Необычные ионизированные структуры в окрестностях сверхъяркого рентгеновского источника
Используя Очень большой телескоп, французские астрономы провели спектроскопические наблюдения сверхъяркого рентгеновского источника под названием NGC 1313 X–1. Наблюдательная кампания позволила обнаружить ионизированный ударной волной пузырь, ионизированную рентгеновским излучением туманность и два объекта, оказавшихся остатками сверхновых, в окрестностях данного источника.
Сверъхяркие рентгеновские источники представляют собой точечные источники на небе, которые испускают больше излучения, чем 1 миллион Солнц испускает во всех длинах волн. Базовая природа этих источников до сих пор остается загадкой для ученых.
Объект NGC 1313 X–1 представляет собой сверхъяркий рентгеновский источник, расположенный в спиральной галактике NGC 1313, на расстоянии около 13,85 светового года от Земли. Этот сверхъяркий рентгеновский источник находится в северной части галактики NGC 1313, на расстоянии не дальше примерно 3100 световых лет от центра галактики.
Предыдущие наблюдения этого источника показали, что он является лишь одним из нескольких известных сверхъярких рентгеновских источников, способных испытывать мощные ветра с относительно высокими скоростями. Это указывает на то, что объект NGC 1313 X–1 имеет сверхкритически аккрецирующий источник невыясненной природы. Предполагалось, что такие ветра являются достаточно мощными для формирования гигантских пузырей (размерами свыше 300 световых лет), иногда наблюдаемых вокруг сверхъярких рентгеновских источников.
Команда астрономов под руководством Андре Гурпиде (Andrés Gúrpide) из Тулузского университета, Франция, теперь смогла показать, что источник NGC 1313 X–1 на самом деле окружен ионизированным пузырем, как и предполагалось в предыдущих исследованиях. Эти новые находки были сделаны при помощи инструмента Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) Очень большого телескопа.
Эти наблюдения показали, что вокруг источника NGC 1313 X–1 ионизирована область размерами примерно 1473 на 867 световых лет под действием ультрафиолетового излучения и ударных волн. Этот пузырь примерно равномерно окружает центр сверхъяркого рентгеновского источника и хорошо виден на его периферии.
Более того, астрономы обнаружили вокруг этого источника также обширную туманность, ионизированную рентгеновским излучением, размер которой составляет около 456 световых лет и которая лежит внутри пузыря. Продолговатые очертания этой туманности могут указывать на присутствие джетов.
Кроме этого, ученые нашли два объекта, оказавшихся остатками сверхновой, которые по совпадению лежали в окрестностях пузыря этого сверхъяркого рентгеновского источника. Согласно авторам, вспышки сверхновых, сформировавшие эти объекты, произошли в период от 24 000 до 34 000 лет назад.
Даже умирающие звезды все же могут формировать планеты
Обычно возраст планеты близок к возрасту звезды. Так, Солнце было сформировано около 4,6 миллиарда лет назад, и вскоре после этого сформировалась Земля. Однако в новом исследовании астрономы нашли, что некоторые типы звезд могут формировать планеты даже в самом конце своего жизненного цикла – когда светила уже близки к гибели. Если это подтвердится, теория формирования планет потребует пересмотра.
Земля сформировалась из гигантского диска, окружавшего молодое Солнце, который называется аккреционным диском, однако похожие диски формируются и вокруг двойных систем, состоящих из глубоко проэволюционировавших звезд. В этом случае звезда среднего размера, такая как наше Солнце, приближаясь к концу жизненного цикла, сбрасывает внешнюю часть своей атмосферы в космос, а гравитация другой звезды формирует плоский, вращающийся диск из этого материала.
В новом исследовании группа под руководством Джекса Клуски (Jacques Kluska) из Левенского католического университета, Бельгия, смогла обнаружить признаки формирования планет в аккреционных дисках, окружающих двойные системы с проэволюционировавшими звездами. Более того, авторы показали, что эти признаки наличия планет демонстрирует каждая десятая такая система.
«В 10 процентах случаев при наблюдениях проэволюционировавших двойных систем с дисками, мы регистрировали наличие крупной полости или щели в диске. Это показывает, что в окрестностях звезд находится какой-то объект, собирающий на себя всю материю из диска и формирующий полость», - сказал Куска.
Это открытие было сделано в результате наблюдений набора проэволюционировавших двойных звезд, находящихся в нашей галактике Млечный путь. Клуска и его коллеги смогли найти 85 таких двойных звезд. В 10 из этих систем исследователи наблюдали диск с крупной полостью на инфракрасных снимках.
Теперь астрономы из Левенского католического университета хотят проверить свою гипотезу собственноручно. Для этой цели они будут использовать крупные телескопы Европейской южной обсерватории, расположенные на территории Чили, чтобы подробнее рассмотреть эти 10 двойных звезд с дисками, демонстрирующими крупные полости.
Умопомрачительная теория мультивселенных может объяснить странную особенность бозона Хиггса
Когда на Большом адронном коллайдере обнаружили неуловимую частицу Хиггса в 2012 году, это стало важной вехой в физике элементарных частиц. Открытие решило очень сложную проблему, подтвердив и позволив Стандартной модели физики элементарных частиц сохраниться.
Но, как это часто бывает с новыми открытиями, в то время как на одни вопросы были даны четкие ответы, возникли другие. И для бозона Хиггса одним из таких вопросов является его масса. Согласно предсказаниям, частица должна быть примерно в три раза тяжелее своих 125 гигаэлектронвольт.
Мы не уверены, почему он не тяжелее, но в новой статье изложено интересное решение. По мнению физиков Рафаэля Тито Д’Аньоло из Парижского университета Сакле во Франции и Даниэля Терези из ЦЕРН, проблема может быть решена, если во время Большого взрыва Вселенная состояла из множества Вселенных — мультивселенных.
Вычисления физиков не только определяют массу бозона Хиггса, но и решают кажущуюся несвязанной проблему Стандартной модели: сохранение симметрии в сильном взаимодействии, которое связывает элементарные частицы, образующие всю обычную материю.
Модель команды запускает Вселенную как множество Вселенных. Каждая Вселенная в этой мультивселенной имеет разную массу бозона Хиггса — некоторые довольно тяжелые, а некоторые очень легкие.
Затем физики рассчитали, как эти Вселенные будут развиваться с течением времени. Они обнаружили, что Вселенные с более тяжелыми бозонами Хиггса становятся нестабильными и очень быстро коллапсируют в «большом сжатии», за доли секунды.
Вселенные с более легкими бозонами Хиггса остаются. Согласно этому сценарию, наша Вселенная оказалась, возможно, единственной после катастрофического сжатия мультивселенных с очень легким бозоном Хиггса.
Под этой моделью обнаружилось нечто любопытное. Сильное взаимодействие является одной из фундаментальных сил Вселенной. Он связывает вместе фундаментальные частицы, называемые кварками, в протоны и нейтроны, а затем связывает эти протоны и нейтроны в атомные ядра. Так что это очень важно для продолжения существования всего.
Исследование бозона Хиггса — непростая задача, потому что его время жизни составляет около одной септилионной доли секунды, прежде чем он распадется на менее массивные частицы.
Будущая экспериментальная работа должна позволить проверить теорию группы, поскольку их работа также предсказала существование новой частицы. Большой адронный коллайдер должен быть снова запущен в конце этого года после того, как в начале 2019 года он был закрыт для модернизации. Будет интересно посмотреть, что получится.
В Млечном Пути открыта первая изолированная блуждающая черная дыра
Расстояние до объекта составляет пять тысяч световых лет, он движется со скоростью около 45 километров в секунду по линии нашего обзора и обладает массой примерно семь солнечных.
Анализируя данные обзоров «Microlensing Observations in Astrophysics» и «Optical Gravitational Lensing Experiment», направленных на обнаружение событий микролинзирования, астрономы заметили изменения яркости звезды, которые продолжались 270 дней и лучше всего объясняются прохождением перед ней блуждающей изолированной черной дыры – первой в своем роде. Результаты исследования направлены в журнал The Astrophysical Journal.
Блуждающая изолированная черная дыра звездной массы в представлении художника. Credit: NASA/ESA/Gaia/DPAC
В Млечном Пути открыто несколько десятков черных дыр, многие из которых все еще ждут подтверждения. Эти объекты не испускают свет и чаще всего выдают себя только при взаимодействии с окружающей материей: падая в них, она нагревается и излучает огромное количество энергии. Поэтому большинство известных галактических черных дыр расположено в двойных системах, где их компаньонами являются обреченные на уничтожение звезды.
Иногда происходят столкновения черных дыр с последующим слиянием, в результате чего испускаются гравитационные волны. Фиксация этих событий также позволила открыть десятки таких объектов, но все они расположены на расстоянии от сотен до миллиардов световых лет от нас.
Поглощение звезды черной дырой в представлении художника. Credit: ESO/L. Calçada
Очевидно, изолированные черные дыры обнаружить гораздо труднее, но, как оказалось, не невозможно. Есть одно явление, которое позволяет выявить их присутствие – гравитационное микролинзирование: событие, при котором гравитация массивного объекта переднего плана, например, звезды или черной дыры, изгибает пространство вокруг себя, заставляя свет, проходящий мимо, искривляться.
В 2011 году «Microlensing Observations in Astrophysics» и «Optical Gravitational Lensing Experiment» одновременно зафиксировали изменение яркости звезды, расположенной недалеко от галактического центра на расстоянии около 19 тысяч световых лет от Земли. Она начала становиться ярче, достигнув пика 20 июля и усилившись почти в 370 раз, а затем постепенно вернулась в исходное состояние. Событие продолжалось 270 дней.
Серия изображений от космического телескопа «Hubble», показывающая, как звезда постепенно тускнеет после прохождения перед ней черной дыры. Credit: Sahu et al. 2022
Обнаружив событие, астрономы проанализировали архивные наблюдения звезды космическим телескопом «Hubble», в которых они увидели явное отклонение ее положения на небе примерно на 5 угловых миллисекунд в период прохождения объекта переднего плана. Все эти данные вместе позволили им определить массу и расстояние до линзы, которая, плюс ко всему, не испускала свет, и сделать вывод, что перед ними изолированная блуждающая черная дыра, вероятно, образовавшаяся в результате взрыва массивной звезды. https://in-space.ru/v-mlechnom-puti-otk … naya-dyra/
МОСКВА, 5 фев — РИА Новости. Восьмого февраля к Земле приблизится астероид 2007 UY1, он окажется на расстоянии чуть более пяти миллионов километров от планеты, что равняется примерно 14 дистанциям от Земли до Луны, следует из данных НАСА.
Диаметр небесного тела может достигать 150 метров. Это означает, что теоретически он может нанести серьезный ущерб планете в случае столкновения. Кроме того, 2007 UY1 относится к астероидам группы "Атон", то есть его орбита пересекает земную орбиту с внутренней стороны.
Астероид 2007 UY1 был впервые обнаружен в 2007 году. Он не считается опасным. Согласно текущим расчетам, теоретическая вероятность того, что однажды он может столкнуться с Землей, крайне мала.
По прогнозам ВНИИ ГОЧС, весной 2029 года к Земле на очень близкое расстояние, сопоставимое с высотой орбит геостационарных спутников, приблизится астероид "Апофис". В "Роскосмосе" оценивают вероятность его столкновения с Землей как "очень и очень малую". https://ria.ru/20220205/asteroid-1771252754.html
Симбиотическая звезда R Водолея
Авторы и права: Рентгеновские лучи: НАСА/ Рентгеновская обсерватория Чандра/Смитсонианская астрофизическая обсерватория/Р.Монтес и др.; Оптика: НАСА/ЕКА/Научный институт космического телескопа; Обработка: Джуди Шмидт Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Переменная звезда R Водолея – это взаимодействующая двойная звездная система – две близкие звезды, между которыми возникли симбиотические отношения. Система, удаленная на 710 световых лет, состоит из холодного красного гиганта и горячего, плотного белого карлика, обращающихся вокруг общего центра масс. Она расположена в центре этой картинки, созданной на основании изображений в оптике и рентгене, полученных космическими телескопами. Если наблюдать эту звезду с помощью бинокля в течение года, то можно увидеть, как она изменяет яркость. В видимое излучение двойной системы основной вклад вносит красный гигант, который является долгопериодической переменной типа Миры. Однако вещество из протяженной оболочки гигантской холодной звезды под действием гравитации падает на маленький плотный белый карлик, вызывая термоядерный взрыв, выбрасывающий вещество в космическое пространство. Астрономы наблюдали такие вспышки в течение нескольких последних десятилетий. Свидетельства более старых вспышек демонстрируют эти замечательные структуры, растянувшиеся почти на световой год и запечатленные Космическим телескопом им.Хаббла (показаны красным и синим цветами). Данные рентгеновской обсерватории Чандра (показаны фиолетовым цветом) демонстрируют рентгеновское излучение от ударных волн, возникающих, когда джет из белого карлика сталкивается с окружающим веществом. http://www.astronet.ru/db/msg/1809478
Наблюдения показывают больше дисковых галактик, чем допускается теорией
Стандартная космологическая модель описывает формирование и эволюцию Вселенной со времен Большого взрыва. В новой работе смоделировали эволюцию галактик в соответствии с этой моделью и нашли значительные расхождения с реальными наблюдениями.
Большинство галактик, видимых с Земли, представляют собой плоский диск с утолщенной центральной частью. Согласно Стандартной космологической модели, однако, такие диски должны формироваться довольно редко. Дело в том, что в этой модели каждая галактика окружена гало из темной материи. Это гало является невидимым, но оказывает мощное гравитационное воздействие на близлежащие галактики, поскольку является массивным. «Поэтому в «модельной Вселенной» мы продолжаем наблюдать слияния между галактиками», - объясняет профессор Боннского университета доктор Павел Кроупа (Pavel Kroupa).
Эти столкновения влекут за собой два типа следствий. Во-первых, проникновение галактик друг в друга приводит к искажению формы дисков. Во-вторых, снижается суммарный угловой момент новой галактики, формируемой в результате объединения. Иными словами, происходит снижение скорости вращения галактики. Обычно вращательное движение обеспечивает формирование нового диска в результате действия центробежных сил. Однако, если угловой момент слишком мал, диск вовсе не формируется.
В своем новом исследовании Кроупа и его группа смоделировали эволюцию Вселенной на суперкомпьютере до наших дней, согласно Стандартной космологической модели, а затем сравнили полученный набор галактик с данными реальных наблюдений. В результате было найдено значительное расхождение между прогнозами и реальностью. В реальной Вселенной оказалось намного больше дисковых галактик, чем предсказывала теория. Однако даже на современных суперкомпьютерах разрешение при моделировании остается ограниченным. Поэтому есть вероятность того, что оценка числа дисковых галактик, формирующихся в соответствии со Стандартной моделью, оказалась заниженной. Впрочем, учет этого фактора может лишь несколько снизить величину расхождения, но не устранить его, подчеркивают авторы.
Согласно мнению авторов, полученные ими результаты свидетельствую в пользу известной гипотезы MOND, исключающей представление о темной материи. Согласно этому сценарию, галактики не растут за счет слияний друг с другом, а образуются путем конденсации вращающихся газовых облаков. Столкновения между сформировавшимися галактиками в этой гипотезе являются очень редкими, пояснили авторы.
Разгадана тайна «отошедших слишком далеко от дома» массивных звезд
Астрономы из Университета штата Джорджия, США, нашли объяснение необычному расположению массивных звезд, которые обнаруживаются слишком далеко от места их формирования, в диске нашей галактики Млечный путь.
Звезды более массивные, чем Солнце, имеют очень горячие ядра, которые обусловливают генерацию огромных количеств ядерной энергии. Они являются одними из самых ярких объектов Галактики. Но поскольку водород в массивных звездах сгорает очень быстро, то продолжительность жизненного цикла таких звезд обычно невелика и может составлять около 10 миллионов лет, против 10 миллиардов лет для случая звезд, подобных Солнцу.
Такая короткая продолжительность жизни массивных звезд означает, что у них попросту нет времени на то, чтобы отойти далеко от места их формирования. Большинство массивных звезд ученые обнаруживают в плоском диске Галактики, где газовые облака являются достаточно плотными, чтобы стимулировать рождение новых звезд и где астрономы обнаруживают молодые скопления массивных звезд.
Поэтому, когда массивную звезду обнаруживают «далеко от дома», астрономы всегда задают вопрос – как она туда попала?
«Астрономы находят массивные звезды далеко от места их формирования, настолько далеко, что продолжительности жизни звезды оказывается недостаточно, чтобы покрыть такое расстояние, - сказал астроном Дуглас Гис (Douglas Gies) из Университета штата Джорджия. – Вопрос о том, как такая массивная звезда могла добраться до места своего текущего расположения, активно дискутируется в научном сообществе».
Именно такая проблема имеет место в случае массивной звезды HD93521, лежащей на расстоянии примерно 3600 световых лет над плоскостью галактического диска Млечного пути. В новом исследовании Гис и коллеги показывают, что звезда попросту не могла успеть добраться так далеко от плоскости диска, где происходит активное звездообразование. Используя спутник Gaia («Гея») ЕКА, авторы показали, что жизненный цикл этой звезды массой около 17 масс Солнца составляет около 5 миллионов лет, в то время как на преодоление расстояния в 3600 световых лет ей требуется время примерно в 39 миллионов лет.
Согласно гипотезе Гиса и его коллег, разгадка тайны звезды состоит в том, что ранее звезда HD93521 представляла собой двойную систему, тесную пару из небольших звезд, подобных Солнцу, которые в конечном счете слились в единую гигантскую звезду. Поскольку продолжительность жизненного цикла не очень массивных звезд намного больше, по сравнению с массивными звездами, то продолжительность движения двойной системы по Галактике могла составлять десятки миллионов лет, пояснили авторы.
Реконструкция движения галактик и скоплений галактик раскрывает тайну «Великого аттрактора»
Все в нашей Вселенной находится в движении, но временные масштабы, необходимые для наблюдения этого движения, часто намного превышают продолжительность человеческой жизни. В новом крупном исследовании международная команда астрономов отследила движение 10 000 галактик и скоплений галактик, занимающих область пространства размером около 350 миллионов световых лет. Движение этих объектов ученые отслеживали на временном интервале в 11,5 миллиарда лет – начиная с эпохи формирования этих галактик, когда возраст нашей Вселенной составлял еще всего лишь 1,5 миллиарда лет, и вплоть до наших дней, когда возраст Вселенной превышает 13 миллиардов лет.
Используя математический метод, называемый методом числового действия (англ. numerical action method), команда рассчитала искомые траектории, исходя из текущей яркости и расположения галактик, а также скорости их удаления от нас. Астрономы произвели расчеты с использованием данных по физике Большого взрыва, включающих представление о том, что галактики изначально начали удаляться друг от друга в почти точном соответствии с хаббловской скоростью расширения. Со временем гравитация постепенно меняла параметры движения галактик, поэтому равномерное удаление галактик друг от друга вследствие расширения стало дополняться местной кластеризацией с формированием филаментов, мембраноподобных структур и скоплений галактик, между которыми располагаются огромные пустоты – войды. По мере эволюции Вселенной скорость движения галактик, вследствие действия этих факторов, начинает отклоняться от точного значения хаббловской скорости расширения. В областях с повышенной плотностью орбиты галактик имеют сложную форму и между галактиками происходят столкновения и слияния.
Построенная авторами модель также помогла глубже понять самые загадочные структуры Вселенной, такие как, например, Великий аттрактор – гигантская область, притягивающая к себе огромное количество галактик и скоплений галактик. Ретроспективная реконструкция орбит галактик и скоплений галактик, выполненная командой, позволила глубже понять природу этого загадочного гравитационного центра.
Происхождение вспышек на сверхмассивных черных дырах оказалось связано с магнитным пересоединением
Черные дыры не всегда окутаны тьмой. Астрономы замечали мощные вспышки света, вырывающиеся из окрестностей горизонта событий сверхмассивной черной дыры, включая черную дыру, лежащую в ядре нашей Галактики. Однако до настоящего времени ученые не могли идентифицировать точную причину возникновения этих вспышек, лишь понимая, что вспышки каким-то образом связаны с магнитными полями.
Используя компьютерное моделирование с беспрецедентно высоким разрешением, физики смогли разрешить эту проблему. Как выяснилось в ходе проведенного исследования, вспышки возникают за счет энергии, выделяемой в окрестностях горизонта событий черной дыры в результате протекания процесса магнитного пересоединения.
Это новое моделирование, проведенное с использованием нескольких мощнейших в мире суперкомпьютеров, показывает, что взаимодействия между магнитным полем и материалом, падающим в гравитационное жерло черной дыры, приводят к сжатию поля, выпрямлению магнитных линий, их разлому и пересоединению. Выделившаяся в результате протекания этого процесса магнитная энергия разгоняет частицы раскаленной плазмы до скоростей, близких к скорости света, и эти частицы летят далее либо в направлении черной дыры, либо в противоположную сторону, в космос. Затем эти частицы могут напрямую излучать часть своей кинетической энергии в форме фотонов и сообщать близлежащим фотонам дополнительную энергию. Такие высокоэнергетические фотоны обусловливают таинственные вспышки, наблюдаемые на черных дырах.
В этой модели диск, состоящий из прежде падавшего на черную дыру материала, выталкивается наружу под действием вспышек, в результате чего вокруг горизонта событий образуется зона пониженной плотности. Такая «расчистка» позволяет астрономам наблюдать за процессами, происходящими в непосредственных окрестностях горизонта событий черной дыры, пояснили авторы.
Трехслойная модель дымки объяснила разницу в цвете Урана и Нептуна
NASA / JPL-Caltech
Астрономы на основе данных наблюдений наземных и космических телескопов создали трехслойную модель распределения аэрозолей в атмосферах Урана и Нептуна, которая позволила объяснить разницу в их цвете и наблюдаемых элементах атмосфер. Оказалось, что бледно-голубой цвет Урана можно объяснить сильно непрозрачным слоем дымки при давлении 1–2 бар, а у Нептуна есть тонкий слой дымки из частиц метанового льда, залегающий при давлении 0,2 бар. Темные пятна на Нептуне можно объяснить за счет затемнения или просветления самого нижнего слоя аэрозолей. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Уран и Нептун при наблюдениях в оптическом диапазоне волн кажутся голубыми или голубовато-зелеными, в отличие от более желто-красноватых Юпитера и Сатурна. Подобная цветовая гамма возникает из-за сходства атмосфер Урана и Нептуна, которые характеризуются аналогичными профилями температуры тропосферы и соотношением He/H2, а также высоким содержанием метана, который поглощает излучение в инфракрасном диапазоне и красной части оптического диапазона. Кроме того, в случае ледяных гигантов сильно выражено рэлеевское рассеяние в атмосфере с низким содержанием аэрозолей.
Однако цвет обеих планет все же отличается друг от друга, кроме того, есть различия и в наблюдаемых деталях атмосфер. Например, облака метана могут находиться на Уране и Нептуне на разных высотах, кроме того, в атмосфере Нептуна было замечено несколько темных пятен, наиболее известным из которых является антициклон Большое темное пятно, а на Уране наблюдалось лишь одно темное пятно. Также Нептун кажется менее ярким при наблюдениях на длинных длинах волн, а в ультрафиолетовом диапазоне отражает больше света, чем Уран.
Модели атмосфер ледяных гигантов, призванные объяснить данные наблюдений, содержат, в основном, толстый аэрозольный слой при давлении 2–4 бара (предположительно дымка фотохимического происхождения и, возможно, смешанный со льдом сероводород) и дымку над ней. Однако у ученых до сих пор нет достоверной информации о том, из чего состоят аэрозоли ледяных гигантов и каковы их спектральные свойства, из-за чего существует проблема проверки текущих моделей на правильность.
Снимки Урана (верхняя картинка) и Нептуна (нижняя картинка), полученные «Хабблом». P. G. J. Irwin et al. / arXiv, 2022
Патрик Ирвин (Patrick Irwin) из Оксфордского университета и его коллеги опубликовали результаты анализа данных наблюдений за Ураном и Нептуном наземных телескопов IRTF и «Джемини», космического телескопа «Хаббл» и аппарата «Вояджер-2», охватывающих диапазон длин волн 0,3–2,5 микрометров и их сравнение с данными моделирований спектров отражения ледяных гигантов. Целью ученых было получить единую модель распределения аэрозолей в атмосферах Урана и Нептуна, которая соответствовала бы наблюдениям. Итоговая модель распределения аэрозолей выглядит следующим образом. В глубоких слоях атмосферы (при давлении более 7 бар) залегает первый слой аэрозолей, состоящих из субмикронных частиц тумана и льда на основе сероводорода, созданных за счет фотохимических процессов. Эти частицы сильно рассеивают свет на длине волны 500 нанометров, но сильнее поглощают излучение как на более коротких, так и на более длинных волнах. Второй тонкий слой аэрозоля залегает вблизи уровня конденсации метана (при давлении 1–2 бар) и состоит из микронных частиц дымки фотохимического происхождения, которые обладают меньшей отражательной способностью в оптическом диапазоне волн, чем частицы из первого слоя, а также сильнее поглощают излучение как на более коротких, так и более длинных волнах. Третий слой аэрозолей представляет собой вертикально вытянутую дымку из мелких частиц, начинающийся при давлении 1–2 бар и простирающийся до стратосферы.
Таким образом, фотохимическая дымка, образующаяся в верхних слоях атмосферы обеих планет, неуклонно смешивается с нижними слоями, где концентрируется в вертикально тонком и статически устойчивом слое вблизи уровня конденсации метана. Метан так быстро конденсируется на этих частицах дымки, что выпадает в виде снега у основания этого слоя, опускаясь на более низкие и теплые уровни, где испаряется, высвобождая частицы дымки, что инициирует образование облаков из ледяных кристалликов сероводорода.
В случае Нептуна ученые пришли к выводу, что в модель необходимо добавить тонкий слой из микронных частиц метанового льда, залегающий при давлении 0,2 бар, чтобы объяснить усиленное отражение на более длинных длинах волн. Кроме того, спектральные характеристики темных пятен можно объяснить за счет затемнения или просветления самого нижнего слоя аэрозолей. В случае Урана непрозрачность второго слоя аэрозолей в 2 раза больше, чем у Нептуна, что объясняет более низкую отражательную способность Урана в ультрафиолетовом диапазоне и то почему Уран кажется человеческому глазу бледно-голубым.
Модели распределения аэрозолей в атмосферах Урана (слева) и Нептуна (справа). P. G. J. Irwin et al. / arXiv, 2022
Ранее мы рассказывали о том, как «Чандра» впервые увидела рентгеновское излучение Урана и почему основной компонент облаков гиганта пахнет тухлыми яйцами.
Авторы и права: Канадско-франко-гавайский телескоп, Coelum, камера MegaCam, Ж.-К. Куилландр (Канадско-франко-гавайский телескоп) и Дж.А.Ансельми (Coelum) Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Идет звездный дождь. То, что кажется огромным космическим зонтом, на самом деле – приливный поток из звезд, оторванных от маленькой галактики-спутника. По размеру главная спиральная галактика NGC 4651 похожа на наш Млечный Путь, а звездный зонтик протянулся почти на 100 тысяч световых лет над ярким диском галактики. Маленькая галактика постепенно разрушалась при повторяющихся сближениях, обращаясь вокруг NGC 4651 по эксцентрической орбите. Оставшиеся звезды упадут назад и станут частью большой единой галактики через несколько миллионов лет. Это изображение было получено Канадско-франко-гавйским телескопом на Гавайских островах в США. Галактика Зонтик удалена от нас примерно на 50 миллионов световых лет и расположена в созвездии Волосы Вероники. http://www.astronet.ru/db/msg/1809999
Загадка звезды Росс 128: три гипотезы о природе странных сигналов
Звезда Росс 128, находящаяся от нас на расстоянии 11 световых лет, ведет себя странно, и астрономы пытаются выяснить, что происходит.
Николай Кудрявцев
Астрономов удивляют сигналы, идущие от звезды Росс 128, которая находится в 11 световых годах от Земли. Эти сигналы наблюдаются на более высоких частотах, чем обычный радиосигнал от звезды, и распространяется по всем направлениям. Их структура, постоянство и неподвижность показывают, что они не могут исходить от околоземных спутников.
Росс 128 — это активная вспыхивающая звезда, и пока эти вспышки являются главной гипотезой того, что с ней сейчас происходит. Правда, есть одно но: сигнал не похож ни на одну вспышку из тех, что до сих пор фиксировали астрономы, так как вся активность звезды идет на значительно более низких высотах.
То есть пока ученые считают, что новый сигнал — признак нового класса звездной вспышки.
Есть еще пара гипотез, и обе они базируются на предположении, что сигнал идет не от Росс 128. По одной из версий, в зоне присутствует еще один источник сигнала, например, фоновая звезда. По другой, причина аномалии — это спутник на высокой орбите. Это может объяснить, почему сигнал не двигается (как было бы в случае спутника ближе к Земли), но вот его частоту не проясняет вообще.
И да, есть еще одно объяснение, которое пока не сброшено со счетов. Абель Мендес, директор Лаборатории обитаемости планет в Аресибо, комментирует: «Нам нужно отбросить все другие вероятности, прежде чем переходить к инопланетянам, но пока ничего наверняка сказать нельзя».
Но даже если это не пришельцы, то в любом случае перед нами совершенно новый тип активности красного карлика, каким является Росс 128, что само по себе совершенно уникальное явление. https://www.popmech.ru/science/376972-z … ain_middle
Обнаружен новый механизм формирования суперземель
Международная группа астрономов обнаружила две молодые экзопланеты класса мини-нептун с активно испаряющейся атмосферой. Предполагается, что в результате этого процесса могут формироваться каменистые планеты земного типа.
Мини-нептуны, или газовые карлики — класс экзопланет, напоминающих по строению Нептун нашей Солнечной системы, но уступающих ему по массе. Такие планеты имеют твердое каменистое ядро и толстую газовую оболочку, в основном состоящую из водорода и гелия.
В двух недавних исследованиях (1, 2), опубликованных в одном выпуске журнала The Astronomical Journal, международная группа ученых сообщает об обнаружении двух молодых мини-нептунов, теряющих свою атмосферу под воздействием родительских звезд. Процесс испарения атмосферы газовых карликов удалось зафиксировать, основываясь на данных гавайской обсерватории Кека (W. M. Keck Observatory) и космического телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope).
«Большинство астрономов подозревали, что атмосфера молодых маленьких мини-нептунов должна испаряться, — говорит Майкл Чжан (Michael Zhang), ведущий автор обоих исследований, аспирант Калифорнийского технологического института. — Но до сих пор никому и никогда не удавалось поймать сам процесс испарения».
Прямое наблюдение испарения атмосфер газовых карликов подтверждает одну из теорий формирования суперземель. Согласно ей, если мини-нептун достаточно мал и находится достаточно близко к родительской звезде, ее рентгеновское и ультрафиолетовое излучение способно лишить экзопланету первичной атмосферы в течение сотен миллионов лет. В результате процесса испарения на месте газового карлика остается суперземля — каменистая планета земного типа со значительно меньшим радиусом. В теории такая суперземля может сохранить остатки атмосферы, подобной той, что есть на нашей Земле.
Помимо самого факта испарения, астрономы заметили одну интересную особенность: газ из атмосферы мини-нептуна TOI 560.01, совершающего оборот вокруг родительского оранжевого карлика всего за 6,4 дня, уходит преимущественно в сторону звезды. Будущие наблюдения за другими мини-нептунами должны показать, можно ли назвать случай TOI 560.01 правилом или скорее аномалией.
Свои особенности были и в системе HD 63433, состоящей из желтого карлика и двух мини-нептунов — HD 63433b и HD 63433c. В работе четко показано, что атмосфера HD 63433c с радиусом в 2,67 раза больше земного активно испаряется. В то же время второй мини-нептун HD 63433b (меньше первого и находящийся ближе к родительской звезде), вероятно, уже потерял свою первичную атмосферу. https://naked-science.ru/article/astron … superzemel
Магнитное поле «скелетной кости» Млечного пути – филамента G47
Формирование новых звезд в нашей галактике Млечный путь происходит внутри длинных, плотных филаментов из газа и пыли, которые тянутся вдоль спиральных рукавов. Названные «костями», поскольку очерчивают самые плотные «скелетные» спиральные структуры, эти филаменты имеют длину как минимум в 50 раз больше, в сравнении с шириной, и характеризуются едиными параметрами движения всех внутренних объектов вдоль длины филамента. Хотя большинство физических свойств этих «костей» известны ученым, характеристики магнитных полей остаются довольно слабо изученными. Эти поля играют важную роль в предотвращении гравитационного коллапса газопылевых облаков в новые звезды или в транспорте материала вдоль «кости» в ядра с формированием новых звезд.
Магнитные поля в космосе с трудом поддаются измерениям. Наиболее популярный метод основан на наблюдениях излучения несферических частиц пыли, которые ориентируют их короткие оси вдоль направления поля, в результате чего испускаемое ими инфракрасное излучение приобретает поляризацию с преобладанием направления поляризации перпендикулярно направлению линий поля. Измерение этого слабого поляризационного сигнала с последующим расчетом мощности и направления поля только недавно стало более доступно ученым, после введения в строй бортового инструмента HAWC+ самолетной обсерватории Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) и ее 2,5-метрового телескопа.
В новой работе астрономы во главе с Яном Стивенсом (Ian Stephens) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра использовали карту поляризации излучения, составленную при помощи инструмента HAWC+, чтобы получить подробное представление о «кости» G47.06+0.26 Млечного пути. Длина этого филамента составляет 190 световых лет, а ширина – около пяти световых лет. Масса структуры оценивается в 28 000 масс Солнца, в то время как типичная температура пыли составляет 18 Кельвинов. Камера IRAC космического телескопа Spitzer («Спитцер») ранее помогла составить карту «кости» для идентификации областей звездообразования вдоль длины филамента. Астрономы определили, в каких зонах по длине «кости» магнитное поле способно удерживать газ от гравитационного коллапса с формированием звезд, а также области, где мощности магнитного поля на это не хватает. Они также нанесли на карту те области с низкой плотностью, где поле имеет более сложную форму. Эти результаты помогут ученым при анализе эволюционных процессов, протекающих в нашей галактике Млечный путь.
Вода, находящаяся сегодня на Земле, присутствовала в окрестностях планеты еще до ее формирования
Чтобы понять происхождение жизни, ученые исследуют свойства углерода и воды. В случае воды внимание сосредоточено на различных формах, или изотопах, составляющих молекулу воды атомов водорода и кислорода на протяжении истории Вселенной.
В новом исследовании международная группа под руководством Джерома Алеона (Jerome Aléon) проследила изменения изотопного состава воды вплоть до эпохи формирования Солнечной системы во внутренней ее части, там, где происходило образование Земли и других планет земной группы.
Ученые решили эту задачу, проанализировав один из самых древних метеоритов Солнечной системы при помощи нового метода, разработанного специально для этого исследования. Полученные данные показали, что в первые 200 000 лет существования нашей Солнечной системы, еще до появления первых зародышей планет, в ней присутствовали два крупных газовых резервуара.
Один из этих резервуаров содержал солнечный газ, из которого произошла вся материя в нашей планетной системе. При помощи этого метеорита ученые впервые смогли получить количественные данные, описывающие этот факт. Второй газовый резервуар был обогащен водяным паром, который уже тогда характеризовался изотопным составом, близким к составу земной воды.
Этот второй резервуар был сформирован за счет мощного поступления воды из межзвездного пространства в горячие внутренние области Солнечной системы при коллапсе оболочки из материала межзвездного пространства и формировании протопланетного диска. Раннее присутствие газа с изотопным составом, близким к изотопному составу земной воды, указывает на то, что земная вода уже присутствовала на месте формирования планет еще до появления первых «блоков», из которых они в дальнейшем собирались.
ALMA уточнила размеры гигантской кометы из облака Оорта
Изображение кометы 2014 UN271, полученное радиотелескопом ALMA. E. Lellouch et al. / ArXiv, 2022
Наземный радиотелескоп ALMA помог астрономам уточнить альбедо и диаметр ядра гигантской кометы C/2014 UN271 Бернардинелли — Бернштейна из облака Оорта. Оказалось, что она действительно рекордно большая — диаметр был оценен в 137 километров. Само ядро отражает лишь 5 процентов падающего на него света, что может быть связано с наличием органики или сульфидов. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.
Комета C/2014 UN271 (Бернардинелли — Бернштейна) обнаружена летом прошлого года Педро Бернардинелли (Pedro Bernardinelli) и Гэри Бернштейном (Gary Bernstein) в рамках поиска объектов внешней Солнечной системы на снимках камеры DES (Dark Energy Survey), полученных в период с 2013 по 2019 год. Впервые она была замечена на кадрах, полученных в октябре 2014 года, когда находилась на расстоянии 29 астрономических единиц от Солнца, в дальнейшем удалось проследить ее движение на снимках других телескопов вплоть до октября 2010 года.
Изначально исследователи посчитали, что открыли новую карликовую планету, однако в дальнейшем у объекта были найдены признаки кометной активности. Сейчас C/2014 UN271, как считают ученые, представляет собой гигантскую комету, которая была выброшена из внутренней части облака Оорта и никогда не подходила к Солнцу ближе, чем на 17-21 астрономическую единицу. Таким образом, астрономы обладают возможностью изучить почти нетронутое с древнейших времен малое тело, которое 21 января 2031 года пройдет очередной перигелий на расстоянии 10,95 астрономических единиц от Солнца, оказавшись между Ураном и Сатурном.
Группа астрономов во главе с Эммануэлем Лелушем (Emmanuel Lellouch) из Парижской обсерватории опубликовала результаты анализа данных наблюдений за кометой C/2014 UN271 при помощи системы радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter Array) на частоте 233 гигагерца. Наблюдения проводились 8 августа 2021 года, когда комета находилась на расстоянии 20 астрономических единиц от Солнца, их целью было определение диаметра объекта и его альбедо. Ранее подобные исследования проводились в оптическом диапазоне, тогда диаметр ядра был оценен в 150 километров, что стало рекордом.
Итоговое значение диаметра ядра в работе составило 137±17 километров, а геометрическое альбедо — 5,3±1,2 процента. Эти результаты подтверждают статус кометы, как крупнейшей кометой и крупнейшим телом Облака Оорта, обнаруженным до сих пор. Ядро C/2014 UN271 почти в два раза больше в диаметре, чем ядро кометы Хейла-Боппа, и больше, чем активные кентавры, а ее альбедо схоже с альбедо других, как правило, гораздо меньших по размеру комет.
Низкое альбедо может быть связано с присутствием на поверхности ядра органических веществ, а также затемняющих соединений, таких как сульфиды. Предполагается, что наибольшее различие между C/2014 UN271 и кометой Хейла-Боппа заключается в том, что первая комета не войдет в режим активности с преобладанием водяного пара, а проявит себя как представитель далеких долгопериодических комет, активность которых определяется гиперлетучими веществами, такими как CO или CO2. Ожидается, что дальнейшие наблюдения, в том числе при помощи телескопа «Джеймс Уэбб» помогут детальнее изучить состав и свойства кометы, а также проследить эволюцию ядра по мере приближения к Солнцу.
Ранее мы рассказывали о том, как первая межзвездная комета оказалась похожа на кометы Солнечной системы.
В 2016 году американские учёные из Айдахского и Корнелльского университетов с помощью данных, полученных космическим аппаратом Cassini, выяснили, что самое яркое кольцо Сатурна оказалось гораздо легче и моложе.
Александр Пономарёв
Проанализировав информацию, предоставленную автоматической межпланетной станцией Cassini, исследователи обратили внимание на волны, созданные сложным гравитационным взаимодействием Сатурна и его спутников, которые притягивают к себе частицы кольца во время сближения с ним.
После тщательного изучения спиральных волн плотности учёные определили массу частиц кольца и обнаружили, что непрозрачные кольца весят не более, чем прозрачные.
До сих пор предполагалось, что чем ярче и плотнее кольцо, тем больше в нём материи — и наоборот. Однако самое яркое кольцо В внезапно оказалось более лёгким, чем соседние, что изрядно озадачило исследователей.
Каким образом кольца с одинаковым количеством материи могут иметь разную степень прозрачности, учёным ещё только предстоит объяснить.
Определение плотности колец позволит планетологам более точно определить их возраст.
Высотные ветра на Сатурне вызывают необычные полярные сияния
Ученые открыли никогда прежде не наблюдаемый механизм, в соответствии с которым на Сатурне формируются гигантские полярные сияния планетного масштаба.
По результатам этого нового исследования Сатурн стал единственной планетой, в атмосфере которой полярные сияния (свечение атмосферы близ полюсов планеты) генерируются под действием мощных ветров, дующих в самой атмосфере, а не под действием внешних источников, расположенных в магнитосфере.
На всех других планетах Солнечной системы, включая Землю, свечение атмосферы возникает лишь под действием крупных потоков, которые втекают в атмосферу планеты из окружающей ее магнитосферы. Причиной возникновения свечения атмосферы такого «обычного» типа является взаимодействие либо с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем (как в случае Земли), либо с вулканическим материалом, извергаемым спутником планеты (как в случае Юпитера и Сатурна).
Это открытие также поможет разрешить еще одну давнюю научную проблему, связанную с Сатурном. Эта проблема впервые обозначилась в 2004 г., когда зонд Cassini («Кассини») НАСА впервые достиг системы гигантской планеты. Оказалось, что при определении продолжительности суток на Сатурне ученым было «не за что зацепиться», поскольку период поступления радиоимпульсов из атмосферы планеты, которые обычно демонстрируют периодичность, соответствующую периодичности вращения планеты вокруг своей оси, значительно изменился в течение нескольких десятилетий, в то время как скорость вращения планеты вокруг своей оси так быстро измениться не могла.
В новом исследовании группа под руководством Нахида Чоудхури (M. N. Chowdhury) из Лестерского университета, Великобритания, наблюдала инфракрасное излучение из верхних слоев атмосферы газового гиганта при помощи обсерватории им. Кека, расположенной на Гавайях и составила карту различных потоков в ионосфере Сатурна, слое, расположенном намного ниже магнитосферы, на протяжении одного месяца в 2017 г.
Эта карта при сопоставлении с зарегистрированными ранее импульсами свечения атмосферы планеты, наблюдаемыми в радиодиапазоне, показала, что значительная часть полярных сияний на планете генерируется под действием погодных факторов в атмосфере и отвечает за наблюдаемые «изменения скорости вращения» Сатурна.
Комета 2014 UN271 оказалась самой огромной кометой, когда-либо наблюдаемой в истории науки*
Команда исследователей из Парижской обсерватории, Франция, и Института астрофизики Андалусии, Испания, подтвердили, что комета 2014 UN271 является самой крупной из когда-либо наблюдаемых комет.
Комета 2014 UN271, также известная как комета Бернардинелли — Бернштейна, была впервые обнаружена в 2014 г. Тогда ученые смогли рассчитать, что комета происходит из Облака Оорта. В то время комета находилась от нас примерно на том же расстоянии, что и Нептун, и у астрономов не было представления о ее размере. Семь лет спустя, когда комета подошла ближе к нам, стало ясно, что она была крупнее большинства других комет. В то время исследователи предположили, что ее размер составляет от 100 до 370 километров.
В новом исследовании, используя данные, собранные при помощи радиообсерватории Atacama Large Millimeter Array, команда изучила длины волн света, отраженного от кометы, чтобы получить более точную информацию о ее размере (большинство других оценок размеров комет были основаны на определении площадей участков, занимаемых кометами на небе). В частности, исследователи сконцентрировали свои усилия на изучении тех длин волн микроволнового диапазона, на которых не излучала пыль, окружающая комету. Согласно проведенным командой расчетам, для отражения кометой того количества света, которое было зарегистрировано, ее диаметр должен был составлять порядка 137 километров – значение, близкое к нижнему порогу масс малых планет. Предыдущим рекордсменом была комета C/1995 O1 (Хейла — Боппа), размер которой составлял примерно 74 километра.
Исследователи также показывают, что их измерения параметров кометы 2014 UN271 стали самыми дальними измерениями отражательной способности (альбедо) кометы, когда-либо производимыми в космосе. Они отмечают, что измерение размера кометы с настолько большого расстояния позволит получить в дальнейшем ценные данные об эволюции размера кометы при приближении к Солнцу. Ожидается, что на обратном пути от Солнца комета может уменьшиться в размерах почти вполовину.
Ученые проанализировали данные нейтринной обсерватории IceCube за 2886 дней наблюдений на предмет регистрации космических релятивистских магнитных монополей. Физики искали характерный свет, который должны были бы излучать частицы с магнитным зарядом при прохождении через толщу антарктического льда. В результате исследователи не обнаружили следов таких частиц в экспериментальных данных и усилили существовавшие ранее ограничения на поток релятивистских космических монополей со скоростями от 0,8 до 0,995 скорости света. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
Магнитные монополи — гипотетические частицы, обладающие магнитным зарядом. В случае их существования они должны были бы быть источником радиального статического магнитного поля подобно тому, как источником электрического поля с такими характеристиками являются заряженные частицы. Грубо представить себе магнитный монополь можно как один из полюсов дипольного магнита, разрезанного пополам. Однако в реальности магнитные монополи еще не наблюдались: если в действительности разрезать пополам обычный магнит, то мы получим не два монополя противоположных зарядов, а два магнита поменьше.
Существование магнитных монополей хорошо вписывается в уравнения Максвелла, если сделать их полностью симметричными относительно электричества и магнетизма. Уместны они и в рамках формализма квантовой механики: Дирак еще в 1931 году представил механизм квантования одновременно электрических и магнитных полей, согласно которому магнитный элементарный заряд может существовать и должен быть в 68.5 раз больше заряда электрона. Существование магнитных монополей предсказывают и некоторые теории Великого объединения (ТВО).
В рамках ТВО предполагается, что сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия объединяются при очень больших энергиях (порядка 1014 гигаэлектронвольт). Такое объединение могло иметь место в первые мгновения после Большого взрыва. В этом случае в момент фазового перехода горячей Вселенной, связанного со спонтанным нарушением симметрии и отделением электромагнитного взаимодействия от остальных, могли возникнуть стабильные частицы с магнитным зарядом, причем в сопоставимых с обычными частицами концентрациях.
Такие первичные магнитные монополи в случае их существования должны были бы ускоряться галактическими магнитными полями (подобно обычным зарядам в электрическом поле), которые хоть и малы по величине, но простираются на расстояния вплоть до мегапарсеков. В результате за время своей жизни со времен Большого взрыва частица с магнитным зарядом, по разным оценкам, могла бы разогнаться до энергий порядка 1014 гигаэлектронвольт, что для определенных масс магнитного монополя соответствовало бы скоростям, близким к скорости света. В случае, если скорость монополя больше чем 0,75 скорости света, его принято называть релятивистским.
При попадании в среду, в которой скорость света меньше скорости магнитного монополя, он должен излучать, причем существенно активнее, чем частица с единичным электрическим зарядом (за счет величины элементарного магнитного заряда). К примеру, при движении сквозь лед монополь со скоростью больше, чем 0,75 скорости света в вакууме, должен испускать в 8300 раз больше фотонов на единицу длины пути в веществе, чем аналогичный мюон. Именно такие богатые на фотоны события и искали участники коллаборации IceCube в данных наблюдений одноименного эксперимента за восемь лет работы с 2011 по 2018 годы, что соответствовало 2886 полным дням наблюдений.
Схематичное изображение нейтринной обсерватории IceCube IceCube Collaboration / Journal of Instrumentation, 2017
Сам IceCube состоит из 86 связок детекторов черенковского излучения (фотоумножителей), протянутых сквозь один кубический километр антарктического льда, и предназначен для регистрации нейтрино, но способен зарегистрировать и любую другую частицу, испускающую черенковский свет. Поэтому события с магнитными монополями (при их существовании) необходимо выделить из общего числа нейтринных и иных событий. Так, монополь со скоростью выше черенковского порога для льда (0,75 скорости света) должен слабо рассеиваться в среде и однородно испускать большое количество фотонов на всем пути. С другой стороны, ультрарелятивистские монополи (со скоростью больше 0,995 скорости света) при движении сквозь лед рождают много вторичных частиц, которые также порождают черенковское излучение, которым нельзя пренебречь и которое сложно учесть. Поэтому физики пытались найти только те магнитные монополи, скорость которых попадала в диапазон от 0,75 до 0,995 скорости света.
На первом этапе отбора физики исключали из выборки те события, в которых регистрируемая частица летели из области неба над горизонтом, чтобы не принять за магнитный монополь атмосферный мюон высоких энергий. Кроме того, производился отбор по характерному числу рожденных в детекторе фотоэлектронов. Дальнейший отбор характерных для частиц с магнитным зарядом треков производился с помощью Монте-Карло моделирования, после чего из набора данных исключались все нейтринные события. В результате ученые не обнаружили ни одного события, которое указывало бы на регистрацию релятивистского магнитного монополя. Однако полученный результат усилил существующие ограничения на поток космических релятивистских магнитных монополей со скоростью от 0,8 до 0,995 скорости света. Согласно новому ограничению, их поток на Земле не превышает значения в 2*10-19 на квадратный сантиметр в секунду на единичный телесный угол.
Верхние ограничения на поток космических магнитных монополей в зависимости от отношения их скорости к скорости света, полученные различными экспериментами. Зеленая линия - новый результат IceCube. IceCube Collaboration / Physical Review Letters, 2022
Существование магнитных монополей пытаются обнаружить не только в экспериментах по попыткам регистрации частиц с магнитным зарядом из космоса, но и на ускорителях: совсем недавно ученые не нашли магнитных монополей в столкновениях ядер свинца.
η Киля: трехмерная модель самой опасной из всех известных звезд
Авторы и права: НАСА, Рентгеновская обсерватория Чандра, Эйприл Хобарт; Текст: Майкл Ф. Коркоран (НАСА, Католический университет Америки, Архив исследовательского центра астрофизики высоких энергий) Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Какая из близких к Земле звезд самая опасная? Многие предполагают, что это – η Киля – двойная звездная система с массой в 100 раз больше солнечной, удаленная от Земли всего на 10 тысяч световых лет. η Киля – тикающая бомба с часовым механизмом, она должна взорваться как сверхновая всего через несколько миллионов лет и сможет облучить Землю опасными гамма-лучами. В 1840-х годах на звезде произошла мощная вспышка, она стала одной из ярчайших звезд южного неба, однако за несколько десятилетий ее блеск ослабел. Звезда не разрушилась, но она спрятана за окружающей ее плотной, расширяющейся, двойной структурой, которую называют Гомункул. Исследования этого облака дают важные данные о взрыве. Наблюдения, осуществленные спутниками НАСА, дали возможность построить трехмерную модель выброса, показывающее изучение в инфракрасном, оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. Обнаружена внешняя оболочка из нагретого до нескольких миллионов градусов вещества, излучающего только рентгеновские лучи. http://www.astronet.ru/db/msg/1810577
Подробное изучение переменности двойной системы HD 189733 в рентгеновском диапазоне
Астрономы наблюдали двойную систему, известную как HD 189733, при помощи спутника XMM-Newton Европейского космического агентства. Результаты этой наблюдательной кампании дают ценную информацию о необычной рентгеновской переменности этой двойной звезды.
Расположенная на расстоянии около 63 световых лет от Земли, система HD 189733 представляет собой широкую двойную систему, состоящую из двух карликов спектральных классов K1 (HD 189733 A) и М (HD 189733 B). Первичная и вторичная компоненты системы имеют массы соответственно в 0,8 и 0,2 массы Солнца, в то время как орбитальный период системы составляет около 3200 лет. Известно, что на орбите вокруг звезды HD 189733 A обращается раздувшаяся и активно испаряющаяся экзопланета класса горячих юпитеров, совершающая один оборот вокруг родительского светила в течение 2,2 суток.
Подробное изучение рентгеновского спектра двойной системы и ее изменений с течением времени, например, за счет вспышечной активности, дает ценную информацию о формировании и эволюции двойных систем. В новой работе команда под руководством Игнацио Пиллитери (Ignazio Pillitteri) из Астрономической обсерватории Палермо, Италия, проанализировала архив наблюдения рентгеновской космической обсерватории XMM-Newton за 8 лет для изучения рентгеновского излучения со стороны источника HD 189733 A.
Согласно авторам, общая продолжительность вспышек на звезде HD 189733 A составила 423 600 секунд из общего количества 958 000 секунд, на протяжении которых велись наблюдения. Было найдено, что число вспышек, наблюдаемых на протяжении того времени, пока планета находится вне диска звезды, статистически не отличается от числа вспышек в периоды транзитов.
Исследователи также нашли, что средняя температура короны звезды HD 189733 A составляет около 0,4 килоэлектронвольта (кэВ). Во время вспышек температура звезды растет до 0,9 кэВ; однако корона остается относительно холодной, даже во время наиболее высокоэнергетических вспышек.
Более того, астрономы нашли, что в целом характер изменений яркости звезды HD 189733 A в рентгеновском диапазоне резко отличается от оптического диапазона. Для объяснения этих различий авторы предложили гипотезу о связи изменений яркости с переносом углового момента от экзопланеты к родительской звезде.
«Мы полагаем, что резкие различия между активностью звезды в оптическом и рентгеновском диапазонах, а также относительно холодные вспышки могут объясняться переносом углового момента от планеты к родительской звезде и влиянием такого переноса на механизм магнитного динамо, формирующий корону звезды. Более того, магнитное взаимодействие между звездой и планетой может отвечать за формирование значительной части наблюдаемого рентгеновского излучения и его изменений», - заключают исследователи.
В твердом внутреннем железном ядре Земли легкие элементы ведут себя, подобно жидкости
Ядро Земли, самый глубоко расположенный слой нашей планеты, характеризуется экстремально высокими давлением и температурой. Оно состоит из жидкого внешнего ядра и твердого внутреннего ядра.
Внутреннее ядро было сформировано и растет за счет затвердевания жидкого железа на границе внутреннего ядра. Внутреннее ядро имеет меньшую плотность, по сравнению с чистым железом, поэтому считается, что в его составе присутствуют некоторые легкие элементы.
В новом исследовании ученые во главе с профессором Хе Ю (He Yu) из Института геохимии Китайской академии наук нашли, что внутреннее ядро Земли представляет собой не обычное твердое вещество, а состоит из подрешетки твердого железа, в которой движутся, подобно жидкости, легкие элементы – состояние, известное как суперионное состояние. Подобные жидкости легкие элементы внутри подрешетки железа демонстрируют высокие коэффициенты диффузии в условиях внутреннего ядра.
Суперионное состояние, которое является промежуточным состоянием между твердым и жидким состояниями, широко распространено, если речь идет о недрах планет. Используя численное моделирование с высокими давлением и температурой, основанное на теории квантовой механики, исследователи нашли, что некоторые сплавы систем Fe-H, Fe-C и Fe-O переходили в суперионное состояние при условиях, соответствующих условиям внутреннего ядра Земли.
В суперионных сплавах железа легкие элементы становятся неупорядоченными и диффундируют, как в жидкости, в кристаллической решетке. В то же время атомы железа, формирующие решетку, остаются упорядоченными и вибрируют относительно своих позиций в решетке, формируя жесткий каркас. Коэффициенты диффузии атомов C, H и O в суперионных сплавах железа близки к коэффициентам диффузии этих элементов в жидком железе.
Одна из проблем, связанных с внутренним ядром, состоит в том, что оно является слишком мягким и характеризуется довольно низкой скоростью распространения сдвиговых волн. Исследователи рассчитали скорости распространения сейсмических волн в таких суперионных сплавах железа и нашли существенное снижение скорости сдвиговых волн. «Наши результаты хорошо согласуются с результатами сейсмических наблюдений. Элементы, ведущие себя, подобно жидкости, сообщают ядру эту «мягкость», - сказал соавтор Сун Шихуан (Sun Shichuan).
Эксперименты по моделированию ядра Марса объяснили потерю планетой магнитного поля и океанов
Ученым давно известно, что на поверхности Марса когда-то имелись океаны, во многом благодаря наличию защитного магнитного поля. Однако это магнитное поле исчезло, и в новом исследовании астрономы предприняли попытку объяснить причину исчезновения. Исследователи воссоздали условия, поддерживавшиеся в ядре Марса миллиарды лет назад, и нашли, что поведение расплавленного металла, предположительно, составляющего основной материал ядра, могло дать начало магнитному полю, которое после непродолжительного существования постепенно исчезло.
«Магнитное поле Земли формируется за счет гигантских конвекционных потоков расплавленных металлов, протекающих в ее ядре. Магнитные поля на других планетах устроены похожим образом, - сказал руководитель нового исследования профессор Кей Хиросе (Kei Hirose) с кафедры наук о Земле и планетах Токийского университета, Япония. – Хотя состав ядра Марса нам до сих пор точно не известен, проведенные ранее анализы вещества метеоритов позволяют предположить, что оно состояло из расплавленного железа, обогащенного серой. Более того, новые сейсмические данные, полученные при помощи марсианского аппарата InSight НАСА, говорят нам о том, что ядро Марса на самом деле более крупное и менее плотное, чем считалось ранее. Это, в свою очередь, свидетельствует о том, что в ядре находятся дополнительные легкие элементы, такие как водород. Исходя из этого мы подобрали химические составы для физического моделирования ядра Марса».
В этих экспериментах была использована ячейка с алмазной наковальней, в которой образец сжимается до достижения гигантских давлений между двумя алмазами, и лазеры, позволяющие кратковременно повысить температуру до очень высоких значений. Исследователи выбрали состав ядра на основе системы Fe-S-H и подвергли сжатию в ячейке с алмазной наковальней с одновременным нагревом лазерами. В результате было обнаружено, что в условиях эксперимента произошло разделение системы на две несмешивающиеся жидкости: железо, обогащенное серой, и железо, обогащенное водородом. Более легкая жидкость, обогащенная водородом демонстрировала тенденцию к всплыванию с формированием конвекционных потоков. Согласно авторам, именно такие конвекционные потоки жидкого железа в ядре древнего Марса могли привести к формированию кратковременно существовавшего магнитного поля, которое позволяло воде существовать некоторое время в жидкой форме на поверхности планеты. После завершения расслоения жидкостей в ядре конвекционные потоки иссякли, и магнитное исчезло, считают Хиросе и его группа.
Астрономы отыскали кандидата в третью экзопланету у Проксимы Центавра
L. Calçada / ESO
Астрономы обнаружили третьего кандидата в экзопланету у ближайшей к Солнцу звезды Проксимы Центавра. Новооткрытый объект получил обозначение Проксима d, он в два раза массивнее Марса и не находится в обитаемой зоне. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics, кратко о работе рассказывается на сайте ESO.
Проксима Центавра — ближайшая к Солнцу звезда, представляющая собой маломассивный карлик спектрального класса М. Вокруг нее обращаются две экзопланеты: одна землеподобная, находится в обитаемой зоне и делает оборот вокруг звезды за 11,2 дня, а вторая до сих пор является кандидатом в экзопланеты и делает один оборот по орбите за пять лет.
Группа астрономов во главе с Жоао Фариа (João Faria) из Института астрофизики и космических исследований Португалии сообщила о том, что им удалось обнаружить еще одного кандидата в экзопланету у Проксимы Центавра. Открытие было сделано в ходе анализа данных спектрографа ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations), установленного на одном из телескопов наземного комплекса VLT в Чили. Поиск планеты велся при помощи метода радиальных скоростей.
Ученые пришли к выводу, что собранные данные можно объяснить не звездной активностью, а кандидатом в экзопланету с минимальной массой 0,26±0,05 массы Земли (примерно в два раза больше массы Марса), который находится на среднем расстоянии 0,029 астрономических единиц от Проксимы Центавра (менее десятой части расстояния от Меркурия до Солнца) и двигается по круговой орбите. Год на экзопланете длится 5,12 земных дня, она не попадает в обитаемую зону, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Ожидается, что будущие наблюдения при помощи инструментов UVES, HARPS и ESPRESSO позволят уточнить орбиты всех планет и подтвердить открытие Проксимы d.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы определили, что кандидат в искусственный радиосигнал BLC1, пришедший из области вблизи Проксимы Центавра, на самом деле оказался рукотворным.
Астрономы подтвердили механизм загрязнения белых карликов фрагментами экзопланет и астероидов
Mark Garlick / University of Warwick
Астрономы впервые напрямую измерили скорость аккреции обломочного материала на белый карлик, которое загрязняет его атмосферу тяжелыми элементами. Они подтвердили существование этого физического механизма, а также определили, что в случае низкого темпа аккреции вещество сталкивается с фотосферой карлика напрямую. Статья опубликована в журнале Nature.
Белые карлики — результат эволюции звезд с массой до 8-11 масс Солнца. Обычно такие компактные объекты обладают атмосферой, состоящей только из водорода или гелия, так как тяжелые элементы быстро оседают в глубокие слои карлика. Тем не менее на сегодняшний день известно, что у 25–50 процентов белых карликов в атмосфере регистрируются различные элементы, тяжелее водорода и гелия (загрязнение металлами), что объясняется продолжающейся аккрецией на объект обломочного материала, планетезималей, астероидов, комет или планет, разрушенных приливными силами. При этом оценки скорости аккреции и состава тел, которые попадают на карлик, сильно зависят от моделей процессов диффузии и перемешивания в атмосфере белого карлика, а тяжелые элементы в фотосферах карликов могут считаться лишь косвенным свидетельством процесса аккреции.
Группа астрономов во главе с Тимом Каннингемом (Tim Cunningham) из Уорикского университета опубликовала результаты анализа данных наблюдений космического телескопа «Чандра» за белым карликом G29–38, который входит в сто ближайших к Солнцу объектов такого типа, исследуемых в целом ряде диапазонов электромагнитных волн. Он обладает массой 0,6 массы Солнца и эффективной температурой 11,5–12 тысяч кельвин. Наблюдения велись в диапазоне энергий квантов от 0,5 до 7 килоэлектронвольт.
Избыток инфракрасного излучения, зарегистрированный ранее от G29–38, и следовые количества тяжелых элементов, обнаруженные в его водородной атмосфере, по мнению ученых указывают на аккрецию вещества на объект из компактного диска из пыли и обломков, образовавшегося в результате приливного разрушения астероида. При этом предполагается, что процесс аккреции должен сопровождаться интенсивным нагревом падающего на карлик вещества, что вызовет генерацию рентгеновского излучения. Подобный эффект наблюдался в случае звезд в двойных системах, но не фиксировался для карликов, аккрецирующих обломочный материал.
Рентгеновские (a, b) и оптическое изображения G29–38. Tim Cunningham et al. / Nature, 2022
В итоге ученые зарегистрировали рентгеновское излучение от G29–38 со статической значимостью 4,4 сигма. Скорость аккреции вещества на белый карлик была оценена в 1,63×109 граммов в секунду. Это значение не зависит от моделей звездной атмосферы, выше, чем более ранние оценки, и является первым случаем прямого измерения мгновенной скорости аккреции белого карлика, поглощающего обломочный материал.
Измеренная температура плазмы составила 0,5 килоэлектронвольт, что намного ниже, чем у белых карликов, аккрецирующих вещество со звезд-компаньонов. Предполагается, что в случае G29–38 плотности падающего на него вещества недостаточно для образования ударной волны над фотосферой звезды, и вещество сталкивается непосредственно с белым карликом, бомбардируя его.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли экзотические образцы мантии экзопланет в атмосферах загрязненных белых карликов.
Суперионные сплавы железа обвинили в сильном замедлении сейсмических волн в центре Земли
Yu He et al. / Nature, 2022
Китайские геохимики промоделировали состояние вещества во внутреннем ядре Земли на основе предположения о том, что главный его компонент (железо) образует суперионные сплавы с легкими элементами — водородом, углеродом и кислородом. Предложенная модель позволила объяснить несоответствие между расчетной и измеренной скоростью сейсмических волн во внутреннем ядре, а с учетом влияния геомагнитного поля — и его сейсмическую анизотропию. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Главный источник данных о строении глубоких недр Земли — это объемные сейсмические волны двух типов: продольные, или волны сжатия (обозначаются символом P), и поперечные, или сдвиговые S-волны. Они рождаются вместе, но при распространении более медленные S-волны отстают, а кроме того, они могут распространяться только в твердом теле. Скорость и тех, и других волн зависит от плотности и упругости среды, что дает возможность получить информацию о свойствах вещества в недрах. Именно анализ сейсмических данных позволил в начале XX века обнаружить ядро как структурный элемент планеты, а в 1930-х годах показал, что внутри него существует поверхность раздела. В ходе последующих исследований ученые установили, что эта поверхность ограничивает внутреннюю часть ядра радиусом 1220–1230 километров. Данные об изменениях скорости сейсмических волн привели к выводу о том, что вещество в ней находится в твердом, кристаллическом состоянии.
Ядро недоступно для прямого химического анализа. О его составе судят исходя из относительной распространенности элементов, теоретических представлений о формировании планет и модельных экспериментов, а также ограничений, налагаемых на плотность по результатам сейсмологических и гравиметрических наблюдений. Главный компонент ядра — железо, в меньших количествах присутствуют никель и другие сидерофильные элементы — кобальт, молибден, осмий, иридий и прочие. Но целиком металлическое ядро оказалось бы слишком плотным. Поэтому не только жидкое внешнее, но и внутреннее твердое ядро должны содержать и легкие примеси, такие как сера, кремний, кислород, углерод, водород.
Температура внутреннего ядра оценивается примерно в 5400–5700 кельвин. Давление, согласно Предварительной эталонной модели Земли (PREM), в которой распределение физических характеристик планеты представлено как функция радиуса, составляет приблизительно 330–360 гигапаскалей. В таких условиях железо кристаллизуется с образованием так называемой гексагональной плотнейшей упаковки атомов, или hcp-модификации.
В числе прочих характеристик PREM включает и расчетные скорости сейсмических волн на разных глубинах. Однако по результатам уточненных исследований 2018 года выяснилось, что для твердого внутреннего ядра они завышены на 2,5 процента. Так, скорость S-волн в центре ядра оказалась равна 3,58, а не 3,67 километра в секунду, как предполагает PREM. Это означает, что внутреннее ядро нельзя считать полностью твердым.
Объяснения требует и еще одна особенность внутреннего ядра, получившая название сейсмической анизотропии. Известно, что P-волны в нем распространяются примерно на три процента быстрее в полярном направлении, чем в экваториальном. Некоторые ученые полагают, что это явление связано с присутствием разных модификаций железа или его твердых сплавов, в которых кристаллические решетки ориентированы взаимно перпендикулярно. Другие указывают, что в экспериментах устойчивость проявила лишь hcp-модификация.
Фазовые диаграммы сплавов hcp-железа с водородом, кислородом и углеродом (слева направо). Зеленая область ― твердое состояние; голубая область ― суперионное состояние; розовая область ― жидкое состояние. Фазовые состояния численных моделей (квадраты с цветным контуром): зеленые ― твердые; синие ― суперионные; красные ― жидкие. Звездочками отмечены температуры плавления, полученные двухфазным методом; широкие серые линии ― расчетные кривые плавления. Наклонные пунктирные линии ― температуры плавления чистого hcp-железа. Вертикальные пунктирные линии ― область температур и давлений для внутреннего ядра Yu He et al. / Nature, 2022
Группа исследователей из КНР во главе с Юй Хэ (Yu He) из Института геохимии Китайской академии наук сосредоточила свое внимание на взаимодействии железа с легкими компонентами внутреннего ядра — водородом, углеродом, кислородом, кремнием и серой. С помощью численного моделирования они рассчитали термодинамические характеристики двух вариантов кристаллических hcp-решеток, содержавших 64 атома железа. В первом случае атом легкого элемента замещал в решетке атом железа, во втором — вводился между узлами решетки. Расчеты велись для давлений от 340 до 360 гигапаскалей и температур от 2000 до 7000 кельвин.
Скорости продольных (a) и поперечных (b) волн в сплавах железо–водород (квадраты с красным контуром); железо–кислород (треугольники с оранжевым контуром); железо–углерод (кружки с зеленым контуром); чистое железо (фиолетовые ромбы); Fe-силицид (сплошные розовые треугольники); Fe-силицид-карбид (бирюзовые сплошные кружки). Звездочками обозначены значения скоростей согласно PREM. Для всех моделей указаны максимальные температуры моделирования Yu He et al. / Nature, 2022
Оказалось, что сера и кремний предпочитают замещать железо, образуя стабильные твердые сульфиды и силициды. Водород, углерод и кислород при давлениях ниже 350 гигапаскалей (то есть дальше от центра ядра) охотнее проникают в междоузлия решетки hcp-железа. Такие сплавы могут оставаться полностью твердыми лишь до температуры 2500–2800 кельвин, а это существенно ниже, чем во внутреннем ядре. Затем подвижность ионов легких элементов растет, и приблизительно при 3000 кельвин они начинают мигрировать внутри кристаллической решетки. Такое состояние вещества, промежуточное между твердым кристаллом и жидкостью, носит название суперионного. Оно разрушается с полным плавлением решетки в диапазоне температур 5413–5770 кельвин при давлении около 330 гигапаскалей, то есть в условиях, соответствующих границе внутреннего ядра. Эта температура на 500–800 градусов ниже, чем нужно для плавления чистого hcp-железа.
Изменения скоростей продольных (вверху) и поперечных (внизу) сейсмических волн при переходе из твердого состояние в суперионное Yu He et al. / Nature, 2022
Колебания температуры (a) и давления (b) в суперионных системах для сплавов железо–водород (серый); железо–кислород (розовый); железо–углерод (голубой). Яркие линии ― усредненные значения Yu He et al. / Nature, 2022
Юй Хэ и его коллеги провели расчеты упругих свойств суперионных сплавов и определили скорости сейсмических волн в них. Если в твердых сплавах с ростом температуры до 3000 кельвин значения скоростей волн обоих типов уменьшаются почти линейно, то с переходом в суперионное состояние они демонстрируют ускоренный спад, особенно для S-волн. Моделирование с учетом присутствия никеля показало, что небольшое количество легких примесей, особенно водорода, дает величину скорости, близкую к той, что была измерена в 2018 году.
По-видимому, вещество в суперионном состоянии встречается и на других планетах Солнечной системы. Так, суперионный лед, вероятно, присутствует в недрах Урана и Нептуна среди прочих высокотемпературных модификаций льда и вносит вклад в формирование их магнитных полей. На Земле, как полагают Юй Хэ с коллегами, суперионные сплавы железа во внутреннем ядре Земли тоже участвуют в поддержании механизма геодинамо.
Иллюстрация структуры суперионных систем железо–водород; железо–кислород; железо–углерод (сверху вниз) Yu He et al. / Nature, 2022
Схема конвективных потоков в жидком внешнем ядре и миграции легких ионов в суперионных сплавах в твердом внутреннем ядре. Светло-голубые кривые ― силовые линии геомагнитного поля Yu He et al. / Nature, 2022
Миграция ионов легких элементов должна вносить вклад в теплопередачу от внутреннего ядра и тем самым способствовать конвекции — необходимому условию возникновения динамо-эффекта в жидком внешнем ядре. Магнитное поле, в свою очередь, воздействует на суперионные проводящие сплавы, заставляя легкие ионы перемещаться. Не исключено, что таким образом примеси в составе внутреннего ядра перераспределяются в достаточной степени, чтобы вызвать сейсмическую анизотропию. По мнению авторов статьи, вероятная связь между геодинамо и сейсмическими особенностями внутреннего ядра, которую должны прояснить дальнейшие исследования, может стать ключом к пониманию его структуры и эволюции.
Ранее N + 1 уже рассказывал о суперионном состоянии вещества. Так, с помощью моделирования физики показали, что смесь гелия с водой при высоких давлениях порождает целых две суперионные фазы, и обнаружили, что в центре Земли гелий может образовывать стабильное соединение с оксидом железа. А еще мы сообщали о том, что на Венере тоже может существовать суперионный лед.
Авторы и права: Дон Лоури, Джан Лоренцо Ферретти, Ева Пасиак и Терри Фелти Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Окрашенная в оранжевые оттенки звезда, находящаяся в центре верхней части этого замечательного изображения – T Тельца, прототип класса переменных звезд типа T Тельца. Около нее (справа) видно желтое пылевое космическое облако, известное как переменная туманность Хинда (NGC 1555). Звезда и туманность находятся на расстоянии около 650 световых лет, на краю местного пузыря и молекулярного облака в Тельце. Блеск звезды и туманности сильно меняется, однако не обязательно в одно и то же время, что добавляет таинственности этой вызывающей интерес области неба. В настоящее время общепризнано, что звезды типа T Тельца – это молодые (возраст меньше нескольких миллионов лет), похожие на Солнце звезды, которые находятся на ранних стадиях формирования. Еще больше усложняют картину инфракрасные наблюдения, которые показали, что сама T Тельца входит в состав кратной системы и позволяют предположить, что в связанной с ней туманности Хинда может находиться очень молодой звездообразный объект. На расстоянии до T Тельца это замечательное цветное изображение охватывает область размером около 8 световых лет. http://www.astronet.ru/db/msg/1810873
Астрономы обнаружили кладбище «мертвых» галактик
Международная группа астрономов обнаружила в данных обсерватории Кека признаки массивного скопления молодых галактик, большая часть которых уже «мертвы». Такое необычное явление астрономы наблюдают впервые, и, возможно, оно заставит пересмотреть модели формирования скоплений галактик в ранней Вселенной.
Скопления галактик — система, обычно состоящая из десятков относительно близко расположенных и гравитационно связанных галактик. Постепенно скопления растут, захватывая под действием гравитации все больше и больше галактик. В связи с этим в современной Вселенной могут существовать скопления, состоящие из сотен и даже тысяч галактик.
Скопления галактик в ранней Вселенной (их еще называют протокластерами), которые мы можем наблюдать по сей день, состоят в основном из активно звездообразующих галактик. Со временем в некоторых галактиках протокластера заканчивается газ, из которого формируются звезды, и они превращаются в так называемые мертвые галактики. Однако новая работа, опубликованная международным коллективом в Astrophysical Journal, похоже, обнаружила скопление, нарушающее эту последовательность.
«В ранней Вселенной все протоскопления, обнаруженные до сих пор, полны галактик с активным звездообразованием, — поясняет Ян МакКоначи (Ian McConachie), аспирант кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде и ведущий автор исследования. — Но невероятно то, что, в отличие от всех других протоскоплений, которые открыли в эту эпоху, многие галактики в MAGAZ3NE J0959, по-видимому, уже перестали формировать звезды».
В своей работе авторы описывают протокластер MAGAZ3NE J095924+022537, состоящий как минимум из 38 галактик и находящийся от нас на расстоянии около 11,8 миллиарда световых лет: значит, мы видим это скопление в момент, когда Вселенной было не более двух миллиардов лет. Тем не менее доля покоящихся (или мертвых) галактик в исследуемом протокластере составляет около 73%. В то же время для скоплений примерно тех же возраста и массы эта цифра в среднем не превышает 12%.
«В центре MAGAZ3NE J0959 находится сверхмассивная галактика, которая уже набрала массу более 200 миллиардов масс Солнца. Почему эта сверхмассивная галактика и так много ее соседей образовали большую часть своих звезд, а затем стали неактивными, когда Вселенная была еще такой молодой, в отличие от других известных протоскоплений того же времени, — большая загадка», — добавляет соавтор исследования Бенджамин Форрест (Benjamin Forrest), сотрудник Калифорнийского университета в Дэвисе.
Протокластер MAGAZ3NE J0959 был обнаружен с Земли, во время обзора обсерватории Кека под аббревиатурой MAGAZ3NE — «Массивные древние галактики с Z > 3 в ближней инфракрасной области спектра», предназначенного для обнаружения и изучения сверхмассивных галактик и их соседей. Как отмечают ученые, появление новых мощных космических телескопов — вроде недавно запущенного телескопа имени Джеймса Уэбба — должно вскоре показать, существуют ли другие протоскопления, похожие на MAGAZ3NE J0959 и ожидающие своего обнаружения в ранней Вселенной.
«Если такие скопления галактик найдутся в большом количестве, нынешняя парадигма формирования протокластеров потребует серьезного пересмотра. Необходимо разработать новую модель образования протоскоплений, существующих в различных состояниях в ранней Вселенной. Если многие галактики, населяющие такие протокластеры, действительно угасают в течение первых двух миллиардов лет, это почти наверняка создаст серьезные проблемы для нынешних моделей формирования галактик», — подытожил Форрест. https://naked-science.ru/article/astron … h-galaktik
Космический зонд НАСА впервые увидел поверхность Венеры
Новые изображения, полученные солнечным зондом НАСА «Паркер», показали раскаленное свечение поверхности Венеры, излучаемое сквозь пелену токсичных облаков, — открытие, которое может помочь нам лучше изучить минералы, составляющие эту скалистую и загадочную планету.
Используя данные прибора Wide-field Imager for Parker Solar Probe (WISPR), ученые смогли заглянуть под плотную атмосферу планеты, обнаружив геологические особенности, такие как высокогорья, плато и равнины.
«Венера — третья по яркости планета на небе, но до недавнего времени у нас было мало информации о том, как выглядела ее поверхность, потому что наш взгляд на нее закрыт плотной атмосферой», — говорит астрофизик и член команды WISPR Брайан Вуд из Лаборатории военно-морских исследований США.
«Теперь мы впервые видим поверхность в видимом диапазоне длин волн из космоса».
Хотя Венера относительно близка к Земле, ее очень трудно изучать. Он известен как «злой двойник» Земли, потому что, хотя и похож на Землю по размеру, массе, структуре и составу, он глубоко враждебен жизни.
Земля умеренная и влажная; Венера сухая и, возможно, вулканическая, со средней температурой поверхности 471 градус Цельсия (880 градусов по Фаренгейту).
Данные WISPR и Magellan рядом. (NASA/APL/NRL/Magellan Team/JPL/USGS)
Небо Венеры заполнено густыми ядовитыми облаками, из которых проливается серная кислота. Эти особенности затрудняют исследование планеты с близкого расстояния. И эти удушливые облака делают внешние наблюдения за поверхностью не невозможными, а сложными.
Именно здесь WISPR удивил ученых. В прошлом году он сделал несколько снимков ночной стороны Венеры, на которых, казалось, видны детали поверхности сквозь слои облаков.
«Изображения и видео поразительны», — говорит Вуд.
Спутник TESS помогает обнаружить новую горячую планету размером с Землю
Используя спутник Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА, международная команда астрономов открыла новую планету земного типа, движущуюся по орбите вокруг близлежащей звезды. Эта вновь обнаруженная планета, получившая обозначение GJ 3929 b, имеет размеры и массу чуть больше, чем у Земли, но является намного более горячей, чем наша планета.
Команда астрономов под руководством Джонаса Кеммера (Jonas Kemmer) из Гейдельбергского университета, Германия, недавно подтвердила новую планету-кандидата, впервые зарегистрированную при помощи обсерватории TESS. Ученые сообщают о транзитном сигнале, обнаруженном на кривой блеска карлика спектрального класса М под названием GJ 3929. Планетная природа транзитного сигнала была подтверждена дополнительными наблюдениями, проведенными с использованием спектрографа CARMENES.
Планета GJ 3929 b имеет радиус порядка 1,15 радиуса Земли, а ее масса превышает массу нашей планеты в 1,21 раза, поэтому расчетная плотность материала планеты составляет 4,4 грамма на кубический сантиметр. Эта экзопланета обращается вокруг родительской звезды с периодом 2,61 суток, находясь на расстоянии около 0,0026 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от светила. Равновесная температура на планете оценивается в 569 Кельвинов.
Родительская звезда GJ 3929 относится к спектральному классу M3.5 V и имеет примерно в три раза меньший размер и меньшую массу, по сравнению с Солнцем. Период вращения звезды составляет около 122 суток, а светимость находится на уровне 0,011 светимости Солнца. Эффективная температура звезды, находящейся на расстоянии примерно 51,6 светового года от нас, составляет 3369 Кельвинов.
Исследователи полагают, что вокруг звезды GJ 3929 может обращаться еще как минимум одна планета (вероятнее всего, с периодом 14,3 суток), однако для подтверждения этой гипотезы требуются дополнительные наблюдения.
Авторы и права: Даниэль Феллер Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Похожая по размеру на другие большие, яркие спиральные галактики, IC 342 находится на расстоянии всего в 10 миллионов световых лет в северном созвездии Жирафа. Огромная островная вселенная, IC 342 могла бы быть очень заметной галактикой нашего северного неба, однако она почти скрыта за завесой из звезд, газа и пыли в плоскости нашей Галактики Млечный Путь. Несмотря на то, что свет от IC 342 сильно ослаблен находящимися на луче зрения космическими облаками, на этом четком изображении, полученном с помощью телескопа, можно увидеть поглощающую свет пыль, находящуюся в самой галактике, а также молодые звездные скопления и сияющие розоватые области звездообразования, расположенные вдоль закручивающихся далеко от ядра галактики спиральных рукавов. Вероятно, в IC 342 недавно произошла вспышка звездообразования. Галактика находится достаточно близко, и ее гравитация вполне может влиять на эволюцию Местной группы галактик и нашего Млечного Пути. http://www.astronet.ru/db/msg/1811195
Пептиды на нашей планете, возможно, имеют внеземное происхождение
Исследователи сделали новый шаг на пути к выяснению происхождения жизни, показав, что пептиды могут формироваться на поверхности частиц пыли при условиях, близких к условиям открытого космоса. Поэтому данные молекулы, которые являются одними из важнейших «строительных кирпичиков» всех жизненных форм, могли, возможно, формироваться в космических молекулярных облаках.
Пептиды в живом организме выполняют различные функции – они участвуют в транспорте веществ, ускоряют биохимические реакции и формируют поддерживающие структуры в клетках. Пептиды состоят из индивидуальных аминокислот, соединенных в определенном порядке. Порядок следования аминокислот в цепочке пептида определяет его конечные свойства.
Однако происхождение этих универсальных биологических молекул до сих пор остается загадкой. Аминокислоты, азотистые основания и различные сахара, обнаруживаемые в метеоритах, например, могут иметь внеземное происхождение. Однако для формирования пептида из молекул индивидуальных аминокислот требуются специальные условия, которые, как считалось ранее, более вероятны для Земли.
«Вода играет важную роль в «традиционном» механизме формирования пептидов, - сказал Серж Краснокуцкий из Института астрономии им. Макса Планка Йенского университета им. Фридриха Шиллера, Германия. В этом процессе индивидуальные молекулы аминокислот соединяются в цепочки. Для объединения каждых двух молекул аминокислот требуется удаление одной молекулы воды. – Наши квантово-химические расчеты показали, что аминокислота глицин может формироваться из ее химического предшественника – называемого аминокетеном – путем объединения последнего с молекулой воды. Если говорить проще, в этом случае механизме вода сначала присоединяется на первом этапе, а на втором этапе молекулу воды необходим отщепить».
Понимая, что в конечном счете вода на реализацию этого двухстадийного механизма не расходуется, Краснокуцкий и его команда решили протестировать альтернативный механизм формирования пептидов из аминокетенов, вовсе не включающий воду. Для этого в условиях, близких к условиям космоса (на частицах пыли в вакуум-камере, при температуре порядка минус 263 градуса по Цельсию), были соединены между собой углерод, аммиак и монооксид углерода.
В результате проведения этих экспериментов команда Краснокуцкого зафиксировала формирование пептида полиглицина с длиной цепочки до 11 аминокислот. Эти результаты подтверждают «безводный» механизм формирования полипептидов и указывают на то, что пептиды могли формироваться в космических молекулярных облаках и иметь потому внеземное происхождение.
Телескоп «Джеймс Уэбб» прислал первые снимки из космоса
Селфи главного зеркала, сделанное камерой инструмента NIRCam. NASA
Команда космического инфракрасного телескопа «Джеймс Уэбб» опубликовала первые изображения, полученные инструментом после запуска в космос. Это снимок солнцеподобной звезды HD 84406 и селфи главного зеркала, сообщается на сайте NASA.
На создание «Джеймса Уэбба» ушло 25 лет, а его запуск состоялся в конце 2021 года. Перелет от Земли до «рабочего места» у второй точки Лагранжа в системе Солнце—Земля у обсерватории занял 29 дней — за это время она успела развернуть все основные элементы и выйти на рабочую орбиту. В настоящее время идет ввод обсерватории в эксплуатацию: три месяца уйдут на юстировку оптической системы, а еще два — на калибровку научных инструментов.
NASA
NASA
Для юстировки оптической системы телескопа и пробной цели для наблюдений ученые использовали яркую солнцеподобную звезду HD 84406, расположенную примерно в 260 световых годах от Солнца, в созвездии Большой Медведицы. На первом снимке, полученном 2 февраля 2022 года, видно сразу 18 изображений звезды. Это связано с тем, что сегменты главного зеркала выровнены не до конца. Когда юстировка будет завершена, на снимках будет лишь одно изображение. В дополнение к снимку HD 84406 исследователи опубликовали селфи главного зеркала, сделанное камерой инструмента NIRCam. Первые научные снимки стоит ожидать лишь к лету этого года. Про историю создания «Джеймса Уэбба», его задачи и устройство можно прочесть в материале «Лети и смотри».
Комета Бернардинелли-Бернштейн столкнула комету Хейла-Боппа с пьедестала
Комета Бернардинелли - Бернштейна, идентифицированная в 2021 году, официально является самой большой кометой, когда-либо наблюдавшейся.
Новая статья, опубликованная на сайте arXiv и теперь принятая для публикации в журнале Astronomy and Astrophysics Letters, выбивает комету Хейла-Боппа с первого места. Комета Хейла-Боппа была обнаружена в 1995 году и стала видна невооруженным глазом в 1996 году, а ее диаметр составлял около 74 километров. Комета Бернардинелли-Бернштейна, также известная как комета 2014 UN271, в настоящее время, по расчетам, составляет около 137 км в поперечнике.
Комета Бернардинелли-Бернштейна названа в честь ее первооткрывателей, космолога из Пенсильванского университета Гэри Бернштейна и аспиранта Вашингтонского университета Педро Бернардинелли, который первым обнаружил комету в наборе данных Исследования Темной энергии. Изображения, на которых изображена комета, датируются 2014 годом, поэтому этот год является официальным научным обозначением кометы. Бернардинелли и Берштейн заметили, что крошечная точка движется, когда они изучали изображения последующих лет.
В то время комета находилась слишком далеко, чтобы исследователи могли точно оценить ее размер, хотя они могли сказать, что она, вероятно, была довольно большой. Комета происходит из Облака Оорта, облака из кусков льда и камней, парящих на краю Солнечной системы. Ее орбита проходит на расстоянии светового года от Солнца - и движение по орбите требует 5,5 миллионов лет.
В настоящее время комета движется в направлении внутренней части Солнечной системы. Она приблизится к Земле в 2031 году, хотя и не слишком близко для комфорта: комета останется за пределами орбиты Сатурна, сообщает Live Science.
Новое исследование проводилось под руководством Эммануэля Леллуша, астронома Парижской обсерватории, и использовало данные от Большого миллиметрового массива Атакама в Южной Америке, полученные в августе 2021 года, когда комета находилась на расстоянии 19,6 АЕ. (АЕ - это расстояние между Землей и Солнцем, которое составляет около 150 миллионов километров). Исследователи изучали микроволновое излучение исходящее от кометы. По этим длинам волн отраженного света команда могла определить размер кометы. Это самое большое расстояние, на котором этот тип измерения проводился ранее, пишут исследователи в своей новой статье.
Исследователи добавили, что очень интересно провести измерения, пока комета все еще так далека, потому что Бернардинелли-Бернштейн, скорее всего, значительно уменьшится к тому времени, когда она приблизится к Земле. По мере приближения кометы к Солнцу ее хвост из пыли и газа будет расширяться, а ее основное тело будет плавиться и сжиматься.
Комета не будет видна невооруженным глазом, но ученые ожидают узнать много нового об объектах Облака Оорта от этого посетителя. Большие телескопы, такие как массив Атакама, позволят ученым узнать больше о химическом составе кометы по мере ее приближения, написали Леллуш и его коллеги. Они также должны в ближайшее время узнать больше о температуре, вращении и форме кометы.
В центрах спиральных галактик – как близлежащих, так и галактик удаленных от нас на расстояние в миллиарды световых лет – лежат сферические области, состоящие из частиц темной материи. Такие области имеют две определяющие характеристики – плотность, сохраняющуюся постоянной в пределах некоторого радиуса, увеличивающегося с течением времени при одновременном уменьшении плотности. Это указывает на существование прямого взаимодействия между элементарными частицами, составляющими гало темной материи, и частицами нормальной материи – такими как протоны, электроны, нейтроны и фотоны. Эта гипотеза противоречит наиболее популярной современной теории темной материи – так называемой модели Лямбда-CDM – согласно которой частицы холодной темной материи являются инертными и не взаимодействуют с другими частицами никаким иным образом, кроме гравитационного взаимодействия.
Эти важные находки были сделаны группой под руководством Гаури Шармы (Gauri Sharma) из Международной школы перспективных исследований SISSA, Италия, которая наблюдала большой набор из далеких галактик, расположенных на расстоянии около 7 миллиардов световых лет от нас.
До настоящего времени основные исследования по поискам темной материи были направлены на галактики, расположенные неподалеку от Млечного пути. В своей работе Шарма и ее команда задалась целью изучить распределение массы в спиральных галактиках, имеющих такую же морфологию, что и наша Галактика, но расположенных намного дальше от нас, а потому более молодых. Идея состояла в том, что изучение распределения массы в галактиках, находящихся на более ранних эволюционных этапах, поможет понять природу частиц темной материи.
В результате проведения исследования авторы нашли, что изучаемые далекие галактики также имеют гало из темной материи, и что в рамках этого гало имеется область постоянной плотности материи, начинающаяся от центра галактики до некоторого радиуса. Исследование, однако, выявило и весьма неожиданный факт, не укладывающийся в стандартные модели современной космологии – оказалось, что свойства близлежащих галактик и свойства более далеких галактик сильно различаются между собой. Так, область постоянной плотности в близлежащих галактиках имеет большие размеры и меньшую плотность. Согласно авторам, это указывает на взаимодействие между частицами темной материи и нормальной материи, которое «запрещено» в модели Лямбда-CDM.
Открыта невероятно редкая магнитная гибридная пульсирующая звезда
Команда астрономов под руководством профессора физики и астрономии Вандербильтского университета, США, Кейвана Стассуна (Keivan Stassun) совершила редкое открытие, которое поможет ответить на ряд важных вопросов об эволюции звезд.
Команда Стассуна в 2017 г. построила новую модель, которая позволила значительно уточнить измерения параметров звезд.
«Возможность объединить все различные типы измерений в единый анализ определенно стала ключом к пониманию разных необычных свойств этой звездной системы», - сказал Стассун.
Эта модель помогает спрогнозировать классы планет, обращающихся вокруг далеких звезд. Она была использована для идентификации свойств более чем 100 звезд, обнаруженных при помощи спутника TESS, и еще 1000 других звезд. Но открытие этой новой двойной звездной системы стало для команды полной неожиданностью.
«Такой тип звезд является настолько необычным, что, честно говоря, мы бы не стали даже искать такую систему – никто никогда прежде не видел ничего подобного!»
Стассун объяснил, что именно делает эту систему настолько редкой. Двойные звездные системы не являются редкостью во Вселенной, но необычным свойством этой системы является ее ориентация. При наблюдениях с Земли звезды затмевают друг друга. Это облегчает астрономам расчет важных свойств двух звезд, таких как их массы и светимости.
Также звезды могут изменять размер и светимость в процессе, известном как пульсации, и изучение этих пульсаций дает астрономам возможность изучать механизмы внутренних процессов, протекающих в звезде, подобно тому как земные сейсмологи изучают вибрации Земли для получения информации о ее внутренней структуре. Существуют два редких типа звездных пульсаций, каждый из которых дает различную, ценную информацию о внутренней структуре звезд. Одна из звезд в двойной системе, обнаруженной Стассуном, демонстрирует признаки пульсаций обоих этих типов.
Кроме того, эта уникальная звездная система имеет мощное магнитное поле, что является редкостью для гибридных пульсирующих звезд и может помочь глубже понять ранние этапы эволюции звезд.
Наконец, согласно Стассуну, «впервые одна из этих редких магнитных гибридных пульсирующих звезд была обнаружена в составе скопления звезд и более того – еще и в составе затменной двойной системы. Выглядит маловероятным, что спутник TESS еще когда-либо откроет другую звездную систему со столь необычным соединением этих редких признаков».
Астрономы впервые отыскали кольцо из планетарных обломков в обитаемой зоне белого карлика
Инфракрасные изображения WD 1054–226, полученные телескопом «Спитцер». Jay Farihi et al. / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2022
Астрономы впервые обнаружили кольцо из крупных планетарных обломков в обитаемой зоне близкого к Солнцу белого карлика WD 1054–226. Это означает, что многие загрязненные тяжелыми элементами белые карлики могут обладать подобными структурами, которые видны лишь при определенной геометрии наблюдений. В случае WD 1054–226 на кольцо может гравитационно влиять экзопланета, существование которой еще только предстоит доказать. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
В настоящее время астрономы обладают рядом доказательств того, что многие из белых карликов, представляющих собой компактные остатки звезд, обладают планетными системами. В частности, неоднократно наблюдалось загрязнение фотосфер белых карликов планетезималями, астероидами и фрагментами планет, разрушенных приливными силами, что подтверждалось данными рентгеновских наблюдений. Кроме того, ученые находили и кандидатов в юпитероподобные экзопланеты у белых карликов, что означает, что планеты способны пережить превращение своей звезды в красного гиганта.
Группа астрономов во главе с Джей Фарихи (Jay Farihi) из Университетского колледжа Лондона опубликовала результаты анализа данных наблюдений за системой относительно холодного (эффективная температура 7910 кельвин) белого карлика WD 1054–226, расположенного на расстоянии 117 световых лет от Солнца. Более ранние исследования этого объекта выявили загрязненность его фотосферы Mg, Al, Ca и Fe, он обладает массой 0,62 массы Солнца и радиусом 0,012 радиуса Солнца. В работе ученые использовали данные космических телескопов «Спитцер» и TESS, камеры ULTRACAM, установленной на 3,5-метровом телескопе NTT, и спектрографа UVES, установленного на комплексе телескопов VLT.
Кривые блеска WD 1054–226, полученные с помощью ULTRACAM. Jay Farihi et al. / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2022
Кривая блеска карлика оказалась уникальной. Блеск объекта крайне изменчив, наблюдаются квазинепрерывные затемнения, которые различаются по глубине, форме и продолжительности. Подобные события происходят примерно каждые 23,1 минуты, но не всегда каждые 23,1 минуты, а вся картина изменчивости затемнений почти идеально повторяется каждые 25,02 часа, по крайней мере, в течение нескольких орбитальных циклов. Заодно на кривой блеска нет ни одной части, которая соответствовала бы свету звезды вне событий транзита (прохождения объекта перед звездой, из-за чего возникает затемнение ее диска).
Ученые пришли к выводу, что имеют дело с ситуацией, когда земной наблюдатель смотрит на белый карлик сквозь кольцо из обломочного материала, содержащее около 65 отдельных облаков и лишенного околозвездного газа и мелкой пыли, которая была бы заметна по избытку инфракрасного излучения. Размер самых больших тел в кольце может достигать 50 километров при условии плотности, сравнимой с плотностью астероидов. Среди богатых металлами белых карликов WD 1054–226 не выделяется ни массой, ни температурой, ни обнаруженными видами тяжелых элементов, ни их содержанием — лишь события транзита выдают наличие околозвездного обломочного кольца, что указывает на то, что многие загрязненные белые карлики могут обладать подобными структурами, которые трудно отыскать.
Орбитальный период 25,02 часа указывает на орбиту с большой полуосью 3,69 радиуса Солнца, которая находится в обитаемой зоне WD 1054–226. Таким образом, это первый случай, когда кольцо обломков обнаруживается в обитаемой зоне белого карлика. Однако природа 23,1-минутных вариаций блеска пока что не имеет точного объяснения. Можно отметить, что температура околозвездного вещества с таким орбитальным периодом была бы близка к 1300 кельвинам. Были отвергнуты идеи о том, что это отдельные фрагменты, образовавшиеся при распаде большого родительского тела, или сгустки вещества на внутреннем крае околозвездного диска. Возможно, дело во внешнем резонансе среднего движения 66:65 с экзопланетой, вращающейся с периодом 25,02 часа, однако это еще необходимо доказать.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли экзотические образцы мантии экзопланет в атмосферах загрязненных белых карликов.
Пояснение: Что возбуждает туманность Сердце? Большая эмиссионная туманность IC 1805 своими очертаниями напоминает символ сердца, поэтому эта картинка весьма подходит для Дня святого Валентина. Излучение самого распространенного элемента – водорода – создает яркое красное свечение туманности. Красное свечение и форма туманности обусловлены излучением небольшой группы звезд около центра туманности. В центре туманности Сердце находятся молодые звезды рассеянного скопления Мелотт 15. Своим мощным излучением и ветрами они формируют несколько живописных пылевых столбов. В рассеянном скоплении есть несколько ярких звезд почти в 50 раз массивнее нашего Солнца и множество слабых звезд с массой во много раз меньше солнечной. В нем возник и микроквазар, который был выброшен из скопления несколько миллионов лет назад. Туманность Сердце находится на расстоянии около 7500 световых лет в созвездии мифической королевы Эфиопии – Кассиопеи. http://www.astronet.ru/db/msg/1812136
«Хаббл» запечатлел взаимодействие двух галактик
НАСА опубликовало изображение космического телескопа «Хаббл», на которой запечатлено взаимодействие пары галактик: спиральной галактики NGC 169 (внизу) и расположенной перпендикулярно ей галактики IC 1559. Между ними на снимке виден поток пыли и газа.
У обеих галактик – активные ядра. В них происходят процессы, которые сопровождаются выделением большого количества энергии. Если бы изображение передало полное излучение обоих ядр, их яркость скрыла бы прекрасно детализированные приливные взаимодействия, которые мы видим на снимке. Приливные силы возникают, когда гравитация объекта заставляет другой объект деформироваться или растягиваться. Они направлены от объекта с меньшей массой к объекту с большей массой. При таком взаимодействии галактик газ, пыль и даже целые звездные системы могут двигаться к одной галактике от другой. На полученной фотографии этот процесс показан в действии: тонкие потоки материи зримо связывают две галактики.
[Фото: ESA/Hubble & NASA, Дж. Далкантон, Исследование темной энергии, Министерство энергетики (DOE), Межамериканская обсерватория Серро-Тололо/NoirLab/Национальный научный фонд/Ассоциация университетов по исследованиям в области астрономии (AURA), Sloan Digital Обзор неба (SDSS); Благодарность: Дж. Шмидт] Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/) https://scientificrussia.ru/articles/ha … h-galaktik
Обнаружен уникальный астероид с тремя спутниками
Открытие поможет астрономам понять, как формируются луны у астероидов, и, в свою очередь, предоставит важную информацию об образовании планет и эволюции Солнечной системы. Новости партнеров
Используя приемник SPHERE, смонтированный на Очень Большом телескопе (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы открыли третий спутник у 200-километрового астероида Электра, который вращается вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера.
«Это первая известная система из четырех астероидов. Открытый спутник, получивший обозначение S/2014 (130) 2, обладает диаметром примерно 1,6 километра и вращается вокруг астероида Электра на расстоянии около 350 километров. Размеры двух других лун, S/2003 (130) 1 и S/2014 (130) 1, оцениваются в 6 и 2 километра соответственно», – говорится в пресс-релизе ESO.
Астроид Электра и три его спутника. Credit: ESO/Berdeu et al., Yang et al.
Неизвестный ранее спутник был замечен в архивных наблюдениях, выполненных в декабре 2014 года, благодаря применению передовых методов обработки данных. Открытие поможет астрономам понять, как формируются луны у астероидов, и, в свою очередь, предоставит важную информацию об образовании планет и эволюции Солнечной системы. https://in-space.ru/obnaruzhen-unikalny … putnikami/
Открыта звезда нового типа, поверхность которой покрыта золой сгоревшего гелия
Команда немецких астрономов открыла новую звезду необычного типа, поверхность которой покрыта продуктами горения гелия. Возможно, такие звезды формируются в результате редких столкновений между звездами.
В то время как на поверхностях обычных звезд находятся водород и гелий, на поверхностях звезд, открытых группой под руководством профессора Клауса Вернера (Klaus Werner) из Тюбингенского университета, Германия, находятся углерод и кислород – «зола», образующаяся в результате термоядерного горения гелия. Такой состав является очень экзотическим для звезды. Ситуация становится еще более запутанной, поскольку эти новые звезды имеют такие температуры и размеры, которые указывают на то, что в ядрах этих звезд до сих протекают процессы горения гелия – свойство, обычно более характерное для более зрелых звезд, по сравнению с теми звездами, которые наблюдали Вернер и его группа.
В опубликованной рядом с работой Вернера второй научной работе, выполненной группой под руководством доктора Миллера Бертолами (Miller Bertolami) из Института астрофизики Ла Платы, Испания, предлагается возможное объяснение формирования этой звезды. «Мы считаем, что звезды, обнаруженные нашими немецкими коллегами, могли формироваться в результате звездного столкновения редкого типа между двумя белыми карликами», - сказал Бертолами. Белые карлики являются остатками более крупных звезд, которые израсходовали запасы своего «звездного топлива», уменьшились в размерах и стали значительно более плотными.
Столкновения обычно происходят между белыми карликами, входящими в состав тесной двойной системы, из-за сокращения орбиты, вызываемой излучением гравитационных волн. «Обычно слияния между белыми карликами не ведут к формированию звезд, обогащенных углеродом и кислородом, - объяснил Миллер. – Но мы считаем, что в случае двойных систем, формирующихся из компонент со строго определенными массами, богатый углеродом и кислородом белый карлик может быть разорван и оказаться в конечном счете на поверхности звезды, богатой гелием – что и ведет к формированию таких звезд».
В настоящее время имеющиеся у ученых модели эволюции звезд не могут полностью объяснить формирование этих вновь открытых звезд. Команде требуются уточненные модели, чтобы оценить, насколько вероятными являются такие столкновения. До тех пор пока не будут разработаны более подробные модели эволюции двойных звезд, происхождение таких звезд, покрытых продуктами горения гелия, останется предметом дискуссий.
Близлежащую сверхъяркую сверхновую окружает асимметричное облако околозвездного материала
Международная команда астрономов изучила спектроскопические свойства близлежащей сверхъяркой сверхновой I типа, известной как SN 2018bsz. Эта наблюдательная кампания проливает новый свет на свойства этой сверхновой, показывая, что в ее окрестностях находится асимметричное облако околозвездного материала.
Сверхновые представляют собой мощные и яркие звездные взрывы. Они имеют большое значение для астрономов, поскольку позволяют глубже понять эволюцию звезд и галактик. В целом сверхновые делят на две группы, исходя из их атомных спектров: Тип I и Тип II. В спектрах сверхновых I типа отсутствует водород, в то время как в спектрах сверхновых типа II наблюдаются линии водорода.
Сверхъяркие сверхновые характеризуются очень высокой яркостью и часто весьма растянутыми во времени кривыми блеска. Взаимодействие материала, извергнутого в результате взрыва сверхновой, с окружающим околозвездным материалом является эффективным механизмом для конверсии кинетической энергии выброшенного материала в излучение, и ученые считают, что именно этот процесс отвечает за формирование сверхъярких сверхновых.
Сверхъяркая сверхновая SN 2018bsz была впервые обнаружена 17 мая 2018 г. при помощи обзора неба All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN). Сначала это событие было классифицировано как сверхновая II типа. Однако дальнейшее слежение за источником показало, что он представляет собой сверхъяркую сверхновую I типа. Родительская галактика этой сверхъяркой сверхновой, 2MASX J16093905-3203443, характеризуется красным смещением в 0,0267, и это делает данный объект ближайшей к нам сверхъяркой сверхновой I типа, обнаруженной до настоящего времени.
Исследователи наблюдали спектральную эволюцию источника SN 2018bsz и обнаружили многокомпонентное альфа-водородное излучение, появившееся по прошествии 30 суток после максимума яркости сверхновой, что является необычным для сверхъяркой сверхновой типа I. Это означает, что водород имеет внешнее по отношению к сверхновой пространственное расположение и лежит в облаке околозвездного материала.
Астрономы полагают, что существование асимметричной, напоминающей по форме диск структуры околозвездного материала с несколькими излучающими областями может объяснить наблюдаемую спектральную эволюцию источника SN 2018bsz. Они предлагают сценарий, в котором после взрыва в спектре начинают доминировать линии материала, извергнутого в результате взрыва, в результате чего наблюдается преимущественно голубая компонента. Впоследствии, когда сформированная в результате взрыва фотосфера начинает исчезать, мы вновь начинаем видеть околозвездный материал, и к голубой компоненте добавляется красная. В конечном счете в спектре начинают наблюдаться интенсивное многокомпонентное альфа-водородное излучение, пояснили авторы свой сценарий.
Физики из коллаборации KATRIN сообщили о новом ограничении на массу электронного антинейтрино. Оно было получено путем высокоточного измерения энергетического спектра быстрых электронов, рождающихся при распаде молекулярного трития. Результаты опубликованы в Nature Physics.
Нейтрино можно назвать самыми загадочными из известных нам элементарных частиц — и дело не только в их физической инертности и неуловимости. Нейтрино известны еще и тем, что они все время превращаются по ходу своего движения, меняя одно поколение (аромат) на другое. В основе такого поведения лежит тот факт, что ни одно нейтрино не может одновременно обладать определенным ароматом, отвечающим за его участие в слабых взаимодействиях, и массой, отвечающей за участие в гравитационных взаимодействиях. Подробнее об этом удивительном явлении под названием «нейтринные осцилляции» читайте в материале «Н значит нейтрино».
Нейтринные осцилляции стали неопровержимым свидетельством того, что нейтрино обладают массой. Правда, из эксперимента удалось извлечь только разность квадратов масс, принадлежащих различным массовым состояниям (7,5×10−5 и 2,5×10−3 квадратных электронвольт соответственно). Другой путь доступа к этим постоянным — наблюдение за реликтовым излучением и галактиками. Там с опорой на космологическое моделирование удалось получить значение для суммы всех трех масс, которая оказалась ограничена 0,12 электронвольтами. Наконец, есть эксперименты по двойному бета-распаду, где измеряется средняя (эффективная) масса с ограничениями в несколько десятых долей электронвольта. Правда, там результат зависит от того, приходится ли нейтрино себе античастицей (частицы Майорана) или нет.
Однако самым чистым экспериментом по измерению массы нейтрино стал энергетический анализ обычного бета-распада, идею которого высказал еще Энрико Ферми. Энергию, высвобождаемую при этой реакции, делят между собой электрон и электронное антинейтрино. Если нейтрино обладает массой, это должно оставлять крошечный след на самом краю распределения электронов по энергии. Довольно быстро физики установили ограничение на массу, равное 1000 электронвольт, которое советские физики к 70-м годам прошлого века уменьшили до нескольких десятков. Дальнейший рост точности ограничивал недостаток технологий и обилие побочных эффектов, которые могли бы влиять на интерпретацию эксперимента.
Для преодоления этих трудности была организована коллаборация KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino), целью которой стало измерение массы электронного антинейтрино по бета-распаду молекулярного трития. Ее участники сообщили об уточнении значения, опубликованного тремя годами ранее в ходе первой измерительной кампании. Теперь, согласно их результатам, масса электронного нейтрино не должна быть выше 0,9 электронвольт.
В основе такой высокой точности эксперимента лежит ряд условий, выполненных в установке KATRIN, а именно высокая активность тритиевого источника (порядка 1011 беккерель), низкий шум (порядка 0,1 отсчетов в секунду), высокая разрешающая способность в измерении энергии электронов (порядка нескольких электронвольт), а также точные теоретические предсказания. В роли источника выступала 10-метровая труба, в которой при температуре 30 кельвин циркулировало до 40 грамм молекулярного газообразного трития в сутки, производимого Тритиевой лабораторией Карлсруэ. За измерение энергии электронов отвечал 200-тонный спектрометр, оборудованной магнитной коллимирующей системой и фильтрацией с помощью электростатического потенциала. Она позволяла пропускать в спектрометр быстрые электроны в узком диапазоне энергий, равном 2,8 электронвольт. Фоновый шум в ходе второй кампании работы KATRIN удалось уменьшить до 0,22 отсчетов в секунду. Главным источником шума остались альфа-распады ядер полония, содержащихся в элементах спектрометра, и распады изотопов радона.
Схема эксперимента KATRIN The KATRIN Collaboration / Nature Physics, 2022
За 1000-дневный период измерения физики зафиксировали 3,7 × 106 бета-электронов в 40-электронвольтром интервале энергий в окрестности границы спектра. Они подгоняли под эти данные функцию, которая включала в себя свертку чистого электронного спектра, получаемого из теории Ферми, с аппаратной функцией всей установки, а также фоновый шум. В качестве одного из подгоночных параметров выступал квадрат массы электронного антинейтрино, который в квазивырожденном приближении определяется как среднее от квадратов масс всех трех массовых состояний. Для исключения человеческого фактора процедуру проводили четыре независимые группы аналитиков, а также обрабатывалась случайно перемешанная копия измерения для каждого потенциала.
Результат измерения оказался равен 0,26 ± 0,34 электронвольта в квадрате. Основная часть погрешности сложилась из статистической неопределенности, а вклад в систематические ошибки дали в основном фоновый шум и нестабильность потенциала. Полученное значение не дает ответа на вопрос, нулевая ли у нейтрино масса, но накладывает более строгое ограничение на ее верхний предел, который с вероятностью 90 процентов оказался равен 0,9 электронвольтам. Объединение этого результата с результатами первой кампании KATRIN снизило верхнюю границу до 0,8 электронвольт.
Новые ограничения позволят искать Новую физику, связанную с нейтрино. Одной из таких моделей стали стерильные нейтрино, про которые мы вам рассказывали в материале «Чистая аномалия».
Планетологи не нашли различий между реголитом и грунтом астероида Рюгу
S. Tachibana et al. / Science, 2022
Команда межпланетной станции «Хаябуса-2» опубликовала новые результаты анализа данных наблюдений станции и спускаемых аппаратов за астероидом Рюгу и образцов его грунта, доставленных на Землю. Выяснилось, что свойства собранного грунта аналогичны реголиту астероида, а сам реголит Рюгу характеризуется слабым сцеплением с более крупными булыжниками и прочностью меньше, чем у хондритов. Статья опубликована в журнале Science.
Автоматическая станция «Хаябуса-2» исследовала околоземный астероид С-класса (162173) Рюгу не только с орбиты, но и получила две пробы грунта (с поверхности и из подповерхностного слоя астероида), которые были доставлены на Землю в декабре 2020 года, а также высадила на астероид три спускаемых модуля. Изучение таких тел крайне важно для планетологии, так как позволяет разобраться в процессах, шедших в ранней Солнечной системе, и выяснить пути поставки на Землю воды и органических веществ. В частности, данные, собранные модулями и станцией, уже позволили установить, что частицы грунта очень пористые, что подтверждается лабораторными исследованиями, а также выявить покраснение поверхностного материала Рюгу за счет космического выветривания, отсутствие мелкого реголита и наличие гидратированных силикатов, сформировавшихся при участии жидкой воды.
Группа планетологов во главе с Шого Тачибаной (Shogo Tachibana) из Токийского университета опубликовала новые результаты анализа снимков поверхности Рюгу, сделанных «Хаябусой-2» во время операций забора грунта и спускаемыми модулями во время работы на поверхности астероида, а также результаты лабораторных исследований морфологии частиц грунта, доставленных на Землю. Таким образом ученые хотели сравнить по характеристикам реголит, лежащий на поверхности астероида, с грунтом, который собран из приповерхностного слоя астероида.
Галька и валуны на поверхности Рюгу: (a, b) изображения, полученные станцией; (с, d) изображения, полученные модулем MINERVA-II-1A. S. Tachibana et al. / Science, 2022
a) Места забора грунта с Рюгу станцией; b) карта второго места забора грунта (TD2) и рукотворного кратера (SCI); c, d) изображения областей, окружающих районы забора грунта TD1 и TD2. S. Tachibana et al. / Science, 2022
Изучив снимки, сделанные станцией, ученые пришли к выводу, что агломераты мелких частиц, покрывавших валуны в районе второй площадки для сбора грунта, действительно были выброшены из приповерхностного слоя глубиной до одного метра во время образования рукотворного ударного кратера. Размер частиц колеблется от одного миллиметра до нескольких дециметров, при этом половина собранных станцией частиц была взята с глубины менее 1,5 миллиметра от уровня поверхности. Обе площадки для забора грунта покрыты валунами двух типов (с гладкой и неровной поверхностями) и галькой.
Также исследователи определили, что во время прыжков спускаемых модулей по поверхности Рюгу и моментов выстрелов по астероиду танталовыми пулями наблюдался разлет частиц диаметром 0,5–1 сантиметра со скоростями 1–2 метра в секунду. Это говорит о том, что галька сантиметрового размера на поверхности астероида обладает слабым сцеплением с более крупными булыжниками и валунами. При этом прочность гальки на растяжение намного ниже, чем у типичных хондритов. Общая масса выброшенных с поверхности частиц Рюгу во время первого забора грунта оценивается в 20–200 грамм, из которых лишь полпроцента попало в пробоуловитель. Морфология разлетевшихся фрагментов грунта совпадает с морфологией валунов — шероховатые частицы и частицы с гладкими гранями. В обоих районах забора грунта наблюдаются также мелкие валуны одновременно удлиненной и плоской формы, что похоже на вкрапления в гидратированных углеродистых хондритах.
Микроскопические изображения частиц Рюгу, доставленных на Землю. Частицы с литерой А взяты с поверхности Рюгу, с литерой С — из выброшенного из кратера грунта. S. Tachibana et al. / Science, 2022
Доставленные на Землю образцы грунта представлены песком миллиметрового размера и галькой почти сантиметрового размера, а также мелкодисперсным порошком субмиллиметрового размера. Все частицы грунта выглядят черными, крупнейшие зерна из камеры А (с поверхности Рюгу) обладают размером 5 миллиметров, а в камеры С есть три камешка крупнее 5 миллиметров, из которых самый крупный характеризовался размером 10,3 миллиметра. Возможно, камера С содержит фрагменты крупного камня. Камера B, которая не использовалась ни для одной из операций забора грунта и расположена между камерами A и C, содержит лишь небольшое количество мелких частиц (размером менее 1 миллиметра), что подтверждает идею о том, что не произошло перемешивания частиц, а галька и песок в камерах A и C являются образцами, полученными в ходе первой и второй операций забора грунта соответственно.
Собранные частицы грунта Рюгу представляют собой зерна с шероховатой и гладкой поверхностью, многие из них демонстрируют криволинейные и прямые трещины, что связывается с микропористостью, микротрещинами или ударной или термической усталостью. Цвет, форма, морфология поверхности и структура собранных образцов грунта аналогичны данным наблюдений станции и спускаемых аппаратов, что означает, что эти образцы действительно отражают эволюцию Рюгу.
О том, что «Хаябуса-2» узнала о Рюгу и деталях этой необычной межпланетной программы можно прочесть в материале «Собрать прошлое по крупицам» и в отдельной теме.
Рентгеновский космический телескоп IXPE прислал первый снимок
Рентгеновское изображение Кассиопеи А по данным телескопов IXPE (пурпурный цвет) и «Чандра» (синий цвет). NASA / CXC / SAO / IXPE
Новая рентгеновская космическая обсерватория IXPE передала на Землю первые научные данные, благодаря которым астрономы построили карту интенсивности рентгеновского излучения от остатка сверхновой Кассиопея А. Ожидается, что вскоре ученые впервые создадут благодаря телескопу карту поляризации рентгеновского излучения от туманности, сообщается на сайте NASA.
IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) была запущена в космос в конце прошлого года и работает на околоземной орбите высотой 600 километров. Задачей обсерватории является измерения поляризации рентгеновского излучения от пульсаров, магнитаров, плерионов, двойных систем с черными дырами, активных ядер галактик, квазаров и остатков сверхновых. Таким образом, астрофизики хотят узнать больше о процессах, связанных с подобными объектами.
Первой целью наблюдений IXPE стала Кассиопея А — остаток от взрыва массивной звезды (примерно в 16 раз тяжелее Солнца), который находится на расстоянии в 11 тысяч световых лет от Земли. Свет от взрыва дошел до нас около 325 лет назад. Размер расширяющейся туманности на сегодняшний день оценивается в десять световых лет, в ее центре находится нейтронная звезда. Кстати, Кассиопея А была и первой целью для рентгеновского телескопа «Чандра».
Распределение интенсивности рентгеновского излучения Кассиопеи А по данным телескопа IXPE. NASA
IXPE вел наблюдения за туманностью в период с 11 по 18 января 2022 года. Ученые уже построили благодаря собранным данным карту интенсивности рентгеновского излучения от остатка, данные поляриметрических наблюдений еще предстоит проанализировать. Ожидается, что это позволит астрофизикам создать первую карту поляризации рентгеновского излучения остатка сверхновой и понять механизмы генерации излучения от него.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые зарегистрировали поляризацию радиоизлучения гамма-всплеска.
Авторы и права: НАСА, Лунный орбитальный разведчик, Студия научной визуализации; Обработка и авторские права: Джай и Нил Шет Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Чем отличается эта Луна? — Терминаторами. На этом изображении вы не видите терминатора – линии, которая отделяет светлую дневную сторону от темной ночной. Причина в том, что картинка смонтирована из 29 полосок, на которых запечатлены области около терминатора. В местах около терминатора видны самые длинные и заметные тени – из-за их длины и контрастности плоская фотография кажется объемной. Исходные изображения и данные были получены около Луны космическим аппаратом НАСА Лунный орбитальный разведчик. Лунные кратеры выделяются благодаря теням, которые они отбрасывают направо. Картинка наглядно показывает, что темные области, известные как моря, не только темнее остальных районов Луны, но и гораздо ровнее. http://www.astronet.ru/db/msg/1812505
Что находится внутри черной дыры: есть ли у физиков ответ?
Чтобы понять, что может находиться внутри черной дыры и какие процессы там происходят, физики используют квантовые вычисления и машинное обучение. Что же они смогли выяснить?
Никита Шевцев
RIKEN
При помощи квантового компьютера и нейросети исследователи смогли частично «заглянуть» внутрь черной дыры
Физик из Мичиганского университета использует квантовые вычисления и машинное обучение, чтобы лучше понять идею, называемую голографической двойственностью, которая лежит в основе понимания тех процессов, что происходят в недрах черных дыр.
Голографическая двойственность — это математическая гипотеза, которая соединяет теории частиц и их взаимодействий с теорией гравитации. Эта гипотеза предполагает, что теория гравитации и теория частиц математически эквивалентны: то, что происходит математически в теории гравитации, происходит в теории частиц, и наоборот.
Обе теории описывают разные измерения, но количество измерений, которые они описывают, отличается на единицу. Так, например, внутри черной дыры гравитация существует в трех измерениях, в то время как теория частиц описывает процессы в двух измерениях, представляя процессы в плоском диске.
Чтобы представить себе это, подумайте еще раз о черной дыре, которая искажает пространство-время из-за своей огромной массы. Гравитация черной дыры, которая существует в трех измерениях, математически связана с частицами, движущимися над ней, в двух измерениях. Следовательно, черная дыра существует в трехмерном пространстве, но мы видим ее как двумерную проекцию благодаря частицам.
Некоторые ученые теоретизируют, что вся наша Вселенная представляет собой голографическую проекцию частиц, и это понимание может открыть физикам квантовую теорию гравитации, если появятся сколь либо убедительные научные доказательства.
В опубликованном в 2022 году исследовании физики решили изучить голографическую двойственность с помощью квантовых вычислений и глубокого обучения, чтобы найти состояние с наименьшей энергией в квантовых матричных моделях. Для исследования авторы использовали две матричные модели, достаточно простые для решения традиционными методами, но обладающие всеми особенностями более сложных матричных моделей, используемых для описания черных дыр через голографическую двойственность.
Эти матричные модели представляют собой объекты в теории струн, в которых частицы представлены одномерными строками. Когда исследователи решают подобные матричные модели, они пытаются найти конкретную конфигурацию частиц в системе, которая представляет собой состояние с наименьшей энергией системы, называемое основным состоянием. Физики показали, что при помощи двух различных методов возможно найти это основное состояние.
Результаты работы показывают важный ориентир для будущих исследований, проведенных при помощи алгоритмов квантового и машинного обучения. Их ученые могут использовать для исследования квантовой гравитации с помощью идеи голографической двойственности. https://www.popmech.ru/science/813893-c … m=main_big
Только что обнаружена самая большая галактика во Вселенной
Астрономы только что нашли абсолютного галактического монстра.
«Альционея» находится на расстоянии около 3 миллиардов световых лет от нас и представляет собой гигантскую радиогалактику, простирающуюся в космос на 5 мегапарсеков. Ее длина составляет 16,3 миллиона световых лет, и он представляет собой крупнейшую из известных структур галактического происхождения.
Открытие подчеркивает наше плохое понимание этих колоссов и того, что движет их невероятным ростом. Но это может обеспечить путь к лучшему пониманию не только гигантских радиогалактик, но и межгалактической среды, дрейфующей в зияющих пустотах космоса.
Гигантские радиогалактики — еще одна загадка во Вселенной, полной загадок. Они состоят из галактики-хозяина (это скопление звезд, вращающихся вокруг галактического ядра, содержащего сверхмассивную черную дыру), а также колоссальных струй и лопестков, вырывающихся из галактического центра.
Эти струи и лепестки, взаимодействуя с межгалактической средой, действуют как синхротрон для ускорения электронов, производящих радиоизлучение.
Не весь материал аккреционного диска, закручивающийся в активную черную дыру, неизбежно оказывается за горизонтом событий. Небольшая его часть каким-то образом направляется из внутренней области аккреционного диска к полюсам, где выбрасывается в космос в виде струй ионизированной плазмы со скоростью, составляющей значительный процент от скорости света.
Эти струи могут преодолевать огромные расстояния, а затем превращаться в гигантские радиоизлучающие лепестки.
(Oei et al., arXiv, 2022)
Этот процесс вполне нормальный. Даже у Млечного Пути есть радиолепестки. С чем мы на самом деле не очень хорошо разбираемся, так это с тем, почему в некоторых галактиках они вырастают до абсолютно гигантских размеров в масштабах мегапарсеков. Их называют гигантскими радиогалактиками, и самые экстремальные примеры могут быть ключом к пониманию того, что движет их ростом.
Возможно, Альционея находится в области пространства с меньшей плотностью, чем в среднем, что может способствовать его расширению, или что взаимодействие с космической паутиной играет роль в росте объекта.
Однако, что бы ни стояло за этим, исследователи считают, что Альционея все еще растет далеко в космической тьме.
Пояснение: Что появилось на Солнце? Это может быть похоже на Эйфелеву башню, но на самом деле это – солнечный протуберанец, размер которого гораздо больше – примерно как диаметр Юпитера. Огромный протуберанец появился около десяти дней назад, он плавал над поверхностью Солнца два дня и затем разрушился, создав корональный выброс, устремившийся в Солнечную систему. Это видео было снято астрофотографом с двора его дома в Хендерсонвилле в штате Теннесси, США. На нем запечатлен промежуток в один час. Этот корональный выброс не достиг Земли, однако Солнце недавно породило другие выбросы, которые не только вызвали полярные сияния, но и привели к расширению земной атмосферы, в результате упали только что запущенные спутники Старлинк. Активность Солнца, включающая пятна, протуберанцы, корональные выбросы и вспышки, продолжает возрастать. На Солнце закончился глубокий минимум активности в 11-летнем цикле изменения магнитного поля. http://www.astronet.ru/db/msg/1812779
Астрофизикам удалось обнаружить доказательства теории вспышки светимости звезд
Сотрудники лаборатории астрофизики и компьютерного моделирования НИИ физики ЮФУ, работая над исследованием «Вспышечные звезды как ключ к пониманию ранних стадий формирования звезд и планет», подтвердили близкое сближение двух молодых звезд, предположительно ответственное за формирование кометообразной структуры и вспышку светимости у двойной звезды Z Большого Пса. Исследование выполнено в рамках международного Российско-Тайваньского проекта РФФИ.
Рис. 1. Близкое сближение двух молодых звезд
Известно, что звезды в основном формируются не в одиночку, а группами в так называемых молодых очагах звездообразования. Собственное движение звезд внутри таких очагов может приводить к тесному сближению до расстояний, сопоставимых с размером Солнечной системы. Такие события могут существенно влиять как на эволюцию самих звезд и планетных систем, так и на динамику протопланетных газопылевых дисков, окружающих звезды на ранних этапах эволюции.
Одним из результатов тесных сближений между молодыми звездами является падение вещества из протопланетного диска на звезду, вызванное возмущением орбит в результате гравитационного взаимодействия. Подобно брошенным в камин поленьям, падение вещества на звезду сопровождается выделением гравитационной энергии и вспышкой светимости, в десятки, а то и в сотни раз превышающей по интенсивности светимость Солнца. Вспышки светимости могут иметь фундаментальное значение для химического синтеза и формирования первичных блоков протопланет в окружающем звезду протопланетном диске. Изучению данного феномена уделяется особое внимание в астрофизике.
«Поиски истоков нашего происхождения неизбежно приводят нас к вопросу формирования звезд и планет. Данное исследование позволяет лучше понять сложные физические и химические процессы, ответственные за формирование и эволюцию протосолнечной системы 4.57 миллиарда лет назад», - отметил заведующий лабораторией астрофизики и компьютерного моделирования НИИ физики ЮФУ Эдуард Воробьев.
Эдуард Воробьев
Вспышки светимости, вызванные тесным сближением звезд, наблюдаются в численном моделировании звездообразования, но до сих пор было мало прямых свидетельств данного феномена из наблюдений. В недавнем исследовании международной группы ученых с участием заведующего лабораторией астрофизики и компьютерного моделирования НИИ физики ЮФУ Эдуарда Воробьева и ученых из России, Канады, Тайваня, Франции и Венгрии под руководством Ruobing Dong (Викторианский университет, Канада) и Hauyu Liu (Academia Sinica, Тайвань) удалось обнаружить прямые доказательства данной теории. Наблюдения с высоким угловым разрешением на крупнейших телескопах в инфракрасном и радиодиапазонах в направлении вспышечной звезды Z Большого Пса показали наличие кометообразной структуры, соединяющей данную звезду и точечный звездный объект, предположительно ответственный за вспышку светимости. Согласно исследованиям, проводимым в лаборатории астрофизики и компьютерного моделирования, формирование кометообразных структур является типичным проявлением тесного сближения молодых звезд, окруженных газопылевыми дисками. Выполненное численное гидродинамическое моделирование подтвердило редкое астрономическое событие, а именно близкое сближение двух молодых звезд в действии (см. рис. 1).
По словам ученых, результаты исследования можно использовать в дальнейшем совершенствовании теоретических моделей формирования планетных систем. Данное исследование выполнено в рамках международного гранта РФФИ. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале первого квартиля Nature Astronomy, импакт-фактор 14.437 (Dong et al. " A likely flyby of binary protostar Z CMa caught in action“, Nature Astronomy, 2022).
Рубидий опрокинул гипотезу кометно-астероидного происхождения земной и лунной воды
Кроме этого, новая работа показывает, что Луна не потеряла воду и другие легкие элементы в период своего образования. Это добавляет сомнений в гипотезе Тейи.
Вопрос о происхождении воды на Земле и Луне долго и серьезно беспокоил ученых. Дело в том, что поверхность обоих этих небесных тел в первые десятки (а то и сотни) миллионов лет их существования могла быть сильно нагретой, причем до уровня, при котором вода должна была испариться.
В случае Земли после этого вода должна была попасть в верхние слои атмосферы, где ультрафиолет расщепил бы ее на водород и кислород. Первый, как очень легкий газ, покинул бы планету, оставив ее безводной. Что касается Луны с ее шестикратно более слабой гравитацией, водяной пар сам мог покинуть земной спутник, даже до расщепления на водород и кислород.
Тем не менее поверхность Земли явно богата водой, да и на Луне ее хотя и меньше, но вовсе не так мало, как думали в XX веке. Только обнаруженных запасов приполярных льдов — сто миллиардов тонн. Вдобавок вода содержится в лунных базальтах, то есть и во внутренних породах спутника. Возникает естественный вопрос: откуда она взялась? Часто на него отвечали так: сперва Земля и Луна действительно были безводны, но затем богатые водой астероиды и кометы принесли ее на эти небесные тела, сделав возможной земную жизнь.
Чтобы проверить подобные идеи, американские и немецкие исследователи решили проследить, как изменялось количество других сравнительно летучих элементов на Земле и Луне на протяжении их истории. Для этого, в своей работе в PNAS, они обратились к рубидию — щелочному металлу с температурой кипения 688 °C. Это средний по летучести элемент, но со временем (полураспад — 49,23 миллиарда лет) ядро его атома испытывает распад, в результате которого образуется стронций-87 — практически вовсе нелетучий элемент.
Вдобавок количество рубидия в той или иной породе прямо коррелирует с общим показателем летучих элементов в ней. Сравнивая количество стронция-87 в различных древних породах, можно установить, насколько много в них было рубидия — и сколько они его потеряли за свою историю. Для анализа отбирали наиболее древние образцы пород Земли и Луны, в том числе те, что старше четырех миллиардов лет.
В результате оказалось, что количество рубидия-87 в породах и Луны, и Земли было относительно малым с самого начала — то есть эти тела с момента формирования были сравнительно бедны летучими элементами и соединениями всех типов, включая воду. Особенно важно: рубидий-стронциевое соотношение показывает, что на протяжении всей истории и Земля, и ее спутник не получали больших количеств летучих элементов, в том числе воду.
В теории можно было предположить, что вода пришла с какими-то падающими небесными телами, где был лед, но не было рубидия. Однако имеющиеся образцы метеоритно-астероидных материалов и данные по составу комет не показывают среди них тел, богатых водой, но бедных рубидием.
Иными словами, ни Земля, ни Луна не могли получить больших количеств своей воды ни с кометами, ни с астероидами: почти вся вода в системе Земля — Луна была там с самого их формирования.
Авторы работы исходят из существования Тейи — некоей планеты, чей удар по Земле сформировал Луну. Эту гипотезу давно и обоснованно критикуют ряд российских и израильских исследователей, но в США, где и возникла гипотеза Тейи, она все еще популярна. В новой статье приходят к выводу, что и Тейя по составу должна была быть близка к Земле и Луне в плане бедности летучими элементами.
Следует отметить, что эта работа органично дополняет недавнее исследование китайских и российских ученых, которым удалось показать, что вода на поверхности нашей планеты появилась из ныне «вымершего» соединения, удерживавшего воду в ядре древней Земли, но затем постепенно распавшегося, после чего содержавшаяся в нем вода поднялась с вулканическими газами вверх и внесла основной вклад в гидросферу. Подобный подход органично объясняет происхождение земной воды без массированной кометно-астероидной доставки внеземного водного льда, невозможность которой теперь показали исследователи из США и Германии.
Также гипотеза создает новые сложности для гипотезы Тейи. Дело в том, что если лунная вода, как показали авторы, в основном была в составе спутника с его формирования, то образоваться в результате мегастолкновения Земли и Тейи земному спутнику было бы крайне затруднительно.
Подобное столкновение имело бы колоссальную энергию, неизбежно раскаляющую весь материал, выбитый Тейей из Земли (и Землей из Тейи). Однако раскаленные «капли» пород, из которых потом сформировалась Луна, неизбежно потеряли бы ту воду, которая в них была. Тем не менее вода в лунных породах есть. Объяснить это в сценарии мегаимпакта с Тейей практически невозможно. О том, как на самом деле возникла Луна и почему этот процесс обошелся без Тейи и «обезвоживания» пород Селены, Naked Science писал здесь. https://naked-science.ru/article/astron … inul-tejyu
Странный квантовый объект впервые успешно создан в лаборатории
Квантовая механика — поведение Вселенной на самом маленьком масштабе — продолжает нас удивлять, и теперь ученые смогли успешно создать квантовый объект, называемый доменной стенкой, в лабораторных условиях.
Впервые эти стены теперь могут быть созданы в лаборатории по запросу, когда атомы, хранящиеся при очень низких температурах — сценарий, известный как конденсат Бозе-Эйнштейна, — группируются вместе в домены при определенных условиях. Стенки являются соединениями между этими доменами.
Исследователи, создающие эти доменные стены, говорят, что в конечном итоге они могут пролить новый свет на многие области квантовой механики, включая квантовую электронику, квантовую память и поведение экзотических квантовых частиц.
«Это похоже на песчаную дюну в пустыне — она состоит из песка, но дюна действует как объект, который ведет себя не так, как отдельные песчинки», — говорит физик Кай-Суан Яо из Чикагского университета.
Ранее проводились исследования доменных стенок, но до сих пор их никогда не удавалось создать их по желанию в лаборатории, что давало ученым возможность анализировать их по-новому. Оказывается, они действуют как независимые квантовые объекты, но не обязательно так, как ожидают ученые.
Неожиданное поведение означает, что доменные стенки присоединяются к классу объектов, называемых эмерджентными явлениями, где частицы, которые объединяются, следуют другому набору законов физики, чем частицы, которые действуют сами по себе.
Одним из необычных наблюдений, сделанных командой, является то, как доменные стенки реагируют на электрические поля, что потребует дальнейшего изучения, чтобы разобраться. На данный момент просто возможность создавать эти стены и манипулировать ими — важный шаг вперед.
«У нас большой опыт в управлении атомами, — говорит физик Ченг Чин из Чикагского университета. «Мы знаем, что если вы сдвинете атомы вправо, они будут двигаться вправо. Но здесь, если вы сдвинете доменную стенку вправо, она сдвинется влево».
Одна из причин, по которой это открытие так важно, заключается в том, что оно может рассказать нам, как вели себя атомы в самом начале существования Вселенной: частицы, которые когда-то были слипшимися вместе, в конечном итоге расширились, образовав звезды и планеты, и ученые хотели бы знать, как именно это произошло.
Открытие доменных стенок находится под эгидой так называемой динамической калибровочной теории — способа проверить и вычислить динамику квантовых явлений в лаборатории.
В галактике NGC 5605 практически одновременно вспыхнули три сверхновые звезды
Credit: CRTS
В спиральной галактике с перемычкой NGC 5605 (+12,5 зв. вел.), что находится в созвездии Весы, практически одновременно вспыхнули сразу три сверхновые звезды. Вспышки были обнаружены в период с 29 декабря 2021 года по 13 января 2022 года на снимках с космического телескопа «Гайя» и телескопов небесного обзора ATLAS (США, Гавайские острова).
Сверхновые получили обозначение SN 2022ec (тип II), SN 2022bn (тип Ib) и SN 2022pv (тип II). Их блеск сейчас составляет +18,4 зв. вел, +20,9 зв. вел. и +18,8 зв. вел. соответственно, то есть они видны только на снимках, сделанных с длительной выдержкой. Вероятно, он уже значительно не увеличится. Источник: aalert.in/super
Как часто в одной галактике наблюдается сразу три сверхновые звезды? Скорее всего это является уникальным случаем в истории астрономии. Нам известно только об одновременном наблюдении двух сверхновых в одной галактике. Для сравнения: в Млечном Пути за последнюю 1000 лет наблюдалось всего 4 вспышки сверхновых! https://aboutspacejornal.net/2022/02/15/в-галактике-ngc-5605-практически-одновремен/
Невидимая черная дыра впервые обнаружена астрономами
Астрономы впервые получили в результате прямых наблюдений снимок черной дыры в 2019 г., благодаря материалу, который ярко светился в окрестностях этого таинственного объекта. Но многие черные дыры почти невозможно обнаружить. В новом исследовании другая команда использовала космический телескоп Hubble («Хаббл») для обнаружения никогда прежде не наблюдаемого объекта – черной дыры, которая является почти совершенно невидимой.
Черные дыры являются невидимыми по определению – они получили свое название, поскольку способны поглощать весь падающий на них свет. Но мы все же имеем возможность обнаруживать их, анализируя их взаимодействия с другими объектами, обусловленные мощной гравитацией. Сотни небольших черных дыр были обнаружены по их взаимодействию с другими звездами.
Обнаружение черной дыры в составе двойной системы представляет собой не самую простую, но решаемую задачу. Но существуют также изолированные черные дыры, которые движутся в пространстве, ни с чем не взаимодействуя – в результате чего их становится чрезвычайно сложно обнаружить. Проблема состоит в том, что изолированные черные дыры представляют большой научный интерес с точки зрения изучения эволюции объектов этого класса.
Для обнаружения изолированной черной дыры в новом исследовании команда под руководством Кайласа Саху (Kailash C. Sahu) использовала эффект гравитационного линзирования – искажения массивным объектом света, идущего через него от более далекого источника. Сначала исследователи зарегистрировали резкое кратковременное увеличение яркости далекой звезды, которое удалось связать с прохождением перед звездой массивного объекта массой около 7 масс Солнца, находящегося на расстоянии около 5000 световых лет от нас. Поскольку звезда с такой массой была бы хорошо видна с расстояния в 5000 световых лет, авторы пришли к выводу, что имеют дело с изолированной черной дырой звездных масс.
Гигантский железный астероид Психея может содержать меньше железа, чем предполагалось
Астероид 16 Психея, который НАСА планирует посетить при помощи космического аппарата в 2026 г., может содержать меньше тяжелого металла и больше горных пород, чем считали ученые.
Астероид Психея, который обращается вокруг Солнца в составе Астероидного пояса, между орбитами Марса и Юпитера, является крупнейшим астероидом класса М – класса астероидов, состоящих в основном из железа и никеля, а не из силикатных горных пород, из которых состоят в основном астероиды других классов. Но при наблюдениях с Земли ученые не получают однозначного представления о составе этого астероида.
Отражаемый астероидом Психея свет указывает на то, что поверхность астероида в основном состоит из металла. Это породило гипотезу, согласно которой Психея является обнаженным ядром первичного планетного тела – каменистые кора и мантия которого были содраны в результате космического столкновения. Однако измерения массы и плотности вещества Психеи говорят о другом. Интенсивность гравитационного воздействия на соседние тела свидетельствует о значительно меньшей плотности вещества Психеи, по сравнению с гигантским железным шаром такого же размера. Поэтому, если Психея состоит из металла, то она должна быть очень пористой – близкой по плотности, скорее, к стальной мочалке.
«В своем новом исследовании мы хотели посмотреть, насколько вероятным является высокая пористость металлического тела, пористость свыше 50 процентов», - сказала главный автор нового исследования Фиона Николс-Флеминг (Fiona Nichols-Fleming) из Брауновского университета, США.
Для этого авторы построили компьютерную модель, основанную на известных тепловых свойствах металлического железа, чтобы оценить, как эволюционирует пористость крупного металлического тела с течением времени.
Модель показала, что для поддержания высокой остаточной пористости Психея должна была очень резко остыть до температуры ниже 800 Кельвинов, в противном случае железо бы оставалось достаточно мягким, чтобы заполнить все поры под действием собственной гравитации астероида. Исходя из знания условий ранней Солнечной системы, ученые сделали вывод, что настолько крупное тело, как Психея, не могло остыть так быстро.
В результате авторы пришли к выводу, что Психея может содержать значительное количество менее плотных, чем металл, горных пород. Блестящая поверхность астероида в этом случае может быть обязана своим появлением феномену, известному как ферровулканизм, считают они.
Гравитационное красное смещение уловили на миллиметровой высоте
Tobias Bothwell et al. / Nature, 2022
Физики сообщили о том, что им удалось зафиксировать эффект гравитационного красного смещения, вызванного перепадом высоты всего лишь в один миллиметр. Для этого им потребовалось сильно улучшить точность атомных часов на основе одномерных оптических решеток. Исследование опубликовано в Nature.
Классическая механика Ньютона согласуется с обыденным человеческим опытом. Но чтобы увидеть релятивистские отклонения от нее, физикам начала XX века потребовалось точное оборудование, способное улавливать тонкие эффекты. С этого момента физика стала развиваться по принципу, согласно которому увеличивающаяся точность эксперимента определяет направление теоретической мысли.
Одним из важнейших инструментов, применяемых на этом пути, стали атомные часы. В их основу положено точное измерение частоты атомного перехода. Наиболее точными часами сегодня считаются оптические атомные часы, которыми физики манипулируют с помощью света. Среди прочих исследований, связанных с проверками фундаментальных теорий, физики применяют такие часы для измерения релятивистских эффектов, в частности, гравитационного красного смещения часовой частоты.
В основе этого эффекта лежит идея гравитационного замедления времени вблизи массивного объекта. На бытовом уровне этот эффект незаметен (мы не стареем ощутимо быстрее, совершая перелеты на большой высоте), но атомные часы способны его уловить — это выяснилось еще в 1971 году. Со временем физики научились измерять красное смещение исключительно на поверхности Земли, обнаруживая его для перепадов высот всего в несколько десятков сантиметров. Эти работы заложили основу релятивистской геодезии, точность которой напрямую зависит от чувствительности частот атомных часов к перепаду высот.
Группа физиков из Великобритании и США при участии Тобиаса Ботвелла (Tobias Bothwell) из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) смогла вывести эту чувствительность на новый уровень. Внеся некоторые модификации в схему работы атомных часов на основе одномерных оптических решеток, они смогли зафиксировать разницу в частотах атомов, расположенных на расстоянии одного миллиметра друга от друга по высоте. Эта разница оказалась в хорошем согласии с поправками на гравитационное красное смещение.
Согласно релятивистским законам относительная разница частот между двумя одинаковыми часами, расположенных на различной высоте, будет пропорциональна расстоянию между ними, умноженному на ускорение свободного падения и поделенному на квадрат скорости света. Несложные расчеты показывают, что градиент вариации относительной частоты будет равен −1,09 × 10−19 обратных миллиметров (эта величина рассчитана для лаборатории JILA, в другой точке планеты она может быть несколько другой в силу вариативности ускорения свободного падения). Таким образом, чтобы достоверно зафиксировать красное смещение на миллиметровом масштабе, точность измерения относительной частоты должна быть на порядок выше.
Для этой цели физики помещали 100000 спин-полязированных атомов стронция при температуре 100 нанокельвин в одномерную оптическую решетку. Система была устроена так, что атомное облако распределялось по ячейкам решетки в области около миллиметра по высоте. Как правило, в подобных часах используется большое число атомов на ячейку при высокой глубине ловушечного потенциала. Таким путем удается достичь внушительных точностей измерения частоты, однако дальнейшее улучшение сдерживают процессы взаимодействия между атомами, а также динамический эффект Штарка, создаваемый интенсивным лазерным полем решетки.
Схема установки по наблюдению эффекта Tobias Bothwell et al. / Nature, 2022
Для борьбы с этими эффектами авторы уменьшали глубину ловушки до нескольких фотонных энергий отдачи. Это приводило к уменьшению штарковского сдвига с одновременной делокализацией атомных волновых функций. Однако при некоторой «магической» глубине ловушки внутриячеечные межатомные взаимодействия компенсировали межъячеечные, что приводило к эффективному сокращению соответствующего шума.
Таким способом ученые добились рекордного времени оптической когерентности для состояния 3P0 атома стронция, равного 37 секундам, и стабильности часов, равной 3,1 × 10−18 на 1 секунду измерения. При измерении относительной частоты для нескоррелированных участков оптической решетки в течение суммарно 92 часов это дало неопределенность, равную 7,6 × 10−21, которой оказалось достаточно, чтобы зафиксировать гравитационное красное смещение. В частности, после учета всех систематических и статистических погрешностей градиент вариации относительной частоты оказался равен (−1,28±0,27) × 10−19 обратных миллиметров только для нескоррелированных участков и (−0,98±0,23) × 10−19 обратных миллиметров для всей решетки в целом. Оба значения оказались в согласии с теоретическим сдвигом.
Описанная работа — это не единственный пример того, как экспериментальная атомная физика позволяет исследовать тонкие релятивистские эффекты. Недавно физики с помощью атомов обнаружили гравитационный эффект Ааронова — Бома.
Авторы и права: Данные: Стас Вольский (Чилискоуп), Обработка: Роберт Эдер Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Темные облака и яркие туманности на этом виде южного неба в телескоп являются признаками активного звездообразования и присутствия молодых звезд. Они удалены от нас всего на 650 световых лет и находятся на границе местного пузыря и комплекса молекулярных облаков в Хамелеоне. Области с молодыми звездами видны как пылевые отражательные туманности. Они были включены в каталог Седерблада в 1946 году – имеющая форму буквы С туманность Ced 110 выше и левее центра картинки и голубоватая Ced 111 ниже. На картинке выделяется оранжевая инфракрасная туманность Хамелеона в форме буквы V, она сформирована веществом, вытекающим из недавно образовавшейся маломассивной звезды. Изображение охватывает на небе область размером в 1.5 градуса, что соответствует 17 световым годам на расстоянии до близкого молекулярного облака Хамелеон-I. http://www.astronet.ru/db/msg/1813102
Bee-Zed: самый загадочный астероид в Солнечной системе
Большинство астероидов вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки, но недавно обнаруженный объект, который ученые прозвали Bee-Zed, ведет себя совсем странно. Мало того, что он вращается по часовой стрелке, так еще и заходит в потенциальную орбиту Юпитера, рискуя столкнуться с планетой-гигантом и его 6000 астероидов.
Василий Макаров
Из миллионов астероидов, задокументированных в Солнечной системе, лишь 82 (а это всего 0,01% от общего числа) позволяют себе вращаться по часовой. Как указывает одно из последних исследований, опубликованных в 2017 году в журнале Nature, астероид Bee-Zed, или 2015 BZ509, является исключением даже среди этих «отщепенцев» и представляет собой единственный астероид, орбита которое пересекается с планетой. Что делает эту сверхъестественную аномалию еще более странной, так это тот факт, что, как уже было сказано, в «свиту» Юпитера входит 6000 астероидов, которые следует за газовым гигантом на пролетной орбите. Именно к ним с каждым своим орбитальным кругом и устремляется Bee-Zed. Согласно расчетам астронома Пола Вейгерта, астероид ведет себя так вот уже миллион лет, совершив при этом десятки тысяч оборотов вокруг звезды и при этом ни разу загадочным образом не столкнувшись с огромной планетой.
Это не может быть простой случайностью. Как отмечалось в исследовании, гравитация Юпитера приводит к тому, что «астроид-мошенник» каждый раз подстраивается под траекторию движения планеты, если им удается пересечься. Именно эта синхронность уберегает и будет, судя по всему, оберегать Bee-Zed от столкновения в течение миллионов лет. Эти данные были получены в результате анализа измерений, сделанных Large Binocular Telescope в Аризоне.
Взаимные траектории орбит астероида и Юпитера
С каждым оборотом, который астероид и планета делают вокруг Солнца, первый один раз входит и один раз выходит из гравитационного притяжения второго. Это приводит к двум противоположным гравитационным воздействиям, благодаря которым астероид никогда не подходит к Юпитеру слишком близко: крайняя точка схождения равняется 175 миллионам километров, а это почти что расстояние от Земли до Солнца.
Все несколько сложнее с сонмом астероидов, что следуют за Юпитером. Согласно расчетам, каждый раз шанс столкновения составляет лишь 1:1 000 000 000, то есть он ничтожно мал. Но у астероидов, в отличие от планеты, нет гравитационной «подушки безопасности». Кстати, сам Bee-Zed был обнаружен Panoramic Survey Telescope и Rapid Response System (Pan-STARRS) в 2015 году и ученые до сих пор не уверены точно, астероид ли это или ледяная комета, которая могла прийти из того же источника, что и комета Галлея. https://www.popmech.ru/science/348722-b … rom=main_3
Единая модель формирования активных ядер галактик подтверждена новыми наблюдениями
Наблюдения международной группы астрономов за галактикой Мессье 77 подтвердили наличие сверхмассивной черной дыры ровно в том месте галактики, где и предсказывает единая модель формирования активных ядер галактик. Новые данные не только подтверждают правильность модели, но и позволяют лучше понять устройство и механизм формирования излучения в центре таких галактик.
Активные ядра галактик (АЯГ) представляют собой чрезвычайно мощные источники излучения, находящиеся в центре некоторых галактик. Наиболее вероятное и общепринятое сегодня объяснение этих явлений — сверхмассивная черная дыра в центре каждой такой активной галактики. Эти черные дыры поглощают большие объемы космической пыли и газа из аккреционного диска. В процессе высвобождается огромное количество энергии, что выражается в повышенной интенсивности излучения (особенно в рентгеновском диапазоне), часто затмевающего все звезды в галактике.
За одним таким активным ядром галактики Мессье 77 (Messier 77), расположенной на расстоянии 47 миллионов световых лет, в созвездии Кита, и наблюдала международная группа астрономов во главе с Виолетой Гамес Росас (Violeta Gámez Rosas) из Лейденского университета (Нидерланды). Данные, полученные с помощью интерферометра Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO VLT), позволили лучше понять устройство и механизм формирования излучения АЯГ. Большую роль в исследовании сыграл многоапертурный спектроскоп среднего инфракрасного диапазона (MATISSE), установленный на VLT.
«MATISSE может наблюдать широкий диапазон инфракрасных длин волн, что позволяет нам видеть сквозь пыль галактики и точно измерять температуру. Поскольку VLT, по сути, очень большой интерферометр, разрешения достаточно для наблюдения даже таких далеких галактик, как Мессье 77. Полученные нами изображения детализируют изменения температуры и поглощения пылевых облаков вокруг черной дыры», — комментирует работу соавтор исследования Уолтер Яффе (Walter Jaffe), профессор Лейденского университета.
Проведя подробные наблюдения за центром галактики Мессье 77 (также известной как NGC 1068) в среднем инфракрасном диапазоне, Гамес Росас и ее коллеги детализировали распределение температуры в толстом кольце космической пыли и газа, скрывающего сверхмассивную черную дыру.
Полученные наблюдательные данные позволили с высокой точностью определить положение АЯГ, не совпадающее с результатами предыдущих работ. Зато вновь определенное положение хорошо согласуется с предсказаниями единой модели формирования АЯГ.
Астрономы выделяют несколько типов АЯГ: лацертиды, квазары, блазары, а также активные ядра в сейфертовских и радиогалактиках. Одни из них испускают мощные всплески радиоволн, другие характеризуются непрерывным спектром во всех диапазонах электромагнитного излучения, а некоторые АЯГ, такие как Мессье 77, в оптическом диапазоне вообще не отличаются от обычных спиральных галактик.
Единая модель утверждает, что, несмотря на серьезные различия, все АЯГ имеют одинаковую базовую структуру: сверхмассивная черная дыра в центре галактики, окруженная толстым кольцом газа и пыли. При этом любое различие в наблюдательных данных связано с положением плоскости галактики относительно наблюдателя с Земли — расположена она к нам ребром, плоскостью или повернута под каким-то углом.
Ранее астрономы уже находили некоторые доказательства в поддержку единой модели, в том числе после обнаружения горячей пыли, образующей кольцеобразную излучающую область в центре Мессье 77. Однако оставались сомнения, может ли эта пыль полностью скрыть черную дыру и, следовательно, объяснить, почему этот АЯГ светит менее ярко в видимом диапазоне, чем другие. Новая работа отчасти рассеивает сомнения.
«Наши результаты должны привести к лучшему пониманию внутренней структуры и работы АЯГ. Они также могут помочь нам лучше понять историю Млечного Пути, в центре которого находится сверхмассивная черная дыра — возможно, активная в прошлом», — заключила Гамес Росас.
Китайские образцы лунного грунта позволили уточнить модель хронологии Луны
Ученые под руководством профессора Юэ Цзуню (Yue Zongyu) из Исследовательского института авиакосмической информации Китайской академии наук усовершенствовали модель хронологии Луны, которая позволяет не только точнее датировать лунные породы, но и получить уточненные данные об эволюции планетных тел внутренней части Солнечной системы.
Это исследование базируется на радиометрическом определении возраста новых образцов, собранных при помощи китайского аппарата «Чанъэ-5» с поверхности Луны, а также на подсчете числа кратеров в зоне посадки аппарата.
При изучении Луны и планет большое значение имеет определение возраста важных слоев пород и датировка событий. Предыдущие лунные образцы были собраны с поверхности Луны при помощи миссий «Аполлон» и «Луна» в период между 1969 г. и 1976 г. Возраст этих образцов был определен радиометрически и составил более трех миллиардов лет и менее одного миллиарда лет для разных образцов соответственно. Этот возраст отражал реальный возраст слоев горных пород, из которых были извлечены исследуемые образцы.
Эти образцы стали основой для калибровки метода подсчета числа кратеров, посредством которого мог быть определен возраст областей лунной поверхности, с которых не были взяты образцы грунта.
К сожалению, большой разрыв в 2 миллиарда лет между возрастом собранных образцов – составляющий почти половину лунной геологической истории – поставил эту хронологическую модель под сомнение. Поэтому при помощи миссии «Чанъэ-5» были отобраны в декабре 2020 г. образцы промежуточного возраста – который по результатам радиометрического анализа составил 2,03 миллиарда лет.
Изучение этого образца позволило исследователям заменить хронологическую функцию модели на более совершенную, в результате чего было получено смещение возрастов пород в сторону увеличения примерно на 200 миллионов лет. Эта функция также поможет при разработке новых хронологических моделей для Марса, Меркурия и других твердых тел внутренней части Солнечной системы, пояснили авторы.
Пояснение: Галактические или рассеянные звездные скопления молоды. Эти кучи звезд рождаются вместе около плоскости Млечного Пути, но количество членов скоплений постоянно уменьшается, так как звезды выбрасываются галактическими приливными силами и гравитационными взаимодействиями. На этом телескопическом изображении с полем зрения более трех градусов запечатлены три хороших образца галактических звездных скоплений, расположенных в южном созвездии Корма. Внизу слева – M46, удаленное примерно на 5500 световых лет. Правее центра – M47, а вверху – NGC 2423, расстояния до них составляют 1600 и 2500 световых лет. Возраст M46 – около 300 миллионов лет, скопление содержит несколько сотен звезд, а его размер – 30 световых лет. Зоркий глаз может заметить планетарную туманность NGC 2438 выше и левее центра M46. Однако возраст центральной звезды этой туманности – несколько миллиардов лет, и NGC 2438 скорее всего является объектом дальнего фона, случайно оказавшемся на одном луче зрения с молодым M46. M47 еще моложе, возраст этого меньшего и более компактного скопления размером в 10 световых лет – всего 80 миллионов лет. Звездное скопление NGC 2423 существует уже более 750 миллионов лет. В NGC 2423 обнаружена экзопланета, обращающаяся вокруг одной из красных гигантских звезд скопления. http://www.astronet.ru/db/msg/1813423
Ученые впервые рассчитали первоначальную массу и размер карликовой галактики, которая миллиарды лет назад распалась в результате столкновения с Млечным Путем. Реконструкция первоначальной карликовой галактики, звезды которой сегодня пронизывают Млечный Путь приливным потоком, поможет ученым понять, как образовались галактики, подобные нашей, сообщает Ренсселерский политехнический институт (США). Результаты работы опубликованы в The Astrophysical Journal.
Миллиарды лет назад карликовые галактики вблизи Млечного Пути были поглощены нашей более крупной галактикой. Когда каждая из них сливалась с Млечным Путем, ее звезды притягивались «приливными силами» (подобными тем, что вызывают приливы на Земле). Приливные силы исказили и в конце концов разорвали карликовую галактику на части, вытянув ее звезды в приливный поток, пронизывающий нашу галактику. По словам ученых, такие приливные слияния довольно распространены, а звезды-«иммигранты», поглощенные Млечным Путем, составляют большую часть звезд галактического гало – сферического облака разреженного горячего газа и звезд, которое окружает спиральные рукава центрального диска галактики.
Ученые воссоздали одну из таких карликовых галактик с помощью суперкомпьютера Newberg MilkyWay@Home. Он обладает большим объемом вычислительной мощности, который позволяет смоделировать разрушение большого количества карликовых галактик разных форм и размеров и определить модель, которая лучше всего соответствует приливному потоку звезд, который мы видим сегодня.
Согласно подсчетам, исходная галактика, звезды которой сегодня образуют поток Orphan-Chenab, была «разорвана» около 3,6 миллиардов лет назад. Ее общая масса в 2x10^7 раз больше массы нашего Солнца. Однако, лишь чуть больше 1% от этого числа занимают звезды. Предполагается, что остальная часть состоит из темной материи. Существование этой субстанции могло бы объяснить несоответствие между гравитационным притяжением массы вещества, которое наблюдают ученые, и гораздо большим притяжением, необходимым для формирования и движения галактик.
Открытие крупных экзолун способно уничтожить гипотезу Тейи
Новая научная работа показала, что при столкновении гигантских планет их вещество испаряется и не может образовать спутник типа земной Луны, как это когда-то сделала гипотетическая планета Тейя. В таком случае ни обитаемые спутники, ни даже «лунный защитный эффект для земной жизни» для суперземель невозможны. Получается, все это реально только для небольших планет вроде нашей Земли. Однако часть ученых придерживаются прямо противоположной точки зрения: никакой Тейи не было, а суперземли вполне способны образовать крупные спутники. Кто прав?
Тридцать лет назад многие астрономы пришли к выводу, что спутник в небе нашей планеты — не просто самый массовый источник серьезного ночного освещения, но нечто намного большее. Например, земной Луне приписывают такую важную роль, как стабилизация наклона оси вращения Земли. От него зависит, в частности, насколько летние температуры отличаются от зимних, и важность стабилизации этого наклона трудно переоценить.
Если бы Луны не было, гравитационное воздействие Юпитера изменяло бы наклон земной оси в широком диапазоне — от нуля до 85 градусов вместо нынешних стабильных 22,5 градуса. Земля то лишалась бы смены сезонов, то «ложилась на бок», из-за чего серьезные летне-зимние колебания начались бы даже на экваторе, а в высоких широтах вовсе творилось бы неизвестно что. Конечно, «земная ось» колебалась бы далеко не мгновенно, но в любом случае развитие биосферы при этом шло бы не так, как в реальной истории нашей планеты.
Из этого вытекает вывод, что в других планетных системах обитаемость тех или иных экзопланет может быть связана с наличием — или отсутствием — у них крупных спутников. Тем более что три четверти планетных систем во Вселенной, скорее всего, расположены у красных карликов. А там расстояния между планетами зачастую намного меньше, чем в системах вокруг ярких звезд. И колебания наклона оси вращения под действием крупных «соседей» могут быть довольно динамичными. Так как же обстоит дело с лунами у планет вокруг других звезд?
Без Тейи устойчивый климат невозможен?
Чтобы прояснить вопрос, группа астрономов из Японии и США решила рассчитать, насколько реально образование экзолун — спутников экзопланет — вокруг наиболее распространенных типов небесных тел «планетного» калибра. В особенности их интересовали суперземли — «твердые» планеты по размерам и массе заметно больше Земли (но меньше газовых гигантов). На сегодня подавляющее большинство твердых планет вне Солнечной системы именно суперземли, и они же — пока самый массовый кандидат в обитаемые тела.
Увы, выводы, изложенные в работе, которая опубликована в Nature Communications, неутешительны. Авторы исходят из гипотезы Тейи, согласно которой Луна сформировалось из обломочного диска с некоторым количеством паров. Если речь идет о столкновении двух твердых планет, то пары там будут в основном испаренными силикатами (и другими твердыми породами).
Подобный диск, как считается, возник и после столкновения гипотетической планеты Тейя и нашей Земли. Так вот: чем больше масса сталкивающихся планет, тем больше в этом диске будет испаренных веществ и тем меньше фрагментов магмы (жидких или — позднее — затвердевших). А чем больше в диске пара, тем сильнее торможение, которое он придает жидким и твердым частицам диска.
Поэтому такие куски обломочного диск после породившего его мегаимпакта (гигантского столкновения) будут быстро тормозиться. И упадут обратно на планету, примерно как 40 спутников Starlink, недавно заторможенных земной атмосферой по причине геомагнитной бури.
Для суперземель с массой в шесть земных и выше доля испаренных веществ в общей массе протолунного диска должна быть, по расчетам авторов работы, выше 96%. Фактически там будет почти один только пар, а тот быстро рассеивается в космос и не успеет образовать действительно массивную Луну.
По расчетам ученых, серьезные шансы на образование крупных лун — а значит, и на стабильную ось вращения — есть для планет диаметром не более 1,3 земного. Это серьезно ограничивает возможную встречаемость экзолун и потенциально плохо влияет на стабильность климата крупных экзопланет.
«…Или нет»
Как уже не раз писал Naked Science (например, вот тут и тут), у гипотезы Тейи есть серьезные, практически неразрешимые проблемы. Кстати, упоминают их и сами авторы новой работы в Nature Comminications.
Они честно пишут: если Тейя была небольшой, как Марс, то Луна и Земля по соотношению изотопов разных элементов должны быть разными. Поскольку вещество обеих планет не смогло бы эффективно смешаться: энергия столкновения была бы недостаточной для их полного «распыления» в облако с последующим перемешиванием и «конденсацией» уже в виде Земли и Луны.
Если же размер Тейи был примерно как у прото-Земли, получается классическое «голову вытащили — хвост увяз». Действительно, у такого столкновения энергия намного выше, чем в варианте с малой Тейей. Но вот угловой момент в системе Земля — Луна получился бы намного выше, чем тот, который мы видим сейчас. Ведь они бы тогда вращались совсем с другими скоростями.
В связи с этим авторы новой работы осторожно упоминают мультиимпактную теорию, выдвинутую в 2017 году израильской исследовательницей Ралукой Руфу. Правда, Руфу выдвинула эту гипотезу на десять лет позже ее публикации российским ученым Николаем Горькавым (в «Известиях Крымской астрофизической обсерватории», еще в 2007 году). И на 13 лет позже публикации основ гипотезы в англоязычном мире (в Bulletin of the American Astronomical Society). Но поскольку она западный ученый, узнать о публикации в русскоязычном научном журнале ей, конечно, неоткуда (бюллетени же и на английском читают далеко не все ученые).
, обеспечивает их выход на стабильную орбиту вокруг Земли и дальнейший рост диска вокруг планеты. Естественно, при мультиимпактном сценарии нет речи ни о глобальном катастрофическом ударе, который все испаряет, ни о формировании газового кольца, поэтому все выводы обсуждаемой работы повисают в воздухе». Действительно: если обломки выбрасываются на орбиту в результате падения тела диаметром в 10-100 километров, энергия столкновения будет просто недостаточной, чтобы выбросить в космос заметное количество паров силикатов (да и других твердых соединений). Нет паров — нет торможения ими обломков, как и факторов, мешающих образоваться крупному спутнику.
Как на самом деле обстоит дело с экзолунами в других планетных системах
Горькавый также отмечает, что пока над мультиимпактными моделями для других планетных систем практически никто не работал: доминирует «каноническая», хотя и неспособная непротиворечиво описать реальность мегаимпактная модель.
Однако некоторые общие соображения об экзолунах мультиимпактная теория дает уже сейчас: «Полагаю, вероятность появления спутников размером с Луну возле экзопланет с твердой поверхностью остается примерно такой же, как в Солнечной системе».
В системах красных карликов — а это три четверти всех звезд Вселенной — расстояния между планетами, исходя из наблюдений астрономов, часто намного меньше, чем в Солнечной системе. Поэтому возникает вопрос: не мешает ли гравитация других планет поблизости образованию крупных лун у суперземель?
Горькавый комментирует это так: большое количество планет в системе — вовсе не проблема для образования крупных экзолун. Ведь спутники типа Луны формируются глубоко в потенциальной яме, буквально на расстоянии нескольких планетных радиусов от самой планеты, поэтому их орбиты крайне трудно дестабилизировать внешними гравитационными воздействиями.
Сейчас наша Луна, например, намного дальше от Земли, чем была в начале своего формирования. Аналогичным образом и луны у планет красных карликов со временем могут отодвигаться от планеты-хозяина».
Но ученый продолжает: «Это процесс очень небыстрый и необязательный, он зависит от вращения основной планеты. А вот наличие планет-гигантов в системе может быть минусом: они вызывают много возмущений, повышенную потерю массы и так далее. Юпитер, например, здорово уменьшил массы спутников Марса, да и сам Марс изрядно «обгрыз».
В этом смысле плюсом для систем вроде Проксимы Центавра может быть отсутствие в системе [насколько известно на сегодня] планеты-гиганта, которая отрицательно влияет на рост спутников у более мелких планет».
Крупные луны — они повсюду?
Как уже писал Naked Science, раньше астрономы считали, что Луна уникальна: до 1970-х она была единственным известным примером спутника, настолько крупного в сравнении с его планетой-хозяином. Но затем ситуация изменилась: сначала открыли Харон, крупный спутник Плутона. В девяностые были зафиксированы и спутники у астероидов — и, как мы знаем сегодня, их множество. Причем есть ситуации, когда у астероида больше одного спутника, сравнимого с ним по размерам.
Все это достаточно логично: если сравнительно крупный спутник образуется мультиимпактно, то есть за счет регулярных столкновений его «родительского тела» с астероидами, то это должно быть массовое и регулярное явление.
Работа японских и американских астрономов высветила новое важное отличие мультиимпактной теории от гипотезы Тейи: последняя, по сути, предсказывает малое число экзолун, поскольку получить их в процессе гигантских столкновений крупных планет будет практически нереально. Слишком много энергии, слишком много пара «уйдет в свисток», а точнее — заблокирует рост крупных спутников.
Все это означает, что по мере неизбежного открытия экзолун у суперземель — в том числе благодаря наблюдениям «Джеймса Уэбба» — мультиимпактная теория образования земной Луны приобретет еще одно хорошее наблюдательное подтверждение. https://naked-science.ru/article/astron … lti-impact
Солнце извергалось без перерыва весь месяц, и грядут новые гигантские вспышки
Последние несколько недель были очень напряженным временем для Солнца. Наша звезда пережила серию гигантских извержений, в результате которых плазма разлетелась по космосу.
Возможно, самым драматичным был мощный выброс корональной массы и солнечная вспышка, разразившаяся с дальней стороны Солнца 15 февраля незадолго до полуночи. Судя по размеру, возможно, извержение относится к самой мощной категории, на которую способно наше Солнце: вспышка X-класса.
Поскольку вспышка и выброс были направлены в сторону от Земли, мы вряд ли увидим какие-либо эффекты, связанные с геомагнитной бурей, которая возникает, когда материал извержения врезается в атмосферу Земли.
К ним относятся перебои в связи, колебания в электросети и полярные сияния. Но эскалация активности предполагает, что мы можем ожидать таких штормов в ближайшем будущем.
По данным отслеживающим солнечную активность, Солнце вспыхивало каждый день в течение февраля, а в некоторые дни наблюдалось несколько вспышек. Сюда входят три вспышки второй по мощности категории, вспышки М-класса: M1.4 12 февраля; М1 14 февраля; и M1.3 15 февраля. В январе также было пять вспышек класса M.
Слабая геомагнитная буря, которая сбила 40 недавно запущенных спутников Starlink с низкой околоземной орбиты, последовала за вспышкой класса M, которая произошла 29 января.
Солнечный максимум должен произойти примерно в июле 2025 года. Может быть трудно предсказать, насколько активным будет тот или иной конкретный цикл, потому что мы не знаем, что им движет (недавние исследования показывают, что это связано с 11,07-летним планетарным циклом), но в 2020 году ученые обнаружили доказательства того, что мы, возможно, входим в самый сильный цикл, зарегистрированный на сегодняшний день. https://rwspace.ru/news/solntse-izverga … yshki.html
Открыта самая широкая известная на сегодня пара коричневых карликов
Команда астрономов открыла редкую пару коричневых карликов, характеризуемую самым большим расстоянием между компонентами системы из всех известных на сегодняшний день двойных систем, состоящих из коричневых карликов.
«Из-за небольших размеров коричневых карликов состоящие из них двойные системы обычно бывают очень компактными, - сказала Эмма Софтич (Emma Softich) студент программы бакалавриата Школы исследований Земли и космоса Университета штата Аризона, США, и главный автор нового исследования. – Обнаружение такой широкой пары стало большой удачей!»
Коричневые карлики представляют собой небесные объекты, которые имеют размеры меньше, чем у нормальных звезд. Они недостаточно массивны, чтобы поддерживать термоядерные реакции и светиться, подобно нормальным звездам, но достаточно горячие, чтобы излучать энергию.
Много коричневых карликов было открыто при помощи спутника Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) в рамках проекта для астрономов-любителей под названием Backyard Worlds: Planet 9, который дает возможность энтузиастам принять участие в обработке базы данных спутника WISE с целью обнаружения коричневых карликов и звезд небольшой массы, являющихся ближайшими соседями нашего Солнца.
Для проведения этого исследования участники проекта изучили снимки, предлагаемые в рамках проекта Backyard Worlds, с целью поиска не замеченных ранее коричневых карликов. В результате была открыта редкая двойная система CWISE J014611.20 050850.0AB, состоящая из коричневых карликов.
Софтич просмотрела примерно 3000 коричневых карликов, наблюдаемых на снимках проекта Backyard Worlds, один за другим и сравнила снимки, сделанные при помощи спутника WISE, со снимками, полученными в рамках других обзоров неба, пытаясь найти коричневый карлик, являющийся компаньоном исходной системы. Затем команда использовала обзор неба Dark Energy Survey для подтверждения того, что источник на самом деле представлял собой пару коричневых карликов.
Затем авторы использовали инструмент NIRES обсерватории им. Кека, чтобы определить с его помощью спектральные классы коричневых карликов. Как выяснилось, основная компонента имеет спектральный класс L4, а второй коричневый карлик – спектральный класс L8. Кроме того, эти наблюдения показали, что система находится на расстоянии около 40 парсеков, или 130,4 светового года от Земли, а расстояние между ее компонентами составляет 129 астрономических единиц, что эквивалентно 129 средним расстояниям от Земли до Солнца.
Открыт новый миллисекундный пульсар класса «черная вдова»
Международная команда астрономов сообщает об обнаружении нового миллисекундного пульсара при помощи радиотелескопа Green Bank Telescope (GBT). Этот вновь обнаруженный пульсар, получивший название PSR J1555−2908, как оказалось, принадлежит к классу миллисекундных пульсаров, называемых «черными вдовами».
Самые быстровращающиеся пульсары, характеризуемые периодом вращения менее 30 миллисекунд, известны как миллисекундные пульсары. Исследователи полагают, что они формируются в двойных системах, когда изначально более массивная компонента превращается в нейтронную звезду, которая раскручивается до высоких скоростей за счет поглощения материи со звезды-компаньона.
Класс экстремальных двойных пульсаров с наполовину вырожденными звездами-компаньонами называется «пульсарами-пауками». Эти объекты, в свою очередь, подразделяют на «черные вдовы», если звезда-компаньон имеет экстремально малую массу (менее 0,1 массы Солнца), и «красноспинные пауки», если звезда-компаньон имеет большую массу.
Пульсар PSR J1555−2908 был изначально обнаружен как гамма-источник при помощи космической обсерватории Fermi («Ферми») НАСА. Учитывая, что многие гамма-источники, обнаруженные при помощи этой обсерватории, являются пульсарами, астрономы провели дополнительные наблюдения данного источника при помощи радиообсерватории GBT и зафиксировали характерные пульсации.
Согласно радионаблюдениям, проведенным при помощи обсерватории GBT, система PSR J1555−2908 имеет период пульсаций в 1,79 миллисекунды. Впоследствии ученые обнаружили пульсации и в гамма-излучении со стороны этого источника.
Согласно исследованию, объект PSR J1555−2908 представляет собой взаимодействующую двойную систему с орбитальным периодом примерно в 0,23 суток. Масса нейтронной звезды составляет примерно 1,4 массы Солнца, в то время как минимальная масса звезды-компаньона, согласно расчетам, равна примерно 0,052 массы нашего светила. Эти результаты указывают на то, что наблюдаемый миллисекундный пульсар относится к классу «черных вдов», отмечают авторы.
Астрономы нашли крупнейшую радиоструктуру у активной галактики*
Композитное изображение галактики Алкионей по данным инфракрасного телескопа WISE (синий цвет) и радиотелескопа LOFAR (оранжевый цвет). Martijn Oei et al. / ArXiv, 2022
Астрономы при помощи наземного радиотелескопа LOFAR отыскали крупнейшую структуру, образованную одиночной галактикой. Ей стала гигантская радиогалактика Алкионей, размеры которой вместе с джетами составляют не менее пяти мегапарсек. Открытие показывает, что для формирования гигантских радиогалактик не нужны очень массивные галактики или центральные черные дыры, однако может понадобиться межгалактическая среда с низкой плотностью. Препринт доступен на сайте arXiv.org.
Гигантские радиогалактики представляют собой крупнейшие одиночные объекты во Вселенной, связанные электромагнитными силами, которые являются яркими источниками радиоизлучения. Их протяженность может составлять несколько мегапарсек. В центрах гигантских радиогалактик находятся сверхмассивные черные дыры, которые поглощают вещество из аккреционного диска и генерируют релятивистские струи (джеты), распространяющиеся на огромные расстояния, которые могут как затухать, так и создавать радиолопасти (или радиоуши) при столкновении с межгалактической средой. Впервые подобные системы были открыты в 1970-х годах, на сегодняшний день их известно около тысячи. Однако механизмы, обеспечивающие рост гигантских радиогалактик до огромных размеров, остаются малоизученными.
Группа астрономов во главе с Мартином Оэй (Martijn Oei) из Лейденской обсерватории в Нидерландах сообщила об открытии новой гигантской радиогалактики, названной Алкионей (Alcyoneus), в ходе повторного анализа данных наблюдений радиообзора северного неба LoTSS (LOFAR Two-metre Sky Survey) наземным радиотелескопом LOFAR на частоте 144 мегагерца.
Истинная собственная протяженность Алкионеи (вместе с джетами и радиодолями) по оценкам ученых составляет не менее 5,04±0,05 мегапарсек, что делает ее крупнейшей известной структурой, образованной одиночной галактикой. Однако если не учитывать размеры системы, то она кажется необычно типичной — сама радиогалактика представляет собой эллиптическую галактику со звездной массой 2,4×1011 масс Солнца, которая содержит сверхмассивную черную дыру с массой 4×108 масс Солнца. Подобные значения меньше, чем у обычных гигантских радиогалактик. Объемы северной и южной радиодолей составляют 1,5 и 1 кубических мегапарсека, соответственно, возможно они до сих пор расширяются. Свет от системы идет до Земли 3 миллиарда лет.
Исследователи пришли к выводу, что найденная структура показывает, что для образования радиогалактик-гигантов не нужны очень массивные галактики или центральные черные дыры, и, возможно, высокая радиосветимость. Стоит отметить, что Алкионей не находится в скоплении галактик, а располагается в среде с низкой плотностью, что может помочь объяснить ее размеры.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы благодаря проекту гражданской науки Radio Galaxy Zoo нашли пять новых гигантских радиогалактик.
Физики разобрались с динамикой коллективного взаимодействия атомов с одним фотоном
Riccardo Pennetta et al. / Physical Review Letters, 2022
Физики экспериментально исследовали динамику коллективного поглощения и испускания ансамблем атомов одиночных фотонов. Они выяснили, что такие взаимодействия нарастают вдоль массива атомов в направлении распространения света. Ученные также обнаружили оптические коллективные эффекты для атомов, разнесенных на десятки метров. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Открытие законов квантового мира позволило обнаруживать и изучать новые необычные коллективные эффекты. К их числу можно отнести явление сверхизлучения, которое впервые теоретически описал Дикке. Оно заключается в способности атомов, расстояние между которыми меньше, чем длина волны, коллективно испускать одинаковые фотоны, что сказывается на интенсивности и скорости излучения.
Со временем стало понятно, что если между несколькими атомами есть связь, то они могут коллективно поглотить даже один фотон с образованием так называемого состояния Дикке. Более того, оказалось, что состояние Дикке может образоваться, даже тогда, когда расстояние между атомами превышает длину волны. В этом случае оно модифицируется фазовыми множителями, включающими в себя координаты атомов. Такая модификация приводит к тому, что свойства сверхизлучения становятся зависящими от направления по законам квантовой интерференции. Несмотря на успехи в наблюдении коллективного поглощения и излучения атомами одного фотона, динамика этих процессов до недавнего времени изучалась лишь теоретически.
Физики из Австрии и Германии при участии Арно Раушенбойтеля (Arno Rauschenbeutel) из Берлинского университета имени Гумбольдта экспериментально изучили детали коллективного взаимодействия ансамбля атомов со светом, распространяющимся в одномодовом оптическом волноводе. Они показали, что каскадное взаимодействие между атомами и одиночным фотоном вызывает постепенное нарастание коллективных эффектов вдоль ансамбля атомов в направлении распространения света.
Авторы создавали облако холодных атомов цезия, захваченных в магнито-оптическую ловушку вокруг суженного до 400 нанометров оптического волокна (с длиной сужения один сантиметр). Такое волокно пропускало оптический импульс с длительностью 150 наносекунд и длиной волны 852 нанометров в одномодовом режиме. Свет, полностью отражаясь от стен волновода, тем не менее, взаимодействовал с атомами посредством эванесцентного поля. Чтобы изучать состояния Дикке, физики создавали импульсы со средней мощностью, намного меньшей, чем энергия одного фотона, деленная на время жизни атомного возбужденного состояния. По этой причине пропускание и отражение света измеряли однофотонные детекторы.
Авторы несколько отстраивали частоту света от резонансного перехода в атомах цезия и наблюдали за тем, как это влияет на временну́ю форму количества прошедшего через волновод света. Все измерения они сопроводили квантово-механическими симуляциями без свободных параметров, которые учитывали поатомные взаимодействия. Вычисления оказались в превосходном согласии с измеренным пропусканием, что позволило авторам проанализировать поведение отдельных атомов в модели.
Пропускание света через волокно с оптической плотностью, равной 19,3 (примерно 900 атомов), при расстройках, равных (a) 17,3 и (b) 5,7 скоростей распада одиночного атома. Голубым цветом обозначена форма входного импульса. На рисунках (c) и (d) изображены рассчитанные вероятности возбуждения первого (синий цвет), сотого (красный цвет) и шестисотого (зеленый цвет) атомов в ансамбле для тех же расстроек. Riccardo Pennetta et al. / Physical Review Letters, 2022
Физики обнаружили, что, чем дальше расположен атом от входа в волновод, тем сильнее модифицируются его осцилляции Раби, что вызвано интерференцией между входным импульсом и переизлученным первыми атомами светом. Кроме того, они увидели, что, чем дальше атом, тем больше скорость его излучения, что есть характерный маркер сверхизлучения. Авторы верифицировали эти результаты, наблюдая за тем, как меняется эта скорость для света, прошедшего вперед и отраженного назад, при изменении количества атомов и расстройки. В частности, в условиях резонанса скорость излучения назад сравнялась с таковой для одиночного атома, в то время как излучение вперед сильно ускорилось. Ученые обратили внимание на то, что нарастание коллективных эффектов не связано с расстояниями между атомами. Теория предсказывает, что эффект должен сохраниться, даже если оно много больше, чем расстояние, которое проходит свет за время жизни их возбужденных состояний. Чтобы убедиться в этом, физики встроили одномодовое волокно в 45-метровый кольцевой резонатор. В результате свет взаимодействовал с ансамблем атомов несколько раз, а достаточно большая задержка позволяла рассматривать эти взаимодействия независимо. В результате опыта авторы увидели, что с ростом числа проходов света через сужение в конце импульса нарастает когерентная супервспышка, чья скорость излучения также увеличивается.
Если коллективное испускание света обнаружить сравнительно легко, то коллективное поглощение — гораздо тяжелее. Недавно мы рассказывали, как физикам удалось создать оптическую квантовую батарею на основе этого эффекта.
Авторы и права: Джейсон Гуэнзель Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Окруженные дифракционными лучами звезды на этом телескопическом изображении находятся внутри нашей Галактики Млечный Путь. Однако две привлекающие внимание галактики лежат далеко за пределами Млечного Пути, на расстоянии более 300 миллионов световых лет. Их искаженный вид – следствие гравитационных приливных сил, действующих во время сближения галактик. Занесенные в каталог как Арп 273 (а также как UGC 1810), галактики действительно выглядят пекулярными, однако теперь стало понятно, что взаимодействующие галактики достаточно часто встречаются во Вселенной. Действительно, ближайшая к нам большая спиральная галактика Андромеды находится на расстоянии около двух миллионов световых лет и приближается к Млечному Пути. Возможно, Арп 273 представляет собой подобие их ожидаемого в далеком будущем столкновения. Повторяющиеся на космической шкале времени сближения галактик могут в конце концов привести к их слиянию в одну галактику. С нашей точки зрения яркие ядра галактик Арп 273 разделяет расстояние немного больше 100 тысяч световых лет. http://www.astronet.ru/db/msg/1813746
Впервые в истории астрономии удалось надежно зафиксировать покрытие звезды ядром кометы
Credit: NASAESAG.Bacon
8 февраля 2022 года около 04:47 мск. вр. три астронома-любителя из Швейцарии и Италии успешно зафиксировали покрытие звезды UCAC4 638-016921 (+11,9 зв. вел.) ядром короткопериодической кометы 28P/Неуймина. Ядро кометы заслонило собой звезду на 1-1,8 сек. Данное покрытие было заранее спрогнозировано проектом OccultWatcher (aalert.in/MOFln), который поддерживается австралийским астрономом-любителем и разработчиком Христо Павловым.
Полоса покрытия шириной 146,6 км проходила по северу Африки, западу, центру и востоку Европы. Из-за очень большой погрешности в расчетах положения полосы, покрытие можно было фактически пронаблюдать на значительной части Европы.
Всего в наблюдениях участвовало 11 наблюдателей и только пятерым из них удалось получить хорды (срез профиля/проекции тени ядра кометы в точке наблюдения). Интересно и очень поучительно, что положительные хорды получили наблюдатели, находящиеся примерно в 100 км к северу от прогнозируемой полосы покрытия! Один единственный наблюдатель, находящийся около центра полосы получил отрицательную хорду.
В авторитетном проекте Euraster обработали результаты наблюдений (aalert.in/NL1ma), присланных наблюдателями. На основе них был определен размер ядра кометы: 18,9 +/- 0,8 км (если ядро имеет округлую форму). Согласно текущей оценке, ядро кометы имеет диаметр 21,4 км. В комментарии к результатам наблюдений, обработанных Euraster написано, что это «первое бесспорное обнаружение ядра кометы с помощью покрытия».
Комета Неуймина (28P/Neujmin) — короткопериодическая комета из семейства Юпитера, которая была открыта 3 сентября 1913 года российским и советским астрономом Григорием Неуйминым в Симеизской обсерватории в ходе рутинного поиска астероидов. Она была описана как небольшой звёздоподобный объект +11,0 зв. вел. и, первоначально, была принята за астероид. 7 сентября у объекта был замечен хвост и он официально был признан кометой. Комета обладает довольно длительным периодом обращения вокруг Солнца — чуть более 18,7 года. https://aboutspacejornal.net/2022/02/18/впервые-в-истории-астрономии-удалось/
Открыты новые детали процесса формирования коричневых карликов
Коричневые карлики представляют собой необычные космические объекты, занимающие промежуточное положение между звездами и планетами. Астрофизики иногда называют их «неудавшимися звездами», поскольку они не обладают достаточной массой для инициации термоядерного горения водорода в ядрах и поддержания устойчивого яркого свечения, характерного для звезд. Ученые не могут прийти к единому мнению относительно механизма формирования коричневых карликов – схож ли он в общих чертах с механизмом формирования звезд, подобных Солнцу, или имеет принципиальные отличия. Для разрешения этого вопроса астрофизики изучают так называемые прото-коричневые карлики. Возраст этих объектов составляет всего лишь порядка нескольких тысяч лет, и они до сих пор находятся на ранних этапах формирования. Исследователей интересует, похожи ли по составу газ и пыль, входящие в состав прото-коричневого карлика, на газ и пыль материала самых молодых звезд, подобных Солнцу.
Особое внимание сосредоточено на метане, простой и очень стабильной молекуле газа, которая, однажды сформировавшись, затем может быть разрушена лишь в результате очень высокоэнергетических физических процессов.
В новом исследовании впервые группа астрономов под руководством астрофизика Басмы Риаз (Basmah Riaz) из Мюнхенского университета им. Людвига и Максимилиана, Германия, смогла однозначно определить наличие дейтерированного метана (CH3D) в трех прото-коричневых карликах. Это стало первым однозначным обнаружением молекулы CH3D за пределами Солнечной системы. Результат стал для исследователей неожиданностью.
Прото-коричневые карлики являются очень холодными (их температура составляет менее 10 Кельвинов) и плотными объектами в соответствии с теорией, значительно холоднее и плотнее, чем протозвезды. Однако обнаружение CH3D бросает вызов данному представлению, поскольку этот газ предпочитает более теплые условия, формируясь в температурном интервале примерно от 20 до 30 Кельвинов. Измерение количества CH3D позволит определить количество обычного метана, который не наблюдается в миллиметровом диапазоне, в котором проводились наблюдения.
В целом авторы работы считают, что обнаружение дейтерированного метана в составе вещества сразу трех коричневых карликов, в то время как в протозвездах CH3D был обнаружен всего лишь один раз и не был подтвержден неоспоримыми фактами, говорит о том, что для прото-коричневых карликов характерны органические реакции, протекающие при более высоких температурах, и что изучение формирующихся в этих условиях более сложных органических соединений представляет большой научный интерес.
Хаббл запечатлел вращающееся галактическое трио на новом снимке
Облако пыли и яркие завитки из звезд на этом снимке представляют собой далекое галактическое столкновение под названием IC 2431, которое лежит на расстоянии в 681 миллион световых лет от Земли в направлении созвездия Рака.
Космический телескоп Hubble («Хаббл») НАСА/ЕКА запечатлел космическую сцену, которая представляет собой развивающееся во времени тройное столкновение между галактиками, а также «гремучую смесь» из звездообразования и приливных искажений формы галактик, вызываемых тройным гравитационным взаимодействием.
Плотное облако пыли заслоняет от наблюдений центр снимка – хотя свет, идущий со стороны лежащей на заднем фоне галактики, пробивается сквозь него по краям.
Этот снимок был сделан в рамках программы наблюдений при помощи «Хаббла» необычных и удивительных галактик, обнаруженных участниками любительского проекта по идентификации галактик под названием Galaxy Zoo.
Используя бортовую камеру Advanced Camera for Surveys «Хаббла», астрономы более подробно рассматривали некоторые идентифицированные добровольцами необычные галактики.
Исходный проект Galaxy Zoo был крупнейшей «переписью» галактик, когда-либо проводимой в истории наблюдений космоса, и базировался на использовании помощи более чем 100 000 добровольцев для классификации 900 000 неизученных галактик.
Этот проект позволил всего лишь в течение 175 суток достичь того, на что профессиональный астроном потратил бы несколько лет жизни, работая круглые сутки, и дал начало другим аналогичным проектам, использующим помощь астрономов-любителей для работы с астрономическими данными и снимками.
Позднее проекты Galaxy Zoo включали крупнейшие исследования столкновений между галактиками и карликовыми галактиками, а также позволили открыть совершенно новые классы компактных галактик с активным звездообразованием. https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0219201818
Спектральный обзор неба LAMOST открывает свойства звездных популяций галактик
Исходя из данных, собранных в результате проведения обзора неба LAMOST, Ван Лили (Wang Lili), докторант Университета Дэчжоу, Китай, и ее коллеги рассчитали возраст и металличность звездных популяций для примерно 43 000 галактик 7-го релиза данных спектрального обзора неба LAMOST.
Полученные данные были включены в каталог LAMOST, дополняя имеющиеся данные по галактикам. Управление обзором неба LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope) осуществляют Национальные астрономические обсерватории Китайской академии наук.
Галактики представляют собой системы из звезд, газа и пыли. Спектр галактик в оптическом диапазоне, который в основном состоит из света сотен миллиардов звезд, позволяет вычислить примерное распределение звезд по возрастам и металличностям. На основе анализа спектров звездных популяций галактики можно получить новую информацию о формировании звезд и истории химической эволюции галактики.
Распространенный метод анализа звездных популяций состоит в сравнении с типовыми спектрами, представляющими собой полный спектр галактики. Однако при применении этого метода всегда возникают неопределенности, происходящие от неточной калибровки потока излучения или высокой плотности пыли в галактике.
В новой работе исследователи предлагают метод сравнения с типовыми спектрами, основанный на сопоставлении отдельных мелкомасштабных структурных элементов спектра для оценки возраста и металличности галактик каталога LAMOST.
Этот новый метод основан на отделении мелкомасштабных структур спектра галактики от крупномасштабных компонентов и дальнейшей сравнении с моделями лишь мелкомасштабных структур, на которые не оказывает влияние общая форма непрерывного спектра.
Результаты нескольких проверок и сравнений подтвердили, что свойства, рассчитанные с использованием этого метода являются достоверными. «Одно из преимуществ данной техники состоит в том, что она подходит для анализа звездных популяций галактик с неопределенным потоком излучения или пространственно неоднородным ослаблением излучения за счет пыли, что представляет собой большую трудность для классического метода», - сказала Ван.
Эта работа является первой оценкой возраста и металличности галактик спектроскопического обзора неба LAMOST, который будет играть важную роль в изучении физических свойств галактик и галактических систем, характеризуемых малыми красными смещениями.
Астрономы открыли самую сильно разделенную из известных двойную систему коричневых карликов — расстояние между компонентами CWISE J0146-0508AB составляет 129 астрономических единиц. Предполагается, что такая система могла образоваться в области звездообразования с относительно низкой плотностью, что позволило ей сохранить свою структуру на протяжении долгого времени. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Почти половина звезд в нашей галактике входит в состав двойных или кратных систем, причем наблюдается зависимость доли кратных систем от массы звезд: от 69 процентов в случае массивных звезд спектрального типа А до 25–30 процентов в случае красных карликов. Коричневые карлики по массе больше, чем планеты-гиганты, но меньше, чем звезды, и они нередко входят в двойные системы. Примерно 10–20 процентов известных тел такого типа образуют двойные системы коричневых карликов, при этом расстояние между ними обычно составляет несколько астрономических единиц, а в максимуме — до более чем 20 астрономических единиц. Исследования подобных систем, как и в случае звезд, позволяют понять как они образовались и эволюционировали.
Группа астрономов во главе с Эммой Софтич (Emma Softich) из Аризонского университета сообщила об открытии новой двойной системы коричневых карликов CWISE J0146-0508AB в ходе анализа результатов работы проекта гражданской науки Backyard Worlds: Planet 9, одна из целей которого заключается в поиске коричневых карликов. Вначале ученые отыскали кандидата в систему среди выборки из 3 тысяч коричневых карликов, а затем подтвердили открытие на основе данных оптических наблюдений в рамках обзоров неба, таких как DES и Pan-STARRS, и данных спектроскопических наблюдений, проведенных при помощи инструмента NIRES, установленного на телескопе обсерватории Кека.
Инфракрасные (вверху) и оптические (внизу) изображения CWISE J0146-0508AB. Emma Softich et al. / The Astrophysical Journal Letters, 2022
Двойная система находится на расстоянии 130,4 световых лет от Земли, ее возраст оценивается в 0,5–10 миллиардов лет. Массы и эффективные температуры компонентов составили 72–74 масс Юпитера и 1720 кельвин для CWISE J0146-0508A и 64–66 масс Юпитера и 1340 кельвин для CWISE J0146-0508B. Спектральные типы карликов определены как L4 и L8, а расстояние между ними составляет 129 астрономических единиц, что стало рекордно большим значением. Предполагается, что CWISE J0146-0508AB могла сформироваться из единого газопылевого облака в области звездообразования с относительно низкой плотностью, что позволило системе сохранить свою структуру на протяжении долгого времени. Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые смогли измерить среднюю скорость ветров на экваторе коричневого карлика и почему минимальная масса для горения лития в коричневых карликах не вписалась в модели.
Авторы и права: НАСА, ЕКА и Обслуживающая миссия 4 телескопа им.Хаббла Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: У многих спиральных галактик через центр проходит перемычка. Предполагается, что даже в нашей Галактике Млечный Путь есть небольшая центральная перемычка. В спиральной галактике NGC 6217 перемычка хорошо заметна на этом четком изображении, полученном в 2009 году с помощью отремонтированной усовершенствованной камеры для обзоров обращающегося вокруг Земли космического телескопа им.Хаббла. На снимке видны темные волокнистые пылевые полосы, молодые скопления ярких голубых звезд, красные эмиссионные туманности из светящегося водорода, длинная перемычка из звезд, пересекающая центр, и яркое активное ядро, в котором, вероятно, находится сверхмассивная черная дыра. Свет от NGC 6217 идет до нас около 60 миллионов лет, размер этой галактики – примерно 30 тысяч световых лет, ее можно найти в созвездии Малой Медведицы. http://www.astronet.ru/db/msg/1814310
Насколько велик Юпитер: масштабы самой большой планеты Солнечной системы
Этот газовый гигант примерно в 318 раз массивнее Земли и его масса почти в два раза больше, чем у всех остальных планет Солнечной системы вместе взятые. Но как это представить?
Никита Шевцев
Getty Images
Мы знаем, что Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Но насколько она велика на самом деле?
Средний радиус Юпитера составляет 69 911 километров. Это примерно десятая часть Солнца. Однако его быстрое вращение — Юпитер делает оборот вокруг своей оси за 9,8 часа — сплющивает планету, увеличивая ее ширину на экваторе. В этой части диаметр Юпитера составляет 142 984 км. Напротив, его диаметр на полюсах составляет всего 133 708 км. Эта растянутая форма известна как сплюснутый сфероид.
Если бы вы решили обойти Юпитер по экватору, то преодолели бы 439 264 км, что в 10 раз больше аналогичного расстояния на Земле. Поскольку Юпитер состоит в основном из газа, его поверхность считается однородной. Его ландшафт лишен высоких и низких точек — гор и долин, — подобных тем, что встречаются на скалистых планетах земной группы.
Объем Юпитера составляет 1 431 281 810 739 360 кубических километров, что в 1321 раз больше объема Земли. Площадь поверхности этой огромной планеты составляет 6,1419 ×1010 квадратных километров, что в 120 раз больше площади нашей планеты.
По данным журнала Science, структура Юпитера напоминает структуру Солнца, но для того, чтобы в нем началось слияние атомов водорода, потребуется масса, в 75 раз превышающая ее нынешнюю. Масса самых больших газовых гигантов, найденных за пределами Солнечной системы, часто измеряется в массах Юпитера. https://www.popmech.ru/science/816443-n … rom=main_1
Что такое космическое пространство? Понимаем ли мы этот термин
Мы часто называем нашу расширяющуюся Вселенную одним простым словом: космос. Но где начинается космос и, что еще более важно, что это такое?
Никита Шевцев
NASA
Космос практически безграничен, и мы — лишь песчинка в нем. Но что собой представляет это пространство на самом деле?
Космос — это почти идеальный вакуум, практически лишенный материи и с чрезвычайно низким давлением. В космосе не распространяются звуковые волны, потому что пространство слишком разреженное и столкновения молекул, благодаря которым передается звук, случаются крайне редко. Плотные облака газа и пыли со звездами и планетами внутри перемежаются в космосе с совершенно лишенными вещества областями.
С нашей земной точки зрения космическое пространство чаще всего начинается примерно в100 километрах над уровнем моря на так называемой линии Кармана. Это воображаемая граница на высоте, где нет воздуха для дыхания или рассеивания света. Проходя эту высоту, синий цвет начинает уступать место черному, потому что молекул кислорода становится недостаточно для окрашивания неба в голубой цвет.
Никто точно не знает, насколько велик космос. Это трудно определить при помощи существующих приборов. По свету, видимому в наши телескопы, мы нанесли на карту галактики, простирающиеся почти до Большого взрыва, который, как полагают, положил начало нашей Вселенной около 13,8 миллиарда лет назад. Это означает, что мы можем «видеть» космос на расстоянии почти 13,8 миллиарда световых лет. Но Вселенная продолжает расширяться, что делает «измерение пространства» еще более сложным делом.
Кроме того, астрономы не совсем уверены, что наша вселенная — единственная, которая существует. Это означает, что пространство может быть намного больше, чем мы думаем.
В дополнение к частицам мусора, которые населяют «пустые» области космоса, исследования показали, что эти области также являются домом для различных форм излучения. В нашей собственной звездной системе солнечный ветер — заряженные частицы, исходящие от Солнца, — распространяется по всей Солнечной системе и иногда вызывают полярные сияния вблизи полюсов Земли. Космические лучи, генерируемые сверхновыми и другими астрофизическими объектами, также пролетают через наши окрестности, и могут быть зафиксированы приборами.
На самом деле Вселенная наполнена так называемым космическим микроволновым фоном (CMB), который, по сути, является остаточным излучением от Большого взрыва. CMB — это самое древнее излучение, которое могут обнаружить наши приборы. Кроме этого, космическое пространство населяет таинственная темная материя — субстанция, о существовании которой астрономы знают по множеству косвенных признаков, однако ее состав до сих пор точно неизвестен. https://www.popmech.ru/science/816533-c … m=main_big
Лабораторное моделирование экваториальной аккреции в молодых звездах
Ученые из ИПФ РАН впервые экспериментально подтвердили новый способ аккреции в протозвездах – экваториальную аккрецию. Протозвезды – это молодые звездные объекты (более чем в 1000 раз моложе Солнца), которые наращивают свою массу в результате аккреции, т.е. падения на них вещества из окружающего аккреционного диска. Исследования протозвезд необходимы, чтобы понять, как развивались наше Солнце и солнечная система, а также понять процесс образования планет из аккреционного диска. Однако даже при современном технологическом уровне из-за значительной отдаленности и компактности молодых звездных объектов наблюдать аккрецию с нужным разрешением невозможно. В результате для построения корректных теоретических и численных моделей аккреции требуется проведение лабораторных экспериментов, моделирующих структуру и динамику плазменных потоков в окрестности молодых звезд.
Картины (a)-(d): распределения концентрации плазмы, для 28 нс (а)-(b) и 68 нс (c)-(d) после начала распространения потока, (e)-(f): распределения концентрации плазмы, полученные в результате численного моделирования с помощью кода AKA
Коллектив ученых из ИПФ РАН в коллаборации с коллегами из Эколь Политекник (Франция) экспериментально подтвердил новый механизм аккреции, оспаривающий устоявшуюся модель, в которой потоки плазмы движутся вдоль силовых линий магнитного поля протозвезды и аккреция вещества происходит в ее полярных регионах. Авторы показали, что возможно эффективное проникновение аккреционного вещества (плазмы) в магнитосферу звезды в экваториальной плоскости в результате развития магнитной неустойчивости Рэлея-Тейлора (аналог гидродинамической неустойчивости Рэлея-Тейлора в жидкостях с неоднородной плотностью), под действием которой плазменный поток расслаивается и прорывается сквозь магнитное поле в виде так называемых «языков» (см. рисунок). Данный эффект продемонстрирован в экспериментах на двух установках ИПФ РАН – PEARL и Крот, в которых напряженность магнитного поля, а также скорость и плотность плазменных потоков отличались на несколько порядков. Уникальность полученных результатов заключается в том, что в экспериментах впервые удалось сформировать настолько широкий и однородный плазменный поток, чтобы пронаблюдать развитие магнитной неустойчивости Рэлея-Тейлора. Авторы провели полноценное масштабирование лабораторной системы к астрофизической, теоретический анализ неустойчивости и масштабное численное моделирование с помощью PIC кода AKA (Sladkov et al. Journal of Physics: Conference Series, 2020. v.1640, 012011).
Новый сценарий позволяет объяснить высокий темп аккреции в молодых звездных системах, а также природу наблюдающихся вспышек светимости в некоторых типах протозвезд, звезд типа EXor. Представленные экспериментальные результаты дают новые возможности для валидации численных моделей, которые используются для исследования протозвезд.
Burdonov K. et al. Inferring possible magnetic field strength of accreting inflows in EXor-type objects from scaled laboratory experiments //Astronomy & Astrophysics. – 2021. – Т. 648. – С. A81. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202040036 Burdonov K. et al. Laboratory modelling of equatorial ‘tongue’ accretion channels in young stellar objects caused by the Rayleigh-Taylor instability //Astronomy and Astrophysics-A&A. – 2022. – Т. 657. – С. A112. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202140997 Соловьёв А.А. и др. Экспериментальное исследование взаимодействия потока лазерной плазмы с поперечным магнитным полем //Известия высших учебных заведений. Радиофизика. – 2020. – Т. 63. – №. 11. – С. 973-984.
«Отпечатки пальцев» минералов помогут понять их изменения при столкновениях с метеоритами
Когда космический камень проходит сквозь атмосферу Земли и падает на поверхность, он генерирует ударные волны, которые могут вызывать сжатие и трансформацию минералов в коре планеты. Поскольку эти изменения зависят от давления, развиваемого в ходе столкновения, эксперты могут использовать знания о строении земных минералов для изучения истории метеоритов, начиная от момента столкновения и вплоть до исходных условий формирования этих камней в космосе.
«Если сравнить обычный минерал с минералом, испытавшим столкновение с метеоритом, то второй из них отличается уникальными особенностями, - сказала Арианна Глисон (Arianna Gleason), ученый из Национальная ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США. – Снаружи они частично сохраняют свою исходную кристаллическую форму, но внутри они становятся разупорядоченными и демонстрируют восхитительные пересекающиеся линейные структуры, называемые ламелями».
Плагиоклаз, наиболее распространенный минерал в земной коре, является одним из самых удобных минералов для получения информации о падениях метеоритов. Однако давление, при котором этот минерал теряет его кристаллическую форму и становится разупорядоченным – а также особенности протекания этого процесса, называемого аморфизацией – до сих пор остаются предметом дискуссий.
В новом эксперименте ученые лаборатории SLAC произвели физическое моделирование столкновений с метеоритами, чтобы понять поведение плагиоклаза под действием ударных волн. В результате проведенных опытов удалось выяснить, что аморфизация начинается при более низких давлениях, чем считалось ранее. Также эксперименты показали, что после снятия воздействия материал частично закристаллизовывается обратно с восстановлением формы, демонстрируя таким образом эффект памяти, который потенциально может быть использован в технологии материалов. Эти результаты могут помочь уточнить модели, позволяющие получать информацию о столкновениях с метеоритами, включая определение скорости метеоритов и давление, развиваемое ими при падении на Землю.
Для проведения своих экспериментов Глисон и ее коллеги использовали инструмент Matter in Extreme Conditions (MEC) рентгеновского лазера Linac Coherent Light Source (LCLS) лаборатории SLAC. Сначала исследователи подвергали образец плагиоклаза воздействию мощного оптического лазера, чтобы пустить через него ударную волну. По мере того как ударная волна распространялась по образцу, исследователи облучали его сверхбыстрыми импульсами рентгеновского лазера LCLS в различные моменты времени. Некоторые из этих рентгеновских лучей потом рассеивались на детекторе и формировали дифракционную картину.
«Так же как каждый человек имеет свой неповторимый набор отпечатков пальцев, атомная структура каждого минерала уникальна, - говорит Глисон. – Дифракционная картина выявляет эти «отпечатки пальцев», позволяя нам отслеживать изменения структуры атомов в образце в ответ на воздействие давления, вызываемого ударной волной».
Исследователи также могли также настроить оптический лазер на разные энергии, чтобы посмотреть, как будет изменяться дифракционная картина при различных давлениях.
Первые наблюдения темной стороны «горячего юпитера»
Астрономы впервые получили возможность наблюдать ночную сторону экзопланеты, постоянно пребывающую в тени, поскольку планета находится в приливном захвате по отношению к родительской звезде. Эти наблюдения вместе с наблюдениями дневной стороны планеты, постоянно освещаемой звездой, позволяют впервые получить представление о всей атмосфере планеты целиком.
«Теперь мы можем не только делать изолированные снимки конкретных областей атмосфер экзопланет, но и изучать их как трехмерные системы, которыми они являются на самом деле», - сказал главный автор исследования Томас Микал-Эванс (Thomas Mikal-Evans) из Института астрофизики и исследований космоса им. Кавли Массачусетского технологического института.
Эта планета носит название WASP-121b и представляет собой массивный газовый гигант, примерно вдвое больше Юпитера по размеру. Планета относится к классу сверхгорячих юпитеров и была открыта в 2015 г. на орбите вокруг звезды, находящейся на расстоянии около 850 световых лет от Земли. Планета WASP-121b лежит на самой тесной орбите вокруг звезды, известной на сегодняшний день, делая один оборот вокруг родительского светила в течение всего лишь 30 часов. Она также находится в приливном захвате по отношению к звезде, так что ее дневная сторона вечно освещена лучами звезды, а ночная сторона вечно обращена в сторону космоса.
Астрономы ранее обнаружили водяные пары и изучили изменения температур атмосферы планеты по высоте на дневной стороне планеты.
В новом исследовании представлена более подробная картина. Исследователи при помощи спектроскопических наблюдений смогли составить карту значительных изменений температуры при переходе от дневной стороны планеты к ночной и оценить изменения этих температур по высоте. Они также отследили присутствие воды в атмосфере, чтобы впервые показать, как происходит циркуляция воды между дневной и ночной сторонами планеты.
В то время как на Земле круговорот воды включает сначала ее испарение, затем конденсацию в облака и далее выпадание на поверхность в форме дождя, на планете круговорот воды имеет намного более бурный характер. На дневной стороне атомы, составляющие молекулу воды, диссоциируют при температурах свыше 3000 Кельвинов. Затем эти атомы под действием ветров перемещаются на ночную сторону, где более низкие температуры способствуют рекомбинации атомов водорода и кислорода в молекулы воды, которые затем ветрами переносятся на дневную сторону, где цикл возобновляется.
Команда рассчитала, что круговорот воды на планете WASP-121b поддерживается за счет ветров, дующих со скоростями до 5 километров в секунду.
Также авторы выяснили, что в атмосфере планеты присутствует не только вода – скорее всего, на ночной стороне достаточно холодно, чтобы железо и оксид алюминия конденсировались с образованием экзотических облаков, которые переносятся ветрами на дневную сторону планеты, где эти облака превращаются в газ.
Авторы и права: Европейская Южная обсерватория, М.Корнмессер Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Как выглядели первые квазары? Известно, что ближайшие квазары – это сверхмассивные черные дыры в центрах активных галактик. Газ и пыль, падающие на квазар, ярко светятся, иногда сильнее, чем вся галактика, в которой они находятся. Однако непонятна природа квазаров, сформировавшихся в первые миллиарды лет существования Вселенной. Недавно полученные данные послужили источником вдохновения для художника, создавшего этот портрет квазара в ранней Вселенной. В центре находится массивная черная дыра, окруженная слоями газа и аккреционным диском и выбрасывающая мощный джет. Квазары являются одними из самых далеких объектов, которые мы можем обнаружить, они дают человечеству уникальную информацию о ранней Вселенной. Самые старые из известных квазаров наблюдаются на красном смещении около 8. Это означает, что они возникли всего через 700 миллионов лет после Большого Взрыва, когда возраст Вселенной составлял несколько процентов от его значения в наше время. http://www.astronet.ru/db/msg/1814628
Мощная вспышка произошла на дальней стороне поверхности Солнца
Credit: NASA/SDO
Ровно неделю назад, во вторник 15 февраля, на Солнце произошел гигантский взрыв, в результате которого в космос были выброшены солнечные частицы, движущиеся с огромными скоростями. Команда космического аппарата Solar Orbiter ЕКА/НАСА сообщает, что эта вспышка стала крупнейшим солнечным протуберанцем, когда-либо наблюдаемым на одном изображении с запечатленным целиком диском нашей звезды.
К счастью для нас, жителей Земли, это извержение произошло на дальней стороне Солнца, обращенной в противоположную от нашей планеты сторону. Но ЕКА и НАСА прогнозировали геомагнитные бури в ближайшие несколько суток после вспышки, поскольку активная область поверхности Солнца, ответственная за вспышку, переместилась на сторону, обращенную к нашей планете.
Обнаружена новая экзопланета, похожая на Татуин из «Звездных войн»
Редкая экзопланета, которая обращается вокруг сразу двух звезд одновременно, была обнаружена при помощи наземной обсерватории командой, возглавляемой исследователями из Бирмингемского университета, Великобритания.
Эта планета под названием Кеплер-16b прежде была обнаружена лишь при помощи космической обсерватории Kepler («Кеплер»). Она обращается вокруг двух звезд, которые, в свою очередь, обращаются одна относительно другой, формируя двойную систему. Планета Кеплер-16b расположена на расстоянии около 245 световых лет от Земли и, подобно Татуину, родной планете Люка Скайуокера из вселенной «Звездных войн», с ее поверхности можно наблюдать, как в небе планеты садятся за горизонт одно за другим оба ее солнца.
193-сантиметровый телескоп, использованный в этом новом исследовании, расположен в обсерватории Верхнего Прованса, Франция. Команда смогла обнаружить планету при помощи метода радиальных скоростей, основанном на измерении «покачиваний» звезды с крохотной амплитудой, возникающих вследствие воздействия на нее гравитации планеты.
Обнаружение планеты Кеплер-16b при помощи данного метода стало важной демонстрацией того, что поиски планет, обращающихся вокруг двойных звезд, можно проводить с использованием более традиционных методов, с более высокой эффективностью и меньшими затратами, в сравнении с использованием для этих целей космических аппаратов.
Важно также то, что метод радиальных скоростей более чувствителен к дополнительным планетам в системе, а также он позволяет определять массу планеты – ее самое фундаментальное свойство.
Теперь команда планирует продолжить открывать новые планеты, обращающиеся в системах двойных звезд, при помощи метода радиальных скоростей, а также изучать процессы формирования таких планет. Формирование планет в системах из двух звезд не укладывается в стандартную модель формирования планет вокруг одиночных звезд, предполагающую постепенную аккрецию газа и пыли околозвездного диска, поскольку в случае двух звезд возмущающее действие гравитации второй звезды дестабилизирует формирующуюся планету. Одна из гипотез состоит в том, что планета формируется вдали от звезд, а затем мигрирует внутрь системы, однако эта гипотеза требует дополнительных подтверждений наблюдениями, отмечают участники научного коллектива.
Столкновение между галактиками создает «космический треугольник» на новом снимке от «Хаббла»
Живописное лобовое столкновение между двумя галактиками привело к формированию этой необычной вспышки звездообразования в форме треугольника, наблюдаемой на снимке, сделанном при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») НАСА/Европейского космического агентства.
Эта пара взаимодействующих галактик носит совместное название Arp 143. Пара включает сверкающую новыми звездами спиральную галактику NGC 2445, форма которой сильно искажена и которую мы можем наблюдать в правой части снимка, а также ее менее яркого галактического компаньона, галактику NGC 2444, расположенную слева.
Астрономы считают, что эти галактики прошли сквозь друг друга, в результате чего в галактике NGC 2445 зажглась «огненная буря», когда тысячи новых звезд вспыхнули на фоне черной пустоты космоса. Эту вспышку звездообразования мы можем наблюдать в правой части снимка. Эта галактика вспыхнула таким количеством новых звезд, поскольку она была богата газом, являющимся топливом для звезд. Однако она еще не покинула цепких гравитационных «объятий» галактики-партнера NGC 2444, наблюдаемой в левой части изображения. Гравитационное взаимодействие этой галактической пары напоминает перетягивание каната, в котором победителем выходит галактика NGC 2444. Эта галактика перетянула газ от галактики NGC 2445, формируя этот необычный треугольник из новых звезд.
Галактика NGC 2444 также отвечает за вытягивание длинных газовых потоков из галактики-партнера, которые загораются яркими молодыми голубыми звездами и формируют мостик между галактиками.
Эти потоки относятся к первой по счету волне звездообразования, которая началась на периферии галактики NGC 2445 и стала распространяться внутрь. Согласно оценкам исследователей, звезды в этих потоках были сформированы от 50 до 100 миллионов лет назад. Но эти новорожденные звезды остаются позади по мере медленного отдаления галактики NGC 2445 от галактики NGC 2444.
Звезды возрастом не более 1-2 миллионов лет формируются ближе к центру галактики NGC 2445. «Острое зрение» «Хаббла» позволяет рассмотреть некоторые индивидуальные звезды. Они являются самыми яркими и массивными в галактике. Многие из сверкающих голубых источников представляют собой группы звезд. Розовые пятна являются гигантскими молодыми скоплениями звезд, до их пор окруженными пылью и газом.
Хотя основное действие разворачивается в галактике NGC 2445, это не означает, что другая половина взаимодействующей пары галактик осталась без изменений. В результате гравитационного «перетягивания каната» галактика NGC 2444 вытянулась и приобрела необычную форму. Галактика содержит старые звезды, и в ней не происходит формирования новых светил, поскольку она давно растеряла свой газ, задолго до этого столкновения. https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0223143814
Температурная карта WASP-121b. Зеленый крест указывает на расположение подзвездной точки. Thomas Mikal-Evans et al. / Nature Astronomy, 2022
Космический телескоп «Хаббл» помог астрономам построить глобальные карты распределения температуры в стратосфере ультрагорячего юпитера WASP-121b как на дневной, так и ночной стороне экзопланеты. Заодно ученые описали процессы циркуляции водяного пара и тугоплавких металлов в стратосфере. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Зависимость температуры от высоты в атмосферах экзопланет играет важную роль в понимании радиационных и динамических процессов, идущих в атмосферах и управляющих распределением энергии в них. Большой интерес для ученых представляют горячие газовые гиганты, расположенные близко к своим звездам и подвергающиеся воздействию мощных потоков излучения, что делает их природными лабораториями для исследований атмосфер в экстремальных условиях.
WASP-121b представляет собой ультрагорячий юпитер, который находится в приливном захвате у звезды спектрального класса F6V и находится в 850 световых годах от Солнца. Год на нем длится 30,6 часа, а эффективная температура составляет более двух тысяч кельвинов. Эта экзопланета примечательна тем, что в 2017 году у нее была открыта первая известная стратосфера, содержащая водяной пар. Наблюдения показали, что на дневной стороне WASP-121b наблюдается термическая инверсия, которая может быть вызвана наличием веществ-поглотителей излучения от звезды, таких как пары Fe, Mg, Cr, V и VO.
Группа астрономов во главе с Томасом Микал-Эвансом (Thomas Mikal-Evans) из Института астрофизики и космоса Кавли при Массачусетском технологическом институте опубликовала результаты анализа данных наблюдений инфракрасного спектрографа космического телескопа «Хаббл» за WASP-121b, проведенных в 2018-2019 годах. Ученые хотели более подробно изучить структуру атмосферы ультрагорячего гиганта, в частности его стратосферы.
Итогом работы стали глобальные карты распределения температуры стратосферы WASP-121b как в зависимости от широты и долготы, так и от высоты. В дневном полушарии температура верхних слоев атмосферы составляет от 2500 до 3500 кельвинов, а в самых холодных районах ночного полушария опускается ниже 1500 кельвинов с максимумом в 1800 кельвинов. Самая горячая область планеты смещена к востоку от подзвездной точки. Термическая инверсия на дневной стороне наблюдается при давлениях ниже 30 мбар, что согласуется с результатами более ранних исследований.
На дневной стороне WASP-121b содержание водяного пара резко падает с уменьшением давления из-за термической диссоциации молекул. Термическая ионизация также увеличивает количество свободных электронов, которые связываются с атомарным водородом с образованием гидрид-иона (H-). При понижении температуры на ночной стороне молекулы H2O рекомбинируют при низких давлениях. За циркуляцию водяного пара на планете ответственны ветра, скорость которых достигает пяти километров в секунду.
Температуры стратосферы на ночной стороне WASP-121b достаточно низки для конденсации частиц тугоплавких веществ, таких как магний, железо и ванадий и конденсации перовскита (CaTiO3), что может привести к истощению содержания титана в газовой фазе. Обнаружение тугоплавких металлов вблизи терминатора экзопланеты говорит о том, что, если они действительно образуют облака на ночной стороне, то подобная холодная ловушка не может эффективно удалять их из верхних слоев атмосферы. Горизонтальные ветра и вертикальное перемешивание могут удерживать эти сконденсированные частицы в верхних слоях атмосферы ночного полушария до тех пор, пока они не вернутся в дневное полушарие и не испарятся. Ожидается, что уже в конце этого года WASP-121b станет целью для наблюдений при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб», который позволит детальнее определить распределение различных веществ в ее атмосфере.
a) Сплошная зеленая линия показывает медианную температуру в зависимости от давления для дневного полушария WASP-121b. Фиолетовая сплошная линия демонстрирует ту же зависимость, но для ночного полушария. b, c) вертикальное содержание H2O и H− в атмосфере на разных высотах для дневного и ночного полушарий. Thomas Mikal-Evans et al. / Nature Astronomy, 2022
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы измерили высоту облачного слоя на горячем сатурне с большой точностью и почему обилие ионов кальция на ультрагорячем юпитере WASP-76b не вписалось в модели его атмосферы.
Интерферометр VLTI подтвердил единую модель активных галактических ядер
B. Saxton, NRAO / AUI / NSF
Астрономы при помощи наземного интерферометра VLTI нашли новое доказательство единой модели активных галактических ядер. Они выявили пылевую структуру из кольца и диска, которая затеняет от земного наблюдателя сверхмассивную черную дыру в активном ядре галактики М77 и предсказывалась единой моделью. Статья опубликована в журнале Nature, кратко о ней рассказывается на сайте ESO.
Единая модель активных галактических ядер была разработана в конце прошлого века. Она гласит, что все активные ядра галактик обладают схожим строением и содержат сверхмассивную черную дыру, окруженную вращающимся аккреционным диском и порождающей струи вещества (джеты), которые направлены перпендикулярно диску. Вся система окружена толстым пылевым тором, а наблюдаемые различия в свойствах ядер объясняются различиям в угле обзора — тор способен частично затенять черную дыру от наблюдателя или полностью скрывать ее.
Изображение галактики М77, полученное телескопом VLT (слева) и изображение ее активного ядра, полученное приемником MATISSE (справа). ESO / Jaffe, Gámez-Rosas et al.
Группа астрономов во главе с Виолетой Гамез Росас (Violeta Gámez Rosas) из Лейденского университета в Нидерландах опубликовала результаты анализа данных наблюдений за спиральной галактикой М77, обладающей активным ядром и находящейся в 47 миллионах световых лет от Солнца. Наблюдения велись в инфракрасном диапазоне при помощи спектрографа MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment), установленного на интерферометре VLTI. Ученые хотели разобраться в структуре ядра галактики на основе картирования распределения температуры пыли вблизи черной дыры. В работе также использовались данные наблюдений радиотелескопа ALMA.
Центр галактики М77. Точкой отмечено наиболее вероятное положение черной дыры, эллипсы показывают очертания пылевого кольца (штриховая линия) и пылевого диска. ESO / Jaffe, Gámez-Rosas et al.
Исследователи выявили пылевую структуру, состоящую из оптически толстого кольца, закрывающего центральную машину (черную дыру с аккреционным диском) на парсековом масштабе, и менее оптически толстого диска, простирающегося не менее чем на десять парсек. Эта структура затеняет черную дыру от земного наблюдателя, который смотрит на диск почти с ребра, как и предсказывает единая модель активных ядер. Кроме того, ученые зарегистрировали излучение полярных потоков от черной дыры, а также выдувание пыли. При этом пыль по своим свойствам отличается от типичной межзвездной пыли Млечного Пути. Возможно зерна пыли в центре М77 представляют собой субмикронные частицы оливина, богатые магнием и с небольшим количеством углерода. Ожидается, что будущие наблюдения VLTI за другими активными ядрами галактик позволят найти новые доказательства единой модели.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые открыли самый далекий радиогромкий квазар и два новых кандидата в двойные квазары.
Вычисления на компьютерах добровольцев помогли взвесить разрушенную Млечным Путем галактику
Rensselaer Polytechnic Institute
Астрономы определили массу карликовой галактики, которая более трех миллиардов лет назад была разорвана приливными силами Млечного Пути и образовала звездный поток, названный «Потоком-сиротой». В этом им помогли добровольцы из проекта MilkyWay@home, предоставившие свои компьютеры для проведения огромного количества моделирований процесса слияния двух галактик. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.
На сегодняшний день открыто несколько десятков карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути. Многие из них в течение нескольких миллиардов лет разрушаются и растягиваются приливными силами нашей галактики, порождая длинные потоки звезд и газа. Таким образом, данные системы играют для ученых роль зондов для оценки распределения массы в Млечном Пути, в том числе и темной материи, а также картирования гравитационного поля галактики.
В 2006 году был обнаружен новый звездный поток, получивший обозначение «Поток-сирота» (Orphan Stream или Orphan-Chenab Stream), так как видимого прародителя найдено не было. Он содержит старые звезды с низким содержанием металлов (химических элементов тяжелее водорода и гелия) и по традиции интерпретируется как возможный приливный поток, созданный из вещества бывшей карликовой галактики-спутника Млечного Пути. При этом оценки массы галактики-прародителя в разных исследованиях колеблются от 105 до 109 масс Солнца.
Группа астрономов во главе с Хайди Ньюберг (Heidi Jo Newberg) из Политехнического института Ренсселера опубликовала оценки массы и радиального профиля звезд и темной материи в галактике-прародителе «Потока-сироты», которые были получены благодаря проекту распределенной системы добровольных вычислений MilkyWay@home, что позволяло создать распределенный суперкомпьютер производительностью 1,5 петафлопса. Ученые при помощи моделирования N-тел создали большую группу моделей карликовых галактик различной массы и формы. Каждая карликовая галактика помещалась в гравитационное поле Млечного Пути и эволюционировала в течение заданного периода времени, образуя приливный поток. Затем смоделированный приливный поток сравнивался с измеренным распределением звезд в «Потоке-сироте» по данным наземных обзоров неба.
Heidi Jo Newberg et al. / The Astrophysical Journal, 2022
Общая масса прародителя «Потока-сироты» была оценена в 2×107 масс Солнца в пределах 300 парсек от центра галактики. В пределах этого радиуса содержалось 1,6×105 масс Солнца в виде барионной материи и 9,2×105 масс Солнца в виде темной материи, отношение масса/светимость для галактики составило 73,5. Слияние с Млечным Путем прародителя началось около 3,63 миллиарда лет назад. Значение массы прародителя потока меньше предполагаемой минимальной массы ультратусклых карликовых галактик и, если она подтвердится в ходе дальнейших исследований, то можно будет пересмотреть возможный диапазон масс таких карликовых галактик.
Ранее мы рассказывали о том, как проект распределенных вычислений Einstein@Home помог найти новый пульсар-«черную вдову».
Ученые рассказали, что происходит на светлой стороне Луны
Исследователи ВШЭ разработали математическую модель, которая объясняет левитацию заряженных пылевых частиц над освещенной Солнцем поверхностью Луны практически для любых широт. В модели впервые учитывается влияние хвоста магнитосферы Земли — особого пространства вокруг нашей планеты. Полученные данные важны для планирования космических экспедиций «Луна-25» и «Луна-27». Исследование опубликовано в журнале Physics of Plasmas.
Луну в космическом пространстве окружает плазма (ионизированный газ), которая содержит пылевые частицы твердой материи. На поверхности спутника Земли частицы пыли под воздействием фотонов, электронов и ионов солнечного ветра приобретают положительный заряд. Их взаимодействие с положительно заряженной поверхностью Луны приводит к тому, что они начинают отталкиваться, двигаться и образуют пылевую плазму.
Эти факторы позволяют предположить, что пылевая плазма на Луне должна образовываться лишь над некоторой частью поверхности Луны (в районе широт, больших чем 76°). Однако ожидается, что пылевая плазма может наблюдаться над всей освещенной поверхностью планеты. Авторы статьи разработали физико-математическую модель движения пылевой плазмы, в которой важная роль принадлежит влиянию хвоста магнитосферы Земли.
Магнитосфера нашей планеты образуется в результате взаимодействия ее магнитного поля с заряженными частицами из космоса. Под действием магнитного поля частицы, например, солнечного ветра отклоняются от своей первоначальной траектории и образуют область вокруг планеты. Она имеет несимметричную форму: с дневной стороны достигает размеров 8–14 земных радиусов, а с ночной — вытянута и образует магнитный хвост Земли длиной в несколько сотен земных радиусов.
Около четверти своей орбиты Луна находится в хвосте магнитосферы Земли, что влияет на движение частиц вдоль меридиана: под воздействием силы магнитного поля они начинают двигаться из полярной области к экватору.
Также на частицы оказывают воздействие гравитационная и электростатическая силы. Одна притягивает пылинку к поверхности, а другая, наоборот, отталкивает. Это приводит к колебаниям частиц вверх-вниз.
Затем частицы переходят в состояние левитации. Ученые связывают возникновение данного эффекта с большой продолжительностью светового дня на Луне: почти 15 земных суток. За это время процесс колебания частиц затухает, и они успевают перейти в левитирующее состояние. Как пишут ученые, наблюдаются и противоположные явления. Так, на марсианских спутниках Фобос и Деймос время затухания колебаний пылинок больше продолжительности светового дня, поэтому они не успевают перейти в состояние левитации.
«Сейчас планируются миссии “Луна-25” и “Луна-27”, они будут изучать свойства пыли и пылевой плазмы у поверхности Луны. Для их успеха необходимы предварительные исследования, — объясняет профессор НИУ ВШЭ, заведующий лабораторией плазменно-пылевых процессов в космических объектах ИКИ РАН Сергей Попель. — Сейчас, используя упрощенный подход, мы объяснили, как происходит перенос пыли над лунной поверхностью с учетом влияния магнитных полей в хвосте магнитосферы Земли. В дальнейших исследованиях необходимо будет дополнительно учесть наклон оси и наклон орбиты к плоскости земной орбиты как для Земли, так и для Луны, а также более точно учесть параметры плазмы хвоста магнитосферы».
Сегодня исполняется 35-я годовщина ярчайшей сверхновой за последние столетия!
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Angelich. Visible light image: the NASA/ESA Hubble Space Telescope. X-Ray image: The NASA Chandra X-Ray Observatory CC BY 4.0
23 февраля 1987 года астрономы зафиксировали одну из самых ярких за последние четыреста с лишним лет сверхновую звезду SN 1987A. Звездный взрыв мощностью в 100 миллионов Солнц наблюдался несколько месяцев после его открытия.
Расположенная в Большом Магеллановом Облаке — одной из галактик-спутниц Млечного Пути, SN 1987A оказалась ближайшей к Земле сверхновой за несколько столетий. Она быстро сделалась самой изученной сверхновой всех времен. Проведенные за последние тридцать лет детальные наблюдения остатка вспышки как с космическими, так и с наземными телескопами позволили астрономам исследовать процесс гибели массивной звезды в беспрецедентных подробностях, от стадии звезды до сверхновой и от сверхновой до остатка сверхновой. В результате произошел настоящий переворот в нашем понимании этих космических катаклизмов
Фактически в прямом эфире мы увидели возникновение «эха». Излучение от вспышки и энергия распада короткоживущих радиоактивных изотопов (Никеля 56 и Кобальта 56) подсветили окружающий погибшее светило кокон вещества, выброшенного им в окружающее пространство в процессе своей недолгой жизни. Внешне это выражалось в возникновении окружающих место вспышки ярких колец.
По мере распада изотопов, кольца постепенно начали тускнеть. Но затем они засияли вновь. Дело в том, что спустя 14 лет после вспышки движущаяся со скоростью 7 тысяч км/с ударная волна наконец достигла внутренней границы газопылевого кокона. Это привело к нагреву и активному излучению вещества в рентгеновском диапазоне.
Начиная с 2013 года кольца вновь начали тускнеть. Дело в том, что основательно замедлившись, ударная волна прошла основной кокон. К тому же, распалась основная часть изотопов. Согласно расчетам, кольца должны будет перестать наблюдаться где-то в следующем десятилетии. Впрочем, ученые надеются что в будущем ударная волне еще может зацепить какие-то более ранние выбросы звезды, что позволит дополнить картину ее жизни.
SN 1987A предоставила астрономам множество уникальных данных о сверхновых, но также породила одну загадку. До сих пор им так и не удалось найти ее остаток. Исходя из расчетной массы звезды, в результате ее коллапса должна была возникнуть нейтронная звезда. На это же указывают и зафиксированные нейтрино. Но, несмотря на все усилия, пульсар так и не удалось обнаружить.
Согласно одной теории, как в том анекдоте нейтронную звезду хоть и не видно, но на самом деле она есть, просто скрыта не пропускающими ничего облаками пыли. По другой версии, по каким-то причинам у него крайне слабое магнитное поле. По третьей, пульсар захватил часть выброшенного при вспышке вещества, набрал массу, превышающую предел Оппенгеймера-Волкова, и превратился в черную дыру. Проблема в том, что никаких следов деятельности этой гипотетической черной дыры пока так и не было найдено. Есть и более необычные версии, вроде того, что при вспышке образовалась что-то куда более экзотическое, вроде кварковой звезды.
Остается надеяться, что в будущем астрономы прояснят загадку пропавшего остатка SN 1987A. Что же касается выброшенного ей вещества, то оно рассеется по галактике и со временем войдет в состав новых светил и планетных систем, а может даже и каких-то живых существ. В конце концов, как говорил один классик, все мы состоим из звездной пыли. https://aboutspacejornal.net/2022/02/23/сегодня-исполняется-35-я-годовщина-ярча/
Подробные снимки гигантской ударной волны, протянувшейся в космосе на 6,5 миллиона световых лет
Международная команда астрономов под руководством исследователей из Гамбургской обсерватории, Германия, сделали самые подробные снимки крупнейшей ударной волны, когда-либо наблюдаемой в истории астрономии. Эти наблюдения базируются на данных, собранных при помощи радиотелескопа MeerKAT, расположенного на территории Южной Африки.
Галактики распределены по Вселенной не равномерно, они концентрируются в так называемые скопления галактик, внутри которых галактики-члены скопления удерживаются вместе под действием гравитации. Но гравитация также приводит к взаимному притяжению между самими скоплениями галактик – и столкновения становятся неизбежными. Столкновения между скоплениями галактик являются крупнейшими астрономическими событиями во Вселенной.
Когда сталкиваются скопления галактик, происходит формирование гигантских ударных волн, движущихся сквозь вновь сформированное скопление галактик. В новом исследовании международная группа астрономов под руководством доктора Франческо де Гасперина (Francesco de Gasperin), приглашенного сотрудника Гамбургской обсерватории, успешно получила изображения крупнейшей ударной волны, когда-либо наблюдаемой в истории астрономии, при помощи данных, собранных с использованием радиотелескопа MeerKAT. Эти снимки высокого разрешения скопления галактик Абель 3667 дают новую уникальную информацию о структуре космических ударных волн.
«Космические ударные волны полны сюрпризов и имеют значительно более сложную структуру, чем мы предполагали ранее», - сказал Франческо де Гасперини и объяснил: «Эти ударные волны действуют как гигантские ускорители частиц и ускоряют электроны до скоростей, близких к скорости света. Когда эти быстрые электроны попадают в магнитное поле, они испускают длинноволновое излучение, которое можно наблюдать при помощи радиотелескопов. Эти ударные волны пронизаны замысловато переплетенными яркими филаментами, по которым можно проследить направление линий гигантских магнитных полей, а также расположение тех областей, где происходит ускорение электронов».
Одним из ключевых направлений исследований, проводимых в Гамбургской обсерватории, является изучение скоплений галактик. Скопление галактик Абель 3667 особенно хорошо наблюдается при помощи телескопа радио MeerKAT, расположенного в Южном полушарии, поскольку оно находится относительно близко к нам. Скопление Абель 3667 было сформировано около одного миллиарда лет назад, однако то, что ученые наблюдают в этом скоплении сегодня, на самом деле происходило примерно 800 миллионов лет назад. В это время ударные волны распространялись со скоростью примерно в 1500 километров в секунду и имели размеры порядка 60 диаметров Млечного пути.
Гигантские черные дыры слились в гравитационном танце в центре галактики
На расстоянии в 9 миллиардов световых лет от нас две сверхмассивные черные дыры (СМЧД) обращаются друг относительно друга с периодом в два года. Каждое из этих двух гигантских тел имеет массу порядка сотен миллионов масс Солнца, и объекты разделены расстоянием, превышающим расстояние между Солнцем и Плутоном примерно в 50 раз. Когда через 10 000 лет произойдет окончательное слияние этой пары, мощнейшее столкновение сотрясет космическое пространство-время, и гравитационные волны прокатятся по всей Вселенной.
Команда астрономов под руководством Сандры О’Нил (Sandra O"Neill) из Калифорнийского технологического института («Калтех») обнаружила признаки того, что именно такой сценарий разворачивается в окрестностях мощного высокоэнергетического объекта, известного как квазар. Квазары представляют собой активные ядра галактик, в которых СМЧД высасывает материал из окружающего ее диска. В некоторых квазарах СМЧД формирует джет, движущийся со скоростью, близкой к скорости света. Квазар, наблюдаемый в этом новом исследовании, PKS 2131-021, относится к подклассу квазаров, называемому блазарами, для которых характерны джеты, направленные в сторону Земли. Астрономы уже давно догадываются о существовании квазаров с двойными центральными СМЧД, но обнаружение прямых доказательств наличия в наблюдаемой Вселенной таких объектов до сих пор было затруднено.
В своем новом исследовании астрономы указывают, что объект PKS 2131-021 является в настоящее время второй по счету известной науке возможной парой СМЧД, обнаруженной на этапе слияния. Первая такая возможная пара, входящая в состав квазара OJ 287, разделена большим расстоянием и имеет орбитальный период около 9 лет, в то время как пара PKS 2131-021 совершает один оборот в течение двух лет.
Убедительные доказательства наличия двух СМЧД в центре изучаемого квазара PKS 2131-021 удалось получить на основе архива радионаблюдений этого источника, охватывающего период в 45 лет. Согласно исследованию, мощный джет, испускаемый со стороны одной из двух черных дыр, испытывает периодические пространственные смещения, обусловленные орбитальным движением пары. Это приводит к периодическим изменениям светимости квазара в радиодиапазоне. Пять разных обсерваторий зарегистрировали эти изменения, включая обсерватории Owens Valley Radio Observatory (OVRO) Калтеха, Michigan Radio Astronomy Observatory (UMRAO) Мичиганского университета, Haystack Observatory Массачусетского технологического института, Национальную радиоастрономическую обсерваторию США, комплекс Metsähovi Radio Observatory, расположенный на территории Финляндии, и космический спутник Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) НАСА.
Церера: органические вещества и отложения солей в ударном кратере Урвара
Третий по величине кратер на поверхности карликовой планеты Цереры демонстрировал геологическую активность по крайней мере однажды, спустя много миллионов лет после его формирования. В новой научной работе исследователи из Института изучения Солнечной системы Общества Макса Планка, Германия, и других научных организаций представили самое подробное на сегодняшний день исследование кратера Урвара. Впервые были проанализированы снимки, сделанные при помощи бортовой камеры аппарата Dawn НАСА, на которых видны структуры размерами всего лишь в несколько метров. Космический аппарат Dawn вошел на орбиту вокруг карликовой планеты в 2015 г. и изучал ее с близкого расстояния на протяжении 3,5 года. Так же, как и знаменитый кратер Оккатор, кратер Урвара демонстрирует признаки криовулканической активности, считают исследователи. Это исследование свидетельствует в пользу гипотезы существования гигантского океана соленой воды под поверхностью Цереры, часть которого может находиться в жидком состоянии по настоящее время.
Эти снимки высокого разрешения кратера Урвара демонстрируют геологически разнообразный ландшафт. Анализ выявил, что породы различных областей кратера имеют разный возраст, который может отличаться до 100 миллионов лет. Это указывает на то, что через довольно большое время после завершения формирования кратера имели место процессы изменения поверхности. Возраст поверхности исследователи определили по числу кратеров, которое в случае тел, не обладающих атмосферой, закономерно растет при переходе от молодых поверхностей к более древним. Согласно имеющимся у ученых моделям, возраст самых древних пород кратера Урвара составляет около 250 миллионов лет. В это время происходило формирование самого кратера. Более молодые поверхности в границах кратера представляют собой обширные гладкие, темные зоны, а также впадины, которые, вероятно, формировались в результате удаления газа из-под поверхности карликовой планеты.
Кроме того, анализ отраженного от поверхности света показал, что яркий материал представляет собой соли, а вдоль отложений солей наблюдаются отложения органических веществ. Такая комбинация из органики и солей прежде не наблюдалась на поверхности карликовой планеты. Отложения органических соединений являются достаточно молодыми. Происхождение солей исследователи связывают с просачиванием соленой воды из подповерхностного океана, происхождение органики устанавливается.
Астрономы впервые нашли экзопланету с кратной орбитой при помощи доплеровской спектроскопии
NASA / JPL-Caltech
Астрономы впервые обнаружили экзопланету с кратной орбитой при помощи доплеровской спектроскопии. Целью наблюдений стала уже известная планета Kepler-16 (AB) b, вращающаяся вокруг двойной системы звезд. Заодно ученые уточнили массу экзопланеты, которая меньше массы Юпитера в три раза. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Системы из двух и более звезд широко распространены в Млечном Пути и в подобных системах часто находят экзопланеты, обращающиеся вокруг одной из звезд системы. Гораздо реже ученые открывают экзопланеты, которые обращаются сразу вокруг двух звезд, которые называют планетами с кратной орбитой. На сегодняшний день список обнаруженных объектов такого типа невелик: телескопы «Кеплер» и TESS нашли 15 планет с кратной орбитой в двойных системах звезд при помощи транзитного метода, еще пара открытий была сделана при помощи прямых наблюдений и гравитационного микролинзирования. Однако до сих пор не было случаев регистрации экзопланеты с кратной орбитой при помощи метода радиальных скоростей или доплеровской спектроскопии, который отслеживает гравитационное влияние экзопланет на их родительские звезды.
Группа астрономов во главе с Амори Трио (Amaury Triaud) из Бирмингемского университета сообщила о том, что им удалось обнаружить экзопланету с кратной орбитой при помощи доплеровской спектроскопии. Они вели наблюдения за затменной двойной звездой Kepler-16 (AB), расположенной в 245 световых годах от Солнца, при помощи спектрографа SOPHIE, установленного на 193-сантиметровом телескопе Обсерватории Верхнего Прованса. Наблюдения велись в период с 2016 по 2021 год в рамках обзора BEBOP (Binaries Escorted By Orbiting Planets).
Kepler-16A состоит из К-карлика с массой 0,65 массы Солнца и М-карлика с массой 0,2 массы Солнца, которые вращаются вокруг общего центра масс с периодом 41,1 дня. Эта система примечательна тем, что содержит первую известную экзопланету с кратной орбитой Kepler-16 (AB) b, которая была открыта в 2011 году транзитным методом при помощи космического телескопа «Кеплер» и характеризуется как газовый гигант с орбитальным периодом 229 дней.
Анализ данных наблюдений спектрографа SOPHIE позволил ученым обнаружить Kepler-16 (AB) b уже при помощи доплеровской спектроскопии, а также пересмотреть массу экзопланеты, которая составила 0,313±0,039 массы Юпитера, что не сильно отличается от ранних оценок. Ученые пришли к выводу, что наземные телескопы, использующие данный метод, способны открыть большое количество подобных экзопланет, при этом суммарное время наблюдений будет не очень большим, а погрешность измерений — низкой.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы отыскали первого кандидата в экзопланеты с кратной орбитой в тройной системе звезд.
Пояснение: β Лебедя видна невооруженным глазом как одиночная яркая звезда. Она удалена от нас на 420 световых лет и отмечает основание Северного Креста – знаменитого астеризма в созвездии Лебедя. Однако если посмотреть в окуляр небольшого телескопа, станет ясно, что это красивая двойная звезда, компоненты которой окрашены золотистым и голубым цветами – настоящее сокровище ночного неба. β Лебедя известна также как Альбирео, она обозначается Альбирео AB, чтобы показать, что звезда состоит из двух ярких компонентов. Эффектное различие цветов показано на этом телескопическом изображении, а на врезке справа демонстрируются спектры этих звезд. Спектр Альбирео А показан вверху, это гигантская звезда класса K, она холоднее Солнца и излучает большую часть энергии в желтом и красном диапазонах. Спектр Альбирео B – внизу, это звезда главной последовательности, она горячее Солнца и излучает больше энергии в голубом и фиолетовом диапазонах. Известно, что Альбирео A – двойная звезда. Две звезды обращаются вокруг общего центра масс, однако они расположены слишком близко, чтобы увидеть их раздельно в небольшой телескоп. Хорошо разделенные Альбирео A и B скорее всего являются не физически связанной системой, а оптической двойной звездой, потому что движение в пространстве двух компонентов различается. http://www.astronet.ru/db/msg/1815321
Луноход обнаружил загадочные стеклянные сферы на темной стороне Луны
Китайская миссия Yutu-2 сделала еще одно захватывающее открытие на обратной стороне Луны. Поблескивая среди сухой серой пыли, панорамная камера марсохода выхватила две маленькие сферы из полупрозрачного стекла.
Такие шарики могут записывать информацию об истории Луны, включая состав ее мантии и ударные события. Yutu-2 не удалось получить данные о составе, но они могут стать важными объектами исследований в будущем.
Стекло не редкость на Луне. Материал образуется, когда силикатный материал подвергается воздействию высокой температуры, и оба ингредиента доступны на Луне.
В лунном прошлом был обширный вулканизм, приведший к образованию вулканического стекла; и удары более мелких объектов, таких как метеориты, также вызывают сильное тепло, что приводит к образованию стекла.
По словам группы ученых во главе с планетарным геологом Чжиюн Сяо из Университета Сунь Ятсена и Китайской академии наук, именно последнее может стоять за шариками, наблюдаемыми Yutu-2.
Эти шарики были обнаружены рядом со свежими кратерами, что может указывать на то, что они образовались во время ударов метеоритов, хотя возможно, что они уже присутствовали, были погребены под поверхностью и были просто выброшены на поверхность в результате столкновений с метеоритами .
Тем не менее, команда считает, что наиболее вероятным объяснением является то, что они образовались из вулканического стекла, называемого анортозитом, которое снова расплавилось при ударе, превратившись в полупрозрачные круглые шарики.
Статья с подробным описанием открытия опубликована в журнале Science Bulletin.
Челябинский метеорит мог образоваться во время столкновения, которое сформировало Луну
Международная команда ученых изучила состав суперболида, разрушившегося над Челябинском 15 февраля 2013 года, и пришла к выводу, что в прошлом он мог участвовать в том гигантском столкновении, которое образовало Луну.
История столкновений астероидов — настоящий архив Солнечной системы. При помощи метеоритов, упавших на Землю, ученые могут получить доступ к части этого архива. Ведь такие камни «плавают» в безвоздушном пространстве миллиарды лет, поэтому остаются практически неизменными, а «записанная» на них история не стирается. В частности, история их столкновений с другими небесными телами.
Однако при попадании на Землю следы этой истории оказываются отчасти «затертыми», поскольку земные геологические и погодные процессы на них сильно влияют. В итоге в метеоритах присутствуют минералы разного возраста, так что расшифровать жизненный путь того или иного космического гостя непросто.
Ученые из Кембриджского университета (Великобритания) и Института геологии и геофизики Китайской академии наук (Китай) объединили анализ фосфатных U-Pb возрастов (уран-свинцового датирования) и микротекстур челябинского метеорита. Их выводы представлены в журнале Communications Earth & Environment.
Это новый способ датировки истории таких объектов на микроскопическом уровне. Внимание ученых было направлено на фосфатные минералы метеорита, которые претерпели изменения под влиянием нагрева во время столкновений, из-за чего изменилась их кристаллическая структура.
Выяснилось, что до того, как упасть на Землю, челябинский метеорит (тогда еще метеороид) уже пережил два удара: 4,5 миллиарда лет назад, то есть на заре появления Солнечной системы, и около 50 миллионов лет назад, когда по деревьям еще вовсю прыгали какие-нибудь архицебусы — наши далекие предки, похожие на долгопятов.
Первый удар был очень сильным и разбил фосфатные минералы на мелкие кусочки, подвергнув их воздействию высоких температур. Второй удар был куда менее серьезным: давление и температура воздействия оказались существенно меньше.
Возраст первого удара хорошо согласуется с другими исследованиями разных метеоритов, которые были разбиты на мелкие осколки около 4,47 миллиарда лет назад. Примерно в этот временной интервал, как предполагают ученые, попадает древнее столкновение Земли с гипотетической планетой Тейя, которое могло сформировать Луну (впрочем, на этот счет существуют и другие гипотезы, о которых Naked Science писал не так давно).
Она заставляет пересмотреть стратегию поиска темной материи.
Моделирование, проведенное на суперкомпьютере «Cori», показало, что наиболее предпочтительный на сегодня кандидат в частицу темной материи – аскион – ускользал от нас по причине неверно рассчитанного диапазона его массы и, как следствие, завязанных на ней конструктивных особенностях инструментов, нацеленных на регистрацию. Результаты исследования и выводы ученых представлены в журнале Nature Communications.
«Используя новые вычислительные методы, мы смоделировали эпоху, когда должны были быть созданы аксионы, это примерно через одну миллиардную от миллиардной от миллиардной доли секунды после возникновения Вселенной», – рассказывают авторы исследования.
Художественное представление гало темной материи, окружающего Млечный Путь. Credit: L. Calcada/ESO
Расчеты показали, что масса гипотетической частицы более чем в два раза больше предполагаемой ранее теоретиками и лежит в диапазоне от 40 до 180 микроэлектронвольт, или примерно одна десятимиллиардная часть массы электрона. При этом наиболее вероятная масса близка к 65 микроэлектронвольтам.
Это означает, что распространенный тип эксперимента по обнаружению этих неуловимых частиц – микроволновая резонансная камера, которая нацелена на регистрацию преобразования аксиона в слабую электромагнитную волну – не сможет их обнаружить ни при каких модификациях, так как сигнал всегда будет потерян в шуме.
«Наша работа дает самую точную на сегодня оценку массы аксиона и указывает на диапазон, который в настоящее время не исследуется в лабораториях. Нам предстоит много усилий по созданию нового типа эксперимента для фиксации аксионных возбуждений и, если постинфляционный сценарий их образования верен, то через несколько десятилетий мы можем приблизиться к открытию этой частицы, при условии, что она существует», – заявили авторы исследования.
Главный кандидат на темную материю
Гипотетическая частица аксион слабо взаимодействует с обычной материей. Ее существование было предложено в 1978 году, и она может объяснить, почему спин нейтрона не прецессирует и не колеблется в электрическом поле.
«Согласно теории, аксион подавляет эту прецессию в нейтроне. На сегодня это лучшая идея, которая у нас есть, чтобы объяснить это странное поведение», – отметил Бенджамин Сафди, ведущий автор исследования из Калифорнийского университета в Беркли (США).
В 1980-х годах аксион стали рассматривать как кандидата на частицу темной матери, и были предприняты первые попытки обнаружить его. Используя теорию взаимодействия фундаментальных частиц, так называемую Стандартную модель, дополненную теориями Большого взрыва и Стандартной космологической модели, можно рассчитать точную массу аксиона, но уравнения настолько сложны, что на данный момент у физиков есть только оценки, которые сильно различаются. Поскольку масса известна неточно, при поиске с использованием микроволновых резонаторов, по существу, сложных радиоприемников, их приходится настраиваться на миллионы частотных каналов, чтобы попытаться найти тот, который соответствует массе аксиона.
Снимок Малого Магелланова Облака с наложенной (справа) смоделированной темной материей. Credits: Dark matter, R. Caputo et al. 2016; background, Axel Mellinger, Central Michigan University
В поисках более точной массы аксиона физики разработали специализированный код, в котором моделируемая небольшая часть расширяющейся Вселенной представляется трехмерной сеткой. При адаптивном уточнении сетки она становится более детализированной вокруг интересующих областей и менее детализированной в пространстве, где ничего особенного не происходит. Это концентрирует вычислительную мощность на наиболее важных частях моделирования.
Подход позволил увидеть в тысячи раз больше деталей в местах образования аксионов, что привело к более точному определению их общего количества. Затем, основываясь на содержании темной материи во Вселенной, физики рассчитали массу частицы.
«Моделирование показало, что после эпохи инфляции формировались маленькие торнадо в виде струн, которые были окутаны аксионами. Эти струны извивались, образовывали петли и претерпевали множество насильственных динамических процессов во время расширения Вселенной, а обнимающие их аксионы пытались удержаться. Но когда происходило что-то слишком жестокое, аксионы сбрасывались со струн, а затем, намного позже, становились темной материей. Отслеживание оторвавшихся аксионов позволит точнее предсказать общее количество образовавшейся темной материи», – пояснил Бенджамин Сафди.
В симуляции ранней Вселенной вскоре после Большого взрыва торнадоподобные струны отбрасывают аксионные частицы. Эти аксионы должны существовать и сегодня и могут быть темной материей. Credit: Malte Buschmann, Princeton University
В дальнейшем физики планируют провести серию симуляций с большим разрешением, что позволит уменьшить неопределенность и точнее рассчитать массу аксиона. Это, в свою очередь, облегчит поиск этих гиоптетических частиц и в итоге либо приведет к их регистрации, либо окончательно исключит существование. https://in-space.ru/fiziki-utochnili-massu-aksiona/
1 марта: Ракета United Launch Alliance Atlas V запустит метеорологический спутник GOES-T для НАСА и NOAA. Она стартует с космического стартового комплекса 41 на станции космических сил мыса Канаверал во Флориде во время двухчасового окна запуска, которое открывается в 21:38 GMT.
2 марта: Новолуние в 17:34 GMT.
3 марта: Ракета SpaceX Falcon 9 запустит партию широкополосных интернет-спутников Starlink из Космического центра Кеннеди во Флориде в 17:42 GMT.
4 марта: Ракета Arianespace на ракете "Союз" запустит 36 интернет-спутников для OneWeb. Миссия под названием OneWeb 14 стартует с космодрома Байконур в Казахстане в 22:41 GMT.
12 марта: Соединение Венеры и Марса. Две планеты будут находиться на расстоянии около 4 градусов друг от друга в рассветном небе. Ищите пару в созвездии Козерога до восхода солнца.
19 марта: Ракета Rocket Lab Electron запустит миссию НАСА Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE) на Луну с полуострова Махия в Новой Зеландии.
18 марта: Полнолуние марта, известное как Червячная Луна, наступает в 07:18 GMT.
18 марта: Российская ракета "Союз" запустит миссию "Союз МС-21" с экипажем на Международную космическую станцию с российскими космонавтами Олегом Артемьевым, Денисом Матвеевым и Сергеем Корсаковым. Миссия стартует с космодрома Байконур в Казахстане в 15:55 по Гринвичу.
20 марта: Весеннее равноденствие. Сегодня отмечается первый день весны в Северном полушарии и первый день осени в Южном полушарии.
20 марта: Ракета NASA Space Launch System (SLS) отправится в свой первый испытательный полет без экипажа Orion crew capsule для миссии, известной как Artemis 1. Космический корабль Orion будет вращаться вокруг Луны, прежде чем вернуться на Землю для приводнения в Тихом океане.
27-29 марта: Марс, Венера и Сатурн образуют небольшой треугольник в предрассветном небе возле убывающего полумесяца. Ищите трио в созвездии Козерога до восхода солнца.
30 марта: Axiom Space запустит Ax-1, первую частную миссию на Международную космическую станцию. Четыре члена экипажа полетят на космическую станцию на космическом корабле SpaceX Crew Dragon и останутся на орбите в течение восьми дней. Миссия стартует из Космического центра Кеннеди НАСА во Флориде на ракете SpaceX Falcon 9 в 18:46 GMT.
Также планируется запустить в марте:
Ракета Rocket Lab Electron запустит два небольших спутника для флота по наблюдению за землей BlackSky Global. Она взлетит с полуострова Махия в Новой Зеландии.
Starship SpaceX может стартовать в свой первый орбитальный испытательный полет с объекта компании "Starbase", который находится недалеко от деревни Бока-Чика в Южном Техасе. https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0226133838
Установлено происхождение самого близкого к Земле известного быстрого радиовсплеска
Астрономы были удивлены, установив происхождение самого близкого к Земле источника таинственных вспышек в небе, называемых быстрыми радиовсплесками. Прецизионные измерения, выполненные при помощи радиотелескопов, показали, что эти вспышки рождаются среди старых звезд, причем формируются в соответствии с весьма необычным механизмом. Источник этих вспышек, расположенный в спиральной галактике M81, является самым близким к Земле из известных источников этого типа.
Быстрые радиовсплески представляют собой неожиданные, экстремально короткие вспышки излучения в космическом пространстве. Астрономы не могут понять природу этих вспышек с момента их открытия, состоявшегося в 2007 г. До настоящего времени эти события наблюдались только в радиодиапазоне.
Каждая такая вспышка длится лишь тысячные доли секунды. Тем не менее, за это время передается столько же энергии, сколько наше Солнце излучает за сутки. Каждый день на небе наблюдаются сотни быстрых радиовсплесков, по всем направлениям. Большинство источников этих вспышек лежит на гигантских расстояниях от Земли, в галактиках, удаленных от нашей планеты на миллиарды световых лет.
В двух новых научных работах международная команда астрономов под руководством Франца Кристена (Franz Kirsten) из Технического университета Чалмерс, Швеция, провела прецизионные измерения параметров повторяющегося быстрого радиовсплеска, открытого в январе 2020 г. в направлении созвездия Большой медведицы.
В результате анализа ученым удалось установить, что местом происхождения изучаемого источника является галактика Мессье 81 (М81), расположенная на расстоянии около 12 миллионов световых лет от нас. Это делает изучаемый источник самым близким к нам местом происхождения быстрых радиовспышек, известным ученым.
Более того, как выяснилось, этот быстрый радиовсплеск происходит с периферии галактики М81, из шарового скопления звезд. Этот результат вызвал у ученых удивление, поскольку обычно источники быстрых радиовспышек находят в окрестностях, более богатых молодыми, массивными звездами. В скоплениях молодых звезд часто происходят звездные взрывы, после которых остаются намагниченные остатки звезд, называемые магнетарами, которые часто связывают с быстрыми радиовспышками.
Поэтому в качестве рабочей гипотезы Кристен и его группа предположили, что источником наблюдаемых ими радиовспышек является необычный магнетар, сформировавшийся в результате аккреции материала с одного белого карлика на другой. Белые карлики представляют собой остатки звезд небольшой массы, и превращение двух белых карликов в экзотический магнтер может произойти в условиях тесного шарового скопления при сближении двух таких объектов до начала эффективного гравитационного взаимодействия с перетеканием массы с одного белого карлика на другой. В результате аккреции массы белый карлик превращается в сверхплотную нейтронную звезду с мощным магнитным полем, называемую магнетаром, которая дает начало быстрым радиовспышкам, считают Кристен и его группа.
Левитация частиц пыли на яркой стороне Луны оказалась связана с магнитным хвостом Земли
Исследователи из Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» разработали математическую модель, которая объясняет левитацию заряженных частиц над освещенной Солнцем поверхностью Луны почти на любых широтах. Впервые модель учитывает магнитный хвост Земли – область в окрестностях нашей планеты, отличающуюся особыми свойствами. Эти данные помогут при планировании будущих лунных миссий «Луна-25» и «Луна-27».
В космическом пространстве Луна окружена плазмой (ионизированным газом), которая содержит твердые частицы пыли. На поверхности Луны частицы пыли, в которые врезаются фотоны, электроны и ионы солнечного ветра, получают положительный заряд. Их взаимодействие с положительно заряженной поверхностью Луны вызывает отскакивание частиц пыли и формирование облаков плазмы, состоящей из пыли.
В результате действия этих факторов лунная плазма, состоящая из пыли, должна эволюционировать только над частью поверхности Луны (на широтах выше 76 градусов). Однако на самом деле ожидается, что плазма, состоящая из пыли, может наблюдаться на всей поверхности обращенной к Солнце стороны Луны. Новая модель, разработанная авторами работы, позволяет объяснить этот факт, с учетом роли магнитного хвоста нашей планеты.
Магнитосфера Земли эволюционирует, благодаря взаимодействию между магнитным полем планеты и заряженными частицами из космоса. Под действием магнитного поля, например, частицы солнечного ветра отклоняются от исходной траектории и формируют облако вокруг планеты. Оно является асимметричным – на дневной стороне его размер составляет 8-14 радиусов Земли, а на ночной стороне магнитное поле вытягивается на сотни радиусов нашей планеты, формируя протяженный магнитный хвост.
На протяжении одной четверти своей орбиты Луна находится внутри магнитного хвоста Земли, который влияет на движение частиц вдоль меридиана – под действием магнитного поля они начинают двигаться от полярных областей к экватору.
На эти частицы действуют как гравитационные, так и электростатические силы. Первые притягивают частицы к поверхности Луны, в то время как вторые – вызывают их отталкивание. В результате наблюдается вертикальная осцилляция частиц.
После этого частицы переходят в состояние левитации. Авторы статьи объясняют это тем, что на Луне солнечный день длится достаточно долго – почти 15 земных дней. За это время процесс осцилляции успевает стихнуть, то есть у частиц оказывается достаточно времени для достижения состояния левитации. Согласно исследователям, известны случаи, когда наблюдалось противоположное явление. Например, на спутниках Марса Фобосе и Деймосе продолжительность прекращения осцилляций частиц пыли превышает продолжительность солнечного дня, поэтому они не успевают перейти в состояние левитации.
Станция Dawn нашла остатки рассола и органику в третьем по величине кратере Цереры
Andreas Nathues et al. / Nature Communications, 2022
Планетологи, работающие с данными автоматической станции Dawn, представили результаты исследований третьего по величине ударного кратера Урвара на карликовой планете Церера. Результаты работы подтверждают гипотезу о том, что Церера была и является до сих пор геологически активным миром, а соли и органические вещества играли важную роль в ее эволюции. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Церера — крупнейший (940 километров в диаметре) объект в Главном поясе астероидов. Она формировалась в самый ранний период образования Солнечной системы, поэтому понимание ее внутреннего строения и состава позволяет получить представление о формировании и эволюции богатых летучими веществами зародышей планет, которые возникли в протопланетном диске. С 2015 по 2018 год на орбите карликовой планеты работала автоматическая станция Dawn, которая собрала огромное количество уникальных научных данных, в частности стало известно, что Церера демонстрирует криовулканическую активность и состоит из тонкого слоя реголита и ледяной коры, сформированной за счет замерзания древнего водного океана, мантии и ядра.
Группа планетологов во главе с Андреасом Нэтьюсом (Andreas Nathues) из Института исследований солнечной системы Общества имени Макса Планка опубликовала результаты анализа снимков высокого разрешения и данных наблюдений спектрометра VIR станции Dawn за древним ударным бассейном Урвара (Urvara). Диаметр кратера составляет 170 километров, это третья по величине ударная структура на Церере, исследование которой позволяет узнать больше о коре карликовой планеты. Возраст кратера был оценен в 250 миллионов лет, при этом разница между возрастом кратера и возрастом его южной части составляет 100 миллионов лет.
Положение кратера Урвара на глобальной цветной мозаике Цереры (а) и детальное изображение кратера (b). Andreas Nathues et al. / Nature Communications, 2022
Кратер располагается на переходе между экваториальной зоной с гладким рельефом и высокими широтами, где рельеф поверхности более грубый. У кратера четко очерченные стены переменной высоты с обширными террасами на юге и крутыми уступами на севере и северо-востоке. Центральная яма кратера обладает диаметром 20 километров и глубиной 0,56 километра, подобные структуры требуют высокого содержания летучих веществ в коре. Центральный гребень расположен не в центре кратера и обладает высотой примерно три километра, на его склонах видны множественные яркие зернистые потоки, которые берут начало из небольших ярких обнажений породы. Гребень отмечает самую высокую часть протяженной структуры, отделяющей приподнятый северный ярус кратера от южного. Уступы на нем обладают блочной структурой и демонстрируют наличие валунов и осыпей, что говорит о неоднородности состава скал.
Центральные гребни наблюдаются во многих крупных кратерах Цереры, возможно они формируются из-за косых столкновений или быть остатками обрушившихся центральных пиков. В случае Урвары центральный хребет скорей является остатком обрушившегося центрального пика, а не следствием косого удара, и может содержать вещества, поднятые из глубин до 50 километров. В частности, концентрированные обнажения яркого материала (солей), толщиной несколько метров, наблюдающиеся вдоль верхнего центрального гребня кратера могут брать начало из подповерхностных резервуаров с рассолом и быть результатом криовулканизма или поднятия слоя с рассолом с последующим испарением воды. Однако еще предстоит объяснить, почему отложения солей встречаются, в основном, на центральном гребне, а не на дне кратера.
Одна из самых глубоких областей в Урваре к югу от центрального гребня демонстрирует волнистый неоднородный рельеф с многочисленными неглубокими впадинами, возможно она сформировалась за счет дегазации богатых летучими веществами подповерхностных слоев, что согласуется с идеей появления центральной ямы за счет частичного обрушения центрального пика кратера.
Andreas Nathues et al. / Nature Communications, 2022
Обнажения центрального гребня по своим спектральным характеристикам отличаются от знаменитых ярких пятен в кратере Оккатор, что говорит о разном составе солей. Кроме того, ученые отыскали любопытный участок размером 0,1×0,5 километра на западном дне кратера, который расположен на уступе и демонстрирует наличие мелкозернистого материала, богатого органическими веществами. При этом нет очевидных признаков того, что материал был обнажен за счет ударного воздействия. Это первая подобная находка на Церере за пределами кратера Эрнутет и вокруг него.
О том, как миссия Dawn изменила наши представления о Церере можно прочесть в материале «Мертвое море в поясе астероидов».
Обнаружена черная дыра, которая вращается «на боку»
Финские ученые обнаружили, что ось вращения черной дыры в двойной системе MAXI J1820+070 наклонена более чем на 40 градусов относительно оси орбиты звезды-компаньона. Открытие бросает вызов текущим теоретическим моделям образования черных дыр, сообщает пресс-служба Университета Турку. Результаты наблюдений опубликованы в журнале Science.
Как правило, в космических системах, где мелкие объекты вращаются вокруг центрального массивного тела, собственная ось вращения этого тела в значительной степени совпадает с осью вращения его спутников. Это верно и для нашей Солнечной системы: планеты вращаются вокруг Солнца в плоскости, которая примерно совпадает с экваториальной плоскостью Солнца. Наклон оси вращения Солнца по отношению к оси орбиты Земли составляет всего семь градусов.
Тем не менее, это правило не работает в таких системах, как MAXI J1820+070, которая состоит из чредой дыры и звезды. Черные дыры в подобных системах образовались в результате космического катаклизма – коллапса массивной звезды. «Теперь мы видим черную дыру, увлекающую за собой вещество ближайшей, более легкой звезды-компаньона, вращающейся вокруг нее, мы видим яркое оптическое и рентгеновское излучение как последний вздох падающего вещества, а также радиоизлучение релятивистских струй, выброшенных из системы», — говорит Юрий Поутанен (Juri Poutanen), профессор астрономии Университета Турку и ведущий автор статьи.
Следя за этими струями, исследователи смогли очень точно определить направление оси вращения черной дыры. Поскольку количество газа, падающего от звезды-компаньона в черную дыру, позже начало уменьшаться, система потускнела, и большая часть света в системе исходила от звезды. Учитывая это, исследователи смогли измерить наклон орбиты с помощью спектроскопических методов.
Подобные образования уже неоднократно обнаруживались на Марсе.
25 февраля 2022 года марсоход NASA «Curiosity» на первый взгляд сфотографировал что-то довольно загадочное на поверхности Красной планеты – объект, который выглядит как крошечный цветок или коралл. Однако после анализа команда миссии подтвердила, что на самом деле на снимке минеральное образование с тонкими структурами, созданными в результате осаждения минералов из воды.
Необычный камень на Марсе. Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Марсоход «Curiosity» и его коллеги ранее уже неоднократно фотографировали подобные необычные образования, которые называются диагенетическими кластерами кристаллов и состоят из сульфатов.
Ученые считают, что изначально эта и другие аналогичные ей структуры были встроены в скалу, которая со временем разрушилась, но минеральные скопления оказались устойчивыми к эрозии.
3D-модель необычного камня на Марсе. Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Ускорение выбросов со стороны квазаров происходит на расстояниях порядка десятков парсеков
Доктор Хе Чжичэн (He Zhicheng) и его коллеги из Университета науки и технологии Китая Китайской академии наук открыли новый способ измерения физических свойств галактического ионизированного газа, а также впервые обнаружили, что ускорение выбросов со стороны квазаров происходит на расстояниях в десятки парсеков.
Согласно современным моделям формирования и эволюции галактик, механизм обратной связи со стороны активных ядер галактик (АЯГ) предполагает, что на эволюцию гигантской черной дыры, расположенной в центре галактики, оказывает влияние выдувание ионизированного газа, или выбросы со стороны квазара, предотвращая потенциально возможный чрезмерный рост черной дыры. Эти исходящие потоки, которые возвращают материю и энергию в родительскую галактику, представляют собой одно из наиболее важных проявлений обратной связи со стороны АЯГ.
Однако до сих пор знания ученых о выбросах со стороны активных галактик были весьма ограничены, поскольку один из важнейших факторов, масштаб исходящих потоков, в основном устанавливался по наблюдаемым спектральным линиям поглощения, смещенным в синюю область. Полученные таким образом результаты были ненадежными, поскольку сильно зависели от принимаемой модели.
Доктор Хе разработал новый подход, исходя из своих предыдущих исследований. Он предположил, что изменения в параметрах спектральных линий поглощения, смещенных в синюю область, могут стать мощным инструментом изучения исходящих галактических потоков. В новой работе ученый развивает предложенный метод, рассматривая как амплитуду, так и фазу функции, описывающей реакцию ионизированного газа на действие излучения. Хе и его команда получили кинетические данные по исходящим потокам со стороны квазара и открыли, что ускорение происходит на расстояниях порядка десятков парсеков, что намного больше, по сравнению с предыдущими оценками, основанными на традиционной модели ветров аккреционного диска.
Хе и его коллеги также обнаружили, что причиной ускорения выбросов со стороны квазаров может являться пыль межзвездной среды, поскольку поперечное сечение зоны взаимодействия между пылью и ультрафиолетовым излучением аккреционного диска существенно превышает сечение томсоновского рассеяния на свободных электронах. Выполненные коллективом расчеты подтвердили эту гипотезу, а предполагаемый масштаб расстояний, на которых формируется исходящий поток, совпал с масштабом кольца пыли, что стало надежным подтверждением высказанного предположения.
Обнаружена причина возникновения «голубого двойника» главной последовательности звезд
Некоторые люди пытаются выглядеть моложе, чем они есть на самом деле – и звезды тоже! Об этом сообщает международная команда астрономов в новом исследовании.
В своей работе эти ученые предположили, что звезды в составе звездных скоплений могут набирать массу двумя различными путями – в результате «нормальной» аккреции из диска, ведущей к быстрому вращению звезды и приобретению ею свойств звезды «красной» главной последовательности, или в результате объединений двойных звезд, ведущих к медленно вращающимся звездам, которые имеют более близкий к синему цвет, а потому кажутся более молодыми.
Всем, кто интересуется астрономией, известна знаменитая диаграмма цвет-светимость, называемая еще диаграммой Герцшпрунга-Рассела. Большинство звезд на этой диаграмме относятся к так называемой «главной последовательности», в том числе и наше Солнце. Однако недавние наблюдения, проведенные, в частности, при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл»), позволили выявить в некоторых скоплениях звезд необъяснимые особенности – так, например, в рассеянном скоплении NGC 1755, относящемся к Большому Магеллановому Облаку и характеризуемому средним возрастом звезд в 60 миллионов лет, было обнаружено раздвоение главной последовательности. Несмотря на то, что все звезды скопления образовались из одного облака и имеют примерно одинаковый возраст, часть этих звезд имеет более близкий к синему цвет, формируя вторую, «голубую» главную последовательность.
Для объяснения этого факта команда во главе с Ченом Вангом (Chen Wang) смоделировала на компьютере эволюцию звезд скопления и показала, что голубые звезды находят объяснение, если принять, что они вращаются медленнее, чем красные звезды главной последовательности. Во-вторых, современные модели слияний между звездами показали, что результирующие звезды приобретают мощное магнитное поле и вращаются очень медленно. Чен объединил две этих идеи и предположил, что голубые звезды на самом деле представляют собой очень медленно вращающиеся светила, сформированные в результате столкновений между исходными звездами небольших масс. Этот новый механизм формирования массивных светил в молодых звездных скоплениях может отвечать почти за треть всех звезд скопления, отметил Чен.
Астрономы отыскали лежащую на боку черную дыру в двойной рентгеновской системе*
R. Hynes
Астрономы впервые с большой точностью измерили угол между осью вращения черной дыры и осью орбиты рентгеновской двойной системы. В случае системы MAXI J1820+070 он оказался более 40 градусов, из-за чего черная дыра в ней кажется для земного наблюдателя лежащей на боку. Открытие позволит проверить модели образования черных дыр. Статья опубликована в журнале Science.
В астрофизике черные дыры описываются всего двумя параметрами — массой и спином. Когда черная дыра находится в двойной системе, то ее можно дополнительно описать скоростью аккреции вещества на нее и углом между осью вращения черной дыры и осью орбиты системы. В случае двойных рентгеновских систем, содержащих черные дыры, может наблюдаться значительное рассогласование осей, что будет проявляться, например, в виде эффекта Лензе-Тирринга горячего потока вещества вокруг черной дыры. Обнаружение орбитальной прецессии с помощью обсерваторий LIGO и Virgo в сигналах гравитационных волн от некоторых событий слияний черных дыр также свидетельствует в пользу значительного рассогласования осей в этих системах. Наличие сильного несовпадения осей вращения накладывает сильные ограничения на механизмы взрыва массивных звезд и образования черных дыр. Чтобы определить спин черной дыры можно воспользоваться порождаемыми ею в двойной системе джетами, а наклонение орбиты может быть определено в ходе наблюдений за изменениями яркости системы в оптическом и рентгеновском диапазонах волн.
Группа астрономов во главе с Юрием Поутаненом (Juri Poutanen) из Лаборатории фундаментальной и прикладной рентгеновской астрофизики ИКИ РАН опубликовали результаты анализа данных высокоточных поляриметров DIPol-2 и DIPol-UF, установленных на Северном Оптическом Телескопе, за рентгеновской двойной системой MAXI J1820+070 в спокойном состоянии и состоянии вспышки. Система была первоначально обнаружена рентгеновским монитором MAXI, установленным на МКС, в марте 2018 года, она содержит черную дыру с массой 8 масс Солнца и звезду-компаньона, которая в два раза легче Солнца. В системе наблюдаются джеты, видимые в рентгеновском и радиодиапазонах.
Ученые определили, что значения позиционного угла двойной системы, который определяет ее отклонение относительно направления на северный полюс эклиптики, определенные по джетам и поляриметрическим методом, отличаются друг от друга, что говорит о рассогласованности оси орбиты двойной системы от оси вращения черной дыры. Измеренное смещение осей составило более 40°, отмечается, что этот результат очень надежен и не зависит от деталей моделирования. Наблюдаемое рассогласование осей должно быть связано либо с эволюцией двойной системы, либо со процессом формирования черной дыры, так как аккреция вещества на черную дыру всегда сближает две оси между собой.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы отыскали искривленный аккреционный диск вокруг черной дыры в двойной системе.
Авторы и права: Дитмар Хагер, Эрик Бенсон Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: На этом космическом портрете огромная спиральная галактика NGC 4945 видна с ребра. По размеру NGC 4945 очень похожа на наш Млечный Путь. На четкой цветной телескопической фотографии хорошо виден ее пылевой диск, скопления молодых голубых звезд и розоватые области звездообразования. NGC 4945 находится в 13 миллионах световых лет от нас в направлении на обширное южное созвездие Центавра. Это всего в 6 раз дальше, чем расстояние до ближайшей к нам спиральной галактики Туманность Андромеды. И хотя центральная часть галактики скрыта от оптических телескопов, рентгеновские и инфракрасные наблюдения ядра NGC 4945 показывают мощное высокоэнергичное излучение и интенсивное звездообразование. Закрытое пылью активное ядро этой островной вселенной позволяет отнести ее к классу Сейфертовских галактик, вероятно, в самом центре галактики находится сверхмассивная черная дыра. http://www.astronet.ru/db/msg/1815945
Ученые считают, что наша Вселенная может быть закольцована: ни конца, ни края
Проанализировав данные о древнейшем излучении во всей Вселенной, физики остались в недоумении и предположили, что мироздание может быть замкнуто в петлю.
Василий Макаров
Представьте себе, что вы отправляетесь в космическое путешествие. Вы проплываете мимо Марса, Нептуна, Плутона, пронзаете пространство Млечного пути, вылетаете за пределы галактики, затем галактического кластера... Что же ждет дальше?
Весьма вероятно, что в конечном итоге вы вернетесь на исходную.
Ученые утверждают, что существует небольшая вероятность того, что Вселенная замкнута и представляет собой своего рода петлю. Все дело в том, что команда повторно проанализировала данные о космическом излучении, которое считается старейшим явлением во всей известной нам вселенной и, возможно, помнит еще Большой взрыв. И в данных этих обнаружилась странная аномалия.
Обзор данных эксперимента Европейского космического агентства выявил значительно больше случаев гравитационного линзирования микроволнового света (который и составляет космическое фоновое излучение), чем ожидалось. Это особенно озадачивает, потому что ученые в настоящее время не могут объяснить, как именно гравитация могла бы искривить этот микроволновый свет.
Чтобы учесть расхождения в своих расчетах, ученые добавили переменную A_lens в свою модель Вселенной. Но команда признает, что ее трудно согласовать с прочими известными параметрами, такими как общая теория относительности Эйнштейна. И вот почему: полученное стандартное отклонение 3,5 сигма намного ниже интервала в 5 сигма, на который физики полагаются для подтверждения теории.
Доказательства замкнутой системы мироздания есть и в другом документе космологов Кембриджского университета: когда они сравнил свои результаты с другими наборами данных, то вывели идею плоской, бесконечной Вселенной. В результате все еще больше запутались.
Подтверждение этой теории создаст огромную проблему для физиков и разрушит многие наши представления о Вселенной. Только время и большее число исследований помогут нам наконец докопаться до истины и понять, в какой Вселенной мы живем. https://www.popmech.ru/science/520824-m … m=main_big
Рост скорости ветра на Венере с высотой удалось оценить по излучению тепла на ее ночной стороне
Несмотря на то, что Венера находится близко к Земле и имеет примерно одинаковый с ней размер, на этой планете поддерживаются совершенно другие условия – кислотные облака и температура на поверхности порядка 460 градусов по Цельсию. Эта температура обусловлена мощным парниковым эффектом атмосферы планеты, состоящей почти полностью из диоксида углерода. 70 километрами выше бушует постоянная буря, являющаяся следствием так называемого «супервращения» Венеры. В новой работе команда исследователей попыталась найти связь между этими «инфернальными» особенностями Венеры.
В этом исследовании команда под руководством Педро Мачадо (Pedro Machado) из Лиссабонского университета, Португалия, представляет самый подробный и полный набор измерений скорости ветра на Венере в направлении параллельно экватору (зональный ветер) и на высоте нижней границы слоя облаков. Одним из новых результатов стало совместное измерение скорости ветра на двух различных высотах с разницей в 20 километров. Команда зарегистрировала разницу в скорости ветра примерно в 150 километров – при увеличении скорости ветра с высотой. Эти результаты свидетельствуют в пользу гипотезы о переносе энергии от нагретых нижних слоев газовой оболочки планеты к вышележащим слоям, передавая ее таким образом в общую атмосферную циркуляцию.
Скорость венерианских ветров команда Мачадо смогла определить, изучая движение облаков, различимых при наблюдениях в инфракрасном диапазоне на ночной стороне Венеры. Эта скорость составила около 216 километров в час на уровне низа облачного слоя на средних широтах, в то время как она падала почти вдвое при движении от экватора к полюсам, отметили авторы.
Астрономы не нашли искусственных радиосигналов в центре Млечного Пути
NASA, ESA, G. Bacon / STScI
Астрономы опубликовали результаты поиска радиосигналов искусственного происхождения у 144 экзопланетных систем в области центра Млечного Пути при помощи низкочастотного радиоинтерферометра MWA. Обзор не дал никаких интересных кандидатов, однако наблюдения будут продолжены и охватят гораздо больший частотный диапазон. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.
Возможность существования жизни за пределами Земли является центральной проблемой астробиологии, которая пока остается без решения. Поиски внеземного разума по программе SETI направлены на обнаружение техносигнатур — сигналов, указывающих на существование технологически развитых цивилизаций. На Земле низкочастотные радиосигналы широко используются для связи. Многие астрофизические объекты также порождают низкочастотное радиоизлучение, поэтому для их регистрации созданы крупные и чувствительные низкочастотные радиотелескопы, такие как MWA, LWA, LOFAR и GMRT.
Группа астрономов во главе с Ченоа Тремблеем (Chenoa D. Tremblay) из австралийской организации CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) опубликовала результаты поиска техносигнатур на частоте 155 мегагерц по программе SETI при помощи низкочастного радиоинтерферометра MWA (Murchison Widefield Array), который обладает большим полем зрения. Наблюдения велись 5-7 сентября 2020 года и охватывали область, площадью 200 квадратных градусов, с центром, совпадающим с радиоисточником Стрелец A∗, представляющим центральную сверхмассивную черную дыру нашей галактики. В этой области находится 144 известные экзопланетные системы, масса экзопланет в которых не превышает 60 масс Юпитера. Работа стала первой попыткой поиска техносигнатур в направлении центра Млечного Пути.
Изображение Млечного Пути, полученное MWA на частоте 155 МГц (слева), и пространственное распределение экзопланет в рассматриваемой области (справа). Chenoa D. Tremblay et al. / ArXiv, 2022
Ученые не обнаружили никаких правдоподобных кандидатов в техносигнатуры с эффективной изотропно-излучаемой мощностью от 1013 до 1019 ватт. Слепой радиообзор исследовавшейся области неба, которая содержит миллиарды звезд, в диапазоне частот 139–170 мегагерц также не да интересных сигналов. Ожидается, что будущие наблюдения центра Млечного Пути с помощью MWA и других телескопов помогут также охватить диапазон частот от 80 мегагерц до 93 гигагерц.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы признали кандидата в искусственный радиосигнал BLC1, пришедший из области вблизи Проксимы Центавра, антропогенным.
Новая модель искусственного интеллекта выявила скрытую турбулентность в атмосфере Солнца
Скрытое турбулентное движение, которое происходит внутри атмосферы Солнца, может быть точно предсказано недавно разработанной нейронной сетью.
Получая только данные о температуре и вертикальном движении, собранные с поверхности солнечной фотосферы, модель ИИ могла правильно идентифицировать турбулентное горизонтальное движение под поверхностью. Это может помочь нам лучше понять солнечную конвекцию и процессы, вызывающие взрывы и выбросы струй на Солнце.
«Мы разработали новую сверхточную нейронную сеть для оценки пространственного распределения горизонтальной скорости с использованием пространственного распределения температуры и вертикальной скорости», — группа исследователей во главе с астрономом Рьохтаро Исикавой из Национальной астрономической обсерватории Японии.
«Это привело к эффективному обнаружению пространственно разбросанных объектов и концентрированных объектов. [..] Наша сеть продемонстрировала более высокую производительность почти во всех пространственных масштабах по сравнению с теми, о которых сообщалось в предыдущих исследованиях».
Солнечная фотосфера — это область атмосферы Солнца, которую обычно называют его поверхностью. Это самый нижний слой солнечной атмосферы и область, в которой возникает солнечная активность, такая как солнечные пятна, солнечные вспышки и выбросы корональной массы.
Если присмотреться, поверхность фотосферы неоднородна. Она покрыта сглаженными друг к другу участками, более светлыми в середине и темными к краям. Их называют гранулами, и они представляют собой вершины конвекционных ячеек в солнечной плазме. Горячая плазма поднимается посередине, а затем падает вниз по краям, двигаясь наружу и охлаждаясь.
Когда мы наблюдаем за этими клетками, мы можем измерить их температуру, а также их движение с помощью эффекта Доплера, но горизонтальное движение не может быть обнаружено напрямую. Однако потоки меньшего масштаба в этих ячейках могут взаимодействовать с солнечными магнитными полями, вызывая другие солнечные явления. Кроме того, считается, что турбулентность играет роль в нагреве солнечной короны, поэтому ученые стремятся точно понять, как плазма ведет себя в фотосфере.
Исикава и его команда разработали численное моделирование турбулентности плазмы и использовали три разных набора данных моделирования для обучения своей нейронной сети. Они обнаружили, что, основываясь исключительно на данных о температуре и вертикальном потоке, ИИ может точно описать горизонтальные потоки в моделировании, которые невозможно обнаружить на реальном Солнце.
Это означает, что мы можем скармливать ему данные и ожидать, что результаты, которые он возвращает, согласуются с тем, что на самом деле происходит на нашей очаровательной, неприступной звезде.
Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
Космическая паутина оказывает влияние на эволюцию галактик
Форма галактик и особенности их эволюции зависят от свойств «паутины» космических филаментов, протянувшейся по всей Вселенной. Согласно новому исследованию, космическая паутина играет более значительную роль, чем предполагалось ранее.
Во Вселенной галактики распределены вдоль нитей космической паутины – сложной сети филаментов, состоящих из обычной и темной материи. И на пересечениях филаментов происходит формирование скоплений галактик – групп из сотен или даже тысяч галактик, связанных друг с другом гравитационно. Они являются самыми крупными во Вселенной группами объектов, связанных между собой гравитационными силами. Но конкретный характер влияния филаментов на свойства галактик до сих пор изучен лишь очень слабо.
Чтобы глубже понять механизм этого воздействия, международная группа астрономов под руководством Паскаля Яблонки (Pascale Jablonka), профессора Федеральной политехнической школы Лозанны, Швейцария, изучила обширные окрестности скопления галактик Девы, расположенного в местной Вселенной. Это скопление содержит примерно 1500 галактик и находится на расстоянии около 65 миллионов световых лет от нашей собственной галактики Млечный путь.
Авторы проанализировали свойства галактик, окружающих скопление Девы, внутри области размером в 12 раз больше размера основного скопления. В результате был изучен набор из 7000 галактик, включая 250 галактик, размер которых был достаточно велик для точной оценки содержания в них газа. Измерения были выполнены с использованием декаметрового радиотелескопа, расположенного в коммуне Нансе, Франция, и 30-метрового телескопа IRAM, Испания.
В результате анализа было установлено, что свойства галактик – а именно, их форма, скорость формирования звезд, содержание газа, возраст и металличность звезд - плавно меняются при переходе от изолированных галактик к галактикам в составе филаментов, и далее – к галактикам, входящим в состав скоплений.
С этой точки зрения филаменты можно представить как переходную среду, в которой галактики проходят «предварительную обработку» перед падением в скопление галактик. В этой среде формирование звезд замедляется или вовсе прекращается, появляются галактики эллиптической формы, снижается количество атомарного и молекулярного водорода в галактиках, что указывает на окончание активного периода развития галактик. Ученые наблюдали, что эволюция галактик вдоль координаты их жизненного цикла соответствует локальной плотности распределения галактик: на галактики, не формирующие новых звезд или формирующие лишь их небольшое количество, приходится менее 20 процентов от числа изученных в работе изолированных галактик, однако в наборе галактик, расположенных внутри филаментов, на эту же группу приходится 20-60 процентов от числа всех галактик, а в наборе из галактик скопления Девы – даже почти 80 процентов. Эти находки открывают новые перспективы развития теорий эволюции галактик в контексте их взаимодействия с самыми крупными структурами Вселенной, отмечают авторы.
Новый коричневый карлик обнаружен при помощи спутника TESS
Используя спутник Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА, международная команда астрономов обнаружила коричневый карлик. Этот вновь открытый объект, получивший обозначение TOI-2119b, как оказалось, имеет размер порядка размера Юпитера, но его масса примерно в 60 раз превышает массу самой массивной планеты Солнечной системы.
Коричневые карлики представляют собой объекты промежуточных масс между планетами и звездами, массы которых составляют от 13 до 80 масс Юпитера. Хотя к настоящему времени известно достаточно много коричневых карликов, системы, в которых коричневый карлик обращается вокруг другой звезды, являются очень редкими.
В новом исследовании группа астрономов под руководством Терона Кармайкла (Theron W. Carmichael) из Эдинбургского университета, Соединенное Королевство, сообщает об обнаружении еще одного коричневого карлика, совершающего транзит перед карликом спектрального класса М. К настоящему времени ученым известно лишь восемь систем такого класса.
Команда Кармайкла использовала спутник TESS для наблюдений близлежащего активного карлика спектрального класса М, известного как TOI-2119, который находится на расстоянии примерно в 103,7 светового года от Земли. Транзитный сигнал был обнаружен на кривой блеска этой звезды, а дополнительная наблюдательная кампания подтвердила, что совершающий транзит объект представляет собой коричневый карлик.
Объект TOI-2119b имеет радиус в 1,08 радиуса Юпитера, в то время как его масса оценивается в 64,4 массы Юпитера. Он обращается вокруг родительской звезды с периодом 7,2 суток, оставаясь на расстоянии около 0,06 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от нее. Орбита коричневого карлика имеет эксцентриситет на уровне 0,337 и наклонена под углом в 88,4 градуса. Эффективная температура этого объекта составляет 2030 Кельвинов.
Родительская звезда TOI-2119 имеет примерно такие же размеры и массу, что и Солнце, однако ее светимость едва достигает 0,04 от светимости Солнца. Эффективная температура звезды оценивается в 3621 Кельвин, а возраст – приблизительно в 2,14 миллиарда лет.
Подводя итог, авторы отмечают, что объект TOI-2119b мог сформироваться на тесной орбите с высоким эксцентриситетом или же на широкой орбите, вдали от звезды, с которой он в настоящее время мигрирует внутрь. Авторы отмечают, что оба сценария представляются возможными, поэтому для корректного выбора требуются дополнительные исследования системы.
Голубые звезды главной последовательности в рассеянных скоплениях родились за счет слияний
Снимок рассеянного звездного скопления NGC 1755, сделанный «Хабблом». ESA, NASA, A. Milone, G. Gilmore
Астрономы разобрались в причине разделения звезд главной последовательности в молодых рассеянных скоплениях на красные и голубые светила. Оказалось, что за это отвечают разные механизмы образования звезд — красные светила рождаются за счет дисковой аккреции, а голубые светила образуются за счет слияния звезд в двойных системах. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Считается, что звездные скопления представляют собой ансамбль звезд одного возраста, рожденных в одинаковых начальных условиях. Старые и очень массивные шаровые скопления содержат несколько звездных популяций с разным химическим составом. Однако наблюдения космического телескопа «Хаббл» показали, что звезды главной последовательности молодых (возрастом от 15 до 600 миллионов лет) рассеянных звездных скоплений образуют два дискретных компонента на диаграмме Герцшпрунга — Рассела — красные светила, кажущиеся более старыми, и синие светила, кажущиеся более молодыми. При этом по химическому составу они не различаются. Природа такого расщепления на диаграмме пока что не имеет хорошего объяснения.
Группа астрономов во главе с Ченом Ваном (Chen Wang) из Боннского университета решила разобраться в проблеме расщепления звезд рассеянных скопления путем компьютерных моделирований и анализа данных наблюдений космического телескопа «Хаббл» за четырьмя рассеянными скоплениями с возрастом менее 100 миллионов лет в двух галактиках-спутниках Млечного Пути: NGC 1755, NGC 1818 и NGC 2164 из Большого Магелланова Облака и NGC 330 из Малого Магелланова облака. Все эти скопления демонстрируют два компонента звезд главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга — Рассела.
Ученые пришли к выводу, что звезды синего компонента главной последовательности представляют собой медленно вращающиеся светила, возникающие в результате слияния звезд. В частности, средняя проекционная скорость вращения красных звезд главной последовательности в NGC 1818 оказалась равной 202 километров в секунду, в то время как для голубых звезд главной последовательности в этом скоплении она составила всего 71 километр в секунду. Функция масс голубых звезд главной последовательности почти плоская, что подтверждает их необычный путь формирования.
Получается, что звезды в скоплениях набирают массу двумя разными способами: за счет аккреции вещества из околозвездного диска, что приводит быстрому вращению, формируя красный компонент главной последовательности, или за счет слияния звезд в двойных системах, что порождает медленные ротаторы с сильным магнитным полем из синего компонента. При этом темп слияния звезд максимален в течение первых нескольких миллионов лет эволюции скопления, после чего он значительно снижается, но остается на существенном уровне в течение нескольких десятков миллионов лет жизни скопления.
Ранее мы рассказывали о том, как богатые α-элементами звезды омолодились за счет своих компаньонов.
Моделирование выявило вторую потенциальную пару сливающихся сверхмассивных черных дыр
Caltech, R. Hurt / IPAC
Астрономы нашли второго кандидата в пару сливающихся сверхмассивных черных дыр — это блазар PKS 2131−021, свет от которого идет до Земли 9 миллиардов лет. Моделирование показывает, что пара черных дыр в центре блазара сольется примерно через 10 тысяч лет, а гравитационно-волновые наблюдения за ним можно вести уже сейчас. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Поиск двойных сверхмассивных черных дыр в центрах крупных галактик и квазаров крайне важен для мультиволновой астрономии, так как в итоге подобные системы сольются, породив всплеск гравитационных волн. Однако, несмотря на то, что слияния галактик нередки, случаев наблюдения двух галактик со сверхмассивными черными дырами в их ядрах, которые находятся очень близко друг к другу, сравнительно немного. Пока что самым сильным кандидатом в очень тесную двойную черную дыру является квазар OJ 287, для которого расстояние между черными дырами составляет 0,1 парсека, орбитальный период составляет 9 лет, а сами черные дыры обладают массами 1,8×1010 и 1,5×108 масс Солнца.
Группа астрономов во главе с Сандрой О'Нил (Sandra O'Neill) из Калифорнийского технологического института сообщила, что отыскала второго известного кандидата на роль пары сверхмассивных черных дыр в процессе слияния со статистической значимостью 4,6 сигма. Им стал блазар PKS 2131−021, свет от которого идет до Земли 9 миллиардов лет. Ученые проанализировали изменения яркости блазара в радиодиапазоне за 45,1 лет, зафиксированные несколькими наземными радиотелескопами, а также использовали данные наблюдений инфракрасного телескопа WISE.
Радиокарты PKS 2131−021 в разных угловых масштабах, полученные наземными радиотелескопами. Sandra O'Neill et al. / The Astrophysical Journal Letters, 2022
Модель, которая лучше всего описывает данные наблюдений, говорит о том, что в центре PKS 2131−021 находится пара сверхмассивных черных дыр, которая характеризуется орбитальным периодом 2,082 года и влияет на релятивистский джет, создаваемый активным ядром и направленный в сторону земного наблюдателя, порождая колебания его яркости. Расстояние между черными дырами оценивается в 2 тысячи астрономических единиц, что примерно в 50 раз больше расстояния между Солнцем и Плутоном. Ожидается, что пара черных дыр сольется примерно через 10 тысяч лет. Исследователи считают, что PKS 2131−021 пригоден для текущих программ поиска гравитационных волн, а его расположение на небе оптимально для наблюдений в рамках проекта NANOGrav.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы отыскали два новых кандидата в двойные квазары.
Астрономы получили самое четкое изображение самой большой ударной волны в скоплении галактик*
Francesco de Gasperin, SARAO
Астрономы получили самое четкое изображение самой большой ударной волны в радиодиапазоне. Она находится в скоплении галактик Abell 3667 и обладает протяженностью 6,5 миллионов световых лет. Само скопление образовалось за счет слияния двух крупных скоплений галактик в прошлом. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.
Скопления галактик, будучи самыми массивными гравитационно связанными объектами во Вселенной, формируются и растут за счет слияния более мелких субструктур на пересечении космических нитей. Энергия, высвобождаемая при слиянии скоплений, рассеивается по объему скопления за счет ударных волн и турбулентных процессов, нагревая среду внутри скопления. Та, в свою очередь, представляет собой горячую (107−108 кельвинов) и разреженную плазму, которая излучает в рентгеновском диапазоне. Часть высвобождаемой энергии идет на ускорение частиц до релятивистских энергий и усиление магнитных полей. Наиболее ярко такие процессы проявляются в радиодиапазоне в виде гигантских диффузных источников, называемых радиореликтами (radio relics) и радиогало.
Группа астрономов во главе с Франческо де Гасперином (Francesco de Gasperin) из Гамбургского университета опубликовала результаты исследований скопления галактик Abell 3667 в радиодиапазоне при помощи радиотелескопа MeerKAT, а также в рентгеновском диапазоне при помощи телескопа XMM-Newton. Abell 3667 представляет собой относительно близкое (z = 0,0553) массивное скопление, рожденное в ходе столкновения двух огромных скоплений галактик более миллиарда лет назад.
Радиокарта скопления Abell 3667. Белые контуры показывают рентгеновское излучения от скопления. Francesco de Gasperin et al. / Astronomy&Astrophysics, 2022
Ученые построили карту скопления, на которой видно положение двух радиореликтов и радиогало. Оба радиореликта представляют собой нитевидные структуры, причем северный намного толще, чем ожидалось. Они, по-видимому, состоят из волокнистых областей с высокой напряженностью магнитного поля, встроенных в менее намагниченную среду, и очерчивают фронты ударных волн. Ударные волны в скоплении двигаются со скоростью 1500 километров в секунду, при этом основная ударная волна обладает общей длиной 6,5 миллионов световых лет, что является рекордным значением. Ученые также отыскали в Abell 3667 продолговатое радиогало, которое может быть остатком холодного ядра одного из слившихся скоплений.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы подтвердили формирование ультрадиффузных галактик за счет лобового обдирания.
Ученые подтвердили сделанную еще в 2019 году находку — крупный ударный кратер, расположенный в уезде Илань провинции Хэйлунцзян на северо-востоке КНР. Датированный возрастом около 50 тысяч лет, он достигает 1,85 километра в диаметре — это делает кратер самым большим на Земле из тех, что появились за последние сто тысяч лет. Его детальное описание приводится в статье, опубликованной в журнале Meteoritics and Planetary Science; коротко о работе рассказывается в официальном блоге NASA Earth Observatory.
По сообщению NASA, местным жителям эта деталь ландшафта известна давно, они называют ее «круглыми горами». В самом деле, окружающий воронку вал сохранился почти целиком, придавая кратеру форму полумесяца с рогами, ориентированными на юго-запад. Ученые обратили внимание на объект в 2019 году и с помощью радиоуглеродного метода датировали его появление периодом между 46 тысячами и 53 тысячами лет назад.
Высота вала достигает 150 метров, и он четко различим на снимках американского спутника Landsat 8, которые проанализировали ученые. Кроме того, они пробурили центр кратера, получив образцы с уровня, расположенного ниже 100-метрового слоя осадочных пород. В этих кернах обнаружились геологические следы удара метеорита: переплавленный кварц, стекло и другие продукты краткого воздействия крайне высоких температуры и давления.
На Земле существует немало и намного более крупных кратеров, включая южноафриканский Вредефорт диаметром до 300 километров. Но Иланьский оказался самым крупным из тех, что моложе 100 тысяч лет, сместив с этой позиции кратер в Аризоне (50 тысяч лет и 1,2 километра). Теоретически падение астероида в Илани могли наблюдать древние люди и их соседи, которые к тому времени давно заселили территорию современного Китая. https://naked-science.ru/article/astron … rupnejshij
Первые наблюдения возможного послесвечения килоновой
Впервые астрономы смогли наблюдать то, что, возможно, является послесвечением килоновой.
Килоновая происходит, когда две нейтронных звезды – одних из самых плотных объектов Вселенной – объединяются с сопровождающим соединение взрывом, мощность которого примерно в 1000 раз превышает мощность классической новой. В этом случае формирование узкого, смещенного относительно оси джета высокоэнергетических частиц сопровождало вспышку, получившую название GW170817. Через 3,5 года после столкновения джет постепенно рассеялся, а на его месте обнаружился таинственный источник рентгеновского излучения.
Основным объяснением этого нового рентгеновского источника астрофизики считают возникновение ударной волны в облаке осколков, оставшемся на месте столкновения – аналогично звуковому удару, создаваемому сверхзвуковым самолетом. Эта ударная волна затем нагревает окружающий материал, генерируя рентгеновское излучение, известное как послесвечение килоновой. Альтернативное объяснение предполагает падение материалов на черную дыру – которая сформировалась в результате объединения двух нейтронных звезд – сопровождаемое испусканием рентгеновского излучения.
Это послесвечение было зарегистрировано командой под руководством Апражиты Хажелы (Aprajita Hajela) из Северо-Западного университета, США, при помощи рентгеновской космической обсерватории Chandra («Чандра») НАСА. Столкновение между двумя нейтронными дырами под названием GW170817 было зарегистрировано 17 августа 2017 г. и вошло в историю астрономии как первое событие такого рода, зарегистрированное одновременно при помощи гравитационно-волнового и электромагнитного (или светового) сигналов. Наблюдая этот источник на протяжении нескольких лет, команда Хажелы обратила внимание на прекращение постепенного снижения рентгеновской яркости, относимого на счет джетов, и формирование относительно устойчивого потока излучения. Постоянство потока стало подсказкой для астрономов, указывающей на наличие послесвечения материала.
Новый эксперимент не подтвердил результаты произведенного ранее обнаружения «космического рассвета»
Команда исследователей из Рамановского научно-исследовательского института, Индия, попыталась воспроизвести результаты эксперимента под названием EDGES, проведенного четыре года назад, в котором команда австралийских исследователей смогла обнаружить признаки «космического рассвета». В своем новом исследовании коллектив описывает свой метод, полученные результаты и делает вывод, что данные, полученные командой эксперимента EDGES, следует поставить под сомнение.
В 2018 г. команда австралийских радиоастрономов использовала инструмент под названием Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization Signature (EDGES) для обнаружения признаков «космического рассвета» - света самых древних звезд Вселенной. Эта установка предназначалась для регистрации изменений состояния водорода межзвездной среды под действием ультрафиолетового излучения, испускаемого первыми звездами. Такие изменения теоретически могли включать переход водорода из прозрачного состояния в чуть менее прозрачное. Когда в ходе эксперимента EDGES были зарегистрированы ожидаемые изменения состояния водорода, команда заявила, что ею впервые обнаружено подтверждение «космического рассвета».
Однако в последующие четыре года, вплоть до настоящего времени, ни один другой исследовательский коллектив не смог повторить результаты австралийской команды. В новой научной работе исследователи вновь предприняли попытку, на этот раз поместив устройство под названием Shaped Antenna Measurement of the Background Radio Spectrum (SARAS) на поверхности резервуара с соленой водой на территории Индии. Это место выбиралось специально – вода в резервуаре должна была иметь подходящую концентрацию солей, чтобы экранировать устройство от фонового подземного излучения. После подбора подходящего резервуара исследователи настроили инструмент и провели поиск сигнала, указывающего на «космический рассвет», однако их поиски оказались бесплодными. Группа считает, что постигнувшая её неудача показывает, что результаты, полученные австралийской командой, были ошибочными. Ошибка могла быть связана с используемым оборудованием, добавили они.
Работа, проведенная этой индийской командой, однако, не положила конец дискуссиям. Несколько других команд до сих пор работают над собственными экспериментами по поискам следов «космического рассвета» во Вселенной.
Телескоп NuSTAR делает удивительные открытия при помощи паразитного света
На протяжении почти 10 лет рентгеновская космическая обсерватория NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) НАСА изучает одни из самых высокоэнергетических объектов Вселенной, такие как сталкивающиеся остатки звезд и гигантские черные дыры, поглощающие горячий газ. В ходе этих наблюдения ученым приходится иметь дело с паразитным излучением, проникающим к детекторам с боковых сторон обсерватории, которое может затруднять наблюдения, подобно шуму, ухудшающему слышимость во время телефонного звонка.
Однако теперь ученые нашли способ использовать это паразитное рентгеновское излучение для получения новой информации об объектах, лежащих вокруг линии наблюдения обсерватории, «периферийным зрением», не прекращая в это время прямых наблюдений выбранных научных целей. Эта разработка позволит увеличить количество полезных данных, собираемых при помощи обсерватории NuSTAR. В новом исследовании астрономы во главе с Маккинли Брумбаком (McKinley C. Brumback) из Лаборатории реактивного движения НАСА описывают первый опыт использования паразитного света, принимаемого обсерваторией NuSTAR, для получения сведений о космическом объекте – в данном случае о нейтронной звезде.
В этом новом исследовании описана система под названием SMC X-1, которая состоит из нейтронной звезды, обращающейся вокруг «живой» звезды в одной из двух небольших галактик-спутников Млечного пути. Яркость этого источника в рентгеновском диапазоне существенно менялась, как показали наблюдения при помощи обсерватории NuSTAR и других рентгеновских обсерваторий, однако десятилетия прямых наблюдений позволили установить закономерность в этих флуктуациях. Ученые указали несколько возможных причин изменения рентгеновской яркости источника SMC X-1. Например, яркость в этом диапазоне снижается при заслонении нейтронной звезды проходящей перед ней звездой-компаньоном. Согласно работе, изменения потока паразитного света оказались достаточно глубокими, чтобы выявить ряд особенностей системы, которые уже были ранее зарегистрированы при помощи прямых наблюдений.
Как показывают авторы, паразитное рентгеновское излучение, регистрируемое обсерваторией NuSTAR в виде «кольца» вокруг снимка целевого источника, может помочь отслеживать наиболее мощные изменения рентгеновской яркости источников, расположенных на периферии поля обзора, чтобы затем либо направить на них обсерваторию для прямых наблюдений, либо сделать выводы лишь на основе самого собранного паразитного света.
Астрономы опровергли открытие ближайшей к Земле черной дыры
ESO / L. Calçada
Астрономы при помощи комплекса телескопов VLT доказали, что звездная система HR 6819 является тесной двойной, а не тройной системой. Это опровергает наличие в ней черной дыры звездных масс, которая ранее считалась ближайшей к Земле. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.
Большинство массивных звезд OB-типа главной последовательности входят в двойные или кратные системы, среди которых распространены тесные двойные системы с периодом обращения менее 10 лет. Близкие друг к другу звезды способны взаимодействовать и обмениваться массой и угловым моментом, что значительно влияет на их эволюцию и финал жизни. Если основное тело в системе достаточно массивное и система переживет как взаимодействие компонентов друг с другом, так и потенциальный взрыв сверхновой, то это может привести к образованию двойной системы с компактным объектом, таким как черная дыра или нейтронная звезда. Такие системы являются первыми кандидатами в прародители рентгеновских двойных систем с большой и малой массой.
В мае прошлого года было объявлено об открытии самой близкой к Земле черной дыры в системе HR 6819. Авторы работы посчитали, что HR 6819 представляет собой тройную систему с классической Be-звездой, вращающейся вокруг короткопериодической внутренней двойной системы, состоящей из звезды типа B3 III и черной дыры, не аккрецирующей вещество. Однако существовала и альтернативная идея, по которой данные наблюдений можно было объяснить без привлечения черной дыры — двойной системой, состоящей из обособленной звезды B-типа и быстро вращающейся Ве-звезды.
Группа астрономов во главе с Юлией Боденштайнер (Julia Bodensteiner) из Католического университета в Лёвене решила разобраться, какая из гипотез верна. Для этой цели ученые проанализировали данные наблюдений за системой с высоким угловым разрешением, полученные при помощи приемника GRAVITY, установленного на оптическом интерферометре VLTI, и спектрографа MUSE, установленного на комплексе телескопов VLT.
Данные MUSE не выявили яркой звезды на широкой орбите, а данные GRAVITY указывают на присутствие тесной двойной системы, где компоненты разделены угловым расстоянием 1,2 миллисекунды дуги. При этом наблюдается характерное излучение Brγ, связанное с диском декреции (истечения вещества) Ве-звезды. Таким образом, HR 6819 является двойной звездной системой, которая не содержит черной дыры, а ее близость к Земле делает систему хорошей целью для исследования взаимодействия звезд и формирования Ве-звезд.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы засняли пылевую «вертушку» в тройной системе звезд.
Авторы и права: "Солар Орбитер", Ультрафиолетовая камера, ЕКА и НАСА; Благодарность: Бум-Сук Йеом Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Что случилось с нашим Солнцем? В прошлом месяце на нем возник самый большой протуберанец из всех когда-либо сфотографированных вместе с всем диском Солнца. Рекордное изображение было получено в ультрафиолетовом диапазоне обращающимся вокруг Солнца космическим аппаратом "Солар Орбитер". Солнечный протуберанец – это облако горячего газа, которое на какое-то время удерживается над поверхностью Солнца солнечным магнитным полем. Этот протуберанец был огромным – его длина была сравнима с диаметром Солнца. Возникновение солнечного протуберанца невозможно предсказать, он приводит к появлению потока горячего газа – корональному выбросу в Солнечную систему. Когда корональный выброс сталкивается с Землей и ее магнитосферой, могут возникать полярные сияния. Этот протуберанец породил корональный выброс, но он не был направлен на Землю. Природа энергии, создающей и поддерживающей солнечные протуберанцы, остается предметом исследований, хотя ясно, что она связана с изменениями магнитного поля Солнца. http://www.astronet.ru/db/msg/1816987
Луноход обнаружил загадочные стеклянные шарики на обратной стороне Луны
Китайская миссия Yutu-2 сделала ещё одно захватывающее открытие на обратной стороне Луны. Панорамная камера марсохода заметила в лунной пыли две маленькие целые сферы из полупрозрачного стекла.
Полина Колесо
Симпатичные открытия на Луне продолжаются!
Стекло не редкость на Луне. Этот материал образуется, когда силикаты подвергаются воздействию высокой температуры.
В прошлом на Луне извергались вулканы, что привело к образованию вулканического стекла. Удары метеоритов, тоже приводят к резкому повышению температуры. В результате образуется стекло.
По словам руководителя группы планетарного геолога Чжиюн Сяо из Университета Сунь Ятсена и Китайской академии наук, именно метеоритный удар мог стать причиной образования шариков, которые увидел Yutu-2.
Однажды этот же китайский ровер обнаружил на Луне хижину пришельцев. Или это всё-таки была не она?
Однако трудно сказать наверняка, потому что большая часть стекла, найденного на Луне на сегодняшний день, выглядит иначе, чем шарики, обнаруженные Yutu-2. Обычно шариков много и они меньше миллиметра в размере.
Такие же шарики есть и на Земле
На Земле, такие стеклянные шарики тоже образуются во время удара, когда выделяется большое количество тепла, почва плавится и распыляется в воздухе. Расплавленный материал затвердевает и падает обратно в виде крошечных стеклянных шариков.
Unsplash
Сферы, которые обнаружил луноход, намного крупнее, от 15 до 25 миллиметров в диаметре. Одно это не делает их уникальными — стеклянные шары диаметром до 40 миллиметров были найдены во время миссии «Аполлон-16».
Но между этими двумя открытиями есть различия. Как объясняют Сяо и его коллеги, сферы на дальней стороне Луны кажутся полупрозрачными и имеют стеклянный блеск. В дополнение к двум другим, они обнаружили ещё четыре шарика, которые имеют аналогичный блеск, но их полупрозрачность не может быть подтверждена.
Как могли появиться эти стеклянные сферы
Эти шарики были обнаружены рядом со свежими кратерами, образовавшимися от ударов. Это может указывать на то, что они образовались от попадания метеоритов. Хотя есть вероятность, что они образовались и до этого и были погребены под слоем пыли.
Тем не менее, команда считает, что наиболее вероятным объяснением является то, что они образовались из вулканического стекла, называемого анортозитом. Возможно, это стекло снова расплавилось при ударе, превратившись в полупрозрачные круглые шарики.
А вот что на самом деле изучала миссия «Аполло-17» на Луне!
«В совокупности своеобразная морфология, геометрия и окружающая среда стеклянных шариков согласуются с тем, что они являются анортозитными ударными стёклами», — пишут исследователи в своей статье.
Это может сделать найденные шарики лунным эквивалентом земных образований, называемых тектитами — стеклянными объектами размером с гальку, которые образуются, когда земной материал плавится, распыляется в воздухе, затвердевает и формирует шар, когда он падает обратно.
Мы не можем знать наверняка, не изучая их состав, но если это лунные тектиты, они могут быть довольно распространены на лунной поверхности. По словам команды, это открывает некоторые соблазнительные возможности для будущих исследований.
«Будучи первым открытием макроскопических и полупрозрачных стеклянных шариков на Луне, это исследование предсказывает, что такие шарики должны быть в изобилии на лунном нагорье. Тогда у нас есть многообещающие цели для отбора проб, чтобы выявить раннюю историю падения метеоритов на Луну», — пишут они. https://www.popmech.ru/science/820033-l … rone-luny/
Это гигантское солнечное пятно размером с нашу планету
Новый телескоп, взявший на себя задачу наблюдения за Солнцем, предоставил новые изображения солнечной активности.
Солнечный телескоп Дэниела К. Иноуэ Национального научного фонда США впервые начал научную работу в среду, 23 февраля 2022 года. Это самый большой солнечный телескоп в мире, и его наблюдения за солнечной короной с высоким разрешением, как надеются ученые, значительно продвинут наше изучение нашей звезды.
Телескоп Inouye может отображать объекты размером всего 20 километров.
Со своей выгодной позиции недалеко от вершины Халеакала, Мауи, после обширных испытаний и калибровки прибор начал новую эру в науке о Солнце.
(NSO/AURA/NSF)
Недавно опубликованные изображения — не первые, которые мы видим от Inouye. Они прибыли чуть более двух лет назад, и они действительно захватывают дух. Тем не менее, теперь телескоп позволяет увидеть крупным планом одну из самых захватывающих вещей на Солнце: солнечные пятна.
«Проведение первых научных наблюдений с помощью солнечного телескопа Иноуэ знаменует собой захватывающий момент для сообщества исследователей Солнца», — сказал астроном Томас Риммеле, директор Солнечного телескопа Inouye.
«Этот момент, которого мы все с нетерпением ждали — историческое приветствие новой эры наблюдений за Солнцем. Я хотел бы поблагодарить исследователей и всех, кто работал с солнечным телескопом Inouye, за эту монументальную веху». https://rwspace.ru/news/eto-gigantskoe- … anetu.html
Мощные теплые ветра наблюдаются со стороны нейтронной звезды, разрывающей звезду-компаньона
Используя самые мощные наземные и космические обсерватории, команда астрономов впервые зарегистрировала потоки горячих, теплых и холодных ветров со стороны нейтронной звезды, поглощающей материю с расположенной поблизости звезды-компаньона. Это открытие позволяет глубже понять одни из самых экстремальных объектов Вселенной.
Рентгеновские двойные звезды небольшой массы представляют собой системы, содержащие нейтронную звезду или черную дыру. Они питаются материалом, который перетекает с соседней звезды-компаньона, в ходе процесса, известного как аккреция. В основном аккреция происходит за счет мощных выбросов, в ходе которых яркость системы резко возрастает. В то же время, некоторая часть материала выбрасывается обратно в форме ветров и джетов.
Самые часто наблюдаемые признаки исходящих потоков материала со стороны астрономических объектов связаны с «теплым» газом. Несмотря на это, в случае транзиентных рентгеновских двойных до настоящего времени ученым удавалось наблюдать лишь «горячий» или «холодный» газ.
В новом исследовании международная команда исследователей из 11 стран во главе с доктором Ноэлем Кастро Сегурой (Noel Castro Segura) изучила недавнее извержение со стороны рентгеновской двойной, известной как Свифт J1858, при помощи ряда наземных и космических обсерваторий. В результате авторам удалось наблюдать одновременно теплый ветер в ультрафиолетовом диапазоне и холодный ветер в оптическом диапазоне. Это стало первым случаем наблюдения ветров в такой системе одновременно в разных диапазонах электромагнитного спектра, отмечают авторы.
Авторы и права: Виталий Пеленёв Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Спиральную галактику NGC 2841, удаленную от нас всего на 46 миллионов световых лет, можно найти в северном созвездии Большой Медведицы. Это глубокое изображение величественной островной вселенной было получено за 32 ясные ночи в ноябре и декабре 2021 года и в январе 2022 года. На нем запечатлены выделяющееся желтое ядро, диск галактики и слабо светящиеся внешние области. Пылевые полосы, маленькие области звездообразования и молодые звездные скопления расположены в клочковатых, плотно закрученных спиральных рукавах. У многих других спиральных галактик рукава имеют правильную структуру с плавными изгибами и большими областями звездообразования. Диаметр NGC 2841 – более 150 тысяч световых лет – больше размера нашего Млечного Пути. Рентгеновские изображения показывают, что звездные ветры и взрывы сверхновых создают струи горячего газа, выбрасываемые в гало вокруг NGC 2841. http://www.astronet.ru/db/msg/1817233
Далекий сверхгигант изучен с высоким уровнем подробностей
Астрономы из Университета Ла Лагуны, Испания, и их коллеги из других научных учреждений произвели спектроскопические наблюдения сверхгиганта раннего типа спектрального класса B, известного как 2MASS J20395358+4222505. Результаты этой наблюдательной кампании позволяют получить важную информацию о природе данного объекта.
Сверхгиганты представляют собой проэволюционировавшие звезды больших масс, являющиеся более крупными и имеющими более высокую светимость, чем звезды главной последовательности. Изучение таких объектов имеет большое значение для понимания эволюции звезд; однако их наблюдения затруднены в связи с тем фактом, что они расположены относительно далеко от нас, а также формируются преимущественно в составе двойных или множественных систем и связаны с плотными облаками материала межзвездной среды.
Объект 2MASS J20395358+4222505 представляет собой сверхгигант спектрального класса B0 I, относящийся к звездной ассоциации Лебедь OB2 и демонстрирующий значительное межзвездное покраснение. Эта звезда находится на расстоянии примерно в 5730 световых лет от Земли и имеет абсолютную звездную величину примерно в -9,8, что делает ее одним из самых ярких объектов среди сверхгигантов спектрального класса B.
Учитывая, что объект J20395358+4222505 является относительно слабо изученным сверхгигантом, команда астрономов под руководством Артемио Херреро (Artemio Herrero) из Университета Ла Лагуны подробно изучила его при помощи многообъектного спектрографа интегрального поля под названием MEGARA, установленного на 10,4-метровом телескопе Gran Telescopio CANARIAS (GTC).
Проведенные наблюдения показали, что объект J20395358+4222505 примерно в 41,2 раза крупнее Солнца, в то время как его спектроскопическая масса составляет 46,5 массы нашей звезды. Звезда имеет эффективную температуру в 24 000 Кельвинов и скорость вращения порядка 110 километров в секунду.
Согласно полученным данным, звезда имеет спектральный класс B1 Ia и находится в процессе перехода из класса сверхгигантов в гипергиганты. Также авторы предположили, что звезда изначально входила в состав двойной системы, поскольку она имеет повышенную скорость вращения, быстро теряет массу, а также имеет химический состав, характерный для звезд, входивших ранее в состав двойных систем. Авторы считают, что в исходной системе звезда J20395358+4222505 играла роль вторичной компоненты. Однако для подтверждения гипотезы требуются дальнейшее изучение системы, добавляют они.
Необычная пара галактик, запечатленная «Хабблом» станет новой целью обсерватории James Webb
Этот удивительный снимок, полученный при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») НАСА/ЕКА, демонстрирует систему под названием Arp 298, завораживающую пару взаимодействующих галактик. Система Arp 298 – которая состоит из двух галактик, NGC 7469 и IC 5283, лежит на расстоянии примерно в 200 миллионов световых лет от Земли, в направлении созвездия Пегаса. Более крупная из двух изображенных здесь галактик носит название NGC 7469 и является классической спиральной галактикой с перемычкой, в то время как меньшая по размерам галактика на изображении известна как IC 5283. В центре галактики NGC 7469 также лежит сверхмассивная черная дыра, окруженная ярким кольцом из скоплений звезд.
Слово Arp в обозначении этой пары галактик означает, что система входит в Атлас пекулярных (необычных) галактик, составленный астрономом Хэлтоном Арпом (Halton Arp). Атлас пекулярных галактик включает необычные и удивительные галактики, содержащие различные экзотические структуры, начиная от сегментированных спиральных рукавов и до концентрических колец. Эта взаимодействующая пара галактик уже была запечатлена ранее при помощи «Хаббла» - в 2008 г.
На этом снимке системы Arp 298, содержащем также несколько галактик, лежащих на заднем плане, объединены данные, собранные в результате трех различных сеансов наблюдений. Объединив эти данные, удалось запечатлеть систему Arp 298 с удивительным уровнем подробностей, благодаря, в том числе, использованию семи различных фильтров двух научных инструментов «Хаббла» - Wide Field Camera 3 и Advanced Camera for Surveys.
Эта система станет одной из первых галактик, которые планируется наблюдать при помощи космического телескопа James Webb («Джеймс Уэбб») НАСА/ЕКА/ККА летом 2022 г. в рамках научных программ серии Director"s Discretionary Early Release Science Programs. https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0304110533
Многоволновой Краб
Авторы и права: НАСА, ЕКА, Г.Дубнер (Институт астрономии и физики космоса, Национальный совет по научно-техническим исследованиям, Университет Буэнос-Айреса) и др.; А.Лолл и др.; Т.Темим и др.; Ф.Сьюард и др.; Очень большой массив радителескопов; Обсерватории "Чандра", "Спитцер", "XMM-Ньютон", "Хаббл" Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Крабовидная туманность занесена в каталог как М1 – первый объект в знаменитом списке "не комет", составленном Шарлем Мессье. Сейчас известно, что Крабовидная туманность – это остаток сверхновой – расширяющееся облако из остатков массивной звезды, смертельный взрыв которой наблюдали на планете Земля в 1054 году. Это новое изображение демонстрирует, как мы видим Крабовидную туманность в 21 веке. Оно объединяет данные, полученные во всем спектре электромагнитного излучения, и представляет их разными цветами видимого света. Данные космических обсерваторий "Чандра" (рентгеновские лучи) "XMM-Ньютон" (ультрафиолет), "Хаббл" (видимый свет) и "Спитцер" (инфракрасное излучение) показаны фиолетовым, синим, зеленым и желтым цветами. Данные, полученные наземным Очень большим массивом радиотелескопов, показаны красным цветом. Пульсар в Крабе – один из самых экзотических объектов, известных современным астрономам – нейтронная звезда, вращающаяся со скоростью 30 оборотов в секунду. Он виден как яркое пятно около центра картинки. Как космическое динамо, это сколлапсировавшее ядро звезды дает энергию для излучения Крабовидной туманности во всем электромагнитном спектре. Крабовидная туманность находится на расстоянии 6500 световых лет в созвездии Тельца, ее размер – около 12 световых лет. http://www.astronet.ru/db/msg/1817431
Рентгеновское послесвечение килоновой объяснили действием ударной волны
Прежде чем слиться и вспыхнуть килоновой GW170817, нейтронные звезды описали короткую спираль, породив ударную волну, последствия которой астрономы наблюдают до сих пор.
В 2017 году ученые впервые зарегистрировали гравитационно-волновой всплеск, возникший при слиянии пары нейтронных звезд. Локализовав сигнал GW170817 в пространстве, эту область исследовали и с помощью обычных телескопов. Так подтвердили гипотезу о том, что в подобных катастрофах — вспышках килоновых — рождаются ядра наиболее тяжелых химических элементов, включая золото, уран и платину.
GW170817 излучает в рентгене до сих пор, и недавно американские астрономы связали его с ударными волнами, возникшими в процессе слияния. Об этом они пишут в статье, опубликованной в Astrophysical Journal Letters.
Исследователи продолжают наблюдать за послесвечением GW170817, в том числе с помощью космического телескопа Chandra, работающего в рентгеновском диапазоне волн. Остатки килоновой излучали в рентгене все первые 900 дней после вспышки, выбрасывая в пространство узкие и сверхбыстрые потоки плазмы — джеты. Затем это свечение начало ослабевать, пока не вышло на плато, где стабилизировалось. Наконец, в конце 2020 года оно снова подскочило в разы, опять надолго закрепившись на новом уровне. Джетами объяснить такое не получается.
Такие скачки рентгеновского послесвечения GW170817 астрономы связали с ударной волной, возникшей во время вспышки килоновой. Прежде чем слиться и образовать (скорее всего) черную дыру, нейтронные звезды сходились по короткой и стремительной спирали. Это продолжалось недолго, всего секунду, но за это время из системы на высокой скорости были выброшены большие объемы вещества. Плазменный хвост, подгоняемый вспышкой, и создал ударную волну, которая, замедляясь, отдает избыток энергии, излучая в рентгеновском диапазоне.
«Если слившиеся нейтронные звезды сразу коллапсировали в черную дыру, объяснить избыток рентгеновского излучения нельзя, ведь не появляется никакой поверхности, от которой вещество могло бы оттолкнуться и вылететь прочь на большой скорости. Оно бы просто упало внутрь, и все», — объяснила Рафаэлла Маргутти (Raffaella Margutti), одна из авторов новой работы. https://naked-science.ru/article/astron … -kilonovoj
Две далекие галактики кажутся близкими соседями на снимке «Хаббла»
НАСА опубликовало изображение галактик-близнецов в созвездии Девы, полученное телескопом «Хаббл» НАСА/ЕКА. Несмотря на то что на этом снимке галактики расположены бок о бок, на самом деле они сильно удалены друг от друга.
Одна из этих галактик – NGC 4496A – находится в 47 миллионах световых лет от Земли, а вторая, NGC 4496B, — в 212 миллионах световых лет. Огромные расстояния между двумя галактиками означают, что они не взаимодействуют друг с другом, и на снимке только кажется, что они находятся близко – из-за случайного выравнивания.
Случайные галактические выравнивания, подобные этому, дают астрономам возможность изучить распределение пыли в этих галактиках. Галактическая пыль добавляет красоты астрономическим изображениям, но также усложняет наблюдения астрономов. Пыль во Вселенной имеет тенденцию рассеивать и поглощать синий свет, из-за чего звезды кажутся тусклее и краснее. Такое «покраснение» из-за пыли отличается от красного смещения, которое связано с расширением самого пространства. Тщательно измерив, как пыль в галактике на переднем плане влияет на звездный свет из галактики на заднем плане, астрономы могут составить «карту пыли» в спиральных рукавах галактики на переднем плане. Полученные карты помогают астрономам исправлять, калибровать измерения всего: начиная от космологических расстояний между объектами и заканчивая типами звезд, населяющих эти галактики.
Астрономы впервые увидели повторное поярчание килоновой*
A. Hajela et al., M.Weiss / CXC / NASA
Астрономы впервые увидели, как увеличилась яркость взрыва килоновой, иницированной слиянием двух нейтронных звезд, спустя несколько лет после вспышки. Предполагается, что это послесвечение, вызванное ударной волной, однако не исключается и вариант аккреции вещества на новообразованный компактный объект. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
В августе 2017 года наземные и космические обсерватории впервые зарегистрировали всплеск гравитационных волн GW170817 от слияния двух нейтронных звезд и сопровождавший это событие взрыв килоновой — это произошло вблизи эллиптической галактики NGC 4993 в созвездии Гидры. В течение первых 70 дней после вспышки от источника наблюдалась комбинация теплового излучения, частично вызванного радиоактивным распадом элементов, рожденных в результате слияния, и нетеплового синхротронного излучения. Эволюция свойства потока излучения от килоновой соответствовала теоретическим предсказаниям о том, что слияния нейтронных звезд — это один из основных источников тяжелых элементов во Вселенной. В течение первых трех лет после вспышки в рентгеновском и радиодиапазонах преобладало излучение структурированной релятивистской струи с первоначальным отклонением от направления на земного наблюдателя в 15–25 градусов, которая распространялась в околозвездной среде с низкой плотностью.
Группа астрономов во главе с Апраджитой Хаджелой (Aprajita Hajela) из Северо-Западного университета опубликовала результаты анализа данных наблюдений за GW170817 при помощи рентгеновской обсерватории «Чандра», радиотелескопа VLA и радиоинтерферометра MeerKAT, которые охватывали период с 1209 по 1273 день с момента слияния нейтронных звезд.
Рентгеновское (слева) и радио- (справа) изображения GW170817, полученные спустя 1209−1265 дней после слияния. Aprajita Hajela et al. / ArXiv, 2022
Ученые зафиксировали появление нового компонента рентгеновского излучения от килоновой спустя более чем 900 дней после вспышки со статистической значимостью 7,2 сигма. В диапазоне энергий квантов 0,3–10 килоэлектронвольт светимость составила 5×1038 эрг в секунду. При этом не было замечено сильного радиоизлучения от источника в исследуемый период времени.
У исследователей возникли две гипотезы, объясняющие данные наблюдений. Первая заключается в то, что мы видим послесвечение килоновой — столкновении ударной волны от взрыва со средой, характеризующейся высокой плотностью. Вторая предполагает генерацию излучения за счет аккреции вещества на новообразованный компактный объект. Лучше всего текущие наблюдения объясняет вторая гипотеза, однако нельзя полностью исключить сценарий аккреции. Если дальнейшие наблюдения за GW170817 выявят увеличение потока радиоизлучения, то, скорее всего, исследователи имеют дело с послесвечением, что означает, что слияние нейтронных звезд не привело к немедленному образованию черной дыры. Если же верен сценарий аккреции, то поток рентгеновского излучения будет оставаться постоянным или быстро спадать.
Ранее мы рассказывали о том, как гравитационные волны от слияния нейтронных звезд подтвердили четырехмерность Вселенной и помогли уточнить ограничения для максимально возможной массы не вращающейся нейтронной звезды. Подробнее о том, какое значение для науки имело это событие, можно прочесть в нашем материале.
