Астрономы открыли первое изображение черной дыры в сердце нашей галактики

На одновременных пресс-конференциях по всему миру, в том числе на пресс-конференции, организованной Национальным научным фондом в Вашингтоне, астрономы представили первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей собственной галактики Млечный Путь. Этот результат дает неопровержимые доказательства того, что объект действительно является черной дырой, и позволяет получить ценные сведения о работе таких гигантов, которые, как считается, находятся в центре большинства галактик. Изображение было получено исследовательской группой под названием Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration с использованием наблюдений всемирной сети радиотелескопов.

Это изображение - долгожданный взгляд на массивный объект, расположенный в самом центре нашей галактики. Ранее ученые уже видели звезды, вращающиеся вокруг чего-то невидимого, компактного и массивного в центре Млечного Пути. Это наводило на мысль, что этот объект, известный как Стрелец А* (Sgr A*), является черной дырой, и сегодняшнее изображение дает первое прямое визуальное доказательство этого.

Мы не можем увидеть саму черную дыру, поскольку она абсолютно темная, но светящийся газ вокруг нее дает о себе знать: темная центральная область (так называемая "тень") окружена яркой структурой, похожей на кольцо. Новый снимок фиксирует свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца.

"Мы были ошеломлены тем, насколько хорошо размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна", - сказал научный сотрудник проекта EHT Джеффри Боуэр из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica, Тайбэй. "Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание того, что происходит в самом центре нашей галактики, и дают новое представление о том, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением". Результаты работы команды EHT опубликованы сегодня в специальном выпуске журнала The Astrophysical Journal Letters.

Поскольку черная дыра находится на расстоянии около 27 000 световых лет от Земли, на небе она примерно такого же размера, как пончик на Луне. Чтобы получить ее изображение, команда создала мощную систему EHT, которая объединила восемь существующих радиообсерваторий по всей планете в единый виртуальный телескоп "размером с Землю". EHT наблюдал Sgr A* в течение нескольких ночей, собирая данные много часов подряд, подобно использованию длительной экспозиции в фотоаппарате.

Как и в случае с мощной камерой, для получения изображения Sgr A* потребовалась поддержка самых чувствительных инструментов в радиоастрономии. Эта чувствительность обеспечивается 1,3-мм приемниками диапазона 6 на Атакамском большом миллиметровом/субмиллиметровом массиве (ALMA), разработанном Центральной лабораторией разработки (CDL) Национальной радиоастрономической обсерватории Национального научного фонда США (NRAO).

"Мы очень гордимся тем, что CDL предоставила некоторые важные технологии для поддержки этого удивительного открытия, сделанного совместными усилиями EHT", - сказал Берт Хокинс, директор CDL, который объяснил роль Band 6 и CDL в проведении исследования и получении результатов. "Наша команда внесла свой вклад, установив на ALMA изготовленные на заказ атомные часы и перепрограммировав коррелятор ALMA, чтобы сделать телескоп фазированной решеткой. Это фактически превратило телескоп в единую антенну с эффективным диаметром 85 метров - самый большой компонент на EHT. Кроме того, смесители, лежащие в основе приемников на ALMA, Субмиллиметровом телескопе (SMT) в Аризоне, Большом миллиметровом телескопе (LMT) в Мексике и Телескопе Южного полюса (SPT) в Антарктиде, были разработаны в CDL вместе с нашими партнерами из Университета Вирджинии".

Прорыв произошел после того, как в 2019 году коллаборация EHT опубликовала первое изображение черной дыры, названной M87*, в центре более отдаленной галактики Messier 87.

Эти две черные дыры выглядят удивительно похожими, несмотря на то, что черная дыра нашей галактики более чем в 1000 раз меньше и менее массивна, чем M87*. "У нас есть два совершенно разных типа галактик и две очень разные массы черных дыр, но вблизи края этих черных дыр они выглядят удивительно похожими", - говорит Сера Маркофф, сопредседатель научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики Амстердамского университета (Нидерланды). "Это говорит нам о том, что общая относительность управляет этими объектами вблизи, а любые различия, которые мы видим дальше, должны быть вызваны различиями в материале, который окружает черные дыры".

Это достижение было значительно сложнее, чем для M87*, несмотря на то, что Sgr A* находится гораздо ближе к нам. Ученый EHT Чи-Кван ("CK") Чан из обсерватории Стюард, факультета астрономии Аризонского университета, США, объясняет: "Газ в окрестностях черных дыр движется с одинаковой скоростью - почти как свет - вокруг Sgr A* и M87*. Но там, где газу требуется от нескольких дней до нескольких недель, чтобы обогнуть большую M87*, в гораздо меньшей Sgr A* он проходит орбиту за считанные минуты. Это означает, что яркость и структура газа вокруг Sgr A* быстро менялась во время наблюдений коллаборации EHT - примерно как попытка сделать четкий снимок щенка, быстро бегущего за своим хвостом".

Исследователям пришлось разработать новые сложные инструменты, которые учитывали движение газа вокруг Sgr A*. Если M87* была более легкой и стабильной целью, и почти все изображения выглядели одинаково, то с Sgr A* дело обстояло иначе. Изображение черной дыры Sgr A* представляет собой среднее значение из всех изображений, полученных командой, что позволило впервые увидеть гигант, скрывающийся в центре нашей галактики.

Эта работа стала возможной благодаря изобретательности более чем 300 исследователей из 80 институтов по всему миру, входящих в состав коллаборации EHT. В дополнение к разработке сложных инструментов для преодоления трудностей, связанных с визуализацией Sgr A*, команда работала в течение пяти лет, используя суперкомпьютеры для объединения и анализа данных, одновременно собирая беспрецедентную библиотеку смоделированных черных дыр для сравнения с результатами наблюдений.

"Эта работа ясно демонстрирует исключительную важность использования радио, миллиметровых и субмиллиметровых частот для понимания самых экстремальных условий во Вселенной", - сказал Тони Ремиджан, директор Североамериканского научного центра ALMA (NAASC) в NRAO. Использование этих частотных диапазонов - единственный способ раскрыть уникальные условия, окружающие черную дыру, которые полностью скрыты на других частотах". Добавление ALMA также имело решающее значение для наблюдений, поскольку оно обеспечило необходимую чувствительность для однозначного проведения этих наблюдений. Объединение всех данных с объектов по всему миру - с ALMA в качестве якоря для всех этих объектов - обеспечило чувствительность и разрешение, необходимые для совершения такого рода открытий. И это только начало. В следующем десятилетии планируется значительное увеличение чувствительности ALMA, что приведет к еще более глубоким открытиям, ожидающим нас во Вселенной".

Ученые особенно рады тому, что наконец-то получили изображения двух черных дыр совершенно разных размеров, что дает возможность понять, как они сравниваются и контрастируют. Они также начали использовать новые данные для проверки теорий и моделей поведения газа вокруг сверхмассивных черных дыр. Этот процесс еще не до конца изучен, но считается, что он играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.

"Теперь мы можем изучить различия между этими двумя сверхмассивными черными дырами, чтобы получить новые ценные сведения о том, как работает этот важный процесс", - сказал ученый EHT Кейичи Асада из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica в Тайбэе. "У нас есть изображения двух черных дыр - одной на большом конце и одной на малом конце сверхмассивных черных дыр во Вселенной - так что мы можем продвинуться в изучении поведения гравитации в этих экстремальных условиях гораздо дальше, чем когда-либо прежде".

Прогресс на EHT продолжается: крупная наблюдательная кампания в марте 2022 года включала в себя больше телескопов, чем когда-либо прежде. Постоянное расширение сети EHT и значительные технологические усовершенствования позволят ученым в ближайшем будущем поделиться еще более впечатляющими изображениями, а также фильмами о черных дырах.

В 2021 году NSF и Совет ALMA одобрили многомиллионную модернизацию приемников обсерватории в диапазоне 6 в рамках Североамериканской программы развития ALMA. Модернизация позволит увеличить количество и качество научных измерений в диапазоне длин волн от 1,4 мм до 1,1 мм, что обеспечит исследовательским проектам, подобным проекту EHT, лучшую чувствительность, чем когда-либо, и, в конечном итоге, более точные и эффективные научные результаты. Кроме того, проект NRAO Next Generation Very Large Array (ngVLA) получил положительную поддержку в рамках десятилетнего обзора Astro2020. Находясь на ранней стадии планирования и разработки, ngVLA позволит достичь приоритетных целей в астрономии и астрофизике и станет лучшей машиной для поиска черных дыр.

"Эти новые результаты, полученные с помощью EHT, волнуют нас как потому, что они показывают, насколько далеко продвинулась астрономия, так и потому, что они подтверждают, что мы еще многого не видели и не смогли наблюдать и изучать", - сказал д-р Тони Бисли, директор NRAO. "Антенны и приборы, которые мы проектируем и разрабатываем в NRAO, делают этот прогресс возможным, и мы с нетерпением ждем возможности продолжать возглавлять прогресс в радиоастрономии, который позволит обнаружить черные дыры и другие явления, скрывающиеся в уголках галактики и Вселенной".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … um=desktop

Новые данные о смешении материала в системах классических новых

В новом исследовании группа, возглавляемая Юном Ланом Гуо (Yunlang Guo) из Юннаньских обсерваторий Китайской академии наук, изучила степень смешения материала белого карлика с материалом звезды-компаньона в системах, известных как классические новые.

Классические новые происходят, когда на поверхности аккрецирующего материал белого карлика, входящего в состав тесной двойной системы, накапливается критическая масса материала и происходит неуправляемый термоядерный взрыв.

При этих вспышках новых происходит резкое увеличение светимости системы и большая часть аккрецированной оболочки выбрасывается в космос. Наблюдения показали, что выбросы материала со стороны новых обогащены элементами средних масс, такими как C, N, O, Ne, Na, Mg, и Al. Это указывает на то, что аккрецированный слой перемешивается со внешними слоями материала белого карлика.

В своем новом исследовании Гуо и его группа систематически соотнесли между собой степень смешения материала белого карлика с материалом звезды-компаньона и состав извергнутого материала в системах классических новых. В результате проведенного численного моделирования удалось установить характерное распределение элементов в извергнутом материале, соответствующее определенной доле смешения материала.

«На соотношения между элементами, используемые для оценки степени смешения, должна сильно влиять сама степень смешения и почти не должна влиять масса белого карлика», - пояснил Гуо.

В результате проведенной работы исследователям удалось подобрать четыре таких соотношения между элементами, которые могут быть использованы для оценки степени смешения материала в системах классических новых.

Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0511123615

Астрономы обнаружили звезду «золотого стандарта» в Млечном Пути

В окрестностях нашего Солнца в галактике Млечный Путь находится относительно яркая звезда, и в ней астрономам удалось определить самый широкий спектр элементов в звезде за пределами нашей Солнечной системы.

Исследование, проведенное под руководством астронома Мичиганского университета Яна Редерера, выявило 65 элементов в звезде HD 222925. Сорок два из выявленных элементов являются тяжелыми элементами, которые находятся в нижней части периодической таблицы элементов.

Идентификация этих элементов в одной звезде поможет астрономам понять так называемый "процесс быстрого захвата нейтронов", или один из основных способов создания тяжелых элементов во Вселенной. Результаты исследования опубликованы на сайте arXiv и приняты к публикации в серии The Astrophysical Journal Supplement.

"Насколько мне известно, это рекорд для любого объекта за пределами нашей Солнечной системы. Что делает эту звезду такой уникальной, так это очень высокая относительная доля элементов, перечисленных в нижних двух третях периодической таблицы. Мы даже обнаружили золото", - сказал Родерер. "Эти элементы были получены в результате процесса захвата быстрых нейтронов. Именно это мы и пытаемся изучить: физику, чтобы понять, как, где и когда были получены эти элементы".

Процесс, также называемый "r-процессом", начинается с присутствия легких элементов, таких как железо. Затем, быстро - порядка секунды - к ядрам легких элементов добавляются нейтроны. В результате образуются более тяжелые элементы, такие как селен, серебро, теллур, платина, золото и торий - такие, которые обнаружены на HD 222925, и все они, по словам астрономов, редко обнаруживаются в звездах.

"Для того чтобы высвободить нейтроны и добавить их в ядра атомов, необходимо много свободных нейтронов и очень высокая энергия", - сказал Родерер. "Существует не так много сред, в которых это может произойти".

Одна из таких сред была подтверждена: слияние нейтронных звезд. Нейтронные звезды - это разрушившиеся ядра сверхгигантских звезд, которые являются самыми маленькими и плотными из известных небесных объектов. Столкновение пар нейтронных звезд вызывает гравитационные волны, и в 2017 году астрономы впервые обнаружили гравитационные волны от сливающихся нейтронных звезд. Другой способ, при котором может происходить r-процесс, - это взрывная смерть массивных звезд.

"Это важный шаг вперед: признание того, где может происходить r-процесс. Но гораздо больший шаг - сказать: "Что на самом деле произошло в результате этого события? Что там было произведено?" сказал Родерер. "Именно в этом и заключается суть нашего исследования".

Элементы, которые Родерер и его команда идентифицировали в HD 222925, образовались либо в массивной сверхновой звезде, либо при слиянии нейтронных звезд в самом начале существования Вселенной.

Эта звезда может быть использована в качестве прокси для того, что могло бы произойти в результате одного из этих событий. Любая модель, разработанная в будущем, которая продемонстрирует, как r-процесс или природа производят элементы в нижних двух третях периодической таблицы, должна иметь ту же подпись, что и HD 222925, говорит Родерер.

Очень важно, что астрономы использовали инструмент космического телескопа "Хаббл", который может собирать ультрафиолетовые спектры. Этот прибор сыграл ключевую роль в том, что астрономы смогли собрать свет в ультрафиолетовой части спектра - слабый свет, исходящий от такой холодной звезды, как HD 222925.

Астрономы также использовали один из телескопов Магеллана - консорциума, партнером которого является U-M - в обсерватории Лас-Кампанас в Чили для сбора света от HD 222925 в оптической части светового спектра.

Эти спектры кодируют "химические отпечатки пальцев" элементов внутри звезд, и чтение этих спектров позволяет астрономам не только определить элементы, содержащиеся в звезде, но и количество того или иного элемента в звезде.

Анна Фребель является соавтором исследования и профессором физики в Массачусетском технологическом институте. Она помогала в общей интерпретации картины элементов в HD 222925 и в том, как она влияет на наше понимание происхождения элементов в космосе.

"Теперь мы знаем подробный поэлементный результат какого-то события r-процесса, произошедшего на ранних стадиях Вселенной", - сказала Фребель. "Любая модель, которая пытается понять, что происходит с r-процессом, должна быть способна воспроизвести это".

Многие из соавторов исследования входят в группу под названием "Альянс R-процесса" - группу астрофизиков, занимающихся решением больших вопросов, связанных с r-процессом. Этот проект знаменует собой одну из ключевых целей группы: определить, какие элементы и в каких количествах были получены в r-процессе с беспрецедентным уровнем детализации.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0511210442

в дополнение предыдущей статьи

Астрономы описали рекордное количество элементов в составе далекой звезды

Подробный список элементов и их количества позволит разобраться в r-процессе — самом распространенном во Вселенной сценарии формирования элементов тяжелее железа.

Звезда HD 222925 находится на небе в районе южного созвездия Тукан в гало Млечного пути / ©The STScI Digitized Sky Survey

Астрономы определили 65 элементов в составе старой звезды HD 222925 , расположенной в гало Млечного пути. Из них 42 — тяжелые элементы вроде серебра и золота. Статья с результатами исследования выйдет в журнале Astrophysical Journal Supplement Series, а пока доступна на сайте arXiv.

К тому моменту, как Вселенная остыла после Большого взрыва, в ней успели сформироваться лишь самые простые химические элементы. Звезды ненамного расширили это разнообразие за счет синтеза в своих недрах. И все же основная часть таблицы Менделеева «родилась» во взрывах сверхновых и столкновениях нейтронных звезд.

Формирование тяжелых элементов при этом чаще всего происходит за счет последовательного захвата нейтронов. Для этого необходимо большое количество этих элементарных частиц и высокоэнергетические условия, в которых нейтроны могут отделяться и крепиться к ядрам атомов. Этот так называемый r-процесс всегда протекает за доли секунды — быстрее, чем успевает произойти радиоактивный распад. Именно так образовалось разнообразие тяжелых элементов в HD 222925, в числе которых — вольфрам, иридий, платина и золото.

Настолько тяжелые элементы редко удается засечь даже в обогащенных r-процессом звездах. А HD 222925 — одна из самых ярких известных таких звезд, поэтому так интересна ученым. Команда начала описывать ее тяжелые элементы еще несколько лет назад по оптическому спектру. Расширить этот список удалось за счет наблюдений «Хаббла» в ультрафиолетовом спектре. Подробный состав позволит разобраться, в каких условиях сформировалась звезда.

«Насколько я знаю, это рекордное [количество выявленных элементов] для объекта за пределами Солнечной системы. Звезда уникальна тем, что значительная часть ее элементов находится в нижних двух третях периодической таблицы, — объясняет Иан Рёдерер (Ian Roederer), астроном из Мичиганского университета. — Эти элементы образовались во время быстрого процесса захвата нейтронов. Именно его мы и пытаемся изучить: физику того как, где и когда формировались эти элементы».

Таблица происхождения тяжелых элементов / ©Alexey Gomankov, CC BY-SA 4.0

Элементы в составе HD 222925 образовались либо в результате взрыва массивной сверхновой, либо во время слияния нейтронных звезд в молодой Вселенной. Главное, что настолько подробный состав можно использовать для проверки гипотез и моделей r-процесса.

«Теперь мы знаем детализированный список элементов, получившихся в ходе какого-то r-процесса, произошедшего в молодой Вселенной, — комментирует соавтор Анна Фребел (Anna Frebel), профессор физики из Массачусетского технологического института. — Любая модель, которая будет описывать r-процесс, должна будет воспроизводить и этот результат».

Многие авторы нового исследования — члены так называемого Альянса r-процесса, группы астрофизиков, которая стремится ответить на все вопросы о столь быстром формировании тяжелых элементов. Сейчас они достигли одной из ключевых целей — максимально детализированно определили, какие элементы и в каком количестве формируются во время быстрого процесса захвата нейтронов.
https://naked-science.ru/article/astron … ndart-star

Европейские астрономы открыли четыре новых коричневых карлика

Астрономы из Астрономической обсерватории Падовы (Италия) и других стран провели наблюдения 25 звезд в рамках экспериментального исследования COPAINS. В результате они обнаружили четыре новых коричневых карлика, получивших обозначения HIP 21152 B, HIP 29724 B, HD 60584 B и HIP 63734 B. Об этом сообщается в статье, опубликованной 4 мая на сервере препринтов arXiv.

Коричневые карлики - это промежуточные объекты между планетами и звездами, занимающие диапазон масс от 13 до 80 масс Юпитера (от 0,012 до 0,076 масс Солнца). Хотя на сегодняшний день обнаружено множество коричневых карликов, такие объекты, вращающиеся вокруг других звезд, являются редкой находкой.

Теперь группа астрономов под руководством Марианджелы Бонавиты сообщает об обнаружении четырех таких объектов. Открытие было сделано с помощью нового инструмента, известного как Code for Orbital Parametrization of Astrometrically Inferred New Systems (COPAINS). Это было частью пилотного исследования, проведенного с помощью спектро-поляриметрического высококонтрастного прибора SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch), экстремальной адаптивной оптики на Очень большом телескопе ESO (VLT), который использовал инструмент COPAINS для обоснованного выбора целей.

"Мы представляем результаты исследования COPAINS, проведенного с помощью SPHERE/VLT в поисках субзвездных компаньонов звезд со значительными различиями в собственном движении (∆µ) между различными астрометрическими каталогами. Мы наблюдали двадцать пять звезд и обнаружили десять компаньонов, включая четыре новых коричневых карлика: HIP 21152 B, HIP 29724 B, HD 60584 B и HIP 63734 B", - поясняют авторы статьи.

Недавно обнаруженные коричневые карлики являются субзвездными спутниками относительно молодых звезд (с возрастом менее одного миллиарда лет). Массы этих звезд оцениваются в диапазоне от 1,04 до 1,44 солнечных масс.

Согласно исследованию, HIP 21152 B, HIP 29724 B, HD 60584 B и HIP 63734 B имеют массы на уровне 0,032, 0,063, 0,028 и 0,012 соответственно. Они удалены от своих звезд-хозяев на 18,3, 6,3, 16,6 и 30 AU соответственно.

Исследователи отмечают, что их открытие подчеркивает способность COPAINS ограничивать популяцию планет и субзвездных компаньонов. Они добавили, что такие исследования, как COPAINS, предлагают бесспорно эффективный метод отбора, обеспечивая гораздо более высокий процент успеха (по сравнению с другими исследованиями) при значительно меньших затратах времени.

"Высокий процент обнаружения, полученный здесь, убедительно доказывает необходимость использования таких подходов при составлении обзоров, несмотря на многочисленные допущения и ограничения работы, проведенной в этом экспериментальном обзоре", - отметили астрономы.

Они надеются, что предстоящий третий выпуск данных (DR3) со спутника ЕКА Gaia, ожидаемый в июне 2022 года, в сочетании с COPAINS даст еще больше интересных открытий субзвездных компаньонов. Они добавили, что это позволит значительно улучшить метод с точки зрения неопределенности, что позволит будущим исследованиям действительно сосредоточиться на объектах с ускорениями, вызванными компаньонами планетарной массы.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0511221219

Ученые заглянули внутрь марсианского метеорита, чтобы найти признаки пригодного для жизни мира

Жидкая вода когда-то формировала породу внутри метеорита с Марса, но, скорее всего, не поддерживала микробную жизнь, говорится в новом исследовании.

Камень относится к классу метеоритов, известных как нахлиты, которые по происхождению являются вулканическими породами, выброшенными ударом астероида с Марса около 11 миллионов лет назад. Предыдущие исследования показали, что нахлиты могут пролить свет на древние гидротермальные системы Красной планеты, в частности, на ее горячие источники. Горячие источники являются интригующей целью, поскольку ученые считают, что эти среды могли быть колыбелью для ранней жизни на Земле, поэтому интересно, справедливо ли то же самое на Марсе и за его пределами.

В новом исследовании ученые изучили нахлит Miller Range 03346, камень весом 715 граммов, который ученые обнаружили в горном хребте Миллер в Антарктиде в 2003 году.

"Из предыдущих исследований мы знаем, что минералы в этом конкретном метеорите вступили в реакцию с водой около 630 миллионов лет назад", - сказала ведущий автор исследования Йозефин Мартелл, ученый-планетолог из Лундского университета в Швеции.

Но Мартелл и ее коллеги хотели получить более подробную информацию об истории камня. Ученые использовали неразрушающее нейтронное и рентгеновское сканирование, чтобы оценить, насколько сильно жидкая вода изменила минералы породы, и, следовательно, была ли на Марсе гидротермальная система, потенциально способная поддерживать жизнь.

"Я думаю, что это очень интересно, что мы можем изучать метеориты, не вскрывая их", - сказал Мартелл. "Мы просканировали наши образцы с помощью рентгеновских лучей и нейтронов и, по сути, получили 3D-изображение, показывающее, как выглядит наш образец изнутри".

Ученые обнаружили, что минералы в метеорите, которые были изменены жидкой водой, были сосредоточены в отдельных участках. Такая картина говорит о том, что вода, ответственная за изменение этих минералов, не просачивалась в породу из гидротермальной системы. Вместо этого исследователи утверждают, что вода, скорее всего, поступила из льда, погребенного в самой породе, который растаял во время удара, в результате которого нахлит упал с Марса.

Эти выводы свидетельствуют о том, что в районе, где возник нахлит, "условия не были благоприятными для возникновения или процветания жизни", - сказал Мартелл. Однако эти выводы относятся "только к этому времени и месту", а не к Марсу в целом, предупредила она. "Для некоторых может быть заманчиво сделать выводы о жизни на Марсе в целом. Мы сообщаем только о том, что мы видим в нашем конкретном образце".

Эти результаты показывают, что нейтронное и рентгеновское сканирование может оказаться полезным при анализе пород с других планет - "например, когда НАСА вернет образцы с Марса", - сказал Мартелл. Сейчас марсоход "Персеверанс" ведет бурение в поисках образцов, которые, как ожидается, будут привезены примерно в 2030 году. Когда имеешь дело с редкими образцами, хочется провести как можно больше анализов, прежде чем разрезать их".

Ученые подробно изложили свои выводы в статье, опубликованной 11 мая в журнале Science Advances.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0511230804

Далекая галактика оказалась самым ярким внегалактическим пульсаром

Yuanming Wang et al. / The Astrophysical Journal, 2022

Астрономы отыскали самый яркий в радиодиапазоне внегалактический пульсар PSR J0523−7125, который находится в галактике-спутнике Млечного Пути Большом Магеллановом Облаке. Ранее этот объект считался далекой галактикой, однако мультиволновые наблюдения позволили определить, что ученые имеют дело с быстро вращающейся нейтронной звездой. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды, обладающие сильным магнитным полем, которые рождаются в ходе взрывов массивных звезд. Они генерируют узконаправленные потоки радиоизлучения из районов магнитных полюсов, которые, попадая в поле зрения земного наблюдателя, будет видны как периодические вспышки излучения. Сильными кандидатами в пульсары считаются источники излучения с высокой круговой поляризацией, у которых нет аналога при наблюдениях в оптическом и инфракрасном диапазонах. Поиски подобных астрофизических объектов нужны как для понимания их природы, свойств и механизмов генерации излучения, так и проверки некоторых явлений, предсказанных Общей теорией относительности.

Группа астрономов во главе с Юаньмин Ваном (Yuanming Wang) из Австралийской организации научных и промышленных исследований в Канберре сообщила об открытии нового пульсара PSR J0523−7125, который расположен в 163 тысячах световых лет от Солнца, в галактике-спутнике Млечного Пути Большом Магеллановом Облаке.

Первоначально источник был обнаружен в рамках обзора неба VAST-P1 (Phase I Pilot survey for Variables and Slow Transients) радиотелескопом ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder), однако тогда версия о том, что это пульсар не рассматривалась, так как источник был очень ярким и характеризовался широким профилем импульса и очень крутым радиоспектром. Предполагалось, что это может быть далекая галактика. В дальнейшем ученые провели анализ данных наблюдений за источником радиотелескопов Паркса, ASKAP, ATCA и MeerKAT, а также данные мультиволновых наблюдений телескопов Gaia, WISE, ROSAT, Fermi, VISTA и Swift, чтобы определить природу объекта.

Средняя плотность потока радиоизлучения от пульсара составила 1 миллиянский на частоте 1400 мегагерц и 25 миллиянских на частоте 400 мегагерц, что делает его одним из самых ярких известных пульсаров и самым ярким объектом такого рода в Магеллановых Облаках. Период вращения пульсара составляет 322,5 миллисекунд, а излучение от него характеризуется частичной (около 20 процентов) круговой поляризацией. Кроме того, для источника не было найдено аналога в оптическом или инфракрасном диапазонах волн.

Предполагается, что PSR J0523−7125 представляет собой почти выровненный ротатор, у которого магнитная ось и ось вращения звезды выровнены относительно друг друга, и может находится внутри эволюционировавшей области ионизированного водорода. Ученые считают, что будущие крупномасштабные мультиволновые обзоры неба позволят выявить новые источники с круговой поляризацией излучения и отыскать среди них пульсары, в том числе с экстремальными свойствами.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые отыскали надежного кандидата в белый карлик-пульсар.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/11/pulsar-or-galaxy

Молодые звезды в NGC 346

Авторы и права: НАСА, ЕКА; Благодарность: Антонелла Нота (ЕКА/Научный институт космического телескопа) и др.
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Массивные звезды в NGC 346 живут недолго, но испускают очень мощное излучение. Это звездное скопление находится в самой большой области звездообразования в Малом Магеллановом Облаке, находящимся на расстоянии около 210 тысяч световых лет. Ветры и излучение этих звезд вымели межзвездную полость в газопылевом облаке размером около 200 световых лет, инициировав звездообразования и придав форму плотному внутреннему краю области. В области звездообразования, занесенной в каталог как N66, находится много зарождающихся звезд. Возраст этих звезд – всего от трех до пяти миллионов лет, в их ядрах еще не началось термоядерное горение водорода, и они разбросаны вокруг звездного скопления. На этом изображении в искусственных цветах, полученном космическим телескопом им.Хаббла, излучение в видимом диапазоне показано синим цветом, в ближнем инфракрасном – зеленым, а свет, испускаемый атомами водорода – красным.
http://www.astronet.ru/db/msg/1831833

Ученые научились оценивать массу далеких экзопланет

Исследователи из Сибирского федерального университета совместно с австрийскими и французскими учеными представили новый метод оценки возможной массы горячих юпитеров. Особую роль в нем играет радиоизлучение, которое может «сбежать» и добраться до Земли только при определенной массе экзопланеты. А узнав массу, можно выяснить, насколько пригодно космическое тело для жизни.

Новый метод ученые разработали, проведя математическое моделирование атмосферы массивной экзопланеты «Ипсилон Андромеды-Б». Оказалось, что направленное радиоизлучение могло возникнуть вблизи планеты и покинуть область источника только в том случае, если масса «Ипсилон Андромеды-Б» превышала некое пороговое значение — не менее 2,25 масс нашего Юпитера.

«Известно, что планеты могут испускать когерентное, поляризованное радиоизлучение, генерируемое в окружающей плазме в процессе циклотронной мазерной нестабильности. Эти радиоволны могут при определенных условиях «убегать» из окружающей планету магнитосферы в открытое космическое пространство и достигать Земли, принося важные сведения о планете-источнике», — объяснил соавтор исследования, профессор кафедры прикладной механики СФУ Николай Еркаев.

«В случае массивных экзопланет, называемых горячими юпитерами, может возникнуть ситуация сильного нагрева верхней атмосферы благодаря поглощению рентгеновского и экстремального ультрафиолетового излучения звезды-хозяина, что приводит к расширению верхней атмосферы, в которой ионизированный газ может предотвратить выход радиоэмиссии в космическое пространство», — дополнил профессор.

Экзопланеты наподобие «Ипсилон Андромеды-Б» могут быть пригодны для жизни. Зная их массу, возможно вычислить состав поверхности, изучить терморегуляцию, тектонику плит, а также магнитные поля и газовые потоки в атмосфере. Впрочем, сама «Ипсилон Андромеды-Б» вряд ли может быть пристанищем для живых организмов: одна половина планеты всегда повернута к звезде ее системы, в то время как другая вечно находится во мраке. Из-за этого на планете одновременно есть зоны с крайне высокими и крайне низкими температурами. Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
https://scientificrussia.ru/articles/uc … ekzoplanet

Яркая вспышка катаклизмической звезды в созвездии Волопаса

Credit: ESO/L. Calçada/M.Kornmesser

10 мая 2022 года в созвездии Волопаса группой китайских астрономов была обнаружена относительно яркая вспышка катаклизмический звезды.

Ее блеск сейчас составляет 12.8 зв. вел. До этого данная звезда была 18,5 зв. вел., так что вспыхнула она сразу на 5 зв. вел!

Точную природу вспышки можно будет узнать только после получения спектра.

Координаты вспышки: RA=14h22m59.68s DEC=+41d22’54” Ориентиры: Ближайшая звезда из каталога TYC 3038-531-1 (+11,7 зв. вел.)
https://aboutspacejornal.net/2022/05/11/яркая-вспышка-катаклизмической-звез/

Маленькое сомбреро для Хаббла

Космический телескоп НАСА "Хаббл" позволил астрономам рассмотреть галактики всех форм и размеров практически под любыми углами. Когда галактика видна с краю, завораживающая перспектива открывает ослепительный срез Вселенной. Маленькое Сомбреро, также известное как NGC 7814 или Caldwell 43, - одна из таких галактик.

На фоне более отдаленных галактик Малое Сомбреро выделяется яркой центральной выпуклостью, тонким диском, полным пыли, и светящимся ореолом из газа и звезд, простирающимся в космическое пространство. Она находится примерно в 40 миллионах световых лет от Земли, имеет ширину 80 000 световых лет и возраст в миллиарды лет.

Пыльная спираль названа в честь более грандиозной галактики Сомбреро, напоминающей широкополую мексиканскую шляпу. Галактика Сомбреро находится на расстоянии всего 28 миллионов световых лет от нас и выглядит больше, чем Малое Сомбреро. На самом деле они почти одинакового размера, но Сомбреро кажется больше, потому что она ближе.

Это изображение Малого Сомбреро представляет собой комбинацию видимых и инфракрасных снимков, сделанных усовершенствованной камерой Хаббла в 2006 году. Наблюдения проводились для того, чтобы помочь астрономам в изучении звездного населения галактики и пролить свет на эволюцию этой галактики и других подобных ей.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0513163755

Черная дыра Млечного Пути стала «криком рождения» радиоастрономии

Первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь возвращает радиоастрономию к небесным вершинам. Event Horizon Telescope (EHT), всемирная сеть радиотелескопов миллиметровых волн, сделала новое, знаковое изображение той же области, откуда пришли первые космические радиоволны, когда-либо обнаруженные. Это открытие, сделанное инженером Bell Telephone Laboratories Карлом Янским в 1932 году, положило начало радиоастрономии.

Новое изображение EHT является кульминацией долгой истории исследований Млечного Пути, начиная с Галилео Галилея, который в 1610 году с помощью своего телескопа обнаружил, что наша галактика, которая невооруженному глазу кажется облаком, на самом деле состоит из звезд. В 1785 году британский астроном Уильям Гершель составил простейшую карту Млечного Пути.

В 1918 году американский астроном Харлоу Шапли определил центр Млечного Пути, используя недавно открытый инструмент для измерения расстояний, который дают переменные звезды Цефеиды, и определил, что гало шаровых звездных скоплений, окружающее Млечный Путь, сосредоточено в области в созвездии Стрельца. Эта область скрыта от телескопов видимого света плотными облаками газа и пыли.

Янский был принят на работу в Bell Laboratories в 1928 году и получил задание определить источники шума, мешающего коротковолновой радиотелефонной связи. Он разработал высоконаправленную антенну и к 1932 году определил ряд источников шума. Однако одна загадка оставалась - "очень устойчивое шипение типа статики, происхождение которого неизвестно".

Время суток, когда появлялось это шипение, менялось в зависимости от времени года. По предложению друга-астронома Янский обратился к учебникам по астрономии и в декабре 1932 года пришел к выводу, что странное шипение исходит "из-за пределов Солнечной системы". Он объявил об этом в докладе, который представил на встрече в Вашингтоне, округ Колумбия, в апреле 1933 года. Его заявление было опубликовано на первой странице газеты "Нью-Йорк Таймс" 5 мая 1933 года.

Десять дней спустя Янский дал интервью общенациональной радио станции и сказал, что он определил положение на небе обнаруженного им шума, и "это, похоже, подтверждает расчет доктора Шапли о том, что радиоволны, похоже, исходят из центра притяжения нашей галактики".

Позднее эта область была названа Стрелец А, как самый яркий источник радиоизлучения в этом созвездии. В 1951 году австралийские радиоастрономы еще больше сузили круг источников излучения до центра галактики.

В 1974 году Брюс Балик и Роберт Браун с помощью интерферометра Грин-Бэнк Национальной радиоастрономической обсерватории обнаружили очень яркий и компактный объект, которому Браун позже дал название Стрелец А* (добавив звездочку). Черная дыра стала ведущим объяснением того, что является причиной яркого радиоизлучения объекта, получившего сокращенное название Sgr A*. В 1994 году инфракрасные и субмиллиметровые исследования оценили массу объекта в 3 миллиона раз больше массы Солнца.

В 2002 году группа под руководством Райнхарда Гензеля из Института внеземной физики имени Макса Планка сообщила о 10-летнем исследовании орбитального движения звезды S2 вблизи Sgr A*. В результате исследования был сделан вывод, что центральный объект более чем в 4 миллиона раз массивнее Солнца.

В 2009 году другая группа исследователей сообщила о дальнейших наблюдениях звездных орбит в этом регионе и пришла к выводу, что центральный объект, вероятно, является черной дырой, поскольку не известно ни одного другого явления, способного вместить такую массу в столь малом пространстве. Эта работа и другие исследования Sgr A* принесли Гензелю и Андреа Гез из Калифорнийского университета в 2020 году Нобелевскую премию по физике за "самое убедительное доказательство существования сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути".

Получение коллаборацией EHT изображения, согласующегося с теоретическими предсказаниями того, что должно быть видно вокруг черной дыры, сегодня делает это доказательство еще более убедительным.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0513183513

Новое исследование указывает на ограниченную циркуляцию воды на поздних этапах истории Марса

Исследовательская группа под руководством Лундского университета в Швеции изучила метеорит с Марса с помощью нейтронной и рентгеновской томографии. Технология, которая, возможно, будет использоваться при исследовании образцов с Красной планеты в 2030 году, показала, что метеорит имел ограниченное воздействие воды, что делает маловероятным существование жизни в то время и в том месте.

В феврале 2021 года космический аппарат НАСА Perseverance в облаке дыма опустится на парашюте на пыльную поверхность Марса. В течение нескольких лет аппарат будет двигаться по поверхности и брать пробы, чтобы попытаться ответить на вопрос, поставленный Дэвидом Боуи в книге "Жизнь на Марсе" в 1971 году. Только в 2030 году Nasa планирует отправить образцы обратно на Землю, но материал с Марса уже изучается - в виде метеоритов. В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, международная исследовательская группа изучила метеорит возрастом около 1,3 миллиарда лет с помощью усовершенствованного сканирования.

"Поскольку вода занимает центральное место в вопросе о том, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе, мы хотели изучить, насколько метеорит вступил в реакцию с водой, когда она еще была частью марсианской породы", - объясняет Йозефин Мартелл, докторант геологии Лундского университета.

Чтобы ответить на вопрос, существовала ли какая-либо крупная гидротермальная система, которая обычно является благоприятной средой для возникновения жизни, исследователи использовали нейтронную и рентгеновскую томографию. Рентгеновская томография - это распространенный метод исследования объекта без его повреждения. Нейтронная томография использовалась потому, что нейтроны очень чувствительны к водороду.

Это означает, что если минерал содержит водород, то его можно изучить в трех измерениях и увидеть, где в метеорите находится водород. Водород (H) всегда представляет интерес для ученых, изучающих материал с Марса, поскольку вода (H2O) является необходимым условием для жизни, как мы ее знаем. Результаты показывают, что, по-видимому, довольно небольшая часть образца вступила в реакцию с водой, и поэтому, вероятно, не большая гидротермальная система привела к изменению.

"Более вероятным объяснением является то, что реакция произошла после того, как небольшие скопления подземного льда растаяли во время падения метеорита около 630 миллионов лет назад. Конечно, это не означает, что жизнь не могла существовать в других местах на Марсе или что ее не могло быть в другое время", - говорит Йозефин Мартелл.

Исследователи надеются, что результаты их исследования будут полезны, когда НАСА привезет первые образцы с Марса примерно в 2030 году, и есть много причин полагать, что нынешняя технология с нейтронной и рентгеновской томографией будет полезна, когда это произойдет.

"Было бы здорово, если бы у нас была возможность изучить эти образцы на исследовательской установке European Spallation Source, ESS в Лунде, которая к тому времени станет самым мощным в мире источником нейтронов", - заключает Йозефин Мартелл.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0513183959

Исследование дает новый способ реконструкции прошлого климата на Марсе

Исследование, проведенное геологом из Университета Монаша, предоставило новые доказательства того, когда на протяжении истории Марса происходили высокие темпы эрозии.

Результаты исследования, опубликованные сегодня в журнале Geology, указывают на то, что в прошлом климат Марса был гораздо более эрозийным, что позволяет предположить, что существовали устойчивые периоды времени, когда жидкая вода перемещалась по поверхности планеты.

Ученые давно хотели понять, как Марс перешел от состояния, потенциально более похожего на современную Землю, к пустынному негостеприимному месту, которым он является сегодня.

"Если мы хотим знать, была ли жизнь на Марсе, нам необходимо понять историю осадочных пород", - говорит ведущий автор исследования доктор Эндрю Ганн из Школы Земли, атмосферы и окружающей среды Университета Монаша.

"Наше исследование определяет время и темпы эрозии и накопления осадочных пород на протяжении геологической истории Марса совершенно новым способом, и впервые количественно определяет степень выветриваемости каждого из типов пород, которые мы видим на поверхности Марса", - сказал он.

"Это важно, потому что мы показываем, что обилие песка, сдуваемого ветром в кратеры на поверхности Марса, может быть связано с климатической историей планеты, открывая новый способ понять, когда в геологическое время Марс мог быть пригоден для жизни".

Исследователи использовали множество данных для оценки размеров песчаных отложений в кратерах и их происхождения, включая геологические карты, моделирование климата и спутниковые данные. Они синтезировали и интерпретировали эти данные, чтобы понять контроль и сроки эрозии на Марсе.

На Земле и Марсе существует цикл осадконакопления, в котором поверхностные породы медленно размываются в осадочные породы, осадочные породы погребают друг друга, образуются новые породы, и процесс продолжается. На Земле поверхность перерабатывается тектоникой, стирающей старые отложения на большей части планеты, но на Марсе скопления отложений на поверхности в основном сохранились до наших дней.

Эрозия пород происходит гораздо быстрее, когда они сталкиваются друг с другом в жидкости по сравнению с газом, поскольку жидкость может переносить более крупные и тяжелые породы. Для получения осадочных пород, которые могут перемещаться ветром, часто необходимо, чтобы реки предварительно раздробили крупные породы на более мелкие частицы.

"Наблюдение высоких темпов накопления в определенный период истории Марса указывает на то, что тогда, скорее всего, существовали реки, размывающие материал", - говорит доктор Ганн.

"Ранее было опубликовано множество доказательств существования поверхностной воды в прошлом Марса - это означает, что на поверхности была жидкая вода и атмосфера для ее поддержания (т.е. условия, более благоприятные для жизни) - но когда именно и как долго это происходило, пока неясно".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0514004105

Астрономы обнаружили четверную звездную систему, которая может вызвать взрывы сверхновых

Четверная звездная система, обнаруженная в 2017 году и недавно наблюдаемая обсерваторией Маунт-Джон Кентерберийского университета, может представлять собой новый канал, по которому во Вселенной могут происходить термоядерные взрывы сверхновых, согласно результатам, опубликованным 13 мая в журнале Nature Astronomy международной группой астрономов.

Редкая двойная бинарная звездная система HD74438 была обнаружена в созвездии Паруса в 2017 году с помощью Gaia-ESO Survey, который охарактеризовал более 100 000 звезд в нашей Галактике Млечный Путь.

Последующие наблюдения проводились в течение нескольких лет, чтобы точно отследить орбиты звезд в четверной звездной системе. Наблюдения проводились с помощью спектрографов высокого разрешения в обсерватории Кентерберийского университета на горе Джон в Новой Зеландии и Южноафриканского большого телескопа в Южной Африке.

Астрономы смогли определить, что эта звездная четверка состоит из четырех гравитационно связанных звезд: короткопериодической бинарной системы звезд, вращающейся вокруг другой короткопериодической бинарной системы звезд с более длительным орбитальным периодом (конфигурация 2+2).

Эта четверная система является членом молодого открытого звездного скопления IC 2391, что делает ее самой молодой (всего 43 миллиона лет) спектроскопической четверной системой, обнаруженной на сегодняшний день в Галактике Млечный Путь, и одной из четверных систем с самым коротким внешним орбитальным периодом (шесть лет).

В опубликованной работе авторы показали, что гравитационное воздействие внешней двойной системы изменяет орбиты внутренней двойной, заставляя ее становиться более эксцентричной. Современное моделирование будущей эволюции этой системы показывает, что такая гравитационная динамика может привести к одному или нескольким столкновениям и слияниям, в результате которых образуются эволюционировавшие мертвые звезды (белые карлики) с массами чуть ниже предела Чандрасекхара. В результате переноса массы или слияния эти белые карликовые звезды могут произвести термоядерный взрыв сверхновой.

В настоящее время признано, что бинарные звезды играют важную роль в большом количестве астрофизических событий, а слияния бинаров являются причиной недавнего обнаружения гравитационно-волнового излучения. Бинарные звезды также позволяют нам вывести фундаментальные звездные параметры, такие как массы, радиусы и светимости с большей точностью по сравнению с одиночными звездами. Они представляют собой жемчужины, на которые опираются различные темы астрофизики.

Звездные четверки составляют лишь незначительную часть (несколько процентов) всех кратных систем. Сложная эволюция таких кратных систем высокого порядка включает в себя перенос массы и столкновения, что приводит к слияниям, которые также являются возможными родоначальниками термоядерных сверхновых. Эти сверхновые представляют собой стандартные свечи для фиксации шкалы расстояний Вселенной, хотя эволюционный канал (каналы), ведущий к родоначальникам таких взрывов сверхновых, до сих пор вызывает много споров.

Статья "Спектроскопическая четверка как возможный прародитель сверхновых типа Ia под Чандрасекхаром" опубликована в журнале Nature Astronomy.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0514004403

Зонд SDO увидел новое солнцетрясение

NASA / SDO

Астрономы при помощи космической обсерватории SDO зафиксировали первое в новом цикле солнечной активности солнцетрясение. Оно возникло во время мощной вспышки класса X1.5, сопровождавшейся выбросом плазмы, сообщается на сайте Spaceweather.com со ссылкой на астронома Александра Косовичева.

Солнцетрясения (не следует путать с солнечными цунами) впервые были обнаружены в фотосфере нашего светила после вспышки класса X, произошедшей 9 июля 1996 года, астрономами Александром Косовичевым (Alexander Kosovichev) и Валентиной Жарковой (Valentina Zharkova). Они занимались анализом допплерограмм, полученных инструментом MDI (Michelson Doppler Imager) космической обсерватории SOHO, следящей за Солнцем.

На сегодняшний день астрофизики считают, что эти сейсмические волны представляют собой волны сжатия, подобные P-волнам, рождающимся во врем землетрясений. Они инициируются солнечной вспышкой и распространяются с начальной скоростью около 10 километров в секунду, ускоряясь до 110 километров в секунду, прежде чем затухнуть. Для гелиофизиков эти волны важны тем, что позволяют определить свойства слоев Солнца, находящихся под фотосферой, где, как предполагается, находятся источники сейсмических волн.

13 мая 2022 года Александр Косовичев и его коллеги из Технологического института Нью-Джерси зафиксировали новое солнцетрясение, которое стало первым в 25 по счету цикле солнечной активности, который стартовал в конце 2019 года. Концентрические сейсмические волны были обнаружены на допплерограмме, полученной космической обсерваторией SDO 10 мая 2022 года, и возникли во время мощной вспышки класса X1.5, сопровождавшейся выбросом плазмы.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы определили природу темных плазменных пальцев на Солнце.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/14/sun-quakes

Жизнь из космоса. В метеоритах нашли все компоненты ДНК

Художественное представление метеоритов, доставляющих на Землю азотистые основания — структурные блоки ДНК и РНК
© NASA Goddard/CI Lab/Dan Gallagher

МОСКВА, 14 июн — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Ученые из Японии и США, изучив три богатых углеродом метеорита, обнаружили полный набор азотистых соединений, необходимых для ДНК и РНК. Это весомый аргумент в пользу гипотезы о том, что жизнь на Землю попала из космоса.

Древнее Солнца

Наша планета образовалась 4,5 миллиарда лет назад. Условия для жизни сформировались через семьсот миллионов лет, после завершения поздней тяжелой бомбардировки, когда на Землю, представлявшую собой сплошной океан магмы, обрушился мощный метеоритный поток.

Уже в древнейших породах, которые образовались сразу после этого, геологи находят признаки примитивной жизни. Как появились первые организмы, остается загадкой. Не исключено, что сложные органические молекулы прибыли из космоса.

С точки зрения биологии ключевой момент зарождения жизни — возникновение ДНК и РНК. Структурная основа этих макромолекул, обеспечивающих хранение и передачу генетической информации для развития и функционирования живых организмов, — свернутые в спираль сахаро-фосфатные нити, к которым крепятся азотистые, или нуклеотидные основания. Всего их известно пять: четыре входят в ДНК, четыре — в РНК. В двойной цепи ДНК они соединяются попарно, образуя "ступени" спиралевидной "лестницы", обеспечивающие прочность молекулы. Последовательность нуклеотидов определяет генетический код организма.

Азотистые основания из группы пуринов — аденин и гуанин — обнаружили в метеоритах из группы углистых хондритов еще в 1960-х. Тогда же теоретически обосновали возможность образования в межзвездной среде и остальных трех соединений — тимина, цитозина и урацила из группы пиримидинов. Но выявить их не удалось.

CC BY-SA 3.0 / Sponk /
Азотистые основания РНК и ДНК

Современные технологии позволяют определять азотистые основания в органических экстрактах из минеральных образцов на уровне десятимиллионных долей процента. Поэтому исследователи из Японии и США под руководством профессора Хироши Нараоки из Университета Кюсю заново проанализировали три богатых углеродом метеорита: Мурчисон, Мюррей и Тагиш-Лейк, упавших соответственно в Австралии в 1969-м, в штате Кентукки в 1950-м и на юго-западе Канады в 2000-м. В каждом увидели полный набор азотистых оснований, слагающих ДНК и РНК.

По мнению ученых, эти сложные органические соединения не могли синтезироваться внутри метеоритов, так как для этого нужна вода. Скорее всего, они результат фотохимических реакций на поверхности межзвездной ледяной пыли, которая затем попала в метеориты. Жизнь на Земле могла возникнуть из таких же сложных молекул, попавших на нашу планету во время поздней тяжелой бомбардировки.

"Мы считаем, что эти классы органических соединений повсеместно присутствуют во внеземной среде как внутри, так и за пределами Солнечной системы, а приток такой органики из космоса сыграл важную роль в химической эволюции первичной Земли", — указывают авторы статьи.

В таком случае у сложных органических соединений типа азотистых оснований времени для образования было более чем достаточно — метеориты сформировались на самых ранних этапах истории Солнечной системы, до планет. А захваченная ими межзвездная пыль — еще древнее.

Рекордсмен по органике

То, что космическая пыль в мурчисонском метеорите гораздо старше Солнечной системы, доказали в 2020-м. В этом космическом камне — рекордное разнообразие органических соединений, включая моносахариды арабинозу, ксилозу, ликсозу, несколько гексоз и рибозу, которая входит в молекулы РНК, а также множество аминокислот и даже короткие пептиды — фрагменты белков.

Российские ученые из Сколтеха, МГУ и ГЕОХИ РАН вместе с коллегами из Германии в 2021-м с помощью массспектрометрии сверхвысокого разрешения выявили в мурчисонском метеорите несколько тысяч соединений — почти весь спектр органических молекул, известных на Земле, в том числе нуклеиновые кислоты.

"В отличие от коллег из Японии и США, мы не задавались целью найти конкретные соединения, а изучали полный экстракт органики метеорита, сосредоточившись прежде всего на соединениях серы, потому что по ним можно восстановить историю химических процессов", — рассказывает ведущий автор исследования старший научный сотрудник Сколтеха кандидат химических наук Александр Жеребкер.

Изучив еще один крупный углистый метеорит — Альенде, упавший в Мексике в 1969-м, ученые обнаружили в нем те же серосодержащие соединения, но в других пропорциях. По мнению Жеребкера, это свидетельствует о том, что органика синтезировалась не только в межзвездном пространстве, но и внутри материнских тел — планет или астероидов, от которых откололись метеориты.

"Учитывая близкий возраст метеоритов и Земли, можно с уверенностью утверждать, что органическое вещество углистых хондритов могло выступать источником химических соединений — строительных блоков для возникновения биологических молекул и жизни на планете", — отмечает ученый.

CC BY-SA 3.0 / User:Basilicofresco /
Мурчисонский метеорит

Космические радикалы

Недавно исследователи из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) вместе с коллегами из США установили, что в космосе при экстремально низких температурах могут образовываться полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — еще один вид молекул, участвующих в формировании живых организмов.

"Космос считали безжизненным, думали, что там только атомы и простые молекулы: вода, углекислый газ, кремниевая или углеродная пыль. Казалось, что в условиях жуткого холода и губительного излучения для сложных органических молекул нет шансов, а жизнь может зародиться только в “тихой гавани”, в узкой зоне обитаемости, куда попала Земля, — говорит один из авторов этой работы доктор физико-математических наук Валерий Азязов, замруководителя Центра лабораторной астрофизики ФИАН. — Однако теперь мы знаем, что во Вселенной множество сложных органических соединений — первых органических “кирпичиков”, способных дать старт развитию жизни там, где возникают подходящие условия".
На Земле ароматические углеводороды образуются при высокой температуре, например в двигателях внутреннего сгорания или во время пожаров. Однако этих веществ много и в космосе: считается, что до 20 процентов углерода во Вселенной находится в ПАУ.

Ученые ФИАН посредством квантово-механического моделирования продемонстрировали, что в глубоком космосе такие соединения могут образовываться в результате столкновения свободных радикалов, появляющихся при разрыве химических связей молекул под воздействием галактических космических лучей. Лабораторные эксперименты подтвердили это.

© Иллюстрация РИА Новости
Свободные радикалы, которые могли участвовать в космических реакциях с образованием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ)

Гипотезу панспермии — о том, что жизнь попала на Землю из космоса, — выдвинули в XIX веке. Многие десятилетия это предположение считали антинаучным, но сейчас в его пользу все больше аргументов.

Тысячелетиями люди думали, что Земля — уникальное, возможно, единственное место во Вселенной, где зародилась жизнь. На самом деле космос наполнен "кирпичиками" жизни. Сложные органические молекулы летают в межзвездном пространстве. Для запуска эволюции нужно только, чтобы на их пути попалась планета с подходящими условиями.
https://ria.ru/20220514/meteority-1788267657.html

Альтернативный источник углерода ослабляет антропный принцип

Описан способ синтеза углерода, который работает в отсутствие резонанса Гойла - особого состояния ядра углерода. Таким образом, возможность существования углерода и разумной жизни во Вселенной не требует «тонкой настройки» параметров ядерных взаимодействий, что являлось одним из аргументов в пользу антропного принципа - предположения, что значения фундаментальных констант в точности соответствуют возможности возникновения жизни.

Так ли важен резонанс Гойла для существования жизни во Вселенной? / © коллаж NS

Все мы перед появлением на свет преодолели огромную пропасть, отделяющую нас от первозданного материала Вселенной. Углерод — основа жизни — появился благодаря звездному нуклеосинтезу, и превращение гелия в углерод — самый сложный этап этого процесса.

Синтез углерода в недрах звезд осложнен наличием сразу трех сравнительно неустойчивых элементов, которые требуется «проскочить» при образовании углерода из гелия, — это литий, бериллий и бор. Добавление водорода к ядру гелия, или слияние ядер гелия друг с другом, приводит к крайне нестабильным изотопам — литию-5 и бериллию-8. Первый существует 0,3 миллиардных триллионной доли секунды, и за это время с ним ничего не успевает произойти даже в недрах звезд. Природе приходится использовать второй изотоп. Ядра бериллия-8 живут примерно в 300 тысяч раз дольше, и некоторые из них за это время успевают слиться еще c одним ядром гелия, образуя углерод-12.

Образование ядра углерода-12 из трех ядер гелия. Последние две стрелки изображают переход резонанса Гойла в основное состояние с испусканием гамма-кванта (γγ) / © https://nscl.msu.edu/news/science/news-36.html

В этом им помогает одно удивительное явление. Ядро углерода-12 обладает возбужденным резонансным состоянием, энергия которого с хорошей точностью совпадает с энергией продукта слияния бериллия-8 с гелием-4. Наличие такого «удобного» состояния резко повышает скорость реакции. Резонанс углерода-12, названный резонансом Гойла — по имени предсказавшего его физика, — считают одним из аргументов в пользу антропного принципа. Если бы он не существовал или его энергия отличалась всего на десяток процентов, во Вселенной не было бы углерода, а вместе с ним и наблюдателей — нас с вами.

В недавнем исследовании Фред Адамс из Университета Мичигана (США) провел поиск альтернативных путей синтеза углерода во Вселенной и обнаружил, что один из них все-таки имеет шансы на существование.

В отсутствие резонанса Гойла гелиевые ядра вступали бы в реакцию при куда более высоких температурах и плотностях, чем в нашей Вселенной. В недрах массивных звезд гелий не способен накапливаться «вечно». При приближении массы инертного звездного ядра к пределу Чандрасекара плотность вещества возрастает неограниченно, и неизбежно наступает момент, когда даже четыре альфа-частицы могут сталкиваться одновременно, образуя ядро кислорода-16.

Последующий за формированием кислородного ядра синтез еще более тяжелых элементов шел бы как обычно, и вселенная без резонанса Гойла отличалась бы от нашей лишь повышенным содержанием кислорода и отсутствием углерода.

Новое исследование показывает, что это было бы не совсем так: углерод может образовываться из кислорода в протопланетных дисках под действием космических лучей. Их мощным источником служит вращение внутреннего протопланетного диска в магнитном поле протозвезды, которое вызывает постоянное пересоединение силовых линий магнитного поля.

Как и в солнечных вспышках, пересоединение линий разгоняет заряженные частицы, но светимость протопланетного диска в космических лучах гораздо выше, чем у «зрелых» звезд, и может достигать одной десятитысячной светимости Солнца. Поглощаясь в толще самого диска, космические лучи разбивают ядра кислорода и превращают некоторую его долю в углерод (похожим образом солнечные космические лучи генерируют радиоуглерод в атмосфере Земли).

Художественное изображение области взаимодействия внутренней части протопланетного диска и магнитного поля протозвезды / © JPL/Caltech

Этот процесс эффективен только на внутреннем краю протопланетного диска, на расстоянии не более 0,1 астрономической единицы от протозвезды солнечной массы. Но, по расчетам автора исследования, в оптимальных условиях он способен превратить до одного процента находящегося там кислорода в углерод. И поскольку во внутренней части протопланетных дисков кислород содержится в силикатах, весь синтезированный углерод сразу оказывается в составе горных пород и образующихся из них планет (а не летает вокруг в виде метана или угарного газа).

Одного процента вполне достаточно: в составе обитаемой Земли, если включать силикаты мантии, кислорода в тысячи раз больше, чем углерода.

Таким образом, один рецепт для обитаемой планеты во Вселенной без резонанса Гойла найден. Это внутренняя скалистая планета в системе маломассивной звезды, где температура на расстоянии 0,1 астрономической единицы от звезды сравнима с земной.

Здесь следует упомянуть, что в пользу антропного принципа есть и другие аргументы, а отсутствие резонанса Гойла все-таки весьма осложняет возникновение жизни на планетах. Но оно не помножает эти шансы на нуль, как считалось ранее. Если же в предполагаемой Вселенной без резонанса Гойла, как и в нашей, есть триллион триллионов звезд, даже очень малого шанса может хватить, чтобы разумные наблюдатели появились и там.
https://naked-science.ru/article/astron … workaround

Цвета Луны

Авторы и права: Марселла Джулия Пасе
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Какого цвета Луна? Это зависит от ночи. Из-за пределов земной атмосферы темная Луна, которая светится, отражая солнечный свет, выглядит серой с коричневым оттенком. Если смотреть на Луну сквозь атмосферу Земли, то она выглядит по-другому. На этой картинке собрана коллекция видимых цветов полной Луны. Снимки сделаны одним астрофотографом в течение 10 лет из разных мест в Италии. Луна окрашена в красный или желтый цвет, когда она видна около горизонта. Голубой свет сильнее рассеивается на длинном пути сквозь земную атмосферу, в которой часто плавает мелкая пыль. Луна, окрашенная в голубой цвет – более редкое явление, оно может возникать, когда в атмосфере находятся более крупные частицы пыли. Пока не понятно, почему Луна бывает пурпурной. Это может происходить из-за сочетания нескольких эффектов. На последнем кадре показано полное лунное затмение в июле 2018 года, когда Луна, погруженная в тень Земли, выглядела тусклой и красной благодаря свету, преломленному воздухом вокруг Земли. Сегодня – не только очередное полнолуние, но и полное лунное затмение, которое можно наблюдать из Северной и Южной Америки – это явление может привести к неожиданным цветам Луны.
http://www.astronet.ru/db/msg/1832317

Получено изображение черной дыры в центре нашей Галактики*

Рис. 1. «Портрет» черной дыры, расположенной в центре Млечного Пути. Яркий ореол — радиоизлучение от аккреционного диска вокруг дыры, которая, естественно, сама по себе не излучает. Темное пятно в центре — «тень» черной дыры (область пространства, из которой лучи света не могут попасть к наблюдателю из-за искривления пространства вблизи горизонта событий). Радиус «тени» в 2,6 раза больше гравитационного радиуса черной дыры. Изображение с сайта eso.org

12 мая в шести странах одновременно состоялись заранее анонсированные пресс-конференции участников международной астрономической коллаборации Event Horizon Telescope. На них был продемонстрирован «снимок» черной дыры Sgr A* в центре Млечного Пути, полученный новейшими методами радиоастрономии. Три года назад эта же коллаборация обнародовала портрет сверхмассивной черной дыры в галактике M87. Угловые размеры двух дыр близки, поскольку «наша» черная дыра примерно в 2000 раз ближе и в 1500–2000 раз легче (ее масса составляет примерно четыре миллиона солнечных масс). И хотя Sgr A* находится гораздо ближе, на получение ее изображения потребовалось гораздо больше времени. Основную сложность представляло быстрое вращение вещества вокруг нее, из-за которого картина окрестностей черной дыры постоянно менялась. Учет этих изменений потребовал колоссальных вычислительных усилий.

Международная коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) была основана по инициативе нидерландских астрофизиков Хайно Фалька (Heino Falcke) и Серы Маркофф (Sera Markoff), их гарвардского коллеги Шеперда Дойлмана (Sheperd Doeleman) и других исследователей из различных стран. Ее учредили для сбора детальной радиоастрономической информации о сверхмассивных черных дырах, скрытых в центрах большинства галактик. За несколько лет эта команда значительно расширилась и сейчас насчитывает более трехсот участников из восьми десятков научных центров.

В апреле 2017 года участники коллаборации EHT произвели мониторинг пары компактных космических источников электромагнитного излучения, расположенных в ядрах двух сильно непохожих друг на друга галактик. Один из них, известный как Стрелец А* (Sgr A*), расположен в центре нашей спиральной Галактики, удаленном от Солнца на 27 тысяч световых лет. Все собранные к тому времени астрофизические данные говорили за то, что он представляет собой потоки высокотемпературной плазмы, вращающиеся вокруг черной дыры с массой в 3–4 миллиона солнечных масс и порождающие радиоволны посредством синхротронного излучения. Второй источник пребывает в ядре гигантской эллиптической галактики М87 из созвездия Девы, удаленной от Солнца на 53–55 миллионов световых лет. Аналогичные соображения позволяли предполагать, что там находится черная дыра с массой в несколько миллиардов масс Солнца, тоже окруженная облаком горячего ионизированнного газа.

Весной 2019 года члены коллаборации обнародовали результаты мониторинга радиопотока от галактики М87, которые полностью подтвердили изначальные соображения о его природе. На их основе ученые сконструировали прогремевшее на весь мир изображение черной дыры в его центре (см. Черная дыра галактики M87: портрет в интерьере, «Элементы», 14.04.2019). Обработка наблюдений дыры в центре нашей Галактики заняла куда больше времени, и поэтому ее итоги только сейчас стали достоянием гласности. Полностью они представлены в десяти статьях (шесть основных и четыре дополнительных), опубликованных в специальном выпуске журнала The Astrophysical Journal Letters.

Центр нашей Галактики скрыт от нас плотной завесой облаков межзвездной пыли, блокирующей видимый свет. Поэтому наблюдать за окрестностями Srg A* приходится в других диапазонах. На этой анимации, подготовленной специалистами ESO, показаны траектории звезд вблизи черной дыры. Положение звезд отслеживалось при помощи инфракрасной камеры NACO, установленной на VLT

Новые результаты, как и их предшественников, можно с полным основанием считать триумфальным достижением не только новейших методов радиоастрономических наблюдений и их компьютерного анализа, но и социальной и информационной организации крупномасштабных исследовательских проектов в области астрономии и астрофизики. Надо отметить, что их суть отнюдь не в демонстрации существования черных дыр, которое давно не подвергается сомнению. Члены коллаборации EHT оба раза получили именно то, что и намеревались получить с самого начала (вернее, то, что было предсказано на основе общей теорией относительности и теории динамики релятивистской плазмы в сильных гравитационных полях). Участники пресс-конференции в штаб-квартире Южной Европейской обсерватории, расположенной в мюнхенском пригороде Гархинге, особо отмечали, что если бы Альберту Эйнштейну довелось ознакомиться сих заключениями, он бы с радостью улыбался, поскольку они, как и раньше, полностью подтвердили его великую теорию тяготения.

Это обстоятельство, конечно, ни в коей мере не снижает значения данных, опубликованный сейчас и три года назад. Можно с уверенностью сказать, что в близком будущем реализация проекта EHT обещает великое множество ценнейших результатов — возможно, совершенно неожиданных. Простите за напоминание общеизвестной истины — новые эффективные исследовательские технологии всегда расширяют возможности научных исследований.

Теперь немного углубимся в физику. Черные дыры не подают никаких электромагнитных сигналов и выдают свое присутствие в космосе только собственным тяготением. Точнее, речь идет о сигналах, которые можно зарегистрировать с помощью радиотелескопов. Горизонт событий черной дыры в силу чисто квантовых эффектов должен служить источником излучения элементарных частиц, преимущественно фотонов, предсказанного в 1974 году Стивеном Хокингом и носящего его имя. Однако для черных дыр космических масштабов это излучение настолько слабо, что его нельзя детектировать не только современными, но и мыслимыми в обозримом будущем методами.

Сказанное относится только к черным дырам, окруженным пустотой космического вакуума. Однако многие дыры, расположенные в галактических ядрах, окружены кольцами горячей плазмы — так называемыми аккреционными дисками. В соответствии с законами электродинамики, такие диски генерируют мощное синхротронное излучение. Нередко оттуда выбрасываются релятивистские джеты — потоки заряженных частиц, движущиеся с субсветовой скоростью, которые служат еще одним источником фотонов.

Плазменное окружение внутригалактических черных дыр генерирует электромагнитные волны различных частот — от радио до жесткого рентгена. Суммарная мощность излучения дисков сверхмассивных дыр с самой интенсивной аккрецией доходит до 10⁴⁸ эрг/сек. Для сравнения стоит отметить, что полная светимость звездного населения типичной галактики составляет 10⁴⁴ эрг/сек. Поэтому сверхмассивные черные дыры можно исследовать как с помощью радиотелескопов, так и посредством инфракрасной, оптической и рентгеновской аппаратуры. Газовое окружение черных дыр с малой плотностью окружающего вещества светит на десять и более порядков слабее, однако тоже генерирует практически весь спектр электромагнитных волн за исключением гамма-лучей.

Интересно, что ожидаемый результат мониторинга радиоизлучения черных дыр, проведенного коллаборацией EHT, был давно известен. В 1979 году французский астрофизик Жан-Пьер Люмине (Jean-Pierre Luminet) показал, что для отдаленного наблюдателя такая дыра должна выглядеть как светящееся кольцо с асимметрично распределенной яркостью (J.-P. Luminet, 1979. Image of a spherical black hole with thin accretion disk). Оно сформировано из фотонов, которым удалось покинуть свои замкнутые орбиты вокруг горизонта событий черной дыры и уйти в окружающее пространство. Искривление световых лучей вблизи горизонта приводит к появлению внутри кольца более или менее сферического темного пятна — своего рода «тени» черной дыры. Именно такие картинки и видны на снимках, обнародованных только что и в 2019 году.

Эти изображения содержат важную информацию. Теория указывает, что радиус светящегося кольца в первую очередь зависит от массы черной дыры, что позволяет ее оценить с хорошей точностью: из-за эффектов ОТО получается, что радиус «тени» в 2,6 раза больше шварцшильдовского радиуса черной дыры (подробнее об этом см. в задаче Фотонная сфера и «тень» черной дыры). Именно это дважды проделали участники коллаборации EHT. В ходе реализации своего проекта они создали интегрированную сеть из восьми крупных радиообсерваторий, которая действует как исполинский радиотелескоп планетарного размера. Она включает две чилийские обсерватории, APEX и ALMA, пару их партнеров на Гавайских островах, SMA и JCMT, мексиканский 50-метровый радиотелескоп LMT, радиотелескоп IRAM с 30-метровой антенной, расположенный на юге Испании неподалеку от Гранады, субмиллиметровый радиотелескоп SMT на горе Грэм в американском штате Аризона и телескоп SPT на Южном полюсе. Они образовали гигантский радиоинтерферометр, который регистрировал электромагнитные волны длиной 1,3 миллиметра и обеспечивал угловое разрешение порядка 25 дуговых микросекунд. Этого оказалось достаточно как для реконструкции изображений тени черных дыр и их плазменного окружения, так и для определения их масс. Для обработки первичных данных объемом 3,5 петабайт применялись мощные вычислительные комплексы, включая суперкомпьютер немецкого Института радиоастрономии Макса Планка. Кроме того, участники проекта создали уникальную библиотеку компьютерных симуляций черных дыр и их окружения, которые активно использовались и постоянно сравнивались с результатами наблюдений.

Как я уже отметил, планетарный интерферометр коллаборации EHT в апреле 2017 года провел многочасовые наблюдения обеих черных дыр. При этом мониторинг черной дыры в центре Млечного Пути оказался куда более трудоемким, хотя она и расположена примерно в две тысячи раз ближе к Земле, чем дыра в галактике М87. Это объясняется различиями в динамике плазменных потоков в окрестностях этих дыр. Диаметр горизонта событий дыры в галактике М87 в полторы тысячи раз превышает диаметр горизонта нашей «домашней» дыры. Хотя и там, и там частицы плазмы движутся с субсветовыми скоростями, их периоды обращения вокруг дыры различаются примерно в той же пропорции. Для дыры в центре Млечного Пути они измеряются несколькими минутами, а для дыры в ядре М87 — сутками и даже неделями. Поэтому фотонные потоки, достигаюшие Земли от дыры в центре Галактики, за время наблюдений сильно варьировали по структуре и яркости, в то время как излучение от дыры в М87 оставалось достаточно стабильным. Из-за этого обработка данных из центра Галактики потребовала создания новых алгоритмов и компьютерных программ и заняла намного больше времени.

Рис. 2. Сравнение размеров черных дыр, расположенных в центре галактики M87 и в центре Млечного Пути. Как видно, «наша» черная дыра вместе с активно излучающей в радиодиапазоне областью аккреционного диска целиком помещается внутрь орбиты Меркурия (большая полуось которой равна ~58 млн км). А черная дыра в M87 по размерам сопоставима с орбитой Плутона (большая полуось которой равна ~5,9 млрд км). Изображение с сайта eso.org

По данным 2019 года, масса дыры в ядре галактики М87 в 6,5±0,7 миллиардов раз превышает массу Солнца. Черная дыра в ядре Млечного Пути куда скромнее, ее масса не превышает четырех миллионов солнечных масс. Эти оценки полностью согласуются с оценками масс этих дыр, которые были ранее получены другими методами, на чем я еще остановлюсь в конце статьи.

Новые результаты дали возможность сравнить данные по фотонному окружению двух черных дыр с весьма различными массами, что позволит лучше понять тонкие детали движения плазменных струй в их окрестности. Результаты такого сравнения, в свою очередь, приблизят разработку общей теории аккреционных дисков сверхмассивных черных дыр в гравитационных полях различной силы.

Конечно, «портреты» всего лишь пары дыр — это не так уж много. Однако коллаборация EHT продолжает работать. В марте она осуществила новую серию наблюдений с участием еще трех телескопов — гренландского GLT, суперсовременной антенной решетки NOEMA во французских Альпах и радиотелескопа с двенадцатиметровой антенной из аризонской обсерватории Китт-Пик. Вероятно, в будущем к коллаборации подключатся и другие установки. В общем, всё только начинается.

Как я отметил, обе черные дыры были открыты довольно давно. Объект Стрелец A* плотно изучается уже свыше тридцати лет методами инфракрасной астрономии. Многолетнее наблюдение звездных орбит в его окрестности позволило убедительно доказать наличие там вращающейся черной дыры с гравитационным полем, соответствующим метрике Керра. Ученые также смогли определить ее массу, которую они оценили приблизительно в четыре миллиона солнечных масс. За это достижение немецкий астрофизик Райнхард Генцель и профессор Калифорнийского университета Андреа Гез получили Нобелевскую премию по физике 2020 года.

На наше счастье, эта дыра сейчас пребывает в спокойном состоянии. Полная мощность ее электромагнитного излучения, так называемая болометрическая светимость, во всех диапазонах не превышает 10³⁶ эрг/сек. Это означает, что она в миллион раз уступает светимости дыры-миллиардника в галактике М87 и всего на два порядка превышает светимость Солнца. Находись такая дыра в другой галактике, коллаборации EHT вряд ли удалось бы ее обнаружить. Масса ее аккреционного диска тоже невелика, скорее всего не более одной сотой процента солнечной массы. Соответственно, масштаб годовой аккреции вещества диска на дыру скорее всего не превышает одной миллионной массы Солнца. Наконец, в отличие от дыры в галактике М87 она лишена джета.

Интересно, что дыра в нашей Галактике замолкла совсем недавно. Всего лишь шесть миллионов лет назад эта черная дыра перешла в довольно активную фазу. От ее тогдашней вспышки осталась ударная волна, которая сейчас распространяется через пространство Галактики со скоростью порядка 3 миллиона километров в час. Она достигнет окрестностей Солнца через 3 миллиона лет.

Наличие в ядре галактики М87 исполинской черной дыры — тоже не новость. Это показали результаты спектрального анализа излучения ионизированного кислорода в ее центре, который был выполнен еще в конце прошлого века. Они продемонстрировали сильное уширение спектральных линий его излучения, которое ясно показало, что в ядре имеется чрезвычайно компактный центр сильнейшего притяжения. Ученые тогда пришли к выводу, что таким центром может быть только черная дыра с массой не менее 3 миллиардов солнечных масс. Позднее, около 2010 года, астрономы пришли к заключению, что эта дыра тянет без малого на шесть с половиной миллиардов масс Солнца. Результаты коллаборации EHT полностью подтвердили и этот вывод.

Источники:
1) Материалы пресс-конференции ESO, посвященной «снимкам» черной дыры Sgr A*.
2) Серия статей The Event Horizon Telescope collaboration, First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results // The Astrophysical Journal Letters. 2022.

Алексей Левин
https://elementy.ru/novosti_nauki/43396 … _Galaktiki

Великое пермское вымирание началось из-за вулканизма на южных окраинах Пангеи

Рис. 1. Расположение блоков континентальной коры, собранных в суперконтинент Пангея, и окружающих их океанов в конце пермского периода (253 млн лет назад). Красным показаны окраинно-континентальные вулканические дуги, оранжевым — Сибирские траппы. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Новые датировки цирконов из вулканических отложений Австралии позволили установить, что начало позднепермского массового вымирания совпадает по времени с пиком вулканической активности на южных окраинах суперконтинента Пангея, который имел место 253±0,5 млн лет назад. Это на миллион лет раньше первого эпизода излияния Сибирских траппов, с которыми традиционно связывают крупнейшую в истории Земли биологическую катастрофу. По мнению авторов нового исследования, именно активизация вулканов на юге Пангеи привела к дестабилизации климата и «запустила» вымирание, а трапповый магматизм на территории современной Сибири лишь усугубил его последствия для земной жизни.

Позднепермское вымирание, которое еще называют Великим, — самое крупное из пяти массовых вымираний фанерозоя. Оно привело к исчезновению 96% всех морских видов и 73% видов наземных позвоночных. Это событие было настолько важным в геологической истории, что по нему проведена граница между пермским и триасовым периодами, а также между более крупными подразделениями геохронологической шкалы — палеозойской и мезозойской эрами. Произошло оно 251,902±0,024 млн лет назад.

На это время приходится пик вымирания морских видов в Северном полушарии. Одновременно на территории нынешней Сибири наблюдалась невероятно высокая вулканическая активность, приведшая к формированию крупнейшей трапповой провинции мира — Сибирских траппов. В ходе этого процесса из недр изверглось несколько миллионов кубических километров магмы, что привело к резкому изменению климата на планете — повысилась температура атмосферы и океана, увеличилась концентрация CO₂ и других вулканических газов в атмосфере, а в морской воде упало содержание кислорода. Все это, по мнению большинства ученых, и стало причиной крупнейшего в истории Земли вымирания (см.: Формирование сибирских траппов сопровождалось горением большого количества каменного угля, «Элементы», 22.06.2020; Важной причиной вымирания морских животных в конце пермского периода была нехватка кислорода, «Элементы», 17.01.2019; Выделение галогенов при формировании Сибирских траппов могло стать причиной массового пермского вымирания, «Элементы», 25.09.2018).

Сначала считали, что биосферная катастрофа произошла с геологической точки зрения практически «мгновенно» — в течение нескольких десятков тысяч лет. На это указывала резкая смена состава морских биосообществ в Северном полушарии. Затем, когда ученые провели более детальные исследования в Южной Африке, то выяснили, что массовое вымирание животных видов на суше в Южном полушарии началось раньше, чем в океанах Северного (252,24 млн лет назад), и было не краткосрочным катастрофическим событием, а растянутым во времени процессом (см.: Массовое пермское вымирание на суше началось раньше, чем в океане, «Элементы», 13.04.2020). А смена наземных видов растений на территории современной Австралии, которая, как и Африка, в конце пермского периода входила в состав Гондваны (на тот момент — южной части Пангеи), произошла еще раньше — 252,31 млн лет назад (C. Mays et al., 2019. Refined Permian−Triassic floristic timeline reveals early collapse and delayed recovery of south polar terrestrial ecosystems).

Результаты палеоклиматических реконструкций указывали на то, что серьезные климатические изменения начались на Земле за сотни тысяч лет до начала излияния Сибирских траппов. При этом не факт, что вымирание наземных растений и животных, а также морских видов было вызвано в разных частях планеты одними и теми же причинами. Для морских видов критическим могло стать закисление океана (повышение кислотности морской воды), вызванное попаданием в океан углекислого газа из атмосферы (см.: Доказана роль резкого закисления океана в массовом вымирании на рубеже пермского и триасового периодов, «Элементы», 14.04.2015) или аноксия (anoxic event) — снижение содержания кислорода в воде. Для наземных животных — резкое потепление, связанное с выбросом вулканогенных парниковых газов (которые к тому же токсичны), а также разрушение пищевых цепей, вызванное изменениями в экосистемах. Наконец, для наземных растений — разрушение защитного озонового слоя и изменение состава атмосферы.

Геологи из Австралии и США предположили, что триггером начала перестройки глобальной климатической системы в конце пермского периода были интенсивные вулканические извержения вдоль активных континентальных окраин Гондваны, где происходило механическое взаимодействие океанических и континентальных плит (рис. 1). Сегодня эталоном такой геодинамической обстановки считается западное побережье Южной Америки, где под континент погружается океаническая кора, а на поверхности, над зоной субдукции вдоль всего побережья формируется цепочка вулканов — вулканическая дуга (рис. 2).

Рис. 2. Модель активной континентальной окраины. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

Активные континентальные окраины существуют сотни миллионов лет, пока сохраняется движение на границе плит, но дуговый вулканизм в них носит эпизодический характер: магматические вспышки продолжительностью от 2 до 20 млн лет перемежаются с более длительными периодами затишья (30–70 млн лет). Возможно, это связано с накоплением критической массы расплава, образующегося при медленном плавлении погружающейся плиты. Первично расплав, как и исходная океаническая кора, имеет базальтовый состав. Но по мере подъема к поверхности он обогащается диоксидом кремния (SiO₂), который преобладает в породах континентальной коры, карбонатами и летучими компонентами. Поэтому вспышки активности в зонах дугового вулканизма сопровождаются значительными выбросами парниковых газов (H₂O, CO₂ и CH₄), влияющими на климат.

Однако точно определить время этих вспышек ранее не представлялось возможным. Теперь же, с помощью метода термоионизационной масс-спектрометрии (см. Thermal ionization mass spectrometry) с изотопным разбавлением изотопов (CA-TIMS) авторы впервые смогли получить высокоточные U-Pb датировки цирконов из девяти слоев вулканических отложений позднепермского возраста в восточной Австралии. Полученные результаты они дополнили опубликованными данными о возрасте тефры (пепловых отложений) в соседних осадочных бассейнах и гранитных батолитов, представляющих собой подземные части магматических очагов.

В итоге ученые выделили два периода магматической активности: более слабый 290–285 млн лет назад с интенсивностью 30 км³/млн лет/км и более сильный 260–245 млн лет назад с интенсивностью 63 км³/млн лет/км. В промежутках между этими вспышками интенсивность вулканизма, по оценкам авторов составляла 5–10 км³/млн лет/км. Вторая вспышка, имевшая место на рубеже перми и триаса, сопровождалась формированием огромной (6,5–8 км) толщи игнимбритов, что свидетельствует об активном притоке магмы, насыщенной летучими компонентами. В отличие от спокойного излияния траппов, такие магмы вызывают катастрофические извержения, сопровождающиеся выбросами в атмосферу огромного количества пепла и газов. Свидетельства тому — многочисленные слои вулканического пепла в осадочных породах на обширных территориях Нового Южного Уэльса и Квинсленда (рис. 3).

Рис. 3. а — два эпизода магматической активности в восточной Австралии в конце пермского периода. По горизонтали указан возраст (в млн лет назад), слева по вертикали — MAR, интенсивность магматизма (в км³/млн лет/км), справа по вертикали — мощность вулканических (голубым) и плутонических (розовым) пород (в метрах), серая кривая — расчетная толщина земной коры. b — геологические разрезы пяти угольных бассейнов восточной Австралии. По вертикали — возраст (в млн лет), голубые полоски и звездочки — горизонты игнибритов, розовым указаны горизонты тефры, красным на последнем столбике — граниты, зеленым — эпизоды потепления, полоса с черной штриховкой — период массового вымирания. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Geoscience

Геологическое картирование позволило выявить несколько отдельных кальдер возрастом от 257,54 до 253,34 млн лет, приуроченных к трем центрам извержений, которые мигрировали со временем. Первый эпизод вулканизма продолжался примерно 2,06 млн лет (257,54–255,48 млн лет назад), а его излияния объемом около 22 750 км³ были сосредоточены в западной части района. Затем в течение 1,12 млн лет (255,7–254,58 млн лет назад) более слабые извержения (3 250 км³) имели место в южной части. И завершилось все коротким (0,49 млн лет), но мощным эпизодом на северо-востоке (253,59–253,1 млн лет назад; около 13 000 км³).

Самый крупный слой тефры толщиной более 100 м прослеживается во всех пяти бассейнах. По своему составу (риолиты и риодациты (см. rhyodacite)) и возрасту (253 млн лет) он коррелирует с пепловыми отложениями, покрывающими большую часть восточной Австралии на площади не менее 950 000 км², что соответствует объему извержений более 150 000 км³. Для сравнения, извержение вулкана Везувий в 79 г. н. э., уничтожившее итальянский город Помпеи, образовало лишь 3–4 км3 лавы и пепла.

Синхронные вспышки окраинно-континентального кислого вулканизма возрастом от 255 до 250 млн лет идентифицированы по всей Южной Америке, Антарктиде и Китаю. Авторы считают, что именно они привели к началу глобального потепления в конце пермского периода (примерно 254 млн лет назад), так как сопровождались огромными выбросами парниковых газов. Последующие излияния Сибирских траппов в период 252,3–251,9 млн лет назад еще больше усугубили климатический кризис и процесс массового вымирания.

Снижение биоразнообразия на рубеже перми и триаса было многоэтапным процессом, считают исследователи. Началось все с объемных выбросов вулканического пепла и связанного с этим охлаждения атмосферы (вулканическая зима). Затем накопившиеся в атмосфере вулканические парниковые газы и аэрозоли привели к резкому потеплению. Палинологические данные указывают на повышенный уровень атмосферного углерода в осадочных слоях, перемежающихся со слоями тефры. Судя по всему, 254–252 млн лет назад планету охватили засуха и глобальные лесные пожары.

Пик активности извержений 253±0,5 млн лет назад хронологически совпадает с интервалами выраженного сокращения видов и гибели папоротниковых лесов на всей территории Гондваны, что и можно считать началом массового вымирания. Позднепермские породы восточной Австралии практически повсеместно представлены мощными угольными толщами, накопившимися всего за 500 тысяч лет (252,5–253 млн лет назад), с прослоями тефры и игнимбритов в них (см.: Формирование сибирских траппов сопровождалось горением большого количества каменного угля, «Элементы», 22.06.2020).

Источник: Timothy Chapman, Luke A. Milan, Ian Metcalfe, Phil L. Blevin, Jim Crowley. Pulses in silicic arc magmatism initiate end-Permian climate instability and extinction // Nature Geoscience, 2022. DOI: 10.1038/s41561-022-00934-1.

Владислав Стрекопытов
https://elementy.ru/novosti_nauki/43396 … akh_Pangei

Хаббл показывает реку звездообразования

На этом снимке космического телескопа НАСА "Хаббл" компактной группы галактик Хиксон 31 (HCG 31) видны потоки звездообразования при взаимодействии четырех карликовых галактик. Яркое, искаженное скопление молодых сине-белых звезд (вверху справа от центра) - это NGC 1741. Хотя NGC 1741 выглядит как одна галактика, на самом деле это пара сталкивающихся карликовых галактик. Еще одна карликовая галактика справа от пары присоединяется к их танцу с помощью тонкого голубого потока звезд, который соединяет всю троицу. О четвертом участнике HGC 31 свидетельствует поток молодых голубых звезд, который указывает на галактику (слева внизу от центра) и указывает на ее взаимодействие с тремя другими. Яркий объект в центре изображения - это звезда, расположенная между Землей и HCG 31.

Встречи карликовых галактик обычно наблюдаются на расстоянии миллиардов световых лет и, следовательно, произошли миллиарды лет назад, но HCG 31 находится на расстоянии около 166 миллионов световых лет от Земли, что относительно близко по космическим меркам. На изображении подчеркиваются регионы звездообразования, вызванные гравитационным танцем квартета. Синий цвет представляет видимый голубой свет и демонстрирует молодые, горячие, голубые звезды, а красный цвет представляет ближний инфракрасный свет.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0518084637

Таинственный ядерный транзиент AT2019pev изучен в рентгеновском диапазоне

Астрономы из Университета штата Огайо, США, провели подробные рентгеновские наблюдения таинственного ядерного транзиента, известного как AT2019pev. Полученные результаты позволяют глубже понять природу этого загадочного объекта.

Ядерная астрофизика является ключом к пониманию вспышек сверхновых, и в частности, синтеза химических элементов, эволюция которых протекала после Большого взрыва. Поэтому изучение ядерных транзиентов может помочь глубже понять такие тенденции.

Источник AT2019pev представляет собой ядерный транзиент, сообщение о котором впервые было сделано 1 сентября 2019 г. астрономами обсерватории Zwicky Transient Facility (ZTF). Родительская галактика этого транзиента оказалась сейфертовской галактикой I типа, имеющей красное смещение в 0,096. Последующие наблюдения показали, что источник имеет одновременно признаки события приливного разрыва и активного ядра галактики.

Для разрешения этой двусмысленности команда астрономов под руководством Чжефу Ю (Zhefu Yu) из Университета штата Огайо произвела подробные наблюдения источника AT2019pev при помощи космических обсерваторий Swift, Chandra и NICER на протяжении 173 суток. Наблюдения показали, что рентгеновская яркость источника возрастала в пять раз примерно через пять суток после начала наблюдения, когда был достигнут максимум. Впоследствии яркость резко падала в десять раз, после чего наблюдалось выравнивание и слабая тенденция к постепенному росту яркости по прошествии примерно 105 суток.

Эти и другие признаки позволили команде заключить, что данный транзиент ближе по характеру к активному ядру галактики, чем к событию приливного разрыва. Отмеченное в ходе наблюдений повторное увеличение яркости источника AT2019pev в ультрафиолетовом и оптическом диапазонах характерно для активных ядер галактик со стохастической переменностью, хотя амплитуда и является необычной для таких объектов, отметили авторы.

Работа опубликована на сервере научных препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0518074713

Причина пылевых бурь на Марсе кроется в сезонном энергетическом дисбалансе планеты*

Ученые пришли к выводу, что сезонный дисбаланс в количестве энергии, которое поглощает и излучает Марс, представляет собой вероятную причину пылевых бурь на этой планете. Исследования климатических изменений Марса помогают лучше понять будущее климатической системы Земли, которой также свойственен сезонный энергетический дисбаланс.

Пылевая буря на Марсе/ © Wikimedia Commons

Ученые из Хьюстонского университета (США) и их коллеги зафиксировали сезонный энергетический дисбаланс на Марсе — различия в количестве энергии, которую планета получает от Солнца и затем выделяет в виде тепла. Исследователи обнаружили избыток поглощаемой энергии во время весны и лета в южном полушарии, который, по их мнению, может быть одной из причин пылевых бурь.

Понимание энергетического дисбаланса Марса также важно для более точного прогнозирования климата Земли, поскольку энергетический дисбаланс нашей планеты тоже может влиять на погоду, вызывая сильные штормы и ураганы. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Тонкая атмосфера и очень вытянутая эллиптическая орбита делают Марс крайне восприимчивым к перепадам температур. Красная планета поглощает огромное количество тепла, когда приближается к Солнцу, и гораздо меньше энергии на более удаленных от звезды участках своей орбиты. Это явление известно как сезонный энергетический дисбаланс.

Анализируя данные об орбите и температуре Марса, собранные миссиями NASA за четыре года, ученые выявили значительные сезонные и суточные колебания излучаемой Марсом энергии. Авторы работы пришли к выводу, что избыток энергии, поглощаемой во время южного лета, становится причиной возникновения пылевых бурь.

Сезонный энергетический дисбаланс — хотя не такой экстремальный — наблюдается и на Земле. Однако на Красной планете отсутствуют резервуары для хранения энергии, такие как огромные океаны Земли, помогающие сгладить резкие изменения температуры и сбалансировать климатическую систему.

Существуют многочисленные свидетельства того, что раньше на Марсе тоже были океаны. Но ученые до сих пор не знают, как именно на четвертой планете произошло глобальное потепление, повлекшее за собой ее полное высыхание. Глобальное потепление наблюдается сейчас и на Земле, поэтому исследования климатической системы Марса позволят ученым сделать выводы о нашем собственном будущем и изменениях, которые ждут планету.
https://naked-science.ru/article/astron … i-na-marse

Образование звёзд из пылевых облаков можно увидеть на 3D модели

Исследуя десятки тысяч звезд космическим зондом Gaia, астрономы из MPIA и Chalmers выявили трехмерные формы двух крупных звездообразующих молекулярных облаков - Калифорнийского облака и Облака Ориона A. На обычных двухмерных изображениях их структура кажется одинаковой, содержащей нити пыли и газа, казалось бы, со схожей плотностью. Однако в 3D они выглядят совершенно по-разному. Этот результат позволяет решить давнюю загадку: почему эти два облака формируют звезды с разной скоростью.

Космические облака газа и пыли являются местом рождения звезд. Точнее, звезды формируются в самых плотных скоплениях такого материала. Температура падает почти до абсолютного нуля, и плотно упакованный газ разрушается под собственным весом, образуя в итоге звезду. «Плотность - количество материи, сжатой в данном объеме, - одно из важнейших свойств, определяющих эффективность звездообразования», - говорит Сара Резаи Хошбахт, учёный из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, Германия.

В ходе эксперимента Сара Резаи Хошбахт и Йоуни Кайнулайнен применили метод, позволяющий реконструировать трехмерную морфологию молекулярных облаков к двум гигантским звездообразующим облакам.

«Обычным наблюдениям не хватает необходимой глубины, - объясняет Йоуни Кайнулайнен, эксперт по интерпретации влияния космической материи на звездный свет.

Но новая 3D реконструкция показывает, что эти два облака не так уж и похожи. Несмотря на нитевидный состав двухмерных изображений, Калифорнийское облако представляет собой плоский лист материала длиной почти 500 световых лет с большим пузырем, простирающимся внизу. Фактическая плотность листа гораздо ниже, что объясняет несоответствие между предыдущими оценками плотности и скоростью звездообразования в облаке.

А как выглядит облако Ориона А в 3D? Оно довольно сложное, с дополнительными конденсациями вдоль заметного хребта из газа и пыли. В среднем Орион А гораздо плотнее, чем Калифорнийское облако, что объясняет его более выраженную активность звездообразования.

«Мы проанализировали и кросс-коррелировали свет от 160 000 и 60 000 звезд для облаков Калифорнии и Ориона А соответственно», - говорит Сара Резаи Хошбахт. «Это не единственный подход, который астрономы используют для получения пространственных структур облаков»,но наш подход дает надежные и достоверные результаты без численных артефактов».

Сара Резаи Хошбахт продолжает проект, который в конечном итоге позволит получить пространственное распределение пыли во всем Млечном Пути и выявить ее связь со звездообразованием.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0519140238

Три десятилетия наблюдений при помощи космического телескопа дали точное значение постоянной Хаббла

Завершая почти 30-летний марафон, космический телескоп Hubble («Хаббл») НАСА позволил откалибровать «линейку космических расстояний», используемую астрономами, с использованием почти 40 сверхновых, «верстовых столбов» в пространстве и времени, чтобы помочь ученым точно измерить скорость расширения Вселенной.

Измерения скорости расширения Вселенной начались в 1920-е гг. В 1998 г. Эти исследования позволили открыть «темную энергию» - таинственную расталкивающую силу, которая ускоряет расширение Вселенной. В последние годы, благодаря данным, полученным при помощи «Хаббла» и других телескопов, ученые обнаружили еще одну проблему – расхождение между скоростью расширения, измеренной в местной Вселенной, и значением этой же постоянной, полученным на основе независимых наблюдений эпохи сразу после Большого взрыва.

Причина этого расхождения остается загадкой. Но данные, полученные при помощи «Хаббла», которые включают большое число космических объектов, служащих в качестве «верстовых столбов» при измерении космических расстояний, свидетельствуют о том, что расхождение действительно существует и требует объяснения, которое может включать совершенно новую физику.

В 2005 г. и 2009 г. была проведена новейшая кампания по измерению значения постоянной «Хаббла» под названием "Generation 2", в рамках которой была снижена погрешность предыдущего определения. В результате было получено значение постоянной Хаббла, равное 73 плюс минус 1 километр в секунду на мегапарсек. Это исследование было проведено коллаборацией под названием SHOES (Supernova, H0, for the Equation of State of Dark Energy).

В новом исследовании сотрудники этой коллаборации во главе с нобелевским лауреатом Адамом Риссом (Adam Riess) из Институт исследований космоса с помощью космического телескопа, США, провели самый обширный обзор космических «верстовых столбов» для уточнения постоянной Хаббла. В результате этой работы ученым удалось почти удвоить число известных космических «верстовых столбов». Команда также проанализировала все предыдущие данные, при этом на настоящий момент весь имеющийся набор данных целиком включает более чем 1000 орбит «Хаббла». Полученные результаты подтверждают приведенное выше значение постоянной Хаббла, отмечают авторы.

В то же время при измерениях реликтового излучения Вселенной, представляющего собой послесвечение, оставшееся с эпохи Большого взрыва, астрономы неизменно получают значение в 67,5 плюс минус 0,5 километра в секунду на мегапарсек. Учитывая большой объем набора космических объектов, используемого в исследованиях, проводимых при помощи «Хаббла», вероятность того, что астрономы ошибаются из-за неудачной выборки, составляет один шанс на миллион. Решением проблемы может стать новое дополнение к физике Вселенной, считают авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0520142645

Solar Orbiter увидел плазменного «ежа» на Солнце

Изображение южного полюса Солнца, полученное Solar Orbiter.
ESA, NASA

Команда солнечного зонда Solar Orbiter опубликовала новые детальные изображения Солнца, полученным аппаратом во время прохождения четвертого перигелия. Среди них есть самое четкое на данный момент изображение южного полюса звезды, а также необычная плазменная структура, названная «ежом», сообщается на сайте Европейского космического агентства.

Solar Orbiter был разработан Европейским космическим агентством при участии NASA и отправился в космос в начале 2020 года. Целью зонда стало всестороннее исследование Солнца, в частности его активности, протуберанцев, корональных выбросов массы, магнитного поля и механизмов ускорения солнечного ветра. Научная программа аппарата рассчитана на 9 лет, за это время он совершит 22 сближения с Солнцем.

26 марта 2022 года зонд совершил четвертое по счету сближение с Солнцем, оказавшись на расстоянии около трети астрономической единицы от звезды. Во время прохождения перигелия Солнце исследовали 10 научных инструментов аппарата, укрытые под теплозащитным экраном, который нагрелся до 500 градусов по Цельсию. Затем зонд начал передачу данных на Землю, которые все еще анализируются учеными.

18 мая команда зонда опубликовала новые детальные изображения Солнца, полученным им в ходе последнего сближения при помощи инструмента EUI (Extreme Ultraviolet Imager), работающего в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне. Среди них есть самое четкое на сегодняшний день изображение южного полюса Солнца, которое получено под углом — полную панораму полюсов звезды зонд получит в 2025-2029 годах.

Солнечный «ежик», сфотографированный Solar Orbiter.
ESA, NASA
   
Еще одним интересным объектом на снимках стал «еж» — так команда назвала плазменную структуру, которая простирается на 25 тысяч километров и состоит из множества отдельных нитей, расходящихся во всех направлениях. Более светлые области на снимках соответствуют заряженным частицам, двигающимся по замкнутым линиям магнитного поля, более темные отмечают области, где линии магнитного поля незамкнуты и плазма истекает в корону.

ESA, NASA
   
На анимации выше можно увидеть сравнение двух снимков активной области на Солнце. Черно-белое изображение получено инструментом PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) и показывает магнитную полярность в фотосфере, в то время как цветное, полученное инструментом EUI, демонстрирует плазму с температурой в миллион градусов, которая двигается вдоль линий поля. Наконец, на анимации ниже показано развитие солнечной вспышки, произошедшей 21 марта 2022 года, зафиксированное приборами EUI и STIX (X-ray Spectrometer/Telescope). Виден разлет горячей плазмы, излучающей в ультрафиолетовом диапазоне, а красным и синим цветами показаны еще более горячие области, излучающие в рентгеновском диапазоне.

ESA, NASA
   
Ранее мы рассказывали о том, как Solar Orbiter увидел гигантский корональный выброс на Солнце.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/19/solar … ole-of-sun

Хаббл смотрит вглубь Игольного ушка на фотографии карликовой спиральной галактики

На свежем снимке, сделанном космическим телескопом "Хаббл", можно увидеть глубокий вид ушка галактической иглы.

Спиральная галактика получила прозвище "Игольное ушко", хотя более официально она известна как NGC 247 и Caldwell 62. 10 мая НАСА заявило, что это прозвище вполне уместно, поскольку эта галактика является карликовой спиральной, что делает ее относительно малой группой звезд по сравнению с нашим собственным Млечным Путем.

На снимке космического телескопа Хаббл изображена дыра на другой стороне галактики, что, по словам НАСА, озадачивает астрономов. "В этой части галактики наблюдается нехватка газа, что означает, что там мало материала, из которого могут образоваться новые звезды", - пишет агентство.

Поскольку звездообразование в этой области остановилось, пустоту заполняют старые, слабые звезды". Ученые до сих пор не знают, как образовалась эта странная особенность, но исследования намекают на гравитационное взаимодействие с другой галактикой в прошлом", - добавляет агентство.

Дыра - не единственная загадка этой галактики.

Под диском галактики можно разглядеть еще несколько небольших и далеких галактик за пределами 11 миллионов световых лет, что является относительно близким расстоянием до нас с галактической точки зрения. Но изучение этих далеких галактик - это то, что астрономы также пытаются сделать.

"Ярко-красный цвет указывает на области с высокой плотностью газа и пыли, а также на активное звездообразование довольно близко к краю галактики", - говорится в сообщении НАСА. Есть также яркая звезда переднего плана, которая случайно попала в поле зрения.

В самом центре галактики находится сверхъяркий рентгеновский источник, но неясно, откуда он взялся.

"Являются ли они черными дырами со звездной массой, питающимися необычно большим количеством газа? Или это давно искомые черные дыры "промежуточной массы", в десятки раз более массивные, чем их звездные собратья, но меньшие, чем черные дыры-монстры в центрах большинства галактик?" - спрашивает НАСА. спрашивает НАСА.

Независимые исследования галактики с использованием других форм света, например, рентгеновского излучения с помощью рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра", показывают, что рентгеновское излучение исходит от диска черной дыры средней массы. Но для того, чтобы точно определить, что происходит, потребуются дополнительные исследования.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0523134615

Планетарная туманность Эйбелл 7

Авторы и права: Дональд Уэйд, Рон Дилулио
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Очень слабая планетарная туманность Эйбелл 7 удалена от нас на 1800 световых лет. На небе планеты Земля она видна южнее Ориона, в созвездии Зайца. Она окружена звездами Млечного Пути, а на дальнем фоне этого глубокого телескопического изображения находятся далекие галактики. Диаметр туманности – около 8 световых лет, она имеет простую сферическую форму. Однако внутри видны красивые детали сложной структуры, которые подчеркнуты на снимке благодаря использованию узкополосных фильтров. Излучение водорода и азота показано красноватыми оттенками, а кислорода – голубовато-зелеными, поэтому на фотографии туманность имеет естественный цвет. Однако она слишком слабая, чтобы эти цвета можно было увидеть глазом. Планетарная туманность – это очень короткая финальная стадия звездной эволюции, во время которой центральная звезда, похожая на Солнце, сбрасывает внешние слои. Для нашего Солнца она наступит через 5 миллиардов лет. Возраст туманности Эйбелл 7 – около 20 тысяч лет. Ее центральная звезда, возраст которой – 10 миллиардов лет, уже превратилась в слабеющий белый карлик.
http://www.astronet.ru/db/msg/1833389

Звезды Андромеды: настоящее и будущее

Авторы и права: НАСА, Национальный научный фонд, Национальная астрономическая обсерватория Японии, телескопы "Хаббл", "Субару", "Мэйялл", "Спитцер", Цифровой обзор неба; Обработка и авторские права: Роберт Гендлер и Рассел Кроман
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Это изображение Андромеды показывает не только где сейчас находятся звезды, но и где они скоро появятся. Конечно, большая красивая галактика Андромеды, или M31 – спиральная галактика, удаленная от нас всего на 2.5 миллионов световых лет. Космические и наземные обсерватории объединились, чтобы создать это замечательное составное изображение Андромеды, показывающее излучение как в видимом диапазоне, так и за его пределами. Видимый свет показывает, где сейчас расположены звезды M31, они окрашены в белый и голубой цвета, их изображения получены телескопами "Хаббл", "Субару" и "Мэйялл". Инфракрасное излучение показывает, где скоро сформируются новые звезды, эти места окрашены в оранжевые оттенки, их изображения получены космическим телескопом НАСА "Спитцер". Инфракрасное излучение помогает обнаружить огромные полосы пыли, нагретой звездами, которые протянулись вдоль спиральных рукавов Андромеды. Пыль находится там же, где и межзвездный газ – сырье для будущего звездообразования. Вероятно, эти новые звезды сформируются в течение следующих сотен миллионов лет, задолго до того, как Андромеда сольется с нашей Галактикой Млечный Путь примерно через 5 миллиардов лет.
http://www.astronet.ru/db/msg/1833700

«Хаббл» запечатлел гигантскую эллиптическую галактику, окруженную призрачными оболочками

Космический телескоп Hubble («Хаббл») запечатлел завораживающий новый вид гигантской галактики, размер которой более чем в два раза превышает размер Млечного пути.

Эта эллиптическая галактика, известная как NGC 474, расположена на расстоянии примерно в 100 миллионов световых лет от Земли. Космический телескоп Hubble позволил получить подробный вид центральной области галактики, дающий представление о её поистине гигантском размере.

Галактика NGC 474, составляющая примерно 250 000 световых лет в диаметре, примерно в 2,5 раза больше, чем наша собственная галактика Млечный путь. Однако размер галактики NGC 474 не является ее единственной уникальной чертой, согласно заявлению, сделанному НАСА после публикации этого нового снимка.

Недавние наблюдения, проведенные при помощи «Хаббла», показали, что сферическое ядро галактики NGC 474 окружено комплексом слоистых оболочек. Хотя истинный источник оболочек точно не установлен, предполагается, что они могут происходить в результате галактического столкновения, в ходе которого галактика NGC 474 поглотила одну или более меньшую по размерам галактику, согласно заявлению.

В ходе галактического слияния поглощаемая галактика может создавать волны, формируя слоистые оболочки, наблюдаемые в галактике NGC 474. Это напоминает волны, расходящиеся по воде при падении в нее камня.

«Примерно 10 процентов от числа эллиптических галактик имеют структуры типа оболочек, при этом в отличие от большинства эллиптических галактик, связанных со скоплениями галактик, эллиптические галактики со слоистыми оболочками обычно лежат в относительно пустой области космического пространства, - указали представители НАСА в сделанном заявлении. – Возможно, это связано с поглощением галактиками данного типа их галактических соседей».

Этот новый снимок был сделан при помощи камеры Advanced Camera for Surveys «Хаббла». Исследователи также использовали данные, полученные при помощи камер Wide Field and Planetary Camera 2 и Wide Field Camera 3, чтобы получить полное изображение этой массивной галактики.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0526111831

Гигантское звездное скопление среди тьмы

В Млечном Пути выделяется очень молодое скопление Westerlund 1 (Wd 1). Его возраст менее десяти миллионов лет - для сравнения, возраст Солнца составляет пять миллиардов лет - оно считается самым массивным скоплением в нашей галактике. Группа ученых «прорвалась сквозь темноту», чтобы с высокой точностью оценить расстояние до скопления и проанализировать его окружающую среду.

Звездная популяция Westerlund 1 включает в себя все виды массивных звезд. Они варьируются от гигантов и сверхгигантов O-типа до красных сверхгигантов, нескольких чрезвычайно светящихся гипергигантов B-типа, нескольких желтых гипергигантов и других. Однако точное определение масс и возраста звезд зависит от нескольких параметров: одним из главных неизвестных до сих пор было их расстояние, а также эффект затухания света из-за пыли в этих регионах.

По словам руководителя исследования и профессора астрономии и астрофизики Университета Аликанте Игнасио Негеруэла, Wd 1, без сомнения, является одним из самых интересных объектов в нашей галактике. Из-за огромного количества пыли вдоль линии нашей видимости даже такой современный телескоп, как Gaia, с трудом предоставляет нам высококачественные данные. Поэтому, чтобы получить столь точное значение расстояния, пришлось применить сложную статистическую обработку наблюдений. Однако Gaia предоставила нам гораздо больше информации, поскольку выявила истинный размер скопления и позволила определить в нём звёзды, которые не были известны ранее.

Скопление находится на расстоянии около тринадцати тысяч световых лет от Солнца, а его масса, вероятно, ближе к сотне тысяч солнечных масс, что делает его самым массивным молодым звездным кластером в Локальной группе, за исключением R136 в Большом Магеллановом облаке.

Данные Gaia-EDR3 вместе с новыми спектроскопическими наблюдениями позволили команде обнаружить большое скопление голубых звезд, которое может находиться на расстоянии около шести с половиной тысяч световых лет от Солнца, представляя собой до сих пор неизвестный звездообразующий комплекс или сегмент спирального рукава.

Все звезды, которые мы можем видеть в этом скоплении, намного массивнее и светлее Солнца. Некоторые из них настолько огромны, что, если бы мы поместили их в центр Солнечной системы, они дотянулись бы почти до орбиты Сатурна. На самом деле, одна из них претендует на звание самой большой звезды из всех известных.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0525210259

Новое исследование дает необычные ответы о высыхании Марса

Когда-то Марс был красным от рек. Следы рек, ручьев и озер видны сегодня по всей планете. Но около трех миллиардов лет назад все они высохли - и никто не знает почему.

Ранее многие ученые предполагали, что причиной проблем стала потеря углекислого газа из атмосферы, который помогает Марсу сохранять тепло. Но новые результаты позволяют показывают, что изменения были вызваны потерей какого-то другого важного компонента, который поддерживал планету достаточно теплой для проточной воды.

В 1972 году ученые были поражены, увидев фотографии, сделанные космическим аппаратом НАСА «Маринер-9», который обошел Марс с орбиты. На снимках был виден ландшафт, полный русел рек - свидетельство того, что на планете когда-то было много воды, хотя сегодня она сухая как кость.

Поскольку на Марсе нет тектонических плит, которые могли бы со временем сдвинуть и похоронить породу, следы древних рек все еще лежат на поверхности, как улики, брошенные в спешке.

Это позволило проанализировать карты, составленные на основе тысяч фотографий, сделанных с орбиты спутниками. На основе того, какие следы пересекаются с другими и насколько они выветрились, команда учёных составила хронологию изменения активности рек в зависимости от высоты и широты на протяжении миллиардов лет.

Затем они смогли объединить эти данные с симуляцией различных климатических условий и посмотреть, какие из них лучше всего подходят.

Тепло может поступать от солнца, оно должно находиться достаточно близко, чтобы получать излучение, но не настолько близко, чтобы излучение разрушало атмосферу. Парниковые газы, такие как углекислый газ и метан, могут удерживать тепло у поверхности планеты. Вода тоже играет свою роль: она может существовать в виде облаков в атмосфере или в виде снега и льда на поверхности. Снежные шапки обычно действуют как зеркало, отражая солнечный свет обратно в космос, но облака могут как задерживать, так и отражать свет, в зависимости от их высоты и состава.

Исследователи проверили множество различных комбинаций этих факторов, ища условия, которые могли бы привести к тому, что планета была бы достаточно теплой, чтобы хотя бы немного воды могло существовать в реках более миллиарда лет, но затем резко потерять ее.

Но когда они сравнили различные модели, то увидели нечто удивительное. Изменение количества углекислого газа в атмосфере не повлияло на результат. То есть движущей силой изменений, похоже, был не углекислый газ.

Новые данные хорошо согласуются со сценарием, предложенным в котором говорится, что слой тонких ледяных облаков высоко в атмосфере Марса действует как полупрозрачное парниковое стекло, задерживая тепло. Ученые предположили, что если водород был высвобожден из недр планеты, он мог взаимодействовать с углекислым газом в атмосфере, поглощая инфракрасный свет и нагревая планету.

Учёные надеются, что изучение того, что произошло с такими планетами, как Марс, может дать подсказки о планетарном климате и о том, сколько еще планет могут быть пригодны для жизни.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0526171547

Обнаружена новая сверхмалая карликовая галактика

Астрономы из Университета Аризоны (УА) и других стран сообщили об открытии новой сверхтусклой карликовой галактики. Найденная галактика, получившая название Тукан B, является первым тусклым и изолированным объектом такого типа, обнаруженным на крайней окраине Местной группы. Об этой находке сообщается в статье, опубликованной 18 мая на сервере препринтов arXiv.

Так называемые ультратусклые карликовые галактики (UFD) являются наименее светящимися, с преобладанием темной материи и наименее химически развитыми галактиками из всех известных. Поэтому они воспринимаются астрономами как лучшие кандидаты на ископаемые останки Вселенной на ее ранних стадиях.

Группа исследователей под руководством Дэвида Дж. Сэнда из UA обнаружила новую UFD во время визуального поиска слабых карликовых галактик-компаньонов далекой карликовой сфероидальной галактики Тукан. Они использовали данные Legacy Imaging Surveys Data Release 9 спектроскопического прибора для изучения темной энергии (DESI) и интерактивный просмотрщик цветных изображений.

"Мы загрузили пользовательский файл, чтобы выделить область с прогнозируемым радиусом 100 кпк (≈6,4 град на расстоянии Тукан) и искали визуально избыточную плотность разрешенных звезд с рассеянным светом, что указывает на карликовую галактику на краю Местной группы. Поле осматривалось в различных пространственных масштабах и уровнях контраста. Тукан B выделялась в ходе поиска", - пояснили астрономы.

Согласно статье, Тукан B расположена примерно в 6 градусах от карликового сфероида Тукана и удалена на 1,6 миллиона световых лет вдоль линии визирования. Расстояние до Тукан B от Земли, согласно расчетам, составляет примерно 4,5 миллиона световых лет.

Полусветовой радиус Тукан B составляет около 260 световых лет, а абсолютная величина -6,9 mag, что делает ее сравнимой со сверхтусклыми галактиками-спутниками Млечного Пути. Судя по всему, UFD состоит только из старого звездного населения, бедного металлами.

Астрономы отметили, что светимость Тукан B и очевидное отсутствие звездообразования, а также нейтрального газа делают ее уникальной среди недавних открытий на таком приблизительном расстоянии. Более того, крайняя изолированность Тукан B может указывать на то, что ее звездообразование прекратилось в результате реионизации или какого-то другого внутреннего механизма, а не взаимодействия с большим галактическим ореолом.

Команда Сэнда считает Тукану B отличной целью для будущих последующих космических наблюдений, направленных на выяснение ее структуры и истории звездообразования, возможно, вплоть до самого древнего разворота главной последовательности.

"В частности, Тукан B может дать окончательную возможность понять роль, которую играет реионизация в гашении самых слабых галактик", - заключили исследователи.

Они добавили, что для лучшего понимания демографических характеристик популяции UFD в поле необходимо найти больше объектов, подобных Тукана B.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0527133636

в дополнение предыдущей статьи

Астрономы отыскали новую ультратусклую карликовую галактику

Снимки галактики Тукан В из обзоров неба DESI (слева) и IMACS (справа).
David J. Sand et al. / arXiv, 2022

Астрономы отыскали новую изолированную ультратусклую карликовую галактику, получившую обозначение Тукан В. Она находится на окраине Местной группы галактик, состоит из старых малометалличных гигантов и в целом похожа на ультратусклые галактики-спутники Млечного Пути. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Ультратусклые карликовые галактики представляют для астрофизиков большой интерес, так как позволяют проверить ряд теорий, связанных с темной материей и химическим обогащением галактик за счет нуклеосинтеза. Эти галактики считаются самыми тусклыми, небольшими по размерам, однако богаты темной материей. Считается, что сформировались подобные системы давно, благодаря чему бедны элементами, тяжелее водорода и гелия.

Такие системы в настоящее время находят как в Местной группе, так и за ее пределами. Однако все еще есть области космоса, которые в значительной степени не исследованы с точки зрения поиска карликовых галактик. В частности, на периферии Местной группы и в ее ближайших окрестностях (0,5–2 мегапарсека) обнаружено всего несколько новых галактик.

Группа астрономов под руководством Дэвида Сэнда (David J. Sand) из Университета Аризоны сообщила об обнаружении нового представителя ультратусклых карликовых галактик, который получил обозначение Тукан B. Открытие было сделано в ходе анализа данных каталога обзора неба DESI Legacy Imaging Surveys Data Release 9, а также данных каталога обзора неба DES DR2, в дальнейшем за галактикой вел наблюдения спектрограф IMACS, установленный на одном из наземных Магеллановых телескопов.

Положение Тукана В относительно других галактик, Туманности Андромеды и Млечного Пути.
David J. Sand et al. / ArXiv, 2022

Тукан В находится на окраине Местной группы, на расстоянии 4,5 миллионов световых лет от Солнца и в 1,6 миллионах световых лет от карликовой сфероидальной галактики в Тукане. Система характеризуется как изолированная галактика с эффективным радиусом 260 световых лет и абсолютной звездной величиной -6,9. Ее звездное население не показывает никаких признаков наличия популяции молодых звезд и состоит из старых, бедных металлами звезд ветви красных гигантов, что аналогично тому, что наблюдается в ультратусклых карликовых галактиках-спутниках Млечного Пути, хотя и с меньшими видимыми звездными величинами.

Ученые считают, что Тукан В может быть ярким примером ультратусклой галактики, в которой звездообразование было остановлено реионизацией или каким-то другим внутренним механизмом, а не взаимодействием с гало более крупной галактики. Будущие наблюдения за галактикой должны помочь точнее определить ее свойства и механизм формирования.

Ранее мы рассказывали о том, как ультратусклая галактика-спутник Млечного Пути оказалась рекордно бедна тяжелыми элементами.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/28/new-ufd

Хаббл запечатлел гравитационно связанные галактики NGC 3227 и NGC 3226

На этом снимке с космического телескопа НАСА "Хаббл" крупная спиральная галактика NGC 3227 закручена в бурном гравитационном танце со своей спутницей, эллиптической галактикой NGC 3226. Эта двойка, известная под общим названием Arp 94, находится относительно недалеко, на расстоянии от 50 до 60 миллионов световых лет в созвездии Льва. Внимательный взгляд на область между двумя галактиками обнаруживает слабые приливные потоки газа и пыли, которые связывают пару в их гравитационном танце.

NGC 3227 - это галактика Сейферта, тип галактики с очень активным ядром. Сейфертовские галактики содержат сверхмассивные черные дыры в своих ядрах. Когда материя по спирали втекает в черную дыру, она выбрасывает огромное количество излучения вдоль оси вращения черной дыры, что и дает галактике ее активное ядро.

Хаббл посмотрел на NGC 3227 и 3226 в рамках программы по измерению массы черных дыр путем наблюдения за динамикой газа в центрах ярких скоплений галактик. Красный цвет на этом изображении представляет собой как видимый красный, так и ближний инфракрасный спектр света.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0527134021

Solar Orbiter сделал сверх драматичные фотографии Солнца

26 марта аппарат ЕКА Solar Orbiter совершил самое близкое на сегодняшний день сближение с Солнцем. Он проник внутрь орбиты Меркурия, где было жарко, но оно того стоило.

Основная задача Solar Orbiter - понять связь между Солнцем и его гелиосферой, и новые изображения, полученные в результате сближения, помогают понять эту связь.

По данным ЕКА, Solar Orbiter является самой сложной научной лабораторией, когда-либо отправленной к Солнцу. Он оснащен мощным набором инструментов, включая магнитометр, устройство для получения изображений в крайнем ультрафиолете, анализатор плазмы солнечного ветра и другие. Широкий спектр приборов позволяет ему наблюдать за солнечными явлениями множеством способов.

Космическому аппарату выгодно приблизиться к Солнцу настолько близко, насколько это возможно. Но при близком приближении Solar Orbiter становится жарко. Первая линия защиты космического аппарата - тепловой экран. Он представляет собой многослойное титановое устройство, установленное на сотовой алюминиевой опоре, с кожурой из углеродного волокна, предназначенной для отвода тепла. Между всем этим и корпусом космического корабля находится еще 28 слоев изоляции. Во время этого сближения теплозащитный экран достиг температуры 500 градусов Цельсия.

Защищенный от жары, Solar Orbiter собрал много данных во время сближения. Ученым нужно больше времени, чтобы поработать с ним и понять его, но изображения и видеоролики сразу же привлекают внимание. Одна из солнечных особенностей, которая привлекла всеобщее внимание, - это "космический еж".

Благодаря удаче, Солнце устроило шоу во время сближения с ним Solar Orbiter. На Солнце произошли вспышки, и даже выброс корональной массы (КВМ), направленный в сторону Земли. На Solar Orbiter установлено несколько приборов дистанционного зондирования, и ученые использовали их для прогноза того, когда КВМ достигнет Земли. Они опубликовали свой прогноз в социальных сетях, и через 18 часов земные наблюдатели были готовы к тому, чтобы увидеть возникшую аврору. ЕКА опубликовало график, объясняющий, как это происходило.

Орбитальный аппарат также предоставил нам изображение южного полюса Солнца с самым высоким разрешением.

Ученые интересуются солнечными полюсами из-за того, как работают магнитные поля Солнца. Магнитные поля создают мощные, но временные активные области на поверхности Солнца, и эти поля поднимаются и опускаются к полюсам, а затем снова поглощаются Солнцем. Ученые считают, что они каким-то образом служат семенами для следующей солнечной активности. Детальные изображения южного полюса Солнца должны помочь исследователям понять, как все это работает.

У Solar Orbiter впереди еще много интересного. В течение следующих четырех лет космический аппарат столкнется с Венерой в четвертый и пятый раз. С каждым разом его наклон будет увеличиваться, что позволит ему получить более прямой вид на солнечные полюса. К декабрю 2026 года орбита аппарата будет наклонена на 24 градуса, что ознаменует начало "высокоширотной" миссии космического аппарата.

Эти высокоширотные наблюдения позволят ученым увидеть полюса в прямой видимости. ЕКА утверждает, что эти наблюдения имеют решающее значение для понимания сложной магнитной полярной среды Солнца. Это может помочь разгадать тайну 11-летних циклов Солнца.

"Мы в восторге от качества данных, полученных во время нашего первого перигелия", - сказал Даниэль Мюллер, научный сотрудник проекта ЕКА Solar Orbiter. "Почти трудно поверить, что это только начало миссии. Мы будем очень заняты".
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0527134336

Грань огромной спирали Grand Design NGC 3631 в объективе «Хаббл»

На этом снимке, сделанном космическим телескопом НАСА «Хаббл», изображена спираль Grand Design NGC 3631, расположенная на расстоянии около 53 миллионов световых лет от нас в направлении созвездия Ursa Major. «Руки» спиралей Grand Design, похоже, закручиваются вокруг ядра галактики.

Внимательный осмотр спиральных рукавов NGC 3631 показывает темные полосы пыли и яркие области звездообразования вдоль внутренней части спиральных рукавов. Звездообразование в спиралях похоже на автодорожную пробку. Подобно автомобилям на трассе, наиболее медленная материя в диске спирали создает узкое место, концентрируя звездообразующий газ и пыль вдоль внутренней части спиральных рукавов. Эта пробка материи может стать настолько плотной, что она гравитационно схлопывается, образуя новые звезды (здесь показаны ярко-сине-белым цветом).

На изображении использованы данные, собранные с помощью широкоугольной камеры Хаббла 3 и камеры Advanced Camera for Surveys. Синий цвет представляет видимые длины волн синего света, а оранжевый - инфракрасного.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0526173136

Сверхмассивные черные дыры препятствуют звездообразованию

Галактика Млечный Путь включает в себя звезды разного возраста, в том числе звезды, которые еще только формируются. Но в галактиках, известных как эллиптические, все звезды являются старыми и примерно одного возраста. Это указывает на то, что в начале своей истории эллиптические галактики имели период активного звездообразования, который внезапно закончился. Почему это звездообразование прекратилось в одних галактиках, а не в других, не совсем понятно. Одна из возможностей заключается в том, что сверхмассивная черная дыра разрушает газ в некоторых галактиках, создавая среду, непригодную для звездообразования.

Чтобы проверить эту теорию, астрономы наблюдают за удаленными галактиками. Из-за конечной скорости света ему требуется время, чтобы преодолеть пустоту пространства. Свет, который мы видим от объекта должен был пролететь 10 миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Таким образом, глядя на далекие галактики, мы словно заглядываем в прошлое. Наиболее отдалённые галактики выглядят значительно тусклее, что затрудняет их изучение.

Чтобы преодолеть эти трудности, международная группа под руководством Кея Ито из SOKENDAI в Японии использовала программу Cosmic Evolution Survey (COSMOS) для отбора галактик на расстоянии 9,5-12,5 миллиардов световых лет. COSMOS включает данные о радиоволнах, инфракрасном свете, видимом свете и рентгеновском излучении.

Сначала команда использовала оптические и инфракрасные данные, чтобы определить две группы галактик: те, в которых продолжается звездообразование, и те, где звездообразование прекратилось. Соотношение сигнал/шум рентгеновских и радиоволновых данных было слишком слабым для идентификации отдельных галактик. Поэтому команда объединила различные данные, чтобы получить изображения «средних» галактик с более высоким соотношением сигнал/шум. На усредненных изображениях команда подтвердила наличие рентгеновского и радиоизлучения у галактик без звездообразования.

Впервые такие излучения были обнаружены для удаленных галактик на расстоянии более 10 миллиардов световых лет. Кроме того, результаты показывают, что рентгеновское и радиоизлучение слишком сильно, чтобы его можно было объяснить только наличием звезд в галактике, что указывает на присутствие активной сверхмассивной черной дыры. Сигнал об активности черной дыры слабее для галактик, в которых продолжается звездообразование.

Эти результаты показывают, что резкое прекращение звездообразования в ранней Вселенной коррелирует с повышенной активностью сверхмассивной черной дыры.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0527164421

Солнечный ветер - основной источник атмосферного натрия на Меркурии

Ни один объект в Солнечной системе не испытывает на себе более мощного воздействия солнечного ветра, чем Меркурий. Магнитное поле планеты отклоняет солнечный поток электрически заряженных частиц на расстоянии всего 1 000 километров от поверхности Меркурия, в точке, называемой магнитопаузой.

Линии магнитного поля Солнца переносятся солнечным ветром и изгибаются при столкновении с линиями Меркурия. При благоприятных условиях эти изогнутые линии ломаются и встречаются с линиями Меркурия в результате явления, называемого магнитным пересоединением. Во время пересоединения частицы солнечного ветра могут проникать в магнитное поле Меркурия. Такие передачи частиц называются событиями переноса потока (FTEs), а всплеск FTEs в быстрой последовательности известен как FTE shower (FTE ливень).

Учёные исследуют влияние этих ливней на поверхность планеты, используя данные, собранные космическим аппаратом НАСА MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging), который вращался вокруг Меркурия в период с 2011 по 2015 год. Когда космический аппарат проходил через магнитопаузу Меркурия и приближался к поверхности, бортовой ионный масс-спектрометр FIPS (Fast Imaging Plasma Spectrometer) регистрировал местное содержание ионов натриевой группы, включая ионы натрия, магния, алюминия и кремния. Одновременно бортовой магнитометр измерял местную магнитную обстановку. В ходе орбитальной миссии MESSENGER этот сценарий повторялся 3 748 раз, и половина из них включала наблюдение ливня FTE.

Исследователи провели статистический анализ обилия ионов натриевой группы в атмосфере Меркурия. Они обнаружили, что во время подходов, совпадающих с ливнем FTE, обилие ионов натриевой группы в атмосфере примерно на 50% выше, чем в периоды без ливня FTE. Изучив несколько потенциальных механизмов такого увеличения, ученые пришли к выводу, что наиболее вероятной причиной является распыление солнечного ветра.

По мнению авторов, эти наблюдения MESSENGER являются важным показателем динамичности тонкой атмосферы Меркурия. Кроме того, больше информации, вероятно, будет получено в начале 2026 года, когда к Меркурию прибудет совместная европейско-японская миссия BepiColombo. Миссия состоит из двух космических аппаратов, один из которых нацелен на Меркурий, а другой - на его магнитосферу. Они должны предоставить беспрецедентные подробности о распылении солнечного ветра, вызванного FTE.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0527205028

Геохимики впервые нашли в метеорите вещество сверхновой типа Ia

Jan D. Kramers / University of Johannesburg

Химический состав метеорита Гипатия говорит о том, что его родительское тело содержало в себе межзвездную пыль, образованную в ходе взрыва сверхновой типа Ia. Это первое открытие такого рода, которое подтверждает идею о том, что средний химический состав Солнечной системы отличается от состава межзвездной среды. Статья опубликована в журнале Icarus.

Углеродистые хондритовые метеориты, в частности CI-хондриты, содержат примитивное вещество, которое мало подвергалось термическому воздействию. Благодаря этому такие метеориты могут дать информацию о усредненном химическом составе внутренней Солнечной системы и позволить промоделировать состав протосолнечного диска и процессы дифференциации и изотопной эволюции планет земной группы. В частности, в  хондритах в очень малых количествах обнаруживаются субмикронные зерна тугоплавких минералов, таких как алмаз, графит, карбид кремния и корунд, которые демонстрируют сильные различия в соотношениях изотопов углерода, азота, кислорода и кремния. Они считаются сохранившимися досолнечными зернами из межзвездной среды и свидетельствуют о том, что вещество протосолнечной туманности было смешанного состава и сформировано за счет целого ряда процессов, связанных с эволюцией звезд, таких как взрывы сверхновых или выбросы звездного вещества.

Углеродистый метеорит Гипатия, общей массой 30 граммов, был найден в 1996 году в Ливийской пустыне в Египте. Анализ изотопного состава вещества метеорита подтвердил его внеземное происхождение и показал, что Гипатия выделяется по химическому составу из примитивных объектов Солнечной системы, а ее родительское тело могло сформироваться во временной период, соответствующий протосолнечной туманности. Вещество Гипатии неоднородно и состоит из двух типов матриц. В нем были найдены микроалмазы, образованные во время прохождения сквозь атмосферу, а также зерно графита и несколько зерен карбида кремния, которые могут быть досолнечными зернами.

Группа геохимиков во главе с Яном Крамерсом (Jan D. Kramers) из Йоханнесбургского университета опубликовала результаты анализа образца Гипатии при помощи PIXE-спектрометрии (рентгено-флюоресцентный анализ при ионном возбуждении). Ученые хотели разобраться в химическом составе метеорита, в частности определить объемные концентрации для элементов от Al до Zn, и построить картину формирования родительского тела Гипатии.

а) Электронно-микроскопическое изображение анализируемого разреза образца Гипатии, полученное детектором обратно отраженных электронов, b-h) PIXE-карты распределения элементов, полученные для области 1.
Jan D. Kramers et al. / Icarus, 2022

Матрица первого типа в веществе Гипатии практически лишена элементов тяжелее кислорода, тогда как матрица второго типа демонстрирует обеднение элементами от Al до Zn по сравнению с CI-хондритами. Наиболее распространенный элемент Fe, а также S и Ni демонстрируют обеднение около 0,1 от солнечного значения. Соотношения Ni/Fe, S/Fe и P/Fe аналогичны значениям для Солнца, для Si, Cr и Mn наблюдается обеднение почти на два порядка по сравнению с CI-хондритами. Концентрация Al, нормализованная по солнечному значению, аналогична концентрациям P и S, а содержание Cl меньше, чем Si, Cr и Mn.

Ученые пришли к выводу, что данные по содержанию элементов в матрице второго типа Гипатии не могут быть объяснены в контексте протосолнечной туманности, включая ударные процессы, вместо этого была предложена идея о том, что пыль, из которой образовалось родительское тело метеорита, возникла за пределами туманности, в межзвездной среде. Неоднородность содержания элементов может отражать определенный процесс звездного нуклеосинтеза, такой как эволюция звезд асимптотической ветви гигантов, взрывы массивных звезд за счет коллапса ядра, а также вспышки сверхновых типа Ia.

Сравнение содержания различных элементов в Гипатии с предсказаниями модели для сверхновой типа Ia.
Jan D. Kramers / University of Johannesburg

В итоге исследователи остановились на модели, которая на их взгляд лучше всего подходит для описания состава Гипатии. Предполагается, что родительское тело метеорита, будучи примитивным, не подвергалось термическому воздействию и не претерпевало магматической дифференциации. Оно образовалось в протосолнечной туманности, однако содержит вещество, попавшее из межзвездной среды и рожденное в ходе вспышки сверхновой типа Ia — термоядерного взрыва гелиевого белого карлика в двойной звездной системе, который превысил предел по массе за счет аккреции вещества со звезды-компаньона.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли все азотистые основания молекулы ДНК в углеродистых метеоритах

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/26/ia-sn-in-meteorite

Пылевые вихри и восходящие ветры оказались ответственны за пылевую дымку на Марсе

Движение пыльных вихрей, зафиксированное камерой «Персеверанса» на 148 сол.
Claire Newman et al. / Science Advances, 2022

Планетологи, работающие с марсоходом «Персеверанс», опубликовали первые итоги наблюдений его системы метеодатчиков и пыли. Оказалось, что за поддержание в атмосфере Марса пылевой дымки ответственны дневные восходящие ветры и конвективные вихри. В среднем ровер фиксировал за день четыре вихря, один из которых был пылевым. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Эоловые процессы, связанные с движением и переосаждением песка и пыли на поверхности планеты, считаются основными причинами многих изменений морфологии поверхности Марса и свойств его атмосферы в современную эпоху. В частности, мощные пылевые бури резко меняют температуру, плотность и циркуляцию атмосферы планеты, угрожая автоматическим аппаратам и будущим пилотируемым экспедициям на Марс. Однако механизмы, с помощью которых песок перемещается, а пыль поднимается с поверхности планеты в атмосферу, плохо изучены. Исследователей интересует целый ряд проблем, таких как динамика ветра на Марсе в разные сезоны, механизмы возникновения конвективных вихрей (пылевых дьяволов) или причины начала глобальных пылевых бурь.

До недавнего времени ученым не удавалось одновременно отслеживать эоловую активность и динамику свойств окружающей среды на Марсе — аппараты либо несли необходимые датчики, либо высаживались в районах со значительной песчаной активностью не обладая нужными инструментами. Марсоход «Персеверанс», прибывший на планету в прошлом году и работающий в кратере Езеро, оснащен самыми совершенными датчиками атмосферных условий и пыли, которые когда-либо летали на Марс и позволяют контролировать давление, температуру и относительную влажность атмосферы, скорость и направление ветра, потоки излучения от поверхности планеты и запыленность окружающей среды.

Группа планетологов во главе с Клэр Ньюман (Claire Newman) из исследовательской компании Aeolis Research в Аризоне опубликовала результаты анализа данных, собранных датчиками климата и пыли «Персеверанса» за первые 216 солов работы, охватывающих период с ранней весны до начала лета в северном полушарии Марса.

a, b) Усредненная горизонтальная скорость ветра и его направление, фиксировавшиеся на высоте 1,45 метра от поверхности Марса в течение 8 солов; с, d) Топографические карты кратера Езеро и бассейна Исиды; e, f, g) Усиление и концентрация нисходящих атмосферных потоков по краю кратера, обнаруживаемых с полуночи до 5 часов утра по местному истинному солнечному времени.
Claire Newman et al. / Science Advances, 2022

За время наблюдений четыре конвективных вихря поднимали локально пыль, в то время как в среднем четыре вихря ежедневно проходили мимо марсохода, из них четверть демонстрировала признаки запыленности. Локальный подъем пыли вихрями происходил только при тангенциальных скоростях ветра выше 15 метров в секунду, при этом пыль реже поднималась невихревыми сильными порывами ветра, такими как дневные восходящие потоки, и гораздо чаще — конвективными вихрями.

В то время как самый запыленный вихрь, наблюдавшийся ровером на 213 сол, обладал диаметром почти 300 метров, второй самый запыленный, наблюдавшийся на 57 сол, обладал диаметром менее 30 метров. Таким образом, вихри, поднимающие много пыли, часто бывают интенсивными с точки зрения силы ветра (более 18 метров в секунду) и перепадов давления (∆p>2,5 паскалей), но не обязательно крупные по диаметру.

Сильный порыв ветра, поднявший пыль, зафиксированный ровером на 117 сол наблюдений.
NASA / JPL-Caltech / SSI

Характер ветров в кратере Езеро, в целом, соответствует прогнозам, сделанным еще до высадки ровера: сильные дневные ветры, которые в значительной степени контролируются конвекционными ячейками в сочетании с региональными ветрами, действующими на склонах бассейна Исиды, и более слабые ночные ветры, что предполагает блокирование региональных ветров склонами кратера. Однако способность порывов ветра, связанных с конвекционными ячейками, хотя и редко, но поднимать большое количество пыли в атмосферу, не была предсказана, как и то, что доля запыленных вихрей окажется намного больше, чем в других местах работ автоматических аппаратов на Марсе.

Ранее мы рассказывали о том, как ровер «Кьюриосити» увидел 50-метрового пылевого дьявола на Марса, а на снимки результатов работы ветров и вихрей на Марсе можно полюбоваться в галерее.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/27/mars-eolian-and-dust

Астрономы подтвердили открытие телескопом Gaia второй транзитной экзопланеты

D. Ducros / ESA

Астрономы, работающие с космической обсерваторией Gaia, подтвердили второе открытие ей транзитной экзопланеты, которая оказалась горячим юпитером. Таким образом, Gaia доказала свою способность искать экзопланеты не только астрометрическим, но и транзитным методом. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Gaia работает на орбите вокруг второй точки Лагранжа в системе Солнце—Земля с 2013 года. Обсерватория ведет наблюдения в оптическом диапазоне, определяя параллаксы и собственные и радиальные движения для более чем одного миллиарда звезд Млечного Пути, благодаря чему стало возможно построение самой подробной трехмерной карты нашей галактики.

Обсерватория может открывать экзопланеты астрометрическим методом, фиксируя небольшие изменения положения звезд на небе с течением времени. Однако Gaia способна обнаруживать экзопланеты и методом транзитной фотометрии, наблюдая периодические небольшие падения яркости звезды из-за прохождения планеты по ее диску, хотя принцип ее сканирования неба мало подходит для поиска экзопланет подобным методом. Первую такую планету обсерватория нашла в прошлом году. Ожидается, что обсерватория за 5 лет работы сможет обнаружить несколько сотен транзитных крупных экзопланет, а также коричневые карлики.

Группа астрономов во главе с Авиадом Панахи (Aviad Panahi) из Тель-Авивского университета сообщила о подтверждении открытия второй экзопланеты, найденной Gaia транзитным методом. Она получила обозначение Gaia-2b. Первоначально она была найдена в ходе анализа фотометрических данных Gaia, в дальнейшем астрономы использовали для анализа также данные наблюдений космического телескопа TESS, а также подтверждали открытие при помощи метода радиальных скоростей и спектрографа PEPSI, установленного на Большом Бинокулярном телескопе.

Фазовые кривые Gaia-1b (слева) и Gaia-2b (справа) по данным Gaia и TESS.
Aviad Panahi et al. / ArXiv, 2022

Новооткрытая экзопланета находится в системе звезды Gaia EDR3 1107980654748582144, которая по массе и радиусу аналогична Солнцу, и представляет собой распухший горячий юпитер. Его масса составляет 0,817 массы Юпитера, а радиус — 1,322 радиуса Юпитера. Год на планете длится 3,69 земных дня, а длина большой полуоси орбиты составляет 0,046 астрономической единицы. Пока что ученые не могут исключить сильно эксцентричную орбиту у экзопланеты или дополнительный массивный объект в системе, чтобы объяснить имеющиеся данные наблюдений радиальной скорости звезды, поэтому наблюдения будут продолжены.

Исследователи отмечают, что ранее способность Gaia обнаруживать транзитные экзопланеты часто подвергалась сомнению, однако теперь она может расширить возможности телескопа TESS, ищущего экзопланеты транзитным методом. Кроме того, результаты работы подтвердили результативность методики обработки фотометрических данных Gaia для поиска экзопланет, которую использовали ученые и которая будет применяться в дальнейшем.

Ранее мы рассказывали о том, как Gaia определила момент поглощения Млечным Путем галактики-«сосиски» и нашла возможные источники загадочного сигнала Wow!.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/28/gaia-planets

Астрономы отыскали суперземлю у края обитаемой зоны близкого к Солнцу красного карлика

Положение Ross 508b и некоторых других экзопланет у красных карликов на диаграмме «Эффективная температура звезды-инсоляция».
Hiroki Harakawa et al. / ArXiv, 2022

Астрономы при помощи наземного телескопа «Субару» отыскали суперземлю у красного карлика Ross 508, расположенного в 36,5 световых годах от Солнца. Экзопланета находится у внутреннего края обитаемой зоны своей звезды и получает в 1,4 раза больше излучения, чем Земля от Солнца. Препринт доступен на сайте arXiv.org.

С момента открытия первых экзопланет в конце прошлого века астрономы уже отыскали несколько тысяч подобных объектов, которые вращаются по орбитам вокруг различных типов звезд, таких как звезды солнечного типа, маломассивные карлики, проэволюционировавшие звезды (например красные гиганты) и даже белые карлики и нейтронные звезды. Среди них можно выделить красные карлики как наиболее перспективные цели для поисков экзопланет земного типа как транзитным методом (из-за небольших размеров звезд), так и методом радиальных скоростей (так как наиболее интересные планеты находятся относительно близко к звезде). Тем не менее, на сегодняшний день число найденных экзопланет вокруг холодных М-карликов все еще невелико.

Группа астрономов во главе с Хироки Харакавой (Hiroki Harakawa) из Национального института естественных наук в Японии сообщила об открытии новой экзопланеты у красного карлика Ross 508, расположенного в 36,5 световых годах от Солнца. Масса карлика составляет 0,177 массы Солнца, а радиус — 0,211 радиуса Солнца. Открытие было сделано при помощи метода радиальных скоростей с использованием данных наблюдений, собранных в ближнем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента IRD (InfraRed Doppler instrument), установленного на наземном телескопе «Субару».

Минимальная масса новооткрытой суперземли составляет 4 массы Земли, год на ней длится 10,77 земных дней. Длина большой полуоси орбиты Ross 508 составляет 0,0536 астрономической единицы. Это дает усредненную инсоляцию в 1,4 раза превышающую земную, в результате чего экзопланета помещается в область у внутреннего края обитаемой зоны своей звезды, где на ее поверхности может существовать жидкая вода.

Ученые предполагают, что возможно наблюдение прохождений этой экзопланеты по диску своей звезды. Если Ross 508 b имеет внутренний состав, аналогичный Земле, то ожидаемая глубина транзита будет доступной для обнаружения при помощи космического телескопа TESS. Будущие наблюдения должны помочь отыскать атмосферу у Ross 508 b, определить ее объемный состав и механизм формирования.

Ранее мы рассказывали о том, как космический телескоп TESS отыскал у красных карликов экзоюпитер с рекордно низкой плотностью и субнептун с рекордно вытянутой орбитой.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/28/ross-508

«Спектр-РГ» открыл необычную симбиотическую рентгеновскую двойную

Композитное инфракрасное и рентгеновское изображение SRGA J181414.6-225604.
Kishalay De et al. / arXiv, 2022

Астрономы при помощи обсерватории «Спектр-РГ» и других космических и наземных телескопов открыли новую симбиотическую рентгеновскую двойную систему, которая обладает необычными свойствами. В 2019 году в системе произошел крупный выброс пыли с основной звезды, который, достигнув компактного объекта через два года, спровоцировал всплеск аккреции и рентгеновскую вспышку. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Симбиотические двойные системы представляют собой разновидность рентгеновских двойных и состоят из компактного объекта (белого карлика, нейтронной звезды или черной дыры) и звезды-гиганта позднего типа, такой как красный гигант или мирида. В таких системах аккреция вещества на компактный объект идет за счет плотного, медленного звездного ветра со стороны звезды-компаньона, которая таким образом активно теряет свою массу. При этом подобный тип аккреции дает относительно низкую среднюю светимость в рентгеновском диапазоне (10³²−10³⁶ эрг в секунду), что затрудняет их обнаружение. Ожидается, что в Млечном Пути может быть около 50−1000 подобных систем, однако на сегодняшний день их известно не более 12.

Группа астрономов во главе с Кишалая Де (Kishalay De) из Массачусетского технологического института сообщила, что обнаружила новую симбиотическую рентгеновскую двойную с необычными свойствами. Первоначально ее обнаружил в жестком рентгеновском диапазоне в апреле 2021 года телескоп ART-XC космической обсерватории «Спектр-РГ», в дальнейшем наблюдения за источником велись при помощи ряда наземных оптических и инфракрасных телескопов, а также рентгеновских телескопов eROSITA, «XMM-Newton» и «Swift».

Наблюдения в рентгеновском диапазоне выявили пиковое увеличение светимости источника через сто дней после его открытия, которая составила 2,5×10³⁶ эрг в секунду, после чего наблюдалось затухание потока излучения в 10 раз. Спектр источника становился более жестким по мере увеличения яркости во время вспышки, а суммарно вспышка длилась 200 дней. Красная звезда в системе демонстрировала значительную нерегулярную переменность в течение нескольких месяцев. Анализ фотометрических данных за последние 25 лет показал, что источник инфракрасного излучения, связанный с рентгеновским, сильно покраснел, что связывается с влиянием пыли, а за 800 дней до рентгеновской вспышки имел место эпизод интенсивного затухания инфракрасного источника.

Звезда-компаньон компактного объекта была классифицирована как светило очень позднего типа (M7−M8), пульсирующая с периодом 1500 дней, которая представляет собой мириду из асимптотической ветви гигантов, расположенную на расстоянии почти 49 тысяч световых лет от Солнца. В 2019 году в системе произошел эпизод сильной потери массы основной звездой (2,1×10^–5 массы Солнца в год), что привело к образованию и расширению оболочки из силикатной пыли, зерна которой обладали размерами менее микрона, которая затемнила мириду. В дальнейшем облако пыли были перенесено при помощи звездного ветра на компактный объект, что вызвало временное увеличение темпа аккреции.

Схема симбиотической рентгеновской двойной SRGA J181414.6-225604 до и после пылевого выброса.
Kishalay De et al. / ArXiv, 2022

В настоящее время на борту «Спектра-РГ» работает только телескоп ART-XC, так как телескоп eROSITA был переведен в конце февраля в безопасный режим немецкой стороной проекта из-за операции российских войск на Украине. О том, какие загадки рентгеновской Вселенной позволяет раскрыть «Спектр-РГ», можно узнать из нашего материала.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/28/dust-symbiotic-binary

Глубокое небо за затмившейся Луной

Авторы и права: Андрей Ионат Даскалу
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Планировалось запечатлеть живописный участок неба с необычным гостем. Прекрасный фон – это часть центральной полосы нашей Галактики Млечный Путь (около левого края) и разноцветные облака вокруг ρ Змееносца в центре картинки. Появление необычного гостя – потускневшей и покрасневшей Луна (справа) – не было неожиданным, так как изображение было получено во время полного лунного затмения на прошлой неделе. Необходимо было точно рассчитать время фотографирования, потому что Луна перед и после затмения настолько яркая, что засветила бы весь дальний фон. Неожиданным гостем оказался яркий метеор, пролетевший через центр поля зрения. След метеора был запечатлен на одном из 10 последовательно полученных из Ла-Пальмы на испанских Канарских островах снимков. Фотография затмившейся Луны была сделана сразу после этого с той же камерой с того же места. Дата следующего полного лунного затмения также хорошо известна – оно произойдет в начале ноября.
http://www.astronet.ru/db/msg/1833854

Оживленный центр туманности Лагуна

Авторы и права: НАСА, ЕКА, Космический телескоп им.Хаббла; Обработка и авторские права: Мехмет Хакан Озсарач
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Центр туманности Лагуна – водоворот эффектного звездообразования. Около середины картинки видны по крайней мере два облака в форме воронки, каждое длиной примерно в половину светового года, сформированные экстремальными звездными ветрами и мощным излучением звезд. Очень яркая близкая звезда – Гершель 36 – освещает эту область. Протяженные полосы пыли скрывают другие горячие молодые звезды и вызывают их покраснение. Когда энергия этих звезд передается холодной пыли и газу, возникают большие разности температур в соседних областях, приводящие к сильному градиенту ветров, из-за которых появляются воронки. Картинка, охватывающая область размером около 10 световых лет, смонтирована из изображений в шести цветах, полученных обращающимся вокруг Земли космическим телескопом им.Хаббла. Туманность Лагуна, известная также как M8, находится на расстоянии около 5 тысяч световых лет в созвездии Стрельца.
http://www.astronet.ru/db/msg/1834034

NGC 4565: галактика, видимая с ребра

Авторы и права: Майкл Шерик
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Великолепная спиральная галактика NGC 4565 видна с ребра с планеты Земля. Из-за тонкого профиля ее часто называют галактика Игла. Яркая галактика NGC 4565 – хороший объект для наблюдений на северном небе. Она находится в слабом, но элегантном созвездии Волосы Вероники. На этом четком цветном изображении виден центральный балдж галактики, пересеченный полосами поглощающей свет пыли, украшающими тонкую плоскость галактики. Расстояние до NGC 4565 – около 40 миллионов световых лет, а ее размер достигает 100 тысяч световых лет. NGC 4565 можно легко увидеть даже в небольшой телескоп, и любители созерцать небо считают ее настоящим небесным сокровищем, которое не заметил Мессье.
http://www.astronet.ru/db/msg/1834160

Титан: спутник над Сатурном

Авторы и права: НАСА, Лаборатория реактивного движения – Калтех, Институт космических исследований
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Как и у спутника Земли – Луны, вращение самого большого спутника Сатурна – Титана синхронизировано с обращением по орбите. На картинке, смонтированной из изображений, полученных космическим аппаратом Кассини в мае 2012 года, запечатлена сторона Титана, всегда обращенная от окруженного кольцами газового гиганта. Титан – единственный спутник в Солнечной системе с плотной атмосферой. Это единственный мир Солнечной системы, кроме Земли, на котором есть постоянные резервуары жидкости на поверхности и существует похожий на земной цикл из жидких дождей и испарения. На картинке спутник диаметром 5 тысяч километров запечатлен над кольцами и вершинами облаков Сатурна. Хорошо заметен высокий слой атмосферной дымки. Около центра диска находится темная, богатая дюнами область, известная как Шангри-Ла. Доставленный Кассини зонд Гюйгенс находится ниже и левее центра. Он совершил самую далекую посадку из всех запущенных с Земли космических аппаратов.
http://www.astronet.ru/db/msg/1834308

Звезды далеких галактик оказались массивнее наших близких соседей

Наблюдения 140 тысяч далеких галактик показали, что звезды в них в среднем крупнее, чем в Млечном Пути и галактиках Местной группы.

©Kyle Steed

С того момента, как астрономы поняли, что самые далекие светила собираются в собственные галактики, отдельные от нашей, принято считать, что их звездные популяции заметно не различаются. Разумеется, одни галактики могут быть более старыми, так что многие звезды в них уже проэволюционировали. Но начальная функция масс (НФМ) — пропорция больших, средних и мелких звезд при рождении, — как предполагается, универсальна.

Однако недавно профессор Копенгагенского университета Чарльз Стейнхардт (Charles Steinhardt) и его коллеги провели новый анализ наблюдений более чем за 140 тысячами далеких галактик. Работа показала, что их НФМ в среднем больше, чем у Млечного Пути и соседних галактик. Об этом ученые пишут в статье, опубликованной в свежем номере The Astrophysical Journal.

Масса звезд — пожалуй, самая главная их характеристика. Именно она определяет характер и всю эволюцию звезды вплоть до смерти. Так, небольшие светила становятся тусклыми и почти «бессмертными» белыми карликами, а крупные могут взорваться сверхновой и превратиться в нейтронную звезду или даже в черную дыру. Именно поэтому знание распределения звездных масс так важно в понимании состава и динамики галактик.

Однако для определения массы далекой звезды нужно хотя бы ее увидеть, а другие галактики настолько далеки, что лишь самые мощные инструменты способны различить в них самые яркие звезды. Такие данные, собранные в масштабном каталоге COSMOS (Cosmic Evolution Survey), проанализировали датские астрофизики совместно с коллегами из США.

Для работы они использовали записи более чем миллиона наблюдений за звездами свыше 140 тысяч далеких галактик — как сравнительно близких, так и находящихся на крайне большом удалении, вплоть до 12 миллиардов световых лет. Заметим, они не столь далеки, как самые древние галактики, известные на сегодня.

Авторы рассмотрели спектр таких наблюдений, поскольку он во многом зависит от массы звезд: скажем, более крупные интенсивнее излучают в сине-голубой части спектра, а небольшие — в желто-красной. Статистика показала, что масса звезд в далеких галактиках в среднем больше, чем в Млечном Пути и его локальном окружении, причем с удалением эта разница только увеличивается.

Любопытно, что этому тренду соответствует и различие в характере звездообразования. Галактики, полные массивных звезд, быстрее вырабатывают «внутренние ресурсы» и прекращают рождение новых светил, тогда как сравнительно умеренные галактики продолжают этот процесс еще долгое время.
https://naked-science.ru/article/astron … -massivnee

Новая теоретическая модель учитывает вращение Солнца и магнитное поле

В начале 2000-х годов новый набор данных показал химическое изобилие на поверхности Солнца, что значительно противоречило уже сформированным представлениям астрофизиков. Поскольку они оказались верными, солнечные модели должны были адаптироваться. Группа астрономов из Женевского университета, Швейцария (UNIGE), в сотрудничестве с Льежским университетом разработала новую теоретическую модель, которая частично решает эту проблему: учитывая вращение Солнца, которое меняется со временем, и магнитные поля, которые оно генерирует, они смогли объяснить химическую структуру Солнца.

«Солнце - это звезда, которую мы можем лучше всего охарактеризовать. У нас есть измерения обилия ее химических элементов, а также измерения ее внутренней структуры, как в случае с Землей, благодаря сейсмологии», - объясняет Патрик Эггенбергер, исследователь кафедры астрономии UNIGE и первый автор исследования.

Эти наблюдения должны совпадать с результатами, предсказанными теоретическими моделями, которые направлены на объяснение эволюции Солнца. Как Солнце сжигает свой водород в ядре? Как энергия вырабатывается там, а затем переносится к поверхности? Как химические элементы дрейфуют внутри Солнца под влиянием вращения и магнитных полей?

Новая модель Солнца, разработанная командой UNIGE, включает в себя не только эволюцию вращения, которое в прошлом, вероятно, было более быстрым, но и магнитные неустойчивости, которые оно создает.

Кроме того, новая модель верно предсказывает концентрацию гелия во внешних слоях Солнца и отражает концентрацию лития, которая до сих пор не поддавалась моделированию. «Обилие гелия правильно воспроизводится новой моделью, потому что внутреннее вращение солнца, вызванное магнитными полями, создает турбулентное перемешивание, которое предотвращает слишком быстрое падение этого элемента к центру звезды», - объясняет Патрик Эггенбергер.

Однако новая модель не решает всех проблем: благодаря гелиосейсмологии мы знаем с точностью до 500 км, в какой области начинаются конвективные движения вещества, на глубине 199 500 км под поверхностью Солнца. Однако теоретические модели предсказывают смещение глубины на 10 000 км. Благодаря новой модели проливается свет на физические процессы, которые могут помочь разрешить это критическое расхождение.

Придется пересмотреть массы, радиусы и возрасты, полученные для звезд солнечного типа, которые изучались ранее. Действительно, в большинстве случаев солнечная физика переносится на тематические исследования, близкие к Солнцу. Поэтому, если модели для анализа Солнца будут изменены, это обновление также должно быть выполнено для других звезд, подобных нашей.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0530203526

После столкновения между черными дырами результирующая черная дыра была вытолкнута из галактики

Астрономы обнаружили убедительные доказательства того, что в результате столкновений между черными дырами один из участвующих в столкновении объектов может получить достаточно большой импульс, чтобы покинуть пределы галактики.

Эта команда, возглавляемая Виджаем Вармой (Vijay Varma), физиком из Института гравитационной физики Общества Макса Планка, Германия, изучила гравитационно-волновые данные по событию столкновения, известному как GW200129, которые были собраны при помощи детекторов LIGO и Virgo. В результате анализа ученые нашли, что черная дыра, сформированная в ходе этого столкновения и слияния, была вытолкнута в космос со скоростью в 4,8 миллиона километров в час – находки, которые один из членов научной группы описал как «удивительные и шокирующие».

«Когда две черные дыры сталкиваются между собой, они оставляют после себя более массивную черную дыру. В ходе этого процесса черная дыра может приобрести некоторую скорость за счет передачи импульса», - сказал Варма.

Когда черные дыры обращаются друг относительно друга, они излучают гравитационные волны, которые уносят с собой энергию и угловой момент. В результате происходит сжатие орбиты и постепенно черные дыры сближаются и сталкиваются.

Однако, если черные дыры имеют разные массы или скорости собственного вращения, то это ведет к асимметрии гравитационного излучения, и гравитационные волны преимущественно испускаются в одном направлении. Поскольку базовые законы физики требуют сохранения момента, то такая асимметрия приводит к значительной по величине «отдаче», заставляя результирующую черную дыру двигаться в противоположном направлении.

Такая мощная «отдача» ожидается, когда орбитальная плоскость двойной системы прецессирует, или «покачивается». Орбитальная прецессия наблюдается как небольшие изменения амплитуды гравитационно-волнового сигнала. «Этот сигнал также демонстрирует убедительные признаки прецессии орбиты – впервые в истории изучения двойных черных дыр», сказал соавтор работы Скотт Филд (Scott Field), математик из Массачусетского университета в Дартмуте, США.

В этой работе исследователи впервые показали, что такое столкновение может привести к выталкиванию черной дыры, образовавшейся в результате слияния, за пределы галактики.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0531114707

Рентгеновский телескоп IXPE впервые измерил поляризацию излучения магнитара

NASA / JPL-Caltech, R. Hurt / SSC

Рентгеновская космическая обсерватория IXPE впервые измерила поляризацию рентгеновского излучения от магнитара. Излучение от 4U 0142+61 характеризуется двумя нормальными модами с линейной поляризацией в двух диапазонах энергий, а испускается оно, по мнению ученых, протяженной области на поверхности нейтронной звезды. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Магнитары представляют собой редкий тип нейтронных звезд, которые обладают очень сильными магнитными полями с напряженностями выше 10¹⁴ гаусс. В настоящее время ученым известно около 30 магнитаров, многие из которых обнаруживаются только в периоды повышенной активности. Эти нейтронные звезды помимо импульсного излучения способны генерировать всплески жесткого рентгеновского излучения, в том числе редкие гиперэнергетические вспышки, характеризующиеся светимостью 10³⁸–10⁴⁷ эрг в секунду и длительностью 0,1–100 секунд.

Предполагается, что излучение с поверхности сильно намагниченных нейтронных звезд характеризуется двумя нормальными модами с линейной поляризацией, при этом ожидаемая степень поляризации сильно зависит от физического состояния самых внешних слоев звезды — от 10 процентов (если поверхность голая) до 80 процентов (в случае намагниченной атмосферы). При этом, из-за малых размеров нейтронных звезд, рентгеновское излучение от них для земного наблюдателя будет демонстрировать гораздо более низкую степень линейной поляризации. Если для измерений поляризации излучения от замагниченных нейтронных звезд задействовать достаточно мощный телескоп, то можно не только получить данные о физических условиях на поверхности нейтронной звезды, но и получить новые доказательства двойного лучепреломления в вакууме — квантового эффекта, предсказываемого для сверхсильных полей.

Группа астрономов во главе с Роберто Таверной (Roberto Taverna) из Падуанского университета сообщила о первом обнаружении поляризации рентгеновского излучения от яркого магнитара 4U 0142+61, расположенного в 13 тысячах световых лет от Солнца в созвездии Кассиопеи. Он классифицирован как аномальный рентгеновский пульсар, характеризующийся периодом вращения 8,69 секунды и напряженностью магнитного поля 1,3×10¹⁴ гаусс. Открытие было сделано при помощи рентгеновского космического телескопа IXPE, запущенного в космос в конце прошлого года, наблюдения велись с 31 января по 27 февраля 2022 года.

Анализ данных, собранных IXPE, выявил две различные картины поляризации при низких (2–4 килоэлектронвольт) и высоких (5,5–8 килоэлектронвольт) энергиях квантов. Во всем диапазоне энергий степень линейной поляризации изучения составляет 12 процентов, в диапазоне низких энергий — 14 процентов, в диапазоне энергий квантов 5,5–8 килоэлектронвольт — 41 процент, а в диапазоне энергий квантов 4–5 килоэлектронвольт степень поляризации падает ниже предела инструментальной чувствительности. Это говорит о том, что излучение от магнитара характеризуется двумя нормальными модами с линейной поляризацией в двух диапазонах энергий. При этом отмечается, что данные наблюдений не вписываются в модель, где тепловое излучение от магнитара исходит из небольшой области, например полярной шапки, гораздо лучше подходит модель, в которой излучение испускается протяженной областью на поверхности нейтронной звезды.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые увидели движение горячих пятен на магнитаре.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/31/ixpe- … n-magnetar

Астрономы составили список экзопланет для поиска потенциально обитаемых экзолун

Вероятность обитаемости экзолун вокруг известных экзопланет, помещенных на диаграмму «Большая полуось орбиты – эффективная температура звезды». Планеты с известной массой (с данными о радиусе или без ) отмечены кружками, планеты только с известными радиусами — треугольниками.
Vera Dobos et al. / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2022

Астрономы составили список из 234 известных экзопланет, у которых можно найти потенциально обитаемую экзолуну при помощи существующих телескопов и методик наблюдений. Для 17 объектов в этом перечне вероятность отыскать обитаемую экзолуну выше 50 процентов. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Наземные и космические телескопы за последние три десятилетия открыли более пяти тысяч экзопланет самых разных типов, однако до сих пор нет ни одного достоверного случая обнаружения экзолуны — лишь несколько кандидатов. Поиски подобных тел крайне трудны, в частности из-за малых размеров. При этом, ученым известны обширные системы спутников у планет-гигантов Солнечной системы, кроме того, нет оснований предполагать, что их формирование происходит не так, как это происходило в Солнечной системе. Предполагается, что у очень массивных экзогигантов, с массами от 10 масс Юпитера, могут быть массивные спутники, размером с Землю и массой не менее 0,3 масс Земли, которые можно обнаружить при помощи транзитного метода и метода гравитационного микролинзирования — метод радиальных скоростей не подходит из-за слишком малого влияния экзолуны на родительскую звезду.

Группа астрономов во главе с Верой Добош (Vera Dobos) из Астрономического института имени Каптейна опубликовала результаты исследования обитаемости потенциальных экзолун, вращающихся вокруг известных экзопланет. Вначале ученые составили список целей из экзопланет, у которых можно обнаружить потенциально пригодную для жизни экзолуну. Для этого они взяли каталог данных Энциклопедии внесолнечных планет и исключили оттуда объекты с массами больше 13 масс Юпитера или с массой родительской звезды менее 0,08 массы Солнца, а также экзопланеты, для которых не известен период обращения или большая полуось орбиты или не известен ни один из следующих трех параметров: масса, минимальная масса и радиус.

В итоге получился набор из 4140 известных экзопланет. Затем для каждой экзопланеты были проведены расчеты возможных диапазонов физических и орбитальных параметров для спутника и планеты при помощи метода Монте-Карло. Результатом расчетом стала вероятность обитаемости для каждой смоделированной экзолуны, которую исследователи определяют как отношение пригодных для жизни пробных спутников к ста тысячам смоделированных спутников. Оценка обитаемости исходила из достигающего экзопланеты потока излучения от звезды и тепла, генерируемого на экзолуне из-за действия приливных сил со стороны экзопланеты.

Заключительный список целей содержит 234 экзопланеты, у которых могут быть экзолуны с вероятностью обитаемости более одного процента. Для 17 планет в этом перечне вероятность обитаемости экзолун составляет выше 50 процентов. На первом и втором месте находятся субюпитеры Kepler-459b и Kepler-456b, которые обращаются вокруг солнцеподобных звезд — вероятность найти у них обитаемую экзолуну оценивается в 69-70 процентов. На третьем месте — газовый экзогигант  HD 7199b, для которого вероятность наличия обитаемой экзолуны составляет 64 процента. Далее идут суперземля Kepler-458b, расположенная в обитаемой зоне вокруг солнцеподобной звезды (вероятность около 60 процентов) и суперземля Kepler-62f, расположенная в обитаемой зоне звезды К-типа.

Ранее мы рассказывали про результаты поиска вулканически активных экзолун, существование которых предсказано теоретически.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/31/list-of-exomoons

Радиотелескоп MeerKAT отыскал необычно медленный радиопульсар

University of Sydney

Наземный радиотелескоп MeerKAT обнаружил новый радиопульсар с уникальными свойствами. Период вращения PSR J0901-4046 составляет почти 76 секунд, он генерирует семь различных типов радиоимпульсов и доказывает своим существованием факт наличия сверхдолгопериодических нейтронных звезд, излучающих в радиодиапазоне. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Радиопульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды, которые порождают узконаправленные пучки когерентного радиоизлучения, генерируемые высокоэнергетическими частицами в областях выше магнитных полюсов. Если поток излучения от пульсара попадает на Землю, то наблюдатель будет видеть периодические вспышки излучения. Периоды вращения подобных объектов могут составлять от нескольких миллисекунд до десятков секунд, они делятся на различные классы (например вращающиеся радиотранзиенты, миллисекундные пульсары и магнитары) в зависимости от их наблюдаемых свойств. Считается, что чем старше пульсар, тем медленнее он вращается и тем больше будет падать эффективность процессов генерации радиоизлучения, кроме того, сделать пульсар радиотихим могут сверхсильные магнитные поля.

Группа астрономов во главе с Манишей Калеб (Manisha Caleb) из Сиднейского университета сообщила об обнаружении нового пульсара PSR J0901-4046, свойства которого оказались крайне необычными. Открытие первого радиоимпульса от пульсара было случайным и произошло 27 сентября 2020 года, когда наземный радиотелескоп MeerKAT вел наблюдения на частоте 1284 мегагерц за массивной рентгеновской двойной системой Vela X-1 в рамках проектов MeerTRAP и ThunderKAT. Дальнейший анализ данных MeerTRAP, относящихся к периоду до момента регистрации первого радиоимпульса, выявил ряд более широких, но при этом слабых импульсов, которые были упущены из виду системой детектирования одиночных импульсов в реальном времени. В общей сложности было идентифицировано 14 радиоимпульсов, которые были равномерно распределены во временном масштабе 30 минут.

Различные морфологические типы импульсов от PSR J0901-4046.
Manisha Caleb et al. / Nature Astronomy, 2022
   
PSR J0901-4046 характеризуется необычно длинным периодом вращения, который составляет 75,88 секунды. Его возраст был оценен в 5,3 миллиона лет, а напряженность магнитного поля вблизи поверхности нейтронной звезды составляет 1,3×10¹⁴ гауссов в предположении дипольной конфигурации. Пульсар находится в остатке сверхновой в галактике-спутнике Млечного Пути Малом Магеллановом Облаке, на расстоянии около двухсот тысяч световых лет от Солнца.

Характер радиоизлучения пульсара совершенно не похож на свойства излучения от известных радиопульсаров. PSR J0901-4046 порождает семь различных типов импульсов: нормальные, квазипериодические, однопиковые, двухпиковые, частично обнуляющиеся (провалы в излучении), с расщепленными пиками и тройными пиками. На диаграмме «Период вращения–производная периода вращения» PSR J0901-4046 находится за «линией смерти» — пульсары в этой области не могут поддерживать обильное образование электрон-позитронных пар непосредственно над полярной шапкой звезды во внутренней магнитосфере, что необходимо для поддержания наблюдаемого уровня радиоизлучения.

Положение PSR J0901-4046 (косой крестик) на диаграмме «Период вращения–производная периода вращения».
Manisha Caleb et al. / Nature Astronomy, 2022

Открытие PSR J0901-4046 бросает вызов текущему пониманию того, как пульсары эволюционируют и генерируют радиоизлучение, а также доказывает факт существования сверхдолгопериодических нейтронных звезд, предполагая возможную связь сильно намагниченных нейтронных звезд, сверхдолгопериодических магнитаров и быстрых радиовсплесков. Кроме того, ученые предполагают, что в Млечном Пути гораздо больше нейтронных звезд, чем считалось ранее исходя из известной популяции пульсаров.

Ранее мы рассказывали о том, как далекая галактика оказалась самым ярким внегалактическим пульсаром и как ученым впервые попался надежный кандидат в белый карлик-пульсар.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/31/psr-j-0901-4046

ALMA впервые обнаружила околопланетный диск вокруг массивной экзопланеты в двойной системе звезд

Ya-Lin Wu et al. / arXiv, 2022

Астрономы при помощи радиотелескопа ALMA впервые отыскали околопланетный диск, окружающий гигантскую протопланету, в двойной звездной системе. Предполагается, что диск вокруг SR 12c очень компактный и содержит много газа, за счет которого идет рост экзопланеты. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

В настоящее время одной из важнейших задач экзопланетологии стал поиск очень молодых планет в газопылевых дисках вокруг звезд, которые находятся на стадии роста. Обнаруживая околопланетные диски вокруг крупных протопланет и определяя их свойства можно наложить ограничения на имеющиеся модели формирования планет-гигантов и их спутников. Однако подобные поиски являются сложной задачей даже для телескопов с большой чувствительностью и на сегодняшний день единственным примером хорошо изученной системы, содержащей протопланеты с околопланетными дисками, стала PDS 70.

Группа астрономов во главе с Я-Линь У (Ya-Lin Wu) из Национального тайваньского педагогического университета сообщила об открытии околопланетного диска вокруг гигантской протопланеты в двойной системе SR 12 AB. Наблюдения за ней вела система радиотелескопов ALMA в субмиллиметровом диапазоне длин волн в июле 2021 года.

SR 12 AB находится в области звездообразования ρ Змееносца и представляет собой двойную систему звезд типа T Тельца, разделенных расстоянием 24 астрономических единицы. В системе также есть объект планетарной массы, расположенный на расстоянии 980 астрономических единиц от двойной системы, что делает его планетой с одной из самых широких орбит и первой известной протопланетой в двойной звездной системе. Масса SR 12c оценивается в 11 масс Юпитера, радиус в 1,6 радиуса Юпитера, а эффективная температура составляет 2600 кельвин.

Данные наблюдений ALMA показывают, что SR 12c окружена пылевым диском, радиус которого, вероятно, меньше 5 астрономических единиц (если диск оптически тонкий) или находится на уровне 0,3 астрономической единицы (если диск оптически толстый). Предполагается, что скорость аккреции газа из диска на протопланету составляет 10^–11 масс Солнца в году, а соотношение содержания газа к пыли в диске выше 100. В целом, масса пыли вокруг SR 12с может быть сравнима с околопланетным диском вокруг PDS 70c, но примерно в пять раз меньше, чем в диске вокруг коричневого карлика OTS 44.

Ранее мы рассказывали о том, как выглядит зарождающаяся массивная экзопланета у звезды AB Возничего и как метеорит из Сахары оказался фрагментом коры протопланеты.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/31/sr-12-c

Метеорологический спутник увидел Великое потемнение Бетельгейзе

Daisuke Taniguchi et al. / Nature Astronomy, 2022

Японские астрономы пронаблюдали Великое потемнение Бетельгейзе, произошедшее в 2019-2020 годах, необычным способом — используя метеорологический спутник. Благодаря спутнику Himawari-8 ученые определили, что за рекордное падение яркости может отвечать как пылевое облако, так и локальное понижение температуры звезды. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Бетельгейзе представляет собой один из наиболее изученных красных сверхгигантов и находится в финале своего жизненного пути — ожидается, что в ближайшие десять тысяч лет звезда может взорваться как сверхновая II типа. В период с конца 2019 года по начало 2020 года Бетельгейзе потускнела в оптическом диапазоне примерно на 1,2 звездной величины, что стало историческим минимумом яркости и получило обозначение «Великое потемнение».

У астрономов было несколько гипотез, объясняющих падение яркости звезды, такие как локальное уменьшение эффективной температуры звезды, затенение облаком пыли, которое либо только что образовалось, либо проходило по диску звезды, или изменение углового диаметра Бетельгейзе. Пылевая гипотеза получила несколько подтверждений, хотя доказательства были и у версий, не связанных с пылью.

Группа астрономов во главе с Дайсуке Танигучи (Daisuke Taniguchi) из Университета Токио сообщила, что им удалось пронаблюдать Великое затемнение Бетельгейзе необычным способом — при помощи японского геостационарного метеорологического спутника Himawari-8. Он делает снимки всего земного диска каждые 10 минут, используя прибор AHI (Advanced Himawari Imager), работающий в оптическом и инфракрасном диапазонах волн. При этом каждый раз в кадр попадает область космического пространства вокруг края земного диска, где находится ряд звезд, в том числе и Бетельгейзе. Благодаря этому ученые смогли составить каталог кривых блеска Бетельгейзе в период с января 2017 года по июнь 2021 года, используя данные наблюдений в диапазоне длин волн 0,45–13,5 микрометров, и отследить динамику Великого потемнения.

Динамика параметров Бетельгейзе за 4,5 года наблюдений.
Daisuke Taniguchi et al. / Nature Astronomy, 2022

Ученые пришли к выводу, что понижение эффективной температуры звезды и повышенное поглощение излучения Бетельгейзе пылью вблизи ее фотосферы могли почти в равной степени способствовать Великому потемнению. Кроме того, возможно что в нижней части фотосферы звезды в январе 2019 года возникла ударная волна, которая распространилась во внешнюю оболочку Бетельгейзе и прошла сквозь сгусток теплого газа за пределами фотосферы звезды.

Подробнее про судьбу Бетельгейзе можно узнать из нашего материала «Часики-то тикают».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/30/dimmi … himawari-8

Слияния нейтронных звезд оказались способны порождать длинные гамма-всплески

Jillian C. Rastinejad et al. / arXiv, 2022

Вспышки килоновых, возникающие при слияниях нейтронных звезд и ответственные за генерацию тяжелых химических элементов, могут сопровождать как короткие, так и длинные гамма-всплески. К такому выводу пришли ученые, зафиксировав вспышку килоновой, которая сопровождала гамма-всплеск GRB 211211A, длившийся почти минуту. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Гамма-всплески представляют собой одни из самых высокоэнергетических процессов во Вселенной и делятся на две популяции: длинные (более двух секунд) гамма-всплески, возникающие в результате коллапса ядра массивных звезд в черную дыру, и короткие (менее двух секунд) гамма-всплески, возникающие при слиянии двух компактных объектов, таких как нейтронные звезды. В последнем случае помимо короткого гамма всплеска будет наблюдаться вспышка килоновой, которая проявляется во временном масштабе нескольких дней после момента слияния.

Наблюдения за килоновым крайне важны для астрофизиков, так как на сегодняшний день это единственный наблюдаемый во Вселенной источник элементов, синтезируемых в ходе r-процесса. Именно килоновые могут быть ответственны за создание большинства химических элементов тяжелее железа. На текущий момент наиболее полно изученным событием слияния нейтронных звезд остается гравитационный всплеск GW170817, связанный с коротким гамма-всплеском GRB 170817A и первой спектроскопически подтвержденной килоновой AT 2017gfo.

Группа астрономов во главе с Джиллианом Растинежадом (Jillian C. Rastinejad) из Северо-Западного университета сообщила об открытии вспышки килоновой, связанной с длинным гамма-всплеском. Всплеск получил обозначение GRB 211211A и был обнаружен 11 декабря 2021 года при помощи космических телескопов «Swift» и «Fermi», его продолжительность составила 51,37 секунды. В дальнейшем за послесвечением всплеска вели наблюдения в оптическом, ультрафиолетовом, ближнем инфракрасном и радиодиапазонах телескопы VLA, «Хаббл», «Джемини-Север», MMT (Multiple Mirror Telescope), Большой бинокулярный телескоп, Большой Канарский телескоп и телескоп UVOT, установленный на борту «Swift».

Источник гамма-всплеска связан с галактикой SDSS J140910.47+275320.8, красное смещение которой оценивается в z=0,076, что означает, что свет от нее шел до Земли 1,141 миллиарда лет. Данные наблюдений за послесвечением всплеска хорошо укладываются в модель килоновой, возникшей в ходе слияния двух нейтронных звезд с массами, близкими к 1,4 массы Солнца. Вспышка по яркости, продолжительности и цвету схожа с AT 2017gfoс, в ходе нее в космос было выброшено около 0,04 массы Солнца в виде элементов r-процесса, из которых 0,03 массы Солнца представлено веществом, богатым лантанидами.

Таким образом, гамма-всплески с длинными и сложными кривыми блеска действительно могут возникать в результате слияния компактных объектов, а килоновые, сопровождающие подобные события, необходимо учитывать при оценке их вклада в обилие элементов r-процесса во Вселенной. Кроме того, это открытие подчеркивает важность непрерывной работы гравитационно-волновых детекторов, которые могли бы зафиксировать гравитационный всплеск от GRB 211211A, если бы работали в то время.

Ранее мы рассказывали о том, как телескоп TESS впервые увидел оптическое послесвечение гамма-всплеска и как самый далекий гамма-всплеск объяснили отражением света от разгонного блока «Бриз-М».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/05/30/kilonova-and-long-grb

Астрономы исследуют высоко изменчивую полярную V496 UMa

Credit: National Aeronautics and Space Administration (NASA)

Анализируя данные космического аппарата ЕКА XMM-Newton и телескопа НАСА TESS, немецкие астрономы изучили высоко изменчивую полярную звезду, известную как V496 UMa. Результаты исследования дают больше подсказок о свойствах и природе этого объекта.

Катаклизмические переменные (КП) – это бинарные звездные системы, состоящие из белого карлика и нормальной звезды-спутника. Они периодически увеличивают яркость в значительной степени, а затем возвращаются в состояние покоя. Полярные звезды – это подкласс катаклизмических переменных, отличающихся от других КП наличием очень сильного магнитного поля у своих белых карликов.

Источник V496 UMa, расположенный на расстоянии около 2 470 световых лет от Земли, был первоначально идентифицирован как CV в 2012 году, когда он изменил свою яркость примерно на 2 mag в течение 30 минут. Дальнейшие наблюдения этого источника подтвердили, что он является неэкслибрирующей полярной. Орбитальная кривая блеска этой системы демонстрирует структуру с двумя пиками, причем амплитуда второго скачка сильно меняется.

Теперь Самет Ок и Аксель Швопе из Лейбницкого астрофизического института в Потсдаме (Германия) решили просмотреть архивные данные с XMM-Newton и TESS в надежде получить больше информации о свойствах этой высоко изменчивой полярной звезды.

Исследование подтвердило, что V496 UMa демонстрирует крайне переменное поведение оптической кривой блеска. Форма кривой блеска характеризуется двумя чередующимися горбами с разной яркостью. Система демонстрирует периодическую изменчивость с периодом примерно 91,06 минуты, идентифицируемым как орбитальный период.

Кроме того, рентгеновская кривая блеска V496 UMa имеет двойной горб и выраженный провал. Также было обнаружено, что источник демонстрирует мультитемпературный спектр в рентгеновских лучах. Он имеет заметное излучение черного тела при мягкой рентгеновской энергии, что типично для поляров.

Также было установлено, что V496 UMa испытывает два различных состояния аккреции массы в спектральном распределении энергии – активное состояние при различных уровнях яркости и неактивное или низкое состояние.

Пытаясь определить фундаментальные параметры V496 UMa, исследователи пришли к выводу, что система, скорее всего, состоит из звезды-донора главной последовательности спектрального типа M5.0 и белого карлика с массой около 0,8 солнечных масс и эффективной температурой не выше 9726,85° С.
https://aboutspacejornal.net/2022/05/30/астрономы-исследуют-высоко-изменчив/

Астрономы выяснили, почему Уран и Нептун разного цвета

У Нептуна и Урана много общего – у них схожие массы, размеры и состав атмосфер, – однако внешний вид ледяных гигантов заметно различается.

Основываясь на данных наблюдений Урана и Нептуна наземными и космическими телескопами, астрономы построили модель их атмосфер, которая показала, что различие видимого цвета планет обусловлено толщиной концентрированной дымки, располагающейся над слоем из смеси сероводородного льда и частиц. Выводы ученых представлены в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.

«Это единственная модель атмосфер Нептуна и Урана, которая одновременно соответствует наблюдениям за отраженным солнечным светом от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона. Кроме этого, она впервые дает нам объяснение разницы в их видимых цветах», – рассказывает Патрик Ирвин, ведущий автор исследования из Оксфордского университета (Великобритания).

Снимки Урана и Нептуна, полученные космическим телескопом «Hubble» в 2021 году. Credit: ESA/Hubble

У Нептуна и Урана много общего – у них схожие массы, размеры и состав атмосфер, – однако внешний вид ледяных гигантов заметно различается. В видимом диапазоне Нептун имеет синий цвет, тогда как Уран – бледный оттенок голубого.

Вновь разработанная модель предполагает, что слой концентрированной дымки, присутствующий на обеих планетах, на Уране толще, чем аналогичный на Нептуне, и «отбеливает» его сильнее. Если бы в их атмосферах не было дымки, оба гиганта обладали бы одинаковым цветом.

Диаграмма показывает три смоделированных слоя аэрозолей в атмосферах Урана и Нептуна. Шкала высоты соответствует давлению выше 10 бар. Самый глубокий слой (Aerosol-1) толстый и состоит из смеси сероводородного льда и частиц, образующихся при взаимодействии атмосфер планет с солнечным светом. Ключевым слоем, влияющим на цвет, является средний, состоящий из частиц дымки (Aerosol-2). Над ними находится протяженный слой дымки (Aerosol-3), похожий на Aerosol-2, но более тонкий. На Нептуне над ним также образуются крупные частицы метанового льда. Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA, J. da Silva/NASA /JPL-Caltech

Модель состоит из трех слоев аэрозолей на разной высоте. Ключевым, влияющим на цвет, является средний. Астрономы считают, что на обеих планетах в этом слое метановый лед конденсируется на частицах, затягивая их глубже в атмосферу в виде дождя.

«Поскольку у Нептуна более активная и турбулентная атмосфера, чем у Урана, она более эффективно доставляет частицы метана в слой дымки и производит больше осадков. Этот процесс удаляет больше дымки и делает ее слой на Нептуне тоньше, чем на Уране», – заключил Патрик Ирвин.
https://in-space.ru/astronomy-vyyasnili … go-tsveta/

Астрономы обнаружили более 116 000 новых переменных звезд

Астрономы Университета штата Огайо выявили около 116 000 новых переменных звезд. Эти небесные тела были обнаружены в рамках проекта «Всепланетный автоматизированный обзор сверхновых звезд» (ASAS-SN), представляющего собой сеть из 20 телескопов по всему миру, которые могут наблюдать все небо примерно в 50 000 раз глубже, чем человеческий глаз. Исследователи из штата Огайо управляют этим проектом уже почти десять лет.

Учёные объясняют, как они использовали методы машинного обучения для идентификации и классификации переменных звезд - небесных объектов, яркость которых со временем увеличивается и уменьшается, особенно если изучать их с выбранной точки наблюдения на Земле.

Фактически, даже наше Солнце считается переменной звездой.

Учёные объясняют, что переменные звезды - это своего рода звездная лаборатория во Вселенной, где мы можем изучать и узнавать больше о том, как функционируют звезды, и о маленьких тонкостях, которые у них есть.

В 2018 году проект перешел на использование фильтров g-диапазона - линз, которые могут обнаружить больше разновидностей синего света, и сеть перешла от наблюдения около 60 миллионов звезд одновременно к более чем 100 миллионам.

Но в отличие от гражданской научной кампании ASAS-SN, которая полагается на добровольцев для отбора и классификации астрономических данных, новое исследование потребовало помощи искусственного интеллекта.

«Если вы хотите посмотреть на миллионы звезд, то самостоятельно это сделать невозможно. Процесс займет вечность», - говорит Таринду Джаясингхе, соавтор эксперимента, доктор астрономии штата Огайо. «Поэтому нам пришлось действовать творчески, например, использовать методы машинного обучения».

В новом исследовании были задействованы данные Gaia, миссии по составлению трехмерной карты нашей галактики, а также данные 2MASS и AllWISE. Команда использовала алгоритм машинного обучения для составления списка из 1,5 миллиона кандидатов в переменные звезды из каталога, включающего около 55 миллионов изолированных звезд.

Затем исследователи еще больше сократили число кандидатов. Из 1,5 миллиона звезд, которые они изучили, почти 400 000 оказались настоящими переменными звездами. Более половины из них уже были известны астрономическому сообществу, но 116 027 оказались новыми открытиями.

Хотя для завершения исследования потребовалось машинное обучение, команда утверждает, что роль гражданских ученых по-прежнему велика. По их словам, добровольцы в рамках кампании «Гражданская наука» уже начали выявлять некачественные данные.

Но использование обучающего набора всех этих плохих данных позволяет команде модифицировать и улучшить общую производительность алгоритма.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0601151430

Можем ли мы обнаружить аннигиляцию темной материи внутри шаровых скоплений?

Группа астрономов изучила два близлежащих шаровых скопления, 47 Туканаэ и Омега Центавра, в поисках сигналов, производимых аннигилирующей темной материей. Хотя поиски оказались пустыми, они не были неудачными. Отсутствие обнаружения установило строгие верхние ограничения на массу гипотетической частицы темной материи.

Темная материя составляет около 80% всей массы во Вселенной, хотя она совершенно невидима. Она просто не взаимодействует с электромагнитными силами, поэтому не светится, не отражает, не поглощает и так далее. Пока единственным доказательством ее существования является гравитационное воздействие на остальную часть Вселенной. Из-за этого астрономы не совсем уверены в том, что представляет собой темная материя, хотя многие физики считают, что это какой-то новый вид частиц, ранее неизвестный стандартной модели физики частиц.

Одно из предположений включает в себя вероятность того, что темная материя состоит из какой-то сверхлегкой частицы, например, аксиона. И хотя эти частицы не взаимодействуют с обычной материей, они могут очень редко взаимодействовать сами с собой, сталкиваясь друг с другом и аннигилируя. Если энергия столкновения достаточно высока, то в результате может возникнуть гамма-излучение, которое затем расщепляется, превращаясь в электрон и позитрон.

Эти электроны и позитроны могут склеиваться вместе, образуя связанные состояния, называемые позитронием. Однако атомы позитрония не стабильны, и в конце концов они распадаются, оставляя после себя вспышку радиоизлучения.

Таким образом, даже если темная материя не взаимодействует с электромагнетизмом напрямую, все же существует возможность того, что мы увидим радиоизлучение от столкновения и распада частиц темной материи.

Чтобы это сработало, необходимо большое количество темной материи. Если бы частицы темной материи сталкивались достаточно легко, мы бы это уже увидели. Значит, столкновения должны быть редкими. Плотность темной материи в нашей галактической местности слишком мала для того, чтобы можно было обнаружить эмиссию, но плотные ядра галактик могут предложить лучший доступ.

Естественным местом для поиска является наше галактическое ядро, но оно завалено всевозможным радиоизлучением, поэтому трудно определить, исходит ли конкретный сигнал от аннигилирующей темной материи или от чего-то более обыденного. Именно поэтому группа астрономов обратила внимание на два близлежащих шаровых скопления.

Эти два скопления, 47 Тукана и Омега Центавра, находятся на расстоянии всего нескольких тысяч световых лет, что делает их относительно легкими для наблюдения. Астрономы считают, что они представляют собой остатки карликовых галактик, основная часть звезд которых была удалена от них в результате взаимодействия с Млечным Путем.

Это делает скопления идеальными лабораториями, поскольку они представляют собой шары плотной темной материи с очень небольшим загрязнением. Команда астрономов отправилась на поиски уникального радиосигнала распадающегося позитрония с помощью обсерватории Паркес в Австралии.

На основе своих наблюдений они смогли установить лучшие верхние пределы массы и сечения (мера того, как часто частицы взаимодействуют) этих моделей легкой темной материи. Конечно, было бы здорово увидеть подтвержденный сигнал и окончательно покончить с этой загадкой темной материи, но новые знания в любом направлении всегда приветствуются и всегда полезны.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0601180956

НАСА обнаружило Ад? Ученые готовятся увидеть постоянно горящий мир

Впервые человечество сможет увидеть условия «Суперземли», находящейся на расстоянии 50 световых лет от нас, уже в ближайшие недели с помощью космического телескопа Джеймса Вебба, и НАСА готовится увидеть нечто из области кошмаров.

Планета, названная 55 Cancri e, вращается по орбите так близко к «своей звезде, похожей на Солнце», что условия на поверхности могут буквально напоминать библейский ад: измерение в постоянном состоянии горения.

Данные показывают, что 55 Cancri e находится на расстоянии менее 2 414 000 километров от своей звезды - это 1/25 расстояния, на котором находится сверхгорячий Меркурий от нашего Солнца, сообщает НАСА.

«Температура поверхности намного выше температуры плавления типичных минералов, образующих горные породы, поэтому считается, что дневная сторона планеты покрыта океанами лавы», - сообщило НАСА на прошлой неделе.

Представьте себе, если бы Земля была намного, намного ближе к Солнцу. Так близко, что целый год длится всего несколько часов. Так близко, что гравитация заперла одно полушарие в постоянном палящем дневном свете, а другое - в бесконечной темноте. Так близко, что океаны выкипают, скалы начинают плавиться, а облака проливаются лавой.

Ничего подобного в нашей Солнечной системе не существует, говорят в НАСА.

Ученые надеются выяснить, является ли планета «замкнутой приливно-отливной, всегда обращённой одной стороной к звезде», или же она вращается таким образом, что на ней существуют день и ночь.

Первые наблюдения с менее мощного космического телескопа НАСА Spitzer показывают, что на 55 Cancri e происходит что-то загадочное, потому что самое горячее место - это не та часть, которая обращена непосредственно к звезде.

Одна из теорий заключается в том, что у планеты «динамичная атмосфера, которая перемещает тепло вокруг», - говорят в НАСА.

Другая идея заключается в том, что 55 Cancri e вращается, создавая день и ночь, но при этом образуя чудовищную реальность, в которой поверхность нагревается, плавится и даже испаряется в течение дня, образуя очень тонкую атмосферу, которую может обнаружить «Вебб».

Вечером пар остывает и конденсируется, образуя капли лавы, которые дождем возвращаются на поверхность и снова становятся твердыми с наступлением ночи.

Первые наблюдения ожидаются уже летом, телескоп способен обнаружить наличие атмосферы, говорят ученые.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0602094832

Таинственная сила действует на Млечный путь в межгалактическом пространстве

В пространстве за границами нашей Галактики имеется таинственная сила, оказывающая значительное давление на Млечный путь. Нам точно неизвестна природа этой силы и эпоха ее возникновения, однако ученые дали название этой силе – дипольный отталкиватель.

Чтобы объяснить суть понятия дипольного отталкивателя, необходимо понять силы, действующие на самые крупные структуры Вселенной – галактики, скопления и сверхскопления галактик. Наша галактика Млечный путь вместе с двумя крупными соседними галактиками входит в состав так называемой Местной группы, куда также включено несколько десятков карликовых галактик. Ближайшей к нам крупномасштабной структурой Вселенной является скопление Девы, объединяющее более одной тысячи галактик и расположенное на расстоянии примерно 60 миллионов световых лет. Местная группа не входит в скопление Девы, однако она входит в состав более крупномасштабной структуры, называемой сверхскоплением Девы. Сверхскопление Девы является одной из ветвей еще более крупномасштабной структуры – сверхскопления Ланиакеи. Сверхскопление Ланиакеи окружено другими сверхскоплениями, такими как сверхскопления Шепли, Геркулес и Павлин-Индеец, а также связано с ними. Протяженность каждого из этих сверхскоплений составляет сотни миллионов световых лет.

Здесь стоит упомянуть разницу в определениях между скоплением и сверхскоплением галактик. Если скопление галактик представляет собой гравитационно-связанную структуру, то сверхскопление является просто многочисленной группой галактик, которая крупнее типичного скопления галактик, но меньше, чем вся Вселенная.

Многочисленные обзоры неба в инфракрасном и радио- диапазонах, проведенные астрономами, позволили установить расположение ближайшего к нам гравитационного аттрактора – сверхскопления Шепли – в направлении которого движутся все галактики Местной группы, включая Млечный путь. Однако расчеты показали, что массы материала сверхскопления Шепли недостаточно для объяснения регистрируемой скорости Млечного пути. Тогда ученые предположили, что с противоположной стороны относительно нашей Галактики находится источник гравитационного отталкивания область пространства с низкой плотностью материи, названная дипольным отталкивателем. В то время как сверхскопление галактик, имеющее высокую плотность материи, является областью гравитационного притяжения, гравитационный отталкиватель представляет собой область с низкой плотностью материи – так называемую пустоту, или войд. Таким гравитационным отталкивателем для галактик Местной группы как раз и является дипольный отталкиватель, которому посвящена данная статья.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0531114927

Обнаружены доказательства существования галактического металла, окутанного пылью

Глубокое понимание эволюции галактик частично зависит от точного измерения обилия металлов в межгалактической среде - пространстве между звездами, но пыль может препятствовать наблюдениям в оптическом диапазоне длин волн. Международная группа астрономов из Калифорнийского университета в Ирвайне, Оксфордского университета в Англии и других институтов обнаружила доказательства наличия более тяжелых элементов в местных галактиках, которые были установлены в предыдущих исследованиях, путем анализа инфракрасных данных, собранных в ходе многолетней кампании.

Исследователи изучили пять галактик, которые тусклее в видимом диапазоне волн, но в триллионы раз светлее Солнца в инфракрасном диапазоне. Взаимодействие между этими галактиками и соседними звездными системами приводит к смещению и коллапсу газа, создавая условия для мощного звездообразования.

Чтобы определить обилие газофазных металлов в межгалактической среде, астрономы стремились получить данные о соотношениях кислорода и азота, поскольку инфракрасные эмиссии этих элементов менее затемнены галактической пылью.

Наблюдение этого процесса в инфракрасном диапазоне волн является сложной задачей для астрономов, поскольку водяной пар в атмосфере Земли блокирует излучение в этой части электромагнитного спектра, что делает недостаточными измерения даже с самого высокогорного наземного оборудования, такого как телескоп обсерватории Кека на Гавайях.

Часть данных, использованных командой, была получена с уже вышедшего из эксплуатации космического телескопа «Гершель», но он не был оснащен спектрометром, способным считывать определенную линию излучения, которая была необходима команде для исследования. Астрономы решили подняться в небо на высоту более 13 километров над уровнем моря на стратосферной обсерватории для инфракрасной астрономии - самолете Boeing 747 НАСА, оснащенном 2,5-метровым телескопом.

Анализируя инфракрасные выбросы, исследователи смогли сравнить металличность их целевых сверхсветящихся инфракрасных галактик с менее пыльными галактиками с аналогичной массой и скоростью звездообразования. Эти новые данные показывают, что ультрасветящиеся инфракрасные галактики соответствуют фундаментальному соотношению металличности, определяемому звездной массой, обилием металлов и скоростью звездообразования.

Новые данные также показывают, что недостаток металлов, полученных из оптических эмиссионных линий, вероятно, вызван «сильным затемнением пыли, связанным со вспышкой звезд», поясняют учёные.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0602094914

Астрономы уличили звезды в областях звездообразования в краже планет друг у друга

Положение модельных планет на диаграмме «Эксцентриситет орбиты—большая полуось орбиты» для планетарных систем, возраст которых составляет 10 миллионов лет. Объекты разделены на три типа: первоначальные (серые точки), захваченные извне (желтые точки) и украденные у других звезд (синие точки).
Emma C. Daffern-Powell et al. / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2022

Астрономы при помощи компьютерного моделирования определили, что кража планет у других звезд или их захват из межзвездной среды являются обычными процессами в областях звездообразования или скоплениях. Кроме того, ученые считают, что многих из известных экзопланет на широких орбитах, а также гипотетическая Девятая планета Солнечной системы ранее были планетами-сиротами и были захвачены в свои текущие системы. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

На сегодняшний день ученым известно множество экзопланет, орбиты которых не могут быть в полной мере объяснены в рамках современных теорий формирования звезд и планет, такими как аккреция на плотное ядро или гравитационной нестабильностью в протопланетном диске. В частности, были обнаружены десятки кандидатов в тела планетарной массы с необычно большими эксцентриситетами и большими полуосями орбит, причем некоторые из них находились на расстоянии до 2500 астрономических единиц от своих звезд. Кроме того, ученым известны планеты-сироты, находящиеся в межзвездном пространстве и лишенные родительских звезд, а в случае Солнечной системы в ее внешней части может существовать предсказанная теоретически Девятая планета, орбита которой, вероятно, очень широкая и характеризуется большим эксцентриситетом и наклонением к плоскости других планет.

Подобные объекты могли возникнуть в результате динамического взаимодействия с внешними телами, в результате чего планеты изменяли орбиту, выбрасывались прочь из системы, захватывались в систему, будучи ранее выброшенными, или переходили от одной звезды к другой (ситуация кражи планеты). Такие взаимодействия легко возникают в средах с высокой плотностью звездных систем, например в областях звездообразования, в которых формируется множество звезд и планет. При этом и наша Солнечная система могла образоваться в относительно плотном скоплении из 100–1000 звезд.

Группа астрономов во главе с Эммой Дафферн-Пауэлл (Emma C. Daffern-Powell) из Университета Шеффилда опубликовала результаты моделирований планетной динамики в областях звездообразования. Моделирования проводились методом 𝑁-тел для плотных субструктурированных областей звездообразования, насчитывающих 1000 светил, где половина звезд имеет планеты с массой как у Юпитера, расположенные на расстоянии 30 или 50 астрономических единиц от светил, и охватывали временной период 10 миллионов лет. Целью работы была оценка доли экзопланет, которые похищаются звездами у родительских звезд, или захватываются в планетную систему извне.

Оказалось, что кража и захват планет звездами — относительно обычное явление, в данном моделировании около двух процентов планет были украдены у других звезд, такое же количество было захвачено в системы. При этом ученые подчеркивают, что кража и захват планет должны рассматриваться как два разных механизма. Большая часть краж и захватов происходит в ранние периоды эволюции скопления, когда плотность объектов максимальна.

Небольшие начальные длины больших полуосей орбиты планет через 10 миллионов лет приводят к большему количеству украденных планет, чем захваченных, а более длинные начальные большие полуоси — к большему количеству захваченных планет, чем украденных. Ученые также пришли к выводам, что результаты моделирований говорят о том, что многие из планет, найденных методом прямых изображений, были захвачены в свои текущие системы и ранее были планетами-сиротами. В частности, если длина большой полуоси орбиты планеты составляет около 500 астрономических единиц, то вне зависимости от начальных условий она будет являться захваченной планетой. Такой же вывод предлагается распространить и на Девятую планету —  если она существует, то, скорее всего, была захвачена, а не украдена.

Ранее мы рассказывали о том, где находится самая крупная группа кандидатов в планеты-сироты в Млечном Пути.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/06/01/grand-theft-exoplanet

Физики напрямую измерили разность фаз слабого взаимодействия у дважды странных барионов

The BESIII Collaboration / Nature, 2022

Физики впервые напрямую измерили разность фаз слабого взаимодействия (величину, которая связана с нарушением симметрии между частицами и античастицами в процессах с нарушением зарядово-пространственной симметрии) для барионов (класса частиц, которые состоят из трех кварков). Как сообщается в статье, опубликованной в Nature, сделать это удалось в опыте с распадами заряженных Ξ-гиперонов. Точность измерений, однако, пока не позволила выявить отклонений от прогнозов Стандартной модели.

Сегодня известно, что у каждой частицы есть партнер-античастица (иногда совпадающая с ней самой) — с той же массой, но противоположными знаками всех типов зарядов. Тем не менее наш мир состоит в основном из обычного вещества, а антиматерии в нем гораздо меньше. В этой асимметрии есть проблема: почему, если частицы и античастицы так похожи, во Вселенной мы наблюдаем много одних и мало других? В рамках современной физики однозначного ответа на этот вопрос нет.

Одна из гипотез — это динамическая генерация такой асимметрии из-за процессов, в которых неодинаковость частиц и античастиц в конечном итоге приводит к образованию большего количества первых. В рамках такого предположения ключ к пониманию проблемы асимметрии между материей и антиматерией — поиск процессов, в которых проявляется такая фундаментальная разница между частицами и античастицами (за пределами просто противоположных зарядов).

К таким процессам относятся реакции с нарушением CP-симметрии, то есть такие реакции, которые протекают неодинаково при одновременном зеркальном отражении системы в пространстве и замене всех частиц на античастицы. Само явление ученые обнаружили еще в середине прошлого века, однако точность некоторых экспериментов и сегодня остается невысокой из-за малости измеряемых величин по сравнению с погрешностью самих измерений и статистической обработки данных.

Физики китайской коллаборации BESIII (Beijing Spectrometer III) из 11 стран при участии Медины Абликим (Medina Ablikim) из Пекинского института физики высоких энергий проанализировали наблюдения одного из процессов с нарушением CP-симметрии — распадами заряженных Ξ-гиперонов на Λ-гипероны и π-мезоны. В ходе обработки данных им удалось провести первое прямое измерение разности фаз слабого взаимодействия для барионов.

Для анализа исследователи использовали данные, которые собирал детектор BESIII в запусках 2009 и 2012 года. В этих данных авторы выделяли события, которые отвечают рождению пары противоположно заряженных Ξ-гиперонов из электрон-позитронной пары с промежуточным образованием J/ψ-частицы. Ξ–-гипероны затем распадались на π–-мезон и нейтральный Λ-гиперон, а последний, в свою очередь, — на протон и еще один π–-мезон. Ξ+-гиперон порождал такую же тройку из античастиц: антипротон и два π+-мезона.

Используя только те сигналы детектора, в которых обнаруживалось по меньшей мере шесть заряженных частиц (по три каждого знака) и регистрируя в таких сигналах ожидаемые (анти-) протоны и π-мезоны (суммарно около 73 тысяч событий с рождением пары Ξ±), физики восстанавливали параметры исходных распадов Ξ±-гиперонов и сравнивали распад частицы с распадом античастицы.

Амплитуда вероятности распадов Ξ-гиперонов на пару из Λ-гиперона и π-мезона складывается из амплитуд вероятности двух подпроцессов: с суммарным нулевым (s-волна) и единичным (p-волна) угловым моментом дочерних частиц. При этом параметр, который описывает эту разность фаз, строго противоположен по знаку у частиц и античастиц в случае CP-симметрии. Если же CP-симметрия нарушена, то среднее арифметическое значение этого параметра у частицы и античастицы оказывается ненулевым — проявляется разность фаз слабого взаимодействия.

За счет рождения пар Ξ± из одной промежуточной J/ψ-частицы авторам удалось избавиться от подавления эффекта нарушения CP-симметрии, который обусловлен разницей между s- и p-волной с точки зрения сильного взаимодействия. Это позволило напрямую восстановить разность фаз слабого взаимодействия по измерениям кинематических параметров регистрируемых частиц и их угловому распределению.

Несмотря на факт первого экспериментального измерения такой величины для барионов, ее абсолютное значение статистически неотличимо от нуля (статистическая погрешность практически втрое больше измеренной величины) и предсказания стандартной модели (которое также близко к нулю). Таким образом, результат скорее представляет демонстрацию новой экспериментальной техники точных тестов для CP-симметрии, а говорить о проявлении новой физики и объяснении асимметрии между частицами и античастицами пока рано. Тем не менее, авторы отмечают, что набор большего количества данных в будущих экспериментах на современных детекторах может позволить зарегистрировать желаемый эффект, если такой действительно существует.

Ранее мы писали о том, как физики обнаружили нарушение CP-симметрии в осцилляциях B-мезона и нашли асимметрию между материей и антиматерией в распадах D-мезонов.

Николай Мартыненко
https://nplus1.ru/news/2022/06/01/weak-phase-dif

Коллаборация Daya Bay перевыполнила план по точности измерения смешивания антинейтрино

Чувствительные фотоумножители, расположенные вдоль стен детектора Daya Bay
Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory / Wikimedia Commons

Физики из коллаборации Daya Bay сообщили о новых результатах по измерению одного из углов смешивания нейтрино. Как сообщает сайт Брукхейвенской национальной лаборатории, благодаря анализу пяти с половиной миллионов столкновений антинейтрино с веществом детекторов ученым удалось в два с половиной раза превысить проектную точность эксперимента. Это позволит точнее изучить вопрос асимметрии между веществом и антивеществом во Вселенной.

Стандартная модель аккумулировала в себе кропотливо собранные в ходе многолетних исследований знания о связи друг с другом известных нам элементарных частиц. Начиная с некоторого этапа Стандартная модель стала играть роль предсказателя и позволила обнаружить множество новых частиц. Этим она заслужила большое доверие физиков.

Однако мало кто сегодня сомневается, что эта модель — не окончательная. О ее неполноте свидетельствуют возникающие с разных ее сторон экспериментальные аномалии, самой значимой из которых стали осцилляции нейтрино. Так называют процесс, при котором нейтрино по мере своего свободного распространения меняют свой аромат по периодическому закону от пройденного расстояния. Надежное экспериментальное свидетельство этого явления указывает на наличие у нейтрино масс, что не укладывается в Стандартную модель (подробнее об этом замечательном явлении мы рассказывали в материале «Н значит нейтрино»).

Впрочем, физики не растерялись и тут же придумали расширение Стандартной модели, которое описывает осцилляции. В его рамках вводится иной способ сортировки частиц, нежели по ароматам, а именно по массам. При этом, если смотреть на проблему квантовомеханически, аромат и масса становятся несовместными наблюдаемыми: частица, обладающая определенным ароматом, находится в суперпозиции состояний с определенными массами и наоборот. Ароматы проявляют себя, когда частица участвует (рождается или поглощается) в слабом взаимодействии, массы — в гравитационном, а также при свободном распространении.

Математически оба представления состояний нейтрино можно представить в виде двух трехмерных базисов (в предположении, что стерильных нейтрино не существует), связанных через три угла поворота (их еще называют углами смешения). Это простая геометрическая аналогия, однако, должна быть дополнена еще одним параметром, называемым СР-нарушающей фазой, который связан с возможным нарушением соответствующей симметрии. Он наиболее тесно связан с одним из углов смешивания θ₁₃, поэтому точное измерение последнего способно пролить свет на проблему асимметрии материи и антиматерии во Вселенной.

Представление углов смешивания через поворот базиса в трехмерном пространстве
Stephen F King et al. / Reports on Progress in Physics, 2013

Для решения этой задачи в 2011 году в рамках научного сотрудничества между Китаем и США в провинции Гуандун был запущен проект Daya Bay. Он представляет собой несколько одинаковых нейтринных детекторов, расположенных под землей на разном расстоянии от трех пар ядерных реакторов, в большом количестве рождающих антинейтрино. Уже в 2012 году с его помощью физики поняли, что θ₁₃ достоверно отличается от нуля, и с тех пор точность эксперимента только растет за счет увеличения выборки и усовершенствования методов анализа данных. В 2016 году мы писали о достижении экспериментом точности в определении угла смешивания, равной почти двум с половиной процентам, при целевой проектной точности в один процент.

Daya Bay Collaboration / Journal of Physics: Conference Series, 2017

Теперь же опираясь на результат девяти лет работы, за которые к декабрю 2020 года были собраны данные о пяти с половиной миллионах взаимодействий с антинейтрино, физики сообщили о том, что им удалось преодолеть эту отметку. В сообщении, размещенном на сайте Брукхейвенской национальной лаборатории, не приводится точное значение угла смешивание θ₁₃, эта цифра станет доступна после публикации соответствующей статьи в научном журнале. Однако по прошлым результатам можно сказать, что она чуть больше восьми градусов. Тем не менее, ученые пишут, что новая точность лежит вблизи значения 0,4 процента, что делает Daya Bay самым информативным экспериментом по определению этого параметра среди существующих и даже планируемых экспериментов.

Большое значение угла θ₁₃ по сравнению с погрешностью его измерения сделало также доступным измерение разницы в квадратах соответствующих масс, хотя изначально проект не ставил себе такой цели. Ученые сообщают, что новые данные позволили увеличить точность измерения этой величины с 2,8 до 2,3 процентов.

Результат, полученный с помощью Daya Bay, заиграет новыми красками, когда будет достроен другой детектор нейтрино — DUNE. Ожидается, что он тоже сможет измерять угол смешивания θ¹³ с сопоставимой точностью. Это значит, что можно будет сравнить аналогичные результаты для нейтрино и антинейтрино и делать выводы о том, в какой степени для них нарушается симметрия между материей и антиматерией.

Но пока он еще строится, физики тестируют его прототип. Ранее мы уже рассказывали о такой установке, носящей название ProtoDUNE.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2022/06/02/Daya-Bay-2022

Прорыв в изучении происхождения жизни на Земле — и, возможно, на Марсе

Ученые из Фонда прикладной молекулярной эволюции объявили сегодня, что рибонуклеиновая кислота (РНК), аналог ДНК, которая, вероятно, была первым генетическим материалом для жизни, спонтанно образуется на базальтовом лавовом стекле. Такое стекло было в изобилии на Земле 4,35 миллиарда лет назад. Подобные базальты такой древности сохранились на Марсе и сегодня.

Исследование, проведенное под руководством Элизы Бионди, показывает, что длинные молекулы РНК, протяженностью в 100-200 нуклеотидов, образуются, когда нуклеозидтрифосфаты делают не что иное, как просачиваются через базальтовое стекло.

«Базальтовое стекло в то время было повсюду на Земле», - заметил Стивен Мойжис, ученый-землевед, который также принимал участие в исследовании. «В течение нескольких сотен миллионов лет после образования Луны частые удары в сочетании с обильным вулканизмом на молодой планете формировали расплавленную базальтовую лаву - источник базальтового стекла. В результате ударов вода испарялась, образуя сухую землю, что обеспечивало водоносные горизонты, в которых могли образоваться РНК».

Эти же удары доставили никель, который, как показала команда, дает нуклеозидтрифосфаты из нуклеозидов и активированный фосфат, также найденный в лавовом стекле. Борат (как в буре), также из базальта, контролирует образование этих трифосфатов.

Те же самые импакторы, которые сформировали стекло, своими металлическими железо-никелевыми ядрами также кратковременно уменьшили атмосферу. Основания РНК, последовательности которых хранят генетическую информацию, образуются в таких атмосферах. Команда ранее показала, что нуклеозиды образуются в результате простой реакции между рибозофосфатом и основаниями РНК.

«Красота этой модели заключается в ее простоте. Ее могут проверить школьники на уроке химии», - сказал Ян Шпачек, который не участвовал в этом исследовании, но разрабатывает прибор для обнаружения инопланетных генетических полимеров на Марсе. «Смешайте ингредиенты, подождите несколько дней и обнаружите РНК».

Те же горные породы разрешают и другие парадоксы в создании РНК, проходя весь путь от простых органических молекул до первой РНК.

Таким образом, эта работа завершает путь, который создает РНК из небольших органических молекул, которые почти наверняка присутствовали на ранней Земле. Единая геологическая модель движется от одной и двух молекул углерода к молекулам РНК, достаточно длинным, чтобы поддерживать дарвиновскую эволюцию.

«Остаются важные вопросы», - предостерегает Беннер. «Мы до сих пор не знаем, как все строительные блоки РНК приобрели одинаковую форму, что называется гомохиральностью». Аналогичным образом, связи между нуклеотидами могут быть различными в материале, синтезированном на базальтовом стекле. Значение этого неизвестно.

Марс имеет отношение к этой статье, потому что те же минералы, стекла и воздействия также присутствовали на Марсе той древности. Однако Марс не пострадал от дрейфа континентов и тектоники плит, которые похоронили большинство пород с Земли старше 4 миллиардов лет. Таким образом, горные породы соответствующего времени остаются на поверхности Марса. Недавние миссии на Марс обнаружили все необходимые породы, включая борат.

«Если жизнь возникла на Земле таким простым путем, то, скорее всего, она возникла и на Марсе», - сказал Беннер. «Это делает еще более важным поиск жизни на Марсе как можно скорее».
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0603173733

С помощью высококонтрастного изображения обнаружена неизвестная структура в галактике

В результате достижения высокого динамического диапазона съемки группа астрономов из Японии впервые обнаружила слабое радиоизлучение, охватывающее гигантскую галактику с энергичной черной дырой в центре. Радиоизлучение исходит из газа, созданного непосредственно центральной черной дырой.

3C273, находящийся на расстоянии 2,4 миллиарда световых лет от Земли, является квазаром. Квазар - это ядро галактики, в центре которой, как считается, находится массивная черная дыра, поглощающая окружающее вещество и испускающая огромное излучение. Вопреки своему скромному названию, 3C273 - первый из когда-либо обнаруженных квазаров, самый яркий и наиболее изученный. Это один из наиболее часто наблюдаемых телескопами источников, поскольку его можно использовать в качестве стандарта положения на небе: другими словами, 3C273 - это радиомаяк.

Когда вы видите свет фар автомобиля, ослепительная яркость мешает разглядеть более темное окружение. То же самое происходит и с телескопами, когда вы наблюдаете яркие объекты. Динамический диапазон - это контраст между самыми яркими и самыми темными тонами изображения. Вам нужен высокий динамический диапазон, чтобы в одном снимке телескопа были видны как яркие, так и темные детали. ALMA может регулярно достигать динамического диапазона изображения примерно до 100, но коммерчески доступные цифровые камеры обычно имеют динамический диапазон в несколько тысяч. Радиотелескопы не очень хорошо видят объекты со значительным контрастом.

Квазар 3C273 известен уже несколько десятилетий как самый знаменитый, но все знания были сосредоточены на его ярком центральном ядре, откуда исходит большинство радиоволн. Однако о самой галактике-хозяине было известно гораздо меньше, поскольку сочетание тусклой и диффузной галактики с ядром 3C273 требует весьма высокого динамического диапазона для обнаружения. Для уменьшения утечки радиоволн от 3C273 к галактике исследовательская группа использовала метод, называемый самокалибровкой. Они достигли динамического диапазона изображения 85000, что является рекордом ALMA для внегалактических объектов.

В результате достижения высокого динамического диапазона изображения команда обнаружила слабое радиоизлучение, простирающееся на десятки тысяч световых лет над галактикой-хозяином 3C273. Радиоизлучение вокруг квазаров обычно свидетельствует о синхротронном излучении, которое исходит от высокоэнергетических событий, таких как всплески звездообразования или сверхбыстрые струи, исходящие из центрального ядра. Синхротронная струя существует и в 3C273, она видна в правом нижнем углу изображения. Важной характеристикой синхротронного излучения является то, что его яркость меняется в зависимости от частоты, но слабое радиоизлучение, обнаруженное командой, имеет постоянную яркость независимо от частоты радиоизлучения. Рассмотрев альтернативные механизмы, команда пришла к выводу, что это слабое и протяженное радиоизлучение исходит от водородного газа в галактике, получающего энергию непосредственно от ядра 3C273. Это первый случай, когда радиоволны от такого механизма распространяются на десятки тысяч световых лет в галактике-хозяине квазара. Астрономы десятилетиями не замечали такого явления в этом легендарном космическом маяке.

Почему же это открытие так важно? В галактической астрономии остается большой загадкой, может ли энергия ядра квазара быть достаточно сильной, чтобы лишить галактику способности образовывать звезды. Слабое радиоизлучение может помочь решить эту проблему. Водородный газ является необходимым ингредиентом для создания звезд, но если на него светит такой интенсивный свет, что газ разбирается на части (ионизируется), звезды не могут родиться. Чтобы изучить, происходит ли этот процесс вокруг квазаров, астрономы использовали оптический свет, излучаемый ионизированным газом. Проблема работы с оптическим светом заключается в том, что космическая пыль поглощает свет на пути к телескопу, поэтому трудно определить, сколько света испускает газ.

Кроме того, механизм, ответственный за испускание оптического света, сложен, что заставляет астрономов делать множество предположений. Радиоволны, обнаруженные в данном исследовании, исходят от того же газа благодаря простым процессам и не поглощаются пылью. Использование радиоволн значительно упрощает измерение ионизированного газа, созданного ядром 3C273. В этом исследовании астрономы обнаружили, что не менее 7% света от 3C273 поглощается газом во вмещающей галактике, создавая ионизированный газ массой в 10-100 миллиардов раз больше солнечной. Однако в 3C273 было много газа непосредственно перед образованием звезд, поэтому в целом не похоже, что звездообразование сильно подавлялось ядром.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0603211106

Неуловимые магнитные монополи могут прятаться высоко-высоко над нами, говорится в новом исследовании

(Pobytov/iStock/Getty Images)

Где-то в космосе есть физический эквивалент единорога. Даже мельком увидеть эту странность, которая выглядит как изолированный наконечник магнита, было бы подобно маяку в ночи, указывающему путь к великим, объединяющим теориям абсолютно всего.

Но за одним крошечным исключением в начале 1980-х никто не видел ничего, что хотя бы отдаленно напоминало легендарного зверя физики элементарных частиц, магнитный монополь.

Конечно, физики могли просто искать их не в тех местах. Новый анализ, проведенный международной группой исследователей, сократил места для поиска, смоделировав создание магнитных монополей в хаосе столкновений высоко в атмосфере.

В их работе используются результаты высокочувствительных экспериментов, которые уже ищут признаки. магнитных монополей в столкновениях частиц в мощных ускорителях, предполагая, что они также обнаружили бы те же подсказки, сыплющиеся дождем из столкновений выше.

Моделируя образование магнитных монополей в осколках атомов, разорванных космических лучей, команда может с уверенностью установить некоторые жесткие ограничения на количество энергии, необходимое для их создания.

Это не совсем захватывающее объявление о существовании частицы, которое мы хотели бы сделать, но так работает наука. И, честно говоря, его открытие стоило бы ожидания.

Если магнитные монополи — это единороги, то электрические заряды — это лошади. Они трудолюбивы, их легко найти, и никто не станет спорить с тем, что их не существует.

Выводя уравнения электромагнетизма в XIX веке, шотландский математик Джеймс Клерк Максвелл смоделировал движение электрона. отрицательный заряд. Отсюда мы получаем электрические токи и притяжение и притяжение магнитного поля.

Дело в том, что мы также можем поменять местами элементы этого уравнения и использовать магнитный эквивалент отрицательного заряда. Магнитный монополь. Любопытно, что те же самые уравнения теперь показывают, как движущиеся магнитные поля индуцируют электрические токи.

Физика построена на основе подобных симметрий, хотя сама по себе она может быть просто тенью, отбрасываемой математикой, мало что делающей. чтобы доказать, что магнитный монополь действительно существует.

Только на заре квантовой физики теоретик Поль Дирак переосмыслил эту симметрию в новом свете, рассуждая с помощью более сложных средств, что если бы существовал единственный магнитный монополь во Вселенной электрические заряды должны иметь дискретные размеры.

Тот факт, что заряды действительно «квантуются», опять же ничего не доказывает. Но мало-помалу, по мере развития квантовых теорий поля, ничто еще не исключало существование магнитного монополя.

Фактически, в 1970-х годах, когда физики начали понимать, что квантовые поля стали неразличимы при достаточно высоких энергии, стало ясно, что возникнет волна, которая для всех целей будет вести себя точно так же, как магнитный монополь.

Полвека спустя охота на этого единорога физики продолжается в надежде, что, возможно, — если мы его поймаем — у нас также будут подсказки о том, как физика могла бы возникнуть из единого, высокоэнергетического теория.

По большей части, несмотря на долгие поиски, этот поиск не дал результатов. Единственная вспышка в эксперименте в Стэнфорде на короткое время вызвала споры, но без особого повторения с тех пор она рассматривается как «лишь одна из тех вещей», которые происходят в науке.

Большинство поисков было сосредоточено на отсеивании магнитных монополей, которые могли бы были созданы в печах ранней Вселенной. Но модели, объясняющие их создание, разочаровывающе скудны в деталях, а это означает, что мы можем лишь рискнуть предположить, как они будут выглядеть.

Ускорители частиц могут вытолкнуть один из них из тьмы, но только если магнитные монополи могут создаваться из относительно низких энергий. И даже тогда, только когда работает ускоритель.

Космические лучи, с другой стороны, всегда выбрасывают на поверхность потоки жира, экзотических частиц, многие из которых имеют энергии, которых коллайдеры еще не могут достичь. .

Если в будущем один из них выпустит достаточно толстый магнитный монополь, нам нужно быть начеку. Согласно результатам этого исследования, такие эксперименты, как нейтринная обсерватория IceCube на Южном полюсе, могут стать разумной ставкой для их обнаружения, если они обладают достаточной массой.

В физике не так уж много уголков физики в конце концов, единорог может спрятаться.

Это исследование было опубликовано в Physical Review Letters.
https://rwspace.ru/news/neulovimye-magn … vanii.html

Астрономы застали два мини-нептуна за превращением в суперземли

Астрономы при помощи наземных и космических телескопов выявили два мини-нептуна, которые под действием излучения своих звезд активно теряют атмосферы, превращаясь в суперземли, также ученые оценили скорость потери массы. Результаты наблюдений должны помочь объяснить наблюдаемое распределение свойств двух популяций субнептунов и их происхождение. Статьи (1, 2) опубликованы в The Astronomical Journal.

Среди близких к Солнцу экзопланет преобладают объекты с радиусом от 1 до 4 радиусов Земли, называемые субнептунами. Небольшие субнептуны (1–1,7 радиуса Земли) могут обладать объемным составом, подобным Земле, и стали обозначаться как суперземли, в то время как более крупные субнептуны (2–3 радиуса Земли) стали мини-нептунами. Последние обладают низкой объемной плотностью, указывающей на присутствие богатых летучими веществами внешних оболочек. Обе этих популяции субнептунов создают в распределении экзопланет два пика, разделенных промежутком, где известно лишь несколько экзопланет.

Предполагается, что субнептуны изначально обладали богатыми водородом оболочками, которые затем были сорваны с наименее массивных и наиболее сильно подверженных мощному излучению со стороны своих звезд экзопланет такого типа. Механизмом удаления атмосферы может стать фотоиспарение или же молодые планеты могут терять атмосферу за счет собственной внутренней светимости. Однако возможно, что субнептуны не теряли атмосферу, а изначально не аккрециировали на свои ядра газ, если масса ядер была небольшой. Также возможно, что некоторые мини-нептуны обладают внешними оболочками, богатыми не водородом, а водой, что резко меняет темпы потери атмосферы.

Две группы ученых во главе с Майклом Чжаном (Michael Zhang) из Калифорнийского технологического института опубликовали результаты анализа данных наблюдений за тремя мини-нептунами при помощи наземной обсерватории Кека и космических телескопов «Хаббл», ROSAT и XMM-Newton. Целью ученых было пронаблюдать транзиты экзопланет по диску своей звезды и сравнить данные наблюдений с моделями, чтобы их проверить.

Первой целью наблюдений стала близкая к Солнцу (73 световых года), молодая (414 миллиона лет) солнцеподобная звезда HD 63433, входящая в движущуюся группу Большой Медведицы. Звезда демонстрирует исключительно высокую рентгеновскую светимость и обладает двумя мини-нептунами. Радиус HD 63433c оценивается в 2,67 радиуса Земли, а год на ней длится 20,5 дней. Радиус HD 63433b оценивается в 2,15 радиуса Земли, а год на ней длится 7,1 дня.

Ученые определили, что планеты сильно отличаются друг от друга. HD 63433c могла на текущий момент сохранить первичную атмосферу из водорода и гелия, а HD 63433b — уже нет. Скорость потери массы оценивается в 0,11 массы Земли за миллиард лет (в случае HD 63433c) и в 0,35 массы Земли за миллиард лет (в случае HD 63433b). Водород вблизи внешней планеты движется со скоростью 50 километров в секунду, а газовая оболочка вокруг нее в 12 раз больше радиуса экзопланеты. Что же касается внутренней планеты, то если она представляет собой каменное ядро, оно должно быть необычно массивным, однако экзопланета также может быть богатой водой и обладать атмосферой, состоящей из молекул с высокой массой. Установить это помогут будущие наблюдения при помощи «Хаббла» и «Джеймса Уэбба».

Второй целью наблюдений стал молодая (600 миллионов лет) карликовая звезда HD 73583 спектрального класса К, находящаяся на расстоянии 103 световых года от Солнца. Вокруг него вращается два мини-нептуна. Наблюдения позволили астрономам установить, что внутренняя экзопланета TOI 560.01 (HD 73583b), обладающая радиусом 2,8 радиуса Земли и орбитальным периодом 6,4 дня, теряет атмосферу. Гелий вблизи нее движется со скоростью 20 километров в секунду, а газовая оболочка вокруг экзопланеты в 3,5 раза больше ее радиуса. HD 73583b теряет гелий со скоростью 0,22 массы Земли за миллиард лет и, как считают ученые, находится на критическом этапе своей эволюции, когда мини-нептуны превращаются в суперземли.

Александр Войтюк
https://aboutspacejornal.net/2022/06/04/астрономы-застали-два-мини-нептуна-за-2/

Объяснение формирования сверкающих «авроральных бусин», «нанизанных» на ночное небо

Астрономы при помощи нескольких телескопов наблюдали особый тип свечения ночного неба, при котором источники представляют собой небольшие «бусины» на небе, напоминающие ожерелье из драгоценных камней. Анализ результатов наблюдений поможет астрономам глубже понять механизмы формирования этих восхитительных световых шоу.

Известные как «авроральные бусины», эти источники света наблюдаются на небе группами, в то время как более традиционные полярные сияния выглядят, скорее, как светящиеся ленты. Группа из 13 космических аппаратов, включающая миссию Cluster Европейского космического агентства, наблюдала этот процесс, который приводит к формированию авроральных бусин на дневной стороне Земли, обращенной в сторону Солнца. Это исследование дает возможность глубже понять формирование такой уникальной разновидности свечения земной атмосферы, пояснили авторы.

Полярные сияния и другие разновидности свечения атмосферы вызываются под действием электрических бурь или заряженных частиц, испускаемых Солнцем. Наблюдения, проведенные 6 ноября 2018 г., выявили, что вихри на краю магнитосферы Земли – магнитного поля, которое окружает нашу планету и защищает ее от излучения Солнца – сделали возможным туннелирование части заряженных солнечных частиц к поверхности Земли, обусловливающее возникновение потоков, наблюдаемых на небе как «авроральные бусины», согласно заявлению Европейского космического агентства.

Эти космические аппараты были расположены на ночной стороне Земли, близ магнитопаузы планеты, тонкого слоя на внешнем краю магнитосферы. В то время как некоторые из этих космических аппаратов наблюдали вихри, другие регистрировали потоки заряженных частиц, движущихся в сторону Земли. Совместный анализ результатов этих наблюдений позволил исследователям впервые изучить весь процесс формирования авроральных бусин от начала до конца, согласно сделанному заявлению.

Эти вихри, напоминающие небольшие водовороты и используемые для быстрого отслеживания солнечных частиц, формируются, когда солнечный ветер дует сквозь магнитопаузу, подобно ветру, перемешивающему облака в атмосфере Земли и воду в океанах на ее поверхности. В свою очередь, электроны солнечного ветра движутся по спирали вниз, в направлении магнитосферы и в конечном счете достигают верхней атмосферы Земли, где происходит взаимодействие электронов с водородом, кислородом и азотом. Это приводит к свечению молекул и формированию круглых авроральных бусин, которые кажутся нанизанными на ночное небо, выяснили авторы.

Работа опубликована в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0605170607

Тау-Геркулиды из космоса

Авторы и права: Жуоксиао Ванг, Космический телескоп Янгванг-1, Origin.Space
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: 31 мая десятки параллельных следов метеоров были запечатлены на изображении лимба планеты Земля из космоса с полем зрения в 8 градусов. Это – одно из серии изображений с экспозицией в 5 минут, полученных орбитальным космическим телескопом Янгванг-1. Оно было получено в 03:43 по Всемирному времени, около максимума метеорного потока Тау-Геркулиды. Как и ожидалось, в этом году метеорный поток показал повышенную активность, так как Земля прошла сквозь сравнительно плотную часть потока из остатков разрушающейся кометы 73P/Швассмана-Вахмана 3, однако наблюдалось мало ярких метеоров. Почти все зарегистрированные телескопом Янгванг-1 метеоры слишком тусклые, чтобы обнаружить их наземными инструментами. Однако в эту ночь терпеливые любители созерцать небо на Земле все-таки полюбовались запоминающимся потоком Тау-Геркулиды.
http://www.astronet.ru/db/msg/1835952

Танец двух черных дыр в 3C 75

Авторы и права: Рентгеновские лучи: НАСА/Рентгеновский телескоп Чандра/Д.Хадсон, Т.Рейприхт и др. (Астрономический институт Аргеландера); Радиоволны: Национальная радиоастрономическая обсерватория/ Очень большой массив радиотелескопов/ Военно-морская исследовательская лаборатория
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Что происходит в центре активной галактики 3C 75? Картинка составлена из рентгеновского изображения галактики, показанного голубым цветом, и радиоизображения, показанного розовым. Два ярких источника в центре являются двумя сверхмассивными черными дырами, которые обращаются вокруг общего центра масс и дают энергию мощному радиоисточнику 3C 75. Эти сверхмассивные черные дыры разделены всего 25 тысячами световых лет. Они погружены в облако газа, нагретого до нескольких миллионов градусов и излучающего рентгеновские лучи. Более того, от черных дыр вырываются джеты релятивистских частиц. Черные дыры представляют собой ядра двух сливающихся галактик из скопления галактик Эйбелл 400, удаленного от нас на 300 миллионов световых лет. По мнению астрономов, эти две сверхмассивные черные дыры связаны гравитационными силами в двойную систему. Одним из признаков этого является наблюдаемый вид джетов, скорее всего обусловленный общим движением черных дыр сквозь горячий газ скопления со скоростью 1200 километров в секунду. Такие эффектные слияния встречаются довольно часто в плотно населенных скоплениях галактик в далекой Вселенной. Считается, что на конечных стадиях сливающиеся галактики должны быть мощными источниками гравитационных волн.
http://www.astronet.ru/db/msg/1836122

Обреченный Млечный Путь: ожидаемое столкновение с Андромедой

Авторы и права: НАСА, ЕКА, З.Левай и Р. ван дер Марел (Научный институт космического телескопа); Т. Халлас и А. Меллингер
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Столкнется ли когда-нибудь Млечный Путь со своей большой соседкой – галактикой Андромеды? Вероятно, да. Точное измерение смещений звезд галактики M31 относительно далеких галактик по недавним наблюдениям на космическом телескопе им.Хаббла показывает, что центр M31, вероятно, движется прямо по направлению к центру нашей Галактики. Однако ошибки измерения тангенциальных скоростей все же достаточно велики, и остается вероятность того, что центральные части двух галактик избегут прямого столкновения. Однако они сблизятся достаточно для того, чтобы внешние гало галактик вступили в гравитационное взаимодействие. Когда это произойдет, галактики станут гравитационно связаны, будут "танцевать" вокруг друг друга и через несколько миллиардов лет сольются в одну огромную эллиптическую галактику. Здесь показан монтаж из изображений, демонстрирующий картину неба из мира далекого будущего (с Земли?), когда начнется столкновение внешних частей галактик. Точное предсказание судьбы Млечного Пути и окружающих его галактик Местной группы на ближайшие годы останется актуальной темой астрономических исследований.
http://www.astronet.ru/db/msg/1836281

Источник водяного льда на Луне можно отнести к маловероятному источнику

The Moon. (Dinkun Chen/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

Сравнительно, на Луне происходит немногое. Там пыль. Есть рок. Там есть базальтовые равнины, продукт экстенсивного вулканизма на протяжении большей части истории Луны.

И, как мы недавно обнаружили, есть вода. Много воды. Заключенный в лунном реголите. В плену вулканического стекла. Возможно, даже в пластах льда на поверхности или непосредственно под ней, прячась в кратерах на полюсах, скрывающихся в постоянной тени, где она не может быть сублимирована солнечным теплом.

Где эта вода могла бы быть. пришли из до сих пор что-то вроде тайны. Но новое исследование указывает на интересный источник, процесс, который, как мы знаем, часто происходил на Луне в прошлом: вулканы.

Планетарные ученые задавались вопросом, было ли достаточное количество молекул воды в древних Вулканическая дегазация Луны падает обратно на поверхность и образует ледяные покровы в постоянной тени. Теперь кажется, что ответ «да».

«Наша модель предполагает, что [около] 41% всей массы H₂O, извергнутой за этот период, мог сконденсироваться в виде льда в полярных регионах толщиной до нескольких сотен метров», — написала в своей статье группа исследователей под руководством планетолога Эндрю Уилкоски из Университета Колорадо в Боулдере.

«Наша работа предполагает, что вулканически активный период ранней Луны был бы перемежен недолговечными столкновительными атмосферами, которые позволили эффективно улавливать большие количества водяного льда на полюсах и временное дневное наличие водяного льда и пара на всех широтах».

Сегодня Луна кажется довольно безмятежной, но когда-то на ней был полный бардак. Те темные пятна, которые вы видите, когда смотрите на полную Луну, представляют собой обширные равнины из вулканической породы периода крупномасштабной вулканической активности, которая, возможно, началась еще 4,2 миллиарда лет назад и продолжалась примерно 1 миллиард лет назад. большая часть активности происходила в течение первых двух миллиардов лет или около того этого периода времени.

Десятки тысяч вулканов извергали лаву на Луну, покрывая поверхность вулканическими ландшафтами (для контекста, самые вулканические В настоящее время в Солнечной системе находится спутник Юпитера Ио, на котором имеется более 400 известных вулканов).

Кроме того, эти извержения включали огромные облака вулканических газов, в основном окись углерода и водяной пар. Они могли образовать разреженную, переходную атмосферу вокруг Луны, которая позже рассеялась в космосе. Но Вилкоски и его коллеги предположили, что если водяной пар не весь рассеялся солнечным ветром; что, если часть его осядет, как иней?

Они провели моделирование, исходя из средней частоты массивных извержений примерно раз в 22 000 лет. Затем они изучили скорость, с которой вулканические газы улетучивались в космос, по сравнению с тем, сколько они сконденсировались, замерзли и осели на лунной поверхности.

Они обнаружили, что, пока сохраняется атмосфера, временной интервал составляет около 1000 годов. лет — примерно 15 процентов воды оседает и образует иней на лунной ночной стороне, около 8,2 квадриллиона килограммов (18 квадриллионов фунтов). Исследователи заявили, что часть этого инея со временем сублимирует на солнце, но за миллиарды лет его могло остаться достаточно, чтобы составить значительную часть льда, который остается сегодня.

Это не значит, это будет легко найти. Некоторые из них могут быть погребены на несколько метров ниже лунной поверхности. Но некоторое количество воды могло оставаться на поверхности в более низких широтах достаточно долго, чтобы взаимодействовать с найденными там минералами, или быть захваченной вулканическим стеклом, которое переплавляется при ударах метеоритов.

Такие доказательства существования воды в прошлом уже были получены. идентифицированы на Луне, что дает нам отправную точку для поиска подтверждающих доказательств древних вулканических изморозей на Луне. Наука так крута.

Исследование команды опубликовано в The Planetary Science Journal.
https://rwspace.ru/news/istochnik-vodya … hniku.html

Это безумное предположение о зеркальной Вселенной может помочь решить космологический кризис

(James Stone/Moment/Getty Images)

Идея зеркальной вселенной – распространенный образ в научной фантастике. Мир, похожий на наш, где мы могли бы найти нашего злого двойника или версию нас самих, которая на самом деле пригласила нашу школьную любовь.

Но концепция зеркальной вселенной часто изучается в теоретической космологии, и как новое исследование показывает, что это может помочь нам решить проблемы с космологической постоянной.

Постоянная Хаббла или параметр Хаббла — это мера скорости, с которой расширяется наша Вселенная. Это расширение было впервые продемонстрировано Эдвином Хабблом с использованием данных Генриетты Ливитт, Весто Слайфера и других.

В течение следующих нескольких десятилетий измерения этого расширения остановились на скорости около 70 (км/сек) /Мпк. Дайте или возьмите совсем немного. Астрономы рассчитывали, что по мере того, как наши измерения станут точными, различные методы придут к общему значению, но этого не произошло.

На самом деле, за последние несколько лет измерения стали настолько точными, что они явно расходятся. Это иногда называют проблемой космического напряжения.

На данный момент наблюдаемые значения постоянной Хаббла группируются в две группы. Измерения флуктуаций космического микроволнового фона указывают на более низкое значение, около 67 (км/сек)/Мпк, в то время как наблюдения таких объектов, как далекие сверхновые, дают более высокое значение около 73 (км/сек)/Мпк. Что-то явно не складывается, и физики-теоретики пытаются выяснить, почему. Вот где может появиться зеркальная вселенная.

Дикие идеи имеют тенденцию терять популярность в теоретической физике. Идея зеркальной вселенной не является исключением.

Его довольно много изучали еще в 1990-х годах как способ решения проблемы симметрии материи и антиматерии. Мы можем создавать частицы материи в лаборатории, но когда мы это делаем, мы также создаем частицы антиматерии. Они всегда приходят парами. Итак, когда частицы сформировались в ранней Вселенной, куда делись все их братья и сестры из антивещества?

Одна из идей заключалась в том, что сама Вселенная сформировалась как пара. Наша вселенная из материи и аналогичная вселенная из антиматерии. Задача решена. Эта идея потеряла популярность по разным причинам, но в новом исследовании рассматривается, как она может решить проблему Хаббла.

Команда обнаружила инвариантность в так называемых безразмерных параметрах. Наиболее известной из них является постоянная тонкой структуры, которая имеет значение около 1/137.

В принципе, вы можете комбинировать измеряемые параметры таким образом, что все единицы измерения компенсируются, давая вам одинаковые независимо от того, какие единицы измерения вы используете, и это здорово, если вы теоретик.

Команда обнаружила, что, когда вы настраиваете космологические модели, чтобы они соответствовали наблюдаемым темпам расширения, некоторые безразмерные параметры остаются неизменными, что предполагает лежащей в основе космической симметрии. Если применить эту симметрию в более широком смысле, можно масштабировать скорость гравитационного свободного падения и скорость фотон-электронного рассеяния, чтобы различные методы хаббловских измерений лучше согласовывались. И если эта инвариантность реальна, она подразумевает существование зеркальной вселенной. Тот, который повлияет на нашу Вселенную через слабое гравитационное притяжение.

Следует отметить, что это исследование в основном является доказательством концепции. В нем показано, как эта космическая инвариантность может решить проблему постоянной Хаббла, но не заходит так далеко, чтобы доказать, что это решение.

Для этого потребуется более подробная модель. Но это интересная идея. И хорошо знать, что если ваш злой двойник где-то рядом, он может влиять на вашу жизнь только гравитационно…

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.
https://rwspace.ru/news/eto-bezumnoe-pr … rizis.html

Новая симуляция воссоздает развитие Вселенной в первые секунды после Большого взрыва

Новая компьютерная симуляция позволяет понять развитие Вселенной в первые несколько секунд после Большого взрыва, а именно в аспекте эволюции того, что ученые называют межгалактической средой – газа и пыли, заполняющих пространство между галактиками.

Команда, возглавляемая исследователями из Астрофизического института Канарских островов использовала алгоритмы машинного обучения, включающие «тренировку» компьютера на распознавание определенных структур, чтобы реализовать с их помощью программу симуляций объемом 100 000 часов машинного времени. Алгоритм, использованный в этом проекте, носит название Hydro-BAM.

Эта новая научная работа позволила исследователям изучить такие космические объекты, как темную материю, высокоэнергетический газ, нейтральный водород и другие источники, которые играют важную роль для понимания Вселенной, сообщили представители Астрофизического института Канарских островов в заявлении.

«Это исследование также сделало возможным воссоздание с высокой точностью структур, называемых «лесом Лайман-Альфа», - добавили они. Эти структуры находят в спектрах галактик и подобных им объектов, а их происхождение связано с характером поглощения света, излучаемого галактиками, облаками газообразного водорода.

«Эти «виртуальные Вселенные» служат в качестве «лабораторий» для изучения процессов космологического масштаба, - добавили исследователи. – Однако такие симуляции требуют большого количества машинного времени, и имеющиеся в настоящее время вычислительные мощности позволяют нам исследовать лишь относительно небольшие фрагменты космического пространства».

Составление карт линий поглощения в спектрах галактик позволило группе получить представление о том, где расположены облака водорода. Кроме того, авторы работы смогли получить информацию о составе газа и пыли межгалактической среды.

«Мы с удивлением для себя пришли к пониманию того, что связи между количествами газа межгалактического пространства, темной материи и нейтрального водорода, которые мы пытались воссоздать, хорошо организованы в иерархическую структуру, - сказал Франческо Синигалья (Francesco Sinigaglia), студент докторантуры Университета Ла-Лагуны, Испания, который является главным автором этого нового исследования.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0607164033

Магнитные полюса Земли вряд ли перевернутся

Появление загадочной области в Южной Атлантике, где напряженность геомагнитного поля быстро уменьшается, привело к предположениям, что Земля движется к изменению магнитной полярности. Однако новое исследование, в котором собраны воедино свидетельства 9000-летней давности, позволяет предположить, что нынешние изменения не уникальны, и что, возможно, перемена полярности еще не произошла.

Магнитное поле Земли действует как невидимый щит против опасной для жизни среды в космосе и солнечных ветров, которые в противном случае сметут атмосферу. Однако магнитное поле не является стабильным, и через нерегулярные промежутки времени, в среднем каждые 200 000 лет, происходит смена полярности. Это означает, что северный и южный магнитные полюса меняются местами.

За последние 180 лет напряженность магнитного поля Земли уменьшилась примерно на 10 процентов. Одновременно в Южной Атлантике у побережья Южной Америки выросла область с необычайно слабым магнитным полем. Эта область, где спутники несколько раз выходили из строя из-за воздействия высокозаряженных частиц Солнца, называется Южно-Атлантической аномалией. Эти события привели к предположениям, что мы, возможно, движемся к изменению полярности.

«Мы составили карту изменений магнитного поля Земли за последние 9 000 лет, и аномалии, подобные южноатлантической, вероятно, являются повторяющимися явлениями, связанными с соответствующими изменениями в силе магнитного поля Земли», - говорит Андреас Нильссон, геолог из Лундского университета.

Результаты основаны на анализе сгоревших археологических артефактов, вулканических образцов и буровых кернов осадочных пород, все из которых несут информацию о магнитном поле Земли. Среди них глиняные горшки, нагретые до температуры более 580 градусов Цельсия, застывшая вулканическая лава и осадочные породы, отложившиеся в озерах или в море. Эти объекты действуют как капсулы времени и несут информацию о магнитном поле в прошлом. Используя чувствительные приборы, исследователи смогли измерить эти намагниченности и воссоздать направление и силу магнитного поля в определенных местах и в определенное время.

Изучая, как менялось магнитное поле, исследователи могут больше узнать о глубинных процессах в ядре Земли, которые генерируют поле. Новая модель также может быть использована для датировки археологических и геологических записей.

«Основываясь на сходстве с воссозданными аномалиями, мы предсказываем, что Южно-Атлантическая аномалия, вероятно, исчезнет в течение ближайших 300 лет, и что Земля не движется к смене полярности», - заключает Андреас Нильссон.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0607160939

Астрономы обнаружили новый миллисекундный пульсар

Международная группа астрономов сообщила об открытии нового миллисекундного пульсара в шаровом скоплении NGC 6652. Вновь обнаруженный пульсар получил обозначение PSR J1835-3259B. Исследование, в котором подробно описывается находка и раскрываются фундаментальные параметры этого объекта, было опубликовано 30 мая на сервере препринтов arXiv.

Пульсары - это сильно намагниченные, вращающиеся нейтронные звезды, испускающие пучок электромагнитного излучения. Наиболее быстро вращающиеся пульсары с периодом вращения менее 30 миллисекунд известны как миллисекундные пульсары. Астрономы предполагают, что они образуются в бинарных системах, когда изначально более массивный объект превращается в нейтронную звезду, которая затем раскручивается за счет аккреции вещества со второй звезды.

Группа астрономов под руководством Таши Гаутама из Института радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне (Германия), обнаружила еще один миллисекундный пульсар в рамках изучения данных, полученных с Гигантского метрового радиотелескопа (uGMRT). В ходе радионаблюдений восьми галактических кластеров на частотах 400 МГц и 650 МГц с помощью новой системы GMRT Wideband Backend (GWB) uGMRT они обнаружили, что в NGC 6652 находится быстро вращающийся пульсар.

"В этой статье мы представили результаты исследования пульсаров, которое мы провели с помощью новых широкополосных приемников uGMRT для поиска пульсаров в спектрах на частотах 400 МГц и 650 МГц. Мы наблюдали восемь галактических кластеров и искали в каждом из них изолированные и бинарные пульсарные системы с помощью сегментированных и полноразмерных методов поиска. Мы обнаружили новый бинарный объект, который мы назвали MSP J1835-3259B в галактике NGC 6652", - пояснили исследователи.

PSR J1835-3259B - первый пульсар, обнаруженный uGMRT. Его период вращения составляет около 1,83 миллисекунды, орбитальный период - почти 1,2 дня, а дисперсия - около 63,5 пк/см3.

Результаты показывают, что PSR J1835-3259B является бинарной системой с широкой орбитой, но относительно небольшим эксцентриситетом. По оценкам астрономов, характерный возраст этой бинарной системы составляет не менее 430 миллионов лет, а напряженность ее поверхностного магнитного поля не превышает 350 миллионов Гаусс.

Исследование показало, что масса объекта-компаньона в PSR J1835-3259B, скорее всего, составляет 0,21 солнечной массы, а масса пульсара на уровне 1,4 солнечной массы. Исследователи предполагают, что компаньон является гелиевым белым карликом, так как полученные результаты согласуются с данными по аналогичным системам миллисекундных пульсаров.

Помимо обнаружения PSR J1835-3259B, в ходе исследования также были оценены плотность потока и спектральные показатели всех пульсаров в восьми галактических кластерах, исследованных командой Гаутама. Оказалось, что PSR J1835-3259B является самым ярким пульсаром среди всех остальных в этих скоплениях. Кроме того, астрономы обнаружили три радиоисточника, не связанных ни с одним из известных пульсаров в NGC 6652. Для выяснения их природы необходимы дальнейшие наблюдения.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0607160823

Обнаружение новых частиц вокруг черных дыр с помощью гравитационных волн

Облака сверхлегких частиц могут образовываться вокруг вращающихся черных дыр. Команда физиков из Амстердамского университета и Гарвардского университета показывает, что эти облака оставляют характерный отпечаток на гравитационных волнах, испускаемых бинарными черными дырами.

Обычно считается, что черные дыры поглощают все формы материи и энергии вокруг себя. Однако давно известно, что они также могут терять часть своей массы в результате процесса, называемого сверхизлучением. Хотя это явление и имеет место, но оно эффективно только в том случае, если в природе существуют новые, пока ненаблюдаемые частицы с очень низкой массой.

Когда масса извлекается из черной дыры посредством сверхизлучения, она образует большое облако вокруг черной дыры, создавая так называемый гравитационный атом. Несмотря на огромный размер гравитационного атома, сравнение с субмикроскопическими атомами является точным из-за сходства черной дыры и ее облака с привычной структурой обычных атомов, где облака электронов окружают ядро из протонов и нейтронов.

Учёные предполагают, что аналогия между обычными и гравитационными атомами глубже, чем просто сходство в структуре. В своей новой работе они изучали гравитационный эквивалент так называемого «фотоэлектрического эффекта». В этом хорошо известном процессе, который, например, используется в солнечных батареях для получения электрического тока, обычные электроны поглощают энергию падающих частиц света и таким образом выбрасываются из материала - атомы «ионизируются». По аналогии, когда гравитационный атом является частью бинарной системы из двух тяжелых объектов, он возмущается присутствием массивного компаньона, который может быть второй черной дырой или нейтронной звездой. Подобно тому, как электроны в фотоэлектрическом эффекте поглощают энергию падающего света, облако сверхлегких частиц может поглотить орбитальную энергию компаньона, так что часть облака будет выброшена из гравитационного атома.

Команда установила, что этот процесс может кардинально изменить эволюцию таких бинарных систем, значительно сократив время, необходимое компонентам для слияния друг с другом. Более того, ионизация гравитационного атома усиливается на очень специфических расстояниях между бинарными черными дырами, что приводит к резким особенностям в гравитационных волнах, которые мы обнаруживаем при таких слияниях. Будущие гравитационно-волновые интерферометры - машины, подобные детекторам LIGO и Virgo, которые за последние несколько лет показали нам первые гравитационные волны от черных дыр, - могут наблюдать эти эффекты. Обнаружение предсказанных особенностей гравитационных атомов послужит убедительным доказательством существования новых сверхлегких частиц.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0607211331

Металичность Юпитера даёт ключ к разгадке его неоднородности

Международная группа астрономов обнаружила, что газообразная оболочка Юпитера не имеет однородного распределения. Во внутренней части содержится больше металлов, чем во внешней, в общей сложности от 11 до 30 земных масс, что составляет 3-9% от общей массы Юпитера. Это достаточно высокая металличность, чтобы сделать вывод о том, что тела размером с километр - планетезимали — должны были сыграть определенную роль в формировании Юпитера.

Когда в 2016 году космический аппарат НАСА Juno прибыл к Юпитеру, мы увидели удивительную красоту самой большой планеты нашей Солнечной системы. Помимо знаменитого Большого красного пятна, Юпитер оказался усеян ураганами, что придавало ему вид и таинственность картин Ван Гога. Однако оболочка планеты, находящаяся под тонким видимым слоем, не сразу бросается в глаза. Тем не менее, Juno способен нарисовать нам картину, ощущая гравитационное притяжение над различными точками Юпитера. Это дает астрономам информацию о составе внутреннего пространства, которое отличается от поверхности.

Международная группа астрономов под руководством Ямилы Мигель (SRON/Leiden Observatory) обнаружила, что газообразная оболочка не является однородной и хорошо перемешанной, как считалось ранее. Напротив, в ней наблюдается большее сокращение металлов - элементов тяжелее водорода и гелия - по направлению к центру планеты. Чтобы прийти к своим выводам, команда построила ряд теоретических моделей.

Было изучено распределение металлов, поскольку оно дает информацию о том, как формировался Юпитер. Оказалось, что во внутренней части металлов больше, чем во внешней. Мигель: «Существует два механизма, по которым газовый гигант, подобный Юпитеру, приобретает металлы во время своего формирования: путем аккреции мелких камешков или более крупных планетезималей. Мы знаем, что как только планета-малыш становится достаточно большой, она начинает выталкивать камешки. Богатство металлов внутри Юпитера, которое мы видим сейчас, недостижимо. Таким образом, мы можем исключить сценарий, в котором только галька была твердым телом во время формирования Юпитера. Планетезимали слишком велики, чтобы их можно было заблокировать, так что они, должно быть, сыграли свою роль».

То, что во внутренней части оболочки больше тяжелых элементов, чем во внешней, означает, что обилие уменьшается наружу с градиентом, а не происходит однородное смешение по всей оболочке. «Ранее мы думали, что на Юпитере есть конвекция, как в кипящей воде, что делает ее полностью перемешанной», - говорит Мигель. «Но наши результаты свидетельствуют об обратном».
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0608085819

Астрономы отыскали в шаровом скоплении пару из пульсара и белого карлика

Положения пульсаров в NGC 6652. PSR J1835−3259B отмечен буквой B, ранее известный : PSR J1835−3259A буквой А, центр скопления отмечен буквой O, белый кружок отмечает собой ядро скопления.
Tasha Gautam et al. / arXiv, 2022

Астрономы при помощи наземного радиотелескопа GMRT обнаружили в шаровом скоплении NGC 6652 новую двойную систему, состоящую из миллисекундного пульсара и белого карлика. Подобные системы нужны для новых проверок теорий гравитации и измерения массы нейтронных звезд, которые возникли в условиях среды с высокой плотностью звезд. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Маломассивные рентгеновские двойные системы состоят из маломассивной обычной звезды и нейтронной звезды, которая аккрециирует вещество со звезды-компаньона. При этом относительно старая нейтронная звезда способна за счет этого процесса раскрутиться до миллисекундных периодов вращения, таким образом «омолодившись» и пополнив популяцию миллисекундных пульсаров, компаньонами которых будут либо легкие белые карлики, либо маломассивные звезды. Подобные объекты интересно искать в ядрах шаровых звездных скоплений, характеризующихся большой плотностью (до 10⁶ звезд на кубический парсек) и являющихся уникальной средой, где часты события приливных захватов и обмена членами звездных систем. Такие двойные системы нужны для новых проверок теорий гравитации и измерения массы нейтронных звезд. Впервые пульсар в шаровом скоплении был найден в 1987 году, с тех пор было найдено 246 пульсаров в 36 скоплениях, что включает в себя треть всех известных миллисекундных пульсаров.

Группа астрономов во главе с Ташей Гаутам (Tasha Gautam) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка об обнаружении новой пары из пульсара PSR J1835−3259B и белого карлика в шаровом звездном скоплении NGC 6652, расположенном в созвездии Стрельца. Открытие было сделано в ходе исследований восьми шаровых скоплений, которые содержат пульсары, наземным радиотелескопом uGMRT (upgraded Giant Metrewave Radio Telescope) на частотах 400 и 650 мегагерц в период с апреля 2017 года по сентябрь 2018 года.

PSR J1835−3259B оказался самым ярким в радиодиапазоне пульсаром во всех наблюдавшихся в рамках работы шаровых скоплениях. Система состоит из нейтронной звезды, с периодом вращения 1,83 миллисекунды и массой 1,4 массы Солнца, и гелиевого белого карлика с массой 0,21 массы Солнца. Объекты находятся на орбите с небольшим эксцентриситетом e=3,5×10^–5 и орбитальным периодом 28,7 часа. Нижний предел характерного возраста пульсара оценивается в 0,43 миллиарда лет, а верхний предел напряженности магнитного поля вблизи поверхности пульсара — в 3,5×10⁸ гаусс.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли новую пару нейтронных звезд, где один из объектов раскрутился за счет второго.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/06/08/binary-wd-ns

Вокруг самого яркого из когда-либо обнаруженных квазаров обнаружены загадочные радиоструктуры

Caption below. (Komugi et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope)

Астрономы обнаружили два больших загадочных объекта, вырывающихся из самой яркой черной дыры в известной Вселенной.

Сверхмассивная черная дыра 3C 273, обнаруженная в 1959 году в ходе исследования космических источников радиоволн, квазар — сокращение от «квазизвездный объект», потому что свет, излучаемый этими гигантами, достаточно ярок, чтобы его можно было принять за свет звезд.

Хотя сами черные дыры не излучают свет, самые большие из них окружены гигантскими вихри газа, называемые аккреционными дисками; когда газ падает в черную дыру со скоростью, близкой к скорости света, трение нагревает диск и заставляет его вспыхивать излучением, обычно обнаруживаемым в виде радиоволн.

Квазар 3C 273 — первый из когда-либо идентифицированных квазаров. Она также является самой яркой, сияя более чем в 4 триллиона раз ярче Земного Солнца, находясь на расстоянии более 2,4 миллиардов световых лет от нас.

На протяжении десятилетий ученые изучали пылающую черную дыру. ядро, однако из-за того, что квазар такой яркий, изучение окружающей галактики, в которой он находится, было почти невозможным. Эта поразительная яркость, по иронии судьбы, оставила ученых в неведении относительно того, как квазары влияют на галактики-хозяева.

Теперь новое исследование, опубликованное 28 апреля в The Astrophysical Journal , может наконец изменить ситуацию. что.

В ходе исследования группа исследователей откалибровала большой миллиметр Atacama/ радиотелескопа с субмиллиметровой решеткой (ALMA) в Чили, чтобы отделить яркое свечение квазара 3C 273 от света, излучаемого галактикой-хозяином.

Им остались только радиоволны, излучаемые галактикой квазара. две массивные и таинственные радиоструктуры, которых никогда раньше не видели.

Одна структура кажется огромным пятном радиоизлучения, которое окутывает всю галактику, а затем простирается на десятки тысяч световых лет к юго-западу. Этот радиотуман перекрывается второй структурой — гигантской струей энергии, известной как астрофизическая струя, которая также простирается на десятки тысяч световых лет.

Ученые точно не знают, как и почему образуются астрофизические джеты. Однако они знают, что джеты обычно наблюдаются вокруг квазаров и других сверхмассивных черных дыр и, вероятно, возникают в результате взаимодействия между черной дырой и ее пыльным аккреционным диском. Джеты обычно состоят из ионизированного (электрически заряженного) вещества и движутся со скоростью, близкой к скорости света.

Излучение, испускаемое этими джетами, может казаться ярче или тусклее в зависимости от радиочастоты, на которой они просматриваются. – однако большая радиоструктура, окружающая галактику 3C 273, показала равномерную яркость независимо от ее частоты. По мнению исследователей, это говорит о том, что две радиоструктуры созданы отдельными, не связанными между собой явлениями.

После проверки нескольких теорий команда пришла к выводу, что большой радиотуман вокруг галактики возникает из-за звездообразующего газообразного водорода. это ионизируется непосредственно самим квазаром. По словам исследователей, это первый случай, когда ионизированный газ простирается на десятки тысяч световых лет вокруг сверхмассивной черной дыры.

Это открытие затрагивает давнюю загадку астрономии: может ли квазар ионизировать столько газа в своей родительской галактике, что это препятствует образованию новых звезд? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи сравнили предполагаемую массу газа галактики с другими галактиками того же типа и размера.

Они обнаружили, что, хотя квазар ионизировал поистине ошеломляющее количество газа, превратив его в бесполезным для создания новых звезд, звездообразование в галактике в целом явно не подавлялось. Это говорит о том, что процветающие, растущие галактики все еще могут существовать с излучающими радиацию квазарами в их центрах.

«Это открытие открывает новый путь к изучению проблем, которые ранее решались с помощью наблюдений в оптическом свете», — ведущий автор исследования Шинья Комуги. , доцент Университета Когакуин в Токио, говорится в заявлении.

«Применяя ту же технику к другим квазарам, мы ожидаем понять, как развивается галактика посредством ее взаимодействия с центральным ядром».

Подпись к верхнему изображению: Квазар 3C 273, наблюдаемый с помощью космического телескопа Хаббл (слева) и радиотелескопа ALMA (справа). Большой тусклый радиообъект показан сине-белым, а яркая энергетическая струя — оранжевым.

Эта статья изначально была опубликована Live Science. Прочтите оригинал статьи здесь.
https://rwspace.ru/news/vokrug-samogo-y … ktury.html

Анализ эффекта турбулентной диффузии в токовом слое солнечной вспышки

Исследователи из Юньнаньских обсерваторий Китайской академии наук изучили турбулентные свойства в крупномасштабном токовом слое (ТС)солнечной вспышки.

Они провели количественный анализ скорости магнитного пересоединения, диффузии, масштаба диссипации, амплитуды турбулентности и т.д. после появления турбулентности, вызванной разрывными неустойчивостями. Они обнаружили, что турбулентность может эффективно увеличивать ширину ТС и вносить дополнительный эффект диссипации в ТС.

Солнечная вспышка - одно из самых энергичных событий в Солнечной системе, при котором высвобождается до 1032 эрг магнитной энергии. Этот крупномасштабный токовый слой, соединяющийся со вспышкой и извергающимся потоком, является основным местом для процесса магнитного повторного подключения.

Классические теории предсказывают ширину ТС, соответствующую шкале ионной инерции, в десятки или сотни метров, в то время как многие наблюдения обнаружили соответствующую ширину от 104 до 105 км.

Огромное расхождение может быть связано с турбулентностью, возникающей в ТС. Таким образом, точная оценка диссипации энергии, вызванной турбулентностью, имеет решающее значение для понимания быстрого выделения энергии в солнечной вспышке.

В данном исследовании ученые использовали двумерные магнитогидродинамические численные модели высокого разрешения, основанные на стандартной модели вспышки в гравитационно стратифицированной солнечной атмосфере. Скорость магнитного пересоединения показала очевидное увеличение из-за появления разрывных неустойчивостей.

Они обнаружили, что появление турбулентности эквивалентно добавлению дополнительного диссипативного члена в уравнения индукции, что может резко увеличить локальную диффузию в ТС. «Согласно спектральному анализу, мы вычислили связанный масштаб диссипации в 100-200 км, который был намного выше ионно-инерционного масштаба. Это соответствовало ширине вторичного пересоединения ТС между сливающимися плазмоидами», - сказал Чжан Йинин, первый автор исследования.

Кроме того, они рассчитали общую ширину токового слоя в 1500-2500 км, что согласуется с результатами наблюдений. Действительно, ширина ТС, часто встречающаяся в наблюдениях, оказывается соответствующей шкале Тейлора из теории Бискампа.

- «Ударная волна на вершине факельной петли может несколько усилить амплитуду турбулентности. Коэффициент усиления связан с локальной геометрией ударной волны, и показано, что ударная волна имеет более высокую эффективность нагрева, чем передача кинетической энергии», - сказал доктор Е Цзин, автор-корреспондент исследования.

Это исследование проясняет детали механизма диссипации магнитного пересоединения в присутствии турбулентности в солнечной вспышке.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0609124807

Галактика, искаженная влиянием массивного «соседа», предстает на новом снимке от «Хаббла»

Новый снимок, сделанный при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») НАСА/ЕКА демонстрирует хаотичное облако газа, расположенное далеко в космосе.

На снимке представлена галактика NGC 3718, которую представители НАСА называют «сильно искаженной спиральной галактикой», имея в виду, что формирование этой галактики было прервано мощным гравитационным влиянием со стороны соседней галактики под названием NGC 3729, под действием которого галактика NGC 3718 приобрела S-образную форму. Эти галактики разделены расстоянием в 150 000 световых лет, и галактики NGC 3729 даже не видно на этом снимке, сделанном при помощи «Хаббла».

«Хаббл» подробно запечатлел на этом снимке, демонстрирующем часть галактики NGC 3718, волнистую, извивающуюся ленту из пыли, которая проходит мимо ядра галактики и теряется в окружающем галактику газе, - написали представители НАСА в заявлении, опубликованном 24 мая. – Газ, наполняющий галактику, и эта лента из пыли несут на себе одинаковые признаки гравитационного воздействия, сформировавшего эту уникальную конфигурацию».

Космический телескоп Hubble был направлен на ядро галактики, которое с трудом поддается наблюдениям из-за большого количества пыли, лежащего на линии наблюдения. Наблюдения в инфракрасном диапазоне, проведенные при помощи «Хаббла», позволили наблюдать центральные области «в рамках программы изучения центральных областей дисковых галактик с богатыми звездами балджами в различных условиях».

В цели этого исследования входит выяснение характера и причин связи между массами сверхмассивных черных дыр и галактических «балджей», а также изучение процессов звездообразования в галактиках.

Космический телескоп James Webb («Джеймс Уэбб») НАСА продолжит наблюдения галактик, проводимые «Хабблом» на протяжении десятилетий, но основными объектами его наблюдения станут ранние галактики, сформировавшиеся вскоре после Большого взрыва. Ожидается, что «Уэбб» начнет работу уже этим летом.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0607163937

Обнаружено рекордное количество коричневых карликов

За почти три десятилетия поисков удалось получить изображения только 40 коричневых карликов вокруг звезд. Международная группа под руководством исследователей из Открытого университета и Университета Берна напрямую получила изображения четырех новых коричневых карликов благодаря новому инновационному методу поиска.

Коричневые карлики - это загадочные астрономические объекты, которые заполняют промежуток между самыми тяжелыми планетами и самыми легкими звездами, обладая сочетанием звездных и планетарных характеристик. Благодаря такой гибридной природе эти загадочные объекты имеют решающее значение для улучшения нашего понимания как звезд, так и планет-гигантов. Коричневые карлики, вращающиеся вокруг родительской звезды на достаточно большом расстоянии, представляют особую ценность, поскольку их можно непосредственно сфотографировать, в отличие от тех, которые находятся слишком близко к своей звезде и поэтому скрыты ее яркостью.

«Компаньоны коричневых карликов на широкой орбите - редкость, и их обнаружение напрямую сопряжено с огромными техническими трудностями, поскольку звезды-хозяева полностью ослепляют наши телескопы», - говорит Марианджела Бонавита. Большинство исследований, проведённых ранее, были направлены на случайные звезды из молодых скоплений.

«Мы разработали инструмент COPAINS, который предсказывает типы компаньонов, которые могут быть ответственны за наблюдаемые аномалии в движениях звезд», - дополняет Клеманс Фонтанив. Применяя инструмент COPAINS, исследовательская группа тщательно отобрала 25 близких звезд, которые казались перспективными для прямого обнаружения скрытых спутников малой массы на основе данных космического аппарата Gaia Европейского космического агентства (ЕКА). Используя для наблюдения за этими звездами планетный искатель SPHERE на Очень большом телескопе в Чили, они успешно обнаружили десять новых спутников с орбитами от Юпитера до Плутона, включая пять маломассивных звезд, белый карлик (плотный звездный остаток) и четыре новых коричневых карлика.

«Эти результаты значительно увеличивают число известных коричневых карликов, вращающихся вокруг звезд на больших расстояниях, что значительно повышает частоту их обнаружения по сравнению с любым предыдущим обзором изображений», - объясняет Марианджела Бонавита.

Хотя пока этот подход ограничен сигнатурами коричневых карликов и звездных компаньонов, будущие этапы миссии Gaia позволят применить эти методы к более низким массам и открыть новые гигантские экзопланеты».
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0609182313

Недостаток металлов в ультраярких инфракрасных галактиках объяснили обилием пыли

Снимок галактики Mrk 273, полученный телескопом «Хаббл». Mrk 273 была одной из пяти галактик, исследовавшихся при помощи обсерватории SOFIA.
NASA, ESA, STScI / AURA, A. Evans / University of Virginia, NRAO

Астрономы при помощи летающей обсерватории SOFIA разобрались в причине недостатка тяжелых элементов в ультраярких инфракрасных галактиках, на который указывает оптическая спектроскопия. Оказалось, что на получаемые данные влияет обилие пыли в этих галактиках, а содержание металлов в них аналогично галактикам со вспышкой звездообразования. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Процесс формирования и роста массы галактик тесно связан с тем, как они накапливают металлы — элементы тяжелее водорода и гелия, рождающиеся в ходе различных путей звездного нуклеосинтеза. Таким образом, химический состав внутригалактической среды может дать информацию о ходе процессов звездообразования и рециркуляции барионного вещества в галактиках. Накопление массы галактикой зависит от многих факторов, таких как приток газа извне за счет слияния галактик или его отток из-за влияния активного ядра галактики, содержащего сверхмассивную черную дыру.

Ультраяркие инфракрасные галактики (ULIRG), светимость которых составляет более 10¹² светимостей Солнца в диапазоне длин волн 8–1000 микрометров, представляют собой крайне интересные цели для исследований. Инфракрасное излучение от них возникает из-за нагретой ультрафиолетовым излучением от массивных звезд пыли, что интерпретируется как результат вспышки звездообразования с небольшим вкладом активного галактического ядра.

Такие системы в Местной вселенной представляют собой результат слияния двух галактик, при малых значениях красного смещения (z<0,3) они редки, однако плотность ULIRG-систем быстро увеличивается с ростом красного смещения, достигая плотности в несколько сотен штук на квадратный градус при z≥1. Данные оптических спектроскопических исследований показывают, что газ в ULIRG-системах в Местной вселенной характеризуется меньшим содержанием металлов, чем газ в галактиках со вспышкой звездообразования с аналогичными массами. Это интерпретировалось как то, что ULIRG-системы, в основном, подпитываются газом с низким содержанием металлов, который с окраин галактик попадает в их центральную зону в ходе процесса слияния.

Группа астрономов во главе с Нима Чартабом (Nima Chartab) из Калифорнийского университета в Ирвайне опубликовала результаты исследований пяти близлежащих (z от 0,01 до 0,13) ULIRG-систем при помощи летающей стратосферной обсерватории SOFIA. Наблюдения велись в дальнем инфракрасном диапазоне в линиях излучения кислорода и азота, их целью было определение уровней содержания металлов в газе в галактиках.

Отношение массы звезд к металличности (MZR-индекс) исследованных ULIRG-систем.
Nima Chartab et al. / Nature Astronomy, 2022

Необычного дефицита металлов в ULIRG-системах, как это было при оптической спектроскопии, не наблюдалось, и по отношению массы звезд к металличности изученные ULIRG-системы близки к типичным галактикам со вспышкой звездообразования. Средний темп образования звезд в исследованной выборке галактик составил 10^2,5 масс Солнца в год. Ученые пришли к выводу, что ранее наблюдавшийся дефицит металлов во внутригалактической среде, связан не с аккрецией газа с низким содержанием металлов, а с большим количеством пыли, возникшей во время вспышки звездообразования. Таким образом, необходимо быть осторожным в деле интерпретации свойств галактик при значениях z=2-3 и проводить мультиволновые наблюдения.

Ранее мы рассказывали о том, как взрывы сверхновых оказались основными поставщиками пыли в молодых галактиках.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2022/06/10/ulirgs-and-dust

Космические облака в Лебеде

Авторы и права: Вольфганг Циммерман
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Эти космические облака из газа и пыли плывут по богатому звездами полю вдоль плоскости нашей Галактики Млечный путь, в направлении высоко летящего созвездия Лебедя. Они слишком тусклые, чтобы увидеть их невооруженным глазом, даже ясной, темной ночью. Эта картинка охватывает на небе область размером в 10 градусов, она смонтирована из снимков, полученных камерой с телеобъективом и узкополосными фильтрами. На глубоком изображении запечатлена область, в которой силуэты формирующих звезды пылевых облаков видны на фоне характерного свечение атомов водорода и кислорода. Около верхнего края выделяется эмиссионная туманность NGC 6888. Она выдута ветрами от массивной звезды типа Вольфа-Райе, ее размер – около 25 световых лет, она известна как туманность Полумесяц. Тусклая голубоватая изогнутая полоска ниже центра картинки – также признак присутствия звезды Вольфа-Райе. Обе звезды очень быстро сжигают свое ядерное топливо и приближаются к концу жизни, который будет ознаменован эффектным взрывом сверхновой. Внизу справа массивная молодая звезда класса O дает энергию для свечение туманности Тюльпан, или Sh2-101.
http://www.astronet.ru/db/msg/1836879

Новые подсказки о том, как образуются горячие Юпитеры

С тех пор как в 1995 году был открыт первый горячий Юпитер, астрономы пытаются выяснить, как образовались эти раскаленные экзопланеты и как они оказались на своих экстремальных орбитах. Учёные Университета Джона Хопкинса нашли способ определить относительный возраст горячих Юпитеров с помощью новых измерений космического аппарата Gaia, который отслеживает более миллиарда звезд.

Называемые горячими юпитерами, потому что первая обнаруженная планета была примерно такого же размера и формы, как Юпитер в нашей Солнечной системе, эти планеты находятся примерно в 20 раз ближе к своим звездам, чем Земля к Солнцу, в результате чего температура планет достигает тысяч градусов Цельсия.

«Вопрос о том, как эти экзопланеты формируются и попадают на свои нынешние орбиты, является буквально самым старым вопросом в нашей области, и тысячи астрономов пытаются ответить на него уже более 25 лет», - сказал Кевин Шлауфман, доцент, работающий на стыке галактической астрономии и экзопланет.

Некоторые горячие юпитеры имеют орбиты, хорошо согласованные с вращением их звезды, как планеты в нашей Солнечной системе. У других орбиты смещены относительно экваторов их звезд. Ученые не смогли доказать, являются ли различные конфигурации продуктом разных процессов формирования или единого процесса формирования с последующим приливным взаимодействием между планетами и звездами. Возможность определить скорости - направленные скорости звезд - была ключевым фактором в определении их возраста. Когда звезды рождаются, они движутся аналогично друг другу в пределах Галактики. По мере старения звезд их скорости становятся все более разными. С помощью этого было доказано, что существует несколько способов формирования горячих юпитеров.

Один процесс формирования происходит быстро и приводит к образованию выровненных систем, а другой происходит в течение более длительного времени и приводит к образованию несогласованных систем, эти результаты также позволяют предположить, что в некоторых системах с менее массивными звездами-хозяевами приливные взаимодействия позволяют горячим юпитерам выровнять ось вращения звезды-хозяина так, чтобы она совпадала с их орбитой.

Новые данные, полученные с помощью наземных и космических телескопов, помогают ученым узнать больше об экзопланетах. В апреле группа астрономов, в том числе из Университета Джонса Хопкинса, сообщила о результатах изучения атмосфер сверхгорячих юпитеров, которые стали возможны благодаря наблюдениям космического телескопа «Хаббл».
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0611130244

Исследователи обнаружили новый вид родственника бозона Хиггса в самых неожиданных местах

(Adrienne Bresnahan/Moment/Getty Images)

Иногда открытие новой физики требует безумных затрат энергии. Большие машины. Шикарное оборудование. Бесчисленные часы просеивания кипы данных.

Иногда правильное сочетание материалов может открыть дверь в невидимые миры в пространстве размером немногим больше столешницы.

Возьмите это новое. например, относительно бозона Хиггса. Он был найден скрытым в куске слоистых кристаллов теллура комнатной температуры. В отличие от своего знаменитого кузена, чтобы обнаружить его, не потребовались годы разбивания частиц. Просто умелое использование некоторых лазеров и хитрость, позволяющая распутать квантовые свойства их фотонов.

«Не каждый день вы находите новую частицу на столе, — говорит Кеннет Берч, физик из Бостонского колледжа и ведущий соавтор исследования, объявившего об открытии частицы.

Бёрч и его коллеги заметили то, что известно как осевая мода Хиггса, квантовое колебание, которое технически квалифицируется как новый тип частицы.

Как и многие другие открытия в квантовой физике, наблюдение теоретического квантового поведения в действии приближает нас к обнаружению потенциальных трещин в Стандартной модели и даже помогает нам сосредоточиться на решении некоторых из оставшихся больших загадок.

«В физике частиц высоких энергий было предсказано обнаружение аксиального бозона Хиггса для объяснения темной материи», — говорит Берч.

«Однако его никогда не наблюдали. Его появление в системе конденсированного вещества было совершенно неожиданным и предвещало открытие нового состояния с нарушенной симметрией, которого раньше не было. было предсказано.»

Прошло 10 лет с тех пор, как бозон Хиггса был официально идентифицирован среди бойни столкновений частиц исследователями CERN. Это не только положило конец охоте за частицей, но и частично закрыло последнюю коробку Стандартной модели — зоопарк фундаментальных частиц, составляющих естественный набор кирпичей и известкового раствора.

С открытием поля Хиггса мы могли, наконец, подтвердите наше понимание того, как компоненты модели набирали массу в состоянии покоя. Это была огромная победа физики, которую мы до сих пор используем для понимания внутренней механики материи.

Хотя любая отдельная частица бозона Хиггса существует всего доли секунды, это частица в прямом смысле этого слова. слова, ненадолго мелькнувшего в реальности как дискретное возбуждение в квантовом поле.

Однако существуют и другие обстоятельства, при которых частицы могут наделять массой. Нарушение коллективного поведения выброса электронов, называемого, например, волной плотности заряда, могло бы помочь.

Эта версия Хиггса «чудовище Франкенштейна», называемая модой Хиггса, также может проявляться с черты, которых нет у его менее лоскутного родственника, такие как конечный градус углового момента (или спина).

Спин-1 или осевая мода Хиггса не только выполняет ту же работу, что и бозон Хиггса. при очень специфических обстоятельствах она (и подобные ей квазичастицы) может предоставить интересную основу для изучения теневой массы темной материи.

В качестве квазичастицы аксиальную моду Хиггса можно увидеть только в результате коллективного поведения толпа. Чтобы обнаружить его, нужно знать его сигнатуру среди потока квантовых волн, а затем иметь способ просеять его из этого хаоса.

Направляя идеально когерентные лучи света от двух лазеров через такой материал, а затем наблюдая за предательскими сигналами. В отличие от экстремальных условий, обычно требуемых для наблюдения новых частиц, это было сделано при комнатной температуре. в настольном эксперименте, где мы достигаем квантового управления модой, просто изменяя поляризацию света», — говорит Берч.

Возможно, может быть множество других подобных частиц, появляющихся из путаницы частей тела, создающих экзотических квантовых материалов. Имея возможность легко увидеть их тень в свете лазера, можно открыть целый список новой физики.

Это исследование было опубликовано в Nature.
https://rwspace.ru/news/issledovateli-o … estah.html