яркое излучение натрий дает в желтом цвете. Это глубокое изображение, запечатлевшее Меркурий и его натриевый хвост, было получено на прошлой неделе из Ла-Пальмы в Испании с помощью фильтра, пропускающего в основном желтый свет, излучаемый натрием. Существование хвоста Меркурия было предсказано в 1980-х годах, а открыт он был в 2001 году. Многие детали хвоста были обнаружены при наблюдениях с автоматического космического аппарата НАСА "Мессенджер", который обращался вокруг Меркурия с 2011 по 2015 годы. Хвосты обычно связаны с кометами.
http://www.astronet.ru/db/msg/1830474

Найден самый яркий пульсар в космосе

Астрономы обнаружили, возможно, самый яркий пульсар на небе.

Василий Макаров

Несмотря на ярчайшее свечение, обнаружить звезду-рекордсмена удалось только благодаря телескопу, оснащенному космическими «солнечными очками».

Пульсары — это тип нейтронных звезд, которые испускают потоки излучения со стороны полюсов, создавая импульсы света, когда эти лучи омывают Землю. Яркие вспышки происходят быстро, обычно с интервалом в несколько секунд или миллисекунд, поэтому обычно их относительно легко обнаружить в космосе.

Новый пульсар, обозначенный как PSR J0523-7125, вспыхивает три раза в секунду и расположен в Большом Магеллановом Облаке — карликовой галактике, вращающейся вокруг нашего Млечного Пути. Он оказался в 10 раз ярче любого другого пульсара, когда-либо обнаруженного за пределами нашей галактики, и конкурирует с самыми яркими из звезд, найденных внутри нее. Астрономы уверяют, что это самая яркая звезда на небосводе.

Художественная интерпретация недавно открытого пульсара
ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)

Но если он такой яркий, как же пульсар так долго скрывался от обнаружения? Исследователи говорят, что у него есть необычная особенность: потоки его излучения очень широкие, а это означает, что импульсы остаются «включенными» гораздо дольше, чем у большинства пульсаров. Таким образом, астрономы долгое время полагали, что это далекая фоновая галактика.

В итоге, пульсар был обнаружен с помощью радиотелескопа ASKAP в Австралии, который использует специальный фильтр, аналог своеобразных солнцезащитных очков. Благодаря своим экстремальным магнитным полям пульсары излучают сильно поляризованный свет, который неотличим от обычного света для большинства телескопов — но не для ASKAP.

Yuanming Wang
Пульсар сливается с шумным фоном без "солнцезащитных очков" (слева), но четко выделяется, если их включить (справа)

«Мы ожидаем, что сможем найти больше пульсаров, используя эту технику», — объяснила профессор Тара Мерфи, ведущий автор исследования. «Впервые нам удалось систематически и рутинно искать поляризацию пульсара, но самое интересное еще впереди».
https://www.popmech.ru/science/1543491- … v-kosmose/

Астрономы изучили рентгеновское эхо черных дыр в Млечном Пути

Ученые описали, как меняются окрестности черной дыры в процессе поглощения материи соседней звезды. Оказалось, корона дыры ненадолго расширяется во время финального выброса высокоэнергетических частиц. И это может объяснить влияние вспышек сверхмассивных черных дыр на эволюцию окружающих их галактик.

Иллюстрация того, как черная дыра в двойной системе поглощает материю соседней звезды / ©Aurore Simonnet and NASA’s Goddard Space Flight Center

Изучение черных дыр — непростая задача, потому что эти глубокие «колодцы» в ткани пространства-времени притягивают даже частицы света. Но во время поглощения материи черные дыры иногда вспыхивают ренгеновским излучением, которое отражается от падающего в дыру вещества и ненадолго озаряет окружающее пространство. Изучив «эхо ренгеновского излучения» в восьми системах, команда астрономов из Массачусетского технологического института смогла описать окрестности черных дыр. Их статья вышла в The Astrophysical Journal.

Исследование началось с поиска подходящих объектов. Команда разработала алгоритм, который прошелся по данным наблюдений NICER, рентгеновского телескопа с высоким временным разрешением, установленного на борту МКС. Алгоритм нашел 26 двойных систем с черными дырами, которые ранее вспыхивали рентгеновским излучением. Из них команда отобрала десять систем, подходящих по яркости и расстоянию для дальнейшего анализа рентгеновского эха.

Проанализировав сигналы, ученые разделили системы на группы со схожими задержками между двумя типами ренгтеновского излучения: исходящего от короны и отраженного от аккреционного диска. По этой задержке можно оценить расстояние между ними. Сопоставив рентгеновское эхо на разных этапах вспышки, ученые смогли оценить, как меняется корона и двигается диск.

Корона черной дыры — это регион высокоэнергетической плазмы вблизи горизонта событий. Ученые обнаружили, что во время поглощения материи она меняется больше всего. Два состояния, через которые при этом проходит объект, физики назвали «жестким» и «мягким». Сперва дыра впадает в «жесткое» состояние, в котором задержки длятся миллисекунды: вспыхивает корона, насыщенная фотонами высоких энергий, и вылетает относительно слабый равномерный поток частиц. Это состояние длится несколько недель.

Затем за несколько дней дыра в последний раз ярко вспыхивает и переходит в «мягкое» низкоэнергетическое состояние. В этот период ненадолго возрастает задержка сигнала, то есть увеличивается расстояние между короной и диском. Вероятно, корона значительно расширяется и вытягивается ввысь относительно дыры. При этом из полюса вырывается огромный и мощный джет из высокоэнергетических частиц, а равномерный поток затухает.

Описанный процесс поможет разобраться, как сверхмассивные черные дыры в центрах галактик способны выбрасывать частицы в межгалактическое пространство на огромные расстояния.

В составе звездных систем нашей Галактики летают десятки миллионов относительно небольших черных дыр. «Роль этих черных дыр в эволюции Галактики остается открытым вопросом в современной астрофизике, — прокомментировала Эрин Кара (Erin Kara), один из авторов новой работы. — Примечательно, что черные дыры в этих двойных системах ведут себя как миниатюрные сверхмассивные черные дыры. Поэтому, изучая вспышки в небольших соседних системах, мы сможем понять, как похожие вспышки сверхмассивных черных дыр влияют на окружающие их галактики».
https://naked-science.ru/article/astron … -hole-echo

Космический телескоп может показать фотонное кольцо черной дыры

Несмотря на десятилетия исследований, черные дыры по-прежнему остаются одними из самых мощных и загадочных небесных объектов, когда-либо изученных. Из-за экстремальных гравитационных сил ничто не может покинуть поверхность черной дыры (включая свет). В результате изучение этих объектов традиционно сводилось к наблюдению их влияния на объекты и пространство-время в их окрестностях. Только в 2019 году телескоп Event Horizon Telescope (EHT) получил первое изображение черной дыры.

Этот подвиг стал возможен благодаря технике, известной как интерферометрия с очень длинной базовой линией (ОДБЛ), которая позволила ученым увидеть яркое кольцо, окружающее сверхмассивную черную дыру (СМЧД) в центре галактики M87. Новое исследование международной группы астрономов показало, как космическая интерферометрия может раскрыть еще больше секретов, скрывающихся за завесой горизонта событий черной дыры.

Исследование возглавил Леонид Гурвиц, научный сотрудник Объединенного института интерферометрии с очень длинными базовыми линиями Европейского консорциума исследовательской инфраструктуры (JIVE ERIC) и Делфтского технологического университета. К нему присоединились исследователи из Института радиоастрономии (INAF), Нидерландского института космических исследований (SRON), Центра вычислительной астрофизики Института Flatiron, Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), Инициативы по черным дырам, а также множества университетов и исследовательских институтов.

Как они указывают в своем исследовании, сверхвысокое угловое разрешение в астрономии всегда рассматривалось как путь к крупным открытиям. В этом процессе, известном как интерферометрия, несколько обсерваторий собирают свет от одного объекта, который иначе было бы очень трудно разрешить. В последние годы астрономы полагаются на VLBI для обнаружения излучения на миллиметровых и субмиллиметровых длинах волн. Соавтор исследования доктор Жолт Параги, научный сотрудник JIVE ERIC, сказал по электронной почте: "В целом, высокое угловое разрешение изображения достигается в астрономии тремя способами: увеличением размеров телескопов, наблюдением света на более коротких длинах волн и устранением (или, по крайней мере, компенсацией) помех, вызванных атмосферой Земли".

"Радиоастрономия стала основоположником развития методов визуализации, основанных на интерферометрии, когда сигнал от различных телескопов на больших расстояниях беспрепятственно (в нашей терминологии: когерентно) объединяется. В этом случае конечным фактором, определяющим разрешающую способность инструмента, является расстояние между телескопами, которое мы называем базовой линией".

Хорошим примером этого является телескоп Event Horizon Telescope (EHT), который 10 апреля 2019 года получил первое изображение сверхмассивной черной дыры (M87). За ним в 2021 году последовало изображение области ядра галактики Центавр А и исходящего из нее радиоизлучения. Однако эти изображения были не более чем слабыми кругами, которые представляли собой свет, запертый в горизонте событий СМЧД - границе, за которую ничто (даже свет) не может выйти.

Тем не менее, изображение M87, полученное EHT, стало первым прямым подтверждением существования СМЧД и впервые были получены изображения теней, окружающих СМЧД. Это изображение также позволило увидеть падающую материю вокруг сверхмассивной черной дыры, искаженную чрезвычайно сильной гравитацией. В последние годы, говорит доктор Параги, в области VLBI произошли и другие события, которые дают представление о том, что нас ждет в будущем:

"Другим важнейшим результатом последних лет стало доказательство космологического происхождения загадочных радиовспышек миллисекундной длительности, которые мы называем быстрыми радиовсплесками. Благодаря превосходным возможностям получения изображений высокого разрешения, Европейская сеть VLBI обеспечила самую высокую точность локализации в небе этих очень коротких сигналов, которые чрезвычайно трудно уловить даже с помощью самых современных интерферометров".

"Эти изображения с сантиметровой длиной волны не только показывают, из какой галактики приходят сигналы, но и позволяют сузить положение сигнала до небольших регионов внутри галактики, что будет иметь решающее значение для понимания этого явления".

По мнению астрономического сообщества, следующим логическим шагом является захват фотонного кольца. В этой области гравитационная сила настолько сильна, что фотоны вынуждены двигаться по орбитам. На снимках EHT большая часть света от этого кольца была рассеяна до того, как достигла Земли, что привело к относительно размытым изображениям. Чтобы развить успех, EHT следующего поколения (ngEHT) добавит десять новых телескопов и модернизирует те, которые уже входят в сеть.

Однако, по словам доктора Параги, благодаря космическим VLBI-массивам астрономы смогут получить наиболее детальные изображения фотонных колец вокруг СМЧД и даже самих горизонтов событий. В своем исследовании команда рассмотрела потенциал будущего космического телескопа VLBI, известного как Терагерцовый телескоп для астрофизических исследований (THEZA), который был предметом исследования в "белой книге" Гурвица, Параги и многих членов команды, ставших авторами этой последней работы.

Эта работа была представлена в рамках проекта ESA Voyage 2050 - открытого конкурса предложений по научным миссиям большого класса, которые будут проводиться в период 2035-2050 годов. Подобно космическим телескопам, изучающим космос в оптической, инфракрасной, рентгеновской, радио и других частях спектра, эта концепция предусматривает создание космического интерферометра для изучения физики космического времени в окрестностях СМЧД. Как описал это доктор Параги:

"Наблюдения из космоса на очень коротких, миллиметровых и субмиллиметровых длинах волн откроют новые измерения для VLBI. Преимущества миссии, основанной на концепции THEZA, двояки. С одной стороны, имея возможность опуститься ниже длин волн телескопа "Горизонт событий" [или ngEHT], новая популяция сверхмассивных черных дыр станет доступной для разрешенной визуализации теней черных дыр, которые не видны для этих инструментов. Кроме того, это позволит провести уникальные исследования свойств спина черной дыры и пространства-времени".

Команда проанализировала все элементы телескопа, включая антенные системы, приемники, малошумящие усилители, локальные генераторы, смесители, транспортировку и обработку данных. Они пришли к выводу, что интерферометр, основанный на концепции THEZA, достигнет трех основных целей астрономической миссии со сверхвысоким угловым разрешением. Короче говоря, он будет свободен от помех со стороны земной атмосферы и будет наблюдать черные дыры на более высоких частотах и более длинных базовых линиях, чем когда-либо прежде.

"Изучая уникальные системы, состоящие из тесных пар сверхмассивных черных дыр, THEZA может раскрыть процессы, которые привели к ускоренному росту черных дыр на заре Вселенной, что наложило яркий отпечаток и на эволюцию галактик", - добавил доктор Параги. "Что еще более важно, THEZA расширит наши горизонты для детального измерения теней черных дыр. Это приведет к лучшему пониманию гравитации, что очень важно, поскольку гравитация играет фундаментальную роль в формировании Вселенной".

В ближайшие годы обсерватории следующего поколения будут опираться на усовершенствованные детекторы и технологии передачи данных, чтобы получить еще более подробную картину некоторых из самых загадочных объектов во Вселенной. К ним относятся такие предложения, как предлагаемый космический телескоп "Спектр-М", запуск которого ожидается к 2030 году. Этот прибор будет оснащен первичным зеркалом диаметром 10 метров, способным наблюдать за космосом в субмиллиметровом и дальнем инфракрасном диапазонах волн.

Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST), который в январе достиг своей орбиты (L2) и почти достаточно остыл (по состоянию на конец апреля), чтобы начать работу, вскоре проведет собственные интерферометрические исследования. Являясь частью прибора Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), интерферометр маскировки апертуры (AMI) превратит всю апертуру сегментированных зеркал JWST в интерферометрический массив.

В связи с планами НАСА отправить астронавтов обратно на Луну (в рамках программы "Артемида") и другими космическими агентствами, приступающими к программам исследования Луны, есть даже предложения построить телескопы VLBI на дальней стороне Луны, где они будут свободны от атмосферных или световых помех.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0505163022

Лунный грунт обладает потенциалом для выработки кислорода и топлива

Почва на Луне содержит активные соединения, которые могут преобразовывать углекислый газ в кислород и топливо, сообщают ученые из Китая 5 мая в журнале Joule. Сейчас они изучают, можно ли использовать лунные ресурсы для облегчения освоения человеком Луны или других территорий.

Материаловеды из Нанкинского университета Инфанг Яо и Жиган Цзоу надеются разработать систему, которая использует преимущества лунного грунта и солнечной радиации - двух самых богатых ресурсов на Луне. После анализа лунного грунта, привезенного китайским космическим аппаратом "Чанъэ-5", их команда обнаружила, что образец содержит соединения, в том числе богатые железом и титаном вещества, которые могут работать в качестве катализатора для получения необходимых продуктов, таких как кислород, используя солнечный свет и углекислый газ.

На основе этих наблюдений команда предложила стратегию "внеземного фотосинтеза". В основном, система использует лунный грунт для электролиза воды, добытой на Луне и отходах астронавтов, в кислород и водород, получаемые с помощью солнечного света. Углекислый газ, выдыхаемый жителями Луны, также собирается и соединяется с водородом, полученным при электролизе воды, в процессе гидрогенизации, катализируемой лунным грунтом.

В результате этого процесса образуются углеводороды, такие как метан, которые могут быть использованы в качестве топлива. Стратегия не использует никакой внешней энергии, кроме солнечного света, для производства различных желаемых продуктов, таких как вода, кислород и топливо, которые могли бы поддерживать жизнь на лунной базе, говорят исследователи. Команда ищет возможность испытать систему в космосе, возможно, в рамках будущих лунных миссий Китая с экипажем.

"Мы будем использовать местные ресурсы окружающей среды, чтобы минимизировать полезную нагрузку ракеты. Наша стратегия обеспечивает сценарий для устойчивой и доступной внеземной среды обитания", - говорит Яо.

Хотя каталитическая эффективность лунного грунта ниже, чем катализаторов, доступных на Земле, Яо говорит, что команда тестирует различные подходы для улучшения конструкции, например, плавление лунного грунта в наноструктурированный высокоэнтропийный материал, который является лучшим катализатором.

Ранее ученые предложили множество стратегий внеземного выживания. Но большинство проектов требуют источников энергии с Земли. Например, марсоход НАСА Perseverance привез прибор, который может использовать углекислый газ в атмосфере планеты для получения кислорода, но он питается от ядерной батареи на борту.

"В ближайшем будущем мы увидим стремительное развитие индустрии космических полетов с экипажем", - говорит Яо. "Подобно "эпохе паруса" в 1600-х годах, когда сотни кораблей вышли в море, мы вступим в "эпоху космоса". Но если мы хотим провести крупномасштабное исследование внеземного мира, нам придется подумать о том, как уменьшить полезную нагрузку, то есть полагаться на как можно меньшее количество поставок с Земли и использовать вместо этого местные, космические ресурсы."
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0505210024

Хаббл обнаруживает выжившую звезду-компаньона после взрыва сверхновой

Космический телескоп "Хаббл" обнаружил свидетеля на месте взрывной смерти звезды: звезду-компаньона, ранее скрытую в бликах сверхновой своего партнера. Это открытие является первым для особого типа сверхновых - тех, в которых звезда перед взрывом была лишена всей своей внешней газовой оболочки.

Это открытие дает важнейшее представление о бинарной природе массивных звезд, а также является потенциальным приквелом к окончательному слиянию звезд-компаньонов, которое будет распространяться по Вселенной в виде гравитационных волн, пульсирующих в самой ткани космического времени.

Астрономы обнаруживают сигнатуры различных элементов во взрывах сверхновых. Эти элементы располагаются слоями, как лук перед взрывом сверхновой. Водород находится в самом внешнем слое звезды, и если водород не обнаружен в последствиях взрыва сверхновой, значит, он был удален еще до взрыва.

Причина потери водорода была загадкой, и астрономы использовали "Хаббл" для поиска подсказок и проверки теорий, объясняющих эти лишенные водорода сверхновые. Новые наблюдения "Хаббла" дают наилучшие доказательства в поддержку теории о том, что невидимая звезда-компаньон высасывает газовую оболочку из своей звезды-партнера перед взрывом.

"Это тот момент, которого мы так долго ждали: наконец-то мы увидели доказательства существования бинарной системы-прародителя полностью разделенной сверхновой", - сказал астроном Ори Фокс из Научного института космического телескопа в Балтиморе (штат Мэриленд), ведущий исследователь исследовательской программы "Хаббла". "Цель состоит в том, чтобы перевести эту область исследований из области теории в область работы с данными и увидеть, как на самом деле выглядят эти системы".

Команда Фокса использовала широкоугольную камеру Хаббла для изучения области сверхновой (SN) 2013ge в ультрафиолетовом свете, а также предыдущие наблюдения Хаббла в Архиве космических телескопов Барбары А. Микульски (MAST). Астрономы увидели, что свет сверхновой со временем угасал с 2016 по 2020 год, но другой близлежащий источник ультрафиолетового излучения находящийся рядом сохранял свою яркость. Этот основной источник ультрафиолетового излучения и является, по предположению команды, выжившим бинарным компаньоном SN 2013ge.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0505223057

Туманность пульсарного ветра Goose раскрывает астрономам свои тайны

Используя рентгеновскую космическую обсерваторию Chandra («Чандра») НАСА и телескоп Australia Telescope Compact Array (ATCA), астрономы изучили туманность пульсарного ветра, получившую название "the Goose" («Гусь»), которая сформирована молодым пульсаром, известным как PSR J1016–5857. Результаты этого исследования помогут глубже понять природу данной туманности.

Туманности пульсарного ветра представляют собой туманности, сформированные пульсарными ветрами. Пульсарный ветер состоит из заряженных частиц; когда он сталкивается с веществом, находящимся в окрестностях пульсара, в частности, с медленно расширяющимся в космическое пространство материалом, извергнутым в результате взрыва сверхновой, происходит формирование туманности пульсарного ветра.

Находящийся на расстоянии около 11 500 световых лет от нас, пульсар PSR J1016–5857 (или J1016) представляет собой молодой, высокоэнергетический пульсар с периодом вращения около 107 миллисекунд. Характеристический возраст пульсара составляет около 21 000 лет, в то время как теряемая за счет вращения мощность оценивается в 2,6 ундециллиона эргов.

Наблюдения источника J1016 выявили присутствие туманности пульсарного ветра необычной формы, напоминающей летящего гуся. Снимки в радиодиапазоне показали, что пульсар расположен в области «головы гуся», который, в свою очередь, демонстрирует изогнутую «шею». Чтобы подробнее выяснить особенности устройства этой необычной туманности пульсарного ветра, группа под руководством Ноэля Кинглера (Noel Klingler) из Центра космических полетов Годдарда НАСА решила изучить этот объект при помощи обсерваторий Chandra и ACTA.

Рентгеновские спектроскопические наблюдения хвоста пульсара J1016 и его окрестностей показали присутствие плазмы, испускающей тепловое излучение, в поле пульсара. Эти находки, а также особенности обнаруженных поблизости радиоструктур, указывают на то, что пульсар J1016 до сих пор находится внутри остатков сверхновой, давших ему начало. Однако границы остатков сверхновой до сих пор четко не определены.

Измерение собственного движения пульсара J1016 позволило рассчитать, что спроецированная скорость его движения составляет 440 километров в секунду. В целом снимки показывают, что направление собственного движения находится в соответствии с формой туманности пульсарного ветра и направлением ее хвоста.

Исследование появилось на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0506134312

Разгадка тайны исчезновения инея на Марсе

Новое исследование с использованием данных орбитального аппарата НАСА Mars Odyssey может объяснить, почему марсианский иней может быть невидим невооруженным глазом и почему на некоторых склонах появляются пылевые лавины.

В прошлом году ученые были озадачены, изучая снимки марсианской поверхности, сделанные на рассвете орбитальным аппаратом НАСА Mars Odyssey. Когда они смотрели на поверхность с помощью видимого света - того, который воспринимает человеческий глаз, - они видели призрачный, голубовато-белый утренний иней, освещенный восходящим солнцем. Но с помощью теплочувствительной камеры орбитального аппарата иней был виден более широко, в том числе в тех местах, где его не было видно.

Ученые знали, что перед ними иней, который образуется за ночь и состоит в основном из диоксида углерода - по сути, сухой лед, который часто появляется на Красной планете в виде инея, а не в виде водяного льда. Но почему этот сухой лед был виден в одних местах, а не в других?

В статье, опубликованной в прошлом месяце в журнале Journal of Geophysical Research: Планеты", эти ученые предложили удивительный ответ, который также может объяснить, как пылевые лавины, которые изменяют форму планеты, возникают после восхода солнца.

От мороза к пару

Запущенный в 2001 году аппарат "Одиссей" является самой долговечной миссией НАСА на Марсе. На его борту находится система тепловой эмиссионной визуализации (THEMIS) - инфракрасная, или термочувствительная камера, которая обеспечивает единственный в своем роде вид марсианской поверхности. Текущая орбита Odyssey позволяет взглянуть на планету в 7 часов утра по местному марсианскому времени.

Утренняя орбита "Одиссея" позволяет получить впечатляющие снимки", - сказал Сильвен Пико из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, руководитель работы. "Мы можем видеть длинные тени восхода солнца, которые тянутся по поверхности".

Поскольку на Марсе так мало атмосферы (всего 1% от плотности земной), солнце быстро нагревает иней, который образуется за ночь. Вместо того чтобы растаять, сухой лед испаряется в атмосферу в течение нескольких минут.

Лукас Ланге, стажер JPL, работающий с Пико, впервые заметил холодную температурную подпись инея во многих местах, где он не был виден на поверхности. Эти температуры появлялись всего в десятках микрон под землей - меньше, чем ширина человеческого волоса "под" поверхностью.

"Наша первая мысль была о том, что там может быть захоронен лед", - сказал Ланге. "Сухой лед в изобилии встречается вблизи полюсов Марса, но мы искали ближе к экватору планеты, где обычно слишком тепло для образования сухой ледяной изморози".

В своей статье авторы предполагают, что они наблюдали "грязный иней" - сухой ледяной иней, смешанный с мелкими зернами пыли, которые затемняли его в видимом свете, но не в инфракрасном.

Тающий иней и лавины

Это явление навело ученых на мысль, что грязный иней может также объяснить некоторые из темных полос, которые могут тянуться на 1000 метров и более вниз по марсианским склонам. Они знали, что эти полосы являются результатом, по сути, пылевых лавин, которые медленно изменяют форму горных склонов на всей планете. Ученые полагают, что эти пылевые лавины, вероятно, похожи на реку пыли, которая тянется по земле, оставляя за собой шлейф пушистого материала. По мере того, как пыль в течение нескольких часов движется вниз по склону, под ней обнажаются полосы более темного материала.

Эти темные полосы не похожи на более задокументированную разновидность, называемую повторяющимися линиями склона, которые повторяются в одних и тех же местах сезон за сезоном, в течение недель (а не часов). Когда-то считалось, что это результат медленного просачивания соленой воды со склонов гор, но сейчас принято считать, что повторяющиеся линии склонов возникают в результате потоков сухого песка или пыли.

Составляя карту полос склонов для своего недавнего исследования, авторы обнаружили, что они, как правило, появляются в тех местах, где есть утренние заморозки. Исследователи предполагают, что полосы возникают в результате того, что испаряющийся иней создает давление, достаточное для разрыхления зерен пыли, вызывая лавину.

Эти гипотезы являются еще одним доказательством того, насколько удивительной может быть Красная планета.

"Каждый раз, когда мы отправляем миссию на Марс, мы обнаруживаем новые экзотические процессы", - сказал Крис Эдвардс, соавтор статьи из Университета Северной Аризоны во Флагстаффе. "У нас на Земле нет ничего похожего на наклонную полосу. Чтобы понять Марс, нужно мыслить шире, чем на Земле".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0506121626

Бурное свечение в далекой галактике может изменить наш взгляд на черные дыры

В галактике, известной как 1ES 1927+654, происходит нечто странное: в конце 2017 года по причинам, которые ученые не смогли объяснить, сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центре этой галактики, пережила масштабный кризис идентичности. В течение нескольких месяцев этот и без того яркий объект, относящийся к классу черных дыр, известных как активные галактические ядра (AGN), внезапно стал намного ярче - в видимом свете он светился почти в 100 раз сильнее обычного.

Международная группа астрофизиков, включая ученых из Калифорнийского университета в Боулдере, возможно, установила причину этого изменения. Похоже, что линии магнитного поля, проходящие через черную дыру, перевернулись вверх ногами, что вызвало быстрое, но кратковременное изменение свойств объекта. Это было похоже на то, как если бы компасы на Земле вдруг начали указывать на юг вместо севера.

Результаты исследования, опубликованные 5 мая в журнале The Astrophysical Journal, могут изменить взгляд ученых на сверхмассивные черные дыры, сказал соавтор исследования Николя Сцепи.

"Обычно мы ожидаем, что черные дыры будут эволюционировать в течение миллионов лет", - сказал Сцепи. "Но эти объекты, которые мы называем AGN с меняющимся видом, развиваются в очень коротких временных масштабах. Их магнитные поля могут быть ключом к пониманию этой быстрой эволюции".

Сцепи, а также стипендиаты JILA Митчелл Бегельман и Джейсон Декстер впервые предположили, что такое магнитное сальто-мортале возможно в 2021 году.

Новое исследование подтверждает эту идею. В нем группа под руководством Сибасиша Лаха из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда собрала наиболее полные данные об этом далеком объекте. Группа использовала наблюдения семи телескопов на земле и в космосе, проследив поток излучения от 1ES 1927+654, когда AGN вспыхивала ярким светом, а затем снова тускнела.

Наблюдения показывают, что магнитные поля сверхмассивных черных дыр могут быть гораздо более динамичными, чем считали ученые раньше. И, как отметил Бегельман, эта AGN, вероятно, не одинока.

"Если мы увидели это в одном случае, то мы обязательно увидим это снова", - сказал Бегельман, профессор кафедры астрофизических и планетарных наук (APS). "Теперь мы знаем, что искать".

Необычная черная дыра

Бегельман объяснил, что AGN порождены одной из самых экстремальных физик в известной Вселенной.

Эти монстры возникают, когда сверхмассивные черные дыры начинают втягивать в себя огромное количество газа из окружающих их галактик. Подобно воде, кружащейся вокруг стока, этот материал вращается все быстрее и быстрее, чем ближе к черной дыре, образуя яркий "аккреционный диск", генерирующий интенсивное и разнообразное излучение, которое ученые могут наблюдать с расстояния в миллиарды световых лет.

Эти аккреционные диски также порождают любопытную особенность: Они генерируют сильные магнитные поля, которые оборачиваются вокруг центральной черной дыры и, подобно собственному магнитному полю Земли, направлены в определенном направлении, например, на север или юг.

"Телескоп "Горизонт событий" и другие наблюдения дают все больше оснований полагать, что магнитные поля могут играть ключевую роль в том, как газ падает на черные дыры, - говорит Декстер, доцент APS.

Это также может повлиять на то, насколько ярким AGN, подобный тому, что находится в центре 1ES 1927+654, выглядит в телескопах".

К маю 2018 года всплеск энергии этого объекта достиг пика, выбросив больше видимого света, но и во много раз больше ультрафиолетового излучения, чем обычно. Примерно в то же время выбросы рентгеновского излучения AGN начали тускнеть.

"Обычно, если ультрафиолет растет, то и рентгеновское излучение тоже растет", - сказал Сцепи. "Но здесь ультрафиолет вырос, а рентгеновское излучение сильно уменьшилось. Это очень необычно".

Поворот на голову

Исследователи из JILA предложили возможный ответ на это необычное поведение в статье, опубликованной в прошлом году.

Бегельман объяснил, что эти объекты постоянно втягивают газ из внешнего пространства, и часть этого газа также несет магнитные поля. Если AGN притягивает магнитные поля, направленные в сторону, противоположную его собственному, - например, на юг, а не на север, - то его собственное поле ослабевает. Это похоже на то, как команда по перетягиванию каната в одном направлении может свести на нет усилия соперников, тянущих в другую сторону.

По теории команды JILA, магнитное поле черной дыры стало настолько слабым, что перевернуло ее вверх ногами.

"По сути, вы полностью уничтожаете магнитное поле", - сказал Бегельман.

В новом исследовании ученые под руководством НАСА поставили перед собой задачу собрать как можно больше наблюдений за 1ES 1927+654.

Разрыв между ультрафиолетовым и рентгеновским излучением оказался "дымящимся пистолетом". Астрофизики подозревают, что ослабление магнитного поля могло бы вызвать именно такое изменение в физике AGN - смещение аккреционного диска черной дыры, чтобы она выбрасывала больше ультрафиолетового и видимого света и, как ни парадоксально, меньше рентгеновского излучения. Никакая другая теория не могла объяснить то, что наблюдали исследователи.

Сама AGN затихла и вернулась в нормальное состояние к лету 2021 года. Но Сцепи и Бегельман рассматривают это событие как естественный эксперимент - способ приблизиться к черной дыре, чтобы узнать больше о том, как эти объекты подпитывают яркие пучки излучения. Эта информация, в свою очередь, может помочь ученым узнать, какие именно сигналы им следует искать, чтобы обнаружить больше странных AGN в ночном небе.

"Возможно, есть какие-то похожие события, которые уже наблюдались - просто мы о них еще не знаем", - сказал Сцепи.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0506105632

Сверхбыстрые белые карлики дают ключи к пониманию сверхновых

Ученые из Кластера инновационных исследований научно-исследовательского института RIKEN, Япония, показали при помощи компьютерного моделирования, как один гипотетический тип сверхновых эволюционирует на протяжении тысяч лет. Эти результаты позволят исследователям проводить поиски примеров сверхновых, взрывы которых протекают в соответствии с этим сценарием, известным как модель D6.

Сверхновые играют в космологии важную роль: так, например, сверхновые типа Ia являются «стандартными свечами» при измерении космических расстояний. При помощи сверхновых этого типа удалось установить, что расширение Вселенной ускоряется. Согласно общепринятому мнению, сверхновые типа Ia возникают в результате взрывов вырожденных звезд, известных как белые карлики – звезды, которые сожгли весь свой водород и сжались в компактные объекты – но механизм этих взрывов в основном остается довольно слабо изученным.

Недавно открытие стремительно движущихся белых карликов сделало более убедительным один из предлагаемых механизмов взрыва этих сверхновых класса D6. В этом сценарии один из двух белых карликов в составе двойной системы испытывает то, что носит название «двойной детонации» - когда сначала взрывается поверхностный гелиевый слой, а затем происходит более крупный взрыв в углерод-кислородном ядре звезды. В результате происходит уничтожение звезды, и освобожденная звезда-компаньон вышвыривается из системы с огромной скоростью.

Однако форма таких остатков сверхновой по прошествии большого времени после взрыва до сих пор оставалась загадкой для астрономов. Для прояснения вопроса команда под руководством Джиллеса Ферранда (Gilles Ferrand) из института RIKEN взялась смоделировать долгосрочную эволюцию остатков сверхновой типа D6. Астрономы обнаружили, что через тысячи лет эволюции в системе остаются некоторые особенности, являющиеся специфическими для данного сценария – такие, как, например, «тень», или темное пятно, окруженное кольцом яркого материала. Авторы также пришли к выводу, что изученные ими остатки сверхновой типа Ia не обязательно должны быть симметричными, как считалось ранее.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0507171422

Спиральная галактика NGC 1512: внутренние кольца

Авторы и права: НАСА, ЕКА, Космический телескоп им.Хаббла
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: У большинства галактик нет колец – почему у этой галактики два кольца? Во-первых, яркая полоса около центра NGC 1512 – ядерное кольцо – кольцо, которое окружает центр галактики, в нем ярко светят недавно сформировавшиеся звезды. Однако большая часть звезд и сопровождающие их газ и пыль обращаются вокруг центра галактики в кольце, которое гораздо дальше от центра и видно около края картинки. Это кольцо называется, хотя это противоречит интуиции, внутренним кольцом. Если внимательно рассмотреть фотографию, вы увидите, что внутреннее кольцо соединяет концы диффузной центральной перемычки, которая проходит горизонтально через центр галактики. Предполагается, что эти кольцевые структуры возникли благодаря асимметрии происходящего в NGC 1512 длительного процесса, называемого вековой эволюцией. Асимметричное поле тяготения галактики, в которой есть перемычка из звезд, вызывает падение газа и пыли из внутреннего кольца на ядерное кольцо, увеличивая темп звездообразования в кольце. У некоторых спиральных галактик есть и третье кольцо – внешнее кольцо, окружающее галактику еще дальше от центра.
http://www.astronet.ru/db/msg/1831269