Почему у Меркурия такое большое ядро? Ответ – магнетизм!
В новом исследовании брошен вызов распространенной гипотезе, объясняющей, почему Меркурий имеет такое большое по отношению к размеру мантии ядро. На протяжении десятилетий ученые считали, что столкновения с другими небесными телами в эпоху формирования Солнечной системы привели к потере Меркурием большей части материала мантии, в результате чего у планеты осталось металлическое ядро, покрытое лишь тонким слоем силикатного материала. Однако в новом исследовании показано, что столкновения здесь не причем – ответ кроется в солнечном магнетизме.
Уильям МакДонох (William McDonough), профессор Мэрилендского университета, США, совместно с коллегами из других стран разработал модель, согласно которой на плотность, массу и содержание железа ядра каменистой планеты оказывает влияние положение планеты в магнитном поле Солнца.
Ранее МакДонох разработал модель состава материала Земли, которая часто используется планетологами для определения состава экзопланет. (Этот фундаментальный труд был процитирован в научной литературе более 8000 раз).
Согласно новой модели МакДоноха, во время ранней эволюции Солнечной системы большую роль играла аккреция железа под действием магнитного поля Солнца. Чем ближе к Солнцу, тем больше железа притягивалось магнитным полем и двигалось в сторону звезды. Таким образом в аккреционном диске вокруг нашего светила имел место градиент содержания железа – чем ближе к звезде, тем выше относительное содержание железа.
Когда в аккреционном диске началось формирование планет, железо под действием гравитации начало коалесцировать в ядра будущих планет – и из-за описанного выше градиента концентрации железа в диске самая близкая к Солнцу планета, Меркурий, получила самое богатое железом и самое крупное ядро. При переходе от этой самой внутренней планеты к Венере и Земле, расположенным чуть дальше, а затем и к Марсу, наблюдается постепенное снижение отношение железа в ядре к каменистым породам, что хорошо соответствует предложенной модели, отмечает МакДонох.
Стоит отметить также, что у этой новой модели есть один существенный недостаток – она предполагает зависимость состава планет от параметров магнитного поля в эпоху формирования планетной системы – которые можно проследить назад во времени в случае Солнца, но невозможно рассчитать на основе наблюдения для случая далеких звезд, указывают авторы.
Звездный взрыв в 1054 году н.э. был третьей разновидностью сверхновой*
Астрономы нашли убедительные доказательства того, что есть третий тип появления сверхновых, питаемые давно подозреваемым взрывным механизмом, который может объяснить яркую сверхновую, наблюдавшуюся людьми 1000 лет назад и породившую прекрасную Крабовидную туманность.
Доказательство - взрывающаяся звезда, наблюдаемая в 2018 году, первая, которая соответствует всем шести критериям гипотетического типа сверхновой, называемой сверхновой с электронным захватом.
Крупные звезды - красные сверхгиганты размером примерно в 10 наших Солнц - коллапсируют в центре, когда в их ядрах заканчивается топливо, в результате чего внешние слои взрываются и после них остается нейтронная звезда или черная дыра. Звезды, менее массивные -примерно восемь наших Солнц, и у которых есть звезда-компаньон, вероятно, сначала сжимаются до белого карлика, который затем притягивает на себя материю от соседней звезды, пока не испытывает термоядерный взрыв, который разносит его вдребезги.
Звезды между 8 и 10 солнечными массами теоретически должны взрываться по-другому. Их огромное внутреннее давление заставило бы электроны сливаться с атомными ядрами, вызывая внезапное падение давления электронов, которое ускоряет коллапс и последующий взрыв окружающих слоев. То, что останется позади, будет нейтронной звездой, немного более массивной, чем наше Солнце.
Сверхновая 2018 года, получившая название SN 2018zd, и ее звезда-прародительница, соответствуют профилю сверхновой с электронным захватом и типу массивной звезды, которая подверглась бы такому взрыву. Яркая сверхновая, наблюдавшаяся по всему миру в 1054 году н. э., которая была видна днем в течение 23 дней, имела характеристики, напоминающие SN 2018zd - в частности, очень длительное свечение, которое делало ее видимой ночью в течение почти двух лет, предполагая, что она тоже была сверхновой с захватом электронов.
«Это самый известный случай для этой интересной категории сверхновых, которая находится между диапазоном масс для взрывающегося белого карлика и железным ядром массивной звезды, которая коллапсирует, а затем отскакивает и взрывается, так называемой сверхновой с коллапсом ядра», - сказал Алекс Филиппенко, профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли. Это исследование значительно расширяет наше понимание последних стадий звездной эволюции».
Филиппенко и группа астрономов во главе с Дайчи Хирамацу, аспирантом Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и обсерватории Лас-Камбрес (LCO), всемирной сети роботизированных оптических телескопов, сообщили об этих результатах сегодня в журнале Nature Astronomy. Они являются членами Глобального проекта сверхновых, всемирной команды ученых, которая использует десятки телескопов на Земле и в космосе для наблюдения сверхновых.
«Термин "Розеттский камень" слишком часто используется в качестве аналогии, когда мы находим новый астрофизический объект, но в данном случае, я думаю, он подходит. Эта сверхновая буквально помогает нам расшифровать тысячелетние записи из культур по всему миру», - сказал Эндрю Хауэлл, штатный ученый в LCO, профессор физики в университете Санта-Барбары. «В процессе он учит нас фундаментальной физике - как создаются некоторые нейтронные звезды, как живут и умирают экстремальные звезды, и как создаются и рассеиваются по Вселенной элементы, из которых мы сделаны».
Открытие астронома-любителя
Вскоре после того, как сверхновая была замечена астрономом-любителем Коити Итагаки в Японии, член команды Шайлер Ван Дайк, бывший аспирант Филиппенко и старший научный сотрудник Калифорнийского технологического института, смог получить изображение сверхновой с помощью Космического телескопа Хаббл. Он сравнил снимки с более ранними снимками космического телескопа Хаббл этой области неба и положительно идентифицировал звезду-прародительницу в галактике NGC 2146, примерно в 31 миллионе световых лет от Земли.
«Это здорово, когда у нас есть снимки Хаббла как до взрыва, так и после, потому что мы можем уверенно определить, какая звезда взорвалась из точного местоположения сверхновой», - сказал Ван Дайк.
«Это был один из ключевых компонентов, который никогда не был идентифицирован ранее для других кандидатов на захват электронов сверхновых - у нас никогда не было жизнеспособной идентифицированной звезды - прародителя, звезды, которая взрывается», - сказал Филиппенко.
Идентификация звезды-прародителя позволила команде сравнить характеристики звезды и сверхновой с характеристиками, предсказанными членом команды Кеничи Номото из Института физики и математики Вселенной Кавли при Токийском университете. Впервые он выдвинул гипотезу о сверхновой такого типа в 1980 году.
Согласно моделям Номото и других астрономов, такие звезды должны иметь большую массу - от 8 до 10 солнечных масс - но терять большую ее часть перед взрывом, и эта масса должна быть необычного химического состава, богатой гелием, углеродом и азотом, но с низким содержанием кислорода. Взрыв сверхновой с захватом электронов должен быть слабым, примерно в 10 раз менее энергичным, чем коллапс ядра сверхновой; иметь мало радиоактивных осадков, в первую очередь радиоактивного никеля; и иметь много богатых нейтронами элементов, таких как кислород, неон и магний, в ядре.
Вот что они обнаружили. Звезда-прародитель была массивной суперсимптотической гигантской звездой ветви (SAGB) - то есть старым, раздутым красным гигантом, самой большой звездой возможного диаметра. Наблюдения показали, что она потеряла значительную часть своей массы до взрыва, и газ, окружавший звезду до взрыва, соответствовал ожидаемому химическому составу. Взрыв был относительно слабым для сверхновой типа II, произвел мало радиоактивного никеля и показал сильные эмиссионные линии богатого нейтронами элемента, стабильного никеля.
Яркость и тусклость этой сверхновой с течением времени напоминали яркость нескольких других необычных сверхновых, которые были отнесены к типу II-Р, потому что их светоотдача сначала постоянна, а затем падает до очень низкого уровня примерно через 100 дней после взрыва. Эта слабость вызвана дефицитом радиоактивного никеля.
Новые открытия пролили свет на некоторые загадки сверхновой 1054 года н. э., которая взорвалась в галактике Млечный Путь и была широко упомянута в китайских и японских записях. Полученный остаток - Крабовидная туманность - был изучен очень подробно, и сверхновая была лучшим кандидатом на сверхновую с электронным захватом. Новый результат повышает уверенность в том, что SN 1054 была сверхновой с электронным захватом, утверждает команда.
Эта гипотеза также объясняет, почему эта сверхновая была относительно яркой по сравнению с ожиданиями, основанными на ранних моделях сверхновых с электронным захватом: ее светимость, вероятно, была искусственно увеличена выбросом сверхновой, столкнувшимся с материалом, отброшенным звездой-прародителем, как это было видно в SN 2018zd.
«Люди предполагали, что сверхновая Крабовидной туманности была сверхновой с электронным захватом, но я думаю, что SN 2018zd делает эту ассоциацию сильнее», - сказал Филиппенко. «Теперь мы пришли к пониманию того, что сверхновая с электронным захватом может стать более заметной в течение более длительного времени, чем можно было бы ожидать, основываясь только на первоначальной теории 40 лет назад».
Филиппенко и его команда надеются найти больше примеров этой третьей разновидности сверхновых, которые должны быть относительно близки, чтобы астрономы могли идентифицировать звезду-прародительницу каждой из них, которая обычно слаба, и зафиксировать долгосрочное свечение от выброса. https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0703122857
Может ли Вселенная быть закольцована и бесконечна
Проанализировав данные о древнейшем излучении во всей Вселенной, физики остались в недоумении и предположили, что мироздание может быть замкнуто в петлю.
Василий Макаров
Представьте себе, что вы отправляетесь в космическое путешествие. Вы проплываете мимо Марса, Нептуна, Плутона, пронзаете пространство Млечного пути, вылетаете за пределы галактики, затем галактического кластера... Что же ждет дальше?
Весьма вероятно, что в конечном итоге вы вернетесь на исходную.
Ученые утверждают, что существует небольшая вероятность того, что Вселенная замкнута и представляет собой своего рода петлю. Все дело в том, что команда повторно проанализировала данные о космическом излучении, которое считается старейшим явлением во всей известной нам вселенной и, возможно, помнит еще Большой взрыв. И в данных этих обнаружилась странная аномалия.
Обзор данных эксперимента Европейского космического агентства выявил значительно больше случаев гравитационного линзирования микроволнового света (который и составляет космическое фоновое излучение), чем ожидалось. Это особенно озадачивает, потому что ученые в настоящее время не могут объяснить, как именно гравитация могла бы искривить этот микроволновый свет.
Чтобы учесть расхождения в своих расчетах, ученые добавили переменную A_lens в свою модель Вселенной. Но команда признает, что ее трудно согласовать с прочими известными параметрами, такими как общая теория относительности Эйнштейна. И вот почему: полученное стандартное отклонение 3,5 сигма намного ниже интервала в 5 сигма, на который физики полагаются для подтверждения теории.
Доказательства замкнутой системы мироздания есть и в другом документе космологов Кембриджского университета: когда они сравнил свои результаты с другими наборами данных, то вывели идею плоской, бесконечной Вселенной. В результате все еще больше запутались.
Подтверждение этой теории создаст огромную проблему для физиков и разрушит многие наши представления о Вселенной. Только время и большее число исследований помогут нам наконец докопаться до истины и понять, в какой Вселенной мы живем. https://www.popmech.ru/science/520824-m … -otkrytie/
На Солнце произошла мощнейшая за 4 года вспышка
Последний раз вспышки большей силы регистрировались на нашей звезде 6 сентября 2017 года.
Согласно данным, поступающим с космического спутника NASA GOES-16 программы «Geostationary Operational Environmental Satellite», 3 июля на Солнце произошла вспышка X-класса, ее пик пришелся на 17:29 по московскому времени и составил X1.79. Вспышка, являющаяся самой мощной с сентября 2017 года, сопровождалась выбросом корональной массы.
Анимация, показывающая две солнечные вспышки (X2.2, X9.3), произошедшие 6 сентября 2017 года. Credit: SDO
Согласно принятой шкале в зависимости от силы рентгеновского излучения выделяют 5 баллов вспышек – минимальный, обозначаемый буквой A, затем B, C, M и максимальный X. При этом события A и B считаются слишком слабыми и близкими к порогу чувствительности приборов и по этой причине обычно не принимаются во внимание. В расчет в результате берутся лишь вспышки класса C, M и X.
Признаки жизни: туман на Титане и оползни на Марсе
Ученые моделируют атмосферу Титана и получают молекулы, найденные в атмосфере спутника Сатурна. В марте этого года была предложена новая теория образования оползней на поверхности Марса.
Владимир Губайловский
Люди ищут жизнь вне Земли. И, похоже, найдут
Не только Марс претендует на «жизнь». Одним из небесных тел, на которых возможна жизнь, конечно, только в форме микроорганизмов, является спутник Сатурна Титан. Он меньше Марса, но именно на Титане есть большие пространства поверхностной жидкости. Там есть моря и реки. Это не вода, а метан и этан.
Благодаря исследованию, проведенному IBM в марте 2021 года, команде ученых удалось воссоздать в лаборатории атмосферные условия Титана. Атмосфера на Титане похожа атмосферу Земли, но не такую как сегодня, а такую какой она была около 2,8 миллиардов лет назад, еще до того, как цианобактерии ее радикально изменили, выбрасывая огромное количество кислорода. Тогда небо стало голубым. На Титане под воздействием ультрафиолета и космических лучей, образуются толины — аналоги органических молекул. Исследователи говорят: «Мы залили в сосуд из нержавеющей стали смесь метана и азота, а затем запустили химические реакции посредством электрического разряда, имитируя тем самым условия в атмосфере Титана. Затем мы проанализировали более 100 полученных молекул, составляющих толины Титана, получив изображения с атомным разрешением». Понимание того, как образуются толины, может многое прояснить о метановом цикле Титана и возможности развития атмосферы по направлению к жизни.
А на Марсе астрохимики исследуют оползни на поверхности планеты. На некоторых марсианских склонах в теплое время года появляются темные полосы. Они известны как Recurring Slope Lineae или RSL и сначала считались потоками соленой воды на Марсе. Это предположение было скорректировано после того, как наблюдения показали, что потоки вели себя как песок, хотя это не объясняло их сезонный характер. Теперь новая гипотеза пытается связать эти два наблюдения. Существует двухэтапный процесс создания RSL. Во-первых, подземный водный лед должен смешаться с комбинацией солей хлора и сульфатов, чтобы создать тип суспензии, дестабилизирующей реголит в этом районе. Затем сухой ветер и пыльные бури Марса раздувают дестабилизированный материал.
Нет, это не потоки воды. Но марсоход Persevance будет искать не только подпочвенный лед, но и подпочвенную воду. Для этого он оборудован специальным георадаром (Radar Imager for Mars' subsurface experiment, RIMFAX), для получения изображений грунтов разной плотности и подповерхностных горных пород для обнаружения подземного водяного льда и соляного рассола на глубине до 10 м. Если есть даже очень густой соляной рассол — наличие микробиологических форм жизни высоко вероятно..
Марсоход Curiosity работает на Марсе с 2011 года. Он исследует кратер Гейла. Perseverance совершил посадку в кратере Езеро. Расстояние между ними более 3000 километров. Они сообщаются с центрами управления на Земле через спутниковую связь, друг с другом они не связаны. Но на Марсе сейчас работают два марсохода, и они исследуют планету, анализируют почву и атмосферу, ищут подпочвенную жидкую и замороженную воду, пытаются обнаружить биосигнатуры — следы жизни. Это начало. https://www.popmech.ru/science/677263-p … e-1-marta/
«Токсичный коктейль»: почему земным организмам не выжить на Марсе
Марс последнее время преподносит все больше сюрпризов. То там найдут воду, то высохшие озера, и возможность того, что там когда-нибудь можно будет жить, кажется все реальнее — но стоит несколько приглушить оптимизм.
Николай Кудрявцев
Марс — планета недружелюбная. Там очень холодно, почти нет жидкой воды, а ультрафиолет постоянно бомбардирует поверхность планеты. А еще в ее почве куча перхлоратов.
Перхлораты — это химические вещества, которые часто используют в ракетном топливе, но многие исследования показали, что они находятся в большом количестве прямо в марсианской почве. В 2017 году исследователи из Эдинбургского университета выяснили, что под воздействием ультрафиолета перхлораты убивают бактерии в два раза эффективнее, чем просто ультрафиолетовый свет.
Но это еще не самое худшее. В марсианской почве еще немало перекиси водорода и оксида железа. Когда они соединяются с перхлоратами и облучаются ультрафиолетом, то убивают бактерии уже в 11 раз эффективнее.
Это очень плохие новости для любой потенциальной жизни на Марсе, так как там могут погибнуть все земные бактерии, да и для возможных марсианских перспективы тоже не радужные.
Но надежда для них есть. Этому «марсианскому коктейлю» нужен ультрафиолет для активации, а значит, бактерии на глубине, в самой почве могут выжить. Это должен выяснить новый марсианский вездеход ExoMars, который Европейское космическое агентство собирается запустить в 2022 году. Он оснащен буром и, возможно, сумеет пролить свет на бактериальный вопрос. Хотя с учетом новых данных как раз свет ему проливать и не стоит. https://www.popmech.ru/science/375302-m … my-dumali/
Гамма-всплески продолжают удивлять
В июле 1967 года, в разгар холодной войны, американские спутники, которые были запущены в поисках испытаний советского ядерного оружия, обнаружили нечто совершенно неожиданное.
Vela — название группы спутников, разработанных в рамках элемента Vela Hotel программы США Vela, нацеленных на слежение за соблюдением СССР договора 1963 года о частичном запрещении испытаний ядерного оружия. Название проекта на испанском языке означает “вахта”, “дозор”.
В статье 1973 года, в которой было собрано более дюжины загадочных событий, астрономы окрестили вспышки гамма-всплесками.
Затем, в 1997 году, итальянский и голландский спутник BeppoSAX подтвердил, что гамма-всплески были внегалактическими, в некоторых случаях происходившими за многие миллиарды световых лет от нас.
Чтобы объяснить, насколько яркими были эти объекты, даже при наблюдении за ними с таких расстояний, астрономы осознали, что вызвавшие их события должны быть невообразимо мощными. “Мы думали, что невозможно получить такое количество энергии при взрыве от любого объекта во Вселенной“, – сказала Сильвия Чжу (Sylvia Zhu), астрофизик из DESY.
Гамма-всплеск излучает такое же количество энергии, как и сверхновая, когда звезда коллапсирует и взрывается, но за секунды или минуты, а не за недели. Их пиковая светимость может быть в 100 миллиардов раз больше, чем у нашего Солнца, и в миллиард раз больше, чем даже у самых ярких сверхновых звезд.
Как оказалось, удачно, что они были так далеко. “Если бы в нашей галактике произошел гамма-всплеск, и на нас была направлена струя, лучшее, на что вы могли бы надеяться, – это быстрое исчезновение, потому что наихудший сценарий, если источник находится дальше, может привести к превращению части азота и кислорода в атмосфере в двуокись азота. Атмосфера станет коричневой. Это будет медленная смерть “.
Гамма-всплески бывают двух видов: длинные и короткие. Считается, что первые, которые могут длиться до нескольких минут или около того, являются результатом того, что звезды, масса которых более чем в 20 раз превышает массу нашего Солнца, коллапсируют в черные дыры и взрываются как сверхновые. Последние, которые длятся всего около секунды, вызваны слиянием двух нейтронных звезд (или, возможно, нейтронной звездой, сливающейся с черной дырой), что было подтверждено в 2017 году.
Сочетание скорости при высокой энергии и фокусировке в струе делает их чрезвычайно яркими. Считается, что в среднем каждый день в видимой Вселенной происходит один наблюдаемый гамма-всплеск .
До недавнего времени единственным способом изучения гамма-всплесков было наблюдение за ними из космоса, поскольку озоновый слой Земли блокирует попадание гамма-лучей на поверхность. Но когда гамма-лучи входят в нашу атмосферу, они сталкиваются с другими частицами. Эти частицы двигаются быстрее скорости света в воздухе, что приводит к излучению синего свечения, известного как черенковское излучение.
Эффект Вавилова — Черенкова, эффект Черенкоа, излучение Вавилова — Черенкова, черенковское излучение — свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, движущейся со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде. Детекторы, регистрирующие черенковское излучение, широко используются в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей и направлений движения. Если известна масса порождающих черенковское излучение частиц, то сразу определяется их кинетическая энергия.
Первое наблюдение такого всплеска было сделано в июле 2018 года комплексом гамма-телескопов под названием High Energy Stereoscopic System (HESS). Излучение исходило не от самого первоначального гамма-всплеска, а от эффекта, называемого послесвечением. В этом случае струя гамма-всплеска столкнулась с материалом, отброшенным от звезды, когда она стала сверхновой. Столкновение разогнало частицы до высоких скоростей, создавая электромагнитное излучение, которое затем достигло Земли.
Ранее в нашем журнале “Всё о Космосе” мы рассказывали, что международная команда астрономов составила каталог из более чем 70 источников высокоэнергетических гамма-лучей, включающий 16 прежде неизвестных источников, в рамках обзора галактики Млечный путь , используя комплекс гамма-телескопов под названием High Energy Stereoscopic System (HESS), расположенный в Намибии.
В статье, опубликованной в журнале Science , ученые наблюдали самое продолжительное высокоэнергетическое послесвечение от гамма-всплеска, используя HESS для изучения GRB 190829A . Они обнаружили, что более высокие энергии сохраняются более чем в пять раз дольше, чем результат 2018 года. “Обнаружить гамма-фотоны очень высоких энергий в срок до трех ночей после [взрыва] – это действительно несто”. Это открытие ставит под сомнение нашу довольно упрощенную модель о том, как возникают гамма-всплески, предполагая, что здесь может иметь место более сложная физика.
Гамма-всплески и их послесвечение также могут сыграть важную роль в нашем понимании Вселенной. Считается, что слияние сверхновых звезд и нейтронных звезд приводит к образованию тяжелых элементов Вселенной, таких как золото и платина, ученые могут отследить, как химический состав изменяется с течением времени. Будущие инструменты, такие как массив черенковских телескопов , который должен быть запущен в 2023 году, смогут изучать эти загадочные всплески более подробно.
Массив черенковских телескопов, сокр. МЧТ (The Cherenkov Telescope Array, сокр. CTA) — международный проект постройки следующего поколения наземных инструментов для исследования космического пространства в диапазоне гамма-излучения от десятков ГэВ до более 100 ТэВ. Обсерваторию предлагается сделать открытой и доступной широкому сообществу астрофизиков. Проект будет состоять из двух массивов черенковских телескопов, одного в северном полушарии с акцентом на изучение внегалактических объектов наиболее низких энергий, а второго в южном полушарии, который должен покрывать полный диапазон энергий и фокусироваться на галактических источниках. Проект МЧТ, не ограничиваясь астрофизикой высоких энергий, выходит в сферы космологии и фундаментальной физики.
Ученые также надеются выяснить, является ли объект, образовавшийся в центре гамма-всплеска, черной дырой или нейтронной звездой.
Спустя полвека после их случайного открытия мы начинаем изучать эти события, как никогда раньше.
Наблюдения, моделирование и искусственный интеллект помогают понять Вселенную
Японские астрономы разработали новый метод, основанный на искусственном интеллекте, который позволяет устранить «шум», встречающийся в астрономических данных по причине того, что галактики имеют разные формы. После обширного «натренировывания» и проверки на крупных искусственных наборах данных, созданных при помощи моделирования на суперкомпьютере, ученые затем применили этот новый инструмент к реальным данным, собранным при помощи телескопа «Субару», и нашли, что распределение массы, полученное с использованием нового метода, хорошо согласуется с распространенными современными моделями Вселенной. Таким образом, в работе представлен новый мощный инструмент для анализа «больших данных» и планируемых новых обзоров неба.
Обзоры неба, поле наблюдения которых охватывает большие площади на небе, могут быть использованы для изучения крупномасштабной Вселенной с применением метода гравитационного линзирования. В случае гравитационного линзирования гравитация объекта, лежащего на переднем плане, например, такого как скопление галактик, может искажать объект, лежащий на заднем плане, такой как более далекая галактика. Крупномасштабная структура Вселенной, состоящая в основном из «темной материи», также может искажать формы далеких галактик, однако ожидаемое влияние линзирования является очень тонким. Для создания карты распределения темной материи, лежащей на переднем плане, требуется усреднение по большому числу галактик в границах зоны.
Но этот метод, основанный на анализе большого числа снимков галактик, сталкивается с проблемой – некоторые галактики имеют весьма необычную истинную форму. В результате становится трудно отличить галактику с истинно искаженной формой от галактики, форма которой искажена в результате линзирования. Эта погрешность называется «шумом, связанным с формой» (shape noise), и она является одним из лимитирующих факторов для исследований крупномасштабной структуры Вселенной.
С целью компенсации шума, связанного с формой галактик, команда японских астрономов использовала ATERUI II, самый мощный в мире астрономический суперкомпьютер, для генерации 25 000 искусственных каталогов галактик на основе реальных данных, собранных при помощи космического телескопа «Субару». Затем к этим «идеальным» данным был добавлен реалистичный «шум», и перед искусственным интеллектом (ИИ) была поставлена задача статистически восстановить из полученного искусственного набора данные, относящиеся к темной материи.
После «тренировки» ИИ смог восстановить прежде недоступные тонкие подробности в наблюдательных данных, и это открывает новые перспективы более глубокого понимания космической темной материи. Затем, используя этот алгоритм ИИ на реальных данных, команда нашла, что распределение массы, лежащей на переднем плане, согласуется со стандартной космологической моделью.
Юнона (Juno), флагманская миссия НАСА к Юпитеру, отмечает сегодня пять лет у самой большой планеты Солнечной системы, пробыв в космосе почти 10 лет с момента своего запуска. Юнона быстро стала одной из самых важных с научной точки зрения миссий НАСА, с ее Ультрафиолетовым спектрографом и передовыми инструментами, используемыми для выявления многих уникальных научных явлений на Юпитере и во всей Солнечной системе.
Недавно две группы ученых опубликовали исследования, раскрывающие тайну зодиакального света Солнечной системы и происхождение утренних полярных сияний Юпитера с помощью приборов Юноны.
Миссия Юноны изменилась
В то время как научная деятельность Юнона дала огромное представление о Юпитере и его семействе лун, ее путешествие по системе Юпитера не совсем оправдало надежды НАСА. Корабль был запущен 5 августа 2011 года на ракете United Launch Alliance Atlas V 551 с того, что тогда было военно-воздушной станцией на мысе Канаверал, штат Флорида.
Миссия совершила единственного гравитационного маневра у Земли 9 октября 2013 года, когда аппарат приблизился до 559 км от уровня моря Земли.
После этого единственный двигатель Юноны включился для маневра торможения на 2102 секунды, снизив скорость корабля на 542 м/с, чтобы достичь высокоэллиптической полярной орбиты вокруг планеты. Эта начальная орбита вывела аппарат на расстояние 4200 км в перигее (точка ближайшего сближения на орбите Юпитера) и на расстояние 8,1 миллиона км в апогее.
Во втором перигее в октябре 2016 года, почти через 107 дней после прибытия, Юнона должна была снова запустить свой двигатель, чтобы уменьшить свою орбиту с периодом всего в 14 дней - своей запланированной научной орбиты. Однако буквально за несколько дней до запланированных маневра ученые получили с корабля данные, свидетельствующие о том, что гелиевые клапаны в двигательной установке не открываются, как предполагалось.
НАСА решило не рисковать, поскольку поиск неисправностей продолжался. 17 февраля 2017 года НАСА объявило о решении оставить Юнону на своей 53,5 - дневной орбите и выполнить миссию оттуда, посчитав дальнейшее использование двигателя слишком рискованным для миссии.
В июне 2018 года миссия была продлена до июля 2021 года. Несмотря на воздействие интенсивных радиационных полей Юпитера, Юнона держится на удивление хорошо, что свидетельствует об инженерах, которые проектировали корабль, и людях, которые его построили. В январе 2021 года НАСА вновь продлило миссию, основанную на этих результатах, до сентября 2025 года.
Второе продление включало в себя планы полета корабля мимо Ганимеда, Европы и Ио - первый из которых произошел 7 июня 2021 года, когда Юнона прошла в пределах 1038 км от Ганимеда.
Облет Европы на расстоянии 320 км запланирован на конец 2022 года, а в 2024 году последуют два облета Ио на расстоянии 1500 км. Эти встречи предназначены для того, чтобы дать планировщикам предстоящих миссий Europa Clipper и JUICE от НАСА и ЕКА лучшие данные перед запусками и прибытием этих аппаратов.
В сентябре 2025 года, или когда начнутся системные сбои (в зависимости от того, что произойдет раньше), Юнона целенаправленно сойдет с орбиты в атмосферу Юпитера. Подобно Галилею на Юпитере и Кассини на Сатурне до нее, огненный конец Юноны защитит потенциальную жизнь планеты от загрязнения Земли, которое зонд мог бы оставить после себя, если бы его оставили бесконтрольно летать в системе Юпитера, где гравитация могла бы в конечном итоге привести к тому, что аппарата столкнется с одной из лун.
Полярные сияния Юпитера
Хотя ни для кого не секрет, что Юпитер и другие планеты в нашей солнечной системе имеют полярные сияния, утренние бури Юпитера похожи на земные сияния - и чрезвычайно мощные.
Утренние авроральные бури наблюдались как наземными, так и орбитальными лабораториями; однако из-за наблюдений, проводимых вдали от Юпитера, земные телескопы никогда не могли видеть ночную сторону Юпитера при наблюдении полярного сияния.
«Наблюдение за полярным сиянием Юпитера с Земли не позволяет заглянуть дальше лимба, на темную сторону полюсов Юпитера», - сказал доктор Бертран Бонфонд из Льежского университета в Бельгии. «Исследования другими космическими аппаратами - Вояджером, Галилеем, Кассини - происходили с относительно больших расстояний и не проходили над полюсами, поэтому они не могли видеть полной картины».
Однако полярная орбита Юноны идеальна. Вот почему данные Юноны действительно меняют правила игры, позволяя нам лучше понять, что происходит на темной стороне, где рождаются рассветные бури.
Утренние полярные сияния состоят из кратковременного, интенсивного и расширяющегося сияния северного и южного полюсов Юпитера в области линии терминатора Юпитера - области, где день разделяется на ночь.
Исследования Бонфонда и др. показывают, что авроральные штормы рождаются на темной стороне планеты и становятся более светящимися, когда они вращаются на Юпитере в дневное время. Эти бури, будучи полностью освещенными, излучают сотни тысяч гигаватт ультрафиолетового излучения и сбрасывают в верхние и нижние слои атмосферы Юпитера в десять раз больше энергии, чем обычные полярные сияния.
При более внимательном рассмотрении данных Бонфонд и др. заметили специфическую черту этих бурь. «Когда мы посмотрели на всю последовательность утренних штормов, мы не могли не заметить, что они очень похожи на тип земных полярных сияний, называемых суббурями», - сказал Чжунхуа Яо, член команды в Университете Льежа.
Суббури наблюдаются на Земле и вызваны возмущениями в магнитосфере, которые высвобождают энергию в ионосферу. Любопытно, однако, что Земля и Юпитер имеют чрезвычайно разные магнитосферы, что вызывает вопросы о том, как и почему суббури происходят на гиганте нашей Солнечной системы.
На Земле эти процессы находятся под влиянием солнечной активности и взаимодействия магнитосферы с солнечным ветром. На Юпитере в магнитосфере преобладают заряженные частицы, вылетающие из Ио, частицы, которые ионизированы и захвачены внутри магнитосферы из-за интенсивного магнитного поля Юпитера.
«Сила, которой обладает Юпитер, поразительна. Энергия этих утренних сияний - еще один пример того, насколько мощна эта гигантская планета на самом деле», - сказал Скотт Болтон, главный исследователь Юноны из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио.
Зодиакальные огни
В дополнение к науке о Юпитере и его спутниках, Юнона также занималась наукой о нашей Солнечной системе в целом.
После своего запуска в 2011 году Юнона прошла пятилетнюю летную фазу до прибытия на Юпитер. За это время космический аппарат зафиксировал частицы пыли, врезавшиеся в его приборы и корпус. Пыль, обнаруженная с помощью Усовершенствованного звездного компаса Юноны (ASC), небольшого прибора на магнитометре Юноны, который делает снимки неба, окружающего корабль, каждую четверть секунды, чтобы определить ориентацию и вращение космического корабля. Ученые надеялись, что одна из камер засечет неоткрытый объект в космосе и запрограммирует аппарата на то, чтобы сообщать о любых объектах, появляющихся на нескольких последовательных изображениях, которые он не сможет идентифицировать.
Поэтому, когда камера начала отсылать изображения неопознанных объектов вокруг Юноны, Йоргенсен и другие попытались выяснить, что это такое. «Мы смотрели на изображения и говорили: Что это может быть?» - сказал Йоргенсен.
Подсчитав размер и скорость материала на снимках, команда обнаружила, что эти частицы представляют собой субмиллиметровые кусочки солнечных панелей Юноны, отколотые пылинками, движущимися со скоростью 16 000 км/ч.
«Каждый кусок мусора, который мы отслеживали, регистрирует воздействие межпланетной пылевой частицы, что позволяет нам составить распределение пыли вдоль пути Юноны», - сказал Джек Коннерни, руководитель исследования магнитометра и заместитель главного исследователя Юноны.
Изучая эти данные, Йоргенсен и Коннерни заметили, что большая часть столкновений произошла между Землей и поясом астероидов. Это было важное открытие, потому что ученые еще не смогли точно измерить распределение этих пылевых частиц, поскольку прошлые миссии по сбору и анализу пыли были ограничены их доступными областями сбора пыли.
Однако солнечные панели Юноны имели в 1000 раз большую площадь поверхности для сбора пыли, чем предыдущие детекторы.
Но какое это имеет отношение к зодиакальному свету, иногда слабым полосам света, простирающимся от горизонта непосредственно перед рассветом или сразу после заката, вызванным отражением крошечных частиц пыли в облаках частиц, вращающихся вокруг Солнца по всей нашей Солнечной системе?
«Пыль, которую обнаружила Юнона, это пыль, которую мы видим как зодиакальный свет», - сказал Йоргенсен.
Внешний край пылевого облака заканчивается примерно в 2 а. е. от Солнца, немного дальше орбиты Марса. И Юпитер имеет много общего с этим, поскольку гравитация массивной планеты действует как своего рода щит против частиц, предотвращая их выход в глубокий космос. Но в то время как Юпитер ограничивает полет пыли, которую мы спорадически видим как зодиакальный свет, есть другая планета, с которой исходит пыль - Марс.
Используя данные Juno, Йоргенсен и др. разработали модель для представления дисперсии пыли и отражения света во всей Солнечной системе. Модель зависела от двух величин: наклона пыли к эклиптике и ее орбитального эксцентриситета. Когда Йоргенсен и др. используя орбитальные параметры Марса (единственный объект примерно в 2 а.е., который мог бы объяснить присутствие пыли), модель правильно предсказала, где будут зодиакальные огни.
«Это, на мой взгляд, подтверждение того, что мы точно знаем, как эти частицы вращаются по орбите в нашей Солнечной системе и откуда они летят», - сказал Коннерни.
В частности, команда предположила, что именно знаменитые/печально известные пылевые бури Марса в конечном счете ответственны за межпланетное пылевое облако, хотя точно, как эта пыль вылетела с Марса, потребует дальнейшего изучения. https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0705152104
Физики убедились в равенстве темпов распада W-бозонов на мюоны и таоны
Сравнение относительного темпа распада W-бозона на лептоны третьего и второго поколения с теоретическим прогнозом Стандартной модели ATLAS Collaboration / Nature, 2021
Физики проследили за распадом W-бозонов на детекторе ATLAS Большого адронного коллайдера и сравнили темпы, с которыми в этом процессе рождаются таоны и мюоны. Оказалось, что тех и других частиц образуется поровну в пределах ошибки измерений — это согласуется с аксиомой Стандартной модели о лептонной универсальности и устраняет несогласие с теоретическим прогнозом, которое наблюдалось в подобном анализе восемь лет назад. Статья опубликована в журнале Nature.
В Стандартной модели лептонами называются фундаментальные частицы с полуцелым спином, не участвующие в сильных взаимодействиях. Среди лептонов выделяют три поколения, каждое из которых состоит из электрически заряженной частицы и ее нейтрального напарника — нейтрино. К первому поколению вместе со своим типом нейтрино относится электрон, ко второму — более массивный мюон, к третьему — еще более тяжелый таон.
Согласно нынешним представлениям, имеет место лептонная универсальность — каждое из поколений частиц участвует в электрослабых взаимодействиях по одному и тому же механизму, то есть с точки зрения этих процессов следующее поколение лептонов является утяжеленной копией предыдущего.
Удобный способ проверить это утверждение — наблюдать за распадами W-бозонов — электрически заряженных и массивных переносчиков слабого взаимодействия. Если постулат Стандартной модели о лептонной универсальности справедлив, то W-бозон с почти одинаковой вероятностью (с небольшими поправками из-за разных масс продуктов распада) распадается на каждую из трех лептонных пар — это означает равенство темпов рождения электронов, мюонов и таонов вместе с их типами нейтрино (или соответствующих античастиц, в зависимости от заряда W-бозонов).
Для электронов и мюонов эти темпы уже сравнивали на экспериментах LEP, LHCb и ATLAS — экспериментальный результат совпал с прогнозами Стандартной модели с точностью до процента. Однако в наиболее точном до недавнего времени эксперименте с участием таонов этих частиц по сравнению с мюонами зарегистрировали больше, чем ожидалось — тогда отклонение от теоретического значения превысило стандартную ошибку измерений. Кроме того, в недавних работах сообщается об указаниях на нарушение лептонной универсальности для электронов и мюонов на уровне значимости до трех стандартных отклонений.
Физики коллаборации ATLAS при участии Андреаса Хукера (Andreas Hoecker) из ЦЕРН уточнили темпы рождения мюонов и таонов в распадах W-бозонов на одноименном детекторе Большого адронного коллайдера. Для анализа они использовали данные протон-протонных столкновений с энергией 13 тераэлектронвольт в системе центра масс, которые детектор собирал с 2015 по 2018 год.
В качестве сигнального процесса выступало рождение пар из t-кварка и его антикварка, которые затем распадались на W-бозоны и b-кварки. W-бозоны, в свою очередь, претерпевали распады на мюоны и таоны вместе с соответствующим типом нейтрино. Тяжелые таоны же, не успев долететь до детектора, также распадались на более легкий мюон и нейтрино. Таким образом, детектор регистрировал сигнальные мюоны двух типов: первичные — то есть родившиеся в распаде W-бозона, и вторичные — родившиеся при распаде таона.
Из-за вторичных мюонов в среднем детектор измерял меньший поперечный (по отношению к оси детектора) импульс частиц, чем если бы среди них были только первичные — вместе с моделированием фоновых процессов это позволило исследователям оценить частоту регистрации первичных и вторичных мюонов и, исходя из этого, сравнить вероятности распада W-бозона на второе и третье поколение лептонов.
С учетом систематических и статистических погрешностей анализа, относительная скорость производства таонов по сравнению с мюонами составила 0,992±0,013 — в пределах ошибки это сходится с предсказанием Стандартной модели, согласно которому эта величина должна быть равна единице с точностью порядка десятитысячных.
Авторы отмечают, что анализ позволил не только разрешить ранее наблюдавшееся несоответствие между теорией и экспериментом и подтвердить лептонную универсальность для старших поколений лептонов в данном типе распадов, но и примерно вдвое улучшить точность измерений по сравнению с предыдущими работами.
Ранее мы рассказывали о том, как лептонную универсальность поставили под сомнение, наблюдая за распадами B-мезонов, и о том, как аномалию в магнитном моменте мюона удалось измерить со значимостью 4,2σ.
IC 4592: отражательная туманность Голубая конская голова
Авторы и права: Адам Блок, Обсерватория Стюард, Университет Аризоны Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Вы видите голову лошади? То, что вы видите на фотографии, это не знаменитая туманность Конская голова, расположенная в созвездии Ориона. Это гораздо более слабая туманность, принимающая знакомую форму на глубоких изображениях. Основная часть комплекса молекулярных облаков, изображенного на этой фотографии – отражательная туманность, занесенная в каталог как IC 4592. Отражательные туманности состоят из очень тонкой пыли, которая обычно выглядит темной, но может принимать голубоватый цвет, отражая высокоэнергичное излучение соседних звезд. В данном случае источником большей части голубого свечения является звезда, расположенная в "глазу" космической лошади. Эта звезда – часть ν Скорпиона – одной из ярчайших звездных систем в созвездии Скорпиона. Еще одна отражательная туманность IC 4601 окружает две звезды, расположенные правее центра картинки. http://www.astronet.ru/db/msg/1747635
Астрономы обнаружили «невидимое» космическое облако, превышающее размером Млечный Путь*
В зияющем вакууме межгалактического пространства таятся что-то большое.
Не галактика, хотя она сопоставимого размера: огромное облако горячего, слабо светящегося газа, больше, чем Млечный Путь, в межгалактическом пространстве.
Ученые полагают, что это облако могло быть отделено от галактики в скоплении, что является первым газовым облаком такого типа, которое мы когда-либо видели. Что еще более удивительно, газ не рассеялся, а остается собранным в течение сотен миллионов лет.
Это не только говорит нам что-то новое об окружающей среде внутри скоплений галактик, но и предлагает новый способ исследования и понимания этих колоссальных структур.
«Это захватывающее, а также удивительное открытие. Оно демонстрирует, что в астрономии, как старейшей из естественных наук, всегда есть новые сюрпризы», — сказал физик Мин Сун из Университета Алабамы в Хантсвилле.
Скопления галактик, как следует из названия, представляют собой группы галактик, которые связаны друг с другом гравитационно. Скопление галактик, где было обнаружено наше «сиротское» газовое облако, называется Abell 1367, или скопление Льва, примерно в 300 миллионах световых лет от нас. Оно содержит как минимум 72 крупные галактики и составляет часть более крупного сверхскопления.
В таких средах часто много чего происходит, и астрономы любят вглядываться в них, чтобы попытаться выяснить, как связана наша Вселенная. В 2017 году астрономы с помощью японского телескопа Subaru обнаружили небольшое теплое облако в Abell 1367; так как его происхождение было неясным, они вернулись с другими инструментами, чтобы рассмотреть его поближе.
Команда под руководством астронома Чонг Ге из Университета Алабамы в Хантсвилле использовала рентгеновский телескоп ЕКА XMM-Newton и Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на Очень Большом Телескопе в дополнение к Subaru — и, к их удивлению, они обнаружили рентгеновское излучение, показывающее, что облако было больше, чем они думали вначале.
Фактически, намного больше — больше, чем галактика Млечный Путь, с массой примерно в 10 миллиардов раз больше Солнца. И, похоже, это не было связано ни с одной известной галактикой в скоплении. Он просто плыло. Но множество данных позволило исследователям измерить температуру газа, что, в свою очередь, позволило понять его происхождение.
Температура облака колеблется от 10 000 до 10 000 000 Кельвинов, что соответствует газу, который можно найти в галактиках, в межзвездной среде. Гораздо более разреженный горячий газ внутри скопления (пространство между галактиками в скоплении) еще горячее — около 100 миллионов Кельвинов.
«Газ в облаке удаляется ударным давлением горячего газа в скоплении, со скоростью от 1000 до 2000 километров в секунду», — сказал Сан.
«Это похоже на то, как ваши волосы и одежда летят назад, когда вы бежите вперед против сильного встречного ветра. После удаления из галактики-хозяина облако изначально холодное и испаряется во внутрикластерной среде, подобно таянию льда летом».
Это увлекательно, но немного странно — потому что исследователи не смогли найти близлежащие галактики, которые могли бы объяснить это недавнее происшествие. Тем не менее, если газ был вырван из галактики сотни миллионов лет назад, почему он не распространился во внутрикластерную среду?
Чтобы решить эту проблему, команда провела расчеты и обнаружила, что магнитное поле может удерживать газовое облако вместе против нестабильностей, которые в противном случае должны были бы разорвать его на части в течение длительных периодов времени.
«Как первое изолированное облако, светящееся как в спектральной линии H-альфа, так и в рентгеновских лучах в скоплении галактик, оно показывает, что газ, удаленный от галактик, может создавать сгустки во внутрикластерной среде, и эти сгустки могут быть обнаружены с помощью оптической съемки в будущем », — сказал Сан.
Моделирование выявило наиболее вероятное месторасположение инопланетной цивилизации в Млечном Пути
Млечному Пути 13 миллиардов лет. Некоторые из самых старых звезд нашей галактики родились в самом начале Вселенной. Мы знаем, что за все эти эоны времени возникла, по крайней мере, одна технологическая цивилизация — мы!
Но если галактика такая древняя, и мы знаем, что она может создавать жизнь, почему мы не находим ее или она нас?
Если бы другая цивилизация была всего на 0,1 процента возраста галактики старше нас, они были бы на миллионы лет дальше нас и, предположительно, более развиты. Если мы уже находимся на пороге отправки жизни в другие миры, не должен ли Млечный Путь сейчас кишеть инопланетными кораблями и колониями?
Может быть. Но также возможно, что мы искали не в том месте. Недавнее компьютерное моделирование Джейсона Т. Райта предполагают, что лучшим местом для поиска древних космических цивилизаций может быть ядро галактики, относительно неизведанная цель в поисках внеземного разума.
Анимация, показывающая поселение в галактике. Белые точки — это неустановленные звезды, пурпурные сферы — это неподвижные звезды, а белые кубы — это транзитный корабль поселения. Образовавшаяся спиральная структура возникает из-за сдвига галактики при расширении волны. Как только центр Галактики будет, достигнут, скорость колонизации резко возрастет. (Credit: Wright et al.) Математические модели космической колонизации пытались определить время, необходимое цивилизации для распространения по Млечному Пути. Учитывая размер Млечного Пути, широкомасштабная галактическая колонизация может занять больше времени, чем возраст самой галактики.
Однако уникальной особенностью нового моделирования является то, что оно учитывает движение звезд в галактике. Млечный Путь не статичен, как предполагалось в предшествующих моделях, а представляет собой бурлящую крутящуюся массу. Колонизационные корабли или зонды будут летать среди звезд, которые сами по себе движутся. Новое моделирование показывает, что движение звезд способствует колонизации, способствуя распространению цивилизации.
Моделирование основано на предыдущем исследовании Джонатана Кэрролла-Нелленбака, который предположил, что гипотетическая цивилизация может распространяться со скоростью ниже световой через движущуюся галактику. В симуляции предполагается, что цивилизация использует корабли, движущиеся со скоростью, сопоставимой со скоростью наших собственных космических кораблей (около 30 км / с).
Когда корабль прибывает в виртуальный обитаемый мир в симуляции, этот мир считается колонией и сам может запускать другой корабль каждые 100000 лет, если другой необитаемый мир находится в пределах досягаемости.
Дальность действия смоделированного космического корабля составляет 10 световых лет с максимальной продолжительностью полета 300 000 лет. Технология виртуальной колонии должна была прослужить 100 миллионов лет, прежде чем исчезнет с возможностью переселения, если другая колония переместится в зону досягаемости из-за галактического движения.
Результаты впечатляют. Вращение галактики порождает волну или «фронт» колонизации. Как только фронт достигает галактического ядра, его плотность катализирует быстрое увеличение скорости колонизации. Даже с очень консервативными ограничениями, наложенными на скорость космических кораблей, большая часть галактики может быть колонизирована менее чем за миллиард лет.
Результаты моделирования подтверждают предыдущие предложения искать в галактическом центре признаки жизни. Центр галактики можно не только быстро колонизировать, но и эффективно сканировать на предмет инопланетных технологий.
У нас есть прямая точка зрения на центр галактики, которая охватывает самую плотную область пространства относительно нас. А поскольку галактика сформировалась изнутри, центр заполнен более старыми планетами, которые дают больше времени для развития жизни.
Центр также служит логическим местом для «разговоров» с центральной точкой галактики. Если вы хотите передать сигнал остальной части галактики, вы можете сделать это из центра, чтобы покрыть диск Млечного Пути. Точно так же, если вы хотите найти сигнал, вы можете посмотреть в тот же центр.
Через миллиард лет гравитационное влияние текущего населения черных дыр выбросит из него все звезды.
Древнее шаровое скопление Palomar 5 возрастом более 10 миллиардов лет содержит популяцию черных дыр, составляющую 20 процентов от его общей массы, заявили астрономы в исследовании, представленном в журнале Nature Astronomy.
«Количество черных дыр в Palomar 5 почти в три раза больше, чем ожидалось. Каждая из них массивнее Солнца примерно в 20 раз, а образовались они в результате вспышек сверхновых, когда скопление было еще очень молодым», – рассказывает Марк Гилес, ведущий автор исследования из Института космических наук при Университете Барселоны (Испания).
Художественное представление популяции черных дыр звездной массы в шаровом скоплении. Credit: ESA/Hubble, N. Bartmann
Шаровое скопление Palomar 5, обнаруженное в 1950 году немецким астрономом Вальтером Бааде, удалено от нас примерно на 80 тысяч световых лет в направления созвездия Змея. Оно обладает двумя отличительными особенностями: это один из самых разреженных кластеров в Галактическом гало, – совокупности старых звезд, окружающих Млечный Путь, – и из него исходят два длинных «хвоста», состоящих из выброшенных светил.
«За последние несколько лет в гало Млечного Пути обнаружено около 30 звездных потоков, однако до сих пор не удавалось понять, как они формируются. Одна из идей заключается в том, что потоки представляют собой остатки от разрушенных скоплений, но ни один из них, кроме связанных с Palomar 5, не прослеживается до источника», – отметил Марк Гилес.
Художественное представление тонких потоков звезд, оторванных от шарового скопления и обвивающих Млечный Путь. Credit: James Josephides (Swinburne Astronomy Productions) and the S5 Collaboration
С целью исследовать эволюцию Palomar 5 и понять его текущую структуру, астрономы провели компьютерное моделирование орбиты и жизненного цикла каждой звезды от формирования скопления до его окончательного рассеивания. Они меняли исходные свойства кластера до тех пор, пока не было найдено хорошее совпадение с данными наблюдений за Palomar 5 и его хвостами.
«Оказалось, что протяженная структура и звездные потоки скопления могут быть связаны с популяцией черных дыр, которые сегодня составляют около 20 процентов его массы. Их содержание превышает критический порог, при котором звезды выбрасываются быстрее и в большем количестве, чем черные дыры. Через миллиард лет гравитационное влияние этих экотических объектов выбросит все звезды из Palomar 5, оставив в нем только черные дыры», – пояснил Марк Гилес.
Авторы исследования приходят к выводу, что богатые черными дырами протяженные кластеры являются возможными прародителями и других наблюдаемых звездных потоков, которые сегодня не имеют связанных с ними источников. https://in-space.ru/astronomy-obnaruzhi … palomar-5/
Рентгеновское излучение со стороны галактики NGC 3894
Используя космический аппарат Chandra («Чандра») НАСА, астрономы изучили рентгеновское излучение со стороны центра молодой радиогалактики, известной как NGC 3894. Результаты этого исследования содержат важную информацию, которая позволит глубже понять природу этой галактики и ее рентгеновское излучение.
Радиогалактики характеризуются огромными потоками радиоизлучения со стороны центральных областей. Черные дыры в центрах этих галактик аккрецируют газ и пыль, генерируя высокоэнергетические джеты, наблюдаемые в радиодиапазоне, которые ускоряют электрически заряженные частицы до высоких скоростей.
Астрономы особенно заинтересованы в изучении ярких в гамма-диапазоне радиогалактик, поскольку они предоставляют уникальную возможность изучать зоны высокоэнергетического излучения и процессы ускорения частиц. Эти источники наблюдаются под углом к оси, и это позволяет исследователям изучать мелкомасштабную структуру джета и ее связь с гамма-излучением.
Галактика NGC 3894 представляет собой эллиптическую галактику, характеризуемую красным смещением 0,01, в центре которой находится компактный радиоисточник 1146+596. Совместные наблюдения пары объектов 1146+596/NGC 3894 показали, что данная галактика является ближайшей к нам и самой молодой из радиогалактик небольшой мощности. Она также является одной из всего лишь нескольких радиогалактик, обнаруженных в высокоэнергетическом гамма-диапазоне.
В новом исследовании команда под руководством Картика Баласубрахманьяма (Karthik Balasubramaniam) из Астрономической обсерватории Ягеллонского университета, Польша, изучила этот источник в рентгеновском диапазоне, анализируя данные, собранные при помощи бортового инструмента Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) космической обсерватории Chandra.
В ходе исследования было обнаружено, что спектр ядра галактики хорошо аппроксимируется комбинацией из ударно ионизированной тепловой плазмы, имеющей температуру порядка 0,8 килоэлектронвольта, а также умеренно поглощающей компонентой, соответствующей степенному закону. Мягкая тепловая компонента оказалась распределенной в масштабе галактики, в то время как жесткое рентгеновское излучение (энергии фотонов которого находились в диапазоне от 6,0 до 7,0 килоэлектронвольт) исходило из неразрешенного ядра.
Исследование также показало линию К-альфа железа на энергии примерно 6,47 килоэлектронвольта, имеющую относительно большую эквивалентную ширину порядка 1 килоэлектронвольта. Эта линия железа, скорее всего, указывает на отражение рентгеновского излучения от нейтральной холодной поглощающей среды, находящейся в центральных областях галактики NGC 3894. Астрономы добавили, что эти находки делают галактику NGC 3894 первым высокоэнергетическим гамма-источником, для которого была обнаружена К-альфа линия железа.
В исследовании также было открыто, что масса центральной сверхмассивной черной дыры системы составляет примерно 2 миллиарда масс Солнца, а минимальная кинетическая энергия компактных джетов источника 1146+596 находится на уровне 2 тредециллионов (42 нуля) эргов в секунду.
Обнаружены летящие в космосе невидимые планеты размером с Землю
Фото: Globallookpress.com
Астрономы обнаружили новые доказательства существования планет-бродяг, которые свободно летят в космическом пространстве, а не вращаются вокруг родительских звезд. Они нашли четыре новых кандидата, чья масса сравнима с массой скалистых планет, аналогичных Земле. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Исследователи проанализировали данные, полученные в 2016 году во время двухмесячной миссии K2 космического телескопа НАСА Kepler, который проводил наблюдения за звездами в области размером 3,7 градуса в балдже (центральный яркий эллипсоидный компонент) Галактики. Они обнаружили 27 кратковременных сигналов микролинзирования, когда некий невидимый объект искажает свет фоновых звезд и галактик, одновременно усиливая их яркость. Длительность событий варьировалась от часа до 10 дней, при этом четыре самых коротких сигнала соответствуют объектам размером с Землю.
Короткие сигналы не сопровождались более длительными, что могло бы указывать на присутствие родительской звезды. Таким образом, события могут относиться к свободно летящим планетам. Такие объекты, возможно, первоначально сформировались в протопланетном облаке до того, как были выброшены гравитационным притяжением других, более тяжелых планет.
Примерно одна из миллиона звезд в Млечном Пути подвергаются микролинзированию в любой момент времени, однако лишь несколько процентов этих событий вызваны планетами. Хотя сам телескоп Kepler не являлся хорошим инструментом для наблюдения микролинзирования в плотном поле объектов в центре Галактики, исследователи использовали новое программное обеспечение для обработки фотометрических данных, который позволил обнаружить как известные событий микролинзирования, так и новые. https://lenta.ru/news/2021/07/06/planets/
Цвет Плутона: исследователи опровергают старое заблуждение
Новое исследование показывает, что старые изображения Плутона могли привести к неточности. В частности, это касается красных пятен на его поверхности.
Еще в 2006 году ученые лишили Плутон статуса планеты. Но это не значит, что мы уже знаем об этом небесном теле все. На самом деле, есть один вопрос, который годами занимал астрономов: что это красные пятна, которые можно увидеть на изображениях Плутона? И на это уже вроде бы и был дан ответ. Но новое исследование ставит этот ответ под сомнение.
Во время пролета возле Плутона зонда New Horizons в 2015 году исследователи обнаружили на карликовой планете темную красноватую экваториальную область. Они окрестили область, которую они смогли увидеть на снимках Плутона, Ктулху. В то время предполагалось, что это может быть материал, который когда-то образовался в результате осаждения фотохимических аэрозолей. «Фотохимический» означает, что химическая реакция вызвана светом. Согласно теории, эти аэрозоли должны были быть созданы определенными процессами в высокой атмосфере Плутона.
Но, похоже, это не совсем правильное решение загадки. В рамках нового исследования ученые дополнительно изучили гипотезу, сравнив спектры New Horizons с лабораторными измерениями отражения аналогов аэрозолей Плутона (толины Плутона). Они были собраны как в видимом, так и в ближнем инфракрасном диапазоне.
Толины представляют собой красновато-коричневую смесь сложных молекул на основе углерода, азота и водорода. Обычно они образуются под воздействием ультрафиолетового (УФ) излучения и солнечных ветров в атмосфере газовых планет, лун и комет.
Лабораторные тесты вызывают новые вопросы
«Из реконструированных спектров отражения и прямого сравнения с данными New Horizons показано, что некоторые из этих толинов достаточно хорошо воспроизводят фотометрическую плоскость (то есть континуум отражения) в ближнем инфракрасном диапазоне», — пишут исследователи. Тем не менее остается несоответствие в отношении видимого красного повышения. Полосы поглощения толинов, присутствующие в смоделированных спектрах, в свою очередь, отсутствовали в тех, которые были получены инструментами New Horizons.
Проще говоря, это означает, что синтезированный толин поглощал немного больше света, чем макула Ктулху. Это не обязательно означает, что толины не ответственны за наблюдаемое красное пятно. Но это предполагает, что здесь может быть что-то еще.
Требуются дальнейшие исследования
«Рассматривается несколько гипотез, объясняющих отсутствие этих характеристик поглощения в данных LEISA, а именно эффекты высокой пористости или облучения ГКЛ», — говорится в сообщении. «Образованию высокопористых структур, которое в настоящее время является нашим предпочтительным сценарием, может способствовать либо сублимация льда, изначально смешанного с аэрозолями, либо мягкое осаждение под действием слабой гравитации Плутона.
Кстати, карликовая планета Плутон не всегда была покрыта льдом. Есть версия, что когда-то в нем даже была жидкая вода. Исследователи даже предполагают подземный ледяной океан: внутри на Плутоне. Однако его изображений, даже смоделированных, пока нет. https://kosmos-x.net.ru/news/cvet_pluto … 07-06-6366
Сатурн и шесть спутников
Авторы и права: Мохаммад Ранжбаран; Благодарность: Амир Эхтешами Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Сколько спутников у Сатурна? В настоящее время подтверждено существование 82 спутников, размер самого маленького – меньше километра. Шесть из самых больших спутников запечатлены на этом составном изображении. 13 коротких экспозиций для яркой планеты и 13 длинных экспозиций для самых ярких среди ее более тусклых спутников были сделаны в течение двух недель в прошлом месяце. Диаметр самого большого спутника Сатурна – Титана – 5150 километров, он больше нашей Луны и даже немного больше Меркурия. На картинке запечатлен его почти полный оборот вокруг окруженной кольцами планеты. Титан был открыт в 1655 году нидерландским астрономом Кристианом Гюйгенсом и стал первым известным спутником Сатурна. О последних открытиях новых спутников было объявлено в 2019 году. Ряд точек справа – Япет, третий по размеру спутник Сатурна. Радиус орбиты разноцветного Япета так велик, что только ее часть запечатлена на картинке. На ночном небе Сатурн в этом месяце расположен недалеко от Юпитера, он восходит вскоре после заката на юго-востоке и остается видимым до рассвета. http://www.astronet.ru/db/msg/1747791
Полет над северным полюсом Юпитера: видео
Видео, демонстрирующее северный полюс газового гиганта в инфракрасном диапазоне, было составлено из снимков, сделанных камерой на борту станции «Юнона».
Популярная Механика
Северный полюс Юпитера выглядит, как минимум, устрашающе. Он состоит из одного гигантского центрального циклона, окруженного восемью циркумполярными циклонами, диаметры которых варьируются от 4 000 до 4 600 километров.
К счастью, Юпитер находится от Земли на среднем расстоянии чуть менее 780 000 000 километров. Впрочем, посмотреть, как выглядит северный полюс газового гиганта, можно и не выходя из дома – еще в 2018 году NASA создало ролик, в котором демонстрируются центральный и остальные восемь циклонов региона. Видео было составлено космическим агентством США из снимков, сделанных инфракрасной камерой JIRAM на борту зонда «Юнона», который находится на орбите Юпитера.
Интересно, что хотя из-за красно-желтого, огненного цвета облака кажутся раскаленными, на самом деле они достаточно холодные. Так, согласно NASA, температура ярко-желтых облаков, показанных в ролике, составляет около -13 градусов Цельсия, в то время как температура темно-красных – примерно -83°C.
Огромное железное ядро Меркурия могло появиться в результате воздействия Солнца
Согласно результатам нового исследования, непропорционально массивное ядро Меркурия может быть результатом мощного магнитного влияния Солнца.
Василий Макаров
Принято считать, что аномально большое ядро крошечного Меркурия — это результат столкновения планеты с другим космическим телом в глубокой древности. Однако недавно астрономы опровергли эту теорию
С момента запуска первых аппаратов в космос человечество отправило всего три космических корабля на исследование и разгадку секретов Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты нашей системы. В 1970-х годах космический корабль НАСА «Маринер-10» совершил три отдельных облета вокруг Меркурия, сделав его снимки с высоким разрешением и собрав данные о магнитном поле.
Спустя десятилетия, 17 марта 2011 года, космический корабль агентства MESSENGER стал первым зондом, вышедшим на орбиту вокруг Меркурия. Он провел четыре года, кропотливо исследуя инопланетный мир. В наши же дни совместная европейско-японская миссия BepiColombo все еще находится на пути к планете и должна прибыть на ее орбиту в конце 2025 года.
В результате всей проделанной работы астрономы узнали о Меркурии многое, но он по-прежнему таит в себе множество загадок, которые научное сообщество так и не решило.
Одна из таких загадок связана с внутренней структурой планеты. Анализ данных, собранных с помощью орбитального космического корабля и детального измерения гравитационной сигнатуры Меркурия, в прошлом показал, что планета имеет непропорционально массивное железное ядро по сравнению с размером ее мантии.
Немного конкретики: по оценкам, ядро составляет примерно три четверти массы Меркурия и имеет радиус примерно 2074 км, в то время как скалистая внешняя оболочка планеты составляет всего 400 километров в толщину. Это делает Меркурий второй по плотности планетой в Солнечной системе.
До сих пор астрономы спорят о том, как у такой крошечной планеты сформировалось такое аномально большое ядро для такой крошечной планеты. В наши дни доминирующая теория основывается на идее о том, что когда-то это была гораздо более крупная планета, которая в далеком прошлом пережила крупное столкновение с неким неизвестным объектом. Согласно этой теории, катастрофической силы удара было достаточно, чтобы отделить большую часть внешней оболочки Меркурия, оставив лишь сравнительно неглубокую мантию, покрывающую некогда большую планету.
Однако, согласно новому исследованию, необычная структура Меркурия на самом деле может быть результатом естественного влияния магнитного поля Солнца.
Авторы работы создали новую компьютерную модель первичного облака пыли и газа, из которого в конечном итоге должны были образоваться планеты Солнечной системы, и смоделировали влияние магнитного поля молодого Солнца на эту вращающуюся массу. Было обнаружено, что влияние родительской звезды сближает частицы железа внутри облака. Это привело к тому, что планеты, которые сформировались ближе всего к Солнцу, имели значительно более крупное железное ядро, чем те, которые в будущем станут вращаться по орбите в более отдаленных уголках Солнечной системы.
Исследователи объединили свою модель с более ранними исследованиями формирования планет, чтобы рассчитать скорость, с которой материал будет притягиваться к Солнцу. Они обнаружили, что состав планет, предсказанный их моделью, хорошо коррелирует с реальными данными, полученными в ходе изучения планет нашей звездной системы.
Благодаря этому исследованию астрономы смогут не только лучше понять процессы, сформировавшие родные для нас миры, но и обнаружить еще неизвестные науке экзопланеты в других системах. «Вы больше не можете просто сказать: "О, состав звезды выглядит вот так, поэтому планеты вокруг нее должны выглядеть вот эдак. Теперь мы знаем, что внутри каждой планеты могло быть больше или меньше железа, в зависимости от магнитных свойств звезды на ранней стадии развития системы», — пояснил Уильям МакДонаф, профессор геологии из Университета Мэриленда и один из авторов нового исследования. https://www.popmech.ru/science/718103-o … rom=main_3
Ученые смогли объяснить, как ровер нашел метан на Марсе, а орбитальный аппарат — нет. Но происхождение этого газа все равно непонятно
Метан — одна из биосигнатур, то есть признаков наличия жизни на планете. Его обнаружение на Марсе будоражит умы ученых по всему миру уже несколько лет. Но есть одна интересная загадка: прибор ровера Curiosity большие колебания концентрации этого газа фиксировал на поверхности Красной планеты уже не раз, а вот зонд Trace Gas Orbiter из космоса — нет. Международной команде специалистов удалось определить, в чем причина такого расхождения в показаниях между двумя миссиями.
Одно из сравнительно свежих «сэлфи» марсохода Curiosity. Составлено из нескольких десятков изображений, сделанных камерой MAHLI, которая расположена на манипуляторе ровера, в период с 3060-го сола миссии по 3070-й (16-26 марта 2021 года) / NASA, JPL
В марсианских условиях метан может существовать порядка 300 лет, дольше без пополнения из каких-либо источников его концентрация будет падать, пока он окончательно не распадется. Существуют геологические процессы, приводящие к выбросам CH4, но основной его производитель — живые организмы (хемосинтезирующие бактерии или археи). Иногда в атмосферу планеты метан попадает с материалом комет и астероидов, на которых он многие миллионы лет находился в замерзшем виде в составе летучих соединений.
Но вне зависимости от природы источника марсианский метан ведет себя максимально странно, и объяснения этому никак найти не получается. Фоновое его содержание в атмосфере Красной планеты — около 0,4 миллиардной доли (для сравнения, в земной атмосфере — 1,8 миллионной доли). Причем иногда его концентрация повышается до 0,7 миллиардной доли, обычно летом. Отметим сразу, это показания прибора Tunable Laser Spectrometer (TLS), входящего в набор инструментов Sample Analysis at Mars (SAM) марсохода Curiosity.
Ровер провел почти полсотни замеров за прошедшие без малого девять лет работы и регулярно подтверждал эти результаты. Причем к технологии, на которой основан TLS, претензий быть не может: ее неоднократно проверили в разных условиях и теперь используют в газоанализаторах на МКС, в скафандрах астронавтов и на ответственных производствах. Проблема в том, что европейский зонд Trace Gas Orbiter (один из элементов миссии «ЭкзоМарс-2016») никакого постоянного присутствия метана на Марсе не видит.
Нет, иногда он появляется: единичные резкие повышения содержания CH4 в марсианской атмосфере фиксировали множество раз. Например, 45 миллиардных долей в 2009 году с помощью наземной обсерватории. Но они коррелируют с пролетом комет мимо Красной планеты, так что объясняются падением пыли из их комы на Марс. А вот постоянное присутствие метана в небольшой концентрации «видит» только Curiosity. И ученые упорно пытаются отбрасывать самые разные причины такого поведения приборов.
Надежность датчика не вызывает сомнений по ранее обозначенным причинам. Он устроен довольно примитивно и его порог чувствительности ниже наблюдаемых значений. Рассматривалась даже версия, что метан каким-то образом выбрасывает сам ровер. Ее проверили и благополучно исключили — корреляций показаний TLS с движением марсохода и его взаимодействием с окружающими породами нет (высказывалось предположение, что деятельность робота высвобождает газ из грунта).
В 2019 году интересную мысль «вбросил» один из членов научной команды Curiosity Джон Мурс (John E. Moores), профессор Йоркского университета в Торонто (Канада). Он сказал: «А что, если и Curiosity, и Trace Gas Orbiter оба правы?» Иными словами, а чем отличаются методики измерения концентрации газов этих двух аппаратов? Понятное дело, их инструменты устроены по-разному, но есть еще один момент. Ровер ищет метан на Марсе ночью, а орбитальный зонд — днем.
Дело в том, что прибор SAM-TLS на Curiosity потребляет много энергии, поэтому его используют, если остальные инструменты освобождают мощность. То есть в темное время суток, когда ничего не видно — манипулятором образцы не потрогать, камеры использовать бесполезно, ездить опасно. А анализатор газов просто находится в корпусе и закачивает в рабочий объем марсианскую атмосферу.
В отличие от ровера, у которого на борту РИТЭГ и он может работать ночью, Trace Gas Orbiter полагается на солнечные панели. Более того, он анализирует состав марсианского воздуха по проходящему через него свету Солнца. Так что научную деятельность может вести только днем, а точнее — изучая дневную сторону планеты. Чтобы проверить эту гипотезу, потребовалось совсем немного — запустить TLS не только ночью. Что и проделала команда Curiosity в конце прошлого года.
Результаты эксперимента опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics. Ровер провел несколько замеров по следующему принципу: один ночью, два — днем. Всего атмосфера анализировалась по такой схеме четыре раза местным летом. Оказалось, в светлое время сола (марсианские сутки) концентрация метана действительно составляет менее 0,22 части на миллиард (фактически за пределами чувствительности прибора), а ночью — 0,42-0,62 части на миллиард. То есть Trace Gas Orbiter не мог ничего обнаружить, а Curiosity не ошибся.
Происхождение CH4 на Марсе это открытие не объясняет, зато помогает лучше понять динамику газа в местной атмосфере. Специалисты NASA, которые анализировали результаты вышеописанного эксперимента, предположили несколько механизмов, объясняющих суточные колебания концентрации метана. Согласно наиболее вероятной версии, он просачивается из коры планеты в воздух и при более низкой ее температуре его содержание достаточно высоко для регистрации приборами. Однако днем атмосфера активнее и быстро уносит легкий газ от поверхности, рассеивая его до концентраций ниже порога чувствительности датчиков на ровере и орбитальном аппарате. https://naked-science.ru/article/astron … ncy-solved
Моделирование показало, что размер ядра каменистой планеты определяется магнитным полем ее звезды
Новая модель формирования планет земного типа связала их плотность и количество железа в ядре с расстоянием до материнской звезды и действием ее магнитного поля.
Меркурий, Венера, Земля и Марс, а также далекие экзопланеты земного типа состоят из трех слоев разной плотности: металлического ядра, кремниевой мантии и коры, а также внешней оболочки из воды и летучих веществ. Для каждого из них характерны свои ключевые химические элементы: например, чем дальше от центра, тем ниже количество железа и выше — кислорода.
Соотношение размеров и массы внутренних слоев у планет различно, что закладывается еще на этапе их образования. При этом содержание железа и плотность ядра определяются расстоянием формирующейся планеты от материнской звезды с ее бурными магнитными полями. К такому выводу пришли авторы новой статьи, опубликованной в журнале Progress in Earth and Planetary Science.
В этой публикации Уильям МакДоно (William McDonough) из Мэрилендского университета и Такаси Ёсизаки (Takashi Yoshizaki) из Университета Тохоку представили новую модель формирования планет земной группы возле молодого Солнца. Она учитывает магнитные поля звезды, показывая, что в ту эпоху, когда Солнце еще было окружено протопланетным облаком газа и пыли, железо притягивалось его полями ближе к центру.
В результате чем ближе к звезде формировалась планета, тем более массивное и богатое железом ядро она получала и тем выше была ее плотность. Авторы показали, что такие расчеты полностью согласуются с данными о внутреннем строении планет земной группы в Солнечной системе. Современный Меркурий состоит из железного ядра почти на три четверти, у Венеры и Земли на ядро приходится около трети общей массы, а у Марса, самого далекого от светила, оно составляет не более четверти. https://naked-science.ru/article/astron … hto-razmer
Метеорит, упавший на территории Великобритании в конце февраля этого года, официально зарегистрирован
Фрагмент метеорита массой 152 г, найденный поисковой группой на фермерских угодьях к западу от Уинчкомба. Снимок: University of Glasgow
28 февраля 2021 года в 21:54 UT над Великобританией наблюдался яркий огненный шар, который перемещался по небу в направлении практически с запада на восток. Огненный шар вошел в атмосферу Земли на скорости около 14 км/сек и был зафиксирован 14 станциями, управляемыми шестью сетями метеорных камер, входящими в состав The UK Fireball Alliance. Он также был зафиксирован многочисленными автомобильными видеорегистраторами и камерами на дверных звонках. Было получено более 1000 свидетельств очевидцев со всей Великобритании, а также из Ирландии и Северной Европы, включая сообщения о звуковом ударе в локальном районе.
На следующее утро семья Уилкок обнаружила груду темных камней и порошка на своей подъездной дороге в городе Уинчкомб, графство Глостершир. Материал с места падения был собран в полиэтиленовые пакеты тем же утром, обнажив небольшую вмятину в асфальте. Семья сообщила о своей находке в UK Meteor Network и в течение следующих двух дней продолжала собирать камни и порошок с подъездной дороги и лужайки перед домом (общая масса составила 319 г). Кроме того, один камень (весом 17 г) и более мелкие фрагменты (~3 г) были найдены на подъездной дороге их соседа.
3 марта Ричард Гринвуд (Open University) и Эшли Кинг (Natural History Museum) посетили этот район, подтвердили факт падения метеорита и передали его в Natural History Museum. В течение нескольких дней после падения еще несколько камней (общей массой 31 г) были собраны с участков в близлежащей деревне Вудманкот. 6 марта Мира Ихас (Глазго) нашла камень массой 152 г во время организованного сообществом планетологов Великобритании поиска на фермерских угодьях к западу от Уинчкомба. На данном этапе все метеориты были собраны без воздействия каких-либо значительных осадков в этом районе. 16 марта несколько камней (0,02 – 7,5 г) и фрагментов были найдены на поле к юго-западу от деревни Бишопс-Клив (общая масса 16 г). Центроид падения расположен в точке с координатами 51,945° с. ш., 2,032° з. д. Общая масса фрагментов составляет 548 г. Метеорит получил официальное имя «Уинчкомб». Это первое зарегистрированное падение метеорита в Великобритании за последние 30 лет!
Метеорит Уинчкомб относится к классу углистых хондритов петрологического типа CM2. Группа берет свое название от города Мигеи (Украина, Николаевская область), но наиболее известным членом является хорошо изученный метеорит Мурчисон. С-хондриты содержат много железа, которое почти всё находится в соединениях силикатов. Благодаря магнетиту, графиту, саже и некоторым органическим соединениям углистые хондриты приобретают тёмную окраску. Также содержат значительное количество гидросиликатов (серпентин, хлорит, монтмориллонит и другие). Подробные характеристики метеорита Уинчкомб есть в Метеоритном бюллетене Международного метеоритного общества: https://aalert.in/winchcombe. Больше информации и фото/видео материалов на сайте Karmaka Meteorites (на английском языке): https://karmaka.de/?p=26757 https://aboutspacejornal.net/2021/07/06/метеорит-упавший-на-территории-велик/
Галактики спутники могут формировать звезды проходят близко к своим родительским галактикам
Исторически большинство ученых полагало, что как только галактика-спутник пройдет рядом со своей родительской галактикой с большей массой, ее звездообразование прекратится, потому что большая галактика удалит из нее газ, лишив ее материала, необходимого для образования новых звезд. Однако впервые группа ученых во главе с Арианной ди Чинтио, исследователем из Института астрофизики Канарских островов (IAC), с помощью численного моделирования показала, что это не всегда так. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Используя сложные расчеты для всей местной группы галактик, включая Млечный Путь, галактику Андромеда и их галактик-спутников, исследователи показали, что спутники не только могут сохранять свой газ, но также могут производить большое количество новых эпизодов звездообразования, сразу после прохождения вблизи перицентра своей родительской галактики (минимальное расстояние от них до ее центра).
Галактики-спутники Местной группы показывают большое разнообразие историй звездообразования, происхождение которых ранее не было полностью понято. С помощью гидродинамического моделирования в рамках проекта "Ограниченная локальная вселенная" (CLUES) авторы изучили истории звездообразования галактик-спутников, аналогичных галактикам Млечного Пути, в космологическом контексте.
В то время как в большинстве случаев газ спутника высасывается родительской галактикой из-за гравитационного действия и переносится в более крупную галактику (прерывая образование звезд в спутнике, в процессе, известном как аккреция), примерно в 25% выборки они обнаружили, что образование звезд явно усиливается этим интерактивным процессом.
Результаты показывают, что пики звездообразования коррелируют с близким прохождением спутника у родительской галактики, а иногда и взаимодействием с двумя спутниками. Исследователи выделили две ключевые особенности звездообразования: спутник должен войти в материнскую галактику с большим запасом холодного газа и минимальным расстоянием не слишком малым, чтобы звезды могли образоваться за счет сжатия газа. Напротив, галактики, которые проходят слишком близко к родительской галактике или к родительской галактике с небольшим количеством газа, лишаются своего газа и тем самым теряют возможность формирования новые звезды.
"Прохождение спутников также совпадает с пиками звездообразования их родительских галактик, что говорит о том, что этот механизм вызывает всплески звезд одинаково как в родительских галактиках, так и в спутниках, что согласуется с недавними исследованиями истории звездообразования в нашей собственной галактике", - объясняет Арианна ди Чинтио, ведущий автор статьи.
"Это очень важно, когда мы пытаемся понять, как происходит звездообразование в меньших карликовых галактиках нашей локальной группы, - добавляет она.
Это открытие прольет свет на эпизоды звездообразования, которые наблюдаются в карликовых галактиках Местной группы, таких как Карина и Форнакс, давая привлекательное объяснение их существования. Это также требует пересмотра теоретических моделей, используемых для объяснения образования звезд в карликовых галактиках. https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0707172135
Телескоп Kepler наблюдает группу свободно плавающих планет*
Были обнаружены необычные свидетельства существования таинственной популяции «свободно плавающих» планет - планет, которые могут быть одинокими в глубоком космосе, не привязанными ни к одной звезде-хозяину. Результаты включают в себя четыре новых открытия, опубликованными сегодня в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
В исследовании, проведенном Иэном Макдональдом из Манчестерского университета (ныне базирующегося в Открытом университете Великобритании), использовались данные, полученные в 2016 году во время фазы миссии K2 космического телескопа НАСА "Кеплер". Во время этой двухмесячной кампании "Кеплер" каждые 30 минут наблюдал за полем из миллионов звезд вблизи центра нашей Галактики, чтобы обнаружить редкие гравитационные события микролинзирования.
Исследовательская группа обнаружила 27 кратковременных потенциальных сигналов микролинзирования, которые варьировались в масштабах времени от часа до 10 дней. Многие из них были ранее замечены в данных, полученных с Земли. Тем не менее, четыре самых коротких события - это новые открытия, которые согласуются по массе с планетами типа нашей Земли.
Эти новые события не показывают сопутствующего более длинного сигнала, который можно было бы ожидать от звезды-хозяина, предполагая, что эти новые объекты могут быть свободно плавающими планетами. Такие планеты, возможно, первоначально сформировались вокруг звезды-хозяина, прежде чем были выброшены гравитационным притяжением других, более тяжелых планет в системе.
Предсказанное Альбертом Эйнштейном 85 лет назад как следствие его Общей теории Относительности, микролинзирование описывает, как свет от фоновой звезды может быть временно увеличен присутствием других звезд на переднем плане. Это приводит к короткому всплеску яркости, который может длиться от нескольких часов до нескольких дней. Примерно одна из каждого миллиона звезд в нашей Галактике заметно подвержена микролинзированию в любой момент времени, но только несколько процентов из них, как ожидается, будет вызвано планетами. https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0707171119
Комету Виртанена уличили в перевыработке спирта при сближении с Солнцем*
Stub Mandrel / Wikimedia Commons
В коме кометы Виртанена во время ее очередного сближения с Солнцем в 2018 году было необычно много метанола, который, как и водяной пар, сублимировался не только с ядра кометы, но и из ледяных зерен в коме. К такому выводу ученые пришли, проанализировав спектрометрические данные наблюдений за кометой, полученные во время ее сближения с Землей. Статья опубликована в журнале The Planetary Science Journal.
Комета 46P/Виртанена была открыта в 1948 году астрономом Карлом Виртаненом. Она совершает один оборот вокруг Солнца за 5,4 года, последний раз комета прошла перигелий своей орбиты 12 декабря 2018 года. Необычно сильная активность кометы в то время, а также ее максимальное сближение с Землей инициировали проведение наблюдательной кампании, в которой участвовали космические и наземные обсерватории. Тогда ученым удалось рассмотреть ядро кометы и структуру комы и увидеть вспышку на ядре.
Группа астрономов во главе с Бончо Бонев (Boncho Bonev) из Американского университета опубликовала результаты анализа данных спектроскопических наблюдений за кометой Виртанена в декабре 2018 года, полученных в ближнем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента NIRSPEC, установленного на одном из телескопов обсерватории Кека. Ученых интересовало каков химический состав кометы, как он связан с ее гиперактивностью и насколько он отличается от состава других комет. Ответы на эти вопросы позволяют лучше понять источники и механизмы выделения летучих веществ с ядра, а также разобраться в составе внутренней части протосолнечного диска, существовавшего на заре Солнечной системы.
Наблюдения выявили в коме кометы ряд летучих веществ, такие как водяной пар, аммиак, синильную кислоту, ацетилен (C2 H2), этан (C2 H6), метанол (CH3OH), и формальдегид (H2CО). Анализ пространственного распределения этих молекул в коме показал, что сублимация водяного пара идет не только с поверхности ядра, но и с ледяных зерен в самой коме, что создает дополнительный протяженный источник нагрева внутренней комы. Аналогичный вывод сделан и для метанола, причем у кометы Виртанена наблюдается одно из самых высоких измеренных отношений метанола к альдегиду среди всех известных комет на сегодняшний день. Содержание ацетилена, этана и синильной кислоты в коме меньше, чем воды и метанола, причем существует их общий источник на ядре кометы. Эти выводы имеют сходство с данными по кометам 103P/Хартли 2 и 67P/Чурюмова — Герасименко. Ученые надеются, что будущие наблюдения за другими кометами помогут понять, какие группы веществ входят в состав разных льдов на ядрах и каковы механизмы их сублимации.
Ранее мы рассказывали, как астрономы нашли этиловый спирт в хвосте кометы C/2014 Q2 (Лавджоя), когда она пролетала мимо Земли.
Как марсоход Curiosity обнаружил на Марсе камень, напоминающий золотой слиток
В 2018 году марсоход Curiosity нашел среди скал Красной планеты необычное образование, хорошо отражающее свет и напоминающее слиток золота странной формы.
Василий Макаров
Успешная посадка нового марсохода Perseverance на Красную планету ненадолго отвлекло внимание общественности от другого марсианского ровера — Curiosity. Однако шестиколесный робот-исследователь не терял времени даром: работая на хребте Веры Рубин, он изучал обнажение (то есть выход скальной породы) Хайфилд. Несмотря на то, что Curiosity уже бывал на этом участке, специалисты NASA решили еще раз взглянуть на обнаруженные им геологическое образования. Среди них была одна находка, которая привлекла особое внимание ученых — странный блестящий кусок породы, похожий на золотой самородок.
Камень назвали Little Colonsay, и его происхождение пока остается тайной. Первое и самое очевидное предположение заключается в том, что это — метеорит, прилетевший на Марс из глубин космоса. Однако прежде чем подтвердить или опровергнуть эту теорию, Curiosity должен провести химический анализ вещества. В этом ему поможет специальный инструмент ChemCam — портативная лаборатория, состоящая из камеры, спектрографа и лазерной установки.
Впрочем, это не единственная интересная находка ровера. За несколько лет работы ему удалось обнаружить и загадочный осколок с идеально гладкой поверхностью (оказалось, что это кусок пластиковой обшивки самого марсохода), а также гладкую сферу — геологическое образование, сформировавшееся в процессе конкреции породы. Астрономы NASA любят вспоминать забавный случай, когда ровер наткнулся на скалы, поразительно напоминающие скульптуру белки — классический пример парейдолии, своего рода оптической иллюзии, при которой мозг проецирует на элементы окружающего мира черты знакомых ему живых существ. https://www.popmech.ru/science/452152-n … hiy-obekt/
Темное место рождения может объяснить странную химию Юпитера
Юпитер мог образоваться в тени, из-за чего в месте рождения планеты было холоднее, чем там, где зародился Плутон. Новое исследование предполагает, что низкая температура может объяснить необычайное изобилие определенных газов в гигантском мире, - пишет sciencenews.org.
Юпитер состоит в основном из водорода и гелия, которые были наиболее распространенными элементами в диске, порождающем планету, который вращался вокруг новорожденного Солнца. Другие элементы, которые были газами вблизи места рождения Юпитера, тоже стали частью планеты, но только в тех же пропорциях, что и в протопланетном диске.
Астрономы считают, что состав элементов Солнца в значительной степени отражает состав протопланетного диска, поэтому состав Юпитера должен напоминать состав Солнца - по крайней мере, для элементов, которые были газами. Но азот, аргон, криптон и ксенон примерно в три раза чаще водорода встречаются на Юпитере, в отличие от Солнца.
«Это главная загадка атмосферы Юпитера, - говорит Казумаса Оно, планетолог из Калифорнийского университета в Санта-Круз. - Откуда взялись эти дополнительные элементы?»
Если бы Юпитер родился на нынешнем расстоянии от Солнца, температура на месте рождения планеты была бы около 60 кельвинов, или –213˚ по Цельсию. В протопланетном диске эти элементы должны быть газами при этой температуре. Но они замерзли бы при температуре ниже 30 кельвинов, или –243°C. Планете легче срастаться с твердыми телами, чем с газами. Так что, если бы Юпитер каким-то образом возник в гораздо более холодной среде, чем его нынешний дом, на планете могли бы появиться твердые объекты, содержащие эти дополнительные элементы в виде льда.
По этой причине в 2019 году две разные исследовательские группы независимо друг от друга сделали радикальное предположение, что Юпитер возник в условиях глубокого замораживания за пределами текущих орбит Нептуна и Плутона, а затем повернул спираль внутрь к Солнцу.
Теперь Оно и астроном Такахиро Уэда из Национальной астрономической обсерватории Японии предлагают другую идею: Юпитер сформировался там, где он есть, но скопление пыли между орбитой планеты и Солнцем заблокировало солнечный свет, отбросив длинную тень, которая охладила место рождения Юпитера. Низкая температура заставила азот, аргон, криптон и ксенон замерзнуть и стать большей частью планеты, предполагают ученые в исследовании, опубликованном в июльском журнале Astronomy&Astrophysics.
Пыль, отбрасывающая тень, исходила от скалистых объектов, расположенных ближе к солнцу, которые столкнулись и разбились. Подальше от Солнца, где протопланетный диск был холоднее, вода замерзла, давая начало объектам, напоминающим снежки. Исследователи говорят, что при столкновении этих снежков они скорее слиплись, чем разлетелись, и поэтому не отбрасывали большой тени.
«Я думаю, что это умное исправление того, что иначе было бы трудно исправить», - говорит Алекс Кридланд, астрофизик из Института внеземной физики Макса Планка в Гархинге (Германия).
Кридланд был одним из ученых, которые предположили, что Юпитер образовался за пределами Нептуна и Плутона. Но эта теория, по его словам, означает, что Юпитер должен был переместиться намного ближе к Солнцу после рождения. Новый сценарий позволяет избежать этого осложнения.
Как проверить новую идею? «Ключ может быть у Сатурна», - говорит Оно. Сатурн почти вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер, и ученые подсчитали, что тень от пыли, которая охладила место рождения Юпитера, едва достигла Сатурна. Если это так, это означает, что Сатурн возник в более теплой области и поэтому не должен был приобретать лед азота, аргона, криптона или ксенона. Напротив, если два газовых гиганта действительно сформировались на холоде за пределами нынешних орбит Нептуна и Плутона, то Сатурн должен иметь много этих элементов, как Юпитер.
Благодаря зонду «Галилео», который совершил погружение в атмосферу Юпитера в 1995 году, астрономы знают состав Юпитера. Исследователи говорят, что необходима аналогичная миссия на Сатурн. К сожалению, находясь на орбите Сатурна, космический аппарат Кассини измерил только неопределенный уровень азота в атмосфере Сатурна и не обнаружил аргона, криптона или ксенона, поэтому пока непонятно, где находились газовые гиганты в момент возникновения.
Метан в гейзерах Энцелада может указывать на наличие жизни
Математическое моделирование показало, что те количества метана, которые обнаруживаются в полярных гейзерах Энцелада, вряд ли могли появиться без участия метаногенных микробов.
Метан на Земле имеет в основном биологическое происхождение, это побочный продукт деятельности метаногенных микробов. Поэтому его возможное обнаружение на Марсе так будоражит умы ученых, заставляя проводить новые и новые измерения, выдвигать гипотезы и яростно дискутировать. Эта простейшая молекула встречается и в выбросах ледяных гейзеров, которые бьют из-под коры Энцелада — одного из спутников Сатурна, — в районе его Южного полюса.
К образованию метана на таких телах могут приводить гео- и термохимические процессы. Однако гейзеры Энцелада содержат его настолько много, что ни один известный путь абиогенного появления метана не может объяснить подобное количество. К такому выводу пришла команда французских ученых во главе с Антонином Эфхолдером (Antonin Affholder), статья которых опубликована в журнале Nature Astronomy.
Энцелад покрыт ледяной корой, однако считается, что под ней скрывается океан жидкой воды, которая время от времени прорывается наружу сквозь глубокие трещины близ Южного полюса спутника. Эти выбросы содержат растворенные водород, азот, углекислый газ и около 1,6 процента метана. Предположительно, метан может поступать в океан, высвобождаясь из минеральных включений-клатратов в гидротермальных источниках, действующих глубоко на дне океана.
На Земле такие места служат настоящими оазисами жизни, но как они выглядят на Энцеладе, конечно, неизвестно. Поэтому французские ученые смоделировали различные варианты среды, которая может существовать в его гидротермальных источниках. Работа показала, что известные процессы вряд ли способны насытить гейзеры Энцелада нужным количеством метана и постоянно пополнять улетучивающиеся в космос объемы. Однако метана будет достаточно, если в модель включить активность метаногенов, подобных тем, что живут в гидротермальных источниках на Земле.
По оценкам ученых, там образуется достаточно водорода, который необходим таким микробам, а температура сохраняется на вполне комфортном для них уровне. «Очевидно, мы далеки от того, чтобы заключить, что в океане Энцелада есть жизнь, — сказал один из авторов работы Режи Ферье (Regis Ferriere). — Но биологический метаногенез, кажется, полностью совпадает с имеющимися данными. Иначе говоря, отбросить гипотезу о жизни как маловероятную мы не можем. Для этого нужны новые данные». https://naked-science.ru/article/astron … -entselada
Загадка ускорения тяжелых элементов в составе потоков космических лучей
Ученые использовали данные, собранные при помощи миссии Magnetospheric Multiscale (MMS), для объяснения присутствия высокоэнергетических ионов тяжелых элементов в галактических космических лучах. Галактические космические лучи состоят из быстродвижущихся высокоэнергетических частиц, в основном протонов – самых легких и наиболее широко распространенных частиц во Вселенной. Ученые долгое время не могли понять, как следовые количества тяжелых элементов, присутствующие в составе потоков галактических космических лучей, получают ускорение.
В результате взрыва умирающей звезды как сверхновой формируется гигантская ударная волна, которая распространяется сквозь окружающее пространство, ускоряя ионы до высоких энергий и формируя галактические космические лучи. Однако ускорение тяжелых частиц при этом объяснить довольно непросто – так, вероятность их ускорения под действием образующейся ударной волны можно сравнить с вероятностью ускорения человека, стоящего на песке, под действием небольшой морской волны, смывающей из-под ног мелкие песчинки.
В новой работе ученые под руководством Хади Маданьяна (Hadi Madanian) изучили поведение ударных волн, возникающих в окрестностях сверхновых, на примере ударных волн иного рода – волн, возникающих в окрестностях Земли при бомбардировке ее магнитосферы потоками солнечного ветра.
«Мы наблюдали мощное усиление магнитного поля близ границы ударной волны – хорошо известное свойство, связанное обычно с мощными ударными волнами, такими как ударные волны в окрестностях остатков сверхновых. Затем мы проанализировали поведение разных ионов при встрече с этой ударной волной, - сказал Маданьян. – Мы нашли, что эти усиленные магнитные поля значительно изменяли траекторию тяжелых ионов, перенаправляя их в ускоряющую зону ударной волны».
Небольшое количество лития в классической новой звезде
Новое исследование производства лития в классической нове показало, что уровень производства составляет всего пару процентов от того, что наблюдалось в других примерах. Это показывает, что существует большое разнообразие внутри классических новых и подразумевает, что только взрывы новых не могут объяснить количество лития, наблюдаемое в текущей Вселенной. Это важный результат для понимания как механизма взрыва классических новых, так и общей химической эволюции Вселенной.
В современном мире литий используется в аккумуляторах, питающих смартфоны и другие устройства. Считалось, что большая часть лития, найденного на Земле и в остальной части Вселенной, первоначально была произведена в классических взрывах новых. Наблюдения классической новой V339 Del с помощью телескопа Subaru подтвердили эту теорию, предоставив первые наблюдательные данные о больших количествах лития, производимых и выбрасываемых в космос ("Классические взрывы новых - крупнейшие литиевые заводы во Вселенной" 18 февраля 2015 года).
Теперь команда во главе с Акирой Араи, исследователем астрономической обсерватории Кояма Университета Киото Санге, использовала открытую программу наблюдений телескопа Subaru для изучения V5669 Sgr, классической новой звезды, появившейся в Стрельце в 2015 году. Это было всего восьмое исследование, которое было успешно проведено. Четыре из этих восьми, включая первый, были проведены с помощью телескопа Субару. Это исследование примечательно тем, что расчетное производство лития составляет лишь несколько процентов от производства, наблюдаемого в других. Это указывает на то, что среди новых существует большое разнообразие. Тот факт, что некоторые новые производят только небольшое количество лития, предполагает, что другие объекты, такие как сверхновые, могут внести важный вклад в производство лития во Вселенной.
Классическая новая звезда возникает в тесной двойной системе, состоящей из белого карлика и звезды-компаньона. Газ от звезды-компаньона накапливается на белом карлике, повышая температуру и давление на его поверхности, что приводит к взрывному нуклеосинтезу. При взрыве образуется нестабильный изотоп бериллия (7Be). Этот бериллий распадается на литий с периодом полураспада 53 дня.
Исследовательская группа наблюдала линии поглощения этого бериллия в спектре новы примерно через месяц после взрыва. Эти линии поглощения находятся в ультрафиолетовой области и легко подвержены влиянию поглощения земной атмосферой, что чрезвычайно затрудняет наземные наблюдения. Поэтому наблюдения требуют большого телескопа со спектрометром с высокой чувствительностью в ультрафиолетовой области, расположенный на большой высоте, где воздух разрежен. Телескоп Subaru - единственный телескоп, который может наблюдать синтез лития в нове из северного полушария. Есть надежда, что телескоп Subaru продолжит оставаться на переднем крае этой области и поможет нам понять, как элементы были синтезированы и эволюционировали, чтобы создать богатую материей вселенную, в которой мы живем. Чтобы максимизировать научную отдачу и позволить исследователям проводить свои собственные оригинальные исследования в таких областях, телескоп Subaru предлагает программу наблюдения открытого использования, где японские исследователи могут подать заявку на время наблюдения.
Эти результаты будут опубликованы в Астрофизическом журнале в июле 2021 года как Arai et al. "Обнаружение 7Be II в классической Nova V5669 Sgr (Nova Sagittarii 2015 № 3)." https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0708114226
Гиперновые стали поставщиками золота и платины на заре жизни Млечного Пути
Оптический снимок звезды SMSS J200322.54-114203.3. Da Costa / SkyMapper
Вспышки гиперновых могли быть основными поставщиками элементов r-процесса на самых ранних стадиях формирования галактик. К такому выводу пришли астрономы после изучения одной из звезд гало Млечного Пути, которая, будучи малометалличной, содержит много элементов, рожденных в результате r-процесса. Статья опубликована в журнале Nature.
Многие тяжелые химические элементы, такие как золото, уран, ксенон, платина, цинк или кобальт, синтезируются в ходе r-процесса, когда атомное ядро быстро захватывает нейтроны. Считается, что это происходит в основном во время слияний нейтронных звезд, что было не так давно достоверно подтверждено наблюдениями. Однако в моделях химической эволюции Галактики только слияния нейтронных звезд не могут воспроизвести наблюдаемые закономерности содержания элементов в малометалличных звездах, что указывает на существование других объектов (или катаклизмов), где способен протекать r-процесс.
Астрономы во главе с Дэвидом Йонгом (David Yong) из центра ASTRO 3D при Австралийском национальном университете опубликовали результаты наблюдений за необычным красным гигантом SMSS J200322.54–114203.3, которая находится на расстоянии 7500 световых лет от Солнца в гало Млечного Пути. Она была найдена в ходе обзора неба наземным телескопом SkyMapper, за ней также наблюдали 2,3-метровый телескоп ATT в обсерватории Сайдинг-Спринг и комплекс телескопов VLT в Чили.
Сравнение обилия химических элементов в моделях слияния нейтронных звезд и гиперновой с данными наблюдений. D. Yong et al. / Nature, 2021
Оказалось, что звезда бедна элементами, тяжелее водорода и гелия (металлами), с отношением железа к водороду в три тысячи раз ниже, чем у Солнца. При этом SMSS 2003-1142 демонстрирует самые высокие соотношения содержания цинка, бария, европия и тория к железу. Таким образом, звезда при общей низкой металличности обогащена элементами, рождаемыми в результате r-процесса.
Исследователи пришли к выводу, что наблюдаемое содержание элементов хорошо согласуется с моделью взрыва гиперновой за счет магнитовращательной неустойчивости. При этом звезда-прародитель была одиночной, бедной металлами, и обладала массой 25 масс Солнца. Подобный катаклизм может поставлять в межзвездную среду элементы r-процесса, но и легкие элементы, рождаемые во время жизни звезды, а также элементы, образующие в финале ее жизни. В дальнейшем выброшенное при взрыве вещество попало в состав звезды SMSS 2003-1142. Таким образом, гиперновые могли быть поставщиками элементов r-процесса на самых ранних стадиях формирования галактик, когда слияния нейтронных звезд еще не происходили, в том числе и в Млечном Пути.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы обнаружили вспышку самой далекой гиперновой, которая породила магнитар.
МОСКВА, 8 июл – РИА Новости. Новый подход к вычислению плотности темной энергии предложили физики Балтийского федерального университета им. И. Канта. По словам авторов, полученные результаты, вероятно, помогут объяснить некоторые аномалии этого феномена и лучше понять, почему Вселенная расширяется с ускорением. Исследование опубликовано в журнале Symmetry.
Современная космология с начала прошлого века пережила несколько фундаментальных переворотов. Альберт Эйнштейн и ряд других физиков-теоретиков исходили из того, что Вселенная стационарна и вечна, однако уже в 1920-х Эдвин Хаббл продемонстрировал ее расширение, а в 1998 году было обнаружено, что она расширяется с ускорением.
Есть два основных способа объяснить это ускорение. Первый – предположить, что вся Вселенная заполнена особой субстанцией, так называемой "темной энергией". Ее можно описать как идеальную жидкость с отрицательным давлением, на которую приходится около 70% всего, что содержится во Вселенной. Второй подход, иногда называемый "модифицированной гравитацией", предполагает, что уравнения динамики Вселенной, предложенные Эйнштейном, необходимо дополнить.
Физики БФУ, работая в рамках первого подхода, предложили новый метод вычисления темной энергии с использованием так называемого голографического принципа. Этот принцип тесно связан с удивительным объектом – космологическим горизонтом событий.
Это название было дано особой границе, которую не может пересечь даже свет: если Вселенная расширяется с ускорением, то приблизительно на расстоянии 1028 сантиметров (около 13 миллиардов световых лет) от нас ускорение становится настолько большим, что пространство растягивается быстрее скорости света. Как объяснили ученые, такой горизонт выступает не только "занавесом" для нас – также он содержит на себе всю информацию из внутренней области.
"Согласно голографическому принципу, или так называемому ограничению Бекенштейна, максимум информации, которую можно поместить в некоторой области пространства, определяется не ее объемом, а площадью поверхности, в которую этот объем заключен. В частности, космологический горизонт можно условно представить как сферический экран, пиксели на котором имеют минимальную возможную площадь – планковскую длину в квадрате", – рассказал директор Института физико-математических наук и информационных технологий БФУ имени И. Канта, профессор Артем Юров.
Планковская длина – минимальное физически возможное расстояние во Вселенной, так как при большем сжатии материя превращается в черную дыру. Значит, внутри космологического горизонта может поместиться конечный объем информации. По словам ученых, если представить всю информацию в виде цепочек нулей и единиц, то максимум информации, в принципе способной содержаться во Вселенной, будет равен площади горизонта в единицах планковской площади – по биту на одну "планковскую площадку". Эйнштейн, предложивший базовые для космологии уравнения гравитации, не смог найти решение для случая со стационарной Вселенной и в итоге был вынужден добавить еще одно слагаемое, позднее названное лямбда-членом или космологической постоянной. После открытия ускоренного расширения Вселенной оказалось, что "виновная" в ускорении темная энергия вполне может быть принята за лямбда-член.
Затем, однако, физики столкнулись с парадоксом: значение лямбда-члена, получаемое путем расчета энергии гравитирующего вакуума в рамках квантовой теории поля, расходилось со значением, выводимым из данных астрономических наблюдений, примерно на сто порядков, то есть в гугол раз. Как отметили ученые БФУ, это, вероятно, самое большое в истории расхождение данных теории и эксперимента.
По словам ученых, такие кризисные ситуации в исследованиях указывают на возможность построения теории с огромным объяснительным потенциалом. Сегодня поиск путей к более точному определению значения лямбда-члена – одна из центральных проблем космологии и физики вообще.
"Космологическое уравнение Эйнштейна можно записать в виде задачи на собственные значения, причем их роль будет играть лямбда-член, что было показано российским физиком Сергеем Червоном. Для решения подобной задачи надо использовать так называемые граничные условия. Наша ключевая идея в том, что граничные условия должны быть связаны с голографическим принципом: число бит, содержащихся во Вселенной, равно максимальному значению, допускаемому этим принципом. Это делает задачу по окончательному вычислению лямбда-члена существенно более простой и конкретной, причем мы сделали это для произвольного числа пространственных измерений", – объяснил Юров.
Специалисты университета продолжают работать над развитием и обобщением нового метода. Предложенный подход станет заметным шагом на пути к будущему синтезу голографического принципа и космологии, надеются ученые.
Физические проблемы, связанные с изучением темной энергии и расширением Вселенной, специалисты БФУ имени И. Канта освещают в рамках магистерской программы "Темная материя и темная энергия". https://ria.ru/20210708/bfu-1740271244.html
На Венере наблюдается тектоническая активность
Анализ радиолокационных изображений 30-летней давности дает подсказки в отношении тепловых потоков и расплавленного материала внутри планеты.
Как сообщает MIT Technology Review, группа исследователей, проанализировавших радиолокационные изображения NASA с миссии Magellan к Венере в начале 1990-х годов, обнаружила на планете тектоническую активность. Согласно исследованию, опубликованному в журнале PNAS, большие блоки литосферы Венеры оказались подвижными.
Сообщается, что блоки, каждый площадью более 1,5 миллиона квадратных километров, столкнулись друг с другом, словно паковый лед на зимнем озере.
Это сильно отличается от тектоники плит на Земле, которая образовала горы и глубоководные желоба. Но, тем не менее, они говорят о том, что это все равно является свидетельством тепловых потоков и расплавленного материала внутри Венеры.
Исследовательская группа также видит параллели с геологией Земли в архейский период между 4000 и 2500 миллионами лет назад. Образцы «паковых льдов» могли быть переходом от раннего периода тектоники плит Венеры, когда планета была больше похожа на Землю.
Такие движения широко распространены в низинах Венеры и указывают на ранее неизвестные тектонические структуры на планете, говорит Шон Соломон, соавтор исследования.
Теперь исследователи надеются, что миссии на Венеру, запланированные NASA и ЕSА, предоставят больше информации о геологии Венеры. NASA хочет исследовать соседнюю планету с помощью двух миссий в период с 2028 по 2030 год. Миссию же ESA планируется начать в начале 2030-х годов. https://kosmos-x.net.ru/news/na_venere_ … 07-08-6367
Полет сквозь туманность Ориона в инфракрасном свете
Авторы и права: НАСА, Космический телескоп им.Спитцера, Вселенная обучения; Визуализация: Ф.Саммерс (Научный институт космического телескопа) и др.; Музыка: Серенада для струнных (А.Дворжака), Камерный оркестр адвентистов Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Каково это – пролететь сквозь туманность Ориона? Впечатляющая динамичная визуализация туманности Ориона основана на реальных астрономических данных и искусной технике создания кинофильмов. Обычно мы наблюдаем знаменитые звездные ясли с расстояния в 1500 световых лет, однако используя инфракрасные изображения от Космического телескопа им.Спитцера и цифровую модель, мы можем увидеть ее вблизи с непривычной точки зрения. Мы движемся вдоль долины шириной в световой год на поверхности гигантского молекулярного облака. Долина Ориона заканчивается полостью, выдутой мощными ветрами и излучением массивных звезд скопления Трапеция. Размер всей туманности Ориона – около 40 световых лет, она расположена в том же спиральном рукаве нашей Галактики, что и Солнце. http://www.astronet.ru/db/msg/1748002
От перигелия до афелия
Авторы и права: Ричард Яворски Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: 5 июля 2021 года Земля прошла афелий – самую далекую от Солнца точку на своей эллиптической орбите. Однако не расстояние до Солнца определяет смену времен года. Времена года зависят от наклона оси вращения Земли, поэтому июль – летний месяц в северном полушарии и зимний – в южном. 5 июля видимый размер Солнца на небе планеты Земля достиг минимума. На этой картинке сравниваются два вида Солнца, полученные с планеты Земля одним телескопом и камерой. Левая половина – снимок, сделанный 2 января 2021 года, когда Земля находилась около перигелия – ближайшей к Солнцу точки на своей орбите. Правый снимок был сделан перед прохождением афелия в 2021 году. Изменение видимого диаметра Солнца от перигелия до афелия составляет немногим более 3 процентов, что невозможно заметить без показанного здесь сравнения. http://www.astronet.ru/db/msg/1748022
Взрыв десятков тысяч звезд назвали самым эффектным событием за всю историю Млечного Пути
Не так давно в центре нашей галактики взорвались десятки тысяч звезд, что было потрясающим зрелищем, сопровождавшимся выбросом огромного количества энергии.
Кирилл Панов
Max Mckinnon / Unsplash
Благодаря чилийскому телескопу ученым удалось увидеть нечто невероятное: в центре Млечного пути всего один миллиард лет назад (что по космическим меркам — совсем недавно) около 100 тысяч звезд взорвались, превратившись в сверхновые. Эта ослепительная гибель «была, вероятно, одним из самых ярких событий за всю историю Млечного пути», — заявил астроном из Института астрономии имени Макса Планка в Германии Франсиско Ногерас-Лара.
Полученные данные свидетельствуют о том, что в Млечном пути, который сформировался примерно 13 миллиардов лет назад, были периоды активности сверхновых и периоды звездного затишья, когда звезды образуются и умирают гораздо реже.
Хотя этот интенсивный период звездообразования произошел много лет назад, до того, как на Земле возникли сложные формы жизни, он все же «оставил видимый отпечаток» в центре Млечного пути, заявляют в опубликованном исследовании Ногерас-Лара и его коллеги.
Команда смогла обнаружить этот отпечаток с помощью прибора HAWK-I на Большом телескопе Европейской южной обсерватории в Чили. Чтобы заглянуть сквозь пыль в ядро Млечного пути, использовались волн, близкие по своей длине к инфракрасным, что позволило обнажить периода звездной активности.
В ходе наблюдений Ногерасу-Ларе и его коллегам удалось сложить воедино некоторые из ранних историй Млечного пути. Ученые считают, что около 80% звезд нашей галактики были сформированы в течение первых пяти миллиардов лет ее жизни.
Как только эта ранняя фаза звездообразования закончилась, наша галактика затихла на несколько миллиардов лет, пока внезапно десятки тысяч звезд не вспыхнули в более поздний период звездообразования.
Неясно, чем это было вызвано. Возможно, что ядро галактики притянуло к себе газ из близлежащей галактики-карлика, что привело к притоку нового материала.
Продолжительность жизни массивных звезд гораздо меньше, чем звезд, подобных Солнцу. Они взрываются примерно через 100 миллионов лет после рождения. Это объясняет, почему около 100 000 звезд взорвались за такой короткий период времени. https://www.popmech.ru/science/533024-o … ain_middle
Исследование показывает, что обнаруженный на Энцеладе метан может быть признаком инопланетной жизни*
Когда зонд Кассини нырнул через соленые шлейфы, извергающиеся изнутри Энцелада, спутника Сатурна, он сделал неожиданное обнаружение: набор соединений, которые также связаны с гидротермальными жерлами на дне океана Земли.
В частности, внимание астробиологов привлекло количество метана в шлейфах — оно показалось особенно высоким. Даже в этом случае оставалось возможным, что известные геохимические (то есть небиологические) процессы могли быть ответственны за высокое содержание этого газа.
Но это не так. Ученые определили, что ни один из известных процессов не может создавать такое количество метана, которое извергается с Энцелада. Это означает, что либо это неизвестный процесс, либо метан имеет биологическое происхождение.
«Мы хотели знать: могут ли земноподобные микробы, которые «поедают» дигидроген и производят метан, объяснять удивительно большое количество метана, обнаруженное Кассини?» сказал биолог Регис Ферриер из Университета Аризоны.
«Поиск таких микробов, известных как метаногены, на морском дне Энцелада потребует чрезвычайно сложных глубоководных миссий, которых не предвидится в ближайшие десятилетия».
Однако то, что мы не можем полететь туда и проверить, не означает, что у нас нет инструментов для выяснения этих вещей. Исследователи обратились к математическому моделированию с использованием известных переменных — процессов, которые производят метан здесь, на Земле.
Энцелад — завораживающее место. Он далеко от Солнца и покрыт толстым слоем льда. Однако под этим льдом находится огромный глобальный океан, в котором могут быть течения и необходимые ингредиенты для жизни.
Можно было бы подумать, что океанический мир вдали от Солнца может быть слишком холодным, чтобы поддерживать жизнь, но действующие планетарные приливные силы могут нагревать внутреннюю часть Луны.
Это не только сохраняет глобальный океан от замерзания, но также может означать наличие гидротермальных жерл. Это, как следует из названия, вентиляционные отверстия на дне океана, через которые тепло из внутреннего пространства проникает в окружающий океан.
На Земле эти жерла представляют собой особенно интересные экосистемы: жизнь, которая там процветает, основывается на пищевой сети, основанной на химических реакциях, известных как хемосинтез, а не на фотосинтезе, который зависит от Солнца.
Итак, если на Энцеладе есть гидротермальные источники — а все признаки указывают на то, что они есть, — то они могут поддерживать жизнь более или менее в том виде, в каком мы ее знаем.
Соединения, связанные с гидротермальными источниками, которые Кассини обнаружил в шлейфах Энцелада, включали, наряду с метаном, дигидроген и углекислый газ. Исследовательская группа включила известные биологические и геохимические процессы в свое моделирование, чтобы посмотреть, смогут ли они воспроизвести относительное содержание этих соединений.
Первым шагом было посмотреть на содержание дигидрогена и определить, может ли он быть произведен гидротермальной деятельностью. Затем следующим шагом было определить, достаточно ли этого, чтобы накормить популяцию гидрогенотрофных метаногенов. Здесь, на Земле, это археи (одноклеточные микроорганизмы), которые метаболизируют молекулярный водород и углекислый газ выделяя метан.
«Мы могли бы не только оценить, совместимы ли наблюдения Кассини с окружающей средой, пригодной для жизни, но мы также могли бы сделать количественные прогнозы относительно ожидаемых наблюдений, если метаногенез действительно произсходит на морском дне Энцелада», — сказал Ферриер.
Работа была кропотливой, учитывая температуру морского дна и гидротермальные источники, а также влияние, которое популяция микробов может оказать на окружающую среду. В конце концов, команда обнаружила, что наблюдаемое содержание метана было слишком высоким, чтобы быть результатом известных геохимических процессов.
Это означает, что там, в темных глубинах океана Энцелада, могут быть микробы.
Конечно, это не единственное объяснение. На Энцеладе также могут происходить геохимические процессы, которые не происходят здесь, на Земле, производящие это соединение.
В настоящее время не планируется никаких специальных миссий для посещения Энцелада, но есть и другие подобные ледяные тела в Солнечной системе с ожидаемыми миссиями, которые могут дать больше информации об обитаемости ледяной луны.
Ученые обнаружили новый тип космического взрыва, в 10 раз более энергичный, чем сверхновая*
До недавнего времени считалось, что слияние нейтронных звезд — единственный вариант возникновения тяжелых элементов (тяжелее цинка).
Но мы знаем, что тяжелые элементы впервые возникли вскоре после Большого Взрыва, когда Вселенная была очень молодой. В то время прошло недостаточно времени для того, чтобы нейтронные звезды даже могли возникнуть. Таким образом, нужен был другой источник, чтобы объяснить присутствие ранних тяжелых элементов в Млечном Пути.
Обнаружение древней звезды SMSS J2003-1142 в гало Млечного Пути, которое является сферической областью, окружающей галактику, является первым свидетельством другого источника тяжелых элементов, включая уран и золото.
В исследовании, опубликованном в Nature, показанно, что тяжелые элементы, обнаруженные в SMSS J2003-1142, образовались не в результате слияния нейтронных звезд, а в результате коллапса и взрыва быстро вращающейся звезды с сильным магнитным полем и массой в 25 раз превышающей Солнечную.
Взрыв получил название «магнитовращательной гиперновой».
Звездная алхимия.
Недавно было подтверждено, что слияния нейтронных звезд действительно являются одним из источников тяжелых элементов в нашей галактике. Как следует из названия, процесс когда две нейтронные звезды в двойной системе сливаются вместе в энергетическом событии, называемом «килонова». В результате этого процесса образуются тяжелые элементы.
Однако существующие модели химической эволюции нашей галактики показывают, что слияния нейтронных звезд сами по себе не могли привести к определенным образцам элементов, которые мы видим во многих древних звездах, включая SMSS J2003-1142.
Реликвия из ранней Вселенной.
SMSS J2003-1142 впервые наблюдали в 2016 году из Австралии, а затем снова в сентябре 2019 года с помощью телескопа Европейской южной обсерватории в Чили.
По этим наблюдениям ученые изучили химический состав звезды. Анализ показал, что содержание железа примерно в 3000 раз ниже, чем на Солнце. Другими словами, SMSS J2003-1142 химически примитивна.
Элементы, которые мы наблюдали в ней, вероятно, были созданы единственной родительской звездой сразу после Большого взрыва.
Сигнатуры схлопнувшейся быстро вращающейся звезды.
Химический состав SMSS J2003-1142 может раскрыть природу и свойства ее родительской звезды. Особенно важны необычно высокие количества азота, цинка и тяжелых элементов, включая европий и уран.
Высокие уровни азота в SMSS J2003-1142 указывают на то, что родительская звезда быстро вращалась, в то время как высокие уровни цинка указывают на то, что энергия взрыва была примерно в десять раз больше, чем у «нормальной» сверхновой, что означает, что это была бы гиперновая. Кроме того, большое количество урана потребовало бы наличия большого количества нейтронов.
Тяжелые элементы, которые мы можем наблюдать в SMSS J2003-1142 сегодня, являются свидетельством того, что эта звезда образовалась в результате взрыва магнитовращательной гиперновой.
Таким образом, исслеждование предоставило первое свидетельство того, что события с магнитовращающимися гиперновыми звездами являются источником тяжелых элементов в нашей галактике (наряду с слиянием нейтронных звезд).
А как насчет слияния нейтронных звезд?
Но как возможно узнать, что не только слияние нейтронных звезд привело к определенным элементам, которые обнаружили в SMSS J2003-1142? Для этого есть несколько причин.
Согласно гипотезе, одна родительская звезда могла создать все элементы, наблюдаемые в SMSS J2003-1142. С другой стороны, на то, чтобы те же элементы образовались только в результате слияния нейтронных звезд, потребовалось бы гораздо больше времени. Но на этот раз не существовало бы даже на столь раннем этапе формирования галактики, когда были созданы эти элементы.
Кроме того, слияния нейтронных звезд создают только тяжелые элементы, поэтому для объяснения других тяжелых элементов, таких как кальций, наблюдаемых в SMSS J2003-1142, должны были возникнуть дополнительные источники, такие как сверхновые звезды. Этот сценарий, хотя и возможен, более сложен и, следовательно, менее вероятен.
Модель магнитовращательной гиперновой не только обеспечивает лучшее соответствие данным, но также может объяснить состав SMSS J2003-1142 посредством одного события. Это могло быть слияние нейтронных звезд вместе с магнитовращающими сверхновыми, что дает объяснение, как были созданы все тяжелые элементы в Млечном Пути.
Наклоненные планеты в обитаемой зоне могут развивать более сложную жизнь
Планеты, которые наклонены относительно своей оси, как Земля, способны к развитию сложной жизни. Это открытие поможет ученым уточнить поиск более жизни на экзопланетах. Это исследование, финансируемое НАСА, представлено на конференции по геохимии Гольдшмидта.
С момента первого открытия экзопланет (планет, вращающихся вокруг далеких звезд) в 1992 году ученые искали миры, которые могли бы поддерживать жизнь. Считается, что для поддержания даже элементарной жизни экзопланеты должны находиться на нужном расстоянии от своих звезд, чтобы позволить существовать жидкой воде; так называемая "зона Златовласки". Однако для более продвинутой жизни важны и другие факторы, в частности атмосферный кислород.
Кислород играет важнейшую роль в дыхании - химическом процессе, приводящем в движение метаболизм самых сложных живых организмов. Некоторые основные формы жизни производят кислород в небольших количествах, но для более сложных форм жизни, таких как растения и животные, кислород имеет решающее значение. На ранней Земле было мало кислорода, хотя существовали основные формы жизни.
Ученые создали сложную модель условий, необходимых для того, чтобы жизнь на Земле могла производить кислород. Модель позволяла им вводить различные параметры, чтобы показать, как изменяющиеся условия на планете могут изменить количество кислорода, вырабатываемого фотосинтезирующей жизнью.
Ведущий исследователь Стефани Олсон (Университет Пердью) сказала: "Модель позволяет нам изменять такие вещи, как продолжительность дня, количество атмосферы или распределение суши, чтобы увидеть, как реагируют морская среда и производящая кислород жизнь в океанах."
Исследователи обнаружили, что увеличение продолжительности дня, повышение поверхностного давления и появление континентов влияют на характер циркуляции океана и связанный с этим транспорт питательных веществ таким образом, что это может увеличить производство кислорода. Они полагают, что эти отношения, возможно, способствовали насыщению Земли кислородом, способствуя переносу кислорода в атмосферу, поскольку вращение Земли замедлилось, ее континенты выросли, а поверхностное давление увеличилось с течением времени.
"Самый интересный результат был получен, когда мы смоделировали орбитальный наклон" - другими словами, как планета наклоняется, когда она вращается вокруг своей звезды", - объяснила Меган Барнетт, аспирантка Чикагского университета, участвовавшая в исследовании. Больший наклон увеличил производство фотосинтетического кислорода в океане в нашей модели, отчасти за счет повышения эффективности переработки биологических ингредиентов. Эффект был похож на удвоение количества питательных веществ, которые поддерживают жизнь".
Сфера Земли имеет наклон оси 23,5 градуса. Это дает нам наши сезоны, когда части Земли получают больше прямых солнечных лучей летом, чем зимой. Однако не все планеты в нашей Солнечной системе наклонены так, как Земля: Уран наклонен на 98 градусов, тогда как Меркурий вообще не наклонен.
Доктор Олсон продолжил: "Есть несколько факторов, которые следует учитывать при поиске жизни на другой планете. Планета должна находиться на правильном расстоянии от своей звезды, чтобы иметь жидкую воду и химические ингредиенты для зарождения жизни. Но не все океаны будут великими хозяевами для жизни, как мы ее знаем, и еще меньшее подмножество будет иметь подходящие среды обитания для жизни, чтобы прогрессировать к сложности животного уровня. Небольшие наклоны или экстремальная сезонность на планетах с ураноподобными наклонениями могут ограничить распространение жизни, но незначительный наклон планеты вокруг своей оси может увеличить вероятность того, что на ней образуются насыщенные кислородом атмосферы, которые могут служить маяками микробной жизни и питать метаболизм крупных организмов. Суть в том, что миры, которые немного наклонены на своих осях, могут быть более склонны к развитию сложной жизни. Это помогает нам сузить поиск сложной, возможно, даже разумной жизни во Вселенной." https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0709161111
Новая карта пыли межзвездного пространства Млечного пути
Пространство между звездами нашего Млечного пути наполняют огромные количества крохотных частиц пыли. Они формируют «строительные кирпичики» новых звезд и планет. Но мы до сих пор не знаем, какие именно элементы необходимы для формирования планет, подобных Земле. В новой работе исследовательская группа под руководством Элизы Константини (Elisa Costantini) сравнила наблюдения, проведенные при помощи рентгеновских телескопов, с данными наблюдений синхротронного излучения, чтобы сформировать на основе этого сопоставления карту распределения частиц межзвездной пыли в границах Млечного пути.
Частицы пыли межзвездного пространства формируются в результате активности звезд. Звезда, а также планеты из ее планетной системы, формируются из коллапсирующего газопылевого облака. Когда звезда в ходе эволюции приближается к концу жизненного цикла, она инжектирует значительную долю своей массы в окружающую среду, создавая новый материал для формирования пылинок. Если звезда взрывается как сверхновая, это дополнительно обогащает окрестности газом и пылью. Эти газ и пыль затем входят в состав новых «строительных кирпичиков» для звезд и планет.
В своей работе группа Константини впервые изучила рентгеновское излучение пыли центральных областей Млечного пути. Исследователи обнаружили, что пыль в этой области Галактики состоит в основном из стекловидного силиката, оливина, представляющего собой минерал магния, железа, кремния и кислорода. В результате взаимодействия со звездным излучением и космическими лучами оливин расплавился и были сформированы крохотные стеклянные сферы неправильной формы. В более отдаленных областях Галактики пыль оказалась более разнообразна по составу, показало исследование.
Тысячи галактик были классифицированы в мгновение ока
Астрономы разработали и «натренировали» компьютерную программу, способную классифицировать десятки тысяч галактик в течение всего лишь нескольких секунд, в то время как обычно решение этой задачи занимает несколько месяцев.
В новом исследовании астрофизики из Австралии использовали алгоритм машинного обучения для ускорения процесса, который обычно осуществляется вручную профессиональными астрономами и помогающими им астрономами-любителями со всего мира.
«Галактики отличаются обилием разнообразных форм и размеров, - сказал главный автор Митчелл Кавана (Mitchell Cavanagh) из филиала Международного центра радиоастрономических исследований в Университете Западной Австралии.
«Классификация галактик по формам представляет собой важный этап понимания процессов их формирования и эволюции, и она даже может помочь пролить новый свет на природу самой Вселенной».
Кавана сказал, что по мере появления все новых и новых обширных обзоров неба астрономы все чаще сталкиваются с проблемами нехватки времени на обработку полученных снимков галактик.
«Мы будем наблюдать несколько миллионов галактик на протяжении нескольких ближайших лет. Иногда астрономы-любители помогают нам в идентификации галактик по снимкам в рамках проекта Galaxy Zoo – но нам все равно не хватает времени!»
Здесь и появляются так называемые конволюционные нейронные сети. В современном высокотехнологичном мире компьютерные программы этого класса встречаются повсюду, начиная от анализа медицинских снимков и вплоть до анализа биржевых котировок.
В последние годы конволюционные нейронные сети получили широкое распространение в астрономии. Обычно они используются для получения ответа на вопрос, является ли галактика спиральной или нет, однако эта новая нейтронная сеть использует многоклассовую классификацию – отвечая на вопрос, является ли галактика эллиптической, линзовидной, спиральной или неправильной. Это позволяет достичь большей точности, в сравнении с существующими нейронными сетями, пояснили авторы.
Астрономы получили достоверные доказательства того, что Крабовидная туманность является певатроном — ускорителем частиц до энергий в несколько петаэлектронвольт. Сделать это помогли наблюдения наземной обсерватории LHAASO, которая фиксировала атмосферные ливни, вызываемые прилетающими из туманности гамма-квантами. Статья опубликована в журнале Science.
В кривой энергетического спектра наблюдаемых космических лучей существует несколько изломов, один из которых — «колено» — соответствует частицам с энергией несколько петаэлектронвольт, что близко к предельным возможностям земных ускорителей. На сегодняшний день известно несколько возможных источников подобных частиц в Млечном Пути (певатронов), в частности ими могут быть область Кокон Лебедя, остатки сверхновых, пульсары или сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути. Однако сложности при идентификации источников (и, как следствие, описания механизмов ускорения частиц) возникают при установлении надежной связи между конкретным источником и регистрируемыми частицами очень высоких энергий.
Группа астрономов во главе с Чжэнь Цао (Zhen Cao) из коллаборации LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory) опубликовала результаты наблюдений за Крабовидной туманностью при помощи наземной обсерватории, в которую входят сцинтилляционные счетчики, мюонные детекторы, водные черенковские детекторы и черенковские телескопы, занимающие площадь около 1,36 квадратного километра. LHAASO работает с 2019 года и регистрирует различные компоненты атмосферных ливней (каскадов элементарных частиц), возникающих когда частицы космических лучей и гамма-кванты с энергией от десяти тераэлектронвольт до тысячи петаэлектронвольт входят в атмосферу Земли.
Крабовидная туманность, находящаяся на расстоянии 6,5 тысячи световых лет от Солнца, представляет собой остаток от взрыва сверхновой SN 1054. В ее центре находится нейтронная звезда-пульсар, взаимодействующая с веществом туманности. Более ранние наблюдения показывали, что остаток является одним из самых ярких источников гамма-квантов на небе, который порождает частицы с энергиями выше ста тераэлектронвольт. Наблюдала туманность и обсерватория LHAASO, тогда ученые сделали вывод о том, что остаток может быть певатроном.
Теперь астрономы предоставили доказательства того, что Крабовидная туманность действительно может считаться певатроном. Они зафиксировали в 2020-2021 годах от остатка гамма-кванты с энергиями от 0,0005 до 1,1 петаэлектронвольт, что, по мнению ученых, свидетельствует о наличии в туманности ускорителя электронов до энергий 2,3 петаэлектронвольта. Предполагается, что размер ускоряющей области составляет от 0,025 до 0,1 парсека, а магнитное поле оценивается в 110 микрогаусс. Анализ рентгеновских снимков внутренних частей туманности показал, что очаг ускорения частиц расположен вблизи ударной волны, на расстоянии 0,1 — 0,14 парсек от пульсара.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли неоднородность в направлении прилета космических лучей и измерили соотношение изотопов гелия в них.
Пробуждение кометы из облака Оорта нашли на снимках телескопа TESS
Анимация из снимков TESS, показывающая движение кометы в течение 4 недель. Ben Montet / TESS
Космический телескоп TESS помог астрономам определить, что недавно открытая гигантская комета C/2014 UN271 (Бернардинелли-Бернштейн) начала проявлять свою активность еще при пересечении орбиты Нептуна в 2018 году и, возможно, была активной еще раньше. Эти выводы должны помочь ученым точнее определить размеры ее ядра. Сообщение опубликовано на сайте Astronomer's Telegram.
Объект 2014 UN271 был открыт в июне 2021 года на снимках с обзорного инструмента DES (Dark Energy Survey). Анализ архивных данных показал, что он впервые появился на астрономических снимках ещё в 2014 году. Орбита объекта сильно наклонена и вытянута, а афелий — самая далекая от Солнца точка траектории — находится во внутренней части облака Оорта.
Первоначально предполагалось, что объект может быть карликовой планетой, однако затем у него была найдена газовая оболочка — кома, после чего 2014 UN271 переклассифицировали в гигантскую комету C/2014 UN271 (Бернардинелли-Бернштейн). Диаметр ее ядра оценивается более чем в 100 километров, что больше чем у кометы Хейла – Боппа, обладавшей самым крупным ядром среди известных комет (40-80 километров), для которых производились подобные измерения.
Тони Фарнхем из Университета штата Мэриленд опубликовал результаты анализа снимков, полученных космическим телескопом TESS с 21 сентября по 18 октября 2018 года, на которых заметна протяженная и асимметричная яркая область вокруг ядра, что указывает на наличие комы. В это время комета находилась на расстоянии 23,8 астрономических единиц от Солнца, что больше, чем в случае наблюдений с других телескопов. Кроме того, постоянство яркости C/2014 UN271 в период с 2014 по 2018 год означает, что комета могла стать активной еще до того, как была обнаружен на отметке 29,3 астрономических единиц от Солнца, что в дальнейшем приведет к переоценке размеров ядра. Ожидается, что комета пройдет свой перигелий на расстоянии примерно 10,5 астрономических единиц от Солнца (между орбитами Урана и Сатурна) в начале 2031 года. В это время за ней будет следить ряд телескопов, так как состав кометы и динамика ее активности могут многое рассказать о свойствах тел из Облака Оорта.
Ранее мы рассказывали об открытии самого далекого известного тела Солнечной системы 2018 AG37, год на котором длится около 10 земных веков.
МОСКВА, 8 июл - РИА Новости. Самый разрекламированный в мире "астероид-убийца" Апофис выбыл из списка угрожающих Земле небесных тел, рассказал в Московском планетарии сотрудник Астрокосмического центра Физического института Академии наук Вячеслав Авдеев.
"Оказалось, что зря боялись, в 2029 году Апофис с нами не столкнется, но пройдет довольно близко. Оказалось, что он не опасен и его убрали из списка 20 самых опасных астероидов", - рассказал ученый.
В то же время, отметил Авдеев, астероид продолжает оставаться интересным для наблюдения и в 2029 году пройдет от Земли на расстоянии 31 тысячи километров. "Это где у нас находятся геостационарные спутники", - сказал он.
"Объект вытянут, как батон белого хлеба. В длину почти 400 метров. Он будет виден на небе, как звездочка третьей звездной величины. Это чуть-чуть слабее, чем звезды ковша Большой медведицы", - добавил Авдеев.
Он предложил всем желающим в ночь с 13 на 14 апреля 2029 года не строить других планов, а посвятить время наблюдению за крупным астероидом.
Астероид Апофис размером в 325 метров был открыт в 2004 году. Открытие вызвало ажиотаж: расчеты показали, что существует 2,7-процентная вероятность, что Апофис, получивший имя в честь древнеегипетского бога зла и разрушения, столкнется с Землей в 2029 году. Затем ученые исключили эту угрозу, подсчитав, что 13 апреля 2029 года астероид пролетит на расстоянии 37,6 тысячи километров от центра Земли.
В марте 2021 года уточненные расчеты показали, что вероятность столкновения Апофиса с Землей в 2068 году также сводится к минимуму и что никакого риска нет, по крайней мере, в ближайшие 100 лет. https://ria.ru/20210708/asteroid-1740527088.html
Вероятно, зафиксирован результат столкновения астероида с другим телом
Credit: Дэниель Грин
Алан Фицсимонс из Ливерпульского научно-исследовательского института астрофизики Университета Квинс в Белфасте сообщает, что астроном Николас Эразмус заметил прямой хвост/след длиной 0,78 угл. мин. на четырех сложенных 30-секундных снимках астероида главного пояса 2005 QN173, которые были получены 7 июля 2021 года в 17:24 мск. вр. в рамках программы Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System (ATLAS) на 0,5-м f/2 телескопе-рефлекторе системы Шмидта в обсерватории Халеакала, штат Гавайи, США.
Измеренный блеск в фильтре O составил +19,2 зв. вел., что является значительно ярче прогнозируемого в фильтре V (+20,5 зв. вел. для гелио- и геоцентрических расстояний 2,4 и 1,9 а.е. соответственно). Последующая съемка в фильтре R была произведена 8 июля 2021 года в 12:36 мск. вр. доктором Одри Тируин (Обсерватория Лоуэлла) и доктором Генри Се (Планетологический институт США) на 4,3-м f/6.1 телескопе Лоуэлл Дискавери. На четырех сложенных 600-секундных снимках виден тонкий прямой хвост длиной 7,6 угл. мин. На снимках ATLAS, сделанных 27 июня 2021 года в 17:24 мск. вр. отсутствует хвост и значительное поярчание астероида. Источник: http://mail.spaceobs.com/pipermail/iaude_spaceobs.com..
Такое поведение астероида может быть объяснено вращательным возбуждением ядра, либо слиянием с близким спутником и образованием контактного двойного астероида (последний сценарий статистически более вероятен). Активные астероиды — это популяция малых тел в Солнечной системе, которые могут временно или периодически демонстрировать кому и хвост. В то время как за активность комет ответственна сублимация, астероидная активность может быть вызвана разнообразным набором механизмов, включая сублимацию, нестабильность вращения, столкновения и термическое воздействие. Частота встречаемости активных астероидов составляет около 1-10 на 100 тыс, что означает чуть более 100 активных астероидов среди примерно 1,1 млн известных на данный момент астероидов. https://aboutspacejornal.net/2021/07/09/вероятно-зафиксирован-результат-сто/
Магнитное поле Юпитера примерно в 20 тысяч раз сильнее, чем у Земли, и поэтому его магнитосфера чрезвычайно велика. Если бы она была видна в ночном небе, то покрывала бы область в несколько раз превышающую видимый размер диска Луны. Новости партнеров
Параллельные наблюдения за окружением Юпитера с помощью космического аппарата NASA «Juno» и орбитальной обсерватории ESA «XMM-Newton» позволили астрономам раскрыть процесс, приводящий к впечатляющим вспышкам рентгеновского излучения на полюсах гиганта каждые несколько минут. Оказалось, что его движущей силой являются пульсирующие колебания силовых линий магнитного поля, однако, из-за чего они возникают, пока неясно. Результаты исследования представлены в журнале Science Advances.
«Мы наблюдаем, как Юпитер генерирует рентгеновское сияние в течение четырех десятилетий, но до сих пор не могли понять, как оно создается», – рассказывает Уильям Данн, соавтор исследования из Лаборатории космических исследований Университета Лос-Анджелеса (США).
Рентгеновские сияния на южном и северном полюсах Юпитера. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/CXC/UCL/W.Dunn
Рентгеновское излучение является частью полярных сияний Юпитера – вспышек видимого и невидимого человеческому глазу света, возникающих при взаимодействии заряженных частиц с атмосферой газового гиганта. Подобное явление происходит и на Земле, однако у крупнейшей планеты Солнечной системы оно намного мощнее и выделяет сотни гигаватт энергии. Зачастую, рентгеновские сияния на северном и южном полюсах происходят «как по часам» – в данных 26-часовой наблюдательной кампании они повторяются каждые 27 минут.
Теперь благодаря данным, полученным с орбиты Юпитера и Земли, исследовательская группа обнаружила, что рентгеновские вспышки вызваны периодическими колебаниями силовых линий магнитного поля Юпитера – они создают волны плазмы, отправляющие тяжелые ионы серы и кислорода на встречу атмосфере планеты, при взаимодействии с которой частицы высвобождают энергию в виде рентгеновских лучей.
«Это объяснение не рассматривалось ранее, даже несмотря на то, что аналогичный процесс вызывает полярные сияния на Земле. Следовательно, он может быть универсальным и присутствовать во многих различных средах в космосе», – добавил Уильям Данн.
Анимация, показывающая, как пульсирующее магнитное поле Юпитера нагревает и направляет частицы вдоль силовых линий магнитного поля в атмосферу гиганта, вызывая вспышки рентгеновских лучей. Credit: ESA/NASA/Yao/Dunn
Заряженные ионные частицы, попадающие в атмосферу Юпитера, берут свое начало в вулканическом газе, извергающемся в космос титаническими вулканами на спутнике Ио. Этот газ становится ионизированным из-за столкновений в непосредственном окружении гиганта, образуя «бублик» из плазмы, который окружает планету.
«Рентгеновские лучи обычно создаются чрезвычайно мощными и жестокими объектами, такими как черные дыры и нейтронные звезды, поэтому на первый взгляд кажется странным, что и планеты их тоже производят. Мы никогда не сможем посетить черные дыры, поскольку они находятся за пределами доступных нам космических полетов, но Юпитер находится буквально под носом. С прибытием «Juno» в его систему у нас появилась фантастическая возможность на месте изучить его окружение, создающее рентгеновские лучи», – заключила Грациэлла Брандуарди-Раймонт, соавтор исследования из Лаборатория космических исследований Университета Лос-Анджелеса. https://in-space.ru/raskryta-mnogoletny … -yupitera/
Метеорит редкого класса откроет секреты происхождения жизни на Земле
Ученые намерены раскрыть секреты метеорита редкого класса и, возможно, понять с его помощью происхождение океанов и жизни на Земле.
Предварительные исследования вещества этого метеорита, который упал на Землю на территории Соединенного Королевства ранее в этом году, датируется эпохой формирования Солнечной системы, происходившего около 4,5 миллиарда лет назад.
Метеорит Уинчкомб (Winchcombe) относится к экстремально редкому типу метеоритов, называемых углеродистыми хондритами. Он представляет собой каменистый метеорит, богатый водой и органическим веществом, химический состав которого близок к составу первичного вещества Солнечной системы.
Движение этого метеорита отслеживалось при помощи инструментов коллаборации UK Fireball Alliance (UKFAll). Фрагменты были затем быстро локализованы и извлечены. Со времени обнаружения осколков этого метеорита британские ученые изучают метеорит Уинчкомб для понимания его минералогического и химического состава, которые, в свою очередь, помогут получить новые сведения о процессах формирования Солнечной системы.
Доктор Куини Чан (Queenie Chan) из Лондонского университета, СК, возглавляющая исследовательскую группу, сказала: «Ученые провели предварительный анализ, который показал, что метеорит Уинчкомб содержит значительное количество органических соединений! Изучение такого метеорита в течение всего лишь нескольких недель с момента его падения, прежде чем он будет загрязнен земным материалом, означает, что мы смотрим с его помощью назад, в прошлое, на ингредиенты, которые присутствовали при рождении Солнечной системы, и узнаем механизмы, в соответствии с которыми происходило слипание этих ингредиентов с формированием зародышей будущих планет».
Новая Геркулеса 2021 — самая быстрая новая звезда за всю историю наблюдений!
Автор: Стас Короткий
2 июля 2021 года на сайте «Телеграм Астронома» появилось сообщение от группы исследователей во главе с Марком Вагнером (Университет штата Огайо) в котором говорится, что 30 июня 2021 года были проведены спектроскопические наблюдения Новой Геркулеса 2021 (V1674 Her) с помощью спектрографа OSMOS, установленного на 2,4-м телескопе Хилтнера в обсерватории MDM, штат Аризона, США.
Полученный астрономами спектр значительно изменился с момента их первых спектроскопических наблюдений, сделанных в период с 13 по 16 июня 2021 года, когда Новая явно находилась на ранней стадии Fe II (огненный шар). Спустя 17 дней после вспышки спектр показывал, что она явно находилась в небулярной стадии. В нем присутствовало три неоновые эмиссионные линии, одна из которых являлась второй по силе после H-альфа.
Наличие сильных неоновых эмиссионных линий, вероятно, связанных с переизбытком неона, показывает, что V1674 Her (2021) принадлежит к классу неоновых новых, к которому относятся, в частности, QU Vul (1984), V838 Her (1991) и V1974 Cyg (1992). Также, она эволюционирует быстрее, чем V838 Her (1991). С t2=1 день и t3=2,2 дня, V1674 Her (2021) является самой быстрой новой звездой за всю историю наблюдений (t2 и t3 — это время за которое блеск новой падает от максимума на 2 и 3 звездных величины соответственно). Источник: https://www.astronomerstelegram.org/?read=14746
Вспышка была обнаружена 12 июня 2021 года в 16:09 мск. вр. любителем астрономии из Японии Сэйдзи Уэдой как объект +8,4 зв. вел. Прародителем вспышки скорее всего является звезда Gaia DR2 4514092717838547584 с блеском около +20 зв. вел. Расстояние до нее оценивается в 7800-25000 световых лет. Пик своей яркости Новая прошла 12 июня 2021 года около 23:30 мск. вр. на уровне +6,0 зв. вел. — звезда была доступна для наблюдений невооруженным глазом! В настоящее время, спустя 28 дней после вспышки, ее блеск снизился примерно до +13,5 зв. вел. (согласно данным AAVSO: aalert.in/gWp5r), то есть она теперь доступна для визуальных наблюдений только в средние и крупные инструменты.
Новые звезды — это пары звезд, состоящие из белого карлика, который «ворует» материю с близкой звезды-компаньона. Когда сворованная материя (в основном водород) достигает критического состояния, то происходит термоядерная реакция в ходе которой сгорает водород, скопившийся на поверхности белого карлика. Данное термоядерное событие и есть вспышка «Новой звезды», хотя в реальности это старые звезды. https://aboutspacejornal.net/2021/07/10/новая-геркулеса-2021-самая-быстрая-нова/
МОСКВА, 12 июл — РИА Новости. Ученые из Германии, Великобритании и США обнаружили звезду редкой каплевидной формы. Исследователи считают, что это часть двойной звездной системы, движущуюся к слиянию с образованием сверхновой. Просто вторую часть системы, представленную белым карликом, не видно. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Звездная система HD265435 находится на расстоянии примерно 1500 световых лет от нас и состоит из горячей субкарликовой звезды и белого карлика, делающих полный оборот друг вокруг друга примерно за 100 минут.
Белые карлики — это умирающие звезды, которые выработали все свое топливо и сжались, став очень маленькими, но чрезвычайно плотными. На следующей, завершающей стадии, когда ядро белого карлика повторно воспламеняется в результате термоядерного взрыва, возникает сверхновая типа Ia.
Это происходит, когда белый карлик набирает массу, известную как предел Чандрасекара — в 1,4 раза превышающую массу Солнца. Такое возможно в двух случаях: когда белый карлик аккумулирует вещество из окружающей среды или когда он сливается с другой звездой.
Второй сценарий крайне редкий, но исследователи считают, что для объяснения феномена HD265435 подходит именно он. Дело в том, что в системе HD265435 астрономы не видят сам белый карлик, а только его компаньона — более яркую субкарликовую звезду, форма которой искажена интенсивной гравитацией белого карлика.
Используя данные спутника NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), астрономы установили, что яркость горячего субкарлика со временем меняется, что говорит об искажении его формы из-за соседства массивного объекта. Используя измерения лучевой скорости и скорости вращения, полученные в Паломарской обсерватории и обсерватории Кека, а также путем моделирования, ученые рассчитали, что на субкарлик воздействует скрытый массивный объект типа белого карлика, который по массе примерно равен Солнцу, а по размерам немного меньше Земли. Исследователи считают, что две звезды находятся в состоянии сближения по спирали, которое закончится примерно через 70 миллионов лет слиянием с образованием сверхновой типа Ia.
"Мы не знаем точно, как взрываются эти сверхновые, но мы знаем, что в данном случае это должно произойти, потому что видим, что это происходит в других местах во Вселенной, — приводятся в пресс-релизе Уорикского университета слова первого автора статьи доктора Ингрид Пелисоли (Ingrid Pelisoli). — Один из способов заключается в том, что белый карлик наберет достаточно массы от горячего субкарлика по мере того, как они будут вращаться друг вокруг друга и сближаться. Материя начнет покидать горячий субкарлик и падать на белый карлик. Другой вариант — они будут терять энергию из-за излучения гравитационных волн и сближаться, пока не сольются. В любом из двух случаев, как только белый карлик наберет достаточную массу, он станет сверхновой".
Понимание процессов образования сверхновых чрезвычайно важно для астрономов, так как они используют такие звезды, обладающие, как правило, весьма стабильным свечением, в качестве "стандартных свечей", по которым ученые оценивают скорость расширения Вселенной.
"Чем лучше мы понимаем, как образуются сверхновые, тем точнее мы сможем откалибровать "стандартные свечи". Это очень важно, потому что в настоящий момент существует несоответствие между скоростью расширения Вселенной, которую мы получаем по "стандартным свечам", и с помощью других методов", — продолжает Пелисоли.
Теоретическая модель, разработанная исследователями, также предсказывает, что горячий субкарлик сожмется и сам станет белым карликом, прежде чем сольется со своим компаньоном. https://ria.ru/20210712/zvezda-1740967195.html
M27: туманность Гантель
Авторы и права: Брэй Фоллс и Кейт Кваттроччи Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Вот таким станет наше Солнце? Вполне возможно. Выяснить будущее Солнца может помочь открытие, случайно совершенное в 1764 году. В это время Шарль Мессье составлял список диффузных объектов, которые можно было принять за кометы. 27-й объект в списке Мессье, известный сейчас как M27 или туманность Гантель – это планетарная туманность. Такую туманность должно образовать наше Солнце, когда в его ядре закончится термоядерное горение. M27 – одна из самых ярких планетарных туманностей на небе, ее можно увидеть в бинокль в созвездии Лисички. Свет идет до нас от M27 примерно тысячу лет. Это изображение получено в линиях излучения водорода и кислорода. В настоящее время мы знаем, что примерно через 6 миллиардов лет наше Солнце сбросит внешние газовые слои, сформировав похожую на M27 планетарную туманность, а центральная часть станет горячим белым карликом, излучающим рентгеновские лучи. Понимание физических процессов, происходящих в M27, и их значения было недоступно науке 18-го века. Даже в настоящее время многое остается загадочным в планетарных туманностях, включая механизмы формирования их структуры. http://www.astronet.ru/db/msg/1748458
Насколько огромными бывают черные дыры
Самые маленькие — размером с крупный мегаполис, а размеры самых больших совершенно не с чем сравнивать. О масштабах черных дыр расскажет ролик канала Harry Evett.
Популярная Механика
В 2018 году ученые с помощью телескопа ALMA впервые сфотографировали окрестности черной дыры, которая находится в центре активного ядра галактики М77, и измерили диаметр окружающего ее газопылевого кольца. Самой черной дыры на снимке, конечно, не видно, потому что черные дыры не излучают свет, который могли бы уловить телескопы.
Если мы когда-нибудь получим снимок черной дыры и ее окрестностей, на нем будет виден только дик аккреции и окружающее его кольцо материи, заметный, поскольку в нем на субрелятивистских скоростях носятся частицы, выделяя энергию в виде электромагнитного излучения.
Пока же что о том, как выглядят черные дыры, мы знаем только по представлениям художников. Зато у нас есть данные об их массе и размерах, и они просто не укладываются в голове. Ролик о масштабах черных дыр позволяет получить хотя бы примерное представление о том, насколько огромными они бывают.
Диаметр некоторых черных дыр не больше протяженности большого города, скажем, Лондона, но весит такая «кроха» как пять тысяч Солнц; радиус других сравним с радиусом земного шара, но масса их при этом в пять миллионов больше, чем у нашей планеты.
Еще немного о Солнце: самые легкие из известных черных дыр всего впятеро массивнее нашей звезды, но при этом в в 100 тысяч раз компактнее. Черная дыра, которая находится в центре Млечного Пути — относительный тяжеловес, но далеко не рекордсмен ни по массе, ни по размерам, хотя и весит как 4 миллиона Солнц. Она просто теряется на фоне, скажем, дыры в центре галактики Messier 60, масса которой составляет 4,5 миллиарда солнечных. Примерно с этой массы начинается класс ультрамассивных черных дыр, самые большие из которых заставляют даже 4,5 млрд Солнц казаться пушинкой.
Снимок галактики NGC 7814 вместе со сверхновой SN 2021rhu, сделанный на 2,5-м телескопе Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ в ИК-диапазоне. Наблюдатель: Андрей Татарников; Источник снимка: страница астрофизика Сергея Попова во ВКонтакте
В начале текущего месяца в созвездии Пегас вспыхнула внегалактическая сверхновая звезда. Сейчас она уже разгорелась до +12,6 зв. вел.
В спиральной галактике NGC 7814, что находится в созвездии Пегас, вспыхнула сверхновая звезда. Вспышка была обнаружена 1 июля 2021 года в 12:42 мск. вр. на Паломарской обсерватории в рамках проекта Zwicky Transient Facility с помощью 1,2-м камеры Шмидта имени Самуэля Ошина как объект +15,7 зв. вел. Сверхновая получила обозначение SN 2021rhu.
2 июля 2021 года в 01:36 мск. вр. с помощью Двухлучевого транзиент-спектрографа TDS, установленного на 2,5-м телескопе Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ был получен ее спектр (aalert.in/lRuoo). Он согласуется со спектром сверхновой типа Ia. С учетом расстояния до галактики в 54 млн световых лет, максимально возможный ее блеск составит порядка +11,6 зв. вел. (если на луче зрения нет пыли). Вероятно, сверхновая уже на пике своей яркости или достигнет его в ближайшие дни! Текущий ее блеск согласно последним оценкам около +12,6-12,8 зв. вел. Теоретически, сверхновая должна быть доступна для визуальных наблюдений в инструменты с апертурой примерно от 150-мм.
Координаты вспышки: R.A. = 00h03m15.429s, Decl. = +16°08’44.51″ (J2000). Блеск галактики +11,6 зв. вел., угловые размеры 5,5′ x 2,3′. Сверхновая расположена прямо около ядра галактики, что может помешать различить ее. Поисковые карты прилагаются.
Вспышки типа Ia происходят в двойных системах, когда происходит гравитационный коллапс белого карлика после превышения предела Чандрасекара из-за «воровства» материи с близкой звезды-компаньона. Эта категория сверхновых используется в качестве «стандартных свечей», так как в максимуме своего блеска они всегда имеют одну и ту же светимость, что в свою очередь позволяет определять расстояния до галактики-прародительницы. https://aboutspacejornal.net/2021/07/12/сверхновая-пегаса-разгорелась-до-126-зв/
Рентгеновские сияния на Юпитере оказались аналогом протонных сияний на Земле*
Yao, Dunn, ESA, NASA
Планетологи выяснили, что за возникновение рентгеновских полярных сияний на Юпитере ответственны физические процессы, управляющие протонными сияниями на Земле. К такому выводу ученые пришли, проанализировав данные космического телескопа XMM-Newton и межпланетной станции «Юнона», которые летом 2017 года одновременно следили за Юпитером. Статья опубликована в журнале Science.
Полярные сияния, наблюдаемые на ряде планет Солнечной системы, рождаются в ходе взаимодействия заряженных частиц, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля планет, и верхних слоев их атмосфер. В случае Юпитера исследования сияний, возникающих над его полюсами, представляют для науки особый интерес, так как газовый гигант обладает гигантской магнитосферой, а поставщиком заряженных частиц выступает не только солнечный ветер, но и крупные спутники. В частности, рентгеновские полярные сияния на Юпитере создаются энергичными тяжелыми ионами серы и кислорода, рождаемые на Ио. Подобные сияния способны пульсировать с регулярными биениями в несколько десятков минут, а механизмы их образования и эволюция самих сияний до сих пор плохо изучены, несмотря на то, что открыты они были 40 лет назад.
Группа планетологов во главе с Чжунхуа Яо (Zhonghua Yao) из Института геологии и геофизики Китайской академии наук опубликовала результаты анализа наблюдений за рентгеновскими сияниями Юпитера в июле 2017 года при помощи космического рентгеновского телескопа XMM-Newton и межпланетной станции «Юнона», которая работает на орбите вокруг газового гиганта. Ученые хотели разобраться в физике пульсирующего рентгеновского излучения Юпитера путем совместной одновременной работы двух аппаратов и последующих компьютерных моделирований.
Оказалось, что процессы, вызывающие рентгеновские вспышки на Юпитере, удивительно схожи с полярными сияниями на Земле. В центральном плазменном слое магнитосферы вращающегося Юпитера из-за волн сжатия магнитного поля рождаются продольные ионно-циклотронные волны, которые затем распространяются вдоль линий магнитного поля и направляются в ионосферу планеты. Волны взаимодействуют с тяжелыми ионами, рассеивая и ускоряя их, а те, в свою очередь, периодически попадая в атмосферу Юпитера, сталкиваются с нейтральными частицами и в ходе процесса перезарядки порождают вспышки мягкого рентгеновского излучения. На Земле взаимодействие между электромагнитными ионно-циклотронными волнами и ионами порождает протонные сияния, таким образом юпитерианские рентгеновские сияния можно считать своеобразным аналогом ионных сияний на Земле.
Таким образом исследователи выявили четкую связь между электромагнитными волнами планетарного масштаба, ионно-циклотронными волнами и полярными вспышками рентгеновского излучения. Остается неясным, что какие процессы генерируют волны сжатия во внешней магнитосфере Юпитера. Ожидается, что «Юнона» продолжит изучать юпитерианские сияния, а в дальнейшем ей на смену придет автоматическая станция JUICE (JUpiter ICy moons Explorer).
Ранее мы рассказывали о том, как «Юнона» проследила за жизнью рассветных бурь на Юпитере — необычного типа полярных сияний.
M82: галактика с вспышкой звездообразования и сверхветром
Авторы и права: Обсерватория с удаленным доступом Алентежу Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: M82 – галактика с вспышкой звездообразования и сверхветром. Вспышка звездообразования в М82 вызвала многочисленные взрывы сверхновых и мощные ветры от массивных звезд, порождающие гигантский поток вещества. Свидетельства сверхветра из центральных областей галактики видны на этом четком телескопическом изображении. На составном изображении излучение длинных вытекающих из галактики волокон водорода показано красноватыми оттенками. Некоторое количество газа в сверхветре, обогащенного тяжелыми элементами, синтезированными в массивных звездах, попадет в межгалактическое пространство. Мощная вспышка звездообразования в М82 вызвана сближением с галактикой M81 и должна продолжаться около 100 миллионов лет. За вытянутую форму М82 часто называют галактикой Сигара, ее размер – около 30 тысяч световых лет. Она находится на расстоянии в 12 миллионов световых лет около северной границы созвездия Большая Медведица. http://www.astronet.ru/db/msg/1748123
Российские исследователи получили новые данные об асимметрии магнитного поля Солнца
Ученые из Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН и факультета компьютерных наук ВШЭ показали, что асимметрия между глобальными внутренними движениями в северном и южном полушариях Солнца связана с аномалиями его магнитного поля. Исследование Елены Блантер и Михаила Шнирмана открывает новые аспекты значимости асимметрии магнитного поля Солнца для предсказания его аномальной активности. Статья опубликована в журнале Solar Physics.
Рис.1. Структура Солнца: зона конвекции расположена у поверхности и составляет около трети солнечного радиуса. Источник: en.wikipedia.org
Магнитное поле Солнца играет огромное влияние на человека: предсказание магнитных бурь важно для авиации, для защиты наземных технических систем, при полетах человека в космос и во время запусков научных и коммерческих спутников. Механизмы генерации магнитного поля Солнца до сих пор не являются до конца изученными в силу сложности процессов, происходящих внутри звезды, и невозможности проведения прямых измерений.
Возникновение магнитного поля Солнца объясняется действием механизма динамо в зоне конвекции Солнца, где перенос энергии из внутренних районов во внешние происходит путем активного перемешивания вещества. Зона конвекции составляет чуть меньше трети солнечного радиуса и расположена у поверхности Солнца, как схематично показано на рисунке 1. Над зоной конвекции находится солнечная корона, которую можно наблюдать во время солнечного затмения. Теория динамо является одним из способов объяснения 11-летних циклов солнечной магнитной активности, которые наблюдаются по изменениям количества и положения пятен на Солнце. Крупномасштабное меридиональное течение в конвективной зоне влияет на работу механизма динамо.
Меридиональный поток (глобальное движение внутри Солнца) можно представить себе в виде двух гигантских циркуляционных ячеек, в которых происходит вращение вещества, по одной в каждом полушарии. Вблизи поверхности Солнца движение направлено от экватора к полюсам, а в глубине зоны конвекции, наоборот, потоки плазмы возвращаются обратно к экватору. Как показывают исследования, на самом деле меридиональный поток устроен намного сложнее — в частности, единое движение может складываться из ячеек меньшего размера, наподобие системы связанных шестеренок.
Рис 2. Кольцевая система меридиональных потоков. Источник: Zhao, J. et al. Detection of equatorward meridional flow and evidence of double-cell meridional circulation inside the Sun.
Для описания системы таких связанных между собой ячеек в физике Солнца в данной работе применяется модель Курамото, названная в честь японского ученого Йошики Курамото. Классическая модель описывает синхронизацию колебаний систем, состоящих из нескольких связанных ячеек: в каких условиях они могут рассматриваться как единое целое, а в каких — распадаются на независимые и не связанные друг с другом движения.
Ранее авторы статьи уже изучали крупномасштабную эволюцию меридиональных потоков в северном и южном полушарии Солнца при помощи системы двух связанных ячеек. В данной работе была рассмотрена уже система из четырех ячеек, которая более достоверно отражает сложную структуру меридионального потока Солнца.
Таким образом ученым удалось описать изменения интенсивности циркуляции плазмы в Солнце на различных широтах. Авторы смогли связать асимметрию магнитных полей, наблюдавшуюся в солнечных циклах 19-20 и 23-24, с асимметрией меридиональных потоков в северном и южном полушариях. Фактически предполагалось, что каждая из ячеек может быть связана только с одной другой ячейкой. Таким образом, система из четырёх ячеек может представлять собой или структуру в виде цепи, или в виде кольца, как показано на рисунке 2. Решение уравнений Курамото и изучение параметров колебаний каждой из ячеек позволило определить, при каких условиях они действительно находятся в синхронизированном состоянии и участвуют в крупномасштабных переносах потоков плазмы как единое целое.
Исследование показывает, что асимметрия между меридиональными колебаниями в северном и южном полушариях Солнца проявляется на протяжении длительных промежутков времени и может быть связана с аномалиями магнитного поля Солнца.
По мнению ученых, в модели солнечного динамо роль меридионального потока в возникновении аномальной солнечной активности в настоящее время изучена недостаточно, и их пристальному изучению необходимо уделить больше внимания в будущих исследованиях.
Новое исследование утверждает, что обнаруженный на Венере фосфин мог поступать из вулканов
Новое исследование показало, что газообразный фосфин, обнаруженный в атмосфере Венеры, может иметь вулканическое происхождение.
Анализ потенциальной вулканической активности на Венере показал, что действительно может быть достаточное количество геотермальных выбросов для обнаруженного количества газа.
Обнаружение фосфина на Венере в сентябре 2020 года, потрясло ученых всего мира.
Этот газ можно найти на Земле, в очень ограниченном количестве, одним из которых являются анаэробные экосистемы или экосистемы с низким содержанием кислорода. Он находится в болотах и илах, где процветают анаэробные микробы; он содержится в кишечнике и кишечных газах. Каким-то образом анаэробные микроорганизмы производят фосфин — а облака Венеры анаэробны.
Однако, как мы сообщали в то время, биологическое происхождение было далеко не единственно возможным объяснением. Одним из процессов производства фосфина на Земле, является вулканическая активность. И хотя команда исключила это, обнаружив, что вулканическая активность на Венере недостаточна, и сославшись на исследование 2015 года по этому вопросу, более недавние исследования показали, что Венера может быть более вулканически активной, чем считалось ранее.
Теперь ученые из Корнельского университета тщательно изучили имеющуюся информацию и пришли к выводу, что вулканическая активность, особенно взрывная вулканическая активность, могла вызвать наблюдаемое изобилие фосфина.
«Фосфин не говорит нам о биологии Венеры», — сказал астроном Джонатан Лунин из Корнельского университета. «Это говорит нам о геологии. Наука указывает на планету, которая имеет активный вулканизм сегодня или в совсем недавнем прошлом».
Путь обнаружения фосфина не был гладким. Первоначально численность, полученная с использованием двух отдельных инструментов в два разных периода времени (телескоп Джеймса Клерка Максвелла в 2017 году и Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив Атакамы в 2019 году), была определена как около 20 частей на миллиард.
Затем выяснилось, что при обработке данных из ALMA произошла ошибка; переобработанные данные показали низкую численность, в среднем от 1 до 4 частей на миллиард, с локализованными пиками от 5 до 10 частей на миллиард.
Лунин и его коллега, геолог Нгок Чыонг из Корнельского университета, проанализировали данные Венеры, свидетельствующие об активном вулканизме — если не текущем, то недавнем. Они использовали опубликованные лабораторные данные о производстве газообразного фосфина, чтобы определить, может ли форма фосфора, называемая фосфидом, выходить из глубины венерианской мантии, превращаясь в фосфин.
На Земле, фосфор, содержащийся в примесях в железе, может быть эффективно преобразован в газообразный фосфин посредством реакций с соляной кислотой, а магма, богатая фосфидом, может быть найдена глубоко в мантии.
Исследователи предположили, что степень окисления мантии Венеры похожа на состояние окисления Земли — не без оснований, учитывая, что две планеты настолько похожи по массе и составу, если не по обитаемости. И они обнаружили, что при выбросе в атмосферу в результате взрывного вулканизма фосфид в венерианской магме может быть преобразован в фосфин посредством реакций с серной кислотой в атмосфере Венеры.
Особенности поверхности Венеры указывают на недавний вулканизм; диоксид серы, газ, который может быть вулканогенным, был обнаружен в атмосфере Венеры. Используя эти и другие исследования, исследователи обнаружили, что вулканическая активность на Венере действительно может быть достаточной для производства наблюдаемого количества фосфина.
Конечно, само обнаружение фосфина все еще является предметом множества споров и еще не подтверждено другими инструментами. Новое исследование не рассматривает этот вопрос, а просто излагает аргументы в пользу другого способа, с помощью которого фосфин мог оказаться там.
«Учитывая продолжающиеся дебаты о надежности самого обнаружения фосфина, наши результаты только предлагают дорожную карту для оценки уровня вулканической активности Венеры сегодня», — написали исследователи в своей статье.
Два года назад, 13 июля 2019 года, в космос отправилась уникальная обсерватория серии «Спектр» — «Спектр-РГ», разработанная в Научно-производственном объединении имени С. А. Лавочкина (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»).
Обсерватория оснащена двумя рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC имени М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, РФЯЦ-ВНИИЭФ, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. «Спектр-РГ» — первая отечественная обсерватория, работающая в окрестности точки Лагранжа L2, на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли. В этой окрестности телескоп остается неподвижным относительно Земли и Солнца, что позволяет ему проводить наблюдения круглосуточно.
За два года непрерывной работы обсерватория «Спектр-РГ» совершила три полных обзора небесной сферы, построила сверхчувствительную карту неба в рентгеновском диапазоне. Телескопы уже обнаружили рентгеновские лучи от сотен тысяч скоплений галактик, открыли более миллиона ранее неизвестных квазаров — активных ядер галактик.
Телескопы продолжают работу, наблюдения неба продолжаются в штатном режиме. В следующие года обзор всего неба будет повторен еще 5 раз, что позволит обнаружить на небе еще несколько тысяч рентгеновских источников.
Предлагаем Вам окунуться в рентгеновское небо и ознакомиться с выдающимися открытиями «Спектр-РГ» за последний год!
9 ноября 2020 года телескоп еРОЗИТА увидел событие приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой. Телескоп eROSITA на борту орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» зарегистрировал новый источник SRGeJ213527.3−181634, который привлек внимание российских астрофизиков мягкостью своего рентгеновского спектра. Анализируя характер излучения, они предположили, что его свечение вызвано разрушением звезды, слишком сильно приблизившейся к черной дыре. Наблюдения на крупнейшем в мире 10-метровом телескопе Кека (Гавайи, США), проведенные по предложению команды СРГ/еРОЗИТА, подтвердили, что зарегистрировано излучение аккреционного диска со светимостью в десять миллиардов раз превышающей светимость нашего Солнца во всех диапазонах спектра. Такие источники с временем жизни порядка полугода должны появляться при приливном разрушении звезды, пролетевшей слишком близко от сверхмассивной черной дыры.
Рентгеновские изображения участка неба размером 5×5 угловых минут в диапазоне 0.3-2.2 кэВ, полученные телескопом СРГ/еРОЗИТА в первом (слева) и во втором (справа) обзоре неба. Каждая светлая точка изображает один (или более) рентгеновский фотон. В первом обзоре из окрестности источника не зарегистрировано ни одного фотона, во втором обзоре — более ста рентгеновских фотонов.
9 декабря 2020 года Спектр-РГ обнаружил крупномасштабные пузыри горячего газа в гало Млечного Пути.
На первой карте обзора всего неба, созданной рентгеновским телескопом eROSITA на борту орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», астрономы обнаружили огромные пузыри горячего газа ниже плоскости Млечного Пути, занимающие существенную часть Южного Неба. Их угловые размеры сравнимы с размерами всей нашей Галактики Млечный Путь, что соответствует линейным размерам в десяток килопарсек, т.е. до 30 000 световых лет в поперечнике. Анализируя, характер излучения, ученые предположили, что образование пузырей связано с активностью в прошлом сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактике. Энергия вспышек, необходимая для формирования этих огромных пузырей, должна была быть очень большой — 1056 эрг. Это соответствует выделению энергии 100 000 сверхновых, что аналогично оценкам других вспышек в активных ядрах далеких галактик.
15 декабря 2020 года телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского и еРОЗИТА завершили второй обзор неба.
Как и ожидалось, полное количество рентгеновских источников на суммарной карте возросло почти в два раза. Телескопами обнаружены ранее неизвестные объекты в Галактике и за ее пределами, в том числе сверхмассивные черные дыры, окруженные толщей холодного газа и невидимые в мягких рентгеновских лучах. Часть из зарегистрированных источников проявляет сильную переменность. Сравнение карт, полученных в результате нескольких обзоров, позволяет исследовать переменность источников рентгеновского излучения и, в частности, искать рентгеновские транзиенты — объекты, излучение от которых не детектировалось в первом обзоре, но которые стали яркими во втором (или наоборот).
25 января 2021 года «Спектр-РГ» получил рентгеновские изображения скопления галактика Кома. Скопление галактик в созвездии Волосы Вероники содержит в себе тысячи галактик и находится на расстоянии менее 100 Мпк (300 млн. световых лет) от Земли. Благодаря подробным изображениям рентгеновского телескопа СРГ/eROSITA ученым удалось в деталях исследовать процесс слияния скоплений галактик.
Кроме множества фоновых источников (в основном, это далекие активные ядра галактик), на изображении выделяются два ярких диффузных пятна, которые соответствуют основному скоплению и группе галактик NGC 4839 (справа внизу от центра). Скопление и группа находятся в процессе слияния. Анализируя характер их движения, ученые пришли к выводу, что NGC 4839 уже однажды прошла через ядро основного скопления насквозь и снова движется к его центру. Тогда ударная волна газа, созданная группой NGC 4839 во время ее первого прохода (примерно миллиард лет назад), теперь должна располагаться на окраине скопления, а газ, вытесненный из ядра основного скопления, должен падать обратно, образуя «вторичную» ударную волну. Новые данные позволяют предположить, что структура длиной в несколько мегапарсек, наблюдаемая справа от ядра, представляет собой именно «вторичную» ударную волну. На изображении ниже показано соответствие между численными гидродинамическими расчетами и наблюдениями телескопа eROSITA.
3 марта 2021 года С помощью обсерватории «Спектр-РГ» астрономы обнаружили самый большой из известных остаток сверхновой. Массивные звезды заканчивают свою жизнь гигантскими взрывами сверхновых, когда процессы синтеза в их недрах больше не производят достаточно энергии, чтобы противостоять их гравитационному коллапсу. Остатки этого взрыва состоят из материала, выброшенного звездой с высокой скоростью, который сталкивается при движении с окружающей его межзвездной средой. Это нагревает его до миллионов градусов, что приводит к выделению высокоэнергетического рентгеновского излучения. В ходе первого обзора всего неба, проведенного рентгеновским телескопом eROSITA на борту SRG, астрономы идентифицировали ранее неизвестный остаток сверхновой, который получил название «Хоинга». Остаток сверхновой находится далеко от плоскости Млечного пути, что не характерно для подобных объектов, т.к. массивные звезды образуются в основном там. «Хоинга» — самый большой остаток сверхновой, когда-либо обнаруженный в рентгеновских лучах.
29 апреля 2021 года eROSITA становится свидетелем пробуждения массивных черных дыр.
Используя данные обзора всего неба SRG / eROSITA, ученые из Института внеземной физики Макса Планка стали свидетелями возникновения ярких вспышек в центре галактик 2MASS 02314715-1020112 и 2MASX J02344872-4419325. Яркость галактических ядер увеличивается с периодом несколько часов, превышая на максимуме светимость всей галактики. По оценкам ученых, в центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра, масса которой может достигать десятков миллионов Солнц. Исследователи предполагают, что наблюдаемые пульсации вызваны поглощением черной дырой вещества звезды, которая периодически приближается к ней и частично разрушается под воздействием приливных сил.
16 июня 2021 года Спектр-РГ завершил третий обзор всего неба. В результате трёхкратного сканирования всего неба в рентгеновском диапазоне телескопами ART-XC и eROSITA получен колоссальный объём данных и построена самая детальная карта рентгеновских источников.
5 июля 2021 года Спектр-РГ открыл 18 формирующихся сверхскоплений галактик.
С помощью телескопа eROSITA ученые получили детальные снимки небольшого участка неба и попытались найти на них крупные скопления материи, в том числе большие группы галактик. В общей сложности в этой области ученые обнаружили несколько десятков тысяч галактик, испускающих большое количество рентгеновского излучения. Они были объединены в несколько сотен скоплений подобных объектов, которые, в свою очередь, входили в состав 18 еще формирующихся суперскоплений галактик.
29 июля 2021 года Выпуск первого набора данных, полученных рентгеновским телескопом eROSITA на борту обсерватории SRG. Коллаборация ученых выпустила первый набор данных, полученных с помощью рентгеновского телескопа eROSITA. Впервые астрономы всего мира получат возможность загружать и анализировать данные с этого нового мощного телескопа. Предварительный выпуск данных сопровождался публикацией 35 научных статей немецким консорциумом eROSITA. База (EDR eROSITA) содержит почти 100 отдельных наблюдений 29 различных полей, сделанных до начала сканирования всего неба. Они охватывают широкий спектр различных астрономических объектов, от галактических нейтронных звезд до скоплений галактик. Также ученые объединили рентгеновские данные eROSITA с данными в ультрафиолетовом, оптическом и инфракрасном диапазонах от множества различных приборов как на земле, так и в космосе.
5 июля 2021 года НПО Лавочкина удостоено премии имени Марселя Гроссмана
На 16-ой международной конференции Marcel Grossmann Meeting награду Марселя Гроссмана за создание орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» получило Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина, Институт космических исследований Российской академии наук, Институт внеземной физики Общества имени Макса Планка. Прорывные результаты наблюдений обсерватории внесли существенный вклад в развитие науки о строении Вселенной! Премия присуждена «За создание лучшей в мире карты всего неба в рентгеновских лучах, за открытие миллионов неизвестных ранее сверхмассивных черных дыр на космологических расстояниях, за регистрацию рентгеновского излучения от десятков тысяч скоплений галактик, заполненных в основном „темным веществом“, и за возможность детального исследования роста крупномасштабной структуры Вселенной в эпоху доминирования темной энергии». https://aboutspacejornal.net/2021/07/13/два-года-работы-обсерватории-спектр/
Наблюдения за «питанием» центральной черной дыры Млечного пути
Сверхмассивная черная дыра (СМЧД), расположенная в центре нашей галактики Млечный путь, Стрелец А*, является самым близким к нам объектом своего рода, будучи расположенной на расстоянии около 27 000 световых лет от Солнечной системы. Хотя она имеет относительно низкую активность и светимость, в сравнении с другими ядрами галактик, содержащими СМЧД, ее относительно близкое к нам расположение обусловливает более высокую видимую яркость, по сравнению с другими аналогичными источниками, и дает астрономам уникальную возможность изучать процессы, происходящие при приближении газового облака или другого космического объекта к краю черной дыры.
Черная дыра Стрелец А* поглощает материю с относительно невысокой скоростью, составляющей несколько сотен масс Земли в год. Однако яркость этого источника в рентгене подчас может возрастать в сотни раз. Большая часть устойчивого излучения, предположительно, связана с электронами, движущимися по спиральным траекториям со скоростью, близкой к скорости света, вдоль линий магнитных полей в небольшой центральной области радиусом всего лишь порядка одной астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), однако ученые до сих пор не сформировали единого мнения в отношении механизмов возникновения вспышек.
В новом исследовании группа во главе с Роберто Абутером (R. Abuter) провела наблюдения СМЧД Млечного пути в рентгеновском (космическая обсерватория Chandra) и инфракрасном (космическая обсерватория Spitzer) диапазонах. В ходе наблюдения источник Стрелец А* разразился мощной вспышкой, и это позволило теоретикам впервые произвести моделирование вспышки с высоким уровнем подробностей.
Релятивистские электроны, движущиеся в магнитных полях, испускают фотоны в результате процесса, известного как синхротронное излучение (самый распространенный сценарий), но возможен также другой процесс, в котором фотоны (либо синхротронного излучения, либо других видов излучения, например излучения пыли) рассеиваются на электронах и таким образом получают дополнительную энергию, превращаясь в рентгеновские фотоны. Моделирование того, какое сочетание этих эффектов имело место в небольшой области вокруг источника Стрелец А* во время вспышки, позволяет получить более подробное представление о плотности газа, полей, а также определить интенсивность вспышки и пространственную форму, проследить ход ее развития. Ученые рассмотрели несколько версий и пришли к выводу, что инфракрасная вспышка была сформирована в результате первого из процессов, а рентгеновская вспышка сформировалась в результате протекания второго процесса. Эти выводы позволяют сделать ряд заключений об активности в окрестностях СМЧД, включая заключение о том, что плотности электронов и магнитных полей сравнимы по величине со средними значениями, однако для формирования наблюдаемой вспышки требуется устойчивое ускорение частиц.
TESS открыл две новых молодых экзопланетных системы
NASA
Космический телескоп TESS отыскал две новых молодых экзопланетных системы. Их возраст не превышает нескольких сотен миллионов лет, а их дальнейшее изучение позволит лучше понять механизмы формирования короткопериодных экзопланет. Статья опубликована в журнале The Astronomical Journal.
Проверять и уточнять теоретические модели формирования планет (которое происходит в протопланетном диске) и их эволюции (которая происходит после рассеивания диска) можно разными способами. Можно сравнивать результаты смоделированных и наблюдаемых популяций экзопланет, определять зависимости частоты появления экзопланет от свойств звезд, таких как масса или металличность, или сосредотачиваться на изучении отдельно взятых систем, которые бросают вызов общепринятым представлениям о процессе рождения планет.
Особую ценность для экзопланетологии представляют молодые экзопланеты (возрастом менее одного миллиарда лет), так как их свойства еще не претерпели сильных изменений после завершения процесса формирования планеты. Однако на сегодняшний день среди нескольких тысяч открытых экзопланет лишь несколько процентов из них можно считать молодыми.
Группа астрономов во главе с Кристиной Хеджес (Christina Hedges) из Исследовательского центра Эймса сообщила об открытии двух новых молодых экзопланетных систем TOI 2076 и TOI 1807, сделанных космическим телескопом TESS, который наблюдал транзиты планет по дискам родительских звезд. В дальнейшем открытия были подтверждены при помощи наблюдений ряда наземных телескопов.
TOI-2076 представляет собой яркую звезду спектрального класса К, масса которой составляет 0,85 массы Солнца. Вокруг нее обращаются три экзопланеты с радиусами 3,28, 4,43 и 4,14 радиуса Земли. Год на самой близкой к звезде планете длится 10 дней, она получает от своей звезды в 400 раз больше ультрафиолетового излучения, чем Земля от Солнца. Возраст системы составляет 204 миллиона лет, а находится она в 136,6 световых годах от Солнца.
TOI-1807 также является звездой К-типа, ее масса составляет 0,75 массы Солнца. Вокруг нее обращается одна экзопланета с радиусом 1,8 радиуса Земли, год на ней длится всего 13 часов. Планета получает от звезды в 22 тысячи раз больше ультрафиолетового излучения, чем Земля от Солнца. Возраст системы составляет 180 миллионов лет, а находится она в 138,8 световых годах от Солнца.
Астрономы отмечают, что TOI-1807b представляет собой одну из наиболее интересных целей для спектроскопического поиска атмосферы и изучения ее состава при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб», а дальнейшее изучение обеих систем позволит лучше понять механизмы формирования короткопериодных экзопланет.
Ранее мы рассказывали о результатах двухлетней работы TESS и его открытиях в области астрофизики.
МОСКВА, 14 июл — РИА Новости. Американские ученые на основе данных солнечного зонда НАСА Parker Solar Probe измерили интенсивность потока электронов — основной составляющей солнечного ветра, что впервые позволило точно рассчитать потенциал электрического поля Солнца. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Электрическое поле Солнца возникает в результате взаимодействия протонов и электронов, образующихся при разделении атомов водорода под действием тепла, генерируемого термоядерным синтезом глубоко внутри Солнца. И те, и другие частицы составляют солнечный ветер, уносимый от солнечной поверхности в направлении внешнего слоя гелиосферы. Некоторые электроны удерживаются в потоке положительно заряженными протонами, а некоторые, обладая массой в 1800 раз меньше, чем у протонов, отрываются от них и возвращаются обратно к поверхности Солнца. Это движение электронов определяет электрическое поле Солнце.
Физики из Университета Айовы проанализировали новые данные, полученные от автоматического космического аппарата для изучения короны Солнца Parker Solar Probe, который пролетел всего в 0,1 астрономической единицы от звезды — ближе, чем любой корабль до этого — и получили новое представление об электрическом поле Солнца.
"Ключевой момент — это то, что вы не можете проводить такие измерения вдали от Солнца. Вы можете сделать их только тогда, когда приблизитесь, — приводятся в пресс-релизе университета слова одного из авторов исследования Джаспера Халекаса (Jasper Halekas), доцента кафедры физики и астрономии. — Это все равно, что пытаться понять водопад, глядя на реку в миле ниже по течению. Измерения, которые мы сделали на расстоянии 0,1 астрономической единицы — это как бы внутри водопада".
В частности, исследователи оценили соотношение улетающих и возвращающихся электронов и точнее чем когда бы то ни было рассчитали параметры электрического поля Солнца, его ширину и конфигурацию.
"Электроны пытаются убежать, а протоны стараются оттянуть их назад. Это и есть электрическое поле, — говорит Халекас. — Если бы не было электрического поля, все электроны устремились бы прочь и исчезли. Но электрическое поле удерживает все частицы вместе как один однородный поток".
Исследователи образно описывают электрическое поле Солнца в виде огромной чаши, а электроны — в виде шариков, катящихся по ее внутренней поверхности с разной скоростью. Некоторые электроны, или шарики достаточно подвижны, чтобы пересечь край чаши, в то время как другие постепенно замедляются и в конечном итоге скатываются на дно чаши.
"По сути, существует энергетическая граница между теми шариками, которые покидают чашу, и теми, которые этого не могут сделать, и ее можно измерить. Находясь достаточно близко к Солнцу, мы можем проводить точные измерения распределения электронов. Прежде всего мы измеряем те электроны, которые возвращаются, а не те, которые улетают, — объясняет ученый. — Так мы можем определить, какая часть этого ускорения обеспечивается электрическим полем Солнца. Похоже, что это очень небольшая часть. Это не главное, что дает импульс солнечному ветру, но это указывает на другие механизмы, которые дают больше энергии".
Авторы надеются, что результаты их исследования позволят составить более точное представление о солнечном ветре — струе плазмы, которая со скоростью миллионы километров в час отлетает от Солнца и омывает Землю и другие планеты Солнечной системы, а также оказывает существенное влияние на работу комических аппаратов. https://ria.ru/20210714/solntse-1741144517.html
GW200115: моделирование слияния черной дыры и нейтронной звезды
Авторы и права: Моделирование: С.В.Чаурасия (Университет Стокгольма), Т.Дитрих (Университет Потсдама и Институт физики гравитации Макса Планка); Визуализация: Т.Дитрих (Университет Потсдама и Институт физики гравитации Макса Планка), Н.Фишер, С.Оссокин, Х.Пфайффер (Институт физики гравитации Макса Планка) Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Что происходит, когда черная дыра поглощает нейтронную звезду? Анализ показал, что такое явление создало источник гравитационных волн GW200115, зарегистрированный в январе 2020 года обсерваториями LIGO и Virgo. Чтобы лучше понять это необычное явление, результаты компьютерного моделирования были визуализированы. Видео начинается, когда черная дыра (с массой примерно в 6 раз больше солнечной) и нейтронная звезда (в 1.5 раза тяжелее Солнца) обращаются друг вокруг друга, испуская усиливающееся гравитационное излучение. Живописный узор из гравитационных волн показан голубым цветом. Дуэт сближается по спирали с увеличивающейся скоростью, пока нейтронная звезда не оказывается полностью поглощенной черной дырой. Во время столкновения нейтронная звезда не разрушается, поэтому свет почти не излучается. Это согласуется с отсутствием оптической вспышки. После слияния черная дыра быстро приобретает устойчивую форму, и излучение гравитационных волн прекращается. 30-секундное видео может показаться коротким, но на самом деле оно продолжается почти в тысячу раз дольше, чем реальный процесс слияния. http://www.astronet.ru/db/msg/1748712
«Ударная вспашка» микрометеоритами может уничтожать следы возможной жизни на спутнике Юпитера
Постоянная бомбардировка микрометеоритами перемешивает кору Европы на глубину до 30 сантиметров, что приводит к разрушению химических маркеров жизни, которая может существовать в подледном океане.
Европа — один из самых крупных спутников Юпитера и одно из интереснейших мест во всей Солнечной системе. Под его ледяной поверхностью скрывается целый океан жидкой воды, которая время от времени выбрасывается гейзерами, бьющими из окрестностей Южного полюса. Теоретически в этом океане может даже существовать жизнь, и для ее поиска уже готовят будущие космические миссии.
Но чтобы найти возможные следы жизни, аппаратам придется бурить ледяную кору Европы. Проблема в том, что поверхность спутника постоянно бомбардируют заряженные космические частицы, которые дополнительно ускоряются мощной магнитосферой Юпитера. Проведенные несколько лет назад расчеты показали, что они способны стерилизовать и уничтожить любые химические маркеры жизни на глубину около 20 сантиметров.
Однако новая работа, проведенная командой Эмили Костелло (Emily Costello) из Гавайского университета, делает проблему еще серьезнее. Ученые смоделировали удары микрометеоритов, то и дело падающих на Европу, и показали, что их удары постепенно перемешивают верхние слои коры на глубину до 30 сантиметров. Таким путем потенциальные маркеры жизни могут подниматься к поверхности — и уничтожаться космическими лучами. Об этом Костелло и ее соавторы пишут в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, называя этот процесс «ударной вспашкой» (impact gardening).
Новые оценки наверняка понадобится учесть разработчикам из NASA, которые готовятся в 2024 году отправить в систему Юпитера зонд Europa Clipper. Пробиваться через ледяную поверхность спутника он не будет и проведет наблюдения с орбиты, совершив несколько тесных сближений. Судя по всему, шансы на то, что ровер заметит свидетельства скрытой в подледном океане жизни, совсем невелики. https://naked-science.ru/article/astron … eteoritami
Теперь у нас есть точная математика, чтобы описать, как черные дыры отражают Вселенную
Новая система уравнений может точно описать отражения Вселенной, которые появляются в искривленном свете вокруг черной дыры.
Близость каждого отражения зависит от угла наблюдения по отношению к черной дыре и скорости вращения черной дыры, согласно математическому решению, разработанному студентом-физиком Альбертом Снеппеном из Института Нильса Бора в Дании.
Открытие потенциально дает нам новый инструмент для исследования гравитационной среды вокруг экстремальных объектов.
«Есть что-то фантастически красивое в понимании того, почему изображения повторяются таким элегантным образом», — сказал Снеппен. «Вдобавок ко всему, это дает новые возможности проверить наше понимание гравитации и черных дыр».
Если есть что-то, чем славятся черные дыры, так это их чрезвычайная гравитация. В частности, что за пределами определенного радиуса самая быстрая достижимая скорость во Вселенной, скорость света в вакууме, недостаточна для достижения космической скорости.
Эта точка невозврата — горизонт событий, определяемый так называемым радиусом Шваршильда, и есть причина, по которой мы говорим, что даже свет не может выйти из-под гравитации черной дыры.
Однако, за пределами горизонта событий черной дыры, гравитационное поле настолько мощно, что кривизна пространства-времени почти круговая.
Любые фотоны, попадающие в это пространство, естественно, должны будут следовать этой кривизне. Это означает, что, с нашей точки зрения, путь света кажется искривленным.
На внутреннем краю этого пространства, сразу за горизонтом событий, мы можем видеть то, что называется фотонным кольцом, где фотоны несколько раз перемещаются по орбите вокруг черной дыры, прежде чем либо упадут в сторону черной дыры, либо уйдут в космос.
Это означает, что свет от далеких объектов за черной дырой может увеличиваться, искажаться и «отражаться» в несколько раз. Мы называем это гравитационной линзой; эффект также можно увидеть в других контекстах, и это полезный инструмент для изучения Вселенной.
Итак, мы знали об эффекте в течение некоторого времени, и ученые выяснили, что чем ближе вы смотрите на черную дыру, тем больше отражений вы видите от далеких объектов.
Чтобы перейти от одного изображения к другому, вам нужно было смотреть примерно в 500 раз ближе к оптическому краю черной дыры или экспоненциальной функции двух пи (e2π), но почему это так, было трудно математически описать.
Подход Снеппена заключался в переформулировке траектории света и количественной оценке ее линейной устойчивости с использованием дифференциальных уравнений второго порядка. Он обнаружил, что его решение не только математически описывает, почему изображения повторяются на расстояниях e2π, но и что оно может работать для вращающейся черной дыры — и это расстояние повторения зависит от вращения.
«Оказывается, если она вращается очень быстро, больше не нужно приближаться к черной дыре в 500 раз, но значительно меньше», — сказал Снеппен. «Фактически, каждое изображение теперь всего на 50, или пять, или даже всего в два раза ближе к краю черной дыры».
На практике это будет трудно наблюдать, по крайней мере, в ближайшее время — просто посмотрите, сколько усилий было потрачено на получение изображения светового кольца вокруг сверхмассивной черной дыры M87*.
Однако теоретически вокруг черной дыры должно быть бесконечное количество световых колец. Поскольку мы однажды получили изображение тени сверхмассивной черной дыры, мы надеемся, что это только вопрос времени, когда мы сможем получить более качественные изображения, и уже есть планы по созданию изображений фотонного кольца.
Однажды бесконечные изображения рядом с черной дырой могут стать инструментом для изучения не только физики пространства-времени черной дыры, но и объектов позади них — повторяющихся в бесконечных отражениях на орбите.
Астрономы впервые оценили содержание изотопов в атмосфере экзопланеты
Используя Очень большой телескоп (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), астрономам впервые удалось обнаружить и оценить количество изотопов углерода в атмосфере экзопланеты, а именно соотношение углерода-12 и углерода-13. По мнению авторов исследования, разработанный ими метод позволит точнее определять расстояние, на котором внесолнечный мир сформировался от родительской звезды. Полученные данные и выводы ученых представлены в журнале Nature.
«Мы ожидали, что примерно один из 70 атомов углерода будет являться углеродом-13, однако его содержание оказалось вдвое большим, и это, скорее всего, связано с местом формирования экзопланеты», – рассказывают авторы исследования.
Снимок экзопланеты TYC 8998-760-1b, вращающейся вокруг солнцеподобной звезды. Credit: ESO/Bohn et al.
Изотопы – это разные формы одного и того же атома, отличающиеся только количеством нейтронов в ядре. Например, углерод с шестью протонами обычно имеет шесть нейтронов (углерод-12), однако иногда количество нейтронов может быть семь (углерод-13) или восемь (углерод-14). Это не сильно меняет химические свойства элемента, тем не менее, изотопы по-разному образуются и реагируют на окружение. Таким образом, они находят применение в широком диапазоне областей исследований: от медицины до изучения изменения климата и определения возраста окаменелостей и горных пород.
Первой экзопланетой, в атмосфере которой удалось отследить изотопы, стал открытый два года назад молодой газовый гигант TYC 8998-760-1b. Он расположен на расстоянии примерно 300 световых лет от Земли в направлении созвездия Муха. По массе экзопланета превосходит крупнейшую планету Солнечной системы в 14 раз, что позволяет ее классифицировать как суперюпитер.
«Экзопланета находится более чем в 150 раз дальше от своей родительской звезды, чем Земля от Солнца. На таком огромном расстоянии лед, возможно, образовывался с большим количеством углерода-13, что в итоге привело к более высокой доле этого изотопа в атмосфере TYC 8998-760-1b сегодня», – пояснили авторы исследования.
Художественное представление газового гиганта. Credit: CARMENES/RenderArea/J. Bollaín/C. Gallego
Моделирование показало, что обогащение формирующихся планет углеродом-13 может быть связано с вымораживанием монооксида углерода в протопланетных дисках. Это позволяет объяснить, почему планеты Солнечной системы почти не накопили льда богатого этим изотопом – расстояние, за пределами которого газообразный монооксид углерода начинает замерзать, лежит за орбитой Нептуна.
«Ожидается, что в будущем изотопы помогут понять, как именно, где и когда образуются планеты. Наш результат – только начало», – заключили авторы исследования. https://in-space.ru/astronomy-vpervye-o … zoplanety/
САМАРА, 15 июл — РИА Новости. Ученые Самарского университета создают математическую модель, которая позволит предсказывать гравитацию астероидов и комет и в десятки раз улучшить точность расчета космических миссий, сообщает вуз.
"Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева создают универсальную математическую модель, которая позволит предсказывать гравитацию небесных тел сложной формы, таких как астероиды и кометы. Предложенный ими метод позволит в десятки раз улучшить точность расчета космических миссий, направленных на изучение малых тел Солнечной системы", —говорится в сообщении.
Отмечается, что исследование поддержано грантом Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).
"Миссии к астероидам, кометам и другим малым телам неправильной формы предпринимались неоднократно. И все, кто когда-либо их осуществлял, столкнулись с главной проблемой — нет методики, которая позволит предсказать, как будет двигаться космический аппарат в гравитационном поле объектов столь сложной формы", — цитирует пресс-служба научного руководителя исследования, заведующую кафедрой динамики полета и систем управления Ольгу Старинову.
По данным пресс-службы, методика, над которой работает коллектив кафедры динамики полета и систем управления Самарского университета, позволит рассчитать гравитацию астероида на базе нескольких критериев: интенсивности мерцания, свечения и спектра излучения.
Результатом исследований группы ученых станет универсальная математическая модель, в которой можно будет изменять параметры планируемой космической миссии в зависимости от конкретной выбранной цели полета — определенного астероида или кометы. На основе этой модели будут разработаны алгоритмы для программного обеспечения космических аппаратов, которые будут совершать сложные маневры около еще не исследованных малых тел. Это, по информации вуза, позволит уменьшить общее время полета к цели и взять на борт больше научного оборудования за счет экономии топлива. https://ria.ru/20210715/nauka-1741376788.html
Темная башня в Скорпионе
Авторы и права: Данные – Мартин Пью; Обработка – Рокко Санг Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Это космическое пылевое облако, силуэт которого хорошо виден на фоне заполненного звездами поля в созвездии Скорпиона, напоминает многим вид зловещей темной башни. Сгустки пыли и молекулярного газа, при сжатии которых формируются звезды, вполне могут скрываться внутри темной туманности, которая протянулась почти на 40 световых лет поперек этого великолепного небесного пейзажа. Форма этого стреловидного облака, известного как кометарная глобула, создана мощным ультрафиолетовым излучением очень горячих звезд из OB-ассоциации NGC 6231, которая находится за верхним краем изображения. Ультрафиолетовое излучение также дает энергию для красноватого свечения водорода, окаймляющего глобулу. Погруженные в пыль горячие звезды можно увидеть как маленькие голубоватые отражательные туманности. "Темная башня", NGC 6231 и связанные с ними туманности находятся на расстоянии около 5 тысяч световых лет. http://www.astronet.ru/db/msg/1748834
Что происходит на краю Вселенной
Может ли быть у Вселенной граница? Она же вроде бы бесконечна. Но на самом деле это лишь одна из версий, существует и другая. Человеку довольно сложно представить нечто безграничное, но, возможно, еще труднее представить, что же может находиться на краю Вселенной.
Популярная Механика
Многие верят, что Вселенная безгранична, но вполне вероятно, что это не так. А значит, у Вселенной есть настоящий край. Что там происходит? Что можно найти, достигнув края? Ещё больше Вселенной? Мини-вселенные? Исходную точку своего пути? Узнайте из ролика, который озвучила и перевела студия Vert Dider.
Измерено самое слабое магнитное поле в рентгеновских пульсарах
Рентгеновский пульсар — аккрецирующая нейтронная звезда с магнитным полем — в представлении художника. Изображение (с) LISA Consortium
Благодаря совместной работе нескольких рентгеновских обсерваторий удалось обнаружить аккрецирующий рентгеновский пульсар с самым слабым магнитным полем из тех, что известны на сегодняшний день, сообщает пресс-центр ИКИ РАН. Это открытие позволит проверить теоретические модели излучения и поляризации рентгеновских пульсаров. Статья с результатами исследования опубликована в престижном астрофизическом журнале Astrophysical Journal Letters.
Аккреция, или падение вещества на нейтронные звезды — один из наиболее эффективных механизмов генерации излучения в рентгеновском диапазоне. А если магнитное поле нейтронной звезды достаточно сильное, то оно способно направлять потоки вещества к магнитным полюсам. В этом случае в районе магнитных «шапок» достигаются сверхэкстремальные значения плотности и температуры и именно там формируется основное рентгеновское излучение. Если магнитная ось нейтронной звезды не совпадает с осью вращения, это излучение приходит к нам не постоянно, а как бы «вспышками» или импульсами, подобно маяку, поэтому такие объекты и получили название рентгеновских пульсаров.
Свойства наблюдаемого излучения во многом определяются величиной и конфигурацией магнитного поля.
Измерить магнитное поле нейтронной звезды непросто. Единственный прямой метод — обнаружить так называемые циклотронные линии поглощения в спектре её электромагнитного излучения. Это относительно узкие спектральные особенности, возникающие при взаимодействии излучения с электронами, движущимися вдоль силовых линий магнитного поля. Наблюдаемые энергии этих трудноуловимых особенностей пропорциональны величине магнитного поля и распределены гармонически. Это значит, что кроме основной линии могут наблюдаться ее гармоники на энергиях, кратных энергии основной линии.
Циклотронные линии обнаружены всего лишь у нескольких десятков пульсаров. При этом обычно наблюдается только одна линия (фундаментальная), поскольку для типичных магнитных полей энергии гармоник оказываются слишком большими, чтобы их могли обнаружить современные телескопы.
До сегодняшнего дня был известен только один пульсар, в спектре которого было обнаружено более четырёх циклотронных линий. Его основная гармоника приходится на энергию ~11 килоэлектрон-вольт (кэВ), и, соответственно, его магнитное поле считалось самым слабым среди известных аккрецирующих пульсаров, магнитные поля которых были определены достоверно.
Этот рекорд был побит благодаря совместной работе ученых Института космических исследований РАН, Московского физико-технического института и их коллег из научных организаций Германии и Финляндии.
Спектр пульсара Swift J1626.6-5156 по данным обсерваторий NuSTAR и NICER. Источник: Astrophysical Journal Letters
В марте 2021 г. в данных японского монитора MAXI на борту Международной космической станции было обнаружено, что в направлении малоизученного рентгеновского пульсара Swift J1626.6-5156 увеличивается поток излучения.
Через несколько дней наблюдения российского телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского на борту обсерватории «Спектр-РГ», проводящей обзор всего неба, подтвердили начало рентгеновской вспышки и то, что она происходит именно в системе Swift J1626.6-5156. Этот рентгеновский пульсар с периодом примерно 15 секунд был открыт в 2005 году во время вспышки, по окончании которой находился в состоянии «покоя» более 15 лет.
Результаты телескопа ART-XC послужили триггером для проведения по заявке российских ученых немедленных наблюдений этого источника американскими орбитальными обсерваториями NuSTAR и NICER, которые работают в широком диапазоне энергий с высокой чувствительностью и хорошим энергетическим разрешением.
При анализе энергетического спектра Swift J1626.6-5156 были обнаружены четыре гармонически распределенные особенности в поглощении на энергиях, кратных 4.9 кэВ. Эти особенности были интерпретированы как фундаментальная циклотронная линия и три ее высшие гармоники, что соответствует величине магнитного поля на поверхности нейтронной звезды ~4x1011 Гаусс.
«Это в разы меньше типичных значений и сегодня является наименьшим среди всех известных рентгеновских пульсаров, — говорит Сергей Мольков, первый автор статьи, старший научный сотрудник ИКИ РАН и сотрудник МФТИ. — Наше открытие позволит существенно расширить знания о магнитных полях в нейтронных звездах. Кроме того, оно оказалось очень «своевременным» в свете того обстоятельства, что на осень 2021 года запланирован запуск обсерватории IXPE (NASA, ESA), а еще через четыре года в космос отправится обсерватория eXTP (Китай, ESA)».
Оба упомянутых проекта предназначены для измерения поляризации излучения в мягком рентгеновском диапазоне энергий 2–10 кэВ. Образно говоря, эти миссии должны открыть «новое окно» для изучения и понимания физических процессов, происходящих в окрестностях нейтронных звезд и черных дыр. Учитывая рабочий энергетический диапазон поляриметров, именно рентгеновские пульсары с малыми магнитными полями (т.е. с циклотронными линиями на энергиях ниже 10 кэВ) представляют особый интерес.
Благодаря обнаруженной циклотронной линии на энергии 4.9 кэВ пульсар Swift J1626.6-5156 станет практически уникальным объектом для миссии IXPE, наблюдая который, можно будет проверить модели формирования излучения рентгеновских пульсаров и глубже понять физику высокоэнергичных процессов в магнитных полях.
Работа была поддержана Российским научным фондом, грант 19-12-00423.
Сеть роботов-телескопов МАСТЕР МГУ открыла новую комету в Южном полушарии
Астрофизики Государственного астрономического института имени Штернберга (ГАИШ) МГУ обнаружили новую комету в Южном полушарии. Она получила название C/2021 K2 (MASTER). Учёные посвятили открытие своему коллеге, заведующему лабораторией новых фотометрических методов МГУ Виктору Геральдовичу Корнилову. Параметры орбиты опубликованы в телеграмме Электронного циркуляра малых планет (англ. Minor Planet Electronic Circular, MPEC).
Движение кометы C/2021 K2 (MASTER). Владимир Липунов/МГУ
Телескоп-робот МАСТЕР-ЮАР (MASTER-SAAO, код k95) Глобальной сети МАСТЕР МГУ, проводя плановый обзор, в автоматическом режиме обнаружил и опубликовал в центре MPC комету M5ZmKt1/C/2021 K2 (MASTER). «Она прекрасно летает за орбиту Плутона всего за несколько тысяч лет. Эту комету мы посвятили памяти Виктора Корнилова, ушедшего от нас 1 мая, - нашего коллеги, друга и настоящего учёного, коих по пальцам пересчитать можно», – рассказал руководитель лаборатории космического мониторинга МГУ, заслуженный профессор МГУ Владимир Липунов.
Автоматический режим наблюдений и обработки широкопольных изображений в режиме реального времени обеспечивается программным обеспечением Глобальной сети МАСТЕР МГУ. За 1-2 минуты после считывания с ПЗС камеры (время, меньшее следующей экспозиции) десятки и сотни тысяч оптических источников на каждом изображении отождествляются программным комплексом астрофизиков МГУ с каталогами, выделяются новые движущиеся и стационарные объекты. Для движущихся определенные параметры автоматически отсылаются в Международный центр исследования малых планет MPC, а для стационарных – в центр GCN – для гамма-всплесков, гравитационно-волновых источников, источников нейтрино сверхвысоких энергий и др.
Астрономы из США, Японии и Израиля обнаружили новый тип звездного взрыва – сверхновую с захватом электронов. Хотя теоретически такие взрывы уже известны в течение 40 лет, реальные примеры невозможно было поймать. Такие сверхновые возникают в результате взрывов звезд, в восемь-девять раз превышающих массу Солнца. Это открытие также проливает новый свет на тысячелетнюю тайну сверхновой звезды 1054 года, которую видели древние астрономы, прежде чем она в конечном итоге превратилась в Крабовидную туманность, которую мы знаем сегодня, передает портал EurekAlert!. О своем открытии ученые сообщили в журнале Nature Astronomy.
Исследование посвящено сверхновой SN2018zd, обнаруженной в 2018 году. Эта сверхновая, расположенная в галактике NGC 2146, обладает всеми свойствами, ожидаемыми от сверхновой с захватом электронов, которых не было ни у одной другой сверхновой. Кроме того, поскольку сверхновая находится относительно близко – всего в 31 миллионе световых лет от нас, – исследователи смогли найти звезду на архивных изображениях до взрыва, сделанных космическим телескопом «Хаббл». Действительно, сама звезда также соответствует предсказаниям о типе звезды, которая должна взорваться как сверхновая, захватывающая электрон, и не похожа на звезды, которые взорвались, как другие типы сверхновых.
В то время как некоторые сверхновые, обнаруженные в прошлом, имели несколько индикаторов, предсказанных для сверхновых с захватом электронов, только SN2018zd имел все шесть: звезда-прародитель, которая соответствует ожидаемому диапазону масс, сильная потеря массы до сверхновой, необычный химический состав, слабый взрыв, малая радиоактивность и богатый нейтронами материал.
Вспышка сверхновой – это взрыв звезды в результате внезапного дисбаланса между двумя противостоящими силами, которые формировали звезду на протяжении всей ее жизни. Гравитация пытается сжать каждую звезду. Наше Солнце, например, уравновешивает эту силу за счет ядерного синтеза в его ядре, который создает давление, противодействующее гравитационному притяжению. Пока существует достаточно ядерного синтеза, гравитация не сможет коллапсировать звезду. Однако в конце концов ядерный синтез останавливается – как в машине заканчивается газ – и звезда схлопывается. Для звезд, подобных Солнцу, коллапсировавшее ядро называется белым карликом. Этот материал в белых карликах настолько плотен, что квантовые силы между электронами предотвращают дальнейший коллапс.
Однако для звезд, в 10 раз более массивных, чем наше Солнце, квантовых сил электронов недостаточно, чтобы остановить гравитационное притяжение, и ядро продолжает коллапсировать, пока не станет нейтронной звездой или черной дырой, сопровождаемой гигантским взрывом. В промежуточном диапазоне масс электроны сжимаются (или, точнее, захватываются) на атомные ядра. Это устраняет квантовые силы электронов и заставляет звезду коллапсировать, а затем взрываться.
Исторически сложилось так, что существует два основных типа сверхновых. Один из них – термоядерная сверхновая – взрыв белого карлика после того, как он приобрел материю в двойной звездной системе. Эти белые карлики представляют собой плотные ядра, которые остаются после того, как маломассивная звезда (которая примерно в восемь раз массивнее Солнца) достигает конца своей жизни. Другой основной тип сверхновой – это сверхновая с коллапсом ядра, когда у массивной звезды – масса которой примерно в 10 раз больше массы Солнца – заканчивается ядерное топливо, и ее ядро коллапсирует, образуя черную дыру или нейтронную звезду. Теоретическая работа предполагала, что сверхновые с захватом электронов могут возникать на границе между этими двумя типами сверхновых.
Эта теория была разработана в 1980-х годах. На протяжении десятилетий теоретики предсказывали, что нужно искать в сверхновой, захватывающей электрон. Звезды должны потерять большую массу определенного состава перед взрывом, а сама сверхновая должна быть относительно слабой, иметь мало радиоактивных осадков и производить элементы, богатые нейтронами.
Новые открытия также проливают свет на некоторые загадки одной из самых известных сверхновых звезд прошлого. В 1054 году нашей эры в нашей галактике Млечный Путь произошел взрыв сверхновой, и, согласно китайским и японским записям, событие было настолько ярким, что его можно было увидеть днем. Образовавшийся остаток, Крабовидная туманность, был детально изучен, и было обнаружено, что он имеет необычный состав. Раньше он был лучшим кандидатом на роль сверхновой с захватом электронов, но это было сомнительно – отчасти потому, что взрыв произошел почти тысячу лет назад. Новый результат увеличивает уверенность в том, что историческая сверхновая 1054 года была сверхновой с захватом электрона.
[Фото: NASA/STSCI/J. DEPASQUALE; LAS CUMBRES OBSERVATORY]
В атмосфере далекой планеты впервые обнаружили редкие изотопы углерода*
Углерод-13 на экзопланете TYC 8998-760-1 b показал, что она сформировалась на огромном расстоянии от своей звезды — за пределами снеговой линии угарного газа.
В атмосфере газового гиганта TYC 8998-760-1 b, расположенного на расстоянии примерно 310 световых лет, удалось обнаружить углерод-13. Присутствие такого изотопа указывает, что экзопланета сформировалась на большом удалении от материнской звезды, за границей снеговой линии моноксида углерода. Об этом сообщается в новой статье, опубликованной в журнале Nature.
В 2019 году у далекой звезды солнечного типа TYC 8998-760-1 астрономы обнаружили две крупные планеты: одна — в шесть раз массивнее Юпитера, другая — в 14 раз. Это был тот редкий случай, когда экзопланеты удалось снять напрямую, с помощью телескопа VLT, вооруженного специальным «коронографом». Именно поэтому ученые заметили планеты, хотя те находятся от звезды на весьма внушительном расстоянии и вряд ли были бы найдены с помощью транзитного и других традиционных методов.
Так, орбита TYC 8998-760-1 b составляет около 160 астрономических единиц (среднего расстояния от Земли до Солнца); для сравнения, орбита Плутона — «всего лишь» 40 астрономических единиц. Также TYC 8998-760-1 b вдвое больше Юпитера по размерам и отражает достаточно света звезды, чтобы ее можно было видеть с помощью телескопов. Игнас Снеллен (Ignas Snellen) из нидерландской Лейденской обсерватории и его коллеги провели новые такие наблюдения.
Ученые воспользовались инфракрасным спектрографом SINFONI, установленным на телескоп VLT, и получили спектр TYC 8998-760-1 b с линиями поглощения, которые указывают на присутствие в ее атмосфере различных веществ. В частности, исследователи обнаружили свидетельства углерода-13 — стабильного, но довольно редкого изотопа, который на Земле составляет лишь около одного процента углерода. На TYC 8998-760-1 b он, скорее всего, входит в состав молекул СО, угарного газа.
Количество углерода-13 оказались в разы большим, чем ожидали астрономы. Они связывают это с большим удалением планеты от материнской звезды: за пределами снеговой линии моноксида углерода — условной границы, за которой температура так низка, что это летучее соединение переходит в твердое состояние. Формируясь в этом регионе, TYC 8998-760-1 b собрала большие объемы СО в виде льда, а с ним и изотопов углерода-13.
Авторы отмечают, что планеты Солнечной системы все находятся намного ближе к звезде, поэтому точных аналогов TYC 8998-760-1 b у нас, видимо, нет. Но нечто схожее можно заметить у Нептуна и Урана: оболочки этих газовых гигантов богаты дейтерием, поскольку сформировались за снеговой линией воды. По словам ученых, в будущем изучение изотопного состава экзопланет может стать новым инструментом для определения места, в котором они появились на свет. https://naked-science.ru/article/astron … oj-planety
Открытие 10 неизвестных фаз плазмы приблизило человечество к термоядерной энергии
Новый способ классификации намагниченной плазмы привел к открытию 10 ранее неизвестных топологических фаз плазмы.
Изучение этих фаз и, в частности, переходов между ними, поможет физикам преследовать белого кита энергии — термоядерного синтеза плазмы. Это потому, что переходы между ними поддерживают краевые моды или волны на пересечении поверхностей плазмы.
Открытие расширит возможности практического использования намагниченной плазмы.
«Эти открытия могут привести к возможным применениям экзотических возбуждений в космической и лабораторной плазме», — сказал физик Ичен Фу из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL).
«Следующий шаг — изучить, как их можно использовать».
Недавние исследования начали рассматривать плазму топологически, то есть изучать формы волн внутри нее.
Однако топологические фазы в холодной намагниченной плазме и переходы между ними до конца не изучены. Это важно, потому что может помочь нам понять, как плазма взаимодействует сама с собой.
Фу и его коллега, физик Хун Цинь, стремились математически описать топологические фазы холодной плазмы в однородном магнитном поле. Они обнаружили 10 различных новых фаз, разделенных краевыми модами — границей между двумя топологически разными областями внутри плазмы. Численные исследования подтвердили выводы ученых.
«Открытие 10 фаз в плазме знаменует собой главное развитие физики плазмы», — сказал Цинь.
Новая анимация из видов Юпитера и Ганимеда от аппарата «Юнона»
7 июня 2021 г. космический аппарат НАСА Juno («Юнона») подошел к покрытому ледяной корой спутнику Юпитера Ганимеду ближе, чем какой-либо другой космический аппарат в течение более чем двух десятилетий. Менее чем через сутки после этого «Юнона» совершила свой 34-й по счету пролет мимо Юпитера, пройдя над его бушующей атмосферой от полюса до полюса менее чем за 3 часа. Используя бортовую систему получения изображений JunoCam imager, научная команда миссии составила анимацию, предлагающую обзор пролетов «с капитанского мостика».
Эта анимация продолжительностью 3 минуты 30 секунд начинается с приближения к Ганимеду на расстояние не более 1038 километров при относительной скорости движения аппарата около 67 000 километров в час. Эти снимки демонстрируют несколько темных и светлых областей на поверхности Ганимеда (считается, что темные области образовались при сублимации льда в окружающее пространство, после которой на поверхности остается темный материал), а также кратер Трос, являющийся одним из наиболее крупных и ярких «шрамов» на поверхности Ганимеда.
Путешествие от Ганимеда к Юпитеру заняло всего лишь 14 часов и 50 минут, за который аппарат «Юнона» прошел 1,18 миллиона километров и оказался в конечном счете на расстоянии лишь 3400 километров от верхнего слоя облаков гигантской планеты. К этому времени мощная гравитация Юпитера разогнала космический аппарат до достижения скорости почти в 210 000 километров в час по отношению к планете.
Среди атмосферных структур Юпитера, наблюдаемых на этих снимках, следует отметить приполярные циклоны в окрестностях северного полюса и пять из «нанизанных на нить жемчужин» газового гиганта – восьми мощных вихрей, вращающихся в направлении против часовой стрелки в южном полушарии, которые выглядят на изображениях как белые овалы. Используя информацию, собранную при изучении атмосферы зондом Juno, команда смоделировала вспышку молнии, которую гипотетически можно было увидеть при движении на борту космического аппарата, проходящего над гигантскими бурями, разыгрывающимися в атмосфере Юпитера.
Как и планировалось, гравитационное притяжение гигантского спутника Юпитера оказало влияние на орбиту аппарата Juno, сократив орбитальный период с 53 до 43 суток. Следующий облет Юпитера, 35-й по счету для данной миссии, состоится 21 июля.
Когда NASA анонсировало открытие жидкой воды на Марсе, это была настоящая сенсация. С тех пор, впрочем, было сделано довольно много других впечатляющих открытий, в основном прошедших мимо широкой публики. Что удалось узнать о Марсе за последние годы?
Сергей Евтушенко
На Марсе есть импактит, в котором могла сохраниться жизнь. Импактит – горная порода, созданная в результате мощнейшего удара метеорита. На Земле самые крупные его залежи располагаются в Неваде и Тасмании. В прошлом году НАСА обнаружила новые месторождения на Марсе. Учитывая то, что в импактите из Аргентины сохранилась органика, возможно, в марсианских породах мы найдём нечто похожее.
Комета против магнитосферы Марса. В сентябре 2014 года спутник MAVEN вошёл на орбиту Марса. И уже через пару недель он застал редчайшее событие – комета C/2013 A1 пролетела невероятно близко к поверхности планеты, пройдя от неё лишь в 140 тыс. км. При этом она здорово повредила и без того слабую марсианскую магнитосферу, что сравнимо с короткой, но ужасно мощной солнечной бурей.
Ирокез Марса. В 2013 году MAVEN, аппарат для изучения марсианской атмосферы, был только запущен. Позже на основе его показаний компьютерная симуляция выявила у красной планеты «ирокез» из заряженных частиц, "вырванных" солнечным ветром из атмосферы.
Урожай на Марсе. Один из важнейших вопросов колонизации Марса – возможность выращивания на нём пищи. Если верить учёным из Вагенингенского университета, четыре земных растения могут спокойно там прижиться – помидоры, редиска, рожь и бобы. Нидерландцы проводили исследования на почве, по составу максимально близкой к марсианской.
Марсианские дюны Морзе. Марсоходы и зонды уже довольно долго изучают пески Марса, но недавние фотографии вызвали у исследователей некоторое замешательство. В феврале 2016 станция сделала фото региона с дюнами, напоминающими точки и тире азбуки Морзе. Если «тире» несложно объяснить сильным ветром, происхождение «точек» до сих пор остаётся неизвестным.
Тайна марсианских минералов. Один из регионов, исследованных Curiosity в 2015 году, где слой песчаника покоится на аргиллитовой основе, содержал невероятное количество кремнезема – оксида кремния, главного компонента горных пород. Чтобы получить такое количество кремнезема, потребовалась бы вода, очень много воды. А первая же взятая в зоне проба обнаружила тридимит – редчайший минерал даже на Земле.
Белая планета. Любопытно, что когда-то на Марсе белый цвет превалировал над красным. А именно – во времена жесточайшего ледникового периода, хуже любого, что пережила Земля. С помощью радара, способного «просвечивать» грунт, астрономы изучили марсианские полюса и выяснили, что ледниковый период там был около 370 тысяч лет назад. Ещё через 150 тысяч, кстати, ожидается новый.
Подземные вулканы Марса. Тридимит указывает, что в прошлом Марс отличался серьёзной вулканической активностью. Исследования станции MRO также показывают, что под марсианским льдом некогда извергались вулканы. Конкретно – в регионе Sisyphi Montes, заполненном горами с плоскими вершинами, напоминающими подлёдные вулканы Земли. Там же были найдены следы минералов, выброшенных при извержении.
Огромные цунами на древнем Марсе. Новейшие исследования показывают, что на красной планете не просто был настоящий океан, но и возникали цунами чудовищной мощи. Если верить Алексу Родригезу, одному из учёных, предложивших данную теорию, волны могли подниматься на высоту до 120 метров! Правда лишь раз в три миллиона лет.[/i]
На Марсе было больше воды, чем в Северном Ледовитом океане. Хотя точное расположение древнего океана Марса всё ещё остаётся загадкой, он там был почти наверняка и занимал около 19 процентов поверхности. Исследования атмосферы Марса и сравнение её с концентрацией воды на марсианском метеорите возрастом в 4,5 млрд. лет показали – за это время Марс потерял 87 процентов всей своей воды.
Группа ученых определила местоположение на Марсе загадочного источника метана, газа, чаще всего производимого микробами, и марсоход НАСА Curiosity находится прямо над ним.
С тех пор, как марсоход в 2012 году приземлился в кратере Гейла на Марсе в 2012 году, системы обнаружения метана Curiosity сработали шесть раз, но ученые не могли найти их источник. Теперь, благодаря новому анализу, исследователи проследили происхождение метанового выброса.
Чтобы вычислить источник метана, исследователи из Калифорнийского технологического института смоделировали частицы газа метана, разделив их на дискретные пакеты. Принимая во внимание скорость и направление ветра во время их обнаружения, команда проследила свои посылки метана во времени до их возможных точек выброса.
Сделав это для всех различных пиков обнаружения, они смогли триангулировать области, где наиболее вероятно находится источник метана, причем один из них находится всего в нескольких десятках километров от марсохода.
«[Результаты] указывают на область активного излучения к западу и юго-западу от марсохода Curiosity на дне северо-западного кратера», — написали исследователи в своей статье. «Это счастливое совпадение, что мы выбрали место посадки для Curiosity, которое находится рядом с местом активного выброса метана».
Эта перспектива волнует ученых, поскольку, по словам исследователей, почти весь метан в атмосфере Земли имеет биологическое происхождение, так что подпись на Марсе может быть ключевым указателем для поиска жизни на Красной планете.
Даже если метан производится небиологическими процессами, это может указывать на геологическую активность, тесно связанную с наличием жидкой воды — жизненно важного ингредиента для процветания прошлой или настоящей жизни.
Curiosity обнаружил выбросы метана с помощью инструмента, называемого настраиваемым лазерным спектрометром, который способен обнаруживать следовые количества газа с концентрацией менее половины на миллиард (частей на миллиард), или около щепотки соли, упавшей в олимпийский бассейн. Пики метана, которые привели команду к потенциальному источнику, были зарегистрированы на уровне примерно 10 частей на миллиард.
Хотя мы до сих пор не знаем, происходит ли метан от крошечных форм жизни, обнаруживаемая продолжительность жизни метана составляет всего 330 лет, после чего он полностью разрушается под воздействием солнечного света. Это означает, что все, что произвело метан, может производить его и сегодня. Следующая задача ученых — выяснить, что это такое.
Взаимодействие прохладной морской воды с теплыми подземными гидротермальными флюидами могло создать на молодой Земле химически богатый первичный бульон с вариациями условий, которые привели бы к появлению множества микро-сред обитания.
Ученые обнаружили окаменелые останки питающихся метаном микробов, которые жили в гидротермальной системе ниже морского дна 3,42 миллиарда лет назад. Образцы являются древнейшим свидетельством этого типа жизни и расширяют границы потенциально обитаемой среды на ранней Земле, а также на других планетах, таких как Марс. О находке сообщается в журнале Science Advances.
«Мы обнаружили исключительно хорошо сохранившиеся окаменелости микробов, которые, по-видимому, процветали вдоль стен полостей, созданных теплой водой из гидротермальных систем и уходящих на несколько метров ниже морского дна. Поверхностные среды обитания, нагретые из-за вулканической активности, вероятно, были местом процветания некоторых из самых ранних микробных экосистем Земли», – рассказывает Барбара Кавалацци, ведущий автор исследования из Болонского университета (Италия).
Изображение нитчатых микрофоссилий, полученное с помощью оптического микроскопа. Credit: B. Cavalazzi
Образцы микрофоссилий обнаружены в двух тонких слоях породы, собранных в Зеленокаменном поясе Барбертон в Южной Африке. Этот регион содержит одни из самых древних и наиболее хорошо сохранившихся осадочных пород среди всех известных на нашей планете.
Химический анализ бактериальных нитей показал, что они включают большинство основных элементов, необходимых для жизни. Концентрации никеля в органических соединениях являются дополнительным доказательством первичного метаболизма и соответствуют содержанию никеля, выявленному у современных архей, которые живут в бескислородных средах и используют метан для своего метаболизма.
Обнаженные породы, из которых добыты образцы. Credit: Cavalazzi et al.
«Наша находка позволяет расширить летопись окаменелостей архея до эпохи, когда жизнь впервые появилась на Земле. Кроме этого, поскольку мы находим похожие среды на Марсе, она также имеет значение для астробиологии и шансов найти жизнь за пределами нашей планеты», – заключила Барбара Кавалацци. https://in-space.ru/uchenye-obnaruzhili … a-metanom/
Пояснение: Этим вечером наведите ваш телескоп на Луну в фазе первой четверти. Вы сможете найти эти два кратера около терминатора – границы между лунным днем и ночью. Кажется, что они смотрят на вас, как сова. Альфонс (слева) и Арзахель – древние ударные кратеры на северо-восточной окраине моря Облаков. Альфонс больше, его диаметр превышает 100 километров. Когда Солнце находится низко над лунным горизонтом, оно ярко освещает крутой центральный пик высотой в 1.5 километров, отбрасывающий темную тень. Когда космический аппарат Рейнджер-9 в 1965 году осуществлял разведку подходящих мест для посадки кораблей Аполлон, он получил фотографии Альфонса крупным планом перед падением на поверхность северо-восточнее (левее) центрального пика. Кратер Аль-Битруджи, расположенный между Альфонсом и Арзахелем – маленький кратер, его дно покрыто тенью, а над ним возвышается большой центральный пик. http://www.astronet.ru/db/msg/1749098
В созвездии Лисичка, возможно, вспыхнула новая звезда
Ориентировочное местоположение транзиента
Вчера на сайте Центрального бюро астрономических телеграмм появилось сообщение об обнаружении нового транзиента с блеском +12,0 зв. вел. в созвездии Лисичка около границы с созвездием Лебедь (aalert.in/hH9y6). Вспышку обнаружил 16 июля 2021 года в 14:48 мск. вр. любитель астрономии из Японии Коичи Итагаки. Также, данный транзиент был обнаружен 15 июля 2021 года в 12:07 мск. вр. на Паломарской обсерватории в рамках проекта Zwicky Transient Facility при блеске +19,9 зв. вел. (aalert.in/tv7SV).
Прародителем вспышки скорее всего является звезда PSO J202107.703+291409.136 блеском +21,9 зв. вел. Согласно данным автоматического обзора всего неба ASAS-SN, начиная с 27 февраля 2015 года эта звезда никак не проявляла себя (aalert.in/7Zxrb). Объект получил временное обозначение TCP J20210770+2914093. Ждем спектроскопических наблюдений для подтверждения природы вспышки. Если у вас есть возможность, то снимите или пронаблюдайте эту область неба. Присылайте свои снимки и оценки блеска! Координаты транзиента: R.A. 20h21m07.70s, Decl. +29°14’09.3″ (J2000.0). Поисковые карты прилагаются.
Новые звезды — это пары звезд, состоящие из белого карлика, который «ворует» материю с близкой звезды-компаньона. Когда сворованная материя (в основном водород) достигает критического состояния, то происходит термоядерная реакция в ходе которой сгорает водород, скопившийся на поверхности белого карлика. Данное термоядерное событие и есть вспышка «Новой звезды», хотя в реальности это старые звезды. https://aboutspacejornal.net/2021/07/17/в-созвездии-лисичка-возможно-вспыхну-2/
Открыта активность крупнейшей кометы, когда-либо обнаруженной учеными
Новый «гость», вошедший во внешнюю часть Солнечной системы, продемонстрировал свойства, которые позволяют оценить его как самую крупную комету, известную науке. Эти наблюдения стали возможными, благодаря стремительно реагирующим телескопам обсерватории Las Cumbres, США. Об этом объекте, получившем название кометы C/2014 UN271 Бернардинелли-Бернстайна в честь двух ее открывателей, было впервые объявлено в субботу, 19 июня 2021 г. Объект C/2014 UN271 был обнаружен в результате повторной обработки данных за период в 4 года, собранных при помощи обзора неба Dark Energy Survey, который был проведен с использованием 4-метрового телескопа им. Виктора Бланко, расположенного в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, Чили, в период между 2013 и 2019 гг. Ко времени объявления не имелось данных, указывающих на активность кометы. Астрономы возлагали большие надежды на эту комету. Комета C/2014 UN271 приближается к нам с холодной периферии Солнечной системы, поэтому для выяснения вопроса о ее активности потребовались стремительно реагирующие телескопы.
Обсерватория Las Cumbres быстро смогла определить, превратился ли этот объект в активную комету за три года, которые прошли с того момента, как он впервые был замечен при помощи обзора неба Dark Energy Survey. «Поскольку этот новый объект находился далеко на юге и являлся достаточно тусклым, мы знали, что в мире существует не так много других телескопов, которые способны его наблюдать, - сказал доктор Тим Листер (Tim Lister), ученый из обсерватории Las Cumbres. «К счастью, обсерватория Las Cumbres располагает сетью роботизированных телескопов по всему миру, в частности, в Южном полушарии, и мы смогли быстро получить снимки при помощи телескопов LCO, расположенных в Южной Африке», - объяснил Тим Листер.
Эти снимки были получены при помощи одного из двух 1-метровых телескопов LCO, расположенных в Южно-Американской астрономической обсерватории, ночью 22 июня. Астрономы из Новой Зеландии, являющиеся членами проекта LCO Outbursting Objects Key (LOOK) Project, первыми заметили эту комету.
«<…> На первом снимке виду кометы мешал расположенный на переднем плане след спутника, и мое сердце сжалось. Но затем я рассмотрела другие снимки, которые были достаточно ясными и необычными: она была там, определенно прекрасная маленькая размытая точка, не похожая на четкие точки соседних с ней звезд», - сказала доктор Мишель Баннистер (Michele Bannister) из новозеландского Университета Кентербери. Анализ снимков, сделанных при помощи обсерватории Las Cumbres, показал расплывчатую кому вокруг объекта, что указывает на то, что он являлся активным и на самом деле представлял собой комету, хорошо различимую, несмотря на то, что она находилась на расстоянии свыше 2 900 000 000 километров от нас, примерно вдвое дальше, по сравнению с расстоянием от Солнца до Сатурна.
В 2016 году учёные из Европейского космического агентства (ESA) составили гравитационную карту кометы Чурюмова-Герасименко, чтобы найти в её недрах пещеры.
Александр Пономарёв
Комета 67Р/Чурюмова-Герасименко имеет слоистую структуру, похожую на луковицу, причём грунт в большой и малой долях кометы заметно отличается.
Учитывая размеры кометы, её вес является довольно небольшим из-за того, что примерно три четверти объёма небесного тела занимают пустоты, наполненные пылью.
С помощью научных инструментов аппарата Rosetta исследователи в 2016 году составили гравитационную карту, которая должна была показать, распределяются ли пустоты равномерно или комета содержит лишь несколько пещер.
Выяснилось, что в недрах кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко нет ни одной пещеры, размер которой превышал бы несколько сотен метров.
Эти микроскопические пустоты и многочисленные поры наполнены лёгкими, порошкообразными пылинками.
Остальные 25% внутренностей кометы представляют собой водяной лёд.
Учёным также удалось выяснить, что две части кометы Чурюмова-Герасименко образовались по отдельности, после чего столкнулись между собой на небольшой скорости. https://www.popmech.ru/science/236033-k … ita-pylyu/
Карликовая Церера: «натуральные» кадры с межпланетной станции Dawn
В 2016 году автоматическая межпланетная станция Dawn сделала захватывающие снимки карликовой планеты Цереры.
Александр Пономарёв
В октябре 2016 года космический аппарат Dawn находился на своей пятой орбите, на расстоянии 1480 километров от поверхности планеты. Солнечный свет при этом падал на Цереру совсем под другим углом, чем на предыдущих орбитах, поэтому фотографии в новом ракурсе получились особенно выразительными. На них можно рассмотреть детали этого необычного небесного тела и его странные геологические особенности.
Одной из наиболее ярких областей Цереры является кратер Оккатор диаметром порядка 92 километров и глубиной около четырёх километров. На нём видны следы геологической активности, а учёные считают, что его белые пятна состоят из солей, которые остались после испарения влаги, выходящей на поверхность планеты из глубины. Теперь межпланетная станция отправится на свою шестую орбиту, которая расположена на высоте около 7200 километров.
Специалисты NASA совместно с коллегами из Германского центра авиации и космонавтики (DLR) также составили из снимков Цереры изображение карликовой планеты в максимально «натуральном» цвете. Эти данные были получены на основании наблюдений за тем, как поверхность небесного тела отражает свет разной длины волны.
Что узнала «Юнона» за пять лет работы на орбите крупнейшей планеты Солнечной системы
4 июля 2016 года автоматическая межпланетная станция «Юнона» прибыла к Юпитеру, чтобы узнать тайны самой большой планеты Солнечной системы, скрытые под ее облаками. Благодаря ее снимкам планетологи увидели то, что ранее не было доступно наземным телескопам и не попало в объективы других автоматических аппаратов. Вот некоторые из них.
В какой-то мере процесс исследований Юпитера «Юноной» (в греко-римской мифологии она — ревнивая супруга верховного олимпийца) можно действительно сравнить со взаимоотношениями людей в паре. Поначалу основную часть научных данных составляли прекрасные изображения планеты, которые радовали и ученых и любителей астрономии. «Юнона» получила первые детальные снимки полюсов: на них обнаружились устойчивые «хороводы» штормовых вихрей поразительно правильной геометрической формы — на севере октагон, на юге пентагон. Помимо них, аппарат наконец-то вблизи рассмотрел струйные течения, вихри и облака пятой планеты от Солнца. Постепенно восторженный «конфетно-букетный» период сменился на более «домашний»: стали заметны явления, которые ранее либо вообще не замечались, либо были мало исследованы — полярные сияния, грозы, падения болидов, рождение и смерть ураганов.
Вихрь со сложной структурой в одном из широтных поясов в северном полушарии Юпитера. Его ширина оценивается в 2 тысячи километров. Снимок сделан 3 ноября 2019 года, когда «Юнона»находилась в 8,5 тысячах километров от вершин облаков. NASA / JPL-Caltech, Kevin M. Gill
Благодаря «Юноне» мы не только знаем о разнообразии форм юпитерианских вихрей и облаков, но и имеем представление о конвективных потоках, переносящих тепло из внутренних слоев планеты к верхней границе облаков. Разобраться в них помогли грозовые разряды — причем «Юнона» не только помогла построить карту их распределения (очень много на полюсах и почти нет на экваторе), но и обнаружила в атмосфере газового гиганта кратковременные высотные грозовые разряды, аналогичные земным спрайтам или эльфам (о них подробнее в материале «Спрайты, эльфы и синие струи»). Кроме того, станция подтвердила, что широтные (зональные) ветра, действующие в атмосфере, остаются стабильными в течение длительного времени и повлиять на них могут лишь конвективные мощные шторма.
Слияние двух белых антициклонов на Юпитере. Больший из двух вихрей отслеживался в течение многих лет, за это время он увеличивался в размерах за счет поглощения других вихрей. За несколько месяцев до этого слияния два антициклона уже сближались, но тогда разошлись. NASA / JPL-Caltech, Tanya Oleksuik
На фотографии ниже: северное полушарие Юпитера, где сильные ветра создают множество вихрей. Данные «Юноны» помогли обнаружить еще один эффект от этих ветров — они изменяют магнитное поле планеты, воздействуя на глубокие слои атмосферы, где вещество обладает высокой электропроводностью. Снимок сделан 21 февраля 2021 года, с высоты около 16 400 километров над верхним уровнем облаков.
NASA / JPL-Caltech, Kevin M. Gil
Узоры облаков и крупный антициклон, известный как «белый овал», в северном полушарии Юпитера. Снимок сделан 29 октября 2018 года, когда «Юнона» находилась в 7,8 тысячах километров от вершин облаков.
NASA / JPL-Caltech, Gerald Eichstädt, Sean Doran
На видео ниже: как мог бы выглядеть близкий пролет «Юноны» над Юпитером 2 июня 2020 года для наблюдателя, находящегося рядом со станцией. Оно смонтировано из 41 снимка, которые станция получила во время этого пролета. Наиболее яркая деталь на видео — знаменитый гигантский антициклон Большое Красное Пятно, площадь которого в три раза превышает площадь Земли.
На снимке ниже: Cнимки «горячего пятна» (hotspot), полученные «Юноной» во время близкого пролета над Юпитером 16 сентября 2020 года. «Горячими пятнами» ученые называют разрывы в облаках Юпитера, через которые можно заглянуть в более глубокие слои атмосферы. На инфракрасных снимках подобные области выглядят очень ярко — отсюда и название.
NASA / JPL-Caltech, Brian Swift
Гибель Пятна Клайда — конвективного шторма, который летом 2020 года обнаружил на Юпитере астроном-любитель Клайд Фостер. Тогда «Юнона» тоже пронаблюдала шторм, а в апреле 2021 года обнаружила, что Пятно Клайда не только отдалилось от Большого Красного Пятна, но и распалось, превратившись в сложную структуру, которую ученые называют складчатой филаментарной областью.
NASA / JPL-Caltech, Kevin M. Gil
На фотографии ниже: Прохождение спутника Юпитера Ио по диску газового гиганта. Снимок был получен 11 сентября 2019 года, когда станция совершила очередной близкий пролет над Юпитером. На момент съемки «Юнона» находилась в 7862 километрах над верхней границей облачности. Диаметр тени Ио — 3,6 тысячи километров.
NASA / JPL-Caltech, Kevin M. Gil
Полоса из закрученных облаков, окруженная небольшими бурями, в северном полушарии Юпитера. Снимок сделан 3 ноября 2019 года. NASA / JPL-Caltech, Björn Jónsson
На анимации ниже: Небольшой фрагмент из жизни южных полярных ураганов Юпитера — центры циклонов вращаются по часовой стрелке, а облака вокруг циклонов — против часовой. Снимки были получены на высоте около 28 567 километров над верхней границей облачности.
NASA / JPL-Caltech, Gerald Eichstädt
На видео ниже: Движение штормов на южном полюсе Юпитера, которое «Юнона» наблюдала в инфракрасном диапазоне с февраля 2017 года по ноябрь 2020 года. За это время там образовался новый ураган площадью с Чукотку. Вихри образуют правильный шестиугольник, окружающий центральный циклон, причем вся эта система оказалась очень устойчивой.
Не забывает станция и о «свите» газового гиганта. Она обнаружила аморфный лед на полюсах Ганимеда и «горячие точки» вулканов на Ио. А в июне 2021 года станция совершила пролет на расстоянии 1038 километров от поверхности Ганимеда и получила детальные снимки его поверхности. Ожидается, что в конце 2022 года станция окажется всего в 320 километрах от ледяной поверхности Европы, а в 2024 году совершит два близких пролета мимо Ио.
На фотографии ниже: Снимок поверхности Ганимеда в естественных цветах, сделанный «Юноной» в 2021 году.
NASA / JPL-Caltech
Еще одним достижением станции стали первые полноценные данные о развитии рассветных бурь на Юпитере — сияний, которые зарождаются перед рассветом на ночной стороне планеты и длятся всего несколько часов. Благодаря «Юноне» планетологи поняли, что несмотря на существенные различия между Юпитером и Землей, эти сияния оказались удивительно схожи с земными магнитосферными суббурями.
NASA / JPL-Caltech / ULiège
Предполагается, что «Юнона» проработает до сентября 2025 года, если ее электроника не выйдет из строя раньше из-за воздействия радиационных поясов Юпитера. Миссия закончится сгоранием аппарата в атмосфере Юпитера, чтобы защитить от возможного загрязнения земными веществами Европу, Ганимед и Каллисто, которые представляют особый интерес для астробиологов.
Что действительно нашли ученые на южном полюсе Марса
Два новых исследования показали, что может скрывать под собой ледяная шапка южного полюса Марса.
Кирилл Панов
Результаты исследования с помощью радаров могут указывать на глинистые минералы или на замороженный «рассол»
Потенциально обитаемые озера с жидкой водой можно найти глубоко под южной полярной ледяной шапкой Красной планеты. Вопрос вероятности образования озера диаметром около 20 километров впервые был поднят в 2018 году, когда космический аппарат Mars Express Европейского космического агентства исследовал южную полярную шапку планеты с помощью прибора Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding или MARSIS. Тогда подо льдами были обнаружены яркие пятна, что позволило предположить о наличии жидкой воды на глубине около 1,5 километра. В последствии были обнаружены еще несколько озер вокруг главного.
Но планетологи всегда скептически относилось к существованию озер на Марсе, поскольку для этого нужно тепло. Температура же под ледником составляет –68 градусов по Цельсию. В таких условиях замерзло бы даже соленое озеро.
«Если это не жидкая вода, то чем можно объяснить наблюдаемые нами яркие отражения на радарах?» — задался вопросом ученый-планетолог Карвер Бирсон из Университета штата Аризона в Темпе.
Бирсон и его коллеги назвали еще пару веществ, которые могут объяснить отражения. Следует упомянуть, что отражательная способность радара зависит от электропроводности материала, на который он направлен. Исследование показало, что схожее отражение может наблюдаться при наведении радара на глинистые минералы и очень соленую замороженную жидкость.
Кроме того, с помощью приборов MARSIS недавно была создана трехмерная карта всего южного полюса, на которой видны сотни и даже тысячи ярких пятен. «Мы находим их буквально по всему полюсу, — говорит планетолог Адитья Хуллер из Университета штата Аризона. — Мы видим их там, где очень холодно».
Вероятно, на полюсе происходит некий процесс, в результате которого образовались минералы или замерзшие рассолы. «Объединив эти две работы в одну и добавив данные прочих исследований, я бы сказал, что это дает нам 85-процентную уверенность в том, что под ледником не озеро», — говорит планетолог Эдгард Ривера-Валентин из Института Луны и планет в Хьюстоне, который не принимал участие в исследованиях. https://www.popmech.ru/science/723613-c … use-marsa/
Новые изображения ESO показывают особенности близлежащих галактик
Команда астрономов опубликовала новые изображения близлежащих галактик, которые напоминают красочный космический фейерверк. Фотографии, полученные с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (VLT ESO), показывают компоненты галактик в различных цветах, что позволяет астрономам точно определять местоположение молодых звезд и газа, который они нагревают вокруг себя. Объединив эти новые наблюдения с данными ALMA, ученые получают больше информации о том, что вызывает образование звезд из газа, сообщает пресс-служба ESO.
Известно, что звёзды рождаются в облаках газа. Но что вызывает звездообразование и какую роль галактики в целом играют в этом – все ещё вопрос для науки. Рождаются ли звезды в определенных регионах своих родительских галактик? И, если это так, то почему? И как после рождения звезд их эволюция влияет на формирование новых поколений звезд? Данное исследование помогает приблизиться к ответам на эти вопросы.
Ученые использовали спектрограф MUSE на Очень большом телескопе ESO, чтобы проследить за новорожденными звёздами и тёплым газом вокруг них, который освещается и нагревается звездами. MUSE собирает спектры – «штрих-коды», которые сканируют астрономы, чтобы раскрыть свойства и природу космических объектов – в каждом месте в пределах своего поля зрения, таким образом предоставляя гораздо более богатую информацию, чем традиционные инструменты. В рамках этого проекта MUSE наблюдала 30 тысяч туманностей теплого газа и собрала около 15 миллионов спектров различных областей галактики.
Также исследователи изучили наблюдения ALMA. ALMA, которая, как и VLT, находится в Чили, особенно хорошо подходит для картографирования облаков холодного газа – частей галактик, обеспечивающих сырье, из которого формируются звезды. Ее данные позволили астрономам нанести на карту около 100 000 областей холодного газа в 90 близлежащих галактиках, создав беспрецедентно четкий атлас звездных яслей в тесной Вселенной.
Комбинируя изображения MUSE и ALMA, астрономы могут исследовать галактические регионы, где происходит звездообразование, по сравнению с тем, где это ожидается, чтобы лучше понять, что запускает, ускоряет или сдерживает рождение новых звезд. Полученные в результате изображения дают захватывающе красочное представление о «звездных яслях» в соседних галактиках.
Помимо изображений ALMA и MUSE, астрономы также использовали данные с космического телескопа «Хаббл» НАСА/ЕКА. Были выбраны различные обсерватории, чтобы команда могла сканировать наших галактических соседей на разных длинах волн (видимая, ближняя инфракрасная и радио-), причем каждый диапазон длин волн раскрывает отдельные части наблюдаемых галактик.
«Их комбинация позволяет нам исследовать различные стадии рождения звезд – от образования звездных яслей до самого начала звездообразования и окончательного разрушения яслей новорожденными звездами – более подробно, чем это возможно с наблюдениями с одного прибора», – говорит член команды Франческо Бельфиоре из INAF-Arcetri во Флоренции (Италия).
Новый каталог солнечных пятен поможет предсказывать магнитные бури
Ученые из Грацского университета, Обсерватории Канцельхоэ, Сколтеха и Мирового центра данных SILSO при Королевской обсерватории Бельгии представили каталог полушарных чисел Вольфа, отражающих количество солнечных пятен. Каталог будет использоваться для более точного прогноза динамики солнечного цикла и космической погоды, которая оказывает прямое влияние на работу технологических систем в космосе и на Земле. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics, а сам каталог — на сайте Мирового центра данных по наблюдениям, сохранению и распространению международных чисел Вольфа (WDC-SILSO).
Фотосфера Солнца 30 октября 2003 г. Крупные группы солнечных пятен, которые видны в обоих полушариях, стали источником серии солнечных вспышек, за которыми последовали корональные выбросы массы. В результате пострадал ряд технических систем по всему миру. Источник: Обсерватория Канцельхоэ, Австрия
Солнце представляет собой раскаленный шар кипящего газа, по большей части разогретого настолько, что электроны отрываются от атомов, образуя плазму — циркулирующую смесь заряженных частиц. Из-за этих перемещающихся зарядов у Солнца возникает сильнейшее магнитное поле, которое поднимается из ядра Солнца наружу и создает на поверхности темные участки, которые называются солнечными пятнами.
Пятна являются основным источником солнечных вспышек, которые, в свою очередь, могут сопровождаться корональными выбросами солнечной массы: огромные облака плазмы вырываются с поверхности Солнца в космос на большой скорости. Если выброс направлен в сторону Земли, могут возникать магнитные бури, которые способны повредить оборудование на спутниках, прервать радиотрансляцию и даже вывести из строя наземные системы энергоснабжения, нанося значительный ущерб экономике.
Частота возникновения солнечных пятен варьируется в соответствии с циклом солнечной активности, который длится в среднем 11 лет. В начале пятен почти нет, но по мере развития цикла они все чаще появляются в районе средних широт, откуда перемещаются на экватор. Поскольку экватор Солнца вращается быстрее полюсов, магнитное поле звезды запутывается, локально усиливается и выходит сквозь фотосферу в виде петель, которые захватывают с собой плазму и выбрасывают ее в космос.
Поэтому наблюдение за солнечными пятнами имеет большое значение для предсказания опасных явлений космической погоды и учета их воздействия на спутниковое оборудование, космонавтов, пассажиров самолетов и инфраструктуру на поверхности Земли.
За открытыми в XVII веке Галилеем солнечными пятнами сегодня наблюдают порядка 80 обсерваторий по всему миру. Полученные ими сведения собираются в Мировом центре данных SILSO при Королевской обсерватории Бельгии. Систематическое наблюдение за общим числом солнечных пятен ведется с XVIII века. Однако новейшие модели указывают на то, что более глубокое понимание солнечной активности возможно при учете динамики пятен в каждом полушарии отдельно. Таких данных накоплено значительно меньше: наиболее важный каталог солнечной активности приводит данные о полушарных числах Вольфа лишь с 1992 года.
Авторы опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics работы придумали способ кардинально расширить доступную выборку данных за счет реконструкции исторической численности солнечных пятен по полушариям. Результатом исследования стал каталог, в котором приводится ежемесячная и ежедневная численность солнечных пятен в северном и южном полушариях отдельно с 1874 года до наших дней. Коллектив авторов продемонстрировал, что реконструкция хорошо согласуется с существующими полушарными данными и что учет динамики численности пятен в каждом полушарии отдельно действительно позволяет делать более точные предсказания солнечного цикла.
«Солнце — удивительная звезда, физика которой проста и сложна одновременно. Из нашей работы стало ясно, что для лучшего понимания долгосрочной динамики солнечной активности достаточно просто рассмотреть два полушария независимо друг от друга, а потом уже совместить вклад каждого в общую активность. Теперь реконструированные данные численности солнечных пятен по полушариям будут доступны научному сообществу и станут, как мы считаем, основой для обновленных и более совершенных схем предсказания солнечной активности», — прокомментировала работу ее первый автор Астрид Верониг — профессор Грацского университета и директор обсерватории Канцельхоэ.
Студент магистратуры Сколтеха Шантану Джаин отметил практическую ценность каталога: «Мы считаем, что этот каталог будет незаменим для точных прогнозов космической погоды, ведь теперь у нас в распоряжении непрерывные полушарные данные за более длительный период, которые послужат основой для более значимых предсказаний солнечного цикла. Если нам придется столкнуться с солнечными извержениями самой высокой интенсивности в наш век зависимости от технологий, мы запросто можем остаться без энергоснабжения, спутниковой связи, интернета и понести экономический ущерб вплоть до триллионов долларов. Точные прогнозы космической погоды дадут нам время подготовиться, чтобы избежать такого сценария».
«Потребность в устойчивой технической инфраструктуре, перспектива длительных пилотируемых полетов к Луне и Марсу и проблемы изменения климата и разрушения озонового слоя делают средне- и долгосрочные прогнозы изменения солнечной активности на несколько месяцев или лет вперед все более необходимыми. Такие долгосрочные прогнозы динамики солнечного цикла в рамках формирующейся у нас на глазах области исследований космического климата могут опираться лишь на детальное понимание эволюции многих прошлых циклов. Наш новый, расширенный ряд данных является одним из важных шагов в контексте все более активных усилий по продуктивному использованию исторических данных с помощью инструментов XXI века», — заявил соавтор исследования, глава Мирового центра данных SILSO Фредерик Клет.
«На сегодня мы все еще не до конца понимаем механизм работы солнечного динамо и генерации магнитного поля Солнца на протяжении 11-летнего цикла. Все планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца в так называемой плоскости эклиптики. Это означает, что ни наблюдающие Солнце наземные телескопы, ни обсерватории на земной орбите не видят, что происходит на полюсах. Однако в феврале 2020 года к Солнцу была запущена новаторская миссия Solar Orbiter. Космический аппарат выйдет благодаря гравитационным маневрам из плоскости эклиптики, чтобы впервые в истории сфотографировать полюса Солнца. Первый проход полюса состоится в марте 2025 года, когда аппарат достигнет наклона 17 градусов над плоскостью эклиптики, а к июлю 2029 года наклон увеличится до 33 градусов. Мы считаем, что новый каталог полушарных чисел Вольфа вкупе с принципиально новыми данными по итогам беспрецедентных наблюдений Solar Orbiter приведет к прорыву в изучении солнечного цикла и предсказании космической погоды. И какие бы ни бушевали бури, мы желаем всем хорошей космической погоды», — добавила соавтор исследования, старший преподаватель Космического центра Сколтеха Татьяна Подладчикова.
«Горы» на поверхности нейтронных звезд оказались не выше миллиметра
Уточненная модель нейтронной звезды показала, что неоднородности на ее поверхности могут достигать максимум миллиметровой высоты, прежде чем обрушиться.
Нейтронные звезды — самые плотные объекты во Вселенной после черных дыр. При массе, сравнимой с Солнцем, они могут иметь диаметр лишь в пару десятков километров — это «звезды размером с город». Благодаря такой плотности гравитационные поля нейтронных звезд невероятно сильны и даже экстремальны. Быстро вращаясь, они могут вовлекать за собой окружающие области пространства-времени — правда, для этого их форма должна быть хоть слегка несовершенна.
В самом деле, под действием собственного притяжения нейтронная звезда должна иметь ровную сферическую форму. Ее поверхность упруга и подвижна, и на ней могут подниматься «горы», больше похожие на бугорки. Считается, что их высота способна достигать миллионных долей от радиуса сферы; для средней нейтронной звезды это максимум 10 сантиметров. Однако такая оценка оказалась сильным преувеличением. Новые расчеты, проведенные британскими астрофизиками, показали, что высота «гор» на нейтронных звезд составляет максимум миллиметр.
Такие результаты Фабиан Гиттинс (Fabian Gittins) и его коллеги из Саутгемптонского университета представили на встрече National Astronomy Meeting 2021. Подробности работы изложены в статье, доступной в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org. «В последние десятилетия возник интерес к вопросу, насколько высокими могут вырастать эти горы, прежде чем кора нейтронной звезды разорвется и не сможет больше их поддерживать», — говорит Гиттинс.
Прежние расчеты исходили из того, что упругая кора находится под равномерным высоким механическим напряжением и может с одинаковой вероятностью разорваться в любом участке. Теперь же ученые использовали новую, уточненную модель нейтронной звезды, которая более реалистично описывает взаимодействия между ее жидкими недрами, эластичной корой и тонкой атмосферой. Это позволило точнее предсказать поведение коры и возникновение разрывов.
Оказалось, появляются они гораздо раньше, чем считалось до сих пор, и «горы» нейтронных звезд успевают подняться максимум на миллиметр высоты. Эти экстремальные объекты имеют почти идеальные ровную поверхность и сферическую форму. https://naked-science.ru/article/astron … nnyh-zvezd
Телескоп горизонта событий получил самое детальное изображение джетов радиогалактики Центавр А
Модель джетов Центавра А, созданная на основе наблюдений EHT. Положение черной дыры отмечено кружком. Michael Janssen et al. / Nature Astronomy, 2021
Телескоп горизонта событий получил самое детальное изображение релятивистских джетов, бьющих из ядра самой близкой к Земле радиогалактики Центавр А. Оказалось, что структура джетов хорошо напоминает джет в активной галактике M87 в масштабах до пятисот гравитационных радиусов черной дыры. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Проект EHT (Event Horizon Telescope, Телескоп горизонта событий) был запущен в 2017 году и представляет собой радиоинтерферометр со сверхдлинной базой, составленный из восьми обсерваторий по всему миру и работающий на длине волны 1,3 миллиметра. Благодаря ему ученые впервые получили историческое изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре активной эллиптической галактики M87, а также увидели ее колебания и померили магнитное поле вблизи черной дыры.
EHT занимается не только исследованиями ближайших окрестностей черной дыры в галактике М87, но и изучает релятивистские джеты у других активных галактик — например, ранее астрономы смогли рассмотреть джет далекого блазара 3C 279. Ожидается, что в дальнейшем проект сможет получить изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.
Теперь ученые из коллаборации EHT во главе с Майклом Янссеном (Michael Janssen) из Радиоастрономического института Общества Макса Планка опубликовали изображения джета в активной гигантской галактике Центавр А, которые в 16 раз четче изображений, полученных в ходе других исследований. Наблюдения велись 10 апреля 2017 года. Сам Центавр А — ближайшая к Земле радиогалактика, которая переживает вспышку звездообразования и обладает необычной формой, что, по мнению ученых говорит о том, что перед нами результат слияния двух галактик в прошлом. В центре Центавра А находится сверхмассивная черная дыра с массой 55 миллионов масс Солнца, активность которой порождает релятивистские джеты.
Изображения джета Центавра А (a,b) и джета галактики М87 (с). Michael Janssen et al. / Nature Astronomy, 2021
Астрономы смогли изучить структуру джетов вплоть до двухсот гравитационных радиусов черной дыры, что эквивалентно 0,6 световым дням. Один из джетов оказался сильно коллимированным и обладает ассиметричной яркостью по краям, а второй джет, направленный в другую сторону, выглядит более тусклым. Скорость аккреции вещества на черную дыру была оценена в 9×10−5 масс Солнца в год. Ученые выяснили, что структура джетов хорошо напоминает джет в M87 в масштабах до пятисот гравитационных радиусов черной дыры, а также определили положение сверхмассивной черной дыры относительно ее джетов — это поможет при дальнейших наблюдениях.
Radboud University; CSIRO/ATNF/I. Feain et al., R. Morganti et al., N. Junkes et al.; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiß et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al.; TANAMI/C. Müller et al.; EHT/M. Janßen et al.
Ученые определили, что тень черной дыры в Центавре А будет различима при частоте наблюдений в несколько терагерц. На такой частоте мог бы наблюдать интерферометр с минимальной длиной базы 8 тысяч километров, один из телескопов которой был бы вынесен в космос.
О том, почему проект EHT крайне важен для науки и как астрономам удалось получить изображение тени черной дыры читайте в материалах «Взгляд в бездну» и «Заглянуть за горизонт».
Астрофизики изучили хвост кометы ATLAS, отделившийся от ее «головы»
Исследователи смогли изучить отделившийся хвост благодаря данным космического корабля ESA Solar Orbiter, который недавно пролетел совсем рядом с остатками хвоста кометы ATLAS, сообщает пресс-служба Королевского астрономического общества.
Комета ATLAS распалась на части как раз перед тем, как подошло к Солнцу на максимально близкое расстояние. Она оставила свой прежний хвост, уходящий в космос в виде тонких облаков пыли и заряженных частиц. За этим распадом наблюдал телескоп «Хаббл» в апреле 2020 года, но совсем недавно космический корабль ESA Solar Orbiter пролетел рядом с остатками хвоста в ходе своей текущей миссии.
Используя комбинированные измерения, полученные всеми приборами Solar Orbiter на месте, ученые реконструировали встречу корабля с хвостом ATLAS. Полученная модель показывает, что окружающее межпланетное магнитное поле, переносимое солнечным ветром, «драпируется» вокруг кометы и окружает центральную область хвоста более слабым магнитным полем.
Кометы обычно характеризуются двумя отдельными хвостами; один – это хорошо известный яркий изогнутый пылевой хвост, другой – обычно более слабый – ионный хвост. Ионный хвост возникает в результате взаимодействия кометного газа с окружающим солнечным ветром, горячим газом заряженных частиц, который постоянно «дует» от Солнца и пронизывает всю Солнечную систему.
Когда солнечный ветер взаимодействует с твердым препятствием, например кометой, считается, что его магнитное поле изгибается и «драпируется» вокруг него. Одновременное присутствие «драпировки «магнитного поля и кометных ионов, высвобождаемых в результате таяния ледяного ядра, затем создает характерный второй ионный хвост, который может простираться на большие расстояния ниже по потоку от ядра кометы.
Это первый случай, когда хвост кометы был обнаружен так близко к Солнцу – глубоко внутри орбиты Венеры. Это также один из немногих случаев, когда ученым удалось провести прямые измерения фрагментированной кометы. Ожидается, что данные этого столкновения помогут лучше понять взаимодействия комет с солнечным ветром, а также изучить структуры и принципы формирования их ионных хвостов.
Представьте себе Вселенную, в которой можно направить космический корабль в одном направлении и в конечном итоге вернуться туда, откуда был пуск. Если бы наша Вселенная была конечной, такое путешествие было бы возможно, а физики потенциально могли бы измерить ее размер.
«Мы могли бы сказать: теперь мы знаем размер Вселенной», — сказал астрофизик Томас Бухерт из Центра астрофизических исследований Лионского университета во Франции.
Изучая свет из очень ранней Вселенной, Бухерт и группа астрофизиков пришли к выводу, что наш космос может быть многосвязным, что пространство замкнуто само по себе во всех трех измерениях, как трехмерный бублик.
Такая Вселенная будет конечной, и, согласно результатам ученых, весь наш космос может быть только примерно в три-четыре раза больше, чем пределы наблюдаемой Вселенной, примерно 45 миллиардов световых лет от нас.
Физики используют язык общей теории относительности Эйнштейна для объяснения Вселенной. Теория относительности связывает содержимое пространства-времени с изгибом и деформацией пространства-времени, который затем сообщает этому содержимому, как взаимодействовать. Так мы ощущаем силу тяжести.
В космологическом контексте этот язык связывает содержимое всей Вселенной — темную материю, темную энергию, обычную материю, излучение и все остальное — с ее общей геометрической формой.
На протяжении десятилетий астрономы обсуждали природу этой формы: является ли наша Вселенная «плоской» (воображаемые параллельные линии всегда будут параллельны), «закрытой» (параллельные линии в конечном итоге пересекаются) или «открытой» (эти линии будут расходиться).
Эта геометрия Вселенной диктует ее судьбу. Плоские и открытые Вселенные будут продолжать расширяться вечно, а закрытая Вселенная в конечном итоге схлопнется сама по себе.
Множественные наблюдения, особенно космического микроволнового фона, твердо установили, что мы живем в плоской Вселенной. Параллельные линии остаются параллельными, и наша Вселенная будет продолжать расширяться.
Но форма — это не только геометрия. Также существует топология, с помощью которой формы могут изменяться при сохранении тех же геометрических правил.
Например, возьмите плоский лист бумаги. Он явно плоский — параллельные линии остаются параллельными. Теперь возьмите два края этой бумаги и скатайте их в цилиндр. Параллельные линии по-прежнему параллельны: цилиндры геометрически плоские. Теперь возьмите противоположные концы цилиндрической бумаги и соедините их. Вы получите бублик, который также геометрически плоский.
Хотя наши измерения содержимого и формы Вселенной говорят нам о ее плоской геометрии, они не говорят нам о топологии. Они не говорят нам, замкнута ли наша Вселенная, а это означает, что одно или несколько измерений нашего космоса связаны друг с другом.
В то время как идеально плоская Вселенная простирается до бесконечности, плоская Вселенная с многосвязной топологией будет иметь конечный размер. Если бы мы могли каким-то образом определить, одно или несколько измерений обернуты сами по себе, тогда мы бы знали, что Вселенная конечна в этом измерении. Затем мы могли бы использовать эти наблюдения для измерения общего объема Вселенной.
Но как могла бы раскрыть себя многосвязная Вселенная?
Группа астрофизиков из Ульмского университета в Германии и Лионского университета во Франции изучала космический микроволновый фон. Когда возникло реликтовое излучение, наша Вселенная была в миллион раз меньше, чем сегодня, и поэтому, если Вселенная действительно замкнута, тогда она с гораздо большей вероятностью обернулась бы в наблюдаемых пределах космоса.
Сегодня, из-за расширения Вселенной, гораздо более вероятно, что наложение происходит в масштабе, превышающем наблюдаемые пределы, и поэтому его будет гораздо труднее обнаружить. Наблюдения реликтового излучения дают нам лучший шанс увидеть отпечатки многосвязной Вселенной.
Команда специально изучила возмущения — причудливый физический термин для обозначения ударов и покачиваний — в температуре реликтового излучения. Если бы одно или несколько измерений в нашей Вселенной соединились сами с собой, возмущения не могли бы быть больше, чем расстояние вокруг этих петель. Они просто не подошли бы.
Как Бухерт объяснил в электронном письме: «В бесконечном пространстве возмущения температуры реликтового излучения существуют во всех масштабах. Однако если пространство ограничено, то отсутствуют те длины волн, которые превышают размер пространства».
Другими словами: возмущения будут иметь максимальный размер, который может раскрыть топологию Вселенной.
Установление связи.
Карты реликтового излучения, сделанные с помощью таких спутников, как WMAP НАСА и Planck, уже видели интригующее количество отсутствующих возмущений в больших масштабах. Бухерт и его сотрудники исследовали, могут ли эти отсутствующие возмущения быть вызваны многосвязной Вселенной.
Для этого ученые выполнили множество компьютерных симуляций того, как выглядело бы реликтовое излучение, если бы Вселенная была трехмерным тором, что является математическим названием гигантского трехмерного бублика, в котором наш космос связан с самим собой во всех трех измерениях.
«Поэтому мы должны проводить моделирование в заданной топологии и сравнивать с тем, что наблюдается», — пояснил Бухерт. «Свойства наблюдаемых флуктуаций реликтового излучения затем показывают «недостающую мощность» в масштабах, превышающих размер Вселенной».
Отсутствие мощности означает, что флуктуации реликтового излучения в этих масштабах отсутствуют. Это означало бы, что наша Вселенная замкнута и конечна.
«Мы находим гораздо лучшее соответствие наблюдаемым флуктуациям по сравнению со стандартной космологической моделью, которая считается бесконечной», — добавил он.
«Мы можем варьировать размер пространства и повторить этот анализ. Результатом является оптимальный размер Вселенной, который лучше всего соответствует наблюдениям реликтового излучения. Ответ нашей статьи явно заключается в том, что конечная Вселенная соответствует наблюдениям лучше, чем бесконечная модель. Мы могли бы сказать: теперь мы знаем размер Вселенной».
Команда обнаружила, что многосвязная Вселенная, которая примерно в три-четыре раза больше нашего наблюдаемого пузыря, лучше всего соответствует данным полученным от реликтового излучения. Хотя этот результат технически означает, что вы можете двигаться в одном направлении и вернуться туда, откуда начали, на самом деле вы не сможете этого добиться.
Мы живем в расширяющейся Вселенной, и в больших масштабах Вселенная расширяется со скоростью, превышающей скорость света, поэтому вы никогда не сможете завершить цикл.
Бухерт подчеркнул, что результаты пока предварительные. Инструментальные эффекты также могут объяснить отсутствующие флуктуации в больших масштабах.
Неизвестные ранее генетические элементы назвали в честь цивилизации Борг
Logo Borg CellarDoor85 / Wikimedia Commons
В процессе генетического анализа микробного сообщества болота американские ученые обнаружили новый тип огромных генетических элементов, вероятно, способных ассимилировать гены архей. По этой причине их назвали в честь цивилизации Борг из научно-фантастического сериала «Звездный путь». По всей видимости, эти ранее неизвестные элементы принадлежат микроорганизмам, окисляющим метан. Данные предварительно опубликованы в виде препринта на сайте BioRxiv, также о них можно прочитать в редакционной заметке Science.
Кроме бактерий и эукариот, к которым относятся и млекопитающие, систематики выделяют третий домен живых организмов — археи. Фенотипически их можно назвать микробами, однако они довольно сильно отличаются от бактерий биохимически, почему и были отделены от них в отдельную группу. Многие представители архей живут в экстремальных условиях — при высоких температурах, в условиях повышенной солености, высокого давления.
Кроме того, некоторые виды архей привлекают внимание экологов, так как активно участвуют в круговороте атмосферного метана — парникового газа. Разные виды архей могут как продуцировать метан, выделяя его в атмосферу, так и метаболизировать его. Эти виды живут в бескислородных условиях, которые характерны, например, для болот.
Генетики из Университета Калифорнии в Беркли изучали одно из таких сообществ болотных архей путем анализа их метагенома, то есть «сборной солянки» ДНК всех микроорганизмов из данного образца. Такой метод часто применяется для анализа ДНК архей, так как в лаборатории их сложно или невозможно культивировать. В процессе анализа ученые обнаружили ранее неизвестные элементы, для четырех из которых удалось полностью восстановить последовательность ДНК. Это оказались большие (от 600 до 900 тысяч пар оснований) линейные молекулы ДНК, ограниченные длинными инвертированными повторами. Генетики предположили, что молекулы существуют в клетках как отдельные экстрахромосомные элементы.
Элементы оказались обогащены повторяющимися последовательностями, имели старт начала репликации (копирования), а также систему защиты от мобильных элементов в формате CRISPR-Cas. Кроме того, они содержали множество новых генов с неизвестной функцией. Тем не менее, 20 процентов всех генов исследователи идентифицировали как принадлежащие роду архей Methanoperedens. Анализ разных образцов почвы показал, что наличие генетических элементов совпадает с наличием этих архей, поэтому предварительно Methanoperedens назвали хозяевами неизвестной ДНК. Гипотезу о том, что они являются частью генома неизвестного вида ученые отмели, так как на элементах не нашли генов, кодирующих аппарат синтеза белка. Гены Methanoperedens, видимо, попали в эти молекулы путем горизонтального переноса.
Схемы последовательности ДНК боргов Basem Al-Shayeb et al / BioRxiv, 2021
За способность интегрировать гены исследователи назвали новые элементы Борг — в честь расы, или цивилизации существ из сериала «Звездный путь» (StarTrek), которые ассимилировали в себя различные технологии и объекты. Четыре полностью собранных борга назвали отдельными цветами — черный, голубой, пурпурный и лиловый. Ученые отметили, что борги совершенно не похожи на известные внехромосомные элементы, такие как плазмиды, так как не содержат никаких характерных для них элементов. Однако, не исключено, что эти элементы могут передаваться между клетками как некоторые другие внехромосомные элементы.
Среди найденных на боргах архейных генах генетики особо отметили ген ключевого фермента окисления метана. Если предположить, что борги передаются между клетками в процессе горизонтального переноса, значит гены метаболизма метана могут таким образом распространяться между микроорганизмами, участвуя в эволюции архей.
Подробнее про феномен горизонтального переноса можно прочитать в нашем материале «Поверх барьеров».
«Юнона» принимает радиосигнал из магнитосферы Юпитера
Бортовой научный инструмент Juno Waves «вслушался» в радиоизлучение со стороны гигантского магнитного поля Юпитера, чтобы точно определить границы областей испускания излучения.
«Слушая» сигнал со стороны потока электронов, стекающих на Юпитер со стороны его вулканически активного спутника Ио, исследователи во главе с Ясминой М. Мартос (Yasmina M. Martos) из Центра космических полетов Годдарда, США, нашли при помощи спутника Juno («Юнона») НАСА вероятные зоны возникновения этого мощного радиоизлучения внутри магнитного поля гигантской планеты. Эти новые результаты позволяют глубже понять обширные магнитные поля, генерируемые газовыми гигантами типа Юпитера.
Юпитер имеет самое обширное и мощное магнитное поле среди всех планет Солнечной системы – оно примерно в 20 000 раз сильнее магнитного поля нашей планеты. Это магнитное поле непрерывно бомбардируется солнечным ветром – потоком электрически заряженных частиц и магнитных полей, дующим со стороны Солнца.
В магнитном поле Юпитера находятся его спутники, причем ближайшим к гигантской планете является спутник Ио – на который постоянно воздействует гравитация со стороны Юпитера и двух его более далеких крупных спутников, в результате чего материал спутника Ио все время сминается, что приводит к генерации огромного количества тепловой энергии. Выход этой тепловой энергии осуществляется в форме интенсивной вулканической активности на этом спутнике Юпитера. Часть выброшенного в результате вулканической деятельности материала расщепляется на электрически заряженные электроны и ионы и захватывается магнитным полем гигантской планеты. Ускоренные в магнитном поле электроны излучают радиоволны в декаметровом диапазоне, регистрируемые при помощи инструмента Juno Waves аппарата Juno.
Полученные данные позволили команде Мартос выяснить, что энергия электронов, являющихся источниками этого радиоизлучения, на самом деле примерно в 23 раза выше, чем ожидалось. Кроме того, эти электроны не обязательно должны быть родом со спутника Ио, а могут, например, входить в состав потоков солнечного ветра, отметили авторы.
«Фейерверки» в близлежащих галактиках на новых снимках от ESO
Команда астрономов представила результаты новых наблюдений близлежащих галактик, которые напоминают красочные космические фейерверки. Эти снимки, полученные при помощи Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (European Southern Observatory, ESO), демонстрируют различные структурные составляющие наблюдаемых галактик в разных цветах, что позволяет астрономам идентифицировать зоны формирования молодых звезд и облака газа, нагреваемого их излучением. Объединив эти наблюдения с данными, полученными при помощи телескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), команда получает новые сведения о причинах формирования звезд из газа.
«Впервые мы смогли рассмотреть индивидуальные зоны формирования звезд, находящиеся в различных условиях в галактиках разных типов, - сказал Эрик Эмеселлем (Eric Emsellem), астроном ESO из Германии и главный автор новой научной работы, проведенной участниками проекта Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS (PHANGS). – Мы можем напрямую наблюдать газ, из которого формируются новые звезды, мы видим сами молодые звезды, и мы можем проследить разные этапы их эволюции».
Эмеселлем и его команда опубликовали новые снимки галактик, сделанные при помощи инструмента Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) Очень большого телескопа, расположенного на территории Чили. Инструмент MUSE был использован для отслеживания новорожденных звезд и окружающего их теплого газа, который нагревается излучением звезд, а потому служит признаком, указывающим на активное звездообразование.
Эти новые снимки, сделанные при помощи инструмента MUSE, теперь объединены с результатами наблюдений тех же самых галактик, проведенных при помощи обсерватории ALMA, которые были опубликованы ранее в этом году. Обсерватория ALMA, также находящаяся на территории Чили, особенно хорошо подходит для определения местоположения облаков холодного газа – «топливных» резервуаров галактик, из которых происходит формирование новых звезд, пояснили авторы.
МОСКВА, 21 июл — РИА Новости. Небольшой обломок камня, найденный в поле в графстве Глостершир на западе Англии, оказался древним метеоритом. Его возраст ученые оценивают в 4,6 миллиарда лет. На сегодняшний день это самый старый метеорит, найденный на Земле. Возраст самой планеты при этом составляет 4,54 миллиарда лет. О находке сообщается в пресс-релизе Университета Лафборо.
По мнению ученых, этот небольшой камень угольного цвета, найденный жителем Лафборо, сотрудником Организации астрофизических исследований Восточной Англии (EAARO) Дереком Робсоном, — фрагмент космического мусора, оставшегося после формирования планет Солнечной системы. Предполагается, что он прилетел на Землю из пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера.
Сейчас исследователи из Университета Лафборо вместе с коллегами из EAARO изучают структуру и состав метеорита, которому дали имя Уинчкомб (Winchcombe) по названию деревни, вблизи которой он был найден. Ученые надеются найти ответы на вопросы о процессах, протекавших в ранней Солнечной системе и, возможно, о происхождении Земли и жизни на ней.
Они используют такие методы, как электронная микроскопия — для изучения морфологии поверхности в микронном и нанометровом масштабе, а также колебательную спектроскопию и дифракцию рентгеновских лучей, которые дают подробную информацию о кристаллической структуре, химических фазах и молекулярных взаимодействиях вещества.
По словам авторов, материал метеорита напоминает плохо скрепленный бетон, состоящий из частиц и пыли, которые никогда не подвергались сильным космическим столкновениям, то есть не участвовали в образовании протопланетных тел.
"Внутренняя структура — хрупкая и неплотно связанная, пористая, с трещинами, — приводятся в пресс-релизе слова одного из участников исследования, Шона Фаулера, специалиста по оптической и электронной микроскопии из Центра изучения материалов Университета Лафборо. — Похоже, он не подвергся термическому метаморфизму. Это означает, что он находился там, за Марсом, нетронутым до того, как была создана какая-либо из планет. Это редкая возможность изучить кусочек нашего первозданного прошлого".
Основная часть метеорита состоит из таких минералов, как оливин и листовые силикаты с минеральными включениями, называемыми хондрами.
"Но состав его отличается от всего, что можно найти здесь, на Земле, и потенциально не похож на любые другие найденные ранее метеориты", — говорит Фаулер.
Древний метеорит представляет собой редкий пример углистого хондрита — космической породы, содержащей органический материал. К этой группе относятся менее пяти процентов метеоритов, падающих на Землю.
"Углистые хондриты содержат органические соединения, в том числе аминокислоты, которые есть во всех живых существах. Возможность идентифицировать и подтвердить присутствие таких соединений в материале, существовавшем до рождения Земли, будет важным шагом к пониманию того, как зародилась жизнь", — заключил директор по астрохимии EAARO Дерек Робсон, который и обнаружил метеорит. https://ria.ru/20210721/meteorit-1742166577.html
МОСКВА, 20 июл — РИА Новости. Проанализировав данные десятилетних наблюдений космической обсерватории Solar Dynamics Observatory, ученые впервые обнаружили у Солнца длинные колебания с периодом, равным 27 дням, которые проявляются на поверхности звезды. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
В 1960-х годах физики, изучающие Солнце, открыли миллионы мод акустических колебаний с короткими периодами, около пяти минут, которые возбуждаются конвективной турбулентностью вблизи поверхности звезды. Эти пятиминутные колебания непрерывно наблюдают наземные и космические телескопы, а гелиосейсмологи успешно используют их для изучения внутренней структуры и динамики нашей звезды — точно так же, как сейсмологи изучают внутреннее строение Земли.
При этом еще более 40 лет назад ученые предсказывали, что в дополнение к коротким колебаниям в звездах существуют гораздо более длительные, но обнаружить их до сих пор не удавалось.
Космическая обсерватория НАСА для изучения динамики Солнца Solar Dynamics Observatory (SDO) была запущена в 2010 году. За это время она передала на Землю более ста миллионов изображений. Проанализировав их, ученые впервые обнаружили у Солнца долгопериодические колебания, сравнимые с 27-дневным периодом вращения Солнца. Колебания проявляются на поверхности Солнца в виде завихрений, движущихся со скоростью около пяти километров в час.
"Долгопериодические колебания зависят от вращения Солнца, они не акустические по своей природе, — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Лорана Гизона (Laurent Gizon) из Института исследований солнечной системы Макса Планка и Геттингенского университета в Германии. — Для обнаружения долгопериодических колебаний Солнца необходимы измерения горизонтальных движений на поверхности Солнца в течение многих лет. Непрерывные гелиосейсмические и магнитные наблюдения на борту SDO идеально подходят для этой цели".
Исследователи зафиксировали десятки режимов колебаний — каждый со своим периодом и пространственной зависимостью. Одни имеют максимальную скорость на полюсах, другие — в средних широтах, а третьи — у экватора. Режимы с максимальной скоростью около экватора — это моды Россби, которые ученые уже идентифицировали в 2018 году. Используя компьютерные модели, авторы показали, что обнаруженные колебания являются резонансными модами и обязаны своим происхождением дифференциальному вращению Солнца.
"Модели позволяют заглянуть внутрь Солнца и определить полную трехмерную структуру колебаний", — объясняет один из авторов статьи аспирант Юто Бекки (Yuto Bekki) из Института исследований солнечной системы Макса Планка.
Исследователи выяснили, что колебания чувствительны к внутренним процессам Солнца, в частности, к силе турбулентных движений и связанной с ними вязкости солнечной среды, а также к силе конвективных движений.
"Открытие нового типа солнечных колебаний захватывающе, потому что оно позволяет нам делать выводы о внутренних свойствах, таких как сила конвективного движения, которые в конечном итоге управляют солнечным динамо", — говорит Лоран Гизон. https://ria.ru/20210720/solntse-1742099784.html
Гравитационные кандалы: почему инопланетяне не смогут выйти в космос
Астрономы уделяют пристальное внимание супер-Землям — экзопланетам, чей радиус примерно в 2 раза превосходит земной, поскольку они также могли стать колыбелью жизни в космосе. Беда в том, что гравитация, которая обеспечивает все условия для развития инопланетной жизни, также является ловушкой, мешающей гипотетическим инопланетянам выйти в открытый космос!
Василий Макаров
Изучение экзопланет, вращающихся вокруг далеких звезд, показало, что миры, подобные нашей Земле, встречаются довольно редко. Куда больше распространены скалистые планеты, радиус которых примерно в полтора раза больше земного — астрономы зовут их супер-Землями. Впрочем, и они представляют для науки определенный интерес, а потому исследователи упорно изучают каждую возможность того, что где-то среди скал может таиться инопланетная жизнь. Если бы жизнь на такой планете не только возникла, но и развилась до технологического уровня современного человечества, то мы смогли бы, к примеру, обнаружить сигналы космических кораблей ксеносов или иных. Однако недавнее исследование, представленное в International Journal of Astrobiology, проясняет один важный факт: даже небольшое увеличение силы тяжести (в сравнении с земной) могло существенно повлиять на любые интеллектуально развитые цивилизации.
Гравитация: друг и враг инопланетян
«Многие экзопланеты, более крупные и тяжелые, чем Земля, обладают также большей поверхностной гравитацией», утверждает в своей работе Майкл Гиппке (Michael Hippke), ученый из обсерватории Зоннеберга в Германии. «Это обстоятельство делает космические перелеты с таких миров намного более сложными, поскольку необходимая топливная масса в данном случае будет расти по экспоненте». К примеру, на планетах, радиус которых вдвое больше земного, масса будет примерно в 10 раз больше, а гравитация примерно в 2 раза сильнее (в многом это зависит и от состава самой планеты). Подобная «сверхтяжесть» может поспособствовать развитию жизни, поскольку облегчит удержание атмосферных газов и таким образом сформирует достаточно плотную атмосферу, чтобы защищать поверхность от воздействия космической радиации. Но высокая гравитация также станет и своего рода ловушкой, удерживающей разумную жизнь на планете.
Для того, чтобы запустить в космос лишь одну тонну вещества на Kepler-20b (скалистой экзопланете, радиус которой больше земного в 1,87 раз, а масса — в 9,7 раза), ракета должна быть примерно в 3 раза больше знаменитого «Сатурна-5». А чтобы запустить на орбиту что-то более полезное (к примеру, новый телескоп имени Джеймса Уэбба, который весит 6,2 тонны), потребуется примерно 55 000 тонн топлива! В таких условиях запуск космического корабля и вовсе видится чем-то невообразимым: для того, чтобы аппарат размером с «Аполлон-11» смог преодолеть притяжение планеты, ему понадобился бы топливный бак размером с Великую пирамиду в Гизе!
Космические перелеты
Конечно, если инопланетяне окажутся и в самом деле высокоразвитыми существами, то рано или поздно они найдут способ обойти ограничения, налагаемые гравитацией планеты. В статье описана одна из подобных стратегий: Гиппке предполагает, что строительство стартовых платформ космодромов на вершинах гор поможет облегчить ситуацию. Но и здесь есть одно досадное обстоятельство: на больших планетах горы, как правило, сравнительно невелики — в противном случае они просто разрушились бы под собственным весом при такой высокой гравитации.
В качестве альтернативы жителям супер-Земли может помочь технология, которую ученые развивают и на Земле, а именно запуск ракет из нижних слоев атмосферы. К тому же, экзопланета может оказаться миром, полностью покрытым водой, и в данном случае подводный космодром будет оснащен своего рода подлодками с баллистическими ракетами, которые смогут «отвезти» космический корабль в космос — еще одно осложнение в и без того не самом простом процессе.
Заключение
В заключение Майкл отмечает, что в случае планет, масса которых превышает земную больше чем в 10 раз, ракеты на химическом топливе и вовсе отпадают как средство для космических путешествий. По мнению исследователя, на запуск одной такой ракеты уйдет значительная часть ресурсов целой планеты — весьма неразумная трата средств. Единственным средством для гипотетических братьев по разуму могут стать космические лифты, построить которые можно только с помощью материалов, на Земле не известных и обладающих достаточным запасом прочности. Так что, даже если человечество и обнаружит разумную жизнь среди звезд — это (к счастью или сожалению) не означает, что инопланетяне пожалуют с ответным визитом. https://www.popmech.ru/science/420792-g … m=main_big
Астроном-любитель открыл новый спутник Юпитера
Количество известных лун Юпитера достигло восьмидесяти: в данных, собранных в предыдущие десятилетия, удалось заметить еще один малый спутник.
Помимо четырех больших Галилеевых спутников, у Юпитера имеется множество лун поменьше, вплоть до километровых размеров. Сегодня их известно 79, но нет сомнений, что у гигантской планеты есть и другие, пока не замеченные нами небольшие спутники. Один такой недавно обнаружил астроном-любитель Кай Лy (Kai Ly), доведя их общее число ровно до восьмидесяти. Соответствующее уведомление было отправлено в Центр малых планет (MPC), который координирует подобные наблюдения и ведет официальные каталоги. Подробно о находке рассказывается в журнале Sky & Telescope.
Для поисков использовали данные, полученные 3,6-метровым телескопом CFHT в 2003 году и выложенные в открытый доступ. Профессиональные астрономы с их помощью уже открыли более двух десятков спутников Юпитера, но свой вклад внесли и любители. Интерес Лу привлекли три снимка, сделанные ночью 24 февраля 2003 года, когда Юпитер находился в противостоянии, а его луны были видны особенно хорошо.
На них удалось заметить три возможных кандидата, и один из них обнаружили на снимках, сделанных на CFHT в другое время, а также на изображениях телескопа Subaru и обсерватории Cerro Tololo. Звездная величина объекта S/2003 J 24 составила около 23, далеко за пределами доступной невооруженному глазу. В общей сложности удалось найти 76 наблюдений спутника, полученных на протяжении полутора десятков лет, что позволяет оценить его орбиту. Полный оборот вокруг Юпитера он делает за 1,9 земных года.
S/2003 J 24 относится к группе спутников Карме, названной в честь самого большого из них. Она включает пару десятков лун с очень похожими орбитами и ретроградным движением — то есть в сторону, противоположную относительно вращения самой планеты. Считается, что все они имеют общее происхождение и представляют собой обломки более крупного тела — возможно, погибшего спутника, имевшего почти 50 километров в диаметре. https://naked-science.ru/article/astron … kryl-novyj
Погибающие солнцеподобные звезды уничтожают жизнь в своих системах
У всех звезд в конечном итоге заканчиваются запасы водорода, необходимые для поддержания ядерного синтеза.
Если мы когда-нибудь обнаружим жизнь на планетах в системе белого карлика, почти наверняка она эволюционировала уже после смерти звезды-предшественницы, заявили астрономы в исследовании, представленном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Наша работа рассматривает влияние звездных ветров и миграции на планеты во время эволюции их родительских солнцеподобных звезд, проходящих стадию от красного гиганта до белого карлика. Полученные результаты говорят о том, что у жизни практически нет шансов устоять перед различными катаклизмами, которые ее ожидают в этот период, если только обитаемая планета не обладает чрезвычайно сильным магнитным полем», – рассказывают авторы исследования.
Солнечный ветер, огибающий «магнитный щит» Земли, но частично прорывающийся на полюсах. Credit: NASA/CILab/Josh Masters
У всех звезд в конечном итоге заканчиваются запасы водорода, необходимые для поддержания ядерного синтеза. Когда это происходит, они переходят на стадию красного гиганта: ядро сжимается, а внешняя оболочка подвергается значительному расширению.
Например, Солнце увеличится настолько, что поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, даже Землю, при этом оно будет терять массу, его гравитационное притяжение начнет ослабевать, а выжившие планеты удаляться. Кроме этого, активность солнечного ветра станет намного сильнее, чем сегодня. Аналогичные прогнозы, как показали расчеты, справедливы для различных типов звезд с массой от одной до семи солнечных.
«Наша модель продемонстрировала, как плотность и скорость звездного ветра в сочетании с расширяющейся орбитой планеты в конечном итоге подавляет магнитосферу. Чтобы жизнь оставалась защищенной на всех этапах звездной эволюции, магнитное поле должно быть как минимум в сто раз сильнее, чем сегодня у Юпитера», – пояснили авторы исследования.
Солнечная система после превращения Солнца в белый карлик в представлении художника. Credit: Mark Garlick
Эволюция звезды также приводит к смещению обитаемой зоны. В нашей системе она переместится с примерно 150 миллионов километров от Солнца, где сегодня расположена Земля, до 6 миллиардов километров, то есть за пределы Нептуна. При этом обитаемая зона движется наружу быстрее, чем планета, убегающая от погибающей звезды, создавая дополнительные проблемы для жизни.
В конце концов красный гигант теряет всю внешнюю оболочку, оставляя после себя плотный остаток – горячий белый карлик, – который не испускает звездные ветры. Поэтому, когда звезда достигает этой стадии, опасность для выживших планет исчезает.
«Один из выводов заключается в том, что жизнь на планете в системе белого карлика почти наверняка зародилась уже после гибели звезды-предшественницы. Белые карлики очень спокойные звезды, и миры, припаркованные в обитаемой зоне, могут оставаться там в безопасности миллиарды лет, давая время для развития жизни при подходящих условиях», – заключили авторы исследования. https://in-space.ru/pogibayushhie-solnt … -sistemah/
Астрономы благодаря космической обсерватории SDO зарегистрировали несколько видов долгопериодических тороидальных колебаний Солнца, называемых инерционными модами. Они проявляются в виде закрученных волн в фотосфере звезды и позволяют узнать больше о солнечной конвекции. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
Если рассматривать свободные колебания невращающейся сферической звезды, то можно выделить три типа колебаний: акустические (р-моды), возникающие из-за колебаний давления внутри звезды, внутренние гравитационные (g-моды), возникающие из-за всплывания более легких и погружения более тяжелых элементов, и поверхностно-гравитационные (f-моды), распространяющиеся вдоль поверхностных слоев звезды. В случае, если звезда медленно вращается, то становятся возможными дополнительные режимы колебаний, такие как квазитороидальные (r-моды), напоминающие волны Россби. Исследования этих волн в рамках астросейсмологии позволяет узнать больше о структуре и динамике недр звезд, в том числе и нашего Солнца.
Группа астрономов во главе с Лораном Гизоном (Laurent Gizon) из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка опубликовала результаты анализа данных наблюдений за Солнцем, полученных в период с с 1 мая 2010 года по 6 сентября 2020 года при помощи инструмента HMI (Helioseismic and Magnetic Imager), установленного на борту космической обсерватории SDO. Ученые искали признаки наличия на звезде низкочастотных колебаний, называемых инерционными модами, которые ранее обнаруживались на некоторых быстро вращающихся звездах. Они обязаны своим существованием силе Кориолиса и характеризуются периодами порядка периода вращения Солнца, равного 27 дням.
Ученые обнаружили три семейства инерционных мод, которые проявляются в виде закрученных волн на видимой поверхности звезды, движущихся горизонтально со скоростью порядка 5 километров в час. При этом амплитуда этих колебаний связана со скоростью вращения Солнца на разных широтах, а сами колебания зависят от физических условий в глубине конвективной зоны светила. Это значит, что благодаря им можно исследовать процессы в зоне конвекции, в частности астрономы определили, что конвективные движения в нижней половине зоны слабые. Исследователи надеются, что дальнейшие наблюдения позволят наложить новые ограничения на численные модели конвекции вращающегося Солнца.
Ранее мы рассказывали, как астрономы зарегистрировали гидродинамические гравитационные волны, распространяющиеся внутри Солнца, которые искали более 40 лет.
МОСКВА, 22 июл — РИА Новости. Используя комплекс радиотелескопов ALMA, расположенный в пустыне Атакама в Чили, астрономы впервые обнаружили околопланетный диск, формирующий спутники вокруг одной из экзопланет. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.
Рассматриваемый диск окружает экзопланету PDS 70c — одну из двух гигантских планет, похожих на Юпитер, вращающихся вокруг звезды PDS 70 в созвездии Центавра, расположенной на расстоянии около 400 световых лет от нас. Ученые и раньше предполагали, что эта планета окружена диском, в котором формируются спутники, но не хватало технических возможностей для его обнаружения — контуры диска сливались с окружающей средой.
Теперь же, используя комплекс радиотелескопов ALMA Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы впервые однозначно подтвердили наличие диска вокруг планеты за пределами Солнечной системы.
"Наша работа представляет собой четкое обнаружение диска, в котором могут формироваться спутники, — приводятся в пресс-релизе ESO слова руководителя исследования Мириам Бенисти (Myriam Benisty) из Университета Гренобля во Франции и Чилийского университета. — Наблюдения ALMA были получены с таким прекрасным разрешением, что мы смогли не только четко определить, что диск связан с планетой, но и впервые ограничить его размер".
По своим размерам диск вокруг PDS 70c примерно в 500 раз больше, чем кольца Сатурна. Его диаметр примерно равен расстоянию от Земли до Солнца, а масса достаточна, чтобы сформировать три спутника размером с Луну.
По мнению авторов, их открытие — важный шаг на пути выяснения того, как формируются планеты и откуда у них появляются спутники.
"Эти новые наблюдения чрезвычайно важны для доказательства теорий образования планет, которые не могли быть проверены до сих пор", — говорит еще один автор статьи, Джахан Баэ (Jaehan Bae) из Лаборатории Земли и планет Института науки Карнеги в США.
Существующая теория предполагает, что планеты формируются в пылевых дисках вокруг молодых звезд, постепенно поглощая материал из околозвездного диска и "проедая" в нем полости по мере роста. Авторы доказали, что в ходе этого процесса некоторые планеты могут обзавестись собственным околопланетным диском, который способствует росту планеты, регулируя количество падающего на нее материала. В то же время газ и пыль в околопланетном диске могут объединяться во все более крупные тела в результате множественных столкновений, что в конечном итоге приводит к рождению лун.
"К настоящему времени обнаружено более четырех тысяч экзопланет, но все они находятся в зрелых системах, — объясняет Мириам Кепплер (Miriam Keppler), научный сотрудник Института астрономии Макса Планка в Германии, участвовавшая в исследовании. — PDS 70b и PDS 70c, которые образуют пару типа Юпитер — Сатурн, — единственные две обнаруженные на данный момент экзопланеты, которые все еще остаются в процессе формирования".
Пока PDS 70 — это единственная система, на примере которой астрономы могут наблюдать и изучать процессы образования планет и их спутников. Авторы надеются, что много новых данных об этой системе они получат после того, как будет введен в строй Чрезвычайно большой телескоп ESO (ELT), который в настоящее время строится на горе Серро-Армасонес в чилийской пустыне Атакама.
В частности, с помощью инфракрасного сканера и спектрографа ELT можно будет наблюдать за движением газа вокруг PDS 70c, что даст возможность построить трехмерное изображение планетной системы. https://ria.ru/20210722/ekzoplaneta-1742360885.html
Планеты вокруг крупных звезд «распухли» от легких газов
Чем крупнее звезда, тем в норме больше средний радиус ее планет. До недавних пор причины этого были не вполне ясны. Сейчас астрономы показали, что ситуацию нельзя объяснить только тем, что у крупных звезд массивнее и планеты: как оказалось, важную роль играет совсем другой фактор.
Из 4434 кандидатов в экзопланеты основную часть обнаружили у красных карликов — звезд малой массы и размеров. Те планеты, что находятся вокруг более массивных звезд — оранжевых карликов, как альфа Центавра B или желтых карликов, как наше Солнце, — в среднем показывают более крупные размеры. В новой работе, готовящейся к публикации в Astronomy & Astrophysics, международная группа исследователей показала причины этой закономерности. Дело оказалось не только в массе, но и в другом химическом составе планет у более массивных звезд. С текстом соответствующей статьи можно ознакомиться на сервере препринтов arXiv.org.
Реальные причины того, почему радиус планет у более массивных звезд больше, чем у менее массивных светил, могут быть разными. До сих пор в научной литературе предлагали три возможных объяснения. Во-первых, более крупные звезды имеют большую светимость — нагрев от их лучей мог «раздувать» газовые оболочки их планет за счет теплового расширения. Во-вторых, планеты у более массивных звезд образовались из протопланетного диска больших размеров и могли иметь более высокую среднюю массу. В-третьих, экзопланеты у массивных звезд могли иметь более высокое содержание легких газов — и, значит, меньшую среднюю плотность и большие размеры даже при обычной, средней массе.
Авторы работы решили проверить все три версии. Для этого они сделали три предсказания, правота или неправота которых соответствовала каждому из указанных выше вариантов. Если верно первое объяснение — о расширении атмосфер от нагрева, — то расчетная температура планет у более массивных звезд должна быть тем больше, чем больше радиус такой планеты (раз ее «раздувает» от нагрева). Если верно второе объяснение — то есть вокруг массивных звезд и планеты образуются более массивными, — то чем выше масса экзопланеты, тем больше должен быть ее радиус. Причем такая зависимость должна быть относительно линейной и предсказуемой. Проверить верность третьего объяснения сложнее всего, ведь точно выяснить состав экзопланеты трудно. Однако, если она при умеренной массе и расчетной температуре имеет очень большой радиус, то ясно, что в ней содержится больше легких элементов, чем в планетах у менее массивных звезд.
С помощью расчетов исследователям удалось показать, что у планет вокруг менее массивных звезд ниже доля легких элементов — в особенности гелия и водорода. Только этим можно объяснить наблюдаемые у них радиусы при фиксируемой массе. Массу экзопланет можно определить методом лучевых скоростей. В своем анализе астрономы в этот раз сосредоточились на планетах оранжевых и желтых карликов, поскольку планет у красных карликов известно много больше и там анализ был бы более трудоемким. Несмотря на это, они отмечают, что выводы явно распространяются и на экзопланеты в системах красных карликов. Именно поэтому, по мнению ученых, там куда больше доля планет земного типа и заметно меньше число гигантских планет с большим содержанием газов — типа Юпитера или Сатурна в Солнечной системе. Из этого косвенно следует, что и шансы на возникновение жизни земного типа у менее массивных звезд могут быть выше, чем у более массивных вроде нашего Солнца.
Как отметили исследователи, выявленная ими закономерность не распространяется на звезды массивнее желтых карликов — например, на бело-желтые светила спектрального класса F. Причина в том, что те имеют слишком большую светимость, поэтому способны в значительной степени лишить свои планеты легкой газовой оболочки (из водорода и гелия) за относительно короткие сроки.
Пока не вполне понятно, почему планеты более массивных звезд содержат больше водорода и гелия, — детали процесса образования планет до сих пор не ясны астрономам. Но известно, что в Солнечной системе планеты-гиганты с водородом и гелием в атмосфере образовались первыми, а только затем возникли планеты земного типа — Меркурий, Венера, Земля и Марс. При этом влияние массивного Юпитера, близкого к Марсу, лишило Красную планету возможности иметь значительную массу и в итоге плотную атмосферу и высокую жизнепригодность. https://naked-science.ru/article/astronomy/puffyplanets
Используя телескопы ART-XC и eROSITA, установленные на борту спутника «Спектр-Рентген-Гамма», международная команда астрономов обнаружила новый пульсар. Этот вновь открытый объект, получивший обозначение SRGA J204318.2+443815, оказался долгопериодическим, тусклым рентгеновским пульсаром, расположенным в далекой двойной системе.
Рентгеновские пульсары представляют собой источники, демонстрирующие устойчивые периодические вариации интенсивности рентгеновского излучения. Эти объекты состоят из намагниченной нейтронной звезды, вокруг которой обращается нормальная звезда-компаньон. В таких двойных системах рентгеновское излучение возникает в результате высвобождения гравитационной потенциальной энергии при аккреции материала с массивной звезды-компаньона. Рентгеновские пульсары являются одними из самых ярких в рентгеновском диапазоне объектов на небе.
В новом исследовании команда под руководством Александра Лутовинова из Института космических исследований РАН сообщает об обнаружении еще одного рентгеновского пульсара. Используя телескоп ART-XC, ученые открыли относительно яркий рентгеновский объект в ноябре 2020 г., на расстоянии примерно 26 000 световых лет от Земли.
Последующие наблюдения выявили пульсации объекта SRGA J204318.2+443815 с периодом примерно в 742 секунды. Источник имеет болометрическую светимость на уровне 400 дециллионов эргов в секунду.
Согласно авторам, полученные данные указывают на то, что объект SRGA J204318.2+443815 представляет собой устойчивый рентгеновский пульсар низкой светимости, расположенный в далекой двойной системе. Компаньоном пульсара является звезда спектрального класса Be. Астрономы полагают, что источник SRGA J204318.2+443815 может оказаться новым членом подкласса устойчивых рентгеновских двойных систем низкой светимости, содержащих звезду класса Be (системы BeXRB), которые, предположительно, аккрецируют из «холодного» аккреционного диска.
Планетологи, работающие с сейсмографом SEIS марсианской автоматической станции InSight, опубликовали новые результаты анализа собранных прибором данных. Ученым удалось оценить толщину коры Марса, определить размеры ядра планеты и выяснить, что кора во много раз более богата радиоактивными элементами, чем мантия планеты. Статьи (1, 2, 3) опубликованы в журнале Science.
InSight высадился на Марсе в конце 2018 года и занимается исследованиями внутреннего строения и климата планеты. Станция оснащена несколькими научными инструментами, однако наиболее важным из них является сейсмограф SEIS, который в марте 2019 года зарегистрировал первое марсотрясение и с тех пор обнаружил более тысячи отдельных сейсмических событий. Анализ того, как распространяются сейсмические волны внутри планеты ранее позволил ученым примерно понять, где пролегают границы раздела слоев Марса и каков размер его ядра.
В трех новых работах планетологи из международной команды InSight, работающие с данными, получаемыми SEIS, опубликовали результаты исследований внутренней структуры Марса. Амир Кхан (Amir Khan) из Института геофизики в Цюрихе и его коллеги использовали прямые (P и S) и отраженные от поверхности (PP, PPP, SS и SSS) сейсмические волны, возникшие в ходе восьми марсотрясений, для изучения структуры планеты до глубины 800 километров. Ученые определили, что литосфера Марса пролегает до глубин 400-600 километров, что делает ее толще, чем в случае Земли. При этом, по сравнению с мантией кора Марса в 13-20 раз более богата радиоактивными элементами, распад которых сильно нагревает этот слой. Эти оценки оказались больше, чем те, которые были получены во время исследований поверхности Марса орбитальными аппаратами.
Сейсмограмма марсотрясения S0235b (а) и ее увеличенные участки (b, c). Amir Khan et al. / Science, 2021
Бриджит Кнапмайер-Эндрун (Brigitte Knapmeyer-Endrun) из Института геологии и минералогии Кельнского университета и ее коллеги использовали сейсмические события для оценки толщины и слоистости коры Марса в месте высадки станции. Ученые пришли к выводу, что могут существовать две модели коры: тонкая и толстая. В случае тонкой модели толщина коры составляет от 15 до 25 километров и в ней можно выделить два слоя. В случае толстой коры ее толщина будет составлять от 27 до 47 километров и в ней можно выделить три слоя.
Модели тонкой и толстой коры Марса по данным InSight. Brigitte Knapmeyer-Endrun et al. / Science, 2021
Если рассматривать всю планету целиком, то в рамках тонкой модели средняя толщина коры составляет от 24 до 38 километров, а ее максимально допустимая плотность — 2850 килограмм на кубический метр. В случае толстой модели средняя толщина коры составляет от 39 до 72 километров, а ее максимально допустимая плотность — 3100 килограмм на кубический метр. Для обеих моделей плотность коры оказалась существенно меньше, чем можно было бы ожидать исходя из свойств поверхностного слоя Марса.
Модель внутреннего строения Марса по данным зафиксированных марсотрясений. Simon C. Stähler et al. / Science, 2021
Наконец, (Simon C. Stähler) из Института геофизики в Цюрихе и его коллеги использовали сейсмические волны, чтобы уточнить границу между мантией Марса и его жидкометаллическим ядром. Оказалось, что радиус ядра составляет 1830±40 километров, а его средняя плотность равна от 5,7 до 6,3 грамма на кубический сантиметр, что требует значительного количества легких элементов, растворенных в железо-никелевом ядре, в частности серы (10-15 процентов от общей массы), кислорода (<5 процентов от общей массы) и водорода и углерода (<1 процентов от общей массы).
Ученые пришли к выводу, что мантия Марса по минералогическому составу может быть аналогична верхней мантии Земли, при этом у планеты отсутствует относительно плотная и теплоизолирующая нижняя мантия. Это соответствует модели, в которой Марс обладал глобальным магнитным полем, генерируемым за счет динамо-эффекта, 4,5-3,7 миллиардов лет назад, а затем относительно быстро остыл, из-за чего сейчас можно наблюдать лишь намагниченные участки коры планеты.
О загадках недр Красной планеты, особенностях станции и ее нелегкой работе на Марсе можно узнать из материалов «Заглянуть внутрь Красной планеты», «Сейсмограф для Марса» и «45 сантиметров за 50 лет».
Связано ли сознание квантовой физикой? Мы приближаемся к разгадке
Один из самых важных открытых вопросов в науке — как устроено человеческое сознание. В 1990-х годах, задолго до получения Нобелевской премии по физике 2020 года «за открытие того, что образование черной дыры является надежным предсказанием общей теории относительности», физик Роджер Пенроуз объединился с анестезиологом Стюартом Хамероффом, чтобы предложить амбициозный ответ.
Они утверждали, что нейронная система мозга образует сложную сеть и что создаваемое ею сознание должно подчиняться правилам квантовой механики — теории, которая определяет, как движутся крошечные частицы, такие как электроны. Они утверждают, что это могло объяснить загадочную сложность человеческого сознания.
Пенроуза и Хамероффа встретили недоверчиво. Законы квантовой механики обычно применяются только при очень низких температурах. Квантовые компьютеры, например, в настоящее время работают при температуре около -272 ° C. При более высоких температурах берет верх классическая механика.
Поскольку наше тело работает при комнатной температуре, можно ожидать, что оно подчиняется классическим законам физики. По этой причине многие ученые категорически отвергли теорию квантового сознания.
Вместо того чтобы вступать в эту дискуссию, я решил объединить усилия с коллегами из Китая во главе с профессором Сянь-Минь Цзинь из Шанхайского университета Цзяотун, чтобы проверить некоторые принципы, лежащие в основе квантовой теории сознания.
В нашей новой статье мы исследовали, как квантовые частицы могут перемещаться в сложной структуре, такой как мозг, но в лабораторных условиях. Если наши открытия однажды можно будет сравнить с активностью, измеренной в мозге, мы сможем приблизиться на один шаг к подтверждению или отклонению противоречивой теории Пенроуза и Хамероффа.
Мозг и фракталы.
Наш мозг состоит из клеток, называемых нейронами, и считается, что их совместная деятельность порождает сознание. Каждый нейрон содержит микротрубочки, которые транспортируют вещества к разным частям клетки. Теория квантового сознания Пенроуза-Хамероффа утверждает, что микротрубочки структурированы по фрактальному шаблону, который позволяет происходить квантовым процессам.
Фракталы — это структуры, которые не являются ни двумерными, ни трехмерными, а представляют собой некую промежуточную дробную величину. В математике фракталы возникают как красивые узоры, которые бесконечно повторяются, порождая то, что кажется невозможным: структуру с конечной площадью, но бесконечным периметром.
Это может показаться невозможным для визуализации, но на самом деле фракталы часто встречаются в природе. Если вы внимательно посмотрите на соцветия цветной капусты или ветви папоротника, вы увидите, что они состоят из одной и той же основной формы, повторяющейся снова и снова, но в меньших и меньших масштабах. Это ключевая характеристика фракталов.
То же самое происходит, если вы заглядываете внутрь собственного тела: например, структура ваших легких фрактальна, как и кровеносные сосуды в вашей системе кровообращения. Фракталы также присутствуют в очаровательных повторяющихся картинах М.С. Эшера и Джексона Поллока, и они десятилетиями использовались в технологиях, например, в конструкции антенн.
Все это примеры классических фракталов — фракталов, подчиняющихся законам классической физики, а не квантовой физики.
Расширение предела круга Эшера III показывает его фрактальную, повторяющуюся природу. (Владимир-Булатов / Deviantart, CC BY-NC-SA)
Легко понять, почему фракталы использовались для объяснения сложности человеческого сознания. Поскольку они бесконечно сложны, позволяя сложности возникать из простых повторяющихся шаблонов, они могут быть структурами, поддерживающими таинственные глубины нашего разума.
Но если это так, то это может происходить только на квантовом уровне, когда крошечные частицы движутся фрактальными узорами внутри нейронов мозга. Вот почему предложение Пенроуза и Хамероффа называется теорией «квантового сознания».
Квантовое сознание.
Мы еще не можем измерить поведение квантовых фракталов в мозгу — если они вообще существуют. Но с помощью передовых технологий мы можем измерять квантовые фракталы в лаборатории. В недавнем исследовании с использованием сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) мы с моими коллегами из Утрехта аккуратно расположили электроны во фрактальном узоре, создав квантовый фрактал.
Когда измерили волновую функцию электронов, которая описывает их квантовое состояние, мы обнаружили, что они тоже находились во фрактальной размерности, продиктованной созданным нами физическим паттерном. В данном случае паттерн, который использовали в квантовой шкале, был треугольником Серпинского, представляющий собой форму, находящуюся где-то между одномерным и двухмерным.
Это было захватывающим открытием, но методы СТМ не могут исследовать, как движутся квантовые частицы, что могло бы рассказать нам больше о том, как квантовые процессы могут происходить в мозге. Итак, в нашем последнем исследовании мы с моими коллегами из Шанхайского университета Цзяотун пошли еще дальше. Используя современные эксперименты по фотонике, мы смогли выявить квантовое движение, происходящее внутри фракталов, с беспрецедентной детализацией.
Мы достигли этого, введя фотоны (частицы света) в искусственный чип, который был установлен в крошечный треугольник Серпинского.
Мы направляли фотоны в вершину треугольника и наблюдали, как они распространяются по его фрактальной структуре в процессе, называемом квантовым переносом. Затем мы повторили этот эксперимент с двумя разными фрактальными структурами, каждая из которых имеет форму квадрата, а не треугольника. И в каждой из этих структур мы провели сотни экспериментов.
Наши наблюдения в ходе этих экспериментов показывают, что квантовые фракталы на самом деле ведут себя иначе, чем классические. В частности, мы обнаружили, что распространение света по фракталу определяется другими законами в квантовом случае по сравнению с классическим случаем.
Это новое знание квантовых фракталов может дать ученым основу для экспериментальной проверки теории квантового сознания. Если в один прекрасный на человеческом мозге будут проведены квантовые измерения, их можно будет сравнить с нашими результатами, чтобы определенно решить, является ли сознание классическим или квантовым явлением.
Наша работа также может иметь серьезные последствия для разных областей науки. Изучая квантовый перенос в наших искусственно созданных фрактальных структурах, мы, возможно, сделали первые шаги к объединению физики, математики и биологии, что могло бы значительно обогатить наше понимание мира вокруг нас, а также мира, который существует в наших головах…
Кристиан де Мораис Смит, профессор теоретической физики Утрехтского университета.
Недостающая часть элементов «железного пика» синтезируется во взрывах очень плотных белых карликов
Рис. 1. Остаток сверхновой 3C 397. Это композитное изображение получено на основе данных, собранных космическими телескопами «Чандра» (рентгеновский диапазон, представлен фиолетовым цветом) и «Спитцер» (ИК-диапазон, желтый), а также в ходе обзора DSS (оптический диапазон, красный, зеленый и синий). Изображение с сайта nasa.gov
Железо и его ближайших соседей по таблице Менделеева — элементы от титана до цинка — называют «железным пиком», поскольку их содержание во Вселенной несколько выбивается из общей зависимости «чем выше атомный номер, тем меньше доля». Основной источник элементов «железного пика» в нашей Галактике — сверхновые типа Ia, то есть взрывы белых карликов, потерявших устойчивость из-за перебора массы. Проблема в том, что по расчетам, в которых заложены параметры наблюдаемых сверхновых Ia и их остатков, в Галактике должно быть меньше элементов «железного пика», чем получается по наблюдениям. Возможное решение этой проблемы дал анализ данных орбитальной рентгеновской обсерватории XMM-Newton, показавший, что остаток от вспышки сверхновой 3C 397 содержит слишком много ядер хрома и титана. Ученые объяснили это тем, что белый карлик, взрыв которого породил этот остаток, имел нетипично высокую плотность. Это значит, что, во-первых, «очень плотные» белые карлики все же существуют, а во-вторых, стало понятно, откуда могло взяться так много элементов «железного пика» в нашей Галактике.
Подавляющая доля химических элементов, слагающих окружающий нас мир, — это результат нескольких процессов, происходивших в разное время во Вселенной. В ходе первичного нуклеосинтеза (см. Big Bang nucleosynthesis), шедшего в первые минуты после Большого взрыва, образовались водород, гелий и чуть-чуть лития (большинство атомов этих элементов «родом» из тех времен), из которых затем стали формироваться первые звезды и галактики. Элементы вплоть до железа (атомный номер 26), — а из них в большой степени состоим мы с вами, — синтезируются в основном в термоядерных реакциях, протекающих в звездных недрах (см. Звездный нуклеосинтез). Более тяжелые элементы таблицы Менделеева являются продуктом по истине катастрофических процессов, сопровождающих последние стадии жизни некоторых звезд — взрывов сверхновых.
Вполне вероятно, что каждое ваше утро начинается со взаимодействия с остатком вспышки сверхновой типа Ia (читается «один а»): умываетесь ли вы водой, текущей из хромированного крана в ванной, насыпаете ли в чай или кофе сахар из никелированной сахарницы, поджариваете ли утренние гренки, переворачивая их на сковороде лопаткой из нержавеющей стали. Большая часть атомов (если говорить совсем строго, то — атомных ядер) элементов так называемого «железного пика» сформировалась и была выброшена в межзвездную среду во время термоядерных взрывов белых карликов в двойных системах. Такие взрывы в нашей Галактике случаются, в среднем, раз в несколько десятков лет. Это и есть сверхновые типа Ia. Элементы «железного пика» — это элементы от титана (атомный номер 22) до цинка (атомный номер 30). В этот промежуток попадают, в частности, хром, никель, железо и медь.
При вспышке сверхновой значительная часть ее вещества — в том числе и наработанные тяжелые элементы — выбрасывается в межзвездную среду. Миллиарды лет назад вещество от нескольких вспышек сверхновых собралось в том месте, где потом сформировалось Солнце и его планетная система — вместе с нашей Земля, ее полезными ископаемыми, а, стало быть, и всеми предметами, которые нас окружают. Ну и вместе со всеми нами, конечно, тоже. Железо в вашей крови (в составе гемоглобина) тоже когда-то было частью остатка вспышки сверхновой типа Ia.
На сегодняшний день астрономам известно около 300 остатков сверхновых в Млечном Пути. Остаток сверхновой — это вещество, разлетевшееся в межзвездную среду после взрыва, плюс компактный объект, если он остался «на месте» звезды. Основные сценарии сверхновых — смерть массивной звезды (и тогда ее внешние слои сбрасываются, а ядро коллапсирует, порождая тот самый компактный объект — нейтронную звезду или черную дыру; это сверхновые типа Ib/c и типа II) либо взрыв белого карлика, который полностью его разрывает (сверхновая типа Ia). Выброшенное вещество тормозится межзвездной средой и продолжает медленно (по космическим меркам, конечно) разлетаться и рассеиваться в пространстве. Его мы наблюдаем как один из видов туманностей, их размеры обычно не превышают нескольких десятков парсек. Эти туманности «живут» десятки (реже сотни) тысяч лет, после чего бесследно рассеиваются в межзвездной среде. Поэтому их сегодня и наблюдается так мало — все они являются следами взрывов, случившихся в недавнее (по галактическим меркам) время.
По крайней мере несколько десятков из известных остатков сверхновых — результаты взрывов именно белых карликов. И хотя не всегда легко определить, какой именно остаток перед нами, астрономы ориентируются на особенности их спектра. В остатках сверхновых типа Ia, например, довольно много железа и элементов «железного пика».
Физика взрыва белого карлика и, в целом, звездной эволюции известна достаточно неплохо. И поэтому астрофизики вполне в состоянии предсказать и как часто такие вспышки случаются (раз в несколько столетий; это связано с процессом звездообразования, например), и сколько ядер и каких именно элементов окажется в межзвездной среде после вспышки. То есть, в конечном итоге, ученые в состоянии предсказать химический состав нашей Галактики. Вернее, они пытаются это сделать.
Но здесь есть свои тонкости, если не сказать проблемы. В принципе, есть несколько способов «взорвать» белый карлик, масса которого превысила чандрасекаровский предел — максимальную массу, примерно равную 1,4 массам Солнца, за которой объекты такого типа становятся неустойчивыми. Взрыв может начаться или на поверхности белого карлика (если достаточно плотным и горячим оказывается вещество, перетянутое им со звезды-компаньона), или в его центре (если там повысится плотность из-за сжатия). Во втором случае центральная плотность существенно влияет на обилие тех тяжелых элементов, которые образуются в ходе взрыва: чем плотнее ядро, тем больше будет элементов «железного пика».
И наблюдения говорят, что доля таких элементов в Галактике больше, чем следует из теории при взрывах не самых массивных и не самых плотных белых карликов. То есть как раз таких, которые, собственно, и наблюдаются либо «в прямом эфире», либо в виде остатков.
Такое расхождение между теорией и наблюдательными данными не могло не волновать астрономов. Возможное объяснение этого расхождения представлено в статье, опубликованной недавно группой японских астрофизиков вместе с коллегами из США в журнале The Astrophysical Journal Letters. Ученые выявили в наблюдениях, проведенных еще в 2018 году, интересную особенность остатка сверхновой типа Ia, обозначенного 3C 397 (рис. 1).
Этот остаток находится в созвездии Орла на расстоянии около 8 кпк от нас. Он уже давно привлекает внимание астрономов. Отчасти — из-за своей необычной прямоугольной формы, которую списывают на особенности взаимодействия вещества взорвавшегося белого карлика с плотной межзвездной средой. То, что этот остаток именно от сверхновой типа Ia, более-менее стало понятно только в 2020 году (H. Martínez-Rodríguez et al., 2020. Evidence of a Type Ia Progenitor for Supernova Remnant 3C 397). Этот вывод был сделан как раз по обилию элементов типа магния, кремния, хрома, железа: их соотношение в этом остатке хорошо описывается моделью взрыва белого карлика.
В 2018 году были проведены спектральные наблюдения этого остатка на рентгеновском орбитальном телескопе XMM-Newton. Спектральными они были для того, чтобы можно было лучше изучить химический состав этого остатка, а рентгеновскими — потому что спектральные линии элементов «железного пика» хорошо видны именно в рентгеновском диапазоне.
В спектре 3C 397 хорошо видны линии железа, никеля, хрома и прослеживается линия титана. Причем, по отношению к содержанию железа (измеренному в количестве атомов) содержание хрома и титана в этом остатке составляет около нескольких процентов. Они распределены по остатку неравномерно: яркий сгусток виден в южной части остатка. Но, быть может, важнее даже их обилие по отношению к никелю, поскольку количество атомов никеля, произведенных при вспышке сверхновой типа Ia, чувствительно к центральной плотности белого карлика: чем меньше плотность, тем больше никеля.
Рис. 2. Теоретически рассчитанное содержание титана (по отношению к содержанию железа) в остатке сверхновой типа Ia в зависимости от центральной плотности исходного белого карлика. Каждая точка на графиках представляет результат моделирования взрыва сверхновой. Цвет точки показывает общую долю железа в выбросе. Горизонтальная полоса — измеренное значение относительного содержания титана в остатке 3C 397. Левый график построен для менее плотного белого карлика и хорошо видно, что ни одно из расчетных значений не превосходит наблюдаемого значения. Рисунок из обсуждаемой статьи в The Astrophysical Journal Letters
В случае остатка 3C 397 расчеты могут воспроизвести наблюдаемое относительное содержание упомянутых элементов только в том случае, если плотность вещества в первоначальном карлике превышала 5•109 г/cм3 (рис. 2). Это где-то в 2,5–3 раза больше, чем центральная плотность для «стандартного» белого карлика. Теория не запрещает существовать карликам с настолько высокой центральной плотностью, но вот остаток от взрыва такого объекта наблюдается впервые.
Рис. 3. Теоретически рассчитанная зависимость относительного содержания титана (синие кружочки), хрома (зеленые квадратики) и марганца (красные треугольники) от центральной плотности белого карлика до взрыва (содержание всех титана и хрома элементов берется по отношению к содержанию никеля, содержание марганца дополнительно умножено на 0,01). Горизонтальные полосы — значения, измеренные для остатка 3C 397. Рисунок из обсуждаемой статьи в The Astrophysical Journal Letters
Если вывод авторов о том, что породивший 3C 397 белый карлик имел повышенную плотность, верен, то это сразу решает две проблемы. Во-первых, становится понятно, откуда можно взять недостающее обилие тяжелых элементов типа хрома и титана. А во-вторых, очевидно, такие вспышки происходят — мы это (точнее, последствия, конечно) видели! По оценкам авторов, если именно такие карлики взрываются в 20% случаев, то этого уже достаточно, чтобы объяснить химический состав нашей Галактики.
Впрочем, на этом еще рано говорить «всем спасибо, расходимся». В принципе, схожее содержание элементов «железного пика» может оказаться и в остатке от взрыва особого вида сверхновой — так называемой сверхновой с захватом электронов (electron-capture supernova). Эти сверхновые теоретически могут порождаться взрывами ядер звезд с массами 8–10 масс Солнца. Ядра таких звезд по своей сути являются массивными белыми карликами с достаточно высокой плотностью в центре. Их взрыв может быть спровоцирован обильным захватов электронов протонами в самом центре (точнее, ядрами магния и неона). А электронный газ — это как раз то, что удерживает белый карлик в равновесии: как только электронов становится меньше, ядро теряет устойчивость и коллапсирует.
Но это всё в теории. На практике вспышки сверхновых такого типа пока не наблюдались. Во всяком случае они не наблюдались с точки зрения текста обсуждаемой статьи о 3C 397. Но ее авторы не могли не знать о том, что в марте того же 2018 года астрономами была открыта сверхновая, получившая обозначение SN 2018zd, которая по всем признакам подходит под сверхновую с захватом электронов, — первый кандидат на сверхновую такого типа в истории наблюдений! Забавно, что один из ученых участвовал в обоих исследованиях. Правда, в архиве электронных препринтов статья об открытии SN 2018zd появилась в ноябре 2020 года, а официально опубликована в журнале Nature Astronomy она была только в конце июня 2021 года — то есть уже после выхода статьи про остаток 3C 397. Возможно, у авторов обсуждаемой статьи состоялся сложный диалог с рецензентом, и они решили перестраховаться, считая, что пока результат не в журнале, его как бы и нет. Между тем, в работе про SN 2018zd была дана и оценка частоты таких «особенных» сверхновых: по расчетам авторов они составляют несколько процентов от стандартных коллапсирующих сверхновых (core-collapse supernova), что довольно много.
Рис. 4. Вспышка сверхновой SN 2018zd в галактике NGC 2146, удаленной от нас примерно на 70 млн световых лет. Справа приведены полученные в разное время изображения участка неба, в котором находится сверхновая: b, c и d — снимки «Хаббла» (единичные кадры, сделанные через разные фильтры), e — снимок «Спитцера» на длине волны 3,6 мкм. Изображение из статьи D. Hiramatsu et al., 2021. The electron-capture origin of supernova 2018zd
Источник: Yuken Ohshiro, Hiroya Yamaguchi, Shing-Chi Leung, Ken'ichi Nomoto, Toshiki Sato, Takaaki Tanaka, Hiromichi Okon, Robert Fisher, Robert Petre, and Brian J. Williams. Discovery of a Highly Neutronized Ejecta Clump in the Type Ia Supernova Remnant 3C 397 // The Astrophysical Journal Letters. 2021. DOI: 10.3847/2041-8213/abff5b.
Разнообразие динозавров начало снижаться за 10 миллионов лет до падения Чиксулубского астероида
Рис. 1. Один из последних живших на Земле (и самых известных) видов динозавров — тираннозавр (Tyrannosaurus rex — «ящер-тиран король»): реконструкция пары скелетов в натуральную величину в Юрского музея Астурии (Колунга, Испания). Фото Андрея Журавлева
Причины вымирания всех динозавров (кроме птиц) на рубеже мелового и палеогенового периодов по-прежнему остаются не до конца ясными из-за неполноты геологической летописи. Главный вопрос касается разнообразия динозавров: снижалось ли оно еще до падения Чиксулубского астероида или этот катаклизм случился, когда ящеры процветали? Выполненный международной группой палеонтологов тщательный анализ динамики видообразования и вымирания в пределах шести наиболее представительных позднемеловых семейств динозавров показал, что их разнообразие начало снижаться примерно за 10 млн лет до падения астероида. Вероятно, основными факторами, негативно сказавшимися на жизни этих существ, были глобальное похолодание и сокращение числа наземных растительноядных видов динозавров. Однако первый из этих факторов не стал определяющим для второго: растительноядных динозавров стало меньше из-за того, что гадрозавры вытеснили все прочие формы. Кроме того, последние жившие на Земле виды динозавров долго оставались практически неизменными, что указывает на плохую приспособляемость ящеров к меняющимся условиям среды.
Мел-палеогеновое глобальное вымирание — пожалуй, самое известное среди постигших Землю массовых вымираний и наиболее обсуждаемое событие за всю геологическую историю Земли. В первую очередь своей славой оно обязано исчезновении динозавров. Вот лишь несколько недавних из множества публикаций, посвященных этой «мертвотрепещущей» теме: новости Основная причина мел-палеогенового вымирания — падение астероида, а не формирование Деканских траппов («Элементы», 05.03.2020) и Доказана связь кратера Чиксулуб с глобальной иридиевой аномалией на границе мела и палеогена («Элементы», 16.03.2021), статьи-дискуссии От чего вымерли динозавры? («Троицкий вариант», № 5, 09.03.2021) и От чего вымерли динозавры — 2 («Троицкий вариант», № 6, 23.03.2021) и — тортик на вишенке — статья Массовое вымирание на рубеже мезозоя и кайнозоя («Троицкий вариант», № 13, 29.06.2021).
Сразу следует оговориться, что тогда (на рубеже мезозоя и кайнозоя — примерно 66 млн лет назад), во-первых, вымерли далеко не все динозавры: птицы — их прямые потомки — выжили. Во-вторых, никто не отрицает, что на мел-палеогеновом рубеже в районе Юкатанского полуострова произошло падение крупного космического тела, а последние несколько миллионов меловых лет из-за бурного извержения континентальных базальтовых вулканов формировалось плато Декан в Индостане (см. Деканские траппы). Именно так считают и авторы обсуждаемой статьи, обобщающей данные по темпам видообразования и вымирания и изменениям общего видового разнообразия динозавров, — Фабьен Кондамин (Fabien L. Condamine) и Гийом Жино (Guillaume Guinot) из Университета Монпелье (Франция), Майкл Бентон (Michael J. Benton) из Бристольского университета (Великобритания) и Филип Карри (Philip J. Currie) из Университета Альберты (Канада). Роль главного мирового катаклизма они отводят падению астероида, а не вулканам, хотя и о череде извержений не забывают. Однако влияние внешних — как земных, так и внеземных — факторов рассматривается лишь в общем ряду событий, происходивших в конце мелового периода. А было их много и даже очень много: существенные изменения уровня Мирового океана и климата, исчезновение крупных внутриконтинентальных морей (на берегах которых так хорошо жилось многим животным), стремительное распространение цветковых растений и млекопитающих и, как следствие, существенная перестройка наземных сообществ. Кстати, динамика видового разнообразия в ряде групп динозавров очень неплохо совпадает с подъемами и падениями уровня моря.
Основу разногласий в спорах о вымирании динозавров — внезапном или постепенном — авторы совершенно справедливо видят в неполноте геологической летописи, включая плохую сохранность костного материала и недостаточно представительные коллекции, а также в несовершенстве методик подсчета (кого и сколько существовало в тот или иной промежуток времени?). Для континентальных отложений, которые в отличие от морских выветриваются (исчезают) практически с той же скоростью, что и накапливаются, все это вполне очевидно. (Поэтому даже вопрос о причинах вымирания степной мегафауны, произошедшего буквально на наших глазах — 20–12 тысяч лет назад, до сих пор не имеет однозначного ответа.)
Вот авторы нового исследования и решили пересчитать все, что только можно, и, насколько это возможно, точнее. Начали они с подбора подходящей многофакторной статистической методики, которой оказалась инструментальная дискретно-событийная модель PyRate (программа, созданная на языке Python с использованием байесовских сетей в первую очередь для нейросетевого моделирования — другого важного многофакторного процесса с многочисленными вариантами исхода). Данная модель позволяет избежать слишком сильного влияния на оценку динамики видообразования таких факторов, как сохранность исходного материала, неточность в определении его геохронологического возраста и обилие синглтонов (видов и даже родов, описанных по единичным находкам из одного единственного местонахождения или возрастного уровня, см., например, G. S. Lim et al., 2011. Determining Species Boundaries in a World Full of Rarity: Singletons, Species Delimitation Methods). Модель была опробована на 247 видах динозавров из 1600 верхнемеловых местонахождений всего мира. Эти 247 видов представляли панцирных, рогатых и гребенчатых растительноядных ящеров (семейства Ankylosauridae, Ceratopsidae и Hadrosauridae, соответственно), а также хищных дромеозаврид (Dromaeosauridae), троодонтид (Troodontidae) и тираннозаврид (Tyrannosauridae).
Рис. 2. Динамика видового разнообразия растительноядных (слева) и плотоядных динозавров (справа) в позднемеловую эпоху. По горизонтали отложено время (в млн лет назад), сокращенно указаны геологические века: Cen — сеноманский, Tur — туронский, Con — коньякский, Sant — сантонский, Cam — кампанский, Maa — маастрихтский, Dan — датский; Þ — палеогеновый период. Рисунки из обсуждаемой статьи в Nature Communications
В целом темпы роста видового разнообразия этих динозавров повышались большую часть позднемеловой эпохи, достигнув пика в кампанском веке (около 76 млн лет назад). Далее этот показатель начал снижаться, поскольку темпы вымирания нарастали, а — видообразования, наоборот, — падали. На исходе мезозойской эры — в маастрихтском веке (72,1–66 млн лет назад) — негативные тенденции резко усилились. Примерно та же динамика наблюдается, если рассматривать растительноядных и хищных динозавров отдельно: в последние 10 млн лет мелового периода видовое разнообразие и тех, и других угасало.
Рис. 3. Общая динамика темпов видообразования и вымирания (слева) и результирующих темпов видообразования динозавров (справа) в позднемеловую эпоху. Рисунки из обсуждаемой статьи в Nature Communications
Использование методики PyRate выявило, что все эти показатели не зависят ни от представительности местонахождений динозавров в ископаемой летописи, ни от частоты находок. Как раз наоборот, именно слои, отвечающие интервалу, когда проявились негативные тенденции в темпах видообразования динозавров, особенно богаты их остатками. Последнее обстоятельство также позволяет избежать статистической ловушки, известной как эффект Синьора — Липпса (заключающейся в том, что из-за неполноты геологической летописи вероятность найти остатки наиболее позднего представителя данного таксона постоянно снижается по мере приближения к слоям, отвечающим времени его вымирания). Впрочем, стоит отметить, что кривые, построенные для Северной Америки, все-таки выглядят отчетливее, чем кривые, отражающие динамику видового разнообразия динозавров в Старом Свете: в Новом Свете разрезы — полнее.
Рис. 4. Количество известных видов для отдельных семейств динозавров в позднемеловую эпоху. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications
Однако динамика видового разнообразия и вымирания отдельных семейств была несколько разной. Если панцирные и рогатые ящеры, а также тираннозавриды начали сходить на нет в середине кампанского века, то мелкие хищники — троодонтиды и дромеозавриды — «дотерпели» до самого конца этого века и даже до начала маастрихтского. А гребенчатые динозавры, наоборот, то ли воспользовались тем, что конкурентов за пищевые ресурсы стало меньше, то ли сами их потеснили. В итоге они продолжали процветать почти до самого удара из космоса. Темпы вымирания гадрозавров не ускорялись, но темпы видообразования, как и у всех прочих, замедлились. Возможно, преимущество они получили благодаря наиболее совершенной зубной системе среди динозавров: они и пищу перемалывали не хуже жвачных, и зубы у них продолжали замещаться по мере истирания, как у прочих динозавров.
Рис. 5. Влияние абиотических и биотических факторов, а также уровня разнообразия динозавров в сообществах на динамику темпов видообразования и вымирания динозавров в позднемеловую эпоху. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications
Если же наложить полученные данные по динамике видообразования динозавров на картину изменения разных абиотических и биотических факторов, то можно понять, насколько многофакторной была жизнь последних динозавров. Так, подъем уровня Мирового океана привел к формированию крупных внутриконтинентальных бассейнов, которые усилили изоляцию разных групп динозавров на островоподобных континентах (вроде Ларамидии, почти отделившейся от Северной Америки) и тем самым способствовал росту видообразования. А вот замещение голосеменных растений в наземных сообществах покрытосеменными оказалось весьма негативным фактором: этот процесс сопровождался усиленным вымиранием динозавров, и замедлением темпов видообразования.
Рис. 6. Влияние конкуренции за пищевые ресурсы и хищничества среди динозавров на динамику темпов видообразования в позднемеловую эпоху. Иллюстрации из обсуждаемой статьи в Nature Communications
Для понимания проблемы вымирания динозавров и других организмов на рубеже мелового и палеогенового периодов по-прежнему катастрофически не хватает представлений об экологии вымерших организмов. Скажем, образ жизни современных крокодилов (Crocodilia) нередко приводят как довод в пользу того, что они уцелели, будучи скрытными пресноводными животными с относительно низкими темпами обмена веществ. Однако это одна из двух групп крокодилов в узком смысле (Crocodylomorpha), выживших на данном рубеже: полностью наземные крокодилы (Notosuchia) благополучно существовали вплоть до середины неогенового периода. Наоборот, настоящие морские крокодилы (Thalattosuchia) с ластами вместо лап и повышенными темпами метаболизма пропали в середине мелового периода. Просто подсчетов, сколько и каких «латинских имен» (видовых, родовых и более крупных таксонов) исчезло, для решения проблемы массового вымирания недостаточно.
Источник: Fabien L. Condamine, Guillaume Guinot, Michael J. Benton and Philip J. Currie. Dinosaur biodiversity declined well before the asteroid impact, influenced by ecological and environmental pressures // Nature Communications. 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23754-0.
Используя данные, полученные при помощи инструмента MUSE, исследователи из Потсдамского астрофизического института, Германия, успешно идентифицировали значительное число экстремально тусклых планетарных туманностей, расположенных в далеких галактиках. Использованный в данной работе метод, алгоритм фильтрации при обработке снимков, открывает новые возможности измерения космических расстояний – а также определения постоянной Хаббла.
Планетарные туманности образуются на конечном этапе эволюции звезд небольшой массы – при превращении их из красного гиганта в белого карлика. Когда звезда израсходовала «топливо», необходимое для протекания ядерных реакций, она отталкивает газовую оболочку в межзвездное пространство, сокращается, становится экстремально горячей и возбуждает свои расширяющиеся газовые оболочки, которые начинают ярко светиться. Ближайшей к нам планетарной туманностью внутри Млечного пути является туманность Улитка, лежащая на расстоянии в 650 световых лет.
В новом исследовании ученые смогли рассмотреть экстремально тусклые планетарные туманности, расположенные в галактике NGC 474, находящейся на расстоянии около 110 миллионов световых лет от нас, то есть примерно в 170 000 раз дальше, чем туманность Улитка. Наблюдаемая яркость планетарной туманности в этой галактике в среднем примерно в 30 миллиардов раз ниже яркости туманности Улитка, и именно для таких тусклых объектов, прежде всего, создавался инструмент MUSE.
Новый метод фильтрации данных на снимках, сделанных при помощи инструмента MUSE, позволил отделить от фона и точно измерить экстремально тусклые сигналы планетарных туманностей, находящихся в далеких галактиках. В результате применения этого алгоритма к имеющимся архивным данным наблюдений галактики NGC 474 при помощи инструмента MUSE удалось идентифицировать в общей сложности 15 новых экстремально тусклых планетарных туманностей.
Эта в высочайшей степени чувствительная процедура открывает новые возможности при измерении космических расстояний, благодаря чему может стать возможным разрешение проблемы точного определения постоянной Хаббла, которая в настоящее время является активно дискутируемой. Планетарные туманности имеют ценное свойство, состоящее в том, что их светимость не может превысить определенного предела. Это свойство, делающее их «стандартными свечами», может быть использовано как независимый метод определения космических расстояний, пояснили авторы исследования.
Планетологи выяснили, что глобальная пыльная буря, бушевавшая на Марсе в 2018 году, сильно повлияла на полярные вихри планеты. В частности, южный полярный вихрь начал свой распад, в то время как северный оказался более устойчив, однако изменил свою форму. Статья опубликована в журнале JGR Planets.
Полярные вихри наблюдаются на многих планетах Солнечной системы, это типичный элемент циркуляционных процессов в атмосфере. Над полюсами Марса также существуют области холодных воздушных масс, ограниченные мощными западными потоками, которые могут служить барьерами для переноса пыли, водяного пара и различных химических веществ. При этом, в отличие от Земли, на Марсе регулярно возникают глобальные пыльные бури, которые способны сильно влиять на температуру и циркуляционные процессы в атмосфере, в том числе и на полярные вихри.
Группа планетологов во главе с Полом Стритером (Paul M. Streeter) из британского Открытого университета опубликовала результаты анализа данных наблюдений за атмосферой Марса при помощи орбитальных аппаратов Trace Gas Orbiter и Mars Reconnaissance Orbiter летом 2018 года, когда на планете бушевала мощная глобальная пыльная буря. Ученые сопоставляли полученные данные с результатами численных моделирований, что понять влияние бури на полярные вихри.
Оказалась, что буря привела к уменьшению размеров вихрей, при этом северный полярный вихрь оставался относительно устойчивым, в то время как южный вихрь значительно уменьшился и начал распадаться, что связывается с большей протяженностью бури в южном полушарии планеты. Температура воздуха над южным полюсом стала расти, а ветра уменьшились. Оба полярных вихря обычно обладают эллиптической формой, однако буря сделала их более симметричными. Это объясняется уменьшением амплитуды топографических волн планетарного масштаба.
Ученые пришли к выводу, что глобальные пыльные бури могут усилить перенос воздушных масс на южный полюс, в то время как северный вихрь продолжает действовать как эффективный барьер. Если подобная модель верна, то она позволит понять различия в процессах транспорта аэрозолей и пыли к северному и южному полюсу планеты и их влияние на климат Марса.
Ранее мы рассказывали о том, как планетологи создали базу данных по марсианским пыльным бурям и как в поле зрения «Кьюриосити» попал 50-метровый пылевой дьявол.
4 теории Стивена Хокинга, которые пока что не подтвердились
Некоторые из теорий Стивена Хокинга произвели революцию в нашем понимании Вселенной. К ним относятся процесс «испарения» черных дыр, называемый Излучением Хокинга, теория о Большом взрыве, а также парадоксальная теорема о площади черной дыры. Но некоторые гипотезы известного физика пока что не подтвердились, и до сих пор заставляют ученых ломать голову.
Ирина Слепухина
Над некоторыми из них ученые работают уже много лет
Исчезновение информации в чёрной дыре
Речь идет о гипотетическом явлении, которое, по мнению Хокинга, должно происходить в черной дыре. Однако оно несовместимо с общими принципами квантовой механики и потому представляет собой серьезный парадокс, надо которым ученые бьются десятилетиями.
Собственный взгляд Хокинга на эту гипотезу заключается в том, что информация на самом деле не теряется. Она хранится в облаке частиц нулевой энергии, окружающих черную дыру, которое он назвал «мягкими волосами». Тем не менее, однозначного подтверждения его теории все еще нет.
Первичная черная дыра
Черные дыры образуются в результате гравитационного коллапса ранее существовавшей крупной звезды. Но также возможно, что некоторые из них были созданы спонтанно в момент расширения Вселенной вскоре после Большого взрыва.
Хокинг был первым человеком, который выдвинул эту теорию. По его мнению, первичные черные дыры могут иметь практически любую массу, от очень маленькой до очень большой. При этом космологи предполагают, что первичные чёрные дыры с массами в диапазоне от 1014 килограммов до 1023 килограммов могут составлять темную материю. Однако данные современных наблюдений указывают на то, что это маловероятно. В любом случае, в настоящее время нет инструментов, которые позволили бы обнаружить первичные черные дыры или сказать, составляют ли они темную материю.
Гипотеза о защищенной хронологии
Как бы удивительно это ни звучало, современные законы физики не исключают путешествия во времени. Допустимость перемещения во времени математически представляется наличием замкнутых времениподобных кривых в некоторых точных решениях общей теории относительности Эйнштейна, что фактически позволяет вернуться в свое прошлое.
Хокинг считал, что путешествие назад во времени порождает логические парадоксы, которые не должны существовать. Поэтому он предположил, что какой-то неизвестный в настоящее время закон физики препятствует возникновению замкнутых времениподобных кривых.
Пророчество о конце света
В последние годы жизни Хокинг сделал ряд мрачных пророчеств относительно будущего человечества.
Например, он предполагал, что неуловимый бозон Хиггса может вызвать вакуумный пузырь, который поглотит Вселенную. Кроме того, ученый допускал и вражеские инопланетные вторжения. Однако все равно продолжал заниматься поиском разумных цивилизаций.
Ранее мы также писали о еще одном прогнозе Стивена Хокинга, связанном с глобальным потеплением. Он считал, что население Земли будет расти, потребление энергии увеличиваться, а сама планета превратится в «пылающий огненный шар» к 2600 году.
Ученые из Обсерватории Хвара (Хорватия), Грацского университета (Австрия) и Сколтеха (Россия) совместно с коллегами из США, Бельгии и Китая исследовали необычную солнечную бурю, которая произошла 8 марта 2019 года. Группа, целиком состоящая из женщин-ученых, установила, как сначала двойная структура вырвалась из Солнца, что привело к целому ряду явлений, наблюдаемых во всем электромагнитном спектре, а затем слилась в единую структуру, которая устремилась к Земле. Полученные результаты позволят точнее предсказывать опасные явления космической погоды. Исследование представлено в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.
Солнечные бури, возникающие под действием энергии магнитного поля Солнца, − самые мощные извержения в Солнечной системе. Выбрасываемые Солнцем потоки намагниченной плазмы распространяются в межпланетное пространство, создавая радиационную опасность для космонавтов и вызывая помехи в работе технических систем как в космосе, так и на Земле.
Для того чтобы прогнозировать такие опасные явления, необходимо понимать лежащие в их основе физические механизмы, а также природу и влияние на Землю сопутствующих явлений:
Солнечные вспышки – всплески электромагнитного излучения Солнца, способные всего за несколько минут выработать больше энергии, чем все электростанции на Земле вместе взятые за год. В результате солнечной вспышки происходит нагрев земной атмосферы, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивления и спуску космических аппаратов на более низкие орбиты.
Корональные выбросы массы (КВМ), которые часто происходят вместе с солнечными вспышками, представляют собой гигантские облака плазмы, выбрасываемые Солнцем со скоростью от 100 до более 3000 километров в секунду. Достигнув нашей планеты за 1–5 дней, они вызывают сильные геомагнитные бури и создают угрозу для космонавтов и технических систем.
Радиовсплески − интенсивное радиочастотное излучение Солнца, связанное с солнечными вспышками и КВМ. Радиовсплески приводят к нарушениям в работе систем радиосвязи и спутниковых систем позиционирования. Кроме того, радиовсплески II типа имеют большое значение для определения характеристик КВМ.
Волна в крайнем ультрафиолетовом диапазоне наблюдается при выбросах КВМ, которые, подобно сверхзвуковому самолету, способны создавать ударную волну. КВМ и ударные волны вызывают не только ускорение потока опасных заряженных частиц, но и сжатие магнитного поля Земли, лишая геостационарные спутники их естественной защиты.
Корональные димминги − следы КВМ на поверхности Солнца, имеющие вид разрывов в интенсивности излучения в крайнем ультрафиолетовом диапазоне и являющиеся результатом потери вещества солнечной короны – верхнего слоя атмосферы Солнца, состоящего из плазмы.
Эти явления чаще всего возникают при сильных солнечных бурях и служат индикатором для их изучения с помощью дистанционного зондирования в различных диапазонах электромагнитного спектра: видимом, радиочастотном, ультрафиолетовом и рентгеновском.
Когда сильная буря проходит в межпланетном пространстве через датчики космического аппарата, данные дистанционного зондирования дополняются прямыми измерениями скорости распространения бури, а также направлением и силой ее магнитного поля. Если буря движется в сторону Земли, сила магнитного поля такой бури определяется по степени ее воздействия на магнитное поле Земли.
В рамках исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, ученые провели комплексный анализ взрывных событий 8 марта 2019 года с использованием данных дистанционного зондирования и непосредственных спутниковых измерений и выявили тонкие физические механизмы в основе формирования солнечных бурь. Исследователи описывают целый ряд явлений, сопровождавших солнечную бурю 8 марта 2019 года: солнечная вспышка с двумя пиками интенсивности; два так называемых «петлевых» выброса, которые эволюционировали в КВМ, летящий на Землю; две непосредственно следующие друг за другом волны в крайнем ультрафиолетовом диапазоне; двухступенчатые корональные димминги, возникшие одновременно со вспышкой и всплесками радиоизлучения II и III типов.
«Эта солнечная буря с самого начала выглядела очень необычно. Она сопровождалась множеством явлений, которые можно было наблюдать на поверхности Солнца и которые, как правило, характерны лишь для очень сильных возмущений. Но проблема в том, что в данном случае вспышка была не столь мощной! – рассказывает ведущий автор исследования, научный сотрудник обсерватории Хвара Матея Думбович. – В физике Солнца принято самым необычным солнечным бурям давать названия в соответствии с датой, когда они произошли. Например, есть бури, названные в честь Хэллоуина и Дня взятия Бастилии, а теперь появилась буря, получившая свое название в честь Международного женского дня».
«Мы показали, что 8 марта 2019 года на Солнце произошли два последовательных взрыва в виде двух систем магнитных полей со сдвигом и круткой, которые в верхних слоях солнечной атмосферы слились в одно и в дальнейшем развивались в виде единой структуры. Мы также продемонстрировали, что крупномасштабное магнитное поле оказывает существенное влияние на эту структуру как на ранней стадии ее развития, так и в процессе ее дальнейшей эволюции в межпланетном пространстве. Во время первого взрыва произошло нарушение стабильности вышележащего поля, что и послужило толчком для второго взрыва», – рассказывает один из авторов исследования, профессор Грацского университета Астрид Верониг.
«Покидая атмосферу Солнца, солнечный ветер в виде непрерывного потока заряженных частиц уносит за собой часть солнечного магнитного поля. В итоге вся солнечная система заполнена солнечным ветром и солнечным магнитным полем. Экватор Солнца вращается быстрее его полюсов, поэтому, распространяясь по Солнечной системе, магнитное поле Солнца закручивается в спираль Архимеда и создает самую крупную структуру в нашей Солнечной системе – гелиосферный токовый слой, разделяющий солнечный ветер на две области: в одной магнитное поле направлено к Солнцу, а в другой – от него. Токовый слой опоясывает солнечный экватор подобно тому, как балетная пачка охватывает талию танцовщицы. Земля и все остальные планеты Солнечной системы оказываются внутри этих волнистых спиральных складок. В нашей работе мы показали, что расположение гелиосферного токового слоя между активной областью на Солнце и Землей, по всей вероятности, повлияло на распространение и эволюцию структур, образованных солнечной вспышкой 8 марта 2019 года. И какие бы ни бушевали бури, мы желаем всем хорошей космической погоды!» – добавляет соавтор исследования, старший преподаватель Космического центра Сколтеха Татьяна Подладчикова.
Исследование солнечной бури, названной в честь Международного женского дня, проводилось международной группой женщин-ученых из стран Европы, России, США и Китая. В состав группы вошли 10 исследователей, в числе которых были как аспиранты, находящиеся в самом начале своей научной карьеры, так и опытные профессора и обладатели престижной международной медали им. Александра Чижевского за исследования в области космической погоды и космического климата: Матея Думбович (Загребский университет, Хорватия), Татьяна Подладчикова (Сколтех, Россия) и Джулия Тальманн (Грацский университет, Австрия). В работе также принимали участие специалисты компании NorthWest Research Associates (США), Научного центра солнечно-земной физики SIDC, Королевской обсерватории Бельгии, Центра математической астрофизики плазмы Лёвенского католического университета (Бельгия) и Школы наук о Земле и космосе при Университете науки и технологий Китая.
Магнитное поле и излучение в крайнем ультрафиолетовом диапазоне в течение длительной импульсной фазы солнечной вспышки 8 марта 2019 г. Изображения в двух столбцах соответствуют двум фазам двухпиковой вспышки и двум взрывам. Снимки показаны с двумя временны́ми интервалами, соответствующими первому (около 03:12 UT, левый столбец) и второму (около 03:30 UT, правый столбец) взрывам, связанным со вспышкой. Сверху вниз построчно показаны карты магнитного поля прямой видимости (данные системы формирования изображений гелиосейсмических и магнитных явлений HMI), фотографии Солнца, сделанные через узкополосный фильтр – 1600, 304, 171, 211 и 94 Å (данные из базы изображений атмосферы Обсерватории солнечной динамики – AIA ). Обозначения «K1» и «K2» на фотографиях AIA 1600 Å указывают на расположение ядра вспышки, а обозначения «R1» и «R2» на фотографиях AIA 304 Å соответствуют лентам вспышки. Большими белыми стрелками на фотографиях AIA 94 Å показаны положения петель выброса на первой и второй стадиях процесса соответственно. Маленькой стрелкой в нижнем левом углу фотографии AIA 94 Å обозначено положение узкого выброса северо-восточного направления на первой стадии процесса. Фото: Dumbović et al., 2021
Автор снимка: Михаэль Егер; Параметры: 300 mm f/4 + QHY 600, 6x30sec
Вчера был опубликован циркуляр Центра малых планет №2021-O47 (aalert.in/vuzPl) в котором официально сообщили об открытии новой кометы C/2021 O1 (Nishimura). Комета была обнаружена в ночь 21/22 июля 2021 года астрономом-любителем из Японии Хидэо Нисимурой в ходе поискового обзора с помощью цифрового фотоаппарата Canon 6D и телеобъектива 200mm f/3,2. Комета располагалась в созвездии Возничий, недалеко от границы с созвездием Близнецы, при блеске около +10,5 звездных величин. Она представляла собой небольшой (2,5 угловых минут) диффузный объект с центральной конденсацией и не имеющий хвоста.
Согласно предварительным расчетам, комета движется по очень вытянутой эллиптической орбите, то есть относится к классу долгопериодических. Точку своего перигелия она пройдет 12 августа 2021 года на расстоянии 0,8 астрономических единиц от Солнца. Тогда же комета достигнет максимального блеска на уровне +9,5 зв. вел., согласно предварительному прогнозу (aalert.in/dAgRG). Минимальное сближение с Землей на расстояние около 1,7 а.е. произойдет 4 августа 2021 года. К сожалению, из-за очень малой элонгации в течение следующих четырех месяцев, комета будет очень трудным объектом для наблюдений. Интересно, что 23 июля комета C/2021 O1 (Nishimura) прошла всего в 1,7° от кометы 8P/Tuttle.
Данная комета является второй для Хидэо Нисимуры. 5 июля 1994 года он стал сооткрывателем кометы C/1994 N1 (Nakamura-Nishimura-Machholz). Также, на его счету обнаружение 22 вспышек новых звезд и 14 новых переменных звезд. Поиском новых комет Хидэо Нисимура начал заниматься 56 лет назад. В его честь назван 3,9-километровый астероид (4948) Hideonishimura, обнаруженный 3 ноября 1988 года в обсерватории Нихондайра. https://aboutspacejornal.net/2021/07/26/открыта-новая-относительно-яркая-ком/
В атмосфере крупнейшего спутника Солнечной системы обнаружена вода
Ганимед – исключительный спутник в нескольких отношениях: он является крупнейшим в Солнечной системе и единственным, обладающим магнитным полем.
Повторный анализ архивных наблюдений космического телескопа «Hubble» за Ганимедом привел к обнаружению в его атмосфере водяного пара, который вырывается с ледяной поверхности спутника Юпитера под действием солнечного нагрева. Об открытии сообщается в журнале Nature Astronomy.
«Ганимед – исключительный спутник в нескольких отношениях: он является крупнейшим в Солнечной системе и единственным, обладающим магнитным полем. Недавно космический аппарат «Juno» совершил близкий подход к луне Юпитера и, вероятно, скоро будут открытия, основанные на данных, полученных с помощью инструментов зонда. Однако не только новые наблюдения приводят к раскрытию тайн, иногда архивные данные могут содержать незамеченную информацию», – рассказывают авторы исследования.
Художественное представление Юпитера и Ганимеда. Credit: ESA/Hubble, M. Garlick
В 1998 году «Hubble» впервые сделал снимки Ганимеда в ультрафиолетовом диапазоне в двух «цветах» с помощью инструмента «Space Telescope Imaging Spectrograph» (STIS), которые не только выявили полярные сияния, указывающие на присутствие у него магнитного поля, но и показали расхождения в их визулизации на различных длинах волн.
«Изначально совпадающие области на снимках объяснили молекулярным кислородом в атмосфере спутника, а различия – атомарным кислородом, который сильнее влияет на одну длину волны, чем на другую. Однако в 2018 году в рамках программы наблюдений в поддержку «Juno» были получены данные с помощью инструмента «Cosmic Origins Spectrograph» (COS) – высокоточного спектрографа «Hubble» ультрафиолетового диапазона, установленного в 2009 году. Измерения, направленные на выявления атомарного кислорода в атмосфере Ганимеда, к нашему удивлению показали практически полное его отсутствие. Это означало, что должно быть другое объяснение различий в изображениях», – отмечают авторы исследования.
Два снимка Ганимеда в ультрафиолетовом диапазоне в различных «цветах», полученные космическим телескопом «Hubble» в 1998 году. Credit: L. Roth/NASA/ESA/STScI
Повторный анализ двух изображений в ультрафиолетовом диапазоне с учетом вновь полученной информации показал, что различие в данных наиболее выражено вблизи дневной стороны спутника. Температура поверхности луны сильно колеблется в течение суток, и только когда солнце находится в зените, она становится достаточно теплой, чтобы лед мог высвободить небольшое количество молекул воды. Таким образом, разница в изображениях отмечена именно там, где можно ожидать присутствие водяного пара в атмосфере, который оказывает на спектральный сигнал такое же влияние, как и атомарный кислород.
«В более широком смысле открытие показывает, что часто нужно знать, на чем акцентировать внимание при анализе данных. Доказательства присутствия водяного пара в атмосфере Ганимеда были у нас на руках уже с 1998 года, однако только с дополнительной информацией и через разработку теоретических моделей мы выяснили, что и где нужно было искать. Скорее всего, в огромном наборе данных о планетах, звездах, галактиках и Вселенной, который «Hubble» накопил за три десятилетия своей работы, можно обнаружить еще много нового, просто необходимо искать в нужном месте», – заключили авторы исследования. https://in-space.ru/v-atmosfere-krupnej … hena-voda/
Астрономы обнаружили самый короткий гамма-всплеск от взрыва сверхновой
T. Ahumada et al / Nature Astronomy, 2021
Астрономы зарегистрировали самый короткий гамма-всплеск, который возник в результате коллапса массивной звезды. Открытие может поставить под сомнение общепринятую классификацию гамма-всплесков, основанную на их длительности. Исследование опубликовано в Nature Astronomy.
Гамма-всплесками называют взрывные космические процессы, которые сопровождаются масштабным выбросом энергии преимущественно в виде гамма-излучения. Их классифицируют по длительности на короткие (менее двух секунд) и длинные. Продолжительное наблюдение показало, что в целом длинные гамма-всплески возникают в результате коллапса ядра массивной звезды, тогда как короткие возникают в результате слияния двойных нейтронных звезд.
Со временем, однако, стало ясно, что критерий длительности не всегда адекватно отражает природу возникновения вспышки. Так, например, высказывались предположения, что некоторые длинные гамма-всплески обязаны своему происхождению слиянию нейтронных звезд, в то время как некоторые короткие гамма-всплески похожи на длинные. Для более точного ответа на вопрос о том, что же вызвало всплеск, необходимо принимать во внимание все его свойства, в том числе характерное послесвечение в диапазонах с большей длиной волны.
Одним из таких противоречивых гамма-всплесков оказался GRB 200826A, который пронаблюдала и исследовала группа астрономов из 12 стран, включая Россию, под руководством Томаса Аумада (Tomás Ahumada) из Мэрилендского университета, США. Проанализировав полученные данные, они показали, что GRB 200826A, чья длительность составляет всего 0,6 секунд, произошел в результате взрыва сверхновой в удаленной галактике.
В этом астрономам помог мульти-объектный спектрограф, установленный на телескопе Джемини север (Gemini North) на Гавайях. Исследователи получали изображение галактики, из которой приходило излучение, на 28, 45 и 80 день после гамма-всплеска, который был зарегистрирован 26 августа 2020 года Космическим гамма-телескопом Ферми. Анализируя приходящий сигнал в нескольких диапазонах, ученые обнаружили избыточное излучение, которое могло бы быть объяснено только взрывом сверхновой в результате коллапса массивной звезды.
Обнаруженная находка ставит под сомнение правильность общепринятой классификации гамма-всплесков. Кроме того, она может позволить пролить свет на противоречие, связанное с тем, что число длинных гамма-всплесков, которое наблюдают астрономы, сильно меньше, чем число сверхновых. Исследователи предполагают, что многие из наблюдаемых коротких всплесков на самом деле имеют природу, связанную с коллапсом звезд.
Астрономы считает, что этот и некоторые другие гамма-всплески, связанные со сверхновыми, кажутся короткими, потому что струи гамма-лучей, которые выходят из полюсов коллапсирующей звезды, недостаточно интенсивны, чтобы в полностью покинуть ее поверхность. В результате всплеск кажется более коротким, чем он есть на самом деле, либо он вообще не наблюдается. Если эта гипотеза подтвердится, то это приведет к тому, что число гамма-всплесков, вызванных коллапсом массивных звезд, будут детектироваться чаще.
Астрономы продолжают ставить рекорды при наблюдении гамма-всплесков. Ранее они впервые зафиксировали излучение сверхвысоких энергий от гамма-всплесков и нашли самый далекий оптический след гамма-всплеска.
«Хаббл» подтвердил наличие водяного пара в атмосфере Ганимеда*
NASA, ESA, John Spencer
Космический телескоп «Хаббл» подтвердил наличие водяного пара в разреженной атмосфере спутника Юпитера Ганимеда. Предполагается, что его источником является водяной лед, сублимирующий под действием солнечного излучения и потоков частиц. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Ганимед — самый крупный спутник в Солнечной системе, он в два раза тяжелее Луны и по размеру больше Меркурия. Интерес ученых к нему возрос после того, как выяснилось, что он может обладать подповерхностным океаном, проявлять тектоническую активность и имеет магнитосферу, генерируемую за счет жидкого ядра.
Еще одним любопытным свойством Ганимеда стала его разреженная атмосфера, которая образуется в результате эрозии ледяной поверхности спутника под действием бомбардировки заряженными частицами и солнечным излучением. Считается, что она состоит из водяного пара, молекулярного и атомарного кислорода, радикала OH и атомарного и молекулярного водорода. Обилие молекулярного кислорода и атомарного водорода в атмосфере Ганимеда было подтверждено, однако водяной пар астрономам найти долгое время не удавалось.
Группа планетологов во главе с Лоренцом Ротом (Lorenz Roth) из Королевского технологического института в Стокгольме опубликовала результаты анализа данных наблюдений за Ганимедом при помощи спектрографов COS и STIS космического телескопа «Хаббл», охватывающие период с 1998 по 2010 год и 2018 год. Целью работы был поиск доказательств наличия водяного пара в разреженной атмосфере спутника Юпитера.
Интенсивность излучения атомарного кислорода (Oi 1,356 Å и Oi 1,304 Å) на обратном полушарии Ганимеда по данным «Хаббла». Lorenz Roth et al. / Nature, 2021
Интенсивность излучения атомарного кислорода (Oi 1,356 Å и Oi 1,304 Å) на переднем полушарии Ганимеда по данным «Хаббла». Lorenz Roth et al. / Nature, 2021
Ученые пришли к выводу, что интенсивность излучения атомарного кислорода (образующегося при разрушении молекул воды), которое регистрировалось «Хабблом» в атмосфере Ганимеда, связана с расстоянием до центра наблюдаемого полушария спутника. Таким образом, возникает следующая картина происходящего: в низкоширотных подсолнечных (область, где солнечные лучи падают перпендикулярно поверхности спутника) регионах идут процессы сублимации водяного льда с выделением водяного пара в атмосферу. При этом процессы сублимации наиболее активно идут днем, чем ночью и могут зависеть от чистоты льда. Вдали от подсолнечной области в основном регистрируется молекулярный кислород. Исследователи оценили колонковую плотность в 1015 молекул воды на квадратный сантиметр в подсолнечной области, что согласуется с идеей сублимацией льда. Эти результаты имеют важное значение для будущей межпланетной станции JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), которая должна прибыть в систему Юпитера в 2029 году. Она будет заниматься в том числе и исследованиями Ганимеда, в частности отследит транспорт водяного пара в атмосфере спутника.
Ранее зонд «Юнона» прислала первые детальные фотографии Ганимеда, сделанные в ходе близкого пролета мимо спутника.
Внеземной дрон «Индженьюити» совершил десятый полет в марсианской атмосфере, который вновь побил рекорд по сложности. Дрон поднялся на высоту в 12 метров и посетил 10 интересных для геологов мест за 165 секунд, получив их цветные снимки, сообщается в твиттере NASA.
«Индженьюити» проработал на Марсе уже более 107 солов (марсианских суток), хотя изначально срок его жизни оценивался в 76 солов. Сейчас вертолет работает в рамках расширенной научной программы и занимается фоторазведкой местности для марсохода «Персеверанс». На сегодняшний день дрон совершил десять полетов, пережил два серьезных сбоя, получил несколько десятков цветных снимков поверхности Марса с высоким разрешением и почти тысячу черно-белых навигационных снимков.
NASA / JPL-Caltech
Десятый полет дрона состоялся 24 июля 2021 года, в ходе него вертолет преодолел рекордно сложный маршрут, включавший в себя 10 отдельных точек. Дрон летел вдоль системы гребней «Поднятые хребты» (Raised Ridges), которые начинались примерно в 150 метрах от начального положения вертолета, и получал их цветные изображения, в дальнейшем их будут изучать геологи. Весь полет продлился 165 секунд, при этом «Индженьюити» побил рекорд по высоте полета (12 метров вместо 10) и преодолел отметку в одну милю (1,605 километров) по общему пройденному расстоянию на Марсе.
Дрон прибыл на Марс вместе с «Персеверансом» в феврале этого года, а завершить свою работу должен в конце августа. В чем особенности аэродинамического полета на Красной планете можно прочесть в материале «Марсианский винт».
МОСКВА, 27 июл – РИА Новости. Пик метеорного потока Персеиды придется в 2021 году на 12-13 августа, в небе можно будет видеть до двух "падающих звезд" в минуту, сообщает во вторник Московский планетарий.
"При благоприятных погодных условиях и отсутствии городской засветки начиная с полуночи и всю ночь можно наблюдать до 110 метеоров в час, или 1-2 метеора в минуту! Персеиды обещают быть лучшим звездопадом года", - говорится в сообщении.
Отмечается, что Луна пройдет фазу новолуния 8 августа и к тому времени, когда поток достигнет пика, не будет мешать наблюдениям.
Смотреть за Персеидами в планетарии рекомендуют с полуночи до рассвета, причем повышенный фон метеорной активности начнется 5 августа и завершится 20 августа. Метеоры будут лететь равномерно по всему небу, поэтому смотреть можно в любую его часть.
На небе будут видны яркие белые метеоры, резко прочерчивающие небо. Скорость метеоров будет достигать 60 километров в секунду, некоторые из них будут светиться до нескольких секунд.
Персеиды образуются, когда Земля проходит через шлейф пылевых частиц, выпущенных кометой 109/Свифта-Туттля. Они сгорают в земной атмосфере и образуют яркие треки, так называемый "звёздный дождь".
Свое название поток получил от созвездия Персей, где находится радиант (область неба, из которой визуально вылетают метеоры). В середине августа радиант располагается на границе созвездий Персей, Жираф и Кассиопея. Он появляется из-за северо-восточного горизонта после заката Солнца и к рассвету и поднимается высоко. https://ria.ru/20210727/perseida-1743081267.html
Космические лучи усиливают удар от взрыва сверхновых
Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Оксфордского университета, заключительная стадия катастрофических взрывов умирающих массивных звезд – взрывов сверхновых – может нанести в шесть раз больший удар по окружающему межзвездному газу с помощью космических лучей, передает портал EurekAlert!. Работа будет представлена на Национальной встрече по астрономии (NAM 2021).
Когда сверхновые звезды взрываются, они излучают свет и миллиарды частиц в космос. В то время как свет может свободно достигать нас, частицы попадают в спиральные петли из-за магнитных ударных волн, создаваемых во время взрывов. Пересекая ударные фронты, эти частицы ускоряются почти до скорости света и, покидая сверхновые, становятся источником излучения в виде космических лучей.
Из-за своей высокой скорости космические лучи испытывают сильные релятивистские эффекты, теряя меньше энергии, чем обычное вещество, что позволяем им преодолевать большие расстояния через галактику. Попутно они влияют на энергию и структуру межзвездного газа на своем пути и могут сыграть решающую роль в прекращении образования новых звезд в плотных газовых карманах. Однако на сегодняшний день влияние космических лучей на эволюцию галактик не изучено.
В первом в своем роде численном исследовании с высоким разрешением команда смоделировала эволюцию ударных волн, исходящих от взрывов сверхновых в течение нескольких миллионов лет. Они обнаружили, что космические лучи могут играть решающую роль на заключительных этапах эволюции сверхновой и ее способности вводить энергию в галактический газ, который ее окружает.
Исследователи обнаружили, что, когда сверхновая звезда достигает стадии, на которой она не может получить больше импульса от преобразования тепловой энергии сверхновой в кинетическую энергию, космические лучи могут дать газу дополнительный толчок, позволяя передать конечный импульс в четыре-шесть раз выше, чем предсказывалось ранее. Эти результаты предполагают, что потоки газа из межзвездной среды в окружающий разреженный газ или окологалактическую среду будут значительно более массивными.
«Спектр-РГ» увидел ранние стадии разрыва звезды сверхмассивной черной дырой
ESA
Космическая обсерватория «Спектр-РГ» помогла астрономам увидеть ранние стадии события приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой в далекой галактике. Свет от источника шел до Земли 2,5 миллиарда лет дальнейшие наблюдения за ним помогут определить массу сверхмассивной черной дыры и темп аккреции вещества на нее, сообщается на сайте Института космических исследований РАН.
События приливного разрушения звезд представляют для астрофизиков огромный интерес, так как позволяют понять механизмы аккреции вещества на черные дыры и распространенность компактных объектов такого типа в галактиках. Они возникают, когда звезда пролетает достаточно близко от черной дыры, чтобы приливные силы смогли разрушить ее, при этом некоторая часть вещества звезды будет выброшена прочь, а часть сформирует вокруг черной дыры аккреционный диск. При этом ученые пытаются пронаблюдать наиболее ранние этапы подобных событий, так как в этом случае будет возникать более полная картина происходящего.
6–7 июня 2021 года телескоп eROSITA, установленный на космической рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ», обнаружил новый источник мягкого рентгеновского излучения SRGe J131014.2+444315, который ранее не наблюдался. Его спектр можно описать моделью черного тела с температурой 50 электронвольт и потоком излучения 3,8×10-13 эрг на секунду на квадратный сантиметр. Благодаря последующим наблюдениям при помощи оптического телескопа обсерватории Кека удалось определить, что ученые зафиксировали событие приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой, произошедшее в галактики со значением красного смещения z=0,199. Это означает, что свет от источника до Земли шел 2,5 миллиарда лет.
Кроме этого, данные наблюдений наземной системы ATLAS показали, что активность источника в оптическом диапазоне началась спустя 1-2 недели после регистрации рентгеновского излучения, это означает, что ученые видят ранние стадии разрушения звезды. По данным eROSITA и космического ультрафиолетового телескопа Swift выяснилось, что вокруг черной дыры образовался аккреционный диск, со светимостью близкой к Эддингтоновской светимости (при которой сила гравитационного притяжения уравновешивается давлением излучения). Ожидается, что дальнейшие мультиволновые наблюдения за SRGe J131014.2+444315 позволят измерить массу сверхмассивной черной дыры и темп аккреции.
«Спектр-РГ» ведет научные наблюдения с октября 2019 года и занимается созданием детальных карт небесной сферы в мягком и жестком диапазонах рентгеновского излучения с рекордной чувствительностью. Она оснащена двумя телескопами: российским широкоугольным ART-ХС и немецким eROSITA, которые установлены на российской платформе «Навигатор». По плану «Спектр-РГ» должен проработать около 6,5 лет в космосе.
С помощью математических уравнений удалось объяснить расстояние между орбитами фотонов на горизонте событий.
Своеобразная оптическая капсула времени. Снаружи, сразу за горизонтом событий черной дыры находится узкая зона, в которой улавливается свет, и, находясь в этой зоне, он многократно обращается вокруг черной дыры. А это значит, что световые кольца создаются из отображений вселенной разного возраста – такая себе визуальная капсула времени. Один исследователь решил выяснить, насколько далеко эти фотонные сферы находятся друг от друга, и какая математика стоит за ними. И его формулы позволяют рассчитать расстояние световых кольец для разных черных дыр.
Когда свет попадает в черную дыру, он обычно либо поглощается, либо отклоняется и отбрасывается обратно в космос. Но есть и третья возможность, которую предсказал Альберт Эйнштейн: почти вплотную к горизонту событий существует узкая зона, в которой фотоны могут многократно облететь черную дыру. С каждым последующем прохождением орбиты они перемещаются немного ближе к «последней фотонной орбите» - фотонной сфере, из которой черная дыра поглощает свет.
Что определяет расстояние между орбитами фотонов?
такое вращение создает сферу все более тонких и узких фотонных колец, которые содержат свет и, следовательно, отображения вселенной разного возраста. Каждое кольцо - это все более отсроченный и сжатый снимок вселенной, такая себе визуальная капсула времени. «Наблюдатель видит в них всю поверхность горизонта событий и всю вселенную, видимую оттуда в бесконечно повторяющихся изображениях», - объясняет Альберт Снеппен из Cosmic Dawn Center в Копенгагене.
Но почему эти световые кольца расположены в шахматном порядке? Из уравнений поля Эйнштейна можно определить, где находится последняя орбита фотонов в классических невращающихся черных дырах. Расстояние между световыми кольцами, движущимися по спирали к этой последней стабильной орбите, уже было рассчитано ранее. Соответственно, каждое кольцо отделено от следующего в e<sup> 2π </sup> раз, то есть примерно в 500 раз. Однако до сих пор не хватало связного и всеобъемлющего математического уравнения, чтобы понять, почему это обстоит именно так.
Два конкурирующих экспоненциальных уравнения
Снеппен предоставил именно эту математическую основу и ее доказательство. «Это невероятное чувство, наконец, понять, почему изображения черной дыры повторяются таким элегантным образом», - объясняет астрофизик. - «Уравнения дают нам возможность аналитического осознания ранее разработанных решений. Кроме того, теперь это дает новые возможности проверить наши представления о гравитации и черных дырах».
В частности, молодой исследователь обнаружил, что угол отклонения и все орбиты света в окрестности последней фотонной сферы можно описать двумя конкурирующими экспоненциальными функциями. В зависимости от положения фотона и его траектории баланс между этими уравнениями смещается и описывает угол отклонения по отношению к последней орбите фотонов - как внутрь при падении на горизонт событий, так и наружу, когда он окончательно выбрасывается в космос.
Также применимо и к вращающимся черным дырам
Как было рассчитано ранее, эти формулы показывают, что отдельные световые кольца вокруг невращающейся черной дыры находятся в 535 раз дальше каждое от своей предыдущей орбиты. Кроме того, уравнения Снеппена также можно использовать для определения орбиты фотонов вокруг вращающихся черных дыр и любых других несферических симметричных пространственно-временных стоков, объясняет он.
«Оказывается, что в случае с быстро вращающейся черной дырой нам больше не нужно приближаться в 500 раз дальше, чтобы обнаружить следующую орбиту, ибо это значение значительно меньше», - сообщает астрофизик. - «Следующая орбита может быть здесь всего в 50, пять или даже только в два раза ближе к предыдущей орбите вокруг черной дыры».
Асимметрия предлагает возможности для наблюдения
И есть еще одно отличие: если вы посмотрите на «экватор» такой вращающейся черной дыры, повторяющиеся фотонные кольца кажутся асимметричными. «Прямые копии источника света будут повторяться быстрее, чем ретроградные копии», - объясняет Снеппен. - «Эта асимметрия имеет потенциально далеко идущее значение для наблюдения этих явлений». Потому что это означает, что прямые световые кольца вокруг вращающейся черной дыры, вероятно, будет легче увидеть с помощью телескопов будущих поколений.
Фактически, астрономы телескопа Event Horizon (EHT) подсчитали, что самое внешнее, самое молодое фотонное кольцо может быть обнаружено уже тогда, если радиотелескоп на земной поверхности соединить со вторым радиотелескопом на земной орбите. А чтобы увидеть следующее и более старое фотонное кольцо, второй телескоп должен быть расположен на Луне. https://kosmos-x.net.ru/news/formula_dl … 07-28-6376
«Исчезающие звезды» могут оказаться инопланетными объектами
В ходе масштабного исследования, проведенного в 2019 году, ученые обнаружили десятки звездообразных исчезнувших объектов, которые сбивают ученых с толку.
Кирилл Панов
Dino Reichmuth / Unsplash
Сравнительный анализ старых и современных астрономических данных позволил обнаружить около 100 звездообразных объектов, которые неожиданно исчезли. Эти странные явления, вероятно, вызваны естественными процессами, но ученые не исключают возможность того, что так мы наблюдаем инопланетян.
Объекты выглядят тусклыми красными точками в ночном небе. Но затем они начинают становиться ярче, причем иногда в тысячу раз, и исчезают из поля зрения менее чем за час.
В исследовании, опубликованном в Astronomical Journal, данные объекты называют «красными переходными процессами». Авторы публикации, группа ученых, возглавляемых Беатрис Вильярроэль из Стокгольмского университета и Института астрофизики Канарских островов в Испании, отметили около 100 подобных объектов, которые также называют «исчезающими звездами». Они сбивают ученых с толку.
Красные переходные процессы были обнаружены в рамках проекта Vanishing & Appearing Sources during a Century of Observations (VASCO — созвучно с именем Васко да Гама, мореплавателя эпохи Великих географических открытий), основанного в 2017 году. На русский язык название переводится как «Исчезающие и появляющиеся источники в течение столетия наблюдений». Ученые, участвующие в данном проекте, охотятся за объектами, которые таинственным образом исчезают. «Если звезда не падает в черную дыру, то не существует никакого известного физического процесса, в результате которого она могла бы полностью исчезнуть. Но коли такие примеры существуют, это делает их интересными для поиска новых экзотических явлений или даже признаков существования технологически продвинутых цивилизаций», — говорится в исследовании.
В ходе последнего исследования Вильярроэль и ее коллеги изучили архивные астрономические данные, собранные в течение прошлого столетия. В частности, данные, найденные в каталоге Военно-морской обсерватории США (USNO). Эти старые данные сравнивали с современными каталогами, включая недавно выпущенный Pan-STARRS Data Release-1 (DR1).
Ученые обнаружили, что из 600 миллионов объектов 151 193 в современных каталогах отсутствуют. Вильярроэль и ее коллеги проанализировали 23 667 таких аномальных объектов, то есть лишь 15,7%. Взяв эту предварительную выборку и изучив ее, исследователи пришли к выводу, что большинство из них являются «артефактами различного рода». Например, пятнами на линзах и прочими дефектами.
Но исчезновение примерно ста объектов объяснить оказалось непросто — это красные переходные процессы. Эти объекты, как правило, были очень красными и двигались не так, как большинство объектов из каталога USNO. Ученые исключили возможность, что это были такие известные явления, как, например, астероиды, быстро движущиеся звезды или звезды, которые просто вышли из поля зрения.
Исчезнувшая звезда Villarroel et al.
Звезды исчезают либо превращаясь в белых карликов, либо взрываясь и превращаясь в сверхновые. Как вариант — падение звезды в черную дыру. Другая возможность, которую не исключают ученые, заключается в том, что вспышки света — это массивные солнечные вспышки, исходящие от красных карликов.
В своей работе исследователи уделили много внимания еще одной возможности — деятельности внеземного разума. Чаще такой подход свидетельствует о том, что ученые находятся в замешательстве. Но это не значит, что такой возможностью следует пренебрегать.
Как предполагают авторы исследования, источниками красного света могут быть мощные лазеры, используемые для межзвездной связи, либо это тепловые отходы, испускаемые сферами Дайсона — гипотетическими мегаструктурами, которые окружают звезды.
Ученые утверждают, что более тщательное изучение этих красных переходных процессов вполне оправдано, поэтому они намерены разобраться со всеми 151 193 обнаруженными объектами. Для этого они собираются использовать искусственный интеллект. https://www.popmech.ru/science/533394-s … m=main_big
Физики выяснили, как можно создать антиматерию из света
Новое исследование ученых продемонстрировало возможность создать ускоряющуюся струю антиматерии из света.
Группа физиков показала, что лазеры высокой интенсивности можно использовать для генерации сталкивающихся гамма-фотонов — самых высоких длин волн света — для образования электрон-позитронных пар. Они говорят, что это может помочь нам понять среду вокруг некоторых из самых экстремальных объектов Вселенной: нейтронных звезд.
Процесс создания пары частиц материя-антиматерия — электрона и позитрона — из фотонов называется процессом Брейта-Уиллера, и его чрезвычайно сложно достичь экспериментально.
Вероятность того, что это произойдет при столкновении двух фотонов, очень мала. Вам нужны фотоны очень высоких энергий, или гамма-лучи, и их много, чтобы максимизировать шансы наблюдения.
У нас пока нет возможности создать гамма-лазер, поэтому фотон-фотонный процесс Брейта-Уиллера в настоящее время остается экспериментально недостижимым. Но группа физиков во главе с Ютонгом Хе из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) предложила новый обходной путь, который, согласно их моделированию, действительно может сработать.
В эксперименте задействован пластиковый блок, на котором на микрометровой шкале вырезан узор из перекрещивающихся каналов. Два мощных лазера, по одному по обе стороны от блока, стреляют по этой цели сильными импульсами.
«Когда лазерные импульсы проникают в образец, каждый из них ускоряет облако чрезвычайно быстрых электронов», — сказал физик Тома Тонциан из исследовательской лаборатории Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf в Германии.
«Два электронных облака затем мчатся навстречу друг другу, взаимодействуя с лазером, распространяющимся в противоположном направлении».
В результате столкновение настолько энергично, что производит облако гамма-фотонов. Исследователи заявили, что эти гамма-фотоны должны сталкиваться друг с другом, чтобы произвести электрон-позитронные пары, в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна.
Что еще более захватывающе, этот процесс должен генерировать мощные магнитные поля, которые коллимируют позитроны (а не электроны) в сильно ускоренные струйные лучи. Исследователи обнаружили, что на расстоянии всего 50 микрометров ускорение должно увеличить энергию частиц до одного гигаэлектронвольта.
Коллимация и ускорение пучка позитронов напоминали мощные струи коллимированных частиц, излучаемые сильно магнитными, быстро вращающимися нейтронными звездами, известными как пульсары.
Ученые считают, что процессы, происходящие рядом с этими звездами, могут привести к образованию облаков гамма-излучения, как и в предложенном ими эксперименте.
«Такие процессы, вероятно, будут иметь место, среди прочего, в магнитосфере пульсаров», — сказал физик Алексей Арефьев из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Предварительные испытания на европейской рентгеновской лазерной установке XFEL должны выявить, генерируется ли магнитное поле, как это было предсказано при моделировании.
Статья опубликована в журнале Communications Physics.
Доклад ООН: Ученые пока смогли идентифицировать только 40 процентов сближающихся с Землей астероидов
Credit: NASA
Астрономам на данный момент известно лишь о 40% крупных астероидов, которые сближаются с Землей. Об этом сообщается в отчете, опубликованном на сайте Научно-технического подкомитета Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях, сообщает tvzvezda.ru.
«Идентифицировано лишь около 40 процентов значительных по размеру объектов, сближающихся с Землей», – говорится в документе.
При этом по состоянию на 17 апреля 2021 года ученые было известно о 25 647 подобных объектах. Рекордное их число – 2959 объектов – обнаружено в 2020 году, говорится в отчете. Таким образом астрономам неизвестно о более чем трех десятках тысяч астероидов, которые потенциально опасны для Земли. https://aboutspacejornal.net/2021/07/28/доклад-оон-ученые-пока-смогли-идентиф/
Новая Кассиопеи 2021 снова стала видимой невооруженным глазом
Новая звезда, обнаруженная 18 марта 2021 года астрономом-любителем из Японии Юджи Накамурой, оказалась довольно необычной. Классические новые звезды обычно достигают максимальной яркости через 2-3 дня после начала вспышки, однако Новая Кассиопеи 2021 вначале показала рост блеска, затем продолжительный спад яркости в течение почти одного месяца, а потом снова рост и второй короткий пик на уровне +5,2 зв. вел. После этого пика ее блеск менялся в диапазоне +6,5-8,4 зв. вел.
Начиная с 11 июля яркость Новой непрерывно растет и уже достигла +5,8 зв. вел. согласно визуальным и фотометрическим оценкам, опубликованным на сайте Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд. Таким образом, она снова стала доступна для наблюдений невооруженным глазом на темном небе!
Причина такого поведения данного объекта пока остается загадкой. Новая Кассиопеи 2021 является самой яркой Новой звездой северного неба за последние почти 8 лет (Новая Дельфина в 2013 году достигла блеска +4,3 зв. вел.). Рекомендуем посмотреть видео о Новой Кассиопеи 2021 от Astro Channel с подробным рассказом ученого Кирилла Соколовского! Также, на сайте N + 1 есть его статья об этом интересном объекте: aalert.in/v1405cas
Координаты новой звезды: R.A. 23h24m47.60s, Decl. +61°11’14.0″ (J2000.0). Звезда находится в довольно живописной области неба, вблизи рассеянного звездного скопления М52 и эмиссионной туманности NGC 7635 «Пузырь».
Новые звезды — это пары звезд, состоящие из белого карлика, который «ворует» материю с близкой звезды-компаньона. Когда сворованная материя (в основном водород) достигает критического состояния, то происходит термоядерная реакция в ходе которой сгорает водород, скопившийся на поверхности белого карлика. Данное термоядерное событие и есть вспышка «Новой звезды», хотя в реальности это старые звезды. https://aboutspacejornal.net/2021/07/27/новая-кассиопеи-2021-снова-стала-видимой/
Первое обнаружение света, исходящего из области позади черной дыры
Наблюдая рентгеновское излучение со стороны сверхмассивной черной дыры (СМЧД), расположенной в центре галактики, лежащей на расстоянии 800 миллионов световых лет от нас, астрофизик Дэн Уилкинс (Dan Wilkins) из Стэнфордского университета, США, заметил необычную картину. Он наблюдал серии ярких рентгеновских вспышек – зрелище удивительное, но отнюдь не беспрецедентное – но затем телескопы зафиксировали уникальное событие: дополнительные рентгеновские вспышки, которые были меньше по размерам, происходили позже и имели другие цвета, если сравнивать их с более яркими вспышками.
Согласно теории, это «рентгеновское эхо» соответствует рентгеновским лучам, отраженным из области, расположенной позади черной дыры – даже несмотря на то, что базовое понимание черных дыр подсказывает нам, что наблюдения излучения, исходящего из такой области, весьма маловероятны.
В своем исследовании Уилкинс и его соавторы изучали таинственную структуру, связанную с черными дырами, которая носит название «короны». Материал, падающий на СМЧД, дает начало самым ярким постоянным источникам света во Вселенной, и при падении формирует вокруг СМЧД корону. Этот свет – представляющий собой рентгеновское излучение – может быть проанализирован для составления карты окрестностей черной дыры и изучения ее свойств.
Согласно популярной современной теории, корона возникает в результате приближения к черной дыре газа, который разогревается до миллионов градусов. При этой температуре электроны отделяются от атомов, формируя намагниченную плазму. Захваченное мощным вращением черной дыры, магнитное поле начинает настолько далеко выдаваться и быстро вращаться вокруг черной дыры, что в конечном счете линии поля полностью переламываются – ситуация, напоминающая поведение магнитных полей вокруг Солнца, в области, которая также называется «короной».
«Магнитное поле натягивается, и затем линии переламываются близко к черной дыре, в результате чего выделяется тепло, образуются высокоэнергетические электроны, которые затем формируют рентгеновское излучение», - сказал Уилкинс.
Когда Уилкинс подробно рассмотрел эти вспышки, он заметил ряд меньших по размерам вспышек. Эти вспышки, определил ученый, представляют собой те же рентгеновские вспышки, но произошедшие в области позади черной дыры и отраженные в ее окрестностях.
Установлено происхождение космического «убийцы динозавров»
Астероид, который, как считается, стер с лица Земли динозавров и другие жизненные формы примерно 66 миллионов лет назад, вероятно, прибыл из внешней части Главного астероидного пояса – области космического пространства, которая ранее считалась бедной на такие астероиды. Исследователи из Юго-западного исследовательского института, США, показали, что процессы, в результате которых на Землю прибывают крупные астероиды из этой области космического пространства, протекают по крайней мере в 10 раз чаще, чем считалось ранее, и что состав этих тел соответствует тому, что нам известно о космическом «убийце динозавров».
В своей работе команда под руководством Дэвида Несворни (David Nesvorný) объединила компьютерные модели эволюции астероидов с результатами наблюдений известных астероидов, чтобы изучить возможную частоту событий, подобных Чиксулубскому событию. Более 66 миллионов лет назад астероид размером в 10 километров врезался в нашу планету в области, ныне известной как мексиканский полуостров Юкатан, и сформировал Чиксулубский кратер, составляющий около 150 километров в поперечнике. В результате этого мощного столкновения произошло событие массового вымирания биологических видов на Земле, положившее конец эпохе динозавров.
Предыдущие исследования показали, что Чиксулубский метеорит представлял собой углеродистый хондрит, однако в современную эпоху углеродистые хондриты имеют значительно меньшие размеры. Поэтому для определения вероятности отделения астероида, близкого по размерам к Чиксулубскому астероиду, Несворни и его группа смоделировали события распадов комет и астероидов во внутренней части Солнечной системы, однако это моделирование показало, что столкновение с Землей метеорита, близкого по размерам к Чиксулубскому метеориту, являлось маловероятным.
Тогда команда попробовала при помощи компьютерных моделей проследить исход тел из Астероидного пояса – зоны малых небесных тел, расположенной между орбитами Марса и Юпитера. Используя суперкомпьютер Pleaides («Плеяды») НАСА, команда проследила за эволюцией 130 000 смоделированных астероидов. Особое внимание было уделено астероидам, расположенным во внешней части Пояса астероидов. К удивлению ученых, они нашли, что 10-километровые астероиды из этой области бомбардируют Землю по крайней мере в 10 раз чаще, чем считалось ранее. Кроме того, в этой области более высока вероятность встретить углеродистые хондриты – поскольку метеориты такого типа более характерны для внешней части Солнечной системы, отметили авторы.
Физики обнаружили дважды открыто очарованный тетракварк
Пик в спектре продуктов распада тетракварка на мезоны, который свидетельствует о регистрации частицы Ivan Polyakov / EPS-HEP, 2021
На эксперименте LHCb Большого адронного коллайдера обнаружили новую частицу — тетракварк Tcc+, который состоит из двух очарованных кварков и двух легких антикварков — верхнего и нижнего. Это первая надежно открытая частица такого типа, в составе которой имеется два очарованных кварка вместо пары кварк-антикварк, и наиболее стабильный из найденных экзотических адронов. Об открытии физики заявили на онлайн-конференции Европейского физического общества, коротко о результате сообщается на сайте Института ядерной физики имени Будкера, чьи ученые стали соавторами работы.
Согласно современным представлениям, все сильно взаимодействующие элементарные частицы — адроны — состоят из шести типов кварков (и соответствующих антикварков). При этом в природе мы наблюдаем барионы — системы из трех кварков или трех антикварков — к ним относятся протон и нейтрон, и мезоны — пары кварк-антикварк — такие образуются, например, при взаимодействии космических лучей с атмосферой Земли.
Однако в середине шестидесятых годов, еще на этапе создания кварковой модели, ее автор, Марри Гелл-Манн, предсказал существование и более сложных — экзотических частиц за счет встраивания кварк-антикварковых пар в барионную или мезонную структуру (подробнее об этом можно узнать в материале «Восьмеричный путь Вселенной»).
Спустя полвека после предсказания Гелл-Манна, в 2014 году в эксперименте LHCb ученые впервые надежно пронаблюдали такую частицу — тетракварк Z(4430)—. Хотя с тех пор было обнаружено уже два десятка экзотических адронов, окончательно разобраться в их устройстве физикам пока не удалось.
Теперь коллаборация LHCb сообщила об открытии нового тетракварка — Tcc+, в составе которого два c-кварка (сравнительно тяжелых, массой порядка гигаэлектронвольта — сопоставимо с массой протона), а также u- и d-антикварки (массами на три порядка меньше, в единицы мегаэлектронвольт). Такой состав отличает частицу от ранее открытых тетракварков — до недавнего времени надежно наблюдавшиеся частицы имели скрытое очарование, то есть в их составе одновременно были c-кварк и c-антикварк.
Для регистрации физики использовали данные первого и второго сезонов работы коллайдера, которые детекторы собирали с 2011 по 2018 год. Новую частицу исследователи искали в протон-протонных столкновениях по ее распадам на пару D0-мезонов и один π+-мезон, с дальнейшим распадом первых на π+- и K--мезоны.
Схематическое изображение рождения тетракварка в протон-протонных столкновениях и последующего распада на мезоны Ivan Polyakov / EPS-HEP, 2021
В результате физикам удалось зарегистрировать около двухсот событий рождения Tcc+ и подтвердить открытие этой частицы со значимостью свыше 10 стандартных отклонений (что практически исключает вероятность случайной флуктуации, которую исследователи бы приняли за сигнал).
Как отмечают авторы, новая имеет сравнительно узкую ширину распада — всего около половины мегаэлектронвольта при типичных значениях в десятки–сотни мегаэлектронвольт — то есть в среднем Tcc+ существует на порядки дольше подобных кварковых структур и на сегодняшний день становится наиболее стабильным из известных экзотических адронов. Есть теоретические основания полагать, что эта особенность обусловлена именно наличием в составе частицы двух тяжелых кварков.
Еще одно интересное свойство частицы — близость ее массы к массе пары D-мезонов (одного нейтрального и одного возбужденного положительно заряженного). При массе тетракварка почти в четыре гигаэлектронвольта эта разница, по предварительным расчетам, составила всего десятые доли мегаэлектронвольта — меньше сотой доли процента, причем со значимостью 4,3σ тетракварк легче пары D-мезонов. Причина такого совпадения на данный момент не ясна.
Кроме того, продукты распада Tcc+ сравнительно легко детектировать — в совокупности со стабильностью тетракварка это облегчит в дальнейшем точные измерения свойств частицы.
В частности, исследователей интересует внутренняя структура системы. На сегодняшний день однозначно не ясно, является ли она атомоподобной — то есть тяжелые кварки упакованы компактно в центре и окружены облаком из легких антикварков, или больше напоминает молекулу — то есть представляет пару тяжелых мезонов (в каждом — по одному c-кварку и одному легкому антикварку), которые разделены расстоянием примерно в 10 раз больше собственного размера.
Также открытие Tcc+ поможет в поисках похожей частицы — тетракварка, который вместо c-кварков содержит пару b-кварков (еще более тяжелых). Ожидается, что такая частица практически не сможет распадаться по механизмам сильного взаимодействия, так как ее масса будет меньше массы возможных продуктов распада — это заставит тетракварк распадаться в слабом взаимодействии и увеличит время его жизни еще на несколько порядков.
Ранее мы рассказывали о том, как физики обнаружили полностью очарованный тетракварк. Подробнее о том, как открывают экзотические адроны, можно узнать в нашем материале «Тетракварки — это Дикий Запад».
Авторы и права: НАСА, Лаборатория реактивного движения – Калтех, GALEX Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Как выглядит галактика Андромеды в ультрафиолетовом свете? Доминируют молодые голубые звезды, обращающиеся вокруг центра галактики. Галактика Андромеды, или M31, находится всего в 2.5 миллионах световых лет от нас, что по меркам больших галактик – практически как соседний дом. Галактика простирается на 230 тысяч световых лет, так что камерам спутника GALEX (Galaxy Evolution Explorer – Исследователь эволюции галактик) в 2003 году потребовалось сделать 11 разных фотографий, чтобы охватить всю галактику и создать этот прекрасный портрет в ультрафиолетовом свете. Хотя на привычных оптических фотографиях Андромеды хорошо выделяется спиральная структура рукавов, в ультрафиолете рукава больше похожи на кольца. Эти кольца содержат области интенсивного звездообразования. Они были интерпретированы как свидетельство столкновения галактики Андромеды с небольшой соседней эллиптической галактикой M32 более 200 миллионов лет назад. Огромная галактика Андромеды и наша Галактика Млечный Путь – самые массивные члены местной группы галактик. Предполагается, что они столкнутся через несколько миллиардов лет. Примерно в это же время атмосфера нашего Солнца расширится так, что охватит Землю. http://www.astronet.ru/db/msg/1749218
Шлем Тора
Авторы и права: Бернард Миллер Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: У Тора есть не только собственный день недели (четверг), но и шлем в небесах. NGC 2359 – имеющее форму шлема космическое облако с похожими на крылья придатками, которое обычно называют Шлемом Тора. Размер Шлема Тора достигает 30 световых лет – даже скандинавскому богу он не покажется маленьким. В действительности шлем больше похож на космический пузырь, выдутый быстрым ветром от яркой массивной звезды около его центра в окружающем молекулярном облаке. Центральная звезда – исключительно горячий голубой гигант – принадлежит к звездам Вольфа-Райе. Предполагается, что она находится на короткой стадии эволюции, которая должна закончиться взрывом сверхновой. NGC 2359 находится на расстоянии в 15 тысяч световых лет в созвездии Большого Пса. На этом четком изображении, полученном с узкополосными и широкополосными фильтрами, можно увидеть звезды и замечательные детали волокнистой структуры туманности. Предполагается, что звезда в центре Шлема Тора взорвется в течение следующих нескольких тысяч лет, вызвав эффектную вспышку сверхновой. http://www.astronet.ru/db/msg/1749477
NGC 7814: Маленькое Сомбреро со сверхновой
Авторы и права: Проект CHART32, Перевод: Д.Ю.Цветков
Пояснение: Наведите ваш телескоп на высоко летящее в небе созвездие Пегаса, и вы сможете найти эту область, в которой находятся звезды Млечного Пути и далекие галактики. Галактика NGC 7814 расположена в центре поля зрения, которое почти полностью можно покрыть диском полной Луны. NGC 7814 иногда называют Маленьким Сомбреро, потому что она похожа на гораздо более яркую и известную M104 – галактику Сомбреро. И Сомбреро, и Маленькое Сомбреро – спиральные галактики, видимые с ребра, у них есть протяженные центральные балджи, на фоне которых виден силуэт тонкого диска с пылевыми полосами. NGC 7814 удалена от нас на 40 миллионов световых лет, а ее диаметр – около 60 тысяч световых лет. Истинный размер Маленького Сомбреро примерно такой же, как у ее более известной тезки. Она выглядит меньше и более тусклой только потому, что находится дальше. На этом телескопическом изображении, полученном 17 июля, в NGC 7814 видна недавно открытая сверхновая, которую можно найти левее ядра галактики. Этот взрыв звезды занесен в каталог как SN 2021rhu, он принадлежит к типу Ia. Такие сверхновые используют для калибровки шкалы расстояний во Вселенной. http://www.astronet.ru/db/msg/1749738
Недавно открытый мир — самая близкая экзопланета, которую когда-либо непосредственно наблюдали
Экзопланеты очень маленькие, очень тусклые и очень далекие, увидеть их напрямую чрезвычайно сложно. Таким образом, мы обычно делаем вывод об их присутствии по влиянию на звезд-хозяев — а это означает, что, когда мы действительно, видим экзопланету непосредственно, это вызывает волнение.
И волнение — это именно то, что вы должны испытать, обнаружив экзопланету COCONUTS-2b, вращающуюся вокруг звезды COCONUTS-2.
Мало того, что COCONUTS-2b (названный в честь обзора COol Companions ON Ultrawide orbiTS) является ближайшей к Земле экзопланетой, обнаруженной прямым снимком на сегодняшний день — на расстоянии всего 35 световых лет – тип ее редкость среди экзопланет: относительно холодный массивный газовый гигант, вращающийся вокруг своей звезды на большом расстоянии.
«С массивной планетой на орбите со сверхшироким разделением и с очень холодной центральной звездой COCONUTS-2 представляет собой совершенно иную планетную систему, чем наша собственная Солнечная система», — сказал астроном Чжоцзянь Чжан из Института астрономии Гавайского университета.
Однако именно большое расстояние от звезды — около 6 471 астрономических единиц, что в 6 471 раз больше среднего расстояния между Землей и Солнцем — сделало COCONUTS-2b видимой на прямых снимках. На таком расстоянии ее орбитальный период составляет примерно 1,1 миллиона лет.
COCONUTS-2b красная точка вверху слева. (Чжан и др., The Astrophysical Journal Letters, 2021 г.)
«Непосредственное обнаружение и изучение света от планет-газовых гигантов вокруг других звезд обычно очень сложно, так как планеты, которые мы находим, обычно имеют малые разделительные орбиты и, таким образом, погребены в ярком свете света своей звезды», — сказал астроном Майкл Лю из Гавайский университет.
Что сделало планету видимой, так это то, что она все еще довольно теплая, с температурой около 434 Кельвина (161 градус Цельсия, или 322 градуса по Фаренгейту), несмотря на удаленность от звезды.
COCONUTS-2b все еще довольно молода, всего около 800 миллионов лет; ее температура — это остаточное тепло от образования экзопланеты, заключенной внутри массивной экзопланеты, в шесть раз превышающей массу Юпитера. Тепло означает, что экзопланета слабо светится в инфракрасных длинах волн — достаточных, чтобы их можно было различить на прямых изображениях.
«COCONUTS-2b станет отличной «лабораторией» для изучения атмосферы и состава молодой планеты — газового гиганта», — сказал Лю.
Астрономы произвели первые измерения скорости собственного вращения планет, входящих в состав системы HR 8799.
Открытая в 2008 г. при помощи обсерватории им. Кека и обсерватории «Джемини», расположенных на Гавайских островах, система звезды HR 8799 расположена на расстоянии примерно 129 световых лет от нас, и в ее состав входят четыре так называемых «суперюпитера», планет массой больше массы Юпитера каждая. Система HR 8799 стала одной из первых планетных систем, для которых были получены прямые изображения при помощи телескопа.
Однако до сих пор исследователям не удавалось измерить скорость собственного вращения ни для одной из планет этой системы. На самом деле скорость собственного вращения по состоянию на настоящее время измерена лишь для небольшого числа отдельных экзопланет из тысяч открытых объектов этого рода.
Научный прорыв стал возможным, благодаря инструменту Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), разработанному научными командами из Калифорнийского технологического института, США, и обсерватории им. Кека. Этот инструмент, введенный в эксплуатацию между 2018 г. и 2020 г. может наблюдать в невероятно высоком спектральном разрешении экзопланеты, для которых ранее были получены снимки. Получаемого при таких наблюдениях разрешения достаточно для расчета скорости вращения планет.
В исследовании, проведенном группой под руководством Джейсона Вана (Jason Wang) показано, что минимальные скорости вращения двух планет из системы HR 8799, известных как HR 8799 d и HR 8799 e, составляют соответственно 10,1 километра в секунду и 15 километров в секунду. Это означает, что продолжительность суток на планетах составляет от 3 до 24 часов, в зависимости от угла наклона оси вращения планеты, который на настоящее время не удается определить ни для одной из планет системы. Команда также рассчитала, что верхний предел скорости третьей планеты, HR 8799 c, составляет 14 километров в секунду. Скорость вращения четвертой планеты не может быть убедительно определена, пояснили авторы.
Магнитное пересоединение экспоненциально быстро лишило черную дыру магнитного поля
Ashley Bransgrove et al. / Physical Review Letters, 2021
С помощью компьютерного моделирования американские физики показали, что из-за магнитного пересоединения черная дыра Керра, окруженная сильно намагниченной плазмой, экспоненциально быстро теряет магнитное поле. Результаты методов кинетики релятивистской плазмы и резистивной магнитогидродинамики согласуются с теоремой об отсутствии волос, которая говорит, что черные дыры характеризуются только массой, угловым моментом и зарядом. Кроме того, потеря сильного магнитного поля становится причиной жесткого рентгеновского излучения из магнитосферы черной дыры, пишут ученые в Physical Review Letters.
В общей теории относительности принято считать, что все черные дыры подчиняются теореме об отсутствии волос: если у двух черных дыр одинаковые масса, заряд и угловой момент, то их невозможно отличить друг от друга — вся остальная информация об их прародителях и поглощенной материи скрыта от наблюдателя за горизонтом событий.
Черные дыры, рожденные в результате коллапса намагниченных звезд, рождаются с магнитным полем, пронизывающим горизонт событий. Также черная дыра может приобрести собственное магнитное поле в результате слияния с намагниченной нейтронной звездой. Из-за этого у черной дыры появляются волосы в виде силовых линий магнитного поля, но ненадолго — в вакууме любое безмассовое поле с целым спином быстро улетучивается, оставляя черную дыру «лысой».
Однако намагниченные черные дыры редко находятся в вакууме: если черная дыра сформировалась в результате коллапса нейтронной звезды, вокруг нее будет неизбежно присутствовать плазма, либо плазма образуется в результате рождения электрон-позитронных пар возле горизонта событий. Из-за присутствия высокопроводящей плазмы условия в теореме об отсутствии волос радикально меняются — вместо вакуума вокруг черной дыры появляется материя, способная удерживать магнитное поле и не давать ему соскочить с горизонта событий. В таком случае единственный возможный сценарий потери магнитного поля — это перезамыкание магнитных линий, в результате которого силовые линии вытягиваются, разрываются и соединяются вновь в виде магнитных петель, содержащих плазму. Образовавшиеся плазмоиды либо падают за горизонт событий, либо улетают от черной дыры с релятивистскими скоростями. При этом энергия магнитного поля переходит в кинетическую энергию частиц и излучение. В 2011 году этот процесс наблюдали при моделировании намагниченной черной дыры в случае столкновительной плазмы (авторы ошибочно пренебрегли бесстолкновительной физикой плазмы) и в низком численном разрешении. Это привело к чрезмерно долгому угасанию магнитного поля и нарушению теоремы об отсутствии волос.
Ученые под руководством Эшли Брансгроува (Ashley Bransgrove) из Колумбийского университета учли ошибки предыдущего исследования и использовали более точные численные моделирования кинетики частиц — GRPIC (general-relativistic particle-in-cell) и магнитогидродинамики — GRRMHD (general-relativistic resistive magnetohydrodynamics) для изучения процесса потери магнитного поля черной дырой Керра.
В качестве начального состояния физики выбрали черную дыру с дипольным магнитным полем, предполагая, что она уже поглотила нейтронную звезду, окруженную плазмой, но еще не начала терять поле. Оба метода моделирования показали, что эволюция магнитосферы проходит в несколько стадий: сначала плазма в эргосфере вращается вокруг черной дыры, увлекает за собой ее магнитное поле и продуцирует полоидальное магнитное поле (линии которого проходят вдоль меридианов) по правилу буравчика. По мере раздувания полоидального магнитного поля силовые линии вытягиваются и сгущаются у экватора. В итоге картина силовых линий напоминает поля двух магнитных монополей (split-monopole field) — в северном полушарии линии направлены прямо от черной дыры, в южном — к черной дыре. Тороидальное магнитное поле (чьи линии направлены вдоль параллелей) также противоположно направлено в двух полушариях. Подобная конфигурация магнитных полей в соответствии с первым уравнением Максвелла рождает токовый лист в плоскости экватора, вдоль которого происходит магнитное пересоединение полей.
Слева направо: средняя радиальная скорость плазмы, средняя зенитная (θ) скорость, азимутальная (ϕ) составляющая магнитного поля в магнитосфере черной дыры. Зеленые линии обозначают линии полоидального магнитного поля Ashley Bransgrove et al. / Physical Review Letters, 2021
По данным моделирования, впервые магнитное пересоединение появляется около так называемой поверхности застоя, снаружи которой плазма движется от черной дыры, а внутри — поглощается ею. Так, плазмоиды, рожденные снаружи поверхности застоя, улетают прочь вдоль токового листа со скоростью, близкой к скорости света, тогда как рожденные внутри медленно, со скоростью меньше десятой части скорости света, движутся к горизонту событий. Скорость магнитного пересоединения в модели GRPIC оказалась равной одной десятой скорости света, что превышает скорость пересоединения в GRRMHD в 10 раз. Из-за этого плазмоиды в GRPIC успевают вырасти больше, чем в GRRMHD, до того, как их отбрасывает с релятивистской скоростью. Такое расхождение вызвано тем, что в GRRMHD используется упрощенная модель диффузии частиц, а в GRPIC плазма смоделирована из первых принципов.
Магнитосфера черной дыры в модели GRPIC (вверху) и GRRMHD (внизу), цвет отображает намагниченность плазмы Ashley Bransgrove et al. / Physical Review Letters, 2021
Также ученые провели магнитогидродинамическое моделирование в трехмерном режиме (GRRMHD2). В нем уже не наблюдалась осесимметричная картина пересоединения магнитного поля: трехмерные плазмоиды напоминают запутанные трубки конечной длины с более сложной топологией, чем у двумерных плазмоидов.
Слева: 3D-моделирование магнитосфер, зеленые трубки - линии магнитного поля, которые проникают через горизонт событий, карсные трубки - пересоединяющиеся линии магнитного поля. Справа: двумерный срез магнитосферы, цвет отображает намагниченность плазмы Ashley Bransgrove et al. / Physical Review Letters, 2021
В обеих моделях магнитный поток через поверхность черной дыры уменьшается экспоненциально быстро вне зависимости от силы магнитного поля в начале эксперимента (в случае сильно намагниченной плазмы и малого ларморовского радиуса) — а это подтверждает выполнение теоремы об отсутствии волос. Также физики выяснили, что итоговый заряд черной дыры равен нулю, то есть в результате размагничивания черная дыра снова стала черной дырой Керра.
Зависимость магнитного потока на горизонте событий от времени для вакуума (спад по степенному закону), в моделях GRRMHD (медленный экспоненциальный спад) и GRPIC (быстрый экспоненциальный спад) Ashley Bransgrove et al. / Physical Review Letters, 2021
Ученые обнаружили излучение при перезамыкании магнитных линий и посчитали общую диссипативную мощность, видимую при этом наблюдателем на бесконечности. Как и ожидалось, в магнитном поле выше миллиона гауссов и в пределе высокой намагниченности плазмы почти вся магнитная энергия переходит в излучение в жестком рентгеновском диапазоне, что со стороны может выглядеть как вспышка галактического магнетара. Авторы также отмечают, что в ходе «облысения» черной дыры может наблюдаться когерентное радиоизлучение, а также мазерное излучение, возникающее в результате столкновения гигантских плазмоидов с потоками плазмы.
Ранее мы писали о том, как ученые доказали теорему об отсутствии волос с помощью гравитационных волн, а также обсудили статью «Мягкие волосы черной дыры» о поправках к классической теореме об отсутствии волос с Эмилем Ахмедовым в материале «Уйдем по направлению световой бесконечности».
Планетологи оценили частоту падения на Землю двойников «динозаврового» астероида
Donald E. Davis
Планетологи оценили частоту падения на Землю крупных астероидов, которые способны создавать кратеры наподобие Чиксулуба и порождать массовые вымирания. Оказалось, что тела с диаметрами более 10 километров сталкиваются с нашей планетой один раз за 250–500 миллионов лет, причем более половины подобных астероидов сформировалось во внешних частях Главного пояса и по составу будут близки к углеродистым хондритам. Статья опубликована в журнале Icarus.
К настоящему времени ученым известно около 200 ударных кратеров на Земле, причем подавляющее большинство сохранившихся структур образовалось за последние 650 миллионов лет — более старые кратеры стерты за счет тектонических процессов и погребены под слоями отложений и лавы. При этом анализ пород из кратеров показывает, что ударники обладали составом, аналогичным метеоритами типа обыкновенных хондритов, что согласуется с теоретическими моделями малых тел, сближающихся с Землей, которые говорят о том, что источником таких тел является внутренняя часть Главного пояса астероидов. Однако астероид размером не менее 10 километров, создавший кратер Чуксулуб (третий по величине среди известных на Земле) и вызвавший мел-палеогеновое массовое вымирание, не вписывается в такую картину — ученые предполагают, что его состав был близок к углеродистым хондритам, что считается довольно редким явлением.
Дэвид Несворни (David Nesvorny), Уильям Ботке (William F. Bottke) и Симон Марчи (Simone Marchi) из Юго-западного исследовательского института решили разобраться в происхождении крупных тел, сталкивающихся с Землей. Для этого они при помощи суперкомпьютера Pleaides построили динамическую модель околоземных астероидов с диаметрами более пяти километров, которая отследила траектории 130 тысяч небесных тел, начинающиеся в Главном поясе, на протяжении сотен миллионов лет.
Ученые пришли к выводу, что за один миллиард лет с Землей сталкиваются 16–32 астероида с диаметром более пяти километров и 2–4 тела с диаметром более десяти километров, при этом около 60 процентов таких тел будут темными (малое альбедо из-за обилия углерода) примитивными астероидами, первоначально находившимися на орбитах в средней и внешней части Главного пояса (с длиной большой полуоси орбиты более 2,5 астрономических единиц). Именно таким телом и был прародитель Чиксулуба. В среднем тело такого масштаба сталкивается с нашей планетой один раз за 250–500 миллионов лет.
Если же говорить о внутренней части (длина большой полуоси орбиты менее 2,5 астрономических единиц) Главного пояса астероидов, то он служит источником большинства мелких и темных тел, сталкивающихся с Землей, а также почти 80 процентов ярких (высокое альбедо) тел с диаметрами более пяти километров.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые рассчитали угол падения «динозаврового» астероида.
Богатая углеродом атмосфера горячего юпитера указала на место его формирования
L. Calçada / ESO
Астрономы выяснили, что содержание углерода в атмосфере горячего юпитера Тау Волопаса b больше схоже с Юпитером, чем с Солнцем. Это означает, что планета сформировала свою внешнюю оболочку во внешней части протопланетного диска и лишь потом мигрировала ближе к своей звезде. Статья опубликована в The Astronomical Journal.
Горячие юпитеры предоставляют для астрономов уникальные природные лаборатории — эти газовые экзогиганты находятся достаточно близко к своим звездам, чтобы их внешние слои нагревались до экстремальных температур, порой сравнимых с фотосферами звезд. Аналогов подобных планет нет в Солнечной системе, а химия и динамика атмосфер горячих юпитеров до сих пор плохо изучены, как и механизмы их формирования.
Группа астрономов во главе с Стефаном Пеллетье (Stefan Pelletier) из Института исследований экзопланет Монреальского университета опубликовала результаты анализа данных наблюдений за экзопланетой Тау Волопаса b (τ Boo b), которая обращается вокруг желто-белой звезды, входящей в двойную систему, расположенную в 51 световом годе от Солнца. Этот горячий юпитер был одной из первых обнаруженных экзопланет и неоднократно наблюдался телескопами, которые помогли оценить его параметры и обнаружить от него радиоизлучение. Экзопланета обладает массой 6,24 масс Юпитера, а год на ней длится всего 3,31 земных дня. Новые наблюдения велись при помощи спектрографа SPIRou, установленного на телескопе CFHT, в период с апреля 2019 года по июнь 2020 года. Целью работы было определение характеристик дневной атмосферы экзопланеты.
Ученые не нашли в атмосфере τ Boo b паров CH4, CO2, HCN, TiO, C2H2 или NH3, а также обнаружили близкую к солнечному и аналогичное юпитерианскому концентрацию CO и крайне малое содержание водяного пара. Увеличенное содержание угарного газа и отсутствие водяного пара противоречит идее о том, что планета могла сформировалась в протопланетном диске с составом, аналогичным составу Солнечной системы.
Соотношения C/H, O/H и C/O, полученные для τ Boo b, трудно объяснить в рамках стандартной модели образования планет в околозвездном диске путем аккреции вещества на ядро. Предполагается, что эта экзопланета аккрецировала большую часть своей внешней оболочки во внешней части протопланетного диска, богатой СО и расположенной за снеговой линией H2O, и в дальнейшем мигрировала ближе к звезде, по пути мало захватывая планетезимали.
Ранее мы рассказывали о том, как необычная атмосфера горячего юпитера подтвердила механизм планетарной миграции.
S. Fatigoni et al. / Astronomy & Astrophysics, 2021
Астрономы при помощи наземного радиотелескопа SRT построили самую подробную радиокарту спиральной галактики Туманность Андромеды. Она позволила лучше изучить структуру галактики и ее свойства, а также составить каталог фоновых источников. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
Туманность Андромеды (или M31) представляет собой самую крупную галактику Местной группы и ближайшую к Млечному Пути спиральную галактику. Она находится на расстоянии около 2,5 миллиона световых лет от нашей галактики и движется в ее сторону. Для астрономов она представляет интерес как с точки зрения исследования процессов звездообразования и звездной динамики, так и с точки зрения исследований в области формирования и эволюции галактик.
Группа астрономов во главе с Софией Фатигони (Sofia Fatigoni) из Университета Британской Колумбии построила самую подробную карту Туманности Андромеды и ее окрестностей в диапазоне частот микроволнового диапазона 1—22 гигагерц. Наблюдения велись при помощи 64-метрового полноповоротного радиотелескопа SRT (Sardinia Radio Telescope) и заняли 66 часов, целью ученых было улучшить понимание морфологии галактики и физических процессов, которые идут внутри нее.
S. Fatigoni et al. / Astronomy & Astrophysics, 2021
Анализ данных, полученных телескопом SRT, а также данных с Эффельсбергского радиотелескопа и инфракрасных карт галактики позволил оценить общую скорость звездообразования в галактике в 0,19 массы Солнца в год. Спиральные рукава галактики плохо различимы в радиодипазоне, однако видно кольцо, очерчивающее диск М31. Радиотепловое излучение в кольце связано с процессами звездообразования, в то время как в центральной области М31 свободно-свободное (тормозное) излучение может быть связано с высокой плотностью старых звезд, подобных Солнцу. Нетепловое излучение внутри кольца рождается в результате движения частиц космических лучей в магнитном поле в межзвездной среде галактики. Профили нетеплового излучения однородны вдоль кольца, это значит что величина поля в кольце мало меняется.
При этом обнаружился неожиданный факт — корреляция между потоками нетеплового и микроволнового излучения в балдже галактики, что необычно, так как там процессы звездообразования идут медленно. Дальнейшие наблюдения должны помочь установить природу этого нетеплового излучения из центральной области M31. Кроме того, исследователи составили каталог из 93 точечных источников излучения, таких как звезды, галактики и другие объекты, которые видны на фоне Туманности Андромеды, и идентифицировали пять новых кандидатов в остатки сверхновых в галактике.
Ранее мы рассказывали, как астрономы случайно открыли экстремально бедное металлами шаровое скопление в Туманности Андромеды.
МОСКВА, 30 июл — РИА Новости. Ученые, работающие на детекторе STAR в Брукхейвенской национальной лаборатории в США, сообщили о том, что им удалось получить убедительные доказательства двух физических явлений, предсказанных более 80 лет назад, — образование вещества непосредственно из света и того, что магнетизм может изгибать поляризованные фотоны в вакууме. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Детектор STAR — один из четырех экспериментов на коллайдере релятивистских ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США. Основное открытие состоит в том, что пары электронов и позитронов — частицы вещества и антивещества — могут быть созданы непосредственно путем столкновения очень энергичных фотонов, которые представляют собой квантовые "пакеты" света.
Это преобразование энергичного света в материю — прямое следствие знаменитого уравнения Эйнштейна E = mc2, в котором говорится, что энергия и материя, или масса, взаимозаменяемы. Ядерные реакции на Солнце и на атомных электростанциях регулярно превращают вещество в энергию. Теперь ученые преобразовали световую энергию назад в материю непосредственно за один шаг.
Второй результат показывает, что путь света, проходящего через магнитное поле в вакууме, изгибается по-разному, в зависимости от того, как этот свет поляризован. Такое зависящее от поляризации отклонение, известное как двойное лучепреломление, происходит, когда свет проходит через определенные материалы.
Оба результата были получены благодаря способности детектора RHIC STAR измерять угловое распределение частиц, образующихся при скользящих столкновениях ионов золота, движущихся почти со скоростью света. Таких возможностей не существовало, когда в 1934 году физики Грегори Брейт и Джон Уиллер впервые описали гипотетическую возможность столкновения легких частиц с образованием пар электронов и их аналогов из антивещества, известных как позитроны.
"В своей статье Брейт и Уиллер отметили, что это практически невозможно сделать, — приводятся в пресс-релизе Брукхейвенской лаборатории слова одного из авторов исследования, физика Чжанбу Сю (Zhangbu Xu), члена коллаборации RHIC STAR. — Лазеров тогда еще не было. Но Брейт и Уиллер предложили альтернативу — ускорение тяжелых ионов. И это именно то, что мы делаем в RHIC".
Ученые разогнали ионы золота до 99,995 процента скорости света в двух кольцах коллайдера. "У нас есть два облака фотонов, движущихся в противоположных направлениях с достаточной энергией и интенсивностью, чтобы, когда два иона скользят мимо друг друга, не сталкиваясь, эти фотонные поля могли взаимодействовать", — объясняет Сю.
Физики STAR отслеживали взаимодействия и искали предсказанные электрон-позитронные пары. Но такие пары частиц могут быть созданы в том числе с помощью кратковременных состояний "виртуальных" фотонов. Чтобы отличить реальные фотоны от виртуальных, авторы анализировали закономерности углового распределения каждого электрона по отношению к его позитрону-партнеру. Эти паттерны распределения различаются для пар, образованных взаимодействием реальных и виртуальных фотонов.
"Мы также измерили энергию, массовое распределение и квантовые числа систем. Они согласуются с теоретическими расчетами и подтверждают, что это могло произойти с реальными фотонами, — говорит еще один участник исследования, Дэниел Бранденбург (Daniel Brandenburg), научный сотрудник Брукхейвенской лаборатории. — Наши результаты представляют собой четкое свидетельство прямого одноэтапного создания пар "материя — антивещество" в результате столкновений света, как первоначально предсказывали Брейт и Уиллер".
Еще в одном эксперименте ученые доказали, что поляризация влияет на взаимодействие света с магнитным полем в вакууме. Этот эффект, подобный тому, как зависящее от длины волны отклонение разделяет белый свет на радугу, был предсказан еще в 1936 году. Но в эксперименте явление поляризационно-зависимого отклонения света в вакууме наблюдали впервые. https://ria.ru/20210730/fotony-1743632531.html
Открыта огромная экзопланета, год на которой длится 1,1 млн лет
Человечество открыло уже тысячи экзопланет, некоторые из которых очень необычные. Одна из них — экзопланета, которая в шесть раз больше Юпитера и делает один оборот вокруг своей звезды за 1,1 млн лет, что является рекордным значением для всех известных науке экзопланет! Но это ещё не единственное уникальное её свойство!
Планета получила название COCONUTS-2b, её звезда — COCONUTS-2А, а сама система — COCONUTS-2. Такие названия они получили в честь обзора неба Cool Companions On Ultrawide Orbits (COCONUTS), благодаря которому они были исследованы.
COCONUTS-2b и её звезда COCONUTS-2А. Credit: Zhoujian Zhang.
На самом деле эта экзопланета была найдена ещё в 2011 году инфракрасным космическим телескопом NASA Wide-field Infrared Survey Explorer, но тогда она была идентифицирована как холодный коричневый карлик, не вращающийся вокруг других звёзд. Однако астроном из Гавайского университета в Маноа Чжоуцзянь Чжан (Zhoujian Zhang), использовав вместе с коллегами обзор COCONUTS, идентифицировал объект как планету массой примерно в 6 масс Юпитера. Этот газовый гигант вращается вокруг звезды COCONUTS-2А, которая на 30% меньше и в 10 раз моложе Солнца, на расстоянии в среднем около 6470 астрономических единиц (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца, это примерно 150 млн километров) от неё. Из-за этого её орбитальный период составляет рекордные 1,1 млн лет!
Система COCONUTS-2 расположена от нас на расстоянии лишь 35 световых лет. Это очень близко по меркам Вселенной (но для людей это всё равно пока непреодолимое расстояние). Ещё одна интересная особенность COCONUTS-2b заключается в том, что она принадлежит к тому небольшому числу экзопланет, которые были открыты методом прямого наблюдения. И это ближайшая к Земле экзопланета, обнаруженная данным методом!
Исследователи объясняют, что COCONUTS-2b удалось обнаружить именно благодаря удалённости от родительской звезды вкупе с тем, что экзопланета до сих пор остается довольно тёплой. Её температура составляет около +161 °C (или 434К), благодаря чему инфракрасного излучения экзопланеты достаточно для наших приборов. Такая температура сохраняется из-за возраста COCONUTS-2b, который оценивается примерно в 800 млн лет. Это остаточное тепло от её образования. При этом массы экзопланеты недостаточно для поддержания термоядерных реакций в её недрах, что бы отнесло COCONUTS-2b к коричневым карликам.
Ученые ответили на вопрос, как планеты вроде выдуманного Татуина появляются и выживают у двойных звезд
Космическая сказка-эпопея «Звездные войны» после своего появления более 40 лет назад стала не только уникальным культурным феноменом, но и любопытным пророчеством в области астрономии. Только в начале XXI века ученые нашли несколько экзопланет, находящихся в системах двойных звезд, совсем как Татуин, где родился Энакин Скайуокер. Правда, до недавнего времени механизм возникновения таких массивных объектов оставался загадкой — ведь одно из светил должно было буквально разбрасывать вещество протопланетного диска, не давая планетезималям в нем формироваться.
Сейчас известно сразу несколько планет, вращающихся вокруг двух звезд, так что мы знаем наверняка: нечто подобное Татуину в реальном мире существовать может. Проблема в том, что описать возникновение подобных тел в двойных звездных системах довольно трудно. Как правило, меньшее светило еще на ранних стадиях формирования протопланетного диска играет роль «миксера». Вещество в нем из-за гравитационных возмущений двигается слишком быстро, и планетезимали не могут сформироваться. В итоге газ с пылью в лучшем случае слипаются в астероиды и кометы, а большая часть материи просто падает на звезды.
Главной гипотезой появления планет в системах двойных звезд считается процесс захвата «сирот» из окружающего пространства (двойные системы в этом плане гораздо эффективнее одинарных). Но у специалистов из Института внеземной физики Общества Макса Планка (Германия) и Кембриджского университета (Великобритания) — другое мнение. Авторы новой научной работы — Роман Рафиков (Roman Rafikov) и Кедрон Силсби (Kedron Silsbee) — разработали более детальную компьютерную модель, чем использованные ранее. Результаты симуляций с ее применением будут опубликованы в следующем номере журнала Astronomy and Astrophysics.
Отличие усовершенствованной модели заключается в большем количестве параметров развивающейся планетной системы, которые берут в расчет. Например, Рафиков и Силсби приняли во внимание гравитационное влияние самого протопланетного диска на процесс формирования планетезималей. Оказалось, при определенных условиях он здорово помогает компенсировать возмущения от второй звезды.
Ранее в качестве основного механизма замедления вещества, без чего пыль может «слипнуться» в более крупные тела, рассматривалось только ее торможение в сравнительно плотном облаке газа. Но влияние дополнительного светила в системе не позволяло мельчайшим фрагментам твердой материи формировать более крупные объекты. Вместо этого они сталкивались на слишком большой скорости и банально испарялись от выделившейся энергии.
Новая, детализированная модель, в свою очередь, после череды симуляций показала рамки условий, при которых планеты все же могут формироваться в системах с двумя светилами. Для этого протопланетный диск должен иметь форму как можно более близкую к круговой. А до того, как вторая звезда начнет вносить заметные возмущения в него, планетезимали должны успеть «дорасти» хотя бы до десяти километров в поперечнике. В таком случае все вполне реально, и компьютерное моделирование демонстрирует успешное «рождение» планетной системы.
Для примера в своих расчетах Рафиков и Силсби взяли параметры реально существующей системы — альфы Центавра. На самом деле, звезд там три, но Проксима маленькая и очень далеко от крупных двух, так что существенного влияния на образование планет оказать не должна была. Причем около нее экзопланеты обнаружены (подтверждены), а вот около α Centauri A и B, близких по размеру к нашему Солнцу, выявлены только кандидаты. И новое моделирование подтверждает возможность их существования. https://naked-science.ru/article/astron … iple-stars
Ученые получили новое объяснение существования озер на Марсе, и это не вода
Сеть странных объектов, обнаруженных под поверхностью на южном полюсе Марса, в конце концов, может быть, вовсе не озерами с жидкой соленой водой.
Согласно новому анализу, странные блестящие пятна на радиолокационных данных, полученных с орбитального зонда Mars Express, могут быть замороженной глиной, в частности, водного силиката алюминия или минералов смектита.
«На сегодняшний день все предыдущие статьи могли только указать на пробелы в аргументе об озерах. Мы первые кто демонстрирует, что другой материал является наиболее вероятной причиной наблюдений», — сказал планетолог Исаак Смит из Института планетологии и науки Йоркский университет в Канаде.
«Теперь наша статья предлагает первую правдоподобную и значительно более вероятную альтернативную гипотезу для объяснения наблюдений MARSIS».
Сага началась, когда группа ученых заметила что-то странное в данных, собранных с MARSIS, радарного эхолота, прикрепленного к Mars Express. Под южной полярной ледяной шапкой Марса находилась область, которая сильно отражала радиолокационный сигнал. Команда обнаружила, что это соответствует большому карману с жидкой водой — подповерхностному озеру.
Последующие исследования показали, что этот регион был не один. Еще три действительно блестящих пятна были обнаружены в данных MARSIS. Это предполагало место, в котором Марс мог бы быть обитаемым для экстремофильных, хемосинтетических (живущих за счет химических реакций, а не солнечного света) микробной жизни.
Но другие ученые обнаружили серьезную проблему: на Марсе действительно очень холодно. В недавней статье было обнаружено, что слишком холодно для больших резервуаров с жидкой водой, даже насыщенной солью, что снижает температуру замерзания жидкости. Что, в свою очередь, оставило гигантский вопросительный знак, нависший над красной планетой: если блестящие пятна не являются жидкой водой, что это такое?
Изучив данные, Смит считает, что он и его коллеги нашли очень правдоподобное объяснение.
«Твердые глины, замороженные до криогенных температур, могут давать отражения. Наше исследование сочетало теоретическое моделирование с лабораторными измерениями и наблюдениями с помощью дистанционного зондирования», — сказал он.
Он пояснил, что смектитовая глина присутствует почти на 50 процентах поверхности Марса, причем большая ее концентрация наблюдается в южном полушарии, особенно в южных высокогорьях. Марсоход Curiosity исследовал смектитовые отложения в древнем высохшем дне озера.
Есть также множество свидетельств того, что жидкая вода присутствовала на южном полюсе Марса в прошлом, более 100 миллионов лет назад.
Смит и его команда полагают, что в это время могли образоваться смектитовые глины, которые впоследствии были погребены под южной полярной ледяной шапкой. Любой лед, потерянный из глинистого слоя, будет восполнен из ледяной шапки выше или замороженной почвы под ним.
Команда проверила свою гипотезу с образцами кальций-монтмориллонитовой глины, которой, как известно, много на Марсе, заморозив ее до 230 К (около -43 градусов по Цельсию или -45 градусов по Фаренгейту) и измерив ее диэлектрическую проницаемость — свойство подобрано георадаром. Они нашли это совместимым с данными MARSIS.
Они также использовали моделирование для оценки мощности эха, которая будет наблюдаться с помощью MARSIS в различных сценариях, и снова обнаружили, что обнаружение смектитовой глины было правдоподобным объяснением сигнала.
Жидкая вода все еще может быть объяснена, если Марс нагревается изнутри — что может быть возможно, учитывая недавние свидетельства, что планета геологически и вулканически активна. Но мы не знаем, есть ли такая активность ниже южного полюса. Смектитовая глина дает ответ, который не требует непроверенного фактора.
«Озера подо льдом оставляют больше вопросов без ответа, чем ответов. Более простой ответ состоит в том, что материал, который, как мы теперь знаем, существует на южном полюсе Марса, лучше объясняет аномальные наблюдения, чем экстраординарное заявление о водоемах с жидкой водой», — сказал Смит.
Итальянские астрономы открывают новое скопление звезд
Астрономы из Италии сообщают об обнаружении нового скопления звезд в рамках обзора неба YMCA (Yes, Magellanic Clouds Again) survey. Эта вновь открытая группа звезд, получившая название YMCA-1, может оказаться древним и очень далеким скоплением звезд Млечного пути.
Скопления звезд представляют собой группы звезд, имеющих общее происхождение, которые остаются гравитационно связанными друг с другом на протяжении некоторого времени. Они очень важны для астрономов, поскольку они могут помочь изучать и моделировать процессы эволюции звезд. В общем, скопления звезд делятся на две крупные категории: рассеянные скопления и шаровые скопления.
YMCA представляет собой оптический обзор неба, проведенный при помощи 2,6-метрового телескопа VLT survey telescope (VST), предназначенного для исследования периферийных областей Большого и Малого Магеллановы Облаков (БМО и ММО). Одной из целей обзора неба YMCA является поиск неизвестных звездных систем, таких как звездные скопления, расположенные на периферии Большого и Малого Магеллановых Облаков. До настоящего времени при помощи этого обзора неба удалось обнаружить 80 скоплений звезд внутри БМО и его окрестностей.
Теперь команда астрономов под руководством Массимилиано Гатто (Massimiliano Gatto) из Неаполитанского университета, Италия, сообщает об обнаружении нового скопления звезд при анализе архивных данных, собранных при помощи обзора неба YMCA. Это новое скопление звезд, которое получило обозначение YMCA-1, было идентифицировано во время поисков мелкомасштабных избыточных плотностей распределения звезд в фотометрических данных, собранных при помощи обзора неба YMCA.
Система YMCA-1 была сначала замечена как не внесенная в каталог звездная система, расположенная примерно в 13 градусах к Востоку от центра БМО. Повышенная плотность распределения звезд имеет уровень значимости 12,2 сигмы, по сравнению с фоновой плотностью, и легко различима в пределах скопления.
Эти данные позволили команде получить фундаментальные параметры скопления звезд YMCA-1. Было обнаружено, что возраст скопления составляет примерно 12,6 миллиарда лет, и скопление бедное металлами – имея металличность порядка -2,0. Система расположена на расстоянии примерно 342 000 световых лет от центра нашей Галактики, а ее эффективный радиус оценивается примерно в 15,6 светового года, выяснили авторы.
Кольца Сатурна сейчас выглядят намного ярче, чем обычно
Credit: NASA
2 августа 2021 года Сатурн окажется в противостоянии с Солнцем. Как вы знаете, во время противостояний блеск, видимый диаметр и продолжительность ночной видимости планет максимальны. Но у Сатурна есть одна уникальная особенность — это его заметные кольца, состоящие из мельчайших частичек. Благодаря прямому освещению (а оно именно такое во время противостояний) блеск колец намного увеличивается! В обычных условиях они такой же яркости как и сама планета.
Увеличению яркости колец способствуют два физических механизма. Ключевым является эффект противостояния или эффект Зелигера. Когда мы смотрим на кольца во время противостояния и в течение нескольких дней до и после него, Солнце светит прямо на частицы в кольце и они не отбрасывают теней друг на друга. Первым объяснил этот эффект немецкий астроном Хуго фон Зелигер в 1887 году.
Вторым фактором увеличивающим яркость колец, является эффект когерентного обратного рассеяния. Когда источник света светит прямым светом на объект состоящий из крошечных пылевидных частичек, многократные отражения объединяются и отражаются назад к наблюдателю. https://aboutspacejornal.net/2021/07/31/кольца-сатурна-сейчас-выглядят-намно/
Астероид Лютеция
Credit: European Space Agency
Астероид Лютеция (21Lutetia) был открыт 15 ноября 1852 года Германом Гольдшмидтом с балкона своей квартиры в Париже. Это был первый астероид, открытый астрономом — любителем. Так как астероид был открыт в Париже, то и назван по древнему латинскому названию этого места.
Несмотря на то, что Лютеция относится к первой сотне обнаруженных астероидов, основные данные о ней стали известны лишь в 2010 году, когда космический аппарат «Розетта», разработанный Европейским космическим агентством и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), пролетел около него на расстоянии всего 3168 км, сделав множество снимков и передав некоторые научные данные.
Лютеция обращается вокруг Солнца на расстоянии примерно 2,4 а.е. во внутренней части пояса астероидов. Её орбита лежит в плоскости эклиптики и умеренно эксцентрична. Орбитальный период составляет 3,8 года. Была рассчитана масса астероида — 1,7⋅1018 кг, которая оказалась значительно меньше первоначальных оценок, сделанных с Земли. Тем не менее при габаритах объекта всего 121×101×75 км, астероид имеет очень высокую плотность — 3,4 г/смі, что почти в 2 раза выше плотности многих других астероидов Главного пояса.
Это говорит о том, что астероид содержит значительное количество железа, но, по мнению большинства исследователей, вряд ли он имеет полностью сформированное ядро. Его поверхность не содержит оливина. Полученные данные в сочетании высокой плотностью пород свидетельствуют о том, что каменное вещество астероида состоит, вероятно, из энстатитовых или углеродистых хондритов.
Астероид покрыт многочисленными ударными кратерами. На поверхности, которую удалось сфотографировать, имеется около 350 кратеров размером от сотен метров до нескольких километров. Внутренняя часть астероида представляет собой монолит, а не груду обломков, как многие мелкие астероиды. Большинство кратеров образовались около 3,6 миллиарда лет назад. По мнению учёных, Лютеция, вероятно, сохранилась почти нетронутой на протяжении этого времени и представляет собой примитивную недоразвитую мини-планету. https://aboutspacejornal.net/2021/08/01/астероид-лютеция/
Яркость Новой Лисички 2021 растет
Согласно последним фотометрическим и визуальным оценкам, опубликованным на сайте Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд (aalert.in/txNCX), блеск Новой Лисички 2021 (V606 Vul) в данный момент находится на уровне +10,5 зв. вел. По скорости и характеру изменения блеска ее можно отнести к классу медленных новых звезд. Координаты новой: R.A. 18h57m30.95s, Decl. +16°53’39.6″ (J2000.0).
Вспышка была обнаружена 16 июля 2021 года в 14:48 мск. вр. любителем астрономии из Японии Коичи Итагаки как объект +12,0 зв. вел. Она также была независимо обнаружена 15 июля 2021 года в 12:07 мск. вр. на Паломарской обсерватории в рамках проекта Zwicky Transient Facility при блеске +19,9 зв. вел. (aalert.in/tv7SV). Прародителем вспышки скорее всего является звезда PSO J202107.703+291409.136 блеском +21,9 зв. вел. Согласно данным автоматического обзора всего неба ASAS-SN, начиная с 27 февраля 2015 года эта звезда никак не проявляла себя (aalert.in/7Zxrb).
Новые звезды — это пары звезд, состоящие из белого карлика, который «ворует» материю с близкой звезды-компаньона. Когда сворованная материя (в основном водород) достигает критического состояния, то происходит термоядерная реакция в ходе которой сгорает водород, скопившийся на поверхности белого карлика. Данное термоядерное событие и есть вспышка «Новой звезды», хотя в реальности это старые звезды. https://aboutspacejornal.net/2021/08/01/яркость-новой-лисички-2021-растет/
«Хаббл» наблюдает тройное столкновение между галактическими соседями
Зрелищное трио галактик занимает центральное место на этом снимке, сделанном при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») НАСА/ЕКА, где запечатлены три галактики, действующие друг на друга гравитационно, словно тянущие каждый в свою сторону лебедь, рак и щука из известной басни. Эта система – известная как Arp 195 – представлена в Атласе пекулярных галактик, списке, включающем самые необычные и удивительные галактики нашей Вселенной.
Время для наблюдений с использованием космического телескопа Hubble ценится дороже золота, поэтому астрономы не теряют зря ни секунды. Расписание наблюдений, проводимых при помощи «Хаббла», рассчитывается с использованием компьютерного алгоритма, который время от времени дает возможность делать дополнительные, «бонусные» снимки между продолжительными наблюдательными кампаниями.
Этот снимок, запечатлевший трио сталкивающихся галактик в системе Arp 195, является как раз одним из таких «бонусных» снимков.
Дополнительные наблюдения, подобные этим, позволяют не только получить живописные снимки – они также помогают идентифицировать перспективные научные цели, которые в дальнейшем могут стать объектами подробных наблюдений, проводимых при помощи телескопов нового поколения, например, при помощи строящегося космического телескопа James Webb («Джеймс Уэбб») НАСА/(американское космическое агентство)ЕКА(европейское космическое агентство)/ККА (канадское космическое агентство). https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 0802142127
Нейтронные звезды имеют горы миллиметровых размеров*
Компактные останки звезд оказались даже ближе к гладкой идеальной сфере, чем это предполагали ученые.
Нейтронные звезды могут оказаться одними из самых совершенных сферических объектов в космосе. Потому что даже самые высокие возвышения на их поверхности составляют лишь доли миллиметра, предполагает новая модель. Причина этого чрезмерного сглаживания - огромная сила тяжести компактных останков звезд. Их притяжение настолько сильное, что нивелирует практически любую неровность. Правда, до сих пор предполагалось, что «горы» на нейтронных звездах могут быть высотой не менее нескольких сантиметров.
Когда массивные звезды взрываются сверхновой, после взрыва остается либо черная дыра, либо нейтронная звезда. Эти компактные остатки звезд имеют размер всего около двенадцати километров, но могут конденсировать в себе вдвое большую массу, чем наше Солнце. В результате вещество в них оказывается настолько сильно сжатым, что электроны и протоны внутри нейтронных звезд сливаются, образуя нейтроны и переходя в экзотическое сверхтекучее состояние.
Насколько неровной может быть нейтронная звезда?
Нейтронные звезды - одни из самых экзотических объектов в космосе. Их гравитация настолько велика, что чуть большее увеличение массы заставило бы их коллапсировать в черную дыру. Это поднимает вопрос о том, какова поверхность этих остатков звезд. По Земле и другим планетам известно, что гравитация играет решающую роль в том, насколько высокие горы могут образовываться на небесном теле. Чем сильнее сила тяжести, тем меньше их высота над уровнем условного моря.
Но что это значит для «гор» нейтронной звезды? «В последние 20 лет прилагались все большие усилия, чтобы выяснить, насколько высоко могут подняться возвышения, прежде чем кора нейтронной звезды разорвется, и гора больше не сможет удерживаться», - объясняет Фабиан Гиттинс из Университета Саутгемптона. Предыдущие модели предполагали, что нейтронные звезды могут отклоняться от идеальной сферической формы максимум на несколько миллионных долей - поэтому их горы могут достигать максимальной высоты в несколько сантиметров.
Десятые доли миллиметра вместо нескольких сантиметров
Но новая модель Гиттинса и его коллег противоречит этому предположению. В ней они реконструировали физические условия нейтронной звезды и их влияние на возвышения коры звезды. Согласно распространенному предположению, кора останков звезды состоит из кристаллического железа, которое с увеличением глубины превращается в изотопы, обогащенные нейтронами. Ниже начинается область, в которой существуют только нейтроны.
Моделирование показало, что вопреки тому, что предполагалось ранее, даже горы сантиметрового размера не могут выдержать условия нейтронной звезды. Вместо этого, как сообщает Гиттинс, огромная гравитация нейтронных звезд допускает возвышения лишь около десятой доли миллиметра в высоту. Следовательно, самые высокие горы на нейтронной звезде имеют высоту всего в сотую часть от высоты, которую считали возможной ранее.
Почти идеальные сферы
Все это означает, что нейтронные звезды представляют собой даже более совершенные сферы, чем предполагалось ранее. «Эти результаты означают, что нейтронные звезды представляют собой удивительно сферические объекты», - говорит Гиттинс. Это также может иметь влияние и на астрономические наблюдения. «Наряду с прочим, может быть даже труднее наблюдать гравитационные волны от вращающихся нейтронных звезд, чем считалось ранее», - объясняет исследователь. Потому что, если нейтронные звезды имеют неровности на своей поверхности, они могут производить более заметные колебания в пространстве-времени при их вращении.
Пока что чувствительности обсерваторий гравитационных волн, таких как LIGO и Virgo, недостаточно для обнаружения таких слабых пространственно-временных колебаний. Но астрофизики надеются, что будущие детекторы смогут проникать и в эти диапазоны сигналов. https://kosmos-x.net.ru/news/nejtronnye … 08-02-6378
На Меркурии валуны встречаются примерно в 30 раз реже, чем на Луне
Международная группа планетологов из России, Финляндии и США впервые проанализировала факторы, определяющие количество валунов на поверхности Меркурия. Описание исследований и выводы ученые опубликовали в журнале Iсarus, посвященном вопросам изучения Солнечной и других планетных систем.
Фотографии валунов на Меркурии, сделанные американской автоматической межпланетной станцией Messenger. Фото: NASA
Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы, ближайшая к Солнцу, немногим больше Луны, а их поверхности схожи. Исследователи изучили 3 тыс. изображений поверхности Меркурия, полученные в 2015 году на последней фазе полетов над ним автоматической межпланетной станции Messenger. Им удалось отметить лишь 14 валунов размером до 5 метров (более мелкие объекты неразличимы). Затем ученые промониторили снимки лунной поверхности. Разрешение снимков Луны (сделаны автоматической станцией Lunar Reconnaissance Orbiter, запущенной к Луне в 2009 году) гораздо лучше. Поэтому для проведения корректного сравнения с меркурианскими «портреты» спутника Земли пришлось специально «ухудшить» — до качества фотографий Меркурия.
«Сопоставление материалов привело нас к выводу о том, что на Меркурии валуны встречаются примерно в 30 раз реже, чем на Луне. Конечно, это количественное соотношение не является точным. Тем не менее, мы можем уверенно сделать вывод, что валуны на Меркурии — явление гораздо более редкое, чем на Луне», — подчеркивает Михаил Креславский, научный сотрудник Калифорнийского университета.
Разница определяется тремя факторами, полагают ученые. Первый — микрометеоритный поток на Меркурий. Из-за близости планеты к Солнцу он более чем в 50 раз обильнее и в 1,5–5,5 раз быстрее потока на Луну. Микроскопические частицы межпланетной пыли, ударяясь о меркурианские валуны, стачивают их подобно абразивному материалу почти в 15 раз быстрее, чем на Луне.
Второй фактор — более толстый слой реголита (сыпучего грунта) на поверхности Меркурия, «продукт» того же интенсивного микрометеоритного потока. Благодаря особой толщине реголита космические объекты размером в десятки метров, ударяясь о Меркурий, слабее «травмируют» планету и выбивают из ее грунта гораздо меньше валунов. Стирание валунов микрочастицами в сочетании с эффектом толстого реголита, возможно, основное условие, объясняющее незначительное количество валунов на Меркурии, предполагают планетологи.
Третий фактор — циклические изменения температуры, которые происходят на Меркурии в течение солнечного дня (он равен 176 земным суткам). Как самый близкий к Солнцу, Меркурий отличается наибольшими перепадами температуры из всех планет Солнечной системы: от -180°C до +430°.
«Большое термическое напряжение, которое в 2,5 раза сильнее, чем на Луне, вызывает быструю усталость материала, многочисленные крупные и микротрещины и — в конечном счете — разрушение валунов. На Луне же срок их “жизни” достигает 100 млн лет», — поясняет Мария Грицевич, старший научный сотрудник Уральского федерального университета и Финского института геопространственных исследований, доцент планетных исследований Университета Хельсинки.
Таким образом, сравнительно небольшое количество валунов на Меркурии ученые обусловливают и более редкими случаями образования, и более быстрым процессом разрушения.
«Наш анализ ограничен низким качеством большинства имеющихся изображений поверхности Меркурия и очень ограниченным количеством снимков с высоким разрешением. Исследования могут быть продолжены по итогам следующей миссии к Меркурию. Новая автоматическая станция Европейского космического агентства с японским участием, BepiColombo, запущена в октябре 2018 года и, по планам, достигнет Меркурия в декабре 2025 года», — поясняет Мария Грицевич.
Отметим, валуны — осколки горной породы, которые образуются в результате метеоритных ударов о поверхность планеты и располагаются в областях свежих ударных кратеров диаметром в сотни метров и шире. Их точный возраст оценить затруднительно, однако тот факт, что они глубже по сравнению с сильно деградированными кратерами аналогичного размера, указывает на их относительную молодость.
Информация предоставлена пресс-службой Уральского федерального университета
Астрономы исследуют слоеную структуру атмосферы коричневого карлика
Атмосфера коричневого карлика интересует ученых из-за сходства этих планет с суперюпитерами, атмосферу которых сложно изучить детально, - пишет eurekalert.org The Astronomical Journal.
Юпитер может быть опасной планетой нашей солнечной системы, потому что это самая массивная планета, но на самом деле это коротышка по сравнению со многими планетами-гигантами, расположенными вокруг других звезд.
Эти инопланетные миры, называемые суперюпитерами, весят в 13 раз больше массы Юпитера. Астрономы проанализировали состав некоторых из этих монстров, но было трудно детально изучить их атмосферу, потому что эти газовые гиганты теряются в сиянии своих родительских звезд.
Однако у исследователей есть заменитель: атмосферы коричневых карликов, так называемых несостоявшихся звезд, масса которых до 80 раз превышает массу Юпитера. Эти массивные объекты образуются из коллапсирующего облака газа, как и звезды, но им не хватает массы, чтобы стать достаточно горячими и поддерживать ядерный синтез в их ядрах, который приводит в действие звезды.
Вместо этого коричневые карлики имеют родство с суперюпитерами. Оба типа объектов имеют одинаковую температуру и чрезвычайно массивны. У них также сложная, разнообразная атмосфера. Единственная разница, думают астрономы, - это их родословная. Суперюпитеры образуются вокруг звезд; коричневые карлики часто образуются изолированно.
Группа астрономов во главе с Еленой Манджавакас из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, испытала новый способ наблюдать сквозь облачные слои этих кочевых объектов. Исследователи использовали инструмент в обсерватории У. М. Кека на Маунакее на Гавайях, чтобы изучить в ближнем инфракрасном свете цвета и вариации яркости структуры слоистого облака в соседнем свободно плавающем коричневом карлике, известном как 2MASS J22081363 + 2921215.
Инструмент обсерватории Кека, называемый многообъектным спектрографом для инфракрасных исследований (MOSFIRE), также проанализировал спектральные отпечатки различных химических элементов, содержащихся в облаках, и то, как они меняются со временем. Астрономы впервые использовали MOSFIRE в исследованиях такого типа.
Эти измерения предложили Манджавакас целостное представление об атмосферных облаках коричневого карлика, предоставив больше деталей, чем предыдущие наблюдения этого объекта. Эта методика, впервые примененная в ходе наблюдений Хаббла, сложна для наземных телескопов из-за загрязнения земной атмосферой, которая поглощает волны определенных длин инфракрасного излучения. Скорость поглощения изменяется в зависимости от погоды.
«Единственный способ сделать это с Земли - использовать инструмент Кека MOSFIRE с высоким разрешением, потому что он позволяет нам наблюдать несколько звезд одновременно с нашим коричневым карликом, - сказала Манджавакас, бывший штатный астроном обсерватории Кека и ведущий автор исследования. - Это позволяет нам скорректировать загрязнение, вносимое атмосферой Земли, и измерить истинный сигнал от коричневого карлика с хорошей точностью. Таким образом, эти наблюдения являются доказательством того, что MOSFIRE может проводить подобные исследования атмосферы коричневого карлика».
Она решила изучить именно этого коричневого карлика, потому что он очень молодой и поэтому очень яркий. Его масса и температура аналогичны таковым у соседней гигантской экзопланеты Beta Pictoris b, обнаруженной в 2008 году на изображениях в ближнем инфракрасном диапазоне, сделанных Очень Большим телескопом Европейской южной обсерватории на севере Чили.
«При наличии современных технологий у нас пока нет возможности детально проанализировать атмосферу Beta Pictoris b, - сказал Манджавакас. - Итак, мы используем наше исследование атмосферы этого коричневого карлика в качестве прокси, чтобы получить представление о том, как могут выглядеть облака экзопланеты на разной высоте в ее атмосфере».
И коричневый карлик, и Beta Pictoris b молоды, поэтому они сильно излучают тепло в ближнем инфракрасном диапазоне. Они оба являются членами группы звезд и субзвездных объектов, называемой движущейся группой Beta Pictoris, которая имеет одно и то же происхождение и общее движение в пространстве. Группа, возраст которой составляет около 33 миллионов лет, является ближайшей к Земле группировкой молодых звезд. Он находится примерно в 115 световых годах от нас.
Хотя они холоднее настоящих звезд, коричневые карлики по-прежнему очень горячие. Коричневый карлик в исследовании Манджавакаса имеет шипящие 2780 градусов по Фаренгейту (1527 градусов по Цельсию).
Гигантский объект примерно в 12 раз тяжелее Юпитера. Будучи молодым телом, он вращается невероятно быстро, совершая один оборот каждые 3,5 часа, по сравнению с 10-часовым периодом вращения Юпитера. Итак, облака кружатся по планете, создавая динамичную турбулентную атмосферу.
Прибор MOSFIRE обсерватории Кека наблюдал за коричневым карликом в течение 2,5 часов, фиксируя, как свет, проникающий через атмосферу из горячих внутренних помещений карлика, со временем становится ярче и тускнеет. Яркие пятна, появившиеся на вращающемся объекте, указывают на области, где исследователи могут видеть глубже атмосферы, где она более горячая. Инфракрасные волны позволяют астрономам глубже заглядывать в атмосферу. Наблюдения показывают, что у коричневого карлика пестрая атмосфера с рассеянными облаками. Если смотреть на нее крупным планом, планета может напоминать вырезанную тыкву на Хеллоуин, со светом, исходящим из жарких недр.
В его спектре видны облака из горячих песчинок и других экзотических элементов. Иодид калия отслеживает верхние слои атмосферы объекта, в том числе облака силиката магния. В атмосфере движется слой облаков из йодида натрия и силиката магния. Последний слой состоит из облаков оксида алюминия. Общая глубина атмосферы составляет 446 миль (718 километров). Обнаруженные элементы представляют собой типичную часть состава атмосфер коричневых карликов, - говорит Манджавакас.
План Манджавакас состоит в том, чтобы использовать MOSFIRE обсерватории Кека для изучения других атмосфер коричневых карликов и сравнения их с атмосферами газовых гигантов. Будущие телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, запуск которого запланирован на конец этого года, предоставят еще больше информации об атмосфере коричневого карлика.
«JWST даст нам структуру всей атмосферы, обеспечив больший охват, чем любой другой телескоп», - сказала Манджавакас. Она надеется, что MOSFIRE можно будет использовать в тандеме с JWST для получения образцов широкого спектра коричневых карликов и лучшего понимания коричневых карликов и планет-гигантов.
«Экзопланеты гораздо более разнообразны, чем то, что мы видим в Солнечной системе, - сказал главный научный сотрудник обсерватории Кека Джон О’Мира. - Такая работа и будущая работа с Кеком и JWST дадут нам более полную картину разнообразия планет, вращающихся вокруг других звезд».
Газовый гигант Бета Живописца b — одна из самых изученных экзопланет, ее даже удалось сфотографировать напрямую. Расположена она в 63 световых годах от нас, имеет массу в семь раз больше массы Юпитера и в 1,65 раза больший диаметр. Бету Живописца b относят к «супер-юпитерам» — планетам, которые могут набирать массу в разы, а иногда в десятки раз большую, чем у Юпитера.
По многим параметрам «супер-юпитеры» близки к коричневым карликам, которые, в свою очередь, занимают промежуточное положение между планетами и звездами. Однако «супер-юпитеры» тесно связаны со своими звездами и затмеваются их светом, а коричневые карлики самостоятельны. Поэтому для изучения атмосферы Беты Живописца b астрономы решили рассмотреть коричневый карлик 2MASS J22081363+2921215, схожий с планетой по размерам и температуре, но свободнолетящий. К тому же и карлик, и Бета Живописца b входят в ближайшую к нам группу молодых звезд, объединенных общим движением и, видимо, происхождением.
Наземные телескопы не слишком подходят для таких наблюдений, поскольку часть важных инфракрасных волн поглощается при прохождении через земную атмосферу. Поэтому ученые воспользовались спектрографом MOSFIRE Обсерватории Кека, который позволяет охватить сравнительно большое поле зрения. Благодаря этому вместе с коричневым карликом в него попали звезды. Об этом Елена Манджавакас (Elena Manjavacas) и ее коллеги пишут в статье, которая принята к публикации в The Astronomical Journal и доступна в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org.
Сравнивая их спектр, прошедший через атмосферу, с ранее установленным «исходным» спектром, ученые смогли выяснить, какие линии и как именно были поглощены в воздухе. А это, в свою очередь, позволило реконструировать «исходный» спектр коричневого карлика и рассмотреть его атмосферу. При размерах в 12 раз больше Юпитера он оказался довольно горяч: температуру оценили в 1500 °С. К тому же коричневый карлик быстро вращается, делая полный оборот каждые три с половиной часа, благодаря чему в атмосфере не утихают мощные турбулентные вихри.
За два с половиной часа наблюдений инструмент MOSFIRE рассмотрел в ней и отдельные движущиеся светлые участки — все это говорит о том, что атмосфера наполнена облаками, сквозь которые пробивается инфракрасное излучение горячего карлика. На большой высоте в этих облаках обнаруживаются иодид калия и силикат магния, ниже на смену калию приходит натрий, а еще дальше, на глубине, появляются облака оксида алюминия. Общая глубина атмосферы оценивается в 718 километров; предполагается, что у Беты Живописца b она устроена схожим образом. https://naked-science.ru/article/astron … go-karlika
Открыта новая комета, которая потенциально может стать видимой невооруженным глазом
Credit: Stellarium\AstroAlert.info
Сегодня был опубликован циркуляр Центра малых планет №2021-P05 (aalert.in/n5QXm) в котором официально сообщили об открытии новой кометы C/2021 O3 (PANSTARRS). Она была обнаружена 26 июля 2021 года на снимках, полученных 1,8-метровым телескопом панорамного обзора неба Pan-STARRS (США, штат Гавайи). Комета располагалась в созвездии Пегас при блеске около +20-й звездной величины. Сейчас комета представляет собой небольшой (порядка нескольких угловых секунд) диффузный объект не имеющий хвоста.
Согласно предварительным расчетам, комета движется по очень вытянутой эллиптической орбите, то есть относится к классу долгопериодических. Угол наклона ее плоскости орбиты к плоскости эклиптики составляет 56,7°. Точку своего перигелия она пройдет 20 апреля 2022 года на расстоянии 0,29 астрономических единиц от Солнца (подойдет к нему также близко, как и Меркурий). Тогда же комета достигнет максимального блеска на уровне +5-й зв. вел., согласно предварительному (!) прогнозу. 8 мая 2022 года сблизится с Землей на расстояние 0,6 а.е. — к этому моменту ее блеск ослабнет до +6,8 зв. вел.
В средних широтах Северного полушария комету можно будет наблюдать с конца апреля месяца. С середины первой декады мая она станет незаходящим объектом на широте Москвы. В конце апреля-конце мая комета будет перемещаться на фоне созвездий Овен, Телец, Персей и Жираф. 2 мая произойдет уникальное событие: молодая Луна (Ф=0,03), Меркурий (+0,7 зв. вел.) и комета C/2021 O3 (PANSTARRS) одновременно окажутся рядом с рассеянным звездным скоплением М45 «Плеяды» — все четыре объекта могут поместиться в поле зрения сверхширокогольного бинокля (c полем зрения от 11°)!
Благодаря тому, что комета во время прохождения перигелия и во время сближения с Землей будет иметь малые фазовые углы, можно ожидать эффекта прямого рассеяния и, как следствие, высокой яркости возможного пылевого хвоста (как это было с яркой кометой NEOWISE). Напомним, что кометы — это довольно непредсказуемые объекты, поэтому по факту ее яркость может оказаться как больше, так и меньше (даже на несколько звездных величин!). https://aboutspacejornal.net/2021/08/02/открыта-новая-комета-которая-потенци/
Диаграммы Фейнмана, описывающие процесс Брейта – Уилера (слева) и простую аннигиляцию электрона и позитрона (справа). STAR Collaboration / Physical Review Letters, 2021
Физики впервые увидели рождение электрон-позитронной пары в столкновении двух реальных фотонов. Возможность рождения электрона и его античастицы из двух квантов света была предсказана Брейтом и Уилером еще в 1934 году, но теперь физикам впервые удалось с уверенностью пронаблюдать этот процесс в эксперименте. Ученые зарегистрировали 6085 таких событий в периферических столкновениях релятивистских ядер золота с помощью детектора STAR на коллайдере RICH в Брукхейвенской национальной лаборатории. Помимо всего прочего, полученные данные потенциально позволят изучить эффект двойного лучепреломления в вакууме. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
При встрече электрона с позитроном происходит их аннигиляция — вместо пары частица-античастица рождаются два кванта света. Процесс аннигиляции знаком, пожалуй, всем, кто когда-либо сталкивался с понятием антиматерии, но не все знают, что возможен и обратный процесс: столкновение двух фотонов может породить электрон-позитронную пару. Это явление называется процессом Брейта — Уилера, и впервые он был описан еще в 1934 году. Но уже тогда ученые поняли, что вероятность экспериментального наблюдения такого эффекта крайне мала, ведь контролируемое столкновение двух фотонов кажется практически нереализуемой задачей.
Тем не менее, Брейт и Уилер допустили возможность протекания такого процесса в столкновениях релятивистских ядер. Если заряженную частицу ускорить до околосветовых скоростей, то Лоренцево сокращение приведет к ее очень сильному сжатию вдоль направления ее движения. Это значит, что и заряд частицы будет сильно сконцентрирован вдоль одной оси, а значит такая сжатая заряженная частица будет источником сильного электромагнитного поля, направленного перпендикулярно оси ее движения. Как утверждали Вайцзеккер и Вильямс в том же 1934 году, такое поле можно представить в виде волны, распространяющейся практически перпендикулярно движению исходной частицы, причем состоящей из потока реальных фотонов. По мнению Брейта и Уилера это означало, что летящие навстречу друг другу две такие заряженные частицы можно использовать в качестве источников фотонов для изучения их столкновений.
У процесса Брейта — Уилера есть несколько характерных особенностей, которые делают его еще более интересным для наблюдения. Так, квантовая природа реального фотона не позволяет им иметь нулевую спиральность (а процесс Брейта — Уилера описывает столкновение именно реальных, а не виртуальных фотонов). Это приводит к тому, что в результате столкновения реальных фотонов подавляется рождение векторных мезонов, а направление импульса электрона и позитрона скоррелировано с направлением движения фотонов (то есть распределение импульсов рожденных частиц анизотропно по полярному углу). Кроме того, вероятность столкновения двух фотонов сильно зависит от направления их поляризации. В случае линейно поляризованных фотонов это приводит к тому, что вероятность рождения электрон-позитронной пары с суммарным поперечным импульсом под определенным азимутальным углом Δφ к импульсу одного электрона модулируется зависимостью cos(4Δφ). Все это означает, что по регистрируемым импульсам рожденных в процессе Брейта — Уилера электронов физики могут изучить фундаментальные особенности этого эффекта.
Физики из коллаборации STAR решили изучить этот эффект с помощью одноименного детектора на коллайдере RICH в Брукхейвенской национальной лаборатории. Они воспользовались накопленным с массивом данных по столкновениям ядер золота при энергии в 200 гигаэлектронвольт на нуклон-нуклонную пару. Сначала ученым необходимо было отобрать ультрапериферические события, при которых ядра пролетают мимо друг друга без непосредственного столкновения нуклонами, но взаимодействуют за счет описанных выше кулоновских полей, ведь именно в этом случае наиболее вероятно столкновение двух рожденных фотонов. Затем из 23 миллионов таких ультрапериферических событий исследователям нужно было выбрать те, в которых родилась электрон-позитронная пара, причем именно в ходе процесса Брейта — Уилера. Отбор осложнялся тем, что тот же продукт реакции возможен при столкновении двух виртуальных фотонов, а также одного реального и одного виртуального фотона. Искомые события ученые отбирали по большой инвариантной массе электрон-позитронной пары, ее малому поперечному импульсу, а также специфическим требованиям к ионизационным потерям электронов в детекторе и их времени пролета.
События, соответствующих процессу Брейта – Уилера (под красной линией). STAR Collaboration / Physical Review Letters, 2021
Также физики проанализировали наличие процесса Брейта — Уилера в событиях, когда ядра частично перекрывались и взаимодействовали не только через электромагнитное поле, но и через сталкивающиеся нуклоны. Ученые выбрали события в диапазоне центральности от 60 до 80 процентов, когда между центрами ядер при их столкновении было от 11.5 до 13.5 фемтометров (при радиусе ядра примерно 7 фемтометров). В результате оказалось, что все отобранные события обладают характерными для процесса Брейта — Уилера зависимостями дифференциального сечения рождения электронов от их инвариантной массы, полярного угла и поперечного импульса, а последний сильно зависит от центральности столкновений. В частности, гладкое распределение инвариантной массы показало, что в выбранных событиях действительно не рождались векторные мезоны, а зависимость сечения от поперечного импульса ожидаемо имела пик на малом значении в 38,1 ± 0,9 мегаэлектронвольт.
Зависимости дифференциального сечения рождения электрон-позитронной пары в зависимости от ее инвариантной массы (a), от полярного угла между моментом электрона и направлением фотона (b) и от поперечного момента пары (с). STAR Collaboration / Physical Review Letters, 2021
Наконец, ученые впервые экспериментально измерили зависимость числа рожденных электрон-позитронных пар от их азимутального угла: как для ультрапериферических, так и для просто периферических событий физики увидели модуляцию распределения по закону cos(4Δφ). Амплитуда модуляции оказалась равной 16,8 ± 2,5 в ультрапериферических столкновениях и 27 ± 6 в периферических, а сама зависимость совпала с теоретическими предсказаниями, посчитанными для наблюдаемых событий с помощью квантовых моделей электродинамики в столкновениях релятивистских ядер.
Зависимость числа зарегистрированных событий от азимутального угла между моментами электронной-позитронной пары и электрона. STAR Collaboration / Physical Review Letters, 2021
Полученные результаты открывают возможности для изучения еще одного интересного эффекта: двулучепреломления в вакууме, предсказанного Гейзенбергом и Эйлером в 1936 году. Обычное явление двойного лучепреломления происходит в среде за счет ее анизотропности. Согласно предсказаниям Гейзенберга, аналогичная анизотропность может возникать и у вакуума за счет очень сильных магнитных полей. В таких условиях коэффициент преломления вакуума начинает зависеть от поляризации проходящих сквозь него фотонов, что фактически приводит к косвенному взаимодействию фотонов с магнитным полем среды. Существует лишь одно доказательство существования этого эффекта: в 2017 году увидели следы двулучепреломления в вакууме в поляризации света, пролетевшего мимо изолированной нейтронной звезды. Участники коллаборации STAR, в свою очередь, потенциально могут наблюдать этот эффект для рожденных в окрестности релятивистских ядер фотонов, которые сразу же рождаются в среде с очень сильным магнитным полем. Кроме того, наблюдаемые учеными эффекты чувствительны к поляризации рожденных фотонов, а значит полученные данные потенциально позволят увидеть этот эффект.
При столкновении двух фотонов необязательно должно что-то родиться. К примеру, мы рассказывали о том, как на Большом адронном коллайдере два фотона рассеялись друг на друге. А если в столкновении фотонов что-то рождается, то совсем не факт что это будут электроны: на том же БАК в столкновении фотонов уже рождались W-бозоны.
Раскрыта природа убегающей из Млечного Пути странной звезды
Изображение: Pixabay
Астрономы Бостонского университета раскрыли возможную природу странной звезды LP 40-365, которая летит сквозь галактику со скоростью около двух миллионов километров в час — этого достаточно, чтобы убежать из Млечного Пути. Этот объект представляет собой остаток звезды, которая ранее располагалась в двойной системе, но из-за вспышки сверхновой получила мощный толчок. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Убегающий остаток звезды находится на расстоянии около 600 парсеков или двух тысяч световых лет и летит со скоростью около 600 километров в секунду. Объект также характеризуется необычным химическим составом и имеет высокую металличность, то есть содержит, в основном, только элементы тяжелее водорода и гелия, являющиеся продуктами ядерных реакций во время вспышки сверхновой. Таким образом, LP 40-365 представляет собой осколок звезды, оставшийся после взрыва, относящегося к сверхновым типа Iax.
Астрономы проанализировали данные космических телескопов «Хаббл» и TESS и обнаружили, что объект вращается, делая один оборот вокруг оси за девять часов. Относительно низкая скорость вращения указывает на то, что LP 40-365 представляет собой остаток белого карлика, который взорвался после того, как принял на себя слишком много массы, перетянутой со звезды-компаньона. Поскольку обе звезды вращались близко друг к другу, из-за взрыва обе звезды отлетели друг от друга, и в настоящее время виден только остаток одной из них.
Сверхновые типа Iax (SN Iax) являются самым большим классом необычных (пекулярных) сверхновых, порожденных белыми карликами. Они характеризуются относительно низкой светимостью и небольшой скоростью выброса, что необязательно полностью разрушает взорвавшуюся звезду. https://lenta.ru/news/2021/08/03/star/
Астрономы МГУ уточнили массу чёрной дыры в системе SS433
Астрономы МГУ открыли изменение орбитального периода и эллиптичность орбиты уникального галактического микроквазара SS433.
Наблюдения на телескопах Кавказской горной обсерватории МГУ позволили учёным МГУ открыть изменение орбитального периода и эллиптичность орбиты, а также уточнить массу невидимой черной дыры в системе SS433. Результаты опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters. Работа выполнена в рамках научно-образовательной школы МГУ «Фундаментальные и прикладные исследования космоса».
Объект SS433 – тесная двойная массивная система в паре с черной дырой и релятивистскими джетами, открытая в конце 1970-х гг. Массивная звезда в дюжину солнечных масс обращается по орбите примерно с периодом в две недели в паре с невидимым компонентом – черной дырой с массой 5-10 масс Солнца. Приливные силы черной дыры срывают вещество с оптической звезды, которое закручивается в диск вокруг черной дыры. Из центральных областей диска вокруг черной дыры вырываются узкие релятивистские струи – джеты – со скоростью в четверть световой. Мощность джетов в полмиллиона раз превышает светимость нашего Солнца.
На протяжении 40 лет астрофизики спорили о природе невидимого компактного объекта в SS433. Косвенные данные указывали, что наиболее вероятно – это черная дыра. Новейшие наблюдения на телескопах Кавказской горной обсерватории МГУ позволили открыть эллиптичность орбиты и увеличение орбитального периода в этой сложной системе. Это позволило однозначно установить нижний предел масс невидимого компонента примерно в 7 масс Солнца, окончательно подтвердив наличие черной дыры – остатка эволюции массивной звезды, которая изначально находилась в этой двойной системе.
Научный руководитель ГАИШ МГУ академик Анатолий Черепащук рассказал: «Благодаря высокоточным измерениям орбитальной кривой блеска на новых телескопах Кавказской горной обсерватории ГАИШ МГУ удалось впервые надежно установить, что орбита в SS433 имеет небольшой эксцентриситет (один из элементов орбиты небесных светил, характеризующий ее форму), несколько больше, чем эксцентриситет земной орбиты вокруг Солнца. Это нетривиальный факт, который позволяет понять эволюционный статус системы и может объяснить, почему аккреционный диск вокруг черной дыры прецессирует с периодом чуть более 5 месяцев. Природа прецессии диска предположительно связывалась с прецессией самой оптической звезды, ось вращения которой повернута относительно орбитального вращения. Наличие эксцентриситета доказывает такую возможность.
Кроме того, наши наблюдения позволили измерить увеличение орбитального периода системы, по которому можно сделать оценку массы невидимой черной дыры. Как мы и ожидали (и, кроме того, как показывал наш анализ наблюдений SS433 в жестком рентгеновском диапазоне с борта космической обсерватории ИНТЕГРАЛ), масса невидимого объекта оказалась не менее 7 масс Солнца, что надежно подтверждает его природу как черной дыры. Наблюдения проводились на 2.5-м и 60-см телескопах КГО. Мы продолжаем наблюдать этот уникальный галактический объект и надеемся на новые открытия. Благодарим за поддержку научно-образовательную школу МГУ «Фундаментальные и прикладные исследования космоса».
Астрономы обнаружили неожиданную причину возникновения сверхкороткого гамма-всплеска
Источником вспышки высокой энергии оказалась взрывающаяся звезда, а не от столкнувшиеся нейтронные звезды, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Nature Astronomy.
Космический гамма-телескоп Ферми обнаружил вспышку гамма-лучей продолжительностью одну секунду, получившую название GRB 200826A, в августе 2020 года. Считалось, что такие мимолетные всплески гамма-излучения, или гамма-всплески, возникают в результате столкновений нейтронных звезд. Но более пристальный взгляд на взрыв показал, что он произошел в результате взрыва ядра массивной звезды.
В этом сценарии ядро звезды коллапсирует в компактный объект, такой как черная дыра, который приводит в движение высокоскоростные струи частиц. Эти струи пробивают остальную часть звезды и излучают мощные гамма-лучи, прежде чем внешние слои звезды взорвутся сверхновой. Обычно считается, что этот процесс дает более длительные всплески всплеска, длящиеся более двух секунд.
Обнаружение такого короткого гамма-всплеска от звездного взрыва предполагает, что некоторые всплески, ранее классифицированные как слияния звезд, на самом деле могут быть результатом гибели массивных звезд.
Первые сведения о происхождении GRB 200826A были получены из самого взрыва. Длины световых волн и количество энергии, выделяемой во всплеске, были больше похожи на гамма-всплески, связанные с коллапсом, чем на всплески, вызванные столкновениями, сообщают Бинг Чжан, астрофизик из Университета Невады (Лас-Вегас) и его коллеги. Кроме того, вспышка произошла из центра галактики, образующей звезды, где астрономы ожидают найти коллапсирующие массивные звезды, но не слияния нейтронных звезд, которые обычно встречаются на окраинах спокойных галактик.
Другая группа, возглавляемая астрономом Томасом Аумада-Мена из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, искала сверхновую, которая, как ожидается, последует за гамма-всплеском, создаваемым коллапсирующей звездой. Используя телескоп Gemini North на Гавайях для наблюдения за родительской галактикой GRB 200826A, команда смогла уловить характерный инфракрасный свет сверхновой. По словам Ахумада-Мены, взрыв мог быть таким коротким, потому что его струи едва пробили поверхность звезды, прежде чем погасли и звезда взорвалась.
Вращение Земли замедляется, и это может быть причиной возникновения кислорода
С момента своего образования около 4,5 миллиардов лет назад вращение Земли постепенно замедлялось, в результате продолжительность суток увеличивалось.
Хотя замедление Земли не заметно в человеческих масштабах времени, этого достаточно, чтобы произошли значительные изменения в течение эонов. Одно из этих изменений, как показывают новые исследования, возможно, является наиболее значительным из всех, по крайней мере для нас: удлинение дней теперь связали с насыщением кислородом атмосферы Земли.
В частности, сине-зеленые водоросли (или цианобактерии), которые возникли и размножились около 2,4 миллиарда лет назад, могли бы производить больше кислорода в качестве побочного продукта метаболизма, потому что дни Земли становились длиннее.
«Неизменный вопрос в науках о Земле заключался в том, как атмосфера Земли получила кислород и какие факторы контролировались, когда происходила оксигенация», — сказал микробиолог Грегори Дик из Мичиганского университета.
«Наши исследования показывают, что скорость вращения Земли — другими словами, ее продолжительность дня — могла иметь важное влияние на характер и время насыщения Земли кислородом».
В этой истории есть два основных компонента, которые, на первый взгляд, не имеют отношения друг к другу. Во-первых, замедляется вращение Земли.
Причина замедления вращения Земли заключается в том, что Луна оказывает на планету гравитационное притяжение, которое вызывает замедление вращения, поскольку Луна постепенно удаляется.
На основании летописи окаменелостей мы знаем, что 1,4 миллиарда лет назад продолжительность дня составляли всего 18 часов, что на полчаса короче, чем сегодня. Факты свидетельствуют о том, что мы выигрываем на 1,8 миллисекунды за столетие.
Второй компонент — это то, что известно как Великое событие окисления, когда цианобактерии появились в таких больших количествах, что в атмосфере Земли произошло резкое и значительное повышение содержания кислорода. Ученые думают, что без этого окисления жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы возникнуть.
Мы все еще многого не знаем об этом событии, включая такие животрепещущие вопросы, как то, почему оно произошло именно тогда, а не когда-то раньше в истории Земли.
В карстовой яме на Мидл-Айленде в озере Гурон можно найти микробные маты, которые считаются аналогом цианобактерий, которые вызвали Великое событие окисления.
Пурпурные цианобактерии, производящие кислород посредством фотосинтеза, и белые микробы, метаболизирующие серу, соревнуются в микробном мате на дне озера. Ночью белые микробы поднимаются на верхнюю часть микробной циновки и поедают серу. Когда наступает день и Солнце встает достаточно высоко в небе, белые микробы отступают, а фиолетовые цианобактерии поднимаются наверх.
«Теперь они могут начать фотосинтез и производить кислород», — сказала геомикробиолог Джудит Клатт из Института морской микробиологии Макса Планка в Германии.
«Однако до того как процесс по-настоящему начнется, проходит несколько часов, утром наблюдается задержка».
Это означает, что дневное время, в течение которого цианобактерии могут производить кислород, очень ограничено — и именно этот факт привлек внимание океанолога Брайана Арбика из Мичиганского университета. Он задавался вопросом, повлияло ли изменение продолжительности дня за всю историю Земли на фотосинтез.
«Возможно, подобная конкуренция между микробами способствовала задержке производства кислорода на древней Земле», — пояснил Клатт.
Чтобы продемонстрировать эту гипотезу, команда провела эксперименты и наблюдения микробов, как в их естественной среде, так и в лабораторных условиях. Они также выполнили подробные исследования по моделированию на основе своих результатов, чтобы связать солнечный свет с производством кислорода микробами, а производство кислорода микробами с историей Земли.
Результаты были включены в глобальные модели уровней кислорода, и ученые обнаружили, что удлинение дней связано с увеличением количества кислорода на Земле.
«Мы связываем воедино законы физики, действующие в самых разных масштабах, от молекулярной диффузии до планетарной механики. Мы показываем, что существует фундаментальная связь между продолжительностью дня и тем, сколько кислорода могут выделять обитающие на земле микробы», — сказал Ченну.
Обнаружена черная дыра, «питающаяся» материей из галактики прямо у нас на виду
Черные дыры, расположенные в центрах галактик, представляют собой самые таинственные объекты во Вселенной, не только потому, что они содержат гигантские количества материи, миллионы масс Солнца, но, скорее, из-за того, что в составе этих объектов невероятные количества материи заключены в объеме пространства размером не больше нашей Солнечной системы. Когда черные дыры поглощают материю из окрестностей, они становятся активными и могут выбрасывать гигантские количества энергии. Такие эпизоды являются достаточно редкими, и их обнаружение представляется для ученых большой удачей.
Однако в новом исследовании, проведенном командой под руководством Альмудены Прието (Almudena Prieto) из Канарского астрофизического института, Испания, были обнаружены длинные узкие пылевые филаменты, которые окружают и питают такие черные дыры в центрах галактик и которые могут являться естественной причиной потемнения центров многих галактик при наличии в них активных центральных черных дыр.
Используя снимки, сделанные при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл»), Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории и радиообсерватории Atacama Large Millimetre Array (ALMA), находящейся на территории Чили, ученые смогли получить прямую визуализацию процесса «питания» черной дыры галактики NGC 1566 посредством этих филаментов. Комбинированные снимки позволяют проследить данные пылевые филаменты в направлении центра галактики, где они закручиваются в спирали вокруг черной дыры, прежде чем быть поглощенными ею.
«Эта группа телескопов дала нам совершенно по-новому взглянуть на сверхмассивные черные дыры, благодаря съемке с высоким угловым разрешением и панорамной визуализации окрестностей черной дыры, поскольку это позволило проследить исчезновение пылевых филаментов, падающих на черную дыру», - объяснила Альмудена Прието, первый автор этого нового исследования.
Галактика М82 извергает материал в межгалактическое пространство
Галактика Мессье 82 (М82) представляет собой яркую инфракрасную галактику, расположенную на расстоянии около 20 миллионов световых лет от Млечного пути. Вспышка звездообразования в ней отвечает за наличие излучения и биполярного суперветра, который исходит из центральной области галактики. Этот ветер движется перпендикулярно галактической плоскости и направлен в сторону гало и межгалактической среды; ионизированный газ этого ветра формирует непрерывную структуру, протянувшуюся примерно на 34 тысячи световых лет. Астрономы считают, что звездообразование в потоке этого суперветра приводит к возбуждению газа и появлению рентгеновского излучения, формируемого за счет связанных со звездообразовательными процессами ударных волн.
Галактика М82 не уникальна в том, что содержит исходящий поток галактического ветра, хотя следует отметить, что из-за относительно близкого к нам расположения галактики, а также потому, что она наблюдается «сбоку», потоки ее ветра весьма удобны для наблюдения. Ключевой вопрос связан с маршрутом материала, извергаемого с потоками ветра. Этот материал может либо выбрасываться в межгалактическую среду, постепенно обогащая ее, либо возвращаться обратно в галактику, формируя циркуляционный контур. Фактическая траектория будет зависеть от характера магнитного поля галактики – если линии поля разомкнуты, то материал выбрасывается в межгалактическое пространство, а если линии замкнуты, то будет осуществляться циркуляция материала вдоль этих замкнутых линий. Однако подробности структуры магнитного поля галактики М82 до сих пор оставались невыясненными.
В новом исследовании группа под руководством Махбубы Асгари-Таргхи (Mahboubeh Asgari-Targhi) выяснила, что рассеянное инфракрасное излучение со стороны частиц пыли, ориентированных в этих магнитных полях, может помочь понять структуру магнитных полей в окрестностях галактики М82. Используя камеру High-resolution Airborne Wideband Camera-plus (HAWC+), установленную на самолетной обсерватории НАСА Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), исследователи составили карту магнитных полей галактики М82 и обработали полученные результаты при помощи модифицированного метода, которые чаще используют физики-солнечники. Этот новый подход позволяет экстраполировать данные измерений магнитных полей на основе ряда разумных допущений о присутствующих электрических токах; ученые дополнили полученную картину другими данными по поляризации излучения этой галактики, известными из литературы. Они впервые показали, что линии магнитных полей в галактике М82 разомкнуты и что энергия турбулентного движения материала сравнима с энергией магнитного поля. Эти результаты показывают, что исходящие ветра, связанные с формированием новых звезд в галактиках, инжектируют материал в межгалактическое пространство, пояснили авторы.
Загадочный объект оказался экстремальным субкарликом спектрального класса Т
Анализируя данные, собранные при помощи различных обзоров неба, британский астроном-любитель обнаружил, что недавно открытая звезда, обозначаемая как WISEA J052305.94-015356.1, может относиться к редкому классу субкарликов – экстремальным субкарликам спектрального класса Т.
Холодные субкарлики представляют собой бедные металлами звезды и являются одними из самых древних представителей галактической популяции. Самые бедные металлами объекты этого типа известны как экстремальные субкарлики и ультрасубкарлики и имеют металличности ниже -1,0 и -1,5 соответственно. До настоящего времени не было идентифицировано ни одного экстремального субкарлика или ультрасубкарлика спектрального класса Т, однако в одном исследовании, опубликованном в прошлом году, сообщалось об обнаружении двух кандидатов в экстремальные субкарлики спектрального класса Т – источников WISEA J041451.67−585456.7 и WISEA J181006.18−101000.5.
Теперь в новом исследовании астроном-любитель Самуэль Дж. Гудман (Samuel J. Goodman) сообщает об обнаружении третьего кандидата в экстремальные субкарлики спектрального класса Т – объекта WISEA J052305.94-015356.1 (или сокращенно W0523). Источник W0523 представляет собой субкарлик, открытый недавно в результате визуального анализа источников из каталога CatWISE 2020, демонстрирующих значительное собственное движение.
Гудман отмечает, что источник W0523 демонстрирует относительно высокий уровень собственного движения, составляющий порядка 513 угловых миллисекунд в год. Это снижает вероятность того, что источник представляет собой ложно идентифицированный внегалактический объект. Такие высокие значения собственного движения также могут указывать на вхождение объекта в состав толстого диска или гало, отмечает ученый.
Исходя из имеющихся данных по объекту W0523, этот объект, скорее всего, может быть отнесен к спектральному классу Т5. Однако для подтверждения этого предположения потребуются дополнительные наблюдения, отмечает автор статьи.
НАСА: «Шероховатость» Луны может скрывать воду в тени
Новое исследование ученых НАСА предполагает, что «шероховатость» поверхности Луны и сопровождающие ее тени могут быть укрытием для водяного льда.
Хотя Луна может выглядеть как высохшая оболочка, кажется, что она покрыта водой.
Но ученые не до конца понимают, как это возможно. Поскольку в течение дня нет атмосферы для регулирования температуры, поверхность Луны становится достаточно горячей, чтобы вскипятить воду. Если вода успела превратиться в лед за ночь (когда температура может опускаться до -150 °C или -238 °F), все это выкипит, как только Солнце его нагреет.
Тем не менее, исследования показали, что на светлой стороне Луны, на поверхности есть вода.
«Более десяти лет назад космический аппарат обнаружил возможное присутствие воды на дневной поверхности Луны, и это было подтверждено стратосферной обсерваторией инфракрасной астрономии НАСА [SOFIA] в 2020 году», — сказал астрофизик Лаборатории реактивного движения (JPL) Бьорн Давидссон.
«Наблюдения поначалу были нелогичными: вода не должна существовать в таких суровых условиях. Это ставит под сомнение наше понимание лунной поверхности и поднимает вопросы о том, как летучие вещества, такие как водяной лед, могут существовать на безвоздушных телах».
На самом деле это не проблема, если вы предположите, что вода не может свободно перемещаться по поверхности – а вся заперта в чем-то вроде камня или стекла, созданного ударами метеорита. Это надежная теория, и мы знаем из геологических образцов из прошлых миссий Аполлона, что это часть истории.
Однако исследование 2009 года показало, что количество воды меняется в зависимости от времени суток. В самое жаркое время дня до полудня воды меньше, но после обеда количество снова увеличивается, когда поверхность немного остывает. Это говорит о том, что часть воды может свободно перемещаться — кипятится в течение дня, а позже снова замораживается.
При рассмотрении теплофизических моделей, которые мы используем, чтобы понять подобный процесс, предполагается, что поверхность в основном плоская. Если вы мельком видели фотографии, покрытой кратерами поверхности Луны, то знаете, что поверхность Луны не совсем гладкая сфера.
В новом исследовании Дэвидссон и другой исследователь JPL — Сона Хоссейни — обновили свою модель, сделав поверхность Луны более шероховатой. Фактически, они использовали изображения с миссий Аполлона, показывающие валуны и кратеры, которые действительно соответствуют поверхности.
Ученые обнаружили, что шероховатость создает тени, которые позволяют Луне удерживать воду и позволяют воде перемещаться по мере изменения температуры.
Важно отметить, что это не первое исследование, в котором рассматривается отношение шероховатости поверхности к лунной воде. В предыдущей статье также предполагалось, что вода могла удерживаться в крошечных «холодных ловушках» на поверхности.
Однако новое исследование также рассматривало десорбцию, давая моделям более точное изображение нашего лунного соседа.
«Модель температуры поверхности Луны, описанная в статье, имеет значение для понимания присутствия и эволюции воды на поверхности Луны», — пишут Давидссон и Хоссейни в своей новой статье.
«Чрезвычайно важно учитывать шероховатость поверхности, чтобы получить точную картину количества воды на поверхности Луны».
