Эксперимент не обнаружил никаких признаков стерильных нейтрино

Мы не знаем, что такое темная материя. Мы знаем характеристики темной материи и многое из того, как она ведет себя, поэтому мы знаем, какими физическими свойствами должна обладать темная материя, но ни одна известная материя не обладает всеми необходимыми характеристиками темной материи. Так что мы в тупике.

Самое близкое, что у нас есть - это нейтрино. Они слабо взаимодействуют с другой материей и не сильно взаимодействуют со светом, поэтому их можно считать формой темной материи. Единственная проблема заключается в том, что все три известные разновидности нейтрино имеют чрезвычайно малые массы. Из-за этого они носятся по космосу почти со скоростью света. Это означает, что нейтрино являются формой «горячей» темной материи, точно так же, как горячий газ состоит из быстро движущихся молекул. Основываясь на наблюдениях за темной материей, таких как скопление галактик, мы знаем, что космическая темная материя должна быть в основном холодной. Нейтрино могут составлять небольшую часть темной материи, но большая часть темной материи должна быть чем-то другим.

Но поскольку нейтрино так близки к удовлетворению свойств темной материи, некоторые ученые утверждают, что темная материя может быть еще не открытой разновидностью, известной как стерильные нейтрино. Как и другие элементарные частицы, нейтрино обладают характеристикой, известной как спиральность. В принципе, нейтрино может вращаться по часовой стрелке вдоль направления своего движения (левая спиральность) или против часовой стрелки вдоль своего движения (правая). Большинство частиц могут иметь любой вид спиральности, но нейтрино странные. Мы видим только левосторонние нейтрино и правосторонние антинейтрино.

Это означает, что если правосторонние нейтрино существуют, они не взаимодействуют с обычной материей, а только с гравитацией. Таким образом, они «стерильны». И если бы они имели значительно большую массу, чем обычные нейтрино, стерильные нейтрино были бы «холодными» и могли бы стать решением проблемы темной материи. Это отличная идея, но, к сожалению, как показывает новое исследование, она не соответствует действительности.

В новом исследовании рассматривались данные, полученные в результате сотрудничества Fermilab с MicroBooNE. Нейтрино направили в детектор MicroBooNE, чтобы увидеть, какие типы взаимодействий происходят с обычным веществом. Более ранние исследования, такие как эксперимент с жидкостным сцинтилляторным нейтринным детектором в Лос-Аламосе и MiniBooNE от Fermilab, обнаружили больше событий, чем предсказывает стандартная модель. Одно из возможных решений этой загадки состоит в том, что стерильные нейтрино, взаимодействующие с другими нейтрино, создают избыток электронов в наблюдаемых событиях. Другое объяснение заключается в том, что фоновые фотоны исказили данные. Коллаборация MicroBooNE достаточно точна, чтобы рассмотреть любой из этих вариантов и на удивление исключить оба варианта. Данные исключают фоновые фотоны с достоверностью 95% и стерильные нейтрино с достоверностью 99%.

Если ранее обнаруженное в MiniBooNE превышение является реальным эффектом (а у нас нет причин подозревать, что это не так), то происходит что-то странное. Стерильные нейтрино могут все еще существовать, но их взаимодействие должно быть более тонким, чем предсказывают модели. Между обычными нейтрино также могут быть более сложные взаимодействия, которые в настоящее время не рассматриваются в стандартной модели. В любом случае предстоит понять гораздо больше, и мы только начали проливать свет на это.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1106153528

Суперкомпьютер моделирует попадание метеорита в атмосферу

В космосе почти всегда есть пыль. Большая часть этой пыли настолько мала, что даже микроскопу ее трудно разглядеть. Созданные ударами астероидов миллионы этих мелких частиц пыли каждую секунду сталкиваются с верхними слоями атмосферы Земли. Когда они попадают в эту атмосферу, они начинают сложный танец плазмы и энергии, который бывает трудно увидеть и понять.

Моделирование этого сложного танца позволило бы ученым понять, что именно происходит в верхних слоях атмосферы. Тем не менее, до сих пор сложности танца мешали попыткам моделировать их. Группа, состоящая из членов Университета Джона Хопкинса и Бостонского университета, использовала суперкомпьютер Stampede2 в Техасском университете для моделирования того, что именно происходит с метеорами, когда они попадают в ночное небо.

То, что с ними происходит, может быть трудно увидеть невооруженным глазом. Частицы пыли освещают небо, если смотреть на них в спектре радара. Когда они попадают в атмосферу, частицы проходят процесс, называемый «абляцией», где они превращаются в светящуюся плазму, создавая полосу света в небе, видимую для радарных телескопов.

Телескопы могут отслеживать, в каком направлении пришла частица и насколько она была большой, в зависимости от скорости, траектории и времени, в течение которого она светилась. Кроме того, фактические спектры самой плазмы могут дать ключ к разгадке состава самого метеора.

Эти данные содержат ключи к разгадке самих метеоров, а также состава и динамики верхних слоев атмосферы. Ученые могут отражать сигналы LIDAR от метеоров, чтобы определять температуру, плотность и скорость ветра в верхних слоях атмосферы. Кроме того, они могут отслеживать направление ветра, наблюдая, как уносится плазма, даже если вспышка длится всего долю секунды.

Но все это чрезвычайно сложно с вычислительной точки зрения, и попытка понять, что видят ученые, потребовала бы модели, с которой можно было бы сравнивать. Вот тут-то и пригодится новое исследование. В исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research, использовался суперкомпьютер Stampede2 компании Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) для моделирования трех различных типов моделирования, которые используются в модели метеоров.

Эти модели в основном сосредоточены на взрывах, которые, как известно, сложно смоделировать, особенно для разнородных объектов, таких как метеоры. Как и все инженерные проблемы, доктор Меерс Оппенгейм, соавтор статьи, попытался разбить ее на более простые шаги. Первым из них было моделирование молекулярной динамики распада метеора. Другими словами, как смоделировать то, что произошло с отдельными метеорными атомами, когда они столкнулись с молекулами воздуха, летя со скоростью более 50 километров в секунду.

После этого первого контакта следующая симуляция фокусируется на том, что происходит рядом с молекулами. В частности, он пытается имитировать, куда они летят, с какой скоростью, когда/если они станут плазмообразующими. Третья симуляция использует виртуальную форму для изучения плазмы, чтобы имитировать то, что увидят реальные радиолокационные системы.

С помощью этих трех комбинированных симуляций, каждое из которых само по себе очень интенсивно с точки зрения вычислений, у доктора Оппенгейма и его сотрудников есть то, что, по их мнению, является рабочей моделью взаимодействия метеоров с верхними слоями атмосферы. Такая модель может привести к проверке предположений или оценок, которые ранее были недоказанными, и в конечном итоге может привести к значительному и углубленному пониманию физики верхних слоев атмосферы. Независимо от их знаний о лежащих в основе процессов, ученые будут следить за непрерывным дождем пыли, на всякий случай, если им удастся увидеть что-то, что проходит через стадию плазменного шара.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1106154623

Самая высокая гора на Титане

В 2016 году специалисты NASA продемонстрировали снимки обнаруженной на самом крупном спутнике Сатурна трёхкилометровой горы и показали четыре новых карты поверхности Титана.

Александр Пономарёв

Титан является самым крупным из 62 спутников Сатурна. В его атмосфере преобладает азот с примесями метана и этана, поверхность состоит из водяного льда и органических веществ, а температура достигает -180 °C. Астрономам стало известно, что самой высокой точкой Титана является гора Митрим.

В высоту она достигает 3337 метров и расположена в центре хребта, а чуть выше и севернее неё располагается другая гора высотой 2807 метров. На новую карту поверхности учёные добавили девять новых объектов, в том числе горную область Мория.

Также специалисты показали четыре карты Титана, которые сделаны на основе снимков, переданных с 2004 по 2015 годы автоматической межпланетной станцией Cassini .

Первая карта представляет собой снимок в инфракрасном диапазоне с длиной волны 2 микрометра. Вторая получена путём совмещения двух снимков, полученных на разных длинах волн. Третья является композицией из снимков, сделанных с тремя светофильтрами: красным (5 микрон), зелёным (2 микрона) и синим (1,27 микрона).

Четвёртая представляет собой более чёткую версию третьей карты, чтобы рассмотреть особенности рельефа.

И ещё пара великолепных снимков Титана:

Пандора и Титан в объективе аппарата Cassini Получена фотография трех спутников Сатурна
https://www.popmech.ru/science/237220-s … m=main_big

Обнаружено беспрецедентно большое число новых гравитационно-волновых событий

Международная исследовательская группа, включающая астрономов из Австралийского национального университета, обнаружила беспрецедентно большое количество новых гравитационно-волновых событий.

Эти открытия помогут разрешить одни из самых сложных загадок Вселенной, включая происхождение «строительных кирпичиков» материи и устройство пространства-времени.

В опубликованном обзоре сообщается о 35 новых обнаружениях гравитационных волн, связанных с парами сталкивающихся черных дыр или парами черная дыра-нейтронная звезда, при помощи обсерваторий LIGO и Virgo в период между ноябрем 2019 г. и мартом 2020 г.

В результате, в течение трех наблюдательных кампаний в период с 2015 г. по 2020 г. в общей сложности было открыто 90 гравитационно-волновых событий.

Эти новые обнаружения связаны с высокоэнергетическими космическими событиями, происходящими на расстояниях в миллиарды световых лет от нас, в результате которых наблюдается «рябь» пространства-времени. Сюда вошли 32 события объединения пар черных дыр и, вероятно, три столкновения между нейтронной звездой и черной дырой.

«Мы выполнили 35 обнаружений гравитационно-волновых событий. Это много. Для сравнения, в ходе нашей первой наблюдательной кампании мы произвели всего лишь три обнаружения в течение четырех месяцев в 2015 г. и 2016 г.», - сказала Сюзан Скотт (Susan Scott), профессор Австралийского национального университета, входящая в состав исследовательской группы.

«Оценка масс и скоростей собственного вращения черных дыр в этих двойных системах позволяет понять их формирование».

«Кроме того, она порождает новые, интересные вопросы. Например, представляла ли исходная система обычную двойную звездную систему, в которой два светила проходят этапы жизненного цикла вместе и в конечном счете превращаются в две черные дыры? Или же она образовалась в результате сближения двух черных дыр в очень плотной динамической среде, такой как центр галактики?»

Профессор Скотт, которая также аффилирована с научным центром ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), сказала, что постоянное повышение чувствительности гравитационно-волновых детекторов помогло нарастить большое число обнаружений гравитационно-волновых событий.

«Эта новая технология позволяет нам наблюдать больше гравитационных волн, чем мы могли когда-либо в прошлом», - сказала она.

Ссылки на исследования, посвященные этим обнаружениям гравитационно-волновых событий, доступны на arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1108222241

Близлежащее скопление галактик Абель 1569

Используя данные, полученные при помощи рентгеновской космической обсерватории Chandra («Чандра») НАСА, индийские астрономы изучили близлежащее скопление галактик, известное как Абель 1569.Результаты этого исследования позволяют глубже понять свойства этого скопления галактик и его интракластерной среды.

Скопления галактик содержат до нескольких тысяч гравитационно связанных галактик. Они являются самыми крупными известными гравитационно связанными структурами во Вселенной и служат превосходными лабораториями для изучения эволюций галактик и космологии.

Скопление галактик Абель 1569 (или сокращенно A1569) представляет собой близлежащее скопление галактик, содержащее не менее 56 галактик-членов и характеризуемое красным смещением 0,0784. Предыдущие наблюдения этого объекта показали, что скопление состоит из двух несвязанных структур – северного субскопления (A1569N) и южного субскопления (A1569S).

Исследователи также нашли, что оба субскопления скопления Абель 1569 содержат в центральных областях протяженные радиогалактики. В центре субскопления A1569N лежит радиоисточник под названием 1233+169, демонстрирующий двудольную структуру, в то время как в центре субскопления A1569S расположена радиогалактика с широким «хвостом» (wide-angle-tailed, или WAT), известная как 1233+168. Учитывая, что природа этих источников и их взаимодействие с внутрикластерной средой до сих пор оставались слабо изученными, в новом исследовании группа астрономов под руководством Джухи Тивари (Juhi Tiwari) из Индийского института Науки, образования и исследований, Мохали, Индия, изучила скопление галактик A1569 более подробно.

Авторы нашли, что два субскопления скопления галактик Абель 1569 имеют низкие рентгеновские светимости, при этом северное субскопление примерно в пять раз более тусклое, чем южное.

Масса горячего газа в субскоплениях A1569N и A1569S составила соответственно 0,57 и 2,3 триллиона масс Солнца. Оба субскопления имеют близкие гравитационные массы – на уровне примерно в 20-21 триллиона масс Солнца.

В целом эти наблюдения подтверждают, что два субскопления скопления галактик Абель 1569 на самом деле представляют собой небольшие группы галактик.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1108222842

Разорванную звезду перестали считать источником высокоэнергетичных нейтрино

Y. Cendes et al. / The Astrophysical Journal, 2021

Анализ радиоизлучения звезды, разрываемой черной дырой в 750 миллионах световых лет от Земли, показал, что энерговыделение в этом событии было небольшим, а скорость движения вещества звезды – нерелятивистской. Это означает, что рождение высокоэнергетичных нейтрино, которое астрофизики связывали ранее с этим событием, крайне маловероятно. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

Известно, что если звезда подходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, то приливные силы могут ее разорвать. При этом вещество звезды разгоняется до скоростей от нескольких процентов до нескольких десятков процентов от скорости света, а также генерируется электромагнитное излучение и рождаются другие элементарные частицы. По данным предыдущих наблюдений, полное энерговыделение в таких событиях составляет приблизительно 10⁴⁸–10⁵² эрг.

9 апреля 2019 года астрофизики зарегистрировали одно из таких событий, AT2019dsg, — оно произошло на расстоянии около 750 миллионов световых лет от Земли. Другая группа исследователей предположила, что именно в этом событии могло родиться высокоэнергетичное нейтрино с энергией около 0,2 петаэлектронвольта, которое ученые зарегистрировали 1 октября того же года на нейтринной обсерватории IceCube. Физики основывались на том, что нейтрино пришло из той же точки на небе, где произошло событие AT2019dsg, а другие потенциальные источники настолько высокоэнергетичных нейтрино в этой области космоса зарегистрированы не были.

Чтобы проверить это предположение, группа американских астрофизиков под руководством Иветты Чендеш (Yvette Cendes) из Гарвардского университета провела детальный анализ радиоизлучения события AT2019dsg с помощью систем радиотелескопов VLA (Very Large Array) и ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Ученые изучили излучение в диапазоне от 1 до 97,5 гигагерц, испущенное с 55 по 560 день после начала разрыва звезды черной дырой. Максимальной интенсивности излучение достигло приблизительно на 200 день. Она увеличилась в 3–4 раза с 55 дня, а затем уменьшилась примерно в четыре раза к 560 дню.

Зависимость плотности вещества погибшей звезды от расстояния, измеренного в гравитационных радиусах разорвавшей ее черной дыры. График, соответствующий событию AT2019dsg, похож на графики, описывающие другие нерелятивистские события, и сильно отличается от Sw J1644+57, в котором выделилось примерно на четыре порядка больше энергии, и разлет вещества был релятивистским.
Y. Cendes et al. / The Astrophysical Journal, 2021
   
Плотность вещества погибшей звезды при удалении от сверхмассивной черной дыры падала пропорционально R^-1,7 на расстояниях R от 10¹⁶ до 4 × 10¹⁶ сантиметров, а затем,  на расстояниях от 4 × 10¹⁶ до 7 × 10¹⁶ сантиметров — пропорционально R^-3,9. Полное энерговыделение оказалось достаточно небольшим для событий такого рода и составило приблизительно 4,4 × 10⁴⁸ эрг. Скорость разлета вещества звезды составила около 0,07 скорости света, то есть движение было нерелятивистским. Это означает, что в этом событии не могло родиться нейтрино с энергией 0,2 петаэлектронвольта. По оценкам исследователей, чтобы это было возможно, энерговыделение должно быть приблизительно на три порядка больше.

При анализе радиоизлучения ученые предполагали, что распределение энергии излучения изотропное. Чтобы в событии AT2019dsg могло родиться зарегистрированное высокоэнергетичное нейтрино, необходимо, чтобы вся энергия излучилась в телесный угол существенно меньше одного градуса, что физически совершенно нереалистично. Результаты исследования означают, что источник этого нейтрино остается неизвестным.

Ранее мы писали об обнаружении лабораторией IceCube внегалактических источников нейтрино, а также нейтрино рекордно высокой энергии.

Андрей Фельдман
https://nplus1.ru/news/2021/11/08/black … r-neutrino

Эксцентрический звездный диск в Туманности Андромеды объяснили эффектом отдачи черной дыры*

Steven Burrows / JILA

Астрономы предложили новое объяснение природы диска из звезд с вытянутыми орбитами вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики Туманность Андромеды. Предполагается, что ранее он мог быть круглым, однако эффект отдачи для черной дыры, рожденной в ходе слияния двух черных дыр в центре галактики, может привести к вытягиванию орбит звезд и их выравниванию по апсиде, что подтверждается компьютерным моделированием. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters.

Двойное ядро у Туманности Андромеды, которая является ближайшей к Млечному Пути крупной спиральной галактикой, было открыто в 1991 году при помощи космического телескопа «Хаббл». Первоначально ученые считали, что наблюдают ядра двух галактик — самой Туманности Андромеды, содержащей сверхмассивную черную дыру, и остаток галактики, поглощенной ей в прошлом. Однако затем эта версия была отброшена и на первый план вышла гипотеза эксцентрического околоядерного диска — массивного диска из звезд, орбиты которых выровнены по апсиде вокруг сверхмассивной черной дыры. Предполагается, что подобные эксцентрические звездные диски могут быть обычным явлением в ядрах многих галактик.

Тацуя Акиба (Tatsuya Akiba) и Анн-Мари Мэдиган (Ann-Marie Madigan) из Университета штата Колорадо в Боулдере опубликовали результаты компьютерного моделирования N-тел для объяснения выравнивания апсид орбит звезд вокруг ядра Туманности Андромеды. Ученые рассматривали двойную систему из сверхмассивных черных дыр с неравными массами, где могли бы возникать анизотропные гравитационные волны, которые уносят линейный импульс. Это может привести к тому, что черная дыра, образованная за счет слияния тел в двойной системе, получит отдачу, и если скорость окажется выше скорости убегания из галактики, то черная дыра будет выброшена за ее пределы. В противном случае эффект отдачи способен повлиять на динамику движения звезд вокруг центра галактики, в частности сформирует эксцентрический околоядерный диск.

а) Начальная орбита звезд вокруг черной дыры — круговая, показанная черной линией. После возникновения отдачи черной дыры звезды оказываются на эксцентрических (цветных) орбитах меньшего размера. Оба вектора эксцентриситета выровнены ортогонально направлению выброса черной дыры. (b) Орбиты звезды до (вверху) и сразу после (внизу) выброса черной дыры в моделировании N-тел. Положение черной дыры отмечено красным крестом.
Tatsuya Akiba, Ann-Marie Madigan / The Astrophysical Journal Letters, 2021

Моделирование показало, что эффект отдачи черной дыры действительно способен повлиять на изначально круглые орбиты звезд — околоядерный диск будет выровнен перпендикулярно направлению выброса черной дыры, причем слабая отдача черной дыры не приведет к значительному выравниванию апсид орбит, а экстремально сильная все равно позволит черной дыре сохранить несколько звезд вокруг себя. Исследователи также отмечают, что эффект отдачи временно повысит частоту событий приливного разрушения звезд сверхмассивной черной дырой в галактике. В дальнейшем ученые намерены определить применимость построенной модели к звездам, теряющим массу, или нейтронным звездам и планетам вокруг них, а также исследовать долгосрочную эволюцию эксцентрических околоядерных дисков.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы построили самую подробную радиокарту Туманности Андромеды и случайно открыли экстремально бедное металлами шаровое скопление в ней.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/11/08/m-31-kick

Физики нашли осцилляции в электромагнитном форм-факторе нейтрона

BESIII Collaboration / Nature Physics, 2021

Коллаборация BESIII представила результаты измерения сечения процесса, в результате которого электрон и позитрон превращаются в нейтрон-антинейтронную пару. Вычислив соответствующий электромагнитный форм-фактор, они обнаружили осцилляции, которые свидетельствуют о более сложной структуре нуклонов. Исследование опубликовано в Nature Physics.

Несмотря на то, что нейтрон был открыт почти 90 лет назад, физики до сих пор плохо представляют себе его структуру. Ее понимание играет важную роль в расчетах радиусов нейтронных звезд, а также при описании фазовых переходов кварк-глюонной материи. Построение из первых принципов точной модели, описывающие устройство протона и нейтрона, упирается в слишком сильное взаимодействие и самодействие кварков и глюонов и позволяет получить лишь качественные результаты.

Некоторыми намеками на то, как устроены нуклоны, стали разнообразные аномалии и нестыковки между отдельными экспериментами. К их числу можно отнести загадки радиуса и спина протона, а также отрицательное значение среднеквадратичного зарядового радиуса нейтрона. Неожиданными оказались также результаты по превращению электрон-позитронных пар в нуклон-антинуклонные. В частности, физики увидели, что вопреки существующим моделям протон-нейтронное взаимодействие оказывается сильнее, чем протон-протонное, а также обнаружили осциллятивное поведение электромагнитного протонного форм-фактора.

Физики из коллаборации BESIII продолжили работу в этом направлении, увеличив точность эксперимента по превращению электрон-позитронных пар в нейтрон-антинейтронные, проведенного в Институте физики высоких энергий в Китае. Результаты их работы нивелируют аномалию, связанную с балансом между протон-нейтронным и протон-протонным взаимодействием, но при этом демонстрируют осцилляции нейтронного форм-фактора.

Форм-фактор — это функция, которая помогает понять то, как устроен нуклон. Нуклоны слишком малы, чтобы их структуру можно было бы изучать напрямую. Единственный доступный на сегодня метод — это взаимодействие с другими частицами, например, фотонами. Результат такого взаимодействия, выражаемый через измеряемое в эксперименте сечение процесса, зависит от того, сколько энергии и импульса при этом передано. Соответствующий форм-фактор при этом играет роль связующего звена между сечением и структурой частицы.

Авторы проводили серию столкновений на симметричном электрон-позитронном коллайдере в диапазоне энергий от 2 до 3,08 гигаэлектронвольт. От предыдущих исследований их работу отличает повышенная светимость (то есть, повышенное количество столкновений в реакторе) и большее число точек на шкале энергий (18 значений). Установка была оптимизирована для целей коллаборации BESIII с помощью CsI(Tl)-калориметров, измеряющих энергии частиц, и системы сцинтилляционных стержней, измеряющих их время пролета. Кроме того, установка содержала в себе счетчик мюонов для учета шума, создаваемого космическим излучением.

Схема измерений, проводимых установкой. Звездочкой показано измерение в системе времени пролета, ливнем – измерение в калориметре.
BESIII Collaboration / Nature Physics, 2021

Важным этапом работы стал учет всевозможных шумов. К ним относятся неотфильтрованное космическое излучение, процессы, связанные с распространением лептонных пучков, а также вклады от других каналов реакции, в которой образуется сразу несколько адронов. Для каждого из сценариев возникновения сигнала физики выполняли подгонку экспериментальных данных с помощью метода максимального правдоподобия, где в роли параметров выступали разница между наблюдаемым и теоретическим временем пролета нейтрона и угол разлета нейтрона и антинейтрона. Результат подгонки позволил им вычислить истинное число событий, которое позволило вычислить сечение процесса и, соответственно, форм-фактор.

Опираясь на эксперимент по превращению электрон-позитронных пар в протон-антипротонные, который коллаборация BESIII провела ранее, авторы смогли сравнить оба процесса. В частности, они вычислили отношение нейтрон-антинейтронных сечений к протон-антипротонным, которое оказалось ниже единицы практически во всем диапазоне энергий. Это противоречит результатам их коллег, однако согласуется с теорией, которая предсказывает, что протон-протонное взаимодействие должно быть сильнее, чем протон-нейтронное.

Ученые также изучили зависимость форм-фактора от переданного 4-импульса. Вычтя из нее дипольный вклад, они обнаружили осцилляции, подобные тем, что были обнаружены для протонов в другом эксперименте. Оказалось, что оба типа осцилляции описываются одним набором параметров и разностью фаз, равной 125 ± 12 градусов, с достоверностью 5σ. Результаты свидетельствуют о более сложной внутренней нуклонной динамике, которая могла бы быть объяснена с помощью интерференционных эффектов при перерассеянии или наличием дополнительных резонансов.

Осцилляции форм-факторов нейтронов (черные точки) и протонов (синие треугольники). Кривыми показаны соответствующие подгонки.
BESIII Collaboration / Nature Physics, 2021

Форм-факторы играют ключевую роль для понимания процессов, происходящих в нуклонах. Ранее они помогли рассчитать давление и касательные напряжения протона, а также измерить его массовый радиус.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2021/11/09/neutron-oscillation

В атмосферах загрязненных белых карликов нашли экзотические образцы мантии экзопланет

NOIRLab / NSF / AURA, J. da Silva, M. Zamani, M. Kosari

Составы мантий экзопланет гораздо разнообразнее и экзотичнее, чем считалось ранее, и требуют новых схем классификации горных пород по минералогическому составу. К такому выводу пришли астрономы, исследовавшие 23 загрязненных белых карлика, которые аккрецировали на себя фрагменты мантии разрушенных экзопланет. Статья опубликована в журнале Nature.

Белые карлики представляют собой компактные объекты, которые уже не поддерживают термоядерные реакции в своих недрах и постепенно остывают. Это заключительная стадия жизни звезд с массами до 8-11 масс Солнца. Большинство подобных объектов, температура которых составляет меньше 25 тысяч кельвинов, обладают атмосферами, состоящими только из водорода или гелия, поскольку более тяжелые элементы быстро опускаются в более глубокие слои звезды. Однако на сегодняшний день ученым известно, что более четверти таких карликов являются загрязненными — в их атмосферах есть различные металлы (элементы, тяжелее водорода и гелия).

Механизм загрязнения белых карликов, по мнению ученых, связан с эволюцией планетной системы у звезды — когда светило становится красным гигантом, а затем белым карликом, планетезимали, астероиды или планеты могут пересечь предел Роша и начать разрушаться приливными силами со стороны звезды. Таким образом, возник новый метод исследования состава экзопланет или обломочного вещества в других звездных системах, в частности можно получить представление о составе мантии и коры экзопланет.

Сыи Сюй (Siyi Xu) из центра NOIRLab и Кит Путирка (Keith Putirka) из Калифорнийского государственного университета во Фресно опубликовали результаты спектроскопических исследований 23 загрязненных белых карликов, содержащих такие элементы, как Mg, Si, Ca и Fe, в пределах 650 световых лет от Солнца при помощи наземной обсерватории Кека и космического телескопа «Хаббл».

Объемные составы грязных белых карликов в сравнении с планетами Солнечной системы, звездами, метеоритами и горными породами с Земли, Луны и Марса.
Siyi Xu, Keith Putirka / Nature, 2021

Оказалось, что загрязненные карлики отражают аккрецию на них фрагментов скалистых экзопланет. Их состав настолько экзотичен для нашей Солнечной системы, что для классификации горных пород требуются новые схемы. 11 карликов демонстрируют загрязнение ультраосновными породами или близкими к ним, что вписывается в минералогию мантий Меркурия, Земли, Луны и Марса. Остальные карлики являются экзотикой — в породах, попадающих на них, либо отсутствует оливин и они насыщены кварцем, либо в них нет ортопироксена, но есть периклаз. Периклаз и кварц отсутствуют или редко встречаются в верхней мантии внутренних планет Солнечной системы, в то время как оливина и ортопироксена в верхней мантии много.

Ученые отмечают, что в отличие от других исследовательских групп, они не нашли никаких доказательств аккреции фрагментов континентальной коры в загрязненных карликах — лишь мантийных пород. Это может быть распространенным явлением — лунная кора составляет не более 10 процентов от общей массы Луны, в то время как на Земле океаническая и континентальная кора вместе составляют менее половины процента от общей массы Земли.

Исследователи подчеркивают, что чтобы методика определения состава экзопланет по загрязненным белым карликам была надежной необходимо продолжать всестороннее изучение подобных объектов на предмет наличия разных химических элементов, слагающих горные породы — основных (Mg, Al, Si, Ca и Fe), второстепенных (Na, K и Ti), сидерофильных (например Ni) или литофильных (U, Ba). Например, карлик с высоким содержанием Si и K и низким содержанием Mg может свидетельствовать об аккреции на него фрагментов коры разрушенных экзопланет, в то время как высокое содержание K и Mg и низкое содержание Si будут указывать на фрагменты гидратированной верхней мантии богатой водой экзопланеты.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые нашли объект планетарного масштаба у белого карлика и выявили случай поглощения им богатой водой планетезимали.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/11/09/wd-planets-mantles

Волокно отрывается от Солнца

Авторы и права: Стефан Пойре
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Почему иногда части атмосферы Солнца устремляются в космос? Причина заключается в изменяющемся магнитном поле, которое пронизывает поверхность Солнца. Области сильного магнитного поля на поверхности, известные как активные области, обычно выглядят как темные солнечные пятна. В активных областях заряженный газ движется вдоль изгибающихся силовых линий магнитного поля, иногда он падает вниз, иногда выбрасывается наружу, а иногда эти выбросы достигают нашей Земли. Кадры для этого видео были сняты в течение одного часа с помощью небольшого телескопа во Франции. На них запечатлено волокно, оторвавшееся от Солнца в конце прошлого месяца. Волокно огромно: для сравнения размер Земли показан вверху слева. После выброса волокна на Солнце произошла мощная вспышка класса X, создавшая огромную ударную волну – солнечное цунами. В результате облако заряженных частиц устремилось в нашу Солнечную систему, однако в этот раз его большая часть прошла мимо нашей Земли. Все же достаточное количество солнечной плазмы столкнулось с земной магнитосферой, чтобы создать несколько слабых полярных сияний.
http://www.astronet.ru/db/msg/1782271

Астрономия: что мы будем искать в космосе следующие десять лет

Новый доклад американской академии наук называет главные задачи и проекты для астрономии до 2032 года.

Роман Фишман

В начале ноября американская Национальная академия наук обнародовала очередной «десятилетний обзор» Astro2020 Decadal Survey (ADS), который послужит основой для новых астрономических проектов и исследований на 2022-2032 гг. Как можно заметить из названия, доклад должен был выйти еще в прошлом году, однако пандемия привела к серьезным задержкам в работе большой команды авторов, которая насчитывает около 150 ученых, разделенных на 13 тематических комиссий.

Такие документы выходят регулярно и не являются прямыми указаниями к действию, но оказывают большое влияние на работу NASA, Национального научного фонда (NSF) США – а через них и на развитие космонавтики и астрономии во всем мире. Благодаря предыдущим таким докладам на свет появились многие важные инструменты, включая запущенный недавно космический телескоп James Webb. Какие же направления и концепции выделяют авторы доклада на этот раз?

Три пути

АDS указывает три ключевых темы, которые будут особенно занимать астрономов в ближайшее десятилетие. Первая из них – «Драйверы роста галактик» – посвящена проблемам их формирования и эволюции. По современным представлениям, первые галактики появились в ранней Вселенной, направляемые скоплениями темной материи, и затем развивались за счет слияний друг с другом и поглощений. Однако многие детали этих процессов остаются неизвестными, и тот же James Webb, способный различить самые далекие и древние из галактик, позволит лучше их узнать.

Второе направление – «Пути к обитаемым мирам» – посвящено поиску далеких экзопланет земного типа и должна увенчаться получением их первых прямых изображений, в в идеале – и обнаружению химических следов жизни. Ожидается, что в этой работе пригодятся и телескоп James Webb, и готовящаяся к запуску в 2027 г. обсерватория Nancy Grace RST. Возможно, они позволят выяснить состав атмосфер некоторых потенциально обитаемых экзопланет и поискать в них возможные биомаркеры.

Наконец, третье направление – «Новые окна в динамическую Вселенную» – ориентировано на применение новых астрономических инструментов, дополняя работу обычных телескопов детекторами нейтрино и гравитационных волн. Такая «многоканальная астрономия» позволяет с разных точек зрения исследовать самые высокоэнергетические процессы, включая коллапсы массивных светил, слияния черных дыр и нейтронных звезд, изучать природу этих экстремальных объектов, а также все, что происходило в самые первые моменты существования Вселенной.

NAS
Некоторые из проектов астрономических инструментов, предложенных в докладе

Большая миссия

Исходя из озвученных тем, важнейшей задачей на будущее остается создание нового большого (не менее 6 м) космического телескопа, способного работать в чрезвычайно широком диапазоне волн. Ожидается, что он сумеет рассмотреть далекие экзопланеты в беспрецедентных деталях. Пока что рассматривается две концепции подобной миссии: HabEx и LUVOIR. Любопытно, что HabEx может состоять из двух отдельных аппаратов – собственно, телескопа и экрана, который раскроется в сотне тысяч километров от него, прикрывая излучение далеких звезд для наблюдения их экзопланет. Это позволяет обойтись зеркалом умеренных (порядка 4 м) размеров, тогда как альтернативный проект LUVOIR подразумевает телескоп с куда большим (8-15 м) составным зеркалом.

Возможно, финальный проект большого телескопа будет сочетать оба варианта. Однако в любом случае стоимость подобного инструмента оценивается не менее чем в 11 млрд долларов, и его вряд ли удастся запустить ранее второй половины 2040-х. Поэтому одновременно с ним авторы доклада предлагают не забывать и о других миссиях. Для этого в документе описан новый подход к созданию подобных масштабных инструментов, рекомендующий параллельно работать сразу с несколькими миссиями.

До сих пор для каждого из таких телескопов определяют задачи, после чего переключаются проектирование, постройку и запуск, затем переходя к следующему проекту. Так были созданы великие обсерватории Chandra, Spitzer и Hubble, причем на весь процесс зачастую уходили и уходят десятилетия. В рамках новой стратегии  работы должны вестись одновременно, – так, чтобы проблемы по одному проекту не приводили к серьезным отставаниям всей научной программы, позволяя оперативно сосредоточивать усилия на самом перспективном варианте.

NASA JPL
Проект космической обсерватории HabEx включает телескоп и «звездный экран»

Миссии «пробного» класса

В числе таких перспективных проектов авторы доклада называют телескопы для работы в среднем и дальнем ИК-спектре (Origins), а также в рентгене (Lynx). Оба аппарата могут быть изготовлены и запущены уже около 2030 г., по цене 3-5 млрд долларов за каждый. Origins будет использоваться, прежде всего, для изучения экзопланетных атмосфер, а рентгеновский Lynx – для наблюдений черных дыр и эволюции галактик.

Ожидается, что чувствительность ИК-телескопа Origins в тысячи раз превысит возможности существующих инструментов, а Lynx станет в сотни раз чувствительнее лучшей на сегодня рентгеновской обсерватории Chandra. При этом оба будут относиться к миссиям нового класса Probe, которой астрономы предлагают дополнить диапазон проектов NASA. Аппараты Probe займут промежуточное положение между «Великими телескопами», подобными Hubble или James Webb, и проектами средних масштабов, создаваемых по программе Explorer.

Lynx Team, NASA, Smithsonian Astrophysical Observatory

Земные задачи

На самой Земле доклад предлагает дальнейшую поддержку строительства новых больших телескопов, таких как GMT (апертура 24,5 м, ожидаемый срок ввода в эксплуатацию – 2029 г.) и ТМТ (30 м, 2027 г.). Любопытно, что работы над 30-метровым телескопом ТМТ рекомендовано продолжить, несмотря на протесты местных жителей, вызванных тем, что инструмент строится на священной гавайской горе Мауна-Кеа. А в Чили и Антарктиде должны быть развернуты инструменты микроволновой обсерватории CMB-24 – более 20 телескопов для регистрации реликтового излучения Вселенной.

Кроме того, доклад поддерживает строительство в США модернизированной сети радиотелескопов ngVLA, разрешение которой на порядок превысит существующие аналоги, включая массивы VLA и VLBA. А для развития «многоканальной астрономии» рекомендуется работа над новыми гравитационно-волновыми обсерваториями и строительство обновленной нейтринной обсерватории IceCube 2 в районе Южного полюса.
https://www.popmech.ru/science/770993-a … rom=main_1

Великолепный снимок телескопа Хаббл показывает будущее Солнца

Солнце погибнет в сиянии красоты.

Мы не можем точно знать, как будет выглядеть эта смерть через миллиарды лет в будущем, но смерть других звезд, таких как Солнце, дает нам представление о том, как может разворачиваться этот впечатляющий процесс.

Один из таких объектов стал предметом нового изображения, полученного космическим телескопом Хаббл. Ее имя — NGC 2438, она расположена примерно в 1370 световых годах от нас, и это так называемая планетарная туманность.

Планетарные туманности не имеют ничего общего с планетами; они названы так потому, что в первые телескопы выглядели как планеты. Потому, что они примерно сферические — огромные облака газа, выбрасываемые умирающими звездами, схожими с Солнцем.

Новое изображение NGC 2438, полученное Хабблом. (NASA, ESA, K. Knoll/NASA Goddard, S. Öttl/University of Innsbruck, et. al.; Gladys Kober/NASA/CUA)

Когда Солнце приблизится к концу своего жизненного цикла, и у него заканчится водород для плавления в ядре, ядро начинает охлаждаться и сжиматься, нарушая тонкий баланс между внутренним давлением силы тяжести и внешним тепловым и радиационным давлением, создаваемым ядерным синтезом.

Это принесет дополнительный водород из области вокруг ядра, который воспламенится в оболочке вокруг ядра. Процесс создаст большое количество энергии, в результате чего внешние слои Солнца превратятся в огромный яркий объект, который может достигнуть орбиты Марса.

В конце концов, его нестабильность вызовет серию извержений, и большая часть массы будет выброшена в пространство вокруг нашей звезды. Ядро звезды схлопнется в белый карлик, ярко сияющий остаточным теплом и освещающий выброшенный материал изнутри.

Это планетарная туманность, в которой сейчас находится NGC 2438. Очень короткий этап жизни звезды, который длится всего около 10 000 лет; Выброшенный материал продолжает расширяться в космос и в конечном итоге станет слишком тонким, чтобы его можно было увидеть. Каждый элемент изображения имеет цветовую кодировку: синий представляет кислород, зеленый — водород, оранжевый — азот, а красный — серу.

Изображение NGC 2438, полученное с помощью телескопа Шульмана в 2012-2013 гг. (Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona)

NGC 2438 также представляет интерес из-за светящегося «гало», окружающего внутреннее кольцо туманности, которое наблюдается во многих круглых планетарных туманностях (но не на новом снимке Хаббла). Исследование, включавшее NGC 2438, показало, что гало возбуждается ионизирующим излучением самой звезды, которое заставляет газ светиться.

Материал, окружающий NGC 2438, расширяется со скоростью около 37 километров в секунду. Через несколько тысяч лет, плюс-минус, он станет слишком тонким, чтобы его можно было увидеть. Между тем, у Солнца осталось еще много времени; его превращение в красного гиганта начнется примерно через 5 миллиардов лет.

Источники: Фото: (NASA, ESA, K. Knoll/NASA Goddard, S. Öttl/University of Innsbruck, et. al.; Gladys Kober/NASA/CUA)
https://rwspace.ru/news/velikolepnyj-sn … lntsa.html

Гамма-лучи позволят понять сверхбыстрые потоки, исходящие из центров галактик

Используя данные, собранные при помощи телескопа Large Area Telescope, расположенного на борту космической гамма-обсерватории Fermi («Ферми»), и технологию обработки сигналов, позволяющую объединять и усиливать одиночные слабые сигналы, исследователи впервые обнаружили гамма-лучи со стороны сверхбыстрых потоков, наблюдаемых в нескольких близлежащих галактиках, что позволило глубже понять устройство нашей собственной галактики Млечный путь.

Сверхбыстрые потоки (СБП) представляют собой мощные ветра, дующие со стороны сверхмассивных черных дыр (СМЧД). Эти потоки, как считают ученые, играют важную роль в регуляции роста как самой черной дыры, так и ее родительской галактики. В новой работе астрономы описывают обнаружение гамма-излучения со стороны СБП, испускаемых в окрестностях СМЧД галактик.

«Хотя эти ветра трудно обнаружить, предполагается, что они играют значительную роль в процессах роста черной дыры и самой родительской галактики, - сказал главный автор новой научной работы Крис Карвин (Chris Karwin), исследователь-постдок с кафедры физики и астрономии Университета Клемсона, США. – Наши наблюдения гамма-излучения показывают, как может происходить перенос большого количества энергии от СМЧД к родительской галактике. Такие СБП могут формировать ударные волны, которые действуют, подобно снаряду в стволе огнестрельного орудия, ускоряя заряженные частицы, известные как космические лучи, до скоростей, близких к скорости света».

При прохождении через галактику, эти ветра приводят к постепенному сокращению звездообразования. Центральная черная дыра и родительская галактика имеют общий механизм роста, и этот механизм как раз иллюстрируется описанной здесь картиной, пояснили авторы.

Эти находки также помогут ученым глубже понять нашу собственную галактику Млечный путь. Предложенная Карвином и его коллегами модель поддерживает гипотезу, согласно которой пузыри Ферми – гигантские структуры из горячего газа, отходящие в две противоположные стороны от плоскости диска Галактики из ее центра – могут представлять собой остатки былой активности, обусловленной наличием СБП со стороны СМЧД, лежащей в центре Галактики.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1110203830

Новая модель поможет обнаруживать землеподобные экзопланеты

Новая категория внесолнечных планет, получившая название «планет с корой типа яичной скорлупы» (eggshell planets), характеризуется сверхтонкой корой, толщины которой недостаточно для поддержания процессов тектоники плит и обеспечения благоприятных условий для жизни, согласно новому исследованию, проведенному международной группой ученых.

Новая численная модель, разработанная международной группой геологов, поможет выяснить, какие из вновь открываемых планет могут поддерживать процессы тектоники плит, подобные земным, что добавляет классификации экзопланет новое, геологическое измерение.

Доктор Сами Михаил (Sami Mikhail) из Школы наук о Земле и окружающей среде Сент-Эндрюсского университета, Шотландия, сказал, что «На самом деле, это новая модель дает мощный инструмент для прогнозирования возможности существования тектоники плит на экзопланетах. Можно сказать, что мы пытаемся найти новый «параметр обитаемой зоны», но вместо температуры, подходящей для существования на поверхности планеты воды в жидкой форме, мы хотим подобрать параметр, определяющий возможность существования тектоники плит».

Астрономы открыли более 4000 планет, обращающихся вокруг других звезд, которые известны как экзопланеты. Многие ли из них похожи на Землю? Что означает эта «похожесть»? И насколько представительными являются планеты нашей Солнечной системы по отношению ко всей популяции планет Галактики или Вселенной?

Исследовательская группа произвела несколько сеансов компьютерного моделирования, чтобы посмотреть, как различные комбинации свойств планет и звезд влияют на толщину внешнего слоя планеты. Согласно этим прогнозам, небольшие, древние или слишком далекие от звезды планеты чаще имели толстые, жесткие оболочки, однако в некоторых случаях планеты могли иметь хрупкий внешний слой толщиной всего лишь в несколько километров.

Поверхности этих планет, получившие название «планет с корой типа яичной скорлупы», могут напоминать низменные участки поверхности Венеры, и сформулированное определение применимо как минимум к трем таким внесолнечным планетам, известным ученым.

Внешний слой каменистого планетного тела обычно является жестким и хрупким. Толщина этого слоя влияет на многие геологические процессы, включая тектонику плит.

Факторы, связанные с природой самой планеты, такие как размер, внутренняя температура, состав и даже климат, влияют на толщину этого внешнего слоя, однако также влияние оказывают факторы, относящиеся к родительской звезде, такие как ее светимость и расстояние до светила.

В исследовании было рассмотрено несколько факторов, включая размер экзопланеты, расстояние до родительской звезды, поверхностную температуру и температуру в недрах планеты.

Команда нашла, что температура поверхности планеты играет самую важную роль, по сравнению с другими факторами – включая внутреннюю температуру планеты.

Астрономы также нашли, что некоторые известные экзопланеты должны иметь удивительно тонкую кору, и назвали такие планеты «планетами с корой типа яичной скорлупы».

Команда считает, что построенная модель поможет при отборе наиболее перспективных планет для поисков следов потенциальной жизни, которые будут наблюдаться при помощи специализированных научных инструментов.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1110204001

Астрономы впервые обнаружили планету, вращающуюся вокруг двух звезд

© PSI/Pamela L. Gay
Художественное представление планеты TIC 172900988b, вращающейся вокруг двух звезд

МОСКВА, 11 ноя — РИА Новости. Ученые, работающие с данными космических телескопов НАСА Kepler и TESS, объявили об открытии первой планеты в двойной звездной системе TIC 172900988. По своему радиусу она примерно равна Юпитеру, но в несколько раз массивнее. Полный оборот вокруг своих звезд она совершает менее чем за год. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astronomical Journal. Ранее они были размещены на сервере препринтов arXiv.org.

Новая планета, получившая имя TIC 172900988b, относится к классу циркумбинарных планет, которые вращаются вокруг двух звезд. Долгие годы астрономы только предполагали возможность существования подобных тел, но, благодаря новой технологии наблюдений, их обнаружение стало реальностью.

В 2020-м астрономы под руководством Веселина Костова (Veselin Kostov) из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, изучающие экзопланеты, сообщили, что они изобрели новую технику, которая позволит им обнаруживать транзитным методом с помощью телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) экзопланеты в двойных звездных системах при условии, что планета пройдет на фоне обеих звезд в течение одного 27-дневного сеанса наблюдений. С тех пор из тысяч экзопланет вокруг близлежащих ярких звезд, ученые открыли 14 кандидатов в циркумбинарные планеты, а теперь те же авторы опубликовали описание первой из них.

"Обнаружение циркумбинарных планет намного сложнее, чем обнаружение планет, вращающихся вокруг одиночных звезд, — приводятся в пресс-релизе Планетологического института США слова разработчика методики наблюдений и одного из авторов исследования Надера Хагигипура (Nader Haghighipour). — Самый многообещающий метод обнаружения циркумбинарных планет — транзитная фотометрия, которая измеряет потери в звездном свете, вызванные планетами, орбиты которых ориентированы в космосе так, что они периодически проходят между своими звездами и телескопом. В этом методе измерения уменьшения интенсивности света звезды используют для вывода о существовании планеты".

При наблюдении двойной звезды TIC 172900988 в оном из секторов наблюдения TESS исследователи отметили, что кривая блеска показала во время одного и того же соединения признаки двух прохождений — по одному для каждой звезды.

"Чтобы точно определить орбиту планеты, необходимо как минимум три транзитных события, — объясняет Хагигипур. — Ситуация усложняется, когда планета вращается вокруг двойной звездной системы, потому что транзиты не будут происходить с одинаковым интервалом над одной и той же звездой. Планета может пройти через одну звезду, а затем через другую, прежде чем снова пройти через первую звезду и так далее".

Еще одна сложность, по словам исследователей, заключается в том, что орбитальный период циркумбинарных планет всегда намного больше, чем орбитальный период самой двойной звезды. Это означает, что для наблюдения трех транзитов ученым необходимо длительное время, превышающее 27 дней, в течение которых TESS наблюдает за одной частью неба, и, скорее всего, больше к этой части никогда не вернется. Но новая методика наблюдений, разработанная авторами, себя оправдала.

"Наша группа показала, что, несмотря на короткое окно наблюдения, можно использовать TESS для обнаружения циркумбинарных планет, — сказал Хагигипур, руководитель рабочей группы TESS Circumbinary Planet. — Это открытие демонстрирует, что наша новая техника работает и позволит найти гораздо больше планет".

Для подтверждения полученного результата ученые привлекли также данные космического телескопа Kepler, у которого окно наблюдений значительно больше — этот телескоп наблюдает одну область неба в течение трех с половиной лет.
https://ria.ru/20211111/planeta-1758543607.html

NGC 1333: звездные ясли в Персее

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

Пояснение: NGC 1333 в оптическом диапазоне видна как отражательная туманность, окрашенная в основном в голубые тона, характерные для звездного света, отраженного космической пылью. Туманность удалена от нас всего на тысячу световых лет и расположена в созвездии Персея, на краю огромного молекулярного облака, в котором рождаются звезды. Этот эффектный снимок охватывает на небе область размером в две полные Луны, что соответствует более 15 световым годам на расстоянии до NGC 1333. На фотографии видны детали пылевых структур, контрастирующие с красноватым свечением объектов Хербига-Аро – струй и ударных волн в газе, выброшенном из недавно сформировавшихся звезд. В NGC 1333 находятся сотни звезд моложе миллиона лет, большинство из которых все еще скрыты от оптических телескопов поглощающей свет пылью. Подобная хаотичная среда может быть похожей на ту, где 4.5 миллиарда лет назад родилось наше Солнце.
http://www.astronet.ru/db/msg/1783307

Ни больше, ни меньше: откуда во Вселенной столько темной материи?

Темная материя является основным компонентом Вселенной, но как именно в конечном итоге получили именно то количество этого вещества, которое необходимо для удержания Вселенной воедино?

Василий Макаров

Физики предложили новый механизм, при котором частицы темной материи в ранней Вселенной экспоненциально преобразовывали обычную материю в темную, прежде чем естественным образом замедлялись из-за расширения Вселенной

По оценкам физиков, количество частиц темной материи превышает количество частиц обычной материи в соотношении пять к одному, а сама она играет ключевую роль в крупномасштабной структуре космоса. Его гравитация не только повлияла на формирование зародышей звезд и галактик, но и по сей день удерживает галактики и скопления вместе. Без этой специфической плотности темной материи Вселенная развивалась бы по совершенно разным направлениям.

Но как мироздание достигло такой впечатляющей плотности темной материи? В рамках нового исследования группа ученых предложила новый механизм этого процесса, который, по их словам, относительно прост и может быть проверен в будущих наблюдениях.

Многие модели предполагают, что темная материя родилась из «термальных ванн», первичной плазмы обычных частиц материи в ранней Вселенной. Исходя из этого, новая гипотеза команды следует так называемой модели замораживания. По сути, идея состоит в том, что изначально темной материи было не так много, но термостат из обычных частиц со временем создавал частицы темной материи, пока она достигли плотности, которую мы видим сегодня.

Но модель команды добавляет к этой истории новую деталь: частицы темной материи могут преобразовывать обычные частицы в... еще более темную материю. Эта новая темная материя может затем обратить более обычную материю на темную сторону, что приведет к экспоненциальному росту темной материи. История, достойная экранизации, вам не кажется?

Конечно, эта модель в конечном итоге приведет к тому, что во Вселенной будет преобладать одна лишь темная материя, но в наше понимание космоса уже встроен интригующий механизм самоограничения: расширение. Уровни темной материи могли очень быстро возрастать в ранней Вселенной, потому что обычная материя в то время была чрезвычайно плотной. Но по мере того, как Вселенная расширялась и вещество распространялось в пространстве космоса, топливо для процесса «затемнения» материи становилось все меньше и он начал естественным образом замедляться.

Исследователи продемонстрировали, что модель работает для объяснения текущей плотности темной материи и может работать с различными массами ее частиц. Это также помогает залатать дыры в других моделях, которые в остальном хорошо подходят для объяснения наблюдений, но всегда упираются в какое-то ограничение.

Что немаловажно — новую модель можно проверить на практике. Команда собирается заняться этим в самое ближайшее время, так что будем ждать результатов их новых работ.
https://www.popmech.ru/science/771863-n … rom=main_1

На поверхности Луны достаточно кислорода, чтобы поддерживать жизнь миллиардов людей в течение 100 000 лет

Наряду с достижениями в освоении космоса мы недавно стали обладателями технологий, которые могли бы обеспечить эффективное использование космических ресурсов. И в центре внимания технология производства кислорода на Луне.

В октябре Австралийское космическое агентство и НАСА подписали соглашение об отправке лунохода австралийского производства на спутник Земли в рамках программы Artemis с целью изучения лунной породы, в поисках способов обеспечить Луну пригодным для дыхания кислородом.

Хотя у Луны есть атмосфера, она очень тонкая и состоит в основном из водорода, неона и аргона. Это не та газовая смесь, которая может поддерживать кислородзависимых млекопитающих, таких как люди.

Тем не менее, на Луне действительно много кислорода. Он просто не в газообразной форме. Вместо этого он заключен внутри реголита — слоя камня и мелкой пыли, покрывающей поверхность Луны.

Если бы мы могли извлекать кислород из реголита, было бы этого достаточно для поддержания жизни человека на Луне?

Залежи кислорода на Луне.

Кислород содержится во многих минералах земли вокруг нас. И Луна в основном состоит из тех же камней, которые вы найдете на Земле (хотя и с немного большим количеством материала, полученного из метеоров).

Минералы, такие как кремнезем, алюминий, оксиды железа и магния, доминируют в ландшафте Луны. Все эти минералы содержат кислород, но не в той форме, к которой наши легкие могут получить доступ.

На Луне эти минералы существуют в нескольких различных формах, включая твердые породы, пыль, гравий и камни, покрывающие поверхность. Этот материал образовался в результате ударов метеоритов о поверхность Луны в течение бесчисленных тысячелетий.

Результатом является матрица минералов, которых не было в исходных породах. Почва Земли обладает замечательными физическими, химическими и биологическими характеристиками. Между тем, материалы на поверхности Луны — это в основном реголит в его первоначальной нетронутой форме.

Лунный реголит.

Реголит Луны примерно на 45 процентов состоит из кислорода. Но этот кислород прочно связан с упомянутыми выше минералами. Чтобы разорвать эти прочные узы, нам нужно вложить энергию.

Возможно, вы знакомы с этим, если знаете об электролизе. На Земле этот процесс обычно используется в производстве, например, для производства алюминия. Электрический ток пропускается через жидкую форму оксида алюминия через электроды, чтобы отделить алюминий от кислорода.

В этом случае кислород образуется как побочный продукт. На Луне кислород будет основным продуктом, а извлеченный алюминий (или другой металл) будет потенциально полезным побочным продуктом.

Это довольно простой процесс, но есть одна загвоздка: он требует большого количества энергии. Чтобы быть устойчивым, он должен поддерживаться солнечной энергией или другими источниками энергии, доступными на Луне.

Для извлечения кислорода из реголита также потребуется серьезное промышленное оборудование. Нам нужно сначала преобразовать твердый оксид металла в жидкую форму, либо применяя тепло, либо тепло в сочетании с растворителями или электролитами.

У нас есть технологии, чтобы сделать это на Земле, но переместить подобный аппарат на Луну — и произвести достаточно энергии для его работы — будет сложной задачей.

Ранее в этом году бельгийский стартап Space Applications Services объявил о строительстве трех экспериментальных реакторов для улучшения процесса получения кислорода путем электролиза. Они планируют отправить эту технологию на Луну к 2025 году в рамках миссии Европейского космического агентства (ISRU).

Сколько кислорода на Луне?

Тем не менее, когда нам удастся это осуществить, сколько кислорода на самом деле можно выделить на Луне? Оказывается, довольно много.

Если мы проигнорируем кислород, связанный с более глубокими твердыми породами Луны — и просто рассмотрим реголит, который доступен на поверхности — мы сможем сделать некоторые оценки.

Каждый кубический метр лунного реголита содержит в среднем 1,4 тонны минералов, в том числе около 630 кг кислорода. НАСА заявляет, что людям нужно около 800 граммов кислорода в день. Таким образом, 630 кг кислорода сохранят жизнь человеку примерно на два года (или чуть больше).

Теперь предположим, что средняя глубина реголита на Луне составляет около 10 метров, и что мы можем извлечь из него весь кислород. Это означает, что верхние 10 метров поверхности Луны будут обеспечивать достаточно кислорода, чтобы поддерживать все 8 миллиардов людей где-то около 100 000 лет.

Это также будет зависеть от того, насколько эффективно нам удастся извлечь и использовать кислород. Тем не менее, эта цифра просто потрясающая!

Джон Грант, преподаватель почвоведения Университета Южного Креста.

Статья переиздана из The Conversation.
https://rwspace.ru/news/na-poverhnosti- … 0-let.html

Астрономы обнаружили малую черную дыру в соседней галактике

Она располагается в 160 тысячах световых лет от Земли и выдала себя влиянием на движение звезды-компаньона.

Используя Очень большой телескоп (VTL) Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы обнаружили черную дыру малой массы в галактике-спутнике Млечного Пути – Большом Магеллановом Облаке. Объект выявлен по его гравитационному влиянию на компаньона, а сама система располагается в звездном скоплении NGC 1850. Полученные данные и выводы ученых представлены в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

«Как Шерлок Холмс выслеживал преступников по допущенным ими оплошностям, так и мы с лупой в руках отслеживаем движения каждой звезды этого скопления, пытаясь заметить в них признаки присутствия недоступных прямому наблюдению черных дыр. Приводимые нами результаты изобличают лишь одного из разыскиваемых преступников, но когда вы находите одного, вам легче изловить еще многих, скрывающихся в других скоплениях», – рассказывает Сара Сарачино, ведущий автор исследования из Института астрофизических исследований при университете Джона Мурса (Великобритания).

Масса обнаруженной черной дыры составляет примерно 11 солнечных, а ее звезды-компаньона – пять солнечных. Они проживают в молодом скоплении NGC 1850 возрастом всего 100 миллионов лет – миг по астрономическим меркам.

Астрономы ранее уже выявляли черные дыры звездных масс в других галактиках, регистрируя либо рентгеновское излучение, которое испускается при поглощении ими вещества, либо гравитационные волны, возникающие при слиянии этих экзотических объектов другой с другом или с нейтронной звездой.

«Однако, чаще всего черные дыры звездных масс не выдают своего присутствия ни рентгеновским излучением, ни гравитационными волнами. Огромное большинство таких объектов можно выявить только динамически. Когда они образуют двойные системы с обычными звездами, то влияют на их движение – слабо, но вполне заметно. Мы можем зарегистрировать это влияние при помощи чувствительных инструментов», – пояснил Стефан Драйцлер, соавтор исследования из Геттингенского университета (Германия).

Звездное скопление NGC 1850, в котором обнаружена черная дыра звездной массы. Credit: ESO, NASA/ESA/M. Romaniello

Применение разработанного астрономами динамического метода может выявить в похожих скоплениях другие черные дыры и пролить свет на их эволюцию. Сравнивая эти объекты с их более зрелыми и массивными аналогами в старых скоплениях, ученые, возможно, смогут понять, как происходит рост черных дыр за счет поглощения ими звезд или слияния с себе подобными.

«Накапливая статистику присутствия черных дыр в звездных скоплениях, мы углубим наше понимание природы источников гравитационных волн», – заключили авторы исследования.
https://in-space.ru/astronomy-obnaruzhi … galaktike/

Понимание ранней Вселенной зависит от оценки продолжительности жизни нейтронов

Когда мы смотрим в ночное небо, мы видим Вселенную такой, какой она была когда-то. Мы знаем, что в прошлом Вселенная была теплее и плотнее, чем сейчас. Когда мы смотрим достаточно далеко, мы видим микроволновый остаток большого взрыва, известный как космический микроволновый фон. Это отмечает предел того, что мы можем видеть. Он отмечает протяженность наблюдаемой Вселенной с нашей точки зрения.

Космический фон, который мы наблюдаем, относится к тому времени, когда Вселенной было уже около 380 000 лет. Мы не можем непосредственно наблюдать за тем, что происходило до этого. Большая часть более раннего периода довольно хорошо изучена, учитывая то, что мы знаем о физике, но самые ранние моменты большого взрыва остаются загадкой. Согласно стандартной модели, самые ранние моменты Вселенной были настолько горячими и плотными, что даже фундаментальные силы Вселенной действовали иначе, чем сейчас. Чтобы лучше понять большой взрыв, нам нужно лучше понять эти силы.

Одна из наиболее трудных для понимания сил - это слабая сила. В отличие от более привычных сил, таких как гравитация и электромагнетизм, слабое в основном проявляется через эффект радиоактивного распада. Таким образом, мы можем изучать слабое взаимодействие, измеряя скорость, с которой вещи распадаются. Но когда дело доходит до нейтронов, возникает проблема.

Вместе с протонами нейтроны составляют ядра атомов, которые мы видим вокруг себя. Внутри атомного ядра нейтроны могут быть чрезвычайно стабильными. Но когда нейтрон сам по себе, он обычно распадается за считанные минуты. Скорость распада нейтронов обычно определяется с точки зрения их периода полураспада. То есть время, в течение которого вероятность распада нейтрона составляет примерно 50/50. Технически они измеряют соответствующую величину, известную как время жизни нейтронов, но идея та же самая.

Существует несколько способов измерения периода полураспада нейтронов, таких как измерение пучка нейтронов или их охлаждение и улавливание в магнитной бутылке, но эти различные методы дают разные результаты для периода полураспада. Методы должны давать один и тот же результат, но они этого не делают. Метод луча дает время жизни 888 секунд, в то время как метод бутылки дает 879 секунд. Возможно, в методах есть какая-то систематическая ошибка, но это несоответствие является проблемой для фундаментальной физики. Но новое исследование измерило распад нейтронов третьим способом, используя космический аппарат, вращающийся вокруг Луны.

Безвоздушная поверхность Луны постоянно подвергается бомбардировке космическими лучами. Иногда космический луч выбивает нейтрон с лунной поверхности. По мере того как нейтрон уносится прочь от Луны, у него есть шанс распасться. Поэтому команда использовала спутник НАСА Lunar Prospector для подсчета количества нейтронов на различных орбитальных высотах. Исходя из этого, они рассчитали, что время жизни нейтронов составит 887 секунд.

Результат недостаточно точен, чтобы решить проблему распада нейтронов, но он показывает, что мы можем использовать космические аппараты для получения очень точных результатов. Достаточно точных, чтобы будущие миссии могли решить самое слабое звено ранней космологии.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1113154624

Коллаборация NOvA не нашла стерильных антинейтрино*

NOvA Collaboration / Physical Review Letters, 2021

Коллаборация NOvA сообщила о результатах поиска стерильного антинейтрино с помощью двух детекторов, расположенных на расстоянии 1 и 810 километров от их источника в Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми. Данные, собранные о событиях с нейтральным током за два с половиной года, свидетельствуют об отсутствии стерильных осцилляций в диапазоне квадратов масс от 0,05 до 0,5 квадратных электронвольт. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Наблюдение за нейтрино и антинейтрино, рождающимися в различных источниках, включая ускорители, атмосферу, Солнце и ядерные реакторы, стало надежным свидетельством того, что по мере распространения эти частицы испытывают смешивание всех трех ароматов. Оно выражается в том, что вероятность встретить нейтрино с тем или иным ароматом (флейвором) меняется с расстоянием по периодическому закону, причем период тесно связан с разницей их квадратов масс. Открытые и объясненные таким образом нейтринные осцилляции стали поводом к присуждению Нобелевской премии по физике в 2015 году.

Вместе с тем, с 90-х годов прошлого века и по сей день от различных экспериментальных групп продолжают поступать противоречивые данные, которые не могут быть объяснены текущей осцилляционной моделью. В качестве одного из самых главных объяснений теоретики рассматривают введение как минимум одного нового нейтрино (антинейтрино), который проявляет себя только через осцилляции с уже известной тройкой частиц. За это свойство новый нейтрино получил название стерильного. Подробнее об этих поисках мы рассказывали в материале «Чистая аномалия».

Осцилляции известных нейтрино в стерильные делают их невидимыми для детекторов. Поэтому стерильное нейтрино ищут по отклонениям числа зафиксированных событий какого-либо слабого взаимодействия от предсказаний в рамках трехфлейворной модели. Задача усложняется тем, что, чтобы поймать это отклонение, нужно угадать с расстоянием до детектора. Если измерять их слишком близко, осцилляции не успеют проявить себя, а если слишком далеко, то нейтрино успеют равномерно перераспределиться по всем ароматам. Поскольку период осцилляции тесно связано с балансом неизвестных масс, физикам приходится «прощупывать» широкий диапазон расстояний.

Недавно физики из коллаборации NOvA внесли свой вклад в поиск стерильных антинейтрино, не найдя их для диапазоне разности квадратов масс от 0,05 до 0,5 квадратного электронвольта. Чтобы сделать это, физики лишь немного изменили установку, которую они использовали для аналогичного поиска стерильных нейтрино в том же диапазоне масс с отрицательным результатом.

Эксперимент NOvA состоит из двух нейтринных детекторов, расположенных на расстояниях 1 и 810 километров от источника. Роль источника играли столкновения протонных пучков с углеродной мишенью, производимые в главном инжекторе Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми. Физики имели возможность менять нейтринно-антинейтринный баланс пучка (преимущественно мюонного) с помощью изменения полярности в магнитных рупорах. При этом их интересовали рождения антинейтрино только в событиях с нейтральным током, то есть не меняющих заряды начальных и конечных частиц, в то время как все прочие события относились к фону.

Ближний и дальний детекторы представляли собой трехмерные массивы пластиковых ячеек, заполненных жидким сцинтиллятором с суммарной массой 193 и 14000 тонн соответственно. Попадание в жидкость нейтрино или антинейтрино вызывает выход заряженной частицы, чье черенковское излучение передается по волокну на лавинный фотодиод. Впоследствии этот сигнал обрабатывается алгоритмом, который позволяет реконструировать энергию нейтрино или антинейтрино.

Группа собирала сигнал с детекторов с июня 2016 по февраль 2019 года. Алгоритмы отфильтровывали сигналы по целому ряду критериев, подтвердив для дальнего детектора всего 121 событие. Параллельно физики проводили комплексную симуляцию всех этапов эксперимента, начиная от моделирования образования антинейтрино из адронных ливней в источнике и заканчивая моделированием распространения частиц через детекторы. В результате, они сравнивали измеренные спектры с результатами симуляций для трехфлейворной модели и не нашли никаких отличий в пределах одного стандартного отклонения.

Спектр событий на ближнем детекторе, прошедших отбор. Синим цветом показаны результаты симуляции для трехфлейворной модели.
NOvA Collaboration / Physical Review Letters, 2021

   

Спектр событий на дальнем детекторе, прошедших отбор. Синим цветом показаны результаты симуляции для трехфлейворной модели.
NOvA Collaboration / Physical Review Letters, 2021

Авторы отмечают, что проделанная работа — это первый поиск осцилляций стерильных антинейтрино на длинной базе с помощью ускорителей. В будущем NOvA планирует увеличить данные по антинейтрино в 2,5 раза и объединить их с данными по нейтрино, что поможет изучить нарушение CP-инвариантности в стерильных осцилляциях.

Ранее физики из этой же коллаборации наложили ограничения на разницу между нейтрино и антинейтрино, а также подробно исследовали антинейтринные осцилляции.

Марат Хамадеев
https://nplus1.ru/news/2021/11/12/NOvA-didnt-find

Геологи нашли свидетельства внеземного происхождения стекол Атакамы

Вкрапления частиц в стекле, которые встречаются в объектах космического происхождения. Изображение получено при помощи регистрации обратно-рассеянных электронов.
Peter Schultz et al./Geology, 2021

Анализ геологических данных помог найти доказательства гипотезы о том, что стеклянные куски в пустыне Атакама, вероятно, образовались из частей метеорного тела, упавшего на Землю 12 тысяч лет назад. Геологи провели повторный анализ стекол, найденных в Чили еще в 2012 году. Результаты, опубликованные в журнале Geology, ставят под сомнение предыдущую теорию возникновения стекла.

В 2012 году чилийские геологи обнаружили на севере Чили, недалеко от пустыни Атакама крупные образцы стекла. Они были разбросаны вдоль побережья на участке длиною 75 километров. Тогда ученые предположили, что куски породы образовались после падения метеороида.

Фотографии найденных стеклянных образцов
Peter Schultz et al./Geology, 2021

В 2017 году команда французских и чилийских ученых решила изучить стекла подробнее. Они использовали метод датирования осадочных и вулканических отложений и метод радиоуглеродного датирования для образцов древесного угля и растительных остатков в почвах под образцами. Анализ показал, что стекла относятся к эпохе позднего плейстоцена, то есть образовались примерно 12 тысяч лет назад. Ученые пришли к выводу, что стекла появились в результате пожаров травянистой растительности на заболоченных территориях в эпоху позднего плейстоцена.

В 2021 году группа американских и чилийских геологов под руководством профессора геологии Брауновского университета Питера Шульца (Peter Schultz) провела новое исследование и анализ стеклянных образцов показал, что изначальное предположение о внеземном происхождении более вероятно.

Ученые собрали более 300 кусков стекла, из которых подготовили тонкие отшлифованные образцы различного размера. Химический состав пластин определили при помощи энергодисперсионной спектроскопии. Авторы отметили, что исследованные образцы содержат тысячи минеральных зерен и мелких обломков горных пород, нетипичных для местных отложений. Минералы схожи по составу с образцами кометы Вильда-2, доставленной на Землю миссией NASA Stardust. В составе стекла также обнауржили циркон и продукты его разложения — диоксиды циркония и кремния. Это возможно только при температурах выше 1670 градусов Цельсия, одно горение растительности не могло привести к такому результату.

(A) Расположение скоплений стекол, найденных на побережье Чили. (B) Фотография стеклянных образований в пустыни Атакама.
Peter Schultz et al./Geology, 2021

По утверждениям авторов, найденные стекла относятся к одному временному промежутку, однако в разных местах пустыни состав образцов немного отличается. Но на двух участках, расположенных на расстоянии 30 километров друг от друга, стеклянные образцы содержат одинаковые метеоритные компоненты. Скорее всего, все стекла образовались из одного или нескольких похожих метеороидов, которые при падении разлетелись на осколки. Изогнутая и скрученная форма стекол указывает на то, что материал деформировался под воздействием высокой температуры, что также не сходится с предположением о пожаре.

Ученые предполагают, что появление стекол 12 тысяч лет назад совпадает с массовым вымиранием живого мира в четвертичном периоде в Южной Америке. Биологи считают, что основная причина вымирания — это изменение климата. Авторы предположили, что в то время пустыня Атакама могла быть районом с влажным климатом и густыми лесами, а осколки метеороида могли упасть в леса и поджечь их. При таком сценарии после пожара могли образоваться стекла. Но геологи до сих пор не понимают, почему спустя тысячелетия стеклянные куски так и не ушли под землю.

Не все ученые, однако, разделяют мнение исследовательской команды Шульца. Например, физик Марк Бослоу (Mark Boslough) из Национальной лаборатории Сандия, который является специалистом в изучении планетарных воздействий и глобальных катастроф, не согласен со всем, что они заявляют. Об этом он написал в своем твиттере, отметив, что рецензировал научную статью. Бослоу также обратил внимание на то, что взрывы метеорных тел или болидов, оставляющие следы, случаются редко, а свидетельства со временем стираются.
 
Каждую ночь в атмосфере Земли вспыхивают и сгорают сотни, а то и тысячи метеоров. Эти космические тела бывают как микроскопическими пылинками, так и весьма крупными валунами. О том, как часто на Землю попадают межзвездные или межгалактические метеоры читайте в материале «Межзвездный экспресс».

Алиса Родина
https://nplus1.ru/news/2021/11/12/AtacamaDesertSlabs

Астрономы подтвердили формирование ультрадиффузных галактик за счет лобового обдирания

Эволюция маломассивной дисковой галактики на нерадиальной орбите: (a) галактика со звездообразованием впервые входит в скопление; (b) при движении к центральной части скопления идет резкое увеличение звездообразования и выметание газа из галактики; (с) галактика полностью лишена газа, процесс образования новых звезд полностью прекратился; (d) спустя пару миллиардов лет галактика превратилась в карликовую эллиптическую или в ультра-диффузную.
Kirill A. Grishin et al. / Nature Astronomy, 2021

Астрономы впервые наблюдательно подтвердили механизм формирования ультрадиффузных галактик за счет лобового обдирания вещества галактики межгалактическим газом. Предполагается, что этот процесс является основным путем формирования подобных систем в скоплениях галактик. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Ультрадиффузные галактики представляют собой необычные системы, происхождение которых до сих пор остается для астрономов предметом споров. При размерах, сравнимых с Млечным Путем, они обладают крайне низкой светимостью и содержат в несколько тысяч раз меньше звезд. Сотни протяженных ультрадиффузных галактик были обнаружены не так давно в крупном скоплении Комы, а также в группах галактик, наряду с компактными карликовыми эллиптическими и линзовидными галактиками. Их эволюционные пути можно определить, отождествив молодые ультрадиффузные галактики и их аналоги в виде карликовых эллиптических галактик, населенные яркими массивными звездами, которые удобно наблюдать.

Группа астрономов во главе с Игорем Чилингаряном (Igor V. Chilingarian) и Кириллом Гришиным (Kirill A. Grishin) из ГАИШ МГУ опубликовала результаты исследований 11 маломассивных (от 2×10⁸ до 2×10⁹ масс Солнца), крупных (эффективный радиус от двух до 5 килопарсек) PSG-галактик (галактики, где недавно прекратилось бурное звездообразование). Они находятся в скоплениях галактик Комы и Abell 2147. Спектроскопические наблюдения за галактиками велись при помощи 6,5-метрового телескопа MMT (Multiple Mirror Telescope), также использовались данные наземных обзоров неба и других наземных телескопов.

Исследователям впервые удалось практически подтвердить механизм образования ультрадифузных галактик, описанный теоретически еще в 70-х годах прошлого века. Когда маломассивная дисковая галактика попадает в скопление, горячий межгалактический газ своим давлением вытесняет межзвездную среду в галактике, формируя длинный хвост со следами текущего или недавнего звездообразования. При этом в самой галактике вещества, пригодного для формирования новых звезд, становится очень мало, и процессы звездообразования практически прекращаются — в дальнейшем в результате пассивной эволюции галактика превращается в ультрадиффузную.

Ученые оценили, что примерно 44 процента самых ярких ультрадиффузных галактик в скоплении Комы могли образоваться в результате механизма лобового обдирания, таким образом, он может быть основным процессом формирования подобных систем в скоплениях галактик.

Ранее мы рассказывали о том, как изолированность угасших ультрадиффузных галактик объяснили их выбросом из скоплений.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/11/13/ultra … e-galaxies

Инопланетный радиоактивный мусор на дне наших океанов

Учёные из Австралийского национального университета обнаружили, что наша планета подвергалась бомбардировке радиоактивными изотопами после взрывов нескольких сверхновых звёзд в далёком прошлом.

Александр Пономарёв

В недрах коры под Тихим, Атлантическим и Индийским океанами было выявлено высокое содержание радиоактивных изотопов железа Fe-60. Исследование показало, что эти частицы попали на Землю более миллиона лет назад в результате взрывов сверхновых звёзд. Например, одна сверхновая взорвалась около 2,3 миллионов лет назад и была примерно в 9,2 раза тяжелее Солнца. Вторая звезда взорвалась около 1,5 миллионов лет назад и была почти в 8,8 раз тяжелее Солнца. Оба космических взрыва произошли на расстоянии порядка 196−424 световых лет от Земли.

В ходе масштабного исследования, которое охватило временной промежуток в 11 миллионов лет жизни нашей планеты, в 2016 году команда учёных собрала 120 образцов со дна нескольких океанов. Радиоактивный изотоп Fe-60 имеет период полураспада в 2,6 миллиона лет, а все сохранившиеся на Земле его образцы имеют внеземное происхождение. Произошло это, как уверяют учёные, вследствие того, что примерно 1,7−3,2 миллиона лет назад наша планета несколько раз подверглась бомбардировке радиоактивным мусором после взрыва сверхновых звёзд. Подтверждается гипотеза исследователей и периодами соответствующих климатических изменений.

https://www.popmech.ru/science/237579-i … m=main_big

Сверхъяркий рентгеновский пульсар раскрывает свои тайны

Используя данные, собранные при помощи различных космических аппаратов, астрономы изучили сверхъяркий рентгеновский пульсар, известный как NGC 7793 P13. Это новое исследование содержит ценную информацию о временах прибытия импульсов и спектральных свойствах этого источника.

Сверхъяркие рентгеновские источники (Ultra-luminous X-ray sources, ULXs) представляют собой точечные источники в небе, которые являются настолько яркими в рентгеновском диапазоне, что каждый из них излучает больше энергии, чем 1 миллион звезд, подобных Солнцу, излучает на всех длинах волн. Хотя они являются менее яркими, чем активные ядра галактик, эти объекты демонстрируют наибольшую по величине устойчивую яркость, по сравнению с любым другим известным процессом звездного масштаба.

Астрономы считают, что ввиду колоссальной яркости большинство ULX-источников являются черными дырами. Однако недавние наблюдения показали, что некоторые из объектов этого класса демонстрируют пульсирующее излучение. Эти источники, известные как сверхъяркие рентгеновские пульсары (ultra-luminous X-ray pulsars, ULXPs), представляют собой нейтронные звезды, которые обычно являются менее массивными, чем черные дыры. Список известных ULP-объектов является относительно небольшим; поэтому изучение объектов данного класса представляет большой интерес для исследователей, занимающихся рентгеновскими источниками Вселенной.

Источник NGC 7793 P13 представляет собой ULX-объект, расположенный в спиральной галактике NGC 7793, лежащей в направлении созвездия Скульптор, на расстоянии примерно 12,7 миллиона световых лет от Земли. Предыдущие наблюдения этого источника позволили обнаружить, что он включает 0,42-секундный пульсар, который представляет собой двойную систему, содержащую аккрецирующую нейтронную звезду массой примерно в 1,4 массы Солнца и массивную звезду-компаньона массой менее 15 масс нашего светила. Очень вероятно, что орбитальный период этой системы составляет примерно 65 суток, даже несмотря на тот факт, что оптическая модуляция может также быть связана с суперорбитальным периодом – явлением, характерным для некоторых ULX-источников.

Объект NGC 7793 P13 имеет большое значение для астрономов, поскольку он стал первым примером ULX-источника с массой аккрецирующей компоненты менее 15 масс Солнца. Команда астрономов под руководством Люпена Чунче Лина (Lupin Chun-Che Lin) из Ульсанского национального института науки и техники (Ulsan National Institute of Science and Technology, UNIST), Южная Корея, решила подробно изучить этот ULP-источник в надежде глубже понять природу его модуляции и эволюцию свойств пульсара в зависимости от времени и мощности светового потока.

Команда Лина наблюдала источник NGC 7793 P13 в то время, когда он переходил из состояния с повышенной яркостью в состояние с пониженной яркостью, в котором поток его излучения был примерно в 10 раз меньше. Для этого авторы использовали данные, собранные при помощи космических аппаратов Swift, NuSTAR и XMM-Newton, а также инструмента NICER, установленного на борту Международной космической станции.

Астрономы статистически сравнили структуру импульсов и в результате выявили по крайней мере три явных тренда изменений в характере излучения. Было обнаружено, что начало изменений структуры импульсов коррелирует с изменениями мощности потока излучения.

Эти результаты показали отсутствие явной связи между изменениями доли импульсов и орбитальной фазой, указывают авторы.

Работа опубликована на arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1114213740

Комета Розетты в Близнецах

Авторы и права: Роландо Лигустри (Архив наблюдений комет CARA, Общество любителей астрономии Талмассона)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Периодическая комета Чурюмова-Герасименко (67P), период обращения которой равен 6.4 года, возвратилась к Солнцу и была запечатлена на этом телескопическом снимке, сделанном 7 ноября. Комета полетала мимо звезд дальнего фона из созвездия Близнецов, а ее пылевой хвост протянулся вверх и направо, к звезде υ Близнецов. β Близнецов, или Поллукс – ярчайшая звезда созвездия, сияет за левым краем картинки. Комета Чурюмова-Герасименко достигла перигея – наибольшего сближения с Солнцем – 2 ноября. Ближе всего к Земле комета пролетела 12 ноября, расстояние до нее составило 0.42 астрономических единиц, но она была слишком тусклой, чтобы стать видимой невооруженным глазом. Во время последнего путешествия по внутренним частям Солнечной системы хорошо исследованную комету посетили роботы с планеты Земля. Она стала последним пристанищем для космического аппарата Розетта и посадочного модуля Филы.
http://www.astronet.ru/db/msg/1784055

«Хаббл» увидел остаток от взрыва белого карлика

Космический телескоп «Хаббл» сфотографировал светящиеся красные «ленты» газа – остатка сверхновой DEM L249, расположенной в Большом Магеллановом облаке. Изображение опубликовано на официальном сайте НАСА.

DEM L249 считается сверхновой типа Ia – то есть она образовалась от термоядерного взрыва белого карлика. Белые карлики обычно стабильны, но в двойной системе, в которой две звезды вращаются вокруг друг друга, белый карлик может гравитационно вытягивать так много вещества от своего компаньона, что достигает критической массы и взрывается.

DEM L249 – необычный остаток сверхновой. Используя рентгеновскую обсерваторию Чандра НАСА и XMM-Newton Европейского космического агентства, астрономы обнаружили, что его газ более горячий и светится в рентгеновских лучах ярче, чем остаток типичной сверхновой типа Ia. Астрономы подозревают, что белый карлик DEM L249 был более массивным, чем ожидалось – более тяжелые звезды выделяют больше газа – что также означает, что он раньше достиг бы конца в своем жизненном цикле.

[Фото: NASA, ESA, and Y. Chou (Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics)]
https://scientificrussia.ru/articles/ha … go-karlika

Астрономы объяснили отсутствие планет у колец в околозвездных дисках

Кольца в газопылевом диске молодой звезды свидетельствуют о формировании планет, но заметить эти небесные тела удается крайне редко. Компьютерное моделирование позволило объяснить такое перемещением планет на новые орбиты.

Протопланетный диск с кольцами у HL Тельца / ©ALMA, NRAO

Молодые звезды окружены вращающимися облаками газа и пыли, в которых часто удается различить кольца — свидетельства формирования планет. Однако заметить сами планеты практически никогда не получается. Новая работа японских астрофизиков объясняет это миграциями планет на новые орбиты. Статья Кацухиро Канагавы (Kazuhiro Kanagawa) и его коллег опубликована в The Astrophysical Journal.

Вещество, оставшееся после формирования звезды, образует газопылевой диск, который вращается вокруг молодого светила, подсвечиваясь и нагреваясь его излучением. Впоследствии из этого материала образуются планеты. Двигаясь сквозь протопланетный диск, будущая планета растет, расчищая пространство вдоль своей орбиты. Так в диске появляется сравнительно пустой «пробел», брешь. У его внешнего края накапливаются относительно крупные частицы, образуя кольцевидную структуру.

Современные телескопы способны наблюдать эти кольца в протопланетных дисках далеких звезд. Однако заметить связанные с ними планеты удается крайне редко. Новая работа ученых из японской Национальной астрономической обсерватории связывает это с миграцией планет на новые орбиты. Моделирование, проведенное с помощью мощнейшего на сегодня «астрономического» суперкомпьютера ATERUI II, показало, что при определенной плотности и вязкости вещества в протопланетном диске кольцо остается на месте, не смещаясь вместе с создавшей его планетой.

Три этапа разрушения кольца, показанные схематически (вверху) и на снимках радиотелескопов ALMA (внизу). Орбита планеты отмечена пунктирной линией / ©Kazuhiro Kanagawa, ALMA, NRAO

Расчеты показали, что процесс развивается в три этапа. На первом планета смещается ближе к звезде, а ее кольцо остается на месте. На втором этапе кольцо, уже не испытывая прежнего влияния гравитирующей планеты, постепенно распадается, и начинается образование кольца на новой орбите. Наконец, третий этап связан с окончательным рассеянием первого кольца и формированием второго.

Результаты моделирования хорошо согласуются с данными наблюдений. Авторы рассмотрели изображения кольцевых структур в газопылевых дисках далеких звезд, полученные с помощью массива радиотелескопов ALMA, и показали, что среди них легко обнаруживаются кольца, соответствующие каждому из трех этапов гибели кольца. При этом связанные с ними планеты находятся на других орбитах и остаются невидимыми.
https://naked-science.ru/article/astron … vie-planet

Обнаружены странные, хрупкие планеты по типу «яичной скорлупы»

Вселенная — удивительно странное и разнообразное место. Мы едва ли даже начали царапать поверхность того, что могло бы быть возможным. Было бы глупо, например, представить, что наша Солнечная система отображает весь спектр планетарного разнообразия.

На самом деле мы знаем, что это не так. Но наши технологии обнаружения еще недостаточно продвинулись, чтобы мы могли наблюдать экзопланеты (планеты за пределами Солнечной системы) в особенно мелких деталях. Согласно новому исследованию, один из таких типов экзопланет может быть похож на гигантские космические яйца.

Подобные экзопланеты будут иметь единую слившуюся, тонкую и хрупкую литосферу — самый внешний планетарный слой — практически без топографии: как яичная скорлупа, окружающая внутреннюю часть планеты. Поскольку эта литосфера представляет собой единый сплошной кусок, в этих мирах из яичной скорлупы не будет тектоники плит; в свою очередь, это могло ограничить их обитаемость.

Это открытие может добавить еще один параметр для уточнения наших поисков обитаемых миров в галактике Млечный Путь.

Поскольку мы не можем определить детали поверхности экзопланет — по крайней мере, пока — астрономы нашли другие способы попытаться исследовать возможный диапазон миров, которые могут находиться за пределами Солнечной системы.

Обычно это принимает форму симуляции и моделирования. Мы знаем, что есть определенные характеристики, которые играют роль в формировании экзопланет, такие как размер, возраст, состав, внутренняя температура и расстояние от звезды-хозяина; Изменяя эти характеристики в модели, ученые-планетологи могут получить ряд возможных морфологий экзопланет.

Бирн и его команда хотели знать, какие из этих параметров играют роль в определении толщины литосферы экзопланеты. Это может выявить ряд других характеристик, потому что толщина литосферы играет роль в том, может ли эта литосфера поддерживать горные хребты или достаточно ли она гибка, чтобы поддерживать тектоническую субдукцию, когда край одной плиты изгибается и скользит под другой.

Тектоническая субдукция играет важную роль в поддержании климата Земли и поэтому считается очень важной для обитаемости. Так что, если мы сможем выяснить, соответствует ли экзопланета параметрам субдуцирующей литосферы, мы можем включить эту информацию в наш поиск обитаемых миров.

Одна из основных характеристик, которые, по нашему мнению, могут сделать экзопланету пригодной для жизни, — это то, является ли мир каменистым, как Земля, Марс или Венера. Итак, исследователи начали с обычного скалистого мира размером с Землю. С этого момента они запускали тысячи моделей, настраивая параметры и анализируя результаты.

Результаты показали, как может образоваться экзопланета из яичной скорлупы.

Команда определила, что такие экзопланеты, вероятно, напоминают низины Венеры. Температура поверхности Венеры в среднем составляет около 471 градуса по Цельсию (880 градусов по Фаренгейту). Высокие температуры означают, что в таких частях, как низины, литосфера Венеры очень тонкая, что приводит к плоской, более или менее безликой местности.

Результаты предлагают будущим охотникам за обитаемыми мирами основу для расчета толщины литосферы экзопланет, для которой мы знаем массу, размер и температуру поверхности. Экзопланеты из яичной скорлупы должны быть суперземлями, которые либо очень молоды, либо имеют радиогенные элементы, которые нагревают экзопланету изнутри, расположены близко к своим звездам, либо обладают неконтролируемым парниковым эффектом, как Венера.

Исследование было опубликовано в Journal of Geophysical Research: Planets.

Источники: Фото: НАСА
https://rwspace.ru/news/obnaruzheny-str … rlupy.html

NASA делает все больше фото Юпитера! Посмотрите, на самые впечатляющие из них

NASA показало новое фото Юпитера, сделанное космическим аппаратом «Юнона». На кадре видно вихри из облаков в южных широтах газового гиганта.

Екатерина Бельчикова

«Юнона» находится на орбите Юпитера с 2016 года. Планируется, что аппарат продолжит свою работу до 2025 года. За это время межпланетная станция не раз поражала любителей космоса невероятными кадрами планеты.

В сентябре станция совершила свой 36 облет на низкой орбите (27 000 километров над облаками). На фотографиях, сделанных аппаратом, можно увидеть круговой вихрь (циклон), который охватывает около 400 километров в поперечнике. Цвет этого вихря является результатом процесса, в ходе которого нисходящие ветры в циклоне разгоняют облака верхнего уровня, обнажая часть поверхности.

NASA

Важно отметить, что почти все снимки «Юноны» специалисты NASA обрабатывают, нанося изображения на цифровую сферу.

По случаю нового фото, мы решили вспомнить самые захватывающие и волнующие снимки Юпитера, которые сделал аппарат до сих пор. Наслаждайтесь!

Клубящиеся облака в северном умеренном поясе Юпитера

Струйные потоки в атмосфере планеты с черным вихрем в центре

Вихревые облачные пояса в северном полушарии Юпитера

Изображение знаменитого Большого Красного пятна Юпитера

Южный полюс Юпитера, видимый космическим аппаратом с высоты в 52 000 километров

NASA

https://www.popmech.ru/science/773973-n … m=main_big

Самое продолжительное лунное затмение за сотни лет состоится на этой неделе

Вы можете наблюдать самое продолжительное частное лунное затмение за несколько веков на этой неделе.

Это «почти полное» лунное затмение ожидается в ночь с четверга на пятницу, сообщило НАСА.

«Луна будет находиться настолько близко к прямой линии, соединяющей Солнце и Землю, что она пройдет через южную часть тени, отбрасываемой Землей, в результате чего мы будет наблюдать почти полное затмение Луны», указывает НАСА на своем веб-сайте.

Это затмение будет продолжаться на протяжении 3 часов, 28 минут и 23 секунд, что делает его самым продолжительным затмением за период в несколько веков, сообщает Space.com

Лишь небольшой серп Луны будет различим на небе в течение этого затмения. Примерно 97 процентов диска Луны исчезнет в тени Земли, по мере того как Солнце и Луна будут одновременно двигаться вдоль противоположных сторон Земли, сообщило EarthSky.

Луна на небе будет иметь красновато-коричневый оттенок, когда она будет входить в область тени нашей планеты, сообщило НАСА.

Это затмение будет наблюдаться во многих частях мира, включая Северную Америку, восточную Австралию, Новую Зеландию и Японию. В Российской Федерации наилучшие условия для наблюдения лунного затмения 19 ноября складываются в азиатской части страны. Более подробная информация о месте наблюдения этого необычайно продолжтельного затмения доступна на карте (см. фото), а со временем для наблюдений можно определиться, проследовав по ссылке https://www.timeanddate.com/eclipse/lun … ovember-19
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1117100333

NGC 3314: когда галактики перекрываются

Авторы и права: НАСА, ЕКА, Космический телескоп им.Хаббла; Обработка и авторские права: Уильям Остлинг (Энтузиаст астрономии)
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Почему близкая галактика не действует как гравитационная линза на дальнюю галактику? Этот эффект существует, однако галактики настолько близки, что угловой сдвиг намного меньше угловых размеров самих галактик. Это изображение NGC 3314, полученное Космическим телескопом им.Хаббла, показывает две большие спиральные галактики, случайно оказавшиеся на одном луче зрения. Более близкая спиральная галактика NGC 3314a видна почти плашмя, хорошо заметен ее похожий на вертушку узор из спиральных рукавов, очерченных яркими звездными скоплениями. На фоне дальней галактики NGC 3314b видны темные закручивающиеся полосы межзвездной пыли, также помогающие проследить спиральную структуру близкой галактики. Обе галактики расположены на краю скопления галактик в Гидре, удаленном от нас на 200 миллионов световых лет. Искажения, вызванные гравитационным линзированием, гораздо проще увидеть, когда галактика-линза меньше и дальше. Тогда изображение далекой галактики может быть так искажено, что представляется кольцом вокруг близкой галактики. Быстрые вспышки, вызываемые гравитационным линзированием на звездах близкой галактики, на мгновение усиливающими свет от звезд далекой галактики, могут оказаться зарегистрированными в будущем при наблюдениях с телескопами, дающими высокое разрешение.
http://www.astronet.ru/db/msg/1785210

Астрофизики считают, что черные дыры могут производить золото

Во Вселенной может быть больше способов образовывать тяжелые элементы, чем мы думали.

Создание металлов, таких как золото, серебро, торий и уран, требует энергетических условий, таких как взрыв сверхновой или столкновение нейтронных звезд.

Однако новая статья показывает, что эти элементы могут образовываться в закрученном хаосе, который окружает активную новорожденную черную дыру, поглощающую пыль и газ из пространства вокруг себя.

В этих экстремальных условиях высокая скорость испускания нейтрино должна способствовать превращению протонов в нейтроны, что приводит к избытку последних, необходимому для процесса производства тяжелых элементов.

Вначале, после Большого взрыва, не было много элементов. Пока звезды не родились и не начали сталкивать атомы в своих ядрах, Вселенная была супом, состоящим в основном из водорода и гелия.

Звездный ядерный синтез наполнил космос более тяжелыми элементами, от углерода до железа для самых массивных звезд, просеянных через космос, при взрыве звезд.

Но железо — вот где проблема с синтезом ядер. Тепло и энергия, необходимые для производства железа путем синтеза, превышают энергию, генерируемую процессом, что приводит к падению температуры ядра, что, в свою очередь, приводит к гибели звезды во взрыве сверхновой.

Взрывы настолько мощны, что атомы, сталкиваясь с силой, могут захватывать нейтроны друг от друга.

Это называется процессом быстрого захвата нейтронов или r-процессом; это должно произойти очень быстро, чтобы радиоактивный распад не успел возникнуть до того, как к ядру добавятся новые нейтроны.

Неясно, существуют ли другие сценарии, в которых может иметь место r-процесс, но новорожденные черные дыры являются многообещающим кандидатом. А именно, когда две нейтронные звезды сливаются, и их совокупная масса достаточна, чтобы склонить вновь образованный объект в категорию черных дыр.

Коллапсары — еще одна возможность: гравитационный коллапс ядра массивной звезды в черную дыру звездной массы.

В обоих случаях считается, что молодая черная дыра окружена плотным горячим кольцом из материала, который кружится вокруг и впитывается в нее, как вода в канализацию. В этих средах нейтрино испускаются в изобилии, и астрономы давно выдвинули гипотезу, что в результате может иметь место нуклеосинтез r-захвата.

Джаст и его коллеги провели обширное моделирование, чтобы определить, так ли это на самом деле. Они варьировали массу и спин черной дыры, массу материала вокруг нее, а также влияние различных параметров на нейтрино. Они обнаружили, что при подходящих условиях нуклеосинтез r-процесса может происходить в подобных средах.

Следующим шагом будет определение того, как свет, излучаемый при столкновении нейтронных звезд, можно использовать для расчета массы ее аккреционного диска.

Исследование опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
https://rwspace.ru/news/astrofiziki-sch … oloto.html

Ученые говорят, что инопланетные миры содержат неизвестные нам минералы

Мы многого не знаем о планетах за пределами Солнечной системы.

Они маленькие, тусклые и далекие, а это значит, что у нас не так много подробной информации о том, из чего они состоят. Это особенно верно для каменистых экзопланет, таких как Земля, Венера и Марс, поверхности которых в настоящее время мы не видим.

Однако есть один способ заглянуть внутрь каменистых миров — он предполагает, что некоторые минералы, из которых они состоят, не имеют ничего общего с минералами Солнечной системы. На самом деле эти минералы настолько чужды, что ученым пришлось изобрести новые термины для их классификации.

Для этого используется метод анализа атмосферы белых карликов, которые могут быть «загрязнены» минералами с планет и астероидов, упавших на звезды. Изучение этих разрушенных экзопланет называется некропланетологией.

Белые карлики — это то, что происходит со звездой, такой как Солнце, когда она достигает конца своей жизни на главной последовательности, в результате чего ее ядро коллапсирует в сверхплотный объект, ярко сияющий остаточным теплом. Между тем его внешняя оболочка расширяется по всей звездной системе в виде огромного пузыря горячих газов.

Удивительно, но экзопланеты могут пережить этот процесс, но их орбиты могут меняться, становясь нестабильными, что приводит к приливным нарушениям (это когда гравитационное поле звезды разрывает экзопланету) и аккреции (когда на звезду падают обломки измельченной экзопланеты).

Когда это происходит, элементы экзопланет включаются в звезду, изменяя свет, излучаемый звездой. Затем ученые-планетологи могут проанализировать этот свет в поисках элементов, которые обычно не встречаются в атмосфере белого карлика, и выяснить, из чего состояли скалистые тела. Это наука некропланетология.

Геолог Кейт Путирка из Калифорнийского государственного университета и астроном Сийи Сю из NOIRLab Национального научного фонда провели анализ 23 белых карликов, находящихся в пределах 650 световых лет от Солнца. Для каждой из этих звезд предыдущие наблюдения показали наличие таких элементов, как кальций, кремний, магний и железо.

Поскольку белые карлики настолько плотные, более тяжелые элементы, подобные этим, не должны присутствовать в атмосфере, а должны быть втянуты внутрь звезды, где их нельзя будет обнаружить. Их присутствие предполагает относительно недавнее попадание скального материала.

Пуртика и Сюй проанализировали содержание этих элементов в атмосфере белых карликов, чтобы попытаться восстановить минеральный состав скальных материнских тел. То, что они обнаружили, было удивительным.

«В то время как некоторые экзопланеты, которые когда-то вращались вокруг белых карликов, кажутся похожими на Землю, большинство из них имеют породы, экзотические для нашей Солнечной системы», — говорит Сюй. «У них нет прямых аналогов в Солнечной системе».

Исследователи разработали ряд новых терминов для классификации этих пород и их экзотических составов, в том числе кварцевых пироксенитов, кварцевых ортопироксенитов, периклазовых дунитов, периклазовых верлитов и периклазовых клинопироксенитов.

По словам исследователей, эти породы могут многое рассказать нам о типах экзопланет и об их эволюции. И эта информация может иметь значение для оценки обитаемости экзопланет.

«Некоторые типы горных пород, которые мы видим из данных о белых карликах, могут растворять больше воды, чем горные породы на Земле, и могут повлиять на развитие океанов», — говорит Пуртика.

«Некоторые типы горных пород могут плавиться при гораздо более низких температурах и образовывать более толстую кору, чем породы Земли, а некоторые типы горных пород могут быть очень хрупкими, что может способствовать развитию тектоники плит».

Кроме того, изучение состава скалистых экзопланет с помощью некропланетологии может помочь нам ответить на некоторые экзистенциальные вопросы о нашем месте во Вселенной. Например, мы можем обнаружить, что некоторые регионы галактики с большей вероятностью образуют планеты земного типа, чем другие регионы.

«Исследования экзопланет также заставляют нас столкнуться с нерешенными вопросами о том, почему Земля так сильно отличается от своих ближайших планетных соседей, и являются ли такие контрасты типичными или редкими», — объясняют исследователи.

Исследование опубликовано в Nature Communications.

Источники: Фото: Художественная иллюстрация каменистых обломков вокруг белого карлика. (NOIRLab / NSF / AURA / Дж. Да Силва)
https://rwspace.ru/news/uchenye-govorya … eraly.html

Астероид 2004 UE пролетит «рядом» с Землей в эту субботу

Credit: NASAESAG.Bacon

Массивный астероид пронесется мимо Земли в субботу, но не подумайте о фильмах-катастрофах.

Хотя НАСА определяет этот кусок скалы как “околоземный объект”, термин “близкий” относителен. Этот астероид пройдет не ближе, чем в 4,1 миллиона километраов от нас – в 11 раз больше расстояния между Землей и Луной.

Продолговатый астероид, получивший название 2004 UE, привлекает внимание своими размерами: более 300 метров в длину и 140 метров в ширину.

Если что-нибудь такого размера когда-нибудь действительно приблизится к Земле – а в этом столетии нет никаких признаков того, что это произойдет, – НАСА готовится к этой встрече. В ноябре агентство запускает космический корабль под названием DART, который столкнется с астероидом в космосе – проверка нашей способности перенаправлять такие астероиды, если кто-либо из них приблизится к нам в будущем.

В то же время огромный, но безобидный астероид, пролетающий мимо в субботу, является напоминанием о том, что космос битком набит обломками.
https://aboutspacejornal.net/2021/11/17/астероид-2004-ue-пролетит-рядом-с-землей-в/

Астроном-любитель открыл новую карликовую галактику

Астрофизики из Университета Суррея, Австралия, совместно с коллегами из других научных учреждений идентифицировали источник на небе, обнаруженный астрономом-любителем, как новую карликовую галактику, получившую название Рыбы VII/Треугольник III.

Космический энтузиаст Джузеппе Донателло заметил эту галактику, изучая данные, находящиеся в открытом доступе, и его находки были затем тщательно изучены профессиональными астрофизиками, возглавляемыми доктором Дэвидом Мартинесом-Дельгадо (David Martinez-Delgado) из Института астрофизики Андалусии, Испания, который использовал более подробные снимки, сделанные при помощи телескопа Telescopio Nazionale Galileo. Обработав эти данные и проведя фотометрическую калибровку, исследователи подтвердили, что их находки представляют собой новую карликовую галактику, однако для подтверждения ее точного расположения и значения для астрономической науки требуются дополнительные снимки, для которых нужно использовать еще более мощные телескопы.

Проведенный анализ привел ученых к выводу, что источник Рыбы VII/Треугольник III представляет собой один из двух возможных объектов, каждый из которых имеет большое значение для астрономии. Расчеты, проведенные командой, показывают, что он либо является изолированной карликовой галактикой, либо спутником галактики Треугольник (М33). Если этот объект является изолированным, он, предположительно, станет самой тусклой одиночной галактикой, когда-либо обнаруженной в истории науки. Если он является спутником галактики М33, он может помочь дополнительно подтвердить современные теории формирования галактик.

Эмили Чарльз (Emily Charles), докторант Университета Суррея, участвовавшая в работе над проектом, сказала: «Теоретические знания о формировании галактик подсказывают, что мы должны наблюдать намного большее число небольших галактик, обращающихся вокруг галактики Треугольник, М33. Однако до настоящего времени мы обнаружили в ее окрестностях лишь одну галактику-спутник. Если эта новая галактика действительно относится к системе галактики М33, то это может означать наличие большего количества небольших галактик, обращающихся вокруг галактики М33, которые не были обнаружены до сих пор из-за малых размеров и низкой светимости. В настоящее время галактика М33 бросает вызов современным моделям формирования галактик, однако эти новые находки могут помочь нам подтвердить правильность теоретических представлений о формировании галактик».

Теперь, чтобы определить, является ли вновь обнаруженная карликовая галактика Рыбы VII/Треугольник III уединенным объектом или же входит в состав галактики М33, ученым требуется выяснить расстояние до галактики и определить, как она двигается относительно галактики М33, для чего требуются более мощные, 8- или 10-метровые телескопы, такие как обсерватории им. Кека или Gemini.

Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1118164451

Рождающаяся звезда купается в лучах отраженного звездного света

На этом снимке космического телескопа НАСА "Хаббл" запечатлена часть отражательной туманности IC 2631, содержащая протозвезду, горячее плотное ядро формирующейся звезды, в котором накапливаются газ и пыль. В конце концов протозвезда может гравитационно собрать достаточно вещества, чтобы начать ядерный синтез и излучать свою собственную энергию и звездный свет.

Отражающие туманности - это облака газа и пыли, которые отражают свет от близлежащих звезд. Звездный свет рассеивается сквозь газ и пыль, как луч фонарика, освещающий туман в темноте. Из-за того, как рассеивается свет, когда он попадает на мелкую пыль межзвездной среды, эти туманности часто имеют голубоватый цвет.

Хаббл наблюдал эту туманность, ища диски газа и пыли вокруг молодых звезд. Такие диски остались после образования звезды и в конечном итоге могут образовать планеты.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1115191553

Астрономы отыскали первый затменный промежуточный поляр с потоковой подпиткой

Схема промежуточного поляра.
Ebrahim Ghaderpour et al. / Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 2020

Астрономы открыли первый затменный промежуточный поляр с потоковой подпиткой белого карлика, который перетягивает на себя вещество звезды-компаньона. В подобной системе вокруг карлика не формируется аккреционный диск, вместо этого вещество на него падает в виде потока, который попеременно попадает в его полюса. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Поляры представляют собой необычный тип катаклизмических переменных, состоящих из обычной звезды и белого карлика. В подобных системах карлик перетягивает на себя вещество своего компаньона, заполняющего полость Роша, и образует вокруг себя аккреционный диск. Однако в полярах такой диск не образуется из-за сильного магнитного поля белого карлика, а у промежуточных поляров может существовать лишь внешняя часть аккреционного диска, при этом во внутренней области вещество движется уже только по силовым линиям магнитного поля карлика, попадая в области его полюсов.

Изучение таких систем позволяет узнать больше о связи между магнитным полем и механизмами аккреции, в частности, существует идея о том, что промежуточные поляры могут быть прародителями поляров. Предсказывается также, что существуют промежуточные поляры, где свободно вращающийся белый карлик с достаточно большим магнитным моментом препятствует образованию аккреционного диска, а вещество на него падает в виде потока, который попеременно попадает в его полюса (явление переворота полюсов), однако таких объектов до недавних пор не находили. Наиболее удобны для исследований затменные промежуточные поляры, для которых можно с большой точностью определить массы компонентов системы и структуру области, где происходит аккреция вещества на карлик. Однако подобных систем известно очень мало.

Группа исследователей во главе с Клаусом Бойерманом из Геттингенского университета в Германии представила результаты исследований затменного промежуточного поляра J1832.4-1627. Этот объект находится на расстоянии 4,1–9,3 тысячи световых лет от Солнца и примечателен тем, что был открыт летом 2019 года совершенно случайно — тогда астрономы из обсерватории Калар Альто искали комету P/2012 K3 (Gibbs), а нашли поляр. В работе группа Бойермана использовала данные наблюдений обсерватории Калар Альто, Южноафриканской астрономической обсерватории и нескольких телескопах обсерватории Лас-Кумбрес, охватывающие период с 2019 по 2021 год.

Период обращения тел в J1832.4-1627 друг вокруг друга составляет 8,87 часа. В системе с периодом 65,18 минуты случаются глубокие затмения компонентами друг друга. Предполагается, что компаньоном белого карлика является звезда спектрального класса К6, массой 0,16–0,6 массы Солнца, которая раздута по сравнению со звездами главной последовательности.

Ученые определили, что вокруг белого карлика нет признаков наличия аккреционного диска, а скорость аккреции переменна. Излучение во время затмений исходит из двух точек аккреции на белом карлике, причем наблюдаемые характеристики излучения указывают на явление переворота полюсов. Таким образом, J1832.4-1627 стал первым известным затменным промежуточным поляром со потоковой подпиткой веществом белого карлика. Предполагается, что в будущем двойная система может эволюционировать в поляр или ультракомпактную двойную систему с сильным магнитным полем. Ученые считают, что J1832.4-1627 является очень интересной целью для дальнейших исследований, в частности в рентгеновском диапазоне волн и при помощи методов оптической спектроскопии и спектрополяриметрии.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли самый быстровращающийся белый карлик, входящий в состав промежуточного поляра, и открыли экзотический затменный поляр.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/11/18/first … iate-polar

Гравитационные обсерватории подтвердили гипотезу происхождения пар черных дыр

NASA's Goddard Space Flight Center

Астрофизики подтвердили гипотезу происхождения большинства пар черных дыр в изолированных двойных звездных системах, проанализировав данные детекторов LIGO и Virgo, которые регистрировали гравитационные волны от слияния пар черных дыр. Для этого ученые сравнили измеренные моменты импульса черных дыр с теми, которые ожидаются для разных сценариев формирования пар. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.

Впервые гравитационные волны от слияния пары черных дыр были зарегистрированы гравитационными обсерваториями в 2016 году. С тех пор коллаборации LIGO и Virgo сообщили о наблюдении почти 50 таких событий. Из спектра и интенсивности гравитационного излучения можно найти массы и моменты импульса каждой черной дыры в паре, а также момент импульса их относительного движения. Эти параметры зависят от того, как черные дыры сформировались и как образовали пару.

Согласно современным представлениям, существует два основных механизма образования двойных систем черных дыр: коллапс обоих компаньонов в двойной звездной системе и образование гравитационно-связанной системы двух черных дыр, формировавшихся независимо друг от друга в плотных звездных кластерах. В первом случае для моментов импульса компаньонов ожидаются два варианта: моменты импульса, деленные на квадрат массы, пренебрежимо малы, или величина момента импульса одной или обеих черных дыр может достигать 0,5, а направления их моментов импульса близки к направлению момента импульса относительного движения. Это происходит, если приливные силы одной дыры из пары раскрутили другую. Если черные дыры формировались независимо, то их моменты импульса должны быть распределены равномерно по направлению и величине. Считается, что почти все пары черных дыр сформировались в двойных звездных системах.

Чтобы проверить эту гипотезу, группа астрофизиков из Австралии, Великобритании, Индии и США под руководством Шаники Галудаге (Shanika Galaudage) из университета Монаша проанализировала спектры гравитационных волн, излученных 44 парами сливающихся черных дыр, чтобы найти моменты импульса компаньонов. Ученые выяснили, что все события хорошо укладываются в сценарий образования пар черных дыр из изолированных двойных звездных систем. Из всех пар исследованных черных дыр от 70 до 90 процентов имеют пренебрежимо малый момент импульса, а в остальных случаях направления моментов импульса в паре положительно коррелируют с моментом импульса орбитального движения.

Однако несколько событий слияния черных дыр с большими моментами импульса укладываются и в гипотезу о независимом формировании. Ситуация усугубляется тем, что точность измерения спектра и восстановления по нему моментов импульса черных дыр в настоящее время невелика и доходит иногда до нескольких десятков процентов. Исследователи считают, что дальнейший сбор данных гравитационными обсерваториями поможет более точно идентифицировать сценарии формирования пар черных дыр.

Ранее мы писали о регистрации обсерваториями LIGO и Virgo гравитационных волн, излученных при поглощении нейтронной звезды черной дырой.

Андрей Фельдман
https://nplus1.ru/news/2021/11/19/doubl … uble-stars

Физики зафиксировали самое экстремальное состояние материи

© Elle Starkman/PPPL Office of Communications; collage by Kiran Sudrasanan
Ведущий автор Брайан Краус с результатами исследования

МОСКВА, 19 ноя — РИА Новости. Американские физики впервые получили лазерную плазму с высокой плотностью энергии, подобную той, что присутствует в звездах и ядерных взрывах, и измерили ее параметры. Она оказалась в миллиард раз плотнее, чем плазма, питающая термоядерные реакции в токамаках. На сегодняшний день это самое экстремальное состояние материи, полученное на Земле. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Плазма составляет 99 процентов видимой Вселенной и состоит из свободно плавающих электронов и атомных ядер или ионов. Плазма с высокой плотностью энергии (HED) — это состояние материи в недрах звезд, где происходят реакции, подобные ядерным взрывам. В отличие от газообразной плазмы в токомаках — установках магнитного термоядерного синтеза — эта плазма настолько плотная, что по своим свойствам приближается к твердому телу.

"В HED-плазме все работает по-другому, — приводятся в пресс-релизе Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США слова первого автора статьи Брайана Крауса (Brian Kraus) из департамента астрофизических наук Принстонского университета. — Важно понять, как физика работает при таких высоких плотностях, но до сих пор эти параметры трудно было измерить".

Исследователи из Принстонской лаборатории вместе с коллегами из других лабораторий и университетов США разработали новый метод измерения параметры HED-плазмы. Сначала они генерировали плазму, воздействуя лазером сверхвысокой интенсивности на тонкие полоски титановой фольги, а затем, используя современные компьютеры, обработали спектральные данные высокого разрешения, которые рентгеновский анализатор захватил из плазмы, вспыхнувшей всего на триллионную долю секунды.

"Это позволило нам измерить как плотность плазмы, так и температуру ионов, чего раньше никогда не делали", — объясняет Краус.

Исследование выявило ключевые аспекты HED-плазмы, которые ранее не были известны. Например, анализ показал, что температуры ионов и электронов не эквивалентны, как предполагали, а ионы значительно холоднее.

"Отсюда мы сделали вывод, что электроны и ионы в такой плазме не находятся в равновесии. Подобная ситуация наблюдается в плазме вблизи плотности твердого тела впервые", — отмечает еще один участник исследования Филип Эфтимион (Philip Efthimion).

В настоящее время ученые настраивают новую камеру в Университете штата Колорадо, с помощью которой они хотят сфотографировать эволюцию лазерной HED-плазмы.
"На этот раз мы проводим эксперименты с новой камерой, которая может фиксировать время, — говорит Краус. — Очень сложно снять фильм о событии, которое происходит за триллионные доли секунды, поэтому необходимы эксперименты, чтобы настроить камеру и посмотреть, что мы можем узнать".

Также авторы разрабатывают программные коды, которые позволят создать цифровую модель HED-плазмы.
https://ria.ru/20211119/plazma-1759796592.html

NGC 281: без звезд и со звездами

Авторы и права: Видо Оерлеманс; Рентгеновские лучи: Обсерватория Чандра, Инфракрасный диапазон: Космический телескоп им.Спитцера
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: На изображении, полученном в узком диапазоне спектра, запечатлена область звездообразования NGC 281, находящаяся на расстоянии около 10 тысяч световых лет в созвездии Кассиопеи. Звезды, зарегистрированные в видимом свете, были удалены с картинки, а затем на фотографию без звезд при цифровой обработке были снова помещены звезды. Однако эти звезды были взяты не с фотографий в видимом свете, а с рентгеновских (показаны фиолетовым цветом) и инфракрасных (красным цветом) изображений, полученных рентгеновской обсерваторией Чандра и Космическим телескопом им.Спитцера. Полученная таким образом многоволновая картинка показывает множество звезд из погруженного в туманность звездного скопления IC 1590. Молодые звезды обычно скрыты облаками газа и поглощающей свет пыли на изображениях в видимом свете. NGC 281 известна любителям астрофотографии как туманность Пэкмен за ее общую форму в видимом свете, ее размер – около 80 световых лет.
http://www.astronet.ru/db/msg/1785769

Телескоп 1980-х годов мог случайно обнаружить Девятую планету: новые поиски

Астроном вернулся к работе почти 40-летней давности, чтобы подтвердить или окончательно опровергнуть свою гипотезу.

Василий Макаров

Может ли случиться так, что самый первый ИК-телескоп мог случайно засечь таинственное небесное тело?

В 1983 году астроном Майкл Роуэн-Робинсон провел поиск предполагаемой 10-й планеты (Плутон все еще считался «полноценной» планетой в то время), используя данные с инфракрасного астрономического спутника— первого инфракрасного космического телескопа. Поскольку Роуэн-Робинсон не обнаружил новую планету, то к 1991 году он был почти уверен, что такой планеты не существует, по крайней мере, в той области неба, куда он смотрел.

Но с тех пор ученые неоднократно предлагали все новые участки небосвода в качестве потенциальных «убежищ» скрытого небесного тела, которая теперь называется Девятой планетой. Некоторые астрофизики подозревают, что планета — или, по крайней мере, некий объект с большой гравитацией — действительно существует, поскольку она влияет на движение других тел в поясе Койпера, далеком диске комет, астероидов и ледяных объектов за орбитой Нептуна.

Вслед за недавним исследованием, которое предложило новые потенциальные укрытия для Девятой Планеты, Роуэн-Робинсон пересмотрел данные 38-летней давности и обнаружил три инфракрасных источника, которые, по его словам, могут быть те самым неизвестным миром. Его статья будет опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и в настоящее время размещена на сервере препринтов arXiv.

Планету Девять (бывшая Планета X, как сказано в письме) ищут уже очень давно. Даже открытие Нептуна в 1846 году произошло после того, как астрономы обнаружили, что орбита Урана немного отличается от предсказанной математической моделью. Они поняли, что что-то гравитационно возмущает Уран; этот объект оказался восьмой планетой.

Затем наблюдения уже за Нептуном заставили астрономов поверить в то, что в глубинах космоса может скрываться еще одна планета, нарушающая общую закономерность движения тел. Ученые, которые ищут Девятую планету, подсчитали, что ее масса в несколько раз больше массы Земли, а ее орбита составляет тысячи лет. Конечно, Девятая планета — лишь одна из теорий, объясняющих, почему орбиты некоторых других объектов так неустойчивы. Одна из альтернативных теорий состоит в том, что вместо Девятой Планеты в нашей системе на самом деле есть астероидное кольцо из осколков планет. Также популярна гипотеза, что «планета» может быть черной дырой размером с шар для боулинга.

В своей недавней работе Роуэн-Робинсон отмечает, что источники данных, которые он изучал почти 40 лет назад, расположены низко в галактической плоскости, а это означает, что спутник передавал данные через множество пыльных, облачных материалов, которые могут излучать инфракрасный свет.

Другими словами, впереди много работы над проверкой и перепроверкой старых измерений. И Роуэн-Робинсон это прекрасно понимает и честно признается, что вероятность обнаружения Девятой планеты таким образом невелика. Но, по его мнению, это не причина прекратить поиски.
https://www.popmech.ru/science/775323-t … rom=main_2

Согласно новой теории, собственно темная материя является катализатором превращения обычной материи в темную

Credit: KIPAC\Stanford

Международная группа ученых-физиков предложила весьма необычное дополнение к существующей теории о темной материи. Работа этой группы была опубликована в журнале Physical Review Letters, и в ней описывается то, что темная материя является преобразованной обычной материей, а скопления темной материи могут выступать в качестве своего рода катализаторов, ускоряющих преобразование частиц обычной материи в частицы темной материи.

Напомним нашим читателям, что существование темной материи было предложено в свое время учеными в качестве объяснения некоторых нестыковок, наблюдаемых при различных астрофизических явлениях. Одной из таких нестыковок являются силы гравитации галактик и галактических скоплений, которые слишком велики и не могут быть объяснены с точки зрения количества обычной видимой материи, заключенной в этих астрономических объектах.

После принятия научным сообществом теории о темной материи, возник ряд других вопросов, на которые ученые продолжают искать ответы. И одним из таких вопросов является вопрос о первоначальном источнике темной материи и о процессах, позволивших темной материи накопиться в нынешней Вселенной в достаточно большом количестве.

Физики-теоретики считают, что первоначально темная материя возникла в результате сложных процессов в среде так называемой “тепловой ванны”, в объеме исконной плазмы, состоящей из обычной материи. Однако, количество темной материи, порожденной таким способом, должно быть малым и оно совершенно не соответствует ситуации, наблюдаемой сегодня в глубинах Вселенной.

И тут вступает в действие упомянутое выше дополнение к теории, согласно которому частицы темной материи являются катализатором, способствующим превращению в темную материю других частиц обычной материи, которые в свою очередь также начинают способствовать дальнейшим превращениям.

Такой процесс должен иметь лавинообразный характер, и единственным, что мешает быстрому переходу абсолютно всей обычной материи на “темную сторону”, является ускоряющееся расширение Вселенной. Расширение Вселенной значительно уменьшает вероятность столкновения частиц темной и обычной материи, что замедляет процесс преобразования и делает общее количество темной материи практически неизменным.

Ученым уже удалось построить теоретическую математическую модель, данные которой находятся достаточно близко от данных о количестве темной материи, полученных путем наблюдений за глубинами Вселенной. Более того, ученые считают, что данная теория может быть проверена экспериментально, если она верна, то в картине космического радиационного фонового излучения должен быть заключен характерный “отпечаток”, и теперь ученым остается лишь попытаться найти его.
https://aboutspacejornal.net/2021/11/19/согласно-новой-теории-собственно-тем/

«Hubble» завершил ежегодный обзор планет-гигантов

Снимки внешних планет показывают как экстремальные, так и почти незаметные изменения, быстро происходящие на этих далеких мирах.

Космический телескоп «Hubble» завершил свое ежегодное грандиозное «путешествие» по внешним областям Солнечной системы, получив четкие изображения планет-гигантов – Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. В отличие от каменистых миров земной группы, которые купаются в солнечном свете, эти четыре далеких странника в основном состоят из холодных газовых смесей водорода, гелия, аммиака, метана и слоя воды, находящегося глубоко под оболочкой и окружающего раскаленное компактное ядро.

«За последние полвека космические аппараты, посещавшие эти огромные планеты, предоставили немало снимков, однако их кружащиеся красочные атмосферы постоянно меняются. Поэтому «Hubble» часто обращает свой взор на гигантов с целью раскрыть новые сюрпризы и предлагая обновленный взгляд на их дикую погоду, движимую до сих пор в значительной степени неизвестными динамическими силами, действующими под верхними слоями облаков», – говорится в пресс-релизе на сайте космического телескопа.

Юпитер

На снимках Юпитера, полученных «Hubble» в 2021 году, отслеживается постоянно меняющийся ландшафт его турбулентной атмосферы, где отмечается появление несколько новых штормов, а также очередное изменение цвета экватора планеты.

Снимок Юпитера, полученный космическим телескопом «Hubble» 4 сентября 2021 года. Credit: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M.H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL team

Данные показывают, что экваториальная зона Юпитера оставалась темно-оранжевого цвета гораздо дольше по сравнению с предыдущими эпизодами затемнения, хотя ожидалось ее более быстрое осветление.

Чуть выше экватора исследователи отмечают появление нескольких новых штормов. В то время как некоторые из них четко очерчены и ясны, другие расплывчатые и туманные. Эта разница во внешнем виде, вероятно, вызвана физическими свойствами облаков вихрей.

Сатурн

Снимки Сатурна раскрыли быстрые и резкие изменения цвета полос в северном полушарии планеты, где сейчас ранняя осень. Эти структуры также менялись в ходе годичных наблюдений «Hubble» как в 2019 году, так и в 2020 году.

Снимок Сатурна, полученный космическим телескопом «Hubble» 7 сентября 2021 года. Credit: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M.H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL team

Примечательно, что культовый шестиугольный шторм Сатурна, впервые обнаруженный в 1981 году космическим аппаратом NASA «Voyager 2», был трудно различим на снимках 2020 года, но снова стал отчетливо виден на новых.

Уран

Портрет Урана выделяется яркой северной полярной шапкой. В северном полушарии весна, и увеличение ультрафиолетового излучения Солнца, похоже, заставляет полярный регион светлеть. Это может быть связано либо с изменением прозрачности метановой дымки, либо с аэрозольными частицами.

Снимок Урана, полученный космическим телескопом «Hubble» 25 октября 2021 года. Credit: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M.H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL team

Любопытно, что даже когда атмосферный «колпак» становится ярче, резкая южная граница остается на той же широте. Это явление постоянно на протяжении уже нескольких лет. Возможно, какой-то реактивный поток создает преграду на 43 градусе широты.

Нептун

Наблюдения Нептуна показали, что темное пятно диаметром более 7 тысяч километров, которое, как недавно было обнаружено, изменило курс движения от экватора на север, все еще присутствует в атмосфере. Также на снимках исследователи отмечают темный продолговатый круг, охватывающий южный полюс планеты.

Снимок Нептуна, полученный космическим телескопом «Hubble» 7 сентября 2021 года. Credit: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M.H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL team
https://in-space.ru/hubble-zavershil-ez … -gigantov/

Исследование проливает новый свет на свойства скопления галактик ACT-CL J0019.6+0336

Международная команда астрономов провела многоволновое исследование скопления галактик, известного как ACT-CL J0019.6+0336 (сокращенно J0019). Эти результаты позволяют глубже понять природу скопления галактик.

Скопления галактик содержат до нескольких тысяч галактик-членов, связанных гравитацией. Они являются крупнейшими гравитационно связанными структурами, известными во Вселенной, и могут служить превосходными лабораториями для изучения эволюции галактик и космологии.

Скопление галактик J0019, характеризуемое красным смещением в 0,266, представляет собой очень массивное и высокоэнергетическое скопление галактик, имеющее массу порядка 1020 триллионов масс Солнца и рентгеновскую светимость на уровне 494 тредециллионов (10^42) эргов в секунду. Для выяснения новых подробностей о свойствах этого скопления галактик, его динамики и морфологии, команда астрономов под руководством Дениши С. Пиллай (Denisha S. Pillay) из Университета Квазулу-Натал, ЮАР, провела многоволновое исследование этого скопления.

Команда Пиллай проанализировала данные оптических, радио- и рентгеновских наблюдений, проведенных при помощи обсерваторий Atacama Cosmology Telescope (ACT), Dark Energy Survey (DES), телескопа MeerKAT и космического аппарата MM-Newton Европейского космического агентства.

«Многоволновые наблюдения скоплений галактик позволяют получить огромное количество информации, давая возможность понять свойства интракластерной среды, ее тепловой и нетепловой компонент, а также динамику скопления», объяснили исследователи.

Наблюдения показали, что скопление галактик J0019 включает две компоненты: одна компонента располагается вдоль северо-западного направления, в то время как другая компонента лежит вдоль юго-восточного направления. Самая яркая галактика скопления основной компоненты лежит в южной области, в то время как самая яркая галактика падающего на основную компоненту скопления галактик лежит в северной части объекта. Карта плотности материи показывает, что скопление J0019 в целом имеет вытянутую форму и демонстрирует осевую симметрию.

Наблюдения выявили также расхождение между массой, вычисленной, исходя из эффекта Сюняева-Зельдовича; массой, вычисленной на основе наблюдений рентгеновского излучения скопления галактик, а также динамической массой скопления J0019. Так, согласно авторам, эти значения составили соответственно 1020, 650 и 250 триллионов масс Солнца соответственно. Более того, исследование показало наличие разницы между величинами средней скорости движения скопления и скорости самой яркой галактики скопления примерно в 950 километров в секунду, что указывает на возмущающие взаимодействия в скоплении галактик J0019.

Исследование также показало наличие радиогало с низкой поверхностной яркостью в скоплении галактик J0019. Типичные радиогало представляют собой гигантские области рассеянного радиоизлучения, обычно обнаруживаемые в центрах массивных скоплений галактик. Согласно авторам, плотность потока радиоизлучения гало скопления галактик J0019 составляет около 9,16 миллиянского при общей мощности в 1,0 йоттаватта на герц при измерениях на частоте 1,4 гигагерца.

Согласно астрономам, эти результаты показывают, что скопление J0019 образовалось в результате слияния и в настоящее время, вероятно, находится на этапе завершения этого процесса. Авторы отмечают, что мощность обнаруженного радиогало указывает на то, что столкновение было весьма высокоэнергетическим по меркам скоплений галактик.

Исследование опубликовано на сайте препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1120161655

Быстрый радиовсплеск удалось проследить до родительской галактики

Быстрые радиовсплески представляют собой мощные импульсы радиоизлучения (наблюдаемые в основном в длинах волн порядка десятков сантиметров), физический механизм возникновения которых остается загадкой. Продолжительность этих вспышек составляет от одной до нескольких миллисекунд, и ни одну из вспышек не удалось до сих пор однозначно связать с конкретным источником, несмотря на то, что к настоящему времени уже зарегистрировано в общей сложности несколько тысяч быстрых радиовсплесков с момента их первого обнаружения, состоявшегося 14 лет назад. Также загадочным представляется то, что большинство быстрых радиовсплесков не повторяются, и это является одной из причин того, почему дополнительные наблюдения, призванные выявить источник быстрого радиовсплеска, настолько трудноосуществимы. Тем не менее, небольшое число быстрых радиовсплесков являются повторяющимися событиями, и четыре из таких «радиомаяков» были прослежены до родительских галактик, которые характеризовались умеренным звездообразованием - что, возможно, является ключом к пониманию происхождения быстрых радиовсплесков в целом.

В новом исследовании астроном из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, Таранех Эфтекхари (Tarraneh Eftekhari) вместе с группой коллег использовал 36 радиотелескопов массива Australian Square Kilometre Array Pathfinder для обнаружения пяти вспышек со стороны нового повторяющегося источника, FRB 20201124A, и установления его расположения. Как выяснили исследователи, этот повторяющийся быстрый радиовсплеск происходит в тусклой галактике, расположенной на расстоянии около 1,5 миллиарда световых лет от нас. Затем команда использовала инструмент Binospec обсерватории MMT, чтобы снять с его помощью оптический спектр родительской галактики, а также обратилась к архивным данным наблюдений этой галактики, выполненных ранее при помощи спутника Swift («Свифт»).

Так же как и четыре прежде идентифицированных родительских галактики быстрых радиовсплесков, эта галактика демонстрирует самый заурядный, умеренный уровень звездообразования – так, скорость формирования новых светил в ней составляет порядка пяти масс Солнца в год (для сравнения, скорость формирования новых звезд в нашей галактике Млечный путь оценивается в одну солнечную массу в год). Общая масса звезд родительской галактики составляет около 20 миллиардов солнечных масс, а средний возраст звезд является довольно небольшим по галактическим меркам – порядка пяти миллиардов лет. Галактика содержит большое количество теплой пыли, но признаки, указывающие на излучение со стороны ядра, представленного сверхмассивной черной дырой, отсутствуют, пояснили авторы.

Это новое исследование демонстрирует преимущества использования взаимно дополняющих друг друга научных инструментов для установления происхождения быстрых радиовсплесков, добавили они.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1122173010

Солнце в рентгеновских лучах от спутника NuSTAR

Авторы и права: НАСА, Рентгеновский телескоп NuSTAR, Обсерватория солнечной динамики
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Почему области над солнечными пятнами такие горячие? Сами солнечные пятна немного холоднее окружающей поверхности, потому что магнитные поля, создающие их, уменьшают конвективный нагрев. Поэтому очень странно, что области над ними – даже находящиеся намного выше в солнечной короне – могут быть в сотни раз горячее. Чтобы попытаться выяснить это, НАСА направило очень чувствительный рентгеновский телескоп обращающегося вокруг Земли спутника NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array – Ядерный спектроскопический телескоп) на Солнце. На картинке красным цветом показан вид Солнца в ультрафиолетовом свете, снимок был сделан орбитальной Обсерваторией солнечной динамики. Зеленым и синим цветом показано излучение над солнечными пятнами, зарегистрированное телескопом NuSTAR в различных диапазонах высокоэнергичных рентгеновских лучей. Оно возникает в областях с экстремально высокой температурой. Механизмы нагрева солнечной атмосферы можно будет выяснить на основании данных, полученных телескопом NuSTAR. Причинами необычно высокой температуры могут быть короткие выбросы энергии – нановспышки и микровспышки.
http://www.astronet.ru/db/msg/1787202

Обнаружен белый карлик с рекордной скоростью вращения

Астрономы из Уорикского и Шеффилдского университетов (Великобритания) наблюдали самый быстрый вращающийся белый карлик, который совершает полный оборот каждые 25 секунд, говорится в пресс-релизе Уорикского университета. Подробно открытие описано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Обнаруженная звезда относится к чрезвычайно редким системам с «магнитным пропеллером»: белый карлик вытягивает газовую плазму из соседней звезды-компаньона и выбрасывает ее в космос со скоростью около 3000 километров в секунду. Это лишь второй пример такой системы. Первый был определен более семидесяти лет назад.

Белый карлик – это звезда, которая сожгла все свое топливо и сбросила свои внешние слои, а теперь переживает процесс сжатия и охлаждения в течение миллионов лет. Звезда, которую наблюдала команда Уорика и Шеффилда, названа LAMOST J024048.51 + 195226.9. Она размером с Землю, но по крайней мере в 200000 раз массивнее нашей планеты. Белый карлик является частью двойной звездной системы, и его огромная гравитация вытягивает плазму из более крупной звезды-компаньона.

В прошлом эта плазма падала на экватор белого карлика с высокой скоростью, обеспечивая энергию, которая придавала ему головокружительно быстрое вращение. Однако в какой-то момент своей эволюционной истории J0240 + 1952 развил сильное магнитное поле. Магнитное поле действует как защитный барьер, заставляя большую часть падающей плазмы отталкиваться от белого карлика. Остальная часть материала течет к магнитным полюсам звезды.

[Иллюстрация: UNIVERSITY OF WARWICK/MARK GARLICK]

Татьяна Матвеева
https://scientificrussia.ru/articles/ob … u-vrasenia

Магелланов поток может быть в 5 раз ближе к нам, чем предполагалось ранее

Если вы точно не знаете, насколько ярко что-то по своей сути, определить, насколько далеко это находится, чрезвычайно сложно. И в космосе есть много вещей, для которых яркость не определена должным образом.

Это означает, что иногда мы можем ошибаться в определении расстояния. Показательный пример: гигантская структура, окружающая Млечный Путь, может быть намного ближе, чем мы думали.

Эта структура представляет собой Магелланов поток, огромный, высокоскоростной поток газа, который почти полностью окружает нашу галактику.

Этот длинный усик материала происходит из Большого и Малого Магелланова Облака, спутниковых карликовых галактик, которые вращаются вокруг друг друга и которые в конечном итоге будут поглощены Млечным путем.

В небе есть много вещей, которые более заметны, чем Магелланов поток, поэтому выяснение того, как он образовался, было проблемой. Только в прошлом году группа ученых обнаружила, что газ был отделен от галактических ореолов Магеллановых облаков, гигантских облаков газа и плазмы, которые окружают большинство галактик.

Теперь ученые использовали астрономические модели для моделирования формирования и эволюции Магелланова потока за 3,5 миллиарда лет и обнаружили, что он может быть в пять раз ближе к нам, чем предполагалось.

Это означает, что самое близкое расстояние до Земли составляет 65 000 световых лет. По предыдущим оценкам, расстояние до потока примерно от 325 000 до 650 000 световых лет. Если Магелланов поток ближе, чем мы думали, нам нужно переосмыслить его ключевые свойства.

Результаты означают, что газ в Магеллановом потоке, начнет сталкиваться с Млечным путем раньше, чем мы думали, вводя в него новый материал и генерируя толчки, которые вызовут звездообразование. По расчетам команды, это начнется через короткий период космического времени — всего 50 миллионов лет.

Полученные данные также означают, что у астрономов есть новое место для поиска звезд, которые должны быть в Магеллановом потоке. Эти звезды должны были быть удалены из Магеллановых Облаков вместе с газом, но пока идентифицированы лишь некоторые из них, и это не окончательно. Модель команды предполагает, что мы просто искали не в том месте.

Будущие наблюдения за этой областью могут идентифицировать звезды из Магелланова потока, что, в свою очередь, подтвердит выводы команды.

Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.

Источники: Фото: Scott Lucchini/Colin Legg
https://rwspace.ru/news/magellanov-poto … ranee.html

Магнитная аномалия в Нью-Мексико выявляет невидимые признаки падения метеорита

Места падения метеоритов могут показаться легкими для распознавания, поскольку кратеры на поверхности Земли показывают, где эти далекие объекты резко остановились. Но так бывает не всегда.

Иногда эти шрамы от ударов «заживают», маскируются слоями грязи и растительности или снова стираются стихиями в течение долгого времени. Теперь ученые нашли способ обнаружить скрытые места падения.

Представьте себе, как большой кусок космического камня приближается к своему конечному пункту назначения на Земле. Метеориты могут входить в атмосферу Земли со скоростью 72 километра в секунду, но они начинают замедляться по мере движения через нашу относительно плотную атмосферу.

Красивый свет в небе, когда метеор пролетает над головой, происходит из-за «абляции» — когда слои космического камня испаряются в результате высокоскоростных столкновений с молекулами воздуха.

Затем, если космический камень достигает земли, он сталкивается с Землей, создавая разрушительные конусы, ударные кратеры и другие контрольные признаки того, что здесь упал метеорит.

Это интенсивный геологический процесс с совпадающими высокими температурами, высокими давлениями и быстрыми скоростями частиц. Одна из вещей, которые происходят во время этого интенсивного процесса, заключается в том, что при ударе образуется плазма — тип газа, в котором атомы распадаются на электроны и положительные ионы.

Команда обнаружила, что образованная плазма сделала что-то странное с нормальным магнетизмом горных пород, понизив его в зоне столкновения в 10 раз,.

Естественная остаточная намагниченность — это количество естественного магнетизма, обнаруженного в горных породах или других отложениях.

По мере того, как земные отложения постепенно оседали, крошечные частицы магнитных металлов внутри них выстраивались вдоль линий магнитного поля планеты. Эти зерна затем остаются захваченными в затвердевшей породе в своей ориентации.

Это очень низкая величина намагниченности — около 1-2 процентов от «уровня насыщения» породы, и вы не можете сказать, используя обычный магнит, но он определенно присутствует, и его можно довольно легко измерить с помощью геологического оборудования.

Однако когда возникает ударная волна — например, при ударе метеорита — происходит потеря магнетизма, поскольку магнитные зерна получают приток энергии.

Обычно ударная волна проходит, и камни почти сразу возвращаются к своему первоначальному уровню магнетизма. Но, как команда обнаружила в ударной структуре Санта-Фе в Нью-Мексико, возраст которой составляет 1,2 миллиарда лет, магнетизм так и не вернулся в свое нормальное состояние.

Вместо этого, как они предполагают, плазма создала «магнитный экран», который удерживал зерна в сжатом состоянии, а зерна просто произвольно ориентировались. Это привело к падению магнитной напряженности до 0,1 процента от уровня насыщения породы, что в 10 раз меньше естественного уровня.

Надеюсь, новое открытие будет означать, что у ученых есть еще один инструмент, для поиска мест падения метеоритов, даже тех, которые не имеют обычных признаков столкновений, таких как разрушенные конусы или кратеры.

Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Источники: Фото: Ikluft/Wikimedia/CC BY SA 3.0
https://rwspace.ru/news/magnitnaya-anom … orita.html

Солнечный ветер упал «ниже плинтуса»

Credit: NASA

Группа сотрудников Института космических исследований Российской академии наук под руководством Юрия Ермолаева проанализировала параметры солнечного ветра на протяжении четырех солнечных циклов — с 21 по 24. По измерениям солнечного ветра получены прямые свидетельства уменьшения солнечной активности в 23-м и в только что закончившемся 24-м солнечных циклах, ранее обнаруженные на Солнце дистанционными методами. При этом неожиданно стало понятно, что интенсивность даже спокойного солнечного ветра снизилась по сравнению с началом космической эры. Статья с результатами исследования опубликована в Journal of Geophysical Research: Space Physics.

В конце 2020 года было «официально» объявлено о начале нового, 25 цикла солнечной активности, то есть сейчас мы находимся в фазе её подъёма. Однако последние два десятилетия ученые активно обсуждают обнаруженное астрономическими методами (например, по числу солнечных пятен) общее уменьшение активности Солнца, так называемый Гранд минимум.

Дело в том, что максимумы последних 23 и 24 11-летних циклов солнечной активности (т.н. циклы Швабе) оказались значительно ниже, чем в предыдущих солнечных циклах. Часть исследователей считает, что мы вступили в период сравнительно неглубокого минимума «векового цикла» (т.н. цикл Гляйсберга длительностью 70–100 лет). Другие же полагают, что наступает второй грандиозный минимум, сходный с «минимумом Маундера» (1645–1715 гг.), когда зимой в Англии замерзала Темза, а голландцы катались по замерзшим каналам на коньках.

Снижение солнечной активности, которое происходит в последние два десятилетия, проявилось и на Земле в эффектах «космической погоды». Например, частота и сила магнитных бурь упали в несколько раз по сравнению со второй половиной XX века. Ключевое значение в эффектах космической погоды играет солнечный ветер — поток плазмы солнечной короны, включающий электроны, протоны и другие малые ионные составляющие, который переносит возмущения от Солнца к Земле.

Согласно современным представлениям, такие параметры солнечного ветра, как скорость, плотность, магнитное поле достигают не зависящих от времени минимальных значений на фазе минимума солнечного цикла, а ближе к максимуму цикла увеличиваются за счет возрастания числа возмущенных явлений солнечного ветра, связанных с солнечной активностью.

Минимальные значения параметров с «выключенной солнечной активностью» в англоязычной научной литературе принято называть термином floor, что дословно переводится, как «пол» или «уровень пола». В русском языке более привычно звучит ненаучный термин «уровень плинтуса». Например, оценка «уровня плинтуса» межпланетного магнитного поля за прошлое столетие составляет около 4,6 нанотесла (нТл).

Параметры межпланетной среды измеряют космические аппараты, и измеренные значения заносятся в каталоги, в частности, в хорошо известный исследователям каталог OMNI NASA, который включает измерения параметров межпланетной среды возле Земли с 1963 года до настоящего времени. До настоящего момента эти данные не были распределены по типам явлений в солнечном ветре. Поэтому не было надежных количественных оценок изменения параметров солнечного ветра.

В Институте космических исследований РАН на протяжении более 10 лет создавался «Каталог крупномасштабных явлений солнечного ветра». Он охватывает период с 1976 года по настоящее время, что совпадает с 21–24 циклами солнечной активности. Его основной отличительной чертой является то, что в нем определен тип солнечного ветра для каждой точки каталога OMNI NASA.

В недавней статье, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research: Space Physics, группа сотрудников ИКИ РАН под руководством Юрия Ермолаева проанализировала параметры солнечного ветра с учетом всех факторов: типа явления солнечного ветра, фазы солнечного цикла и номера солнечного цикла. В итоге исследователи получили количественные результаты об изменении параметров солнечного ветра на протяжении четырех последних солнечных циклов с учетом наблюдений различных типов «спокойного» и возмущенного солнечного ветра.

Основной результат работы — по измерениям солнечного ветра получены прямые свидетельства уменьшения солнечной активности в 23 и последующем 24 солнечных циклах, ранее обнаруженные в солнечных данных дистанционными методами. В частности, в работе было показано, что во время минимума между 22 и 23 циклами величины почти всех параметров (за исключением скорости) солнечного ветра и магнитного поля уменьшились на 20–40% и сохранились низкими в 23 и 24 циклах.

При этом значения ряда параметров упали «ниже плинтуса», например, относительное содержание ионов гелия упало в 1,5 раза. Примесь гелия и более тяжелых ионов в солнечном ветре (на 96% состоящем их протонов — ионов водорода) определяется базовыми процессами нагрева короны Солнца. Вариация ионного состава говорит о том, что наблюдаемое снижение солнечной активности — это не просто уменьшение числа солнечных вспышек, но и существенное изменение общего состояния короны. Такой вывод требует пересмотра наших представлений о физике формирования солнечного ветра.

«Солнечный ветер распространяется от Солнца до Земли за 3–5 суток, но при изучении свойств солнечного ветра на интервалах порядка солнечных циклов данные усредняются на масштабах месяцев или лет. Если говорить образно, то в результате такого усреднения мы имеем дело с „компотом“, у которого в ходе солнечного цикла просто меняется соотношение компонент, или явлений: каких-то компонент становится побольше, каких-то — поменьше, но ранее предполагалось, что сами компоненты не зависят от времени, — поясняет Юрий Ермолаев, руководитель группы исследований солнечного ветра отдела физики космической плазмы ИКИ РАН. — Но в действительности все оказалось сложнее. В 23 и 24 циклах по сравнению с предыдущими изменились сами компоненты!

Развивая тот же образ, можно сказать, что, пока мы с помощью нашего каталога не разобрали „компот“ на его составные части, было невозможно понять, с какими причинами связана экспериментально полученная величина. Теперь, я надеюсь, мы с этим разобрались и поняли, что изменилось не только соотношение между компонентами (в принципе, это качественно было известно ранее), но и изменились сами компоненты. И это является открытием, которое противоречит общепринятой точке зрения о том, что компоненты не зависят от времени. Этот факт требует пересмотра условий в солнечной короне, где образуется солнечный ветер, так как, согласно нашим оценкам, в настоящее время поток массы и энергии в солнечном ветре упал почти в полтора раза по сравнению с концом прошлого века».
https://aboutspacejornal.net/2021/11/22/солнечный-ветер-упал-ниже-плинтуса/

Один год на этой гигантской и горячей планете длится всего 16 часов

Охота за планетами за пределами нашей Солнечной системы выявила более 4000 отдаленных миров, вращающихся вокруг звезд в тысячах световых лет от Земли. Эти экзопланеты представляют собой настоящий зверинец, от скалистых суперземель и миниатюрных Нептунов до колоссальных газовых гигантов.

Среди наиболее странных планет, открытых на сегодняшний день, - «горячие Юпитеры» - массивные газовые шары размером примерно с нашу собственную планету Юпитер, но которые совершают оборот вокруг своих звезд менее чем за 10 дней, в отличие от 12-летней орбиты Юпитера. На сегодняшний день ученые обнаружили около 400 горячих Юпитеров. Но то, как именно появились эти планеты, остается одной из самых больших неразгаданных загадок в планетарной науке.

На данный момент астрономы обнаружили один из самых экстремальных сверхгорячих Юпитеров - газовый гигант, который примерно в пять раз превышает массу Юпитера и вращается вокруг своей звезды всего за 16 часов. Орбита планеты является самой короткой из всех известных газовых гигантов на сегодняшний день.

Из—за чрезвычайно короткой орбиты и близости к своей звезде дневная сторона планеты нагревается примерно до 3200 градусов Цельсия - примерно такая же температура, как и у маленькой звезды. Это делает планету, обозначенную TOI-2109b, второй самой горячей из обнаруженных до сих пор.

Судя по ее свойствам, астрономы полагают, что TOI-2109b находится в процессе «орбитального распада» или закручивается по спирали в свою звезду, как вода в ванне, циркулирующая по водостоку. По прогнозам, ее чрезвычайно короткая орбита приведет к тому, что планета будет вращаться по спирали к своей звезде быстрее, чем другие горячие Юпитеры.

Открытие, которое первоначально было сделано спутником НАСА по исследованию транзитных экзопланет (TESS), миссией под руководством Массачусетского технологического института, предоставляет астрономам уникальную возможность изучить, как ведут себя планеты, когда их притягивает и поглощает их собственная звезда.

«Через один или два года, если нам повезет, мы сможем обнаружить, как планета приближается к своей звезде», - говорит Ян Вонг, ведущий автор открытия. «В нашей жизни мы не увидим, как планета упадет на свою звезду. Но дайте ей еще 10 миллионов лет, и этой планеты может и не быть».

Об открытии сообщается сегодня в Астрономическом журнале и оно является результатом работы большого сотрудничества, в которое вошли члены научной группы TESS Массачусетского технологического института и исследователи со всего мира.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1124220845

Анализ колебаний Марса проливает свет на свойства недр планеты

Сейсмические данные, собранные в области марса под названием Elysium Planitia, втором по величине вулканическом регионе на Марсе, свидетельствуют о наличии неглубокого осадочного слоя, зажатого между потоками лавы под поверхностью планеты. Эти результаты были получены в рамках миссии НАСА InSight (Исследование внутренних районов с использованием сейсмических исследований, геодезии и переноса тепла), в которой сотрудничают несколько международных исследовательских партнеров, включая Кельнский университет. Статья «Структура Марса в месте посадки InSight в результате инверсии окружающей среды» появилась в журнале Nature Communications 23 ноября.

Геофизик доктор Седрик Шмельцбах из Цюриха и его коллеги, в том числе специалисты по землетрясениям доктор Бриджит Кнапмайер-Эндрун и доктор-исследователь Себастьян Карраско (MSc) из Сейсмической обсерватории Кельнского университета в Бенсберге, использовали сейсмические данные для анализа состава области Elysium Planitia. Авторы исследовали неглубокие недра до 200 метров. Прямо под поверхностью они обнаружили слой реголита, состоящий из преимущественно песчаного материала, толщиной примерно три метра, а на глубине 15 метров - слой крупных глыбовых выбросов - каменных блоков, которые были выброшены после удара метеорита, а затем упали обратно на поверхность.

Под этими верхними слоями они идентифицировали около 150 метров базальтовых пород, то есть охлажденных и затвердевших лавовых потоков, что в значительной степени соответствовало ожидаемой подземной структуре. Однако между этими потоками лавы, начиная с глубины около 30 метров, авторы определили дополнительный слой толщиной 30-40 метров с низкой сейсмической скоростью, предполагая, что они содержит слабые осадочные материалы по сравнению с более прочными слоями базальта.

Чтобы датировать более мелкие лавовые потоки, авторы использовали подсчеты кратеров из существующей литературы. Установленные знания о скорости падения метеоритов позволяют геологам датировать породы: поверхности с множеством ударных кратеров от метеоритов старше, чем поверхности с меньшим количеством кратеров. Кроме того, кратеры большего диаметра простираются в нижних слоях, что позволяет ученым датировать глубокую породу, в то время как кратеры меньшего диаметра позволяют им датировать более верхние слои породы.

Они обнаружили, что более мелкие лавовые потоки имеют возраст примерно 1,7 миллиарда лет и сформировались в течение амазонского периода - геологической эры на Марсе, характеризующейся низкой скоростью ударов метеоритов и астероидов, а также холодными гиперзасушливыми условиями, которые начались примерно 3 миллиарда лет назад. Напротив, более глубокий слой базальта под осадками сформировался намного раньше, примерно 3,6 миллиарда лет назад, в гесперианский период, который характеризовался широко распространенной вулканической активностью.

Авторы предполагают, что промежуточный слой с низкими вулканическими скоростями мог состоять из осадочных отложений, зажатых между гесперскими и амазонскими базальтами или внутри самих амазонских базальтов. Эти результаты предоставляют первую возможность сравнить сейсмические наземные измерения неглубоких подповерхностных слоев с предыдущими прогнозами, основанными на орбитальном геологическом картировании. Перед посадкой зонда доктор Кнапмайер-Эндран уже разработал модели скоростной структуры неглубоких подповерхностных слоев в месте посадки InSight на основе наземных аналогов. Фактические измерения теперь указывают на наличие дополнительных слоев, а также на наличие более пористых пород в целом.

«Хотя результаты помогают лучше понять геологические процессы в Elysium Planitia, сравнение с моделями перед посадкой также полезно для будущих наземных миссий, поскольку оно может помочь уточнить прогнозы», - отметила Кнапмайер-Эндрун. Знание свойств неглубоких подповерхностных слоев необходимо, например, для оценки их несущей способности и проходимости для вездеходов. Кроме того, подробные сведения о слоистости неглубоких подповерхностных слоев помогают понять, где еще могут находиться грунтовые воды или лед. В рамках своего докторского исследования в Кельнском университете Себастьян Карраско продолжит анализ влияния неглубокой структуры Elysium Planitia на записи землетрясений.

Посадочный модуль InSight прибыл на Марс 26 ноября 2018 года, приземлившись в районе Elysium Planitia. Марс был целью многочисленных миссий по исследованию планет, но миссия InSight - первая, в которой конкретно измеряются недра с использованием сейсмических методов.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1124220735

Хаббл замечает быструю звездную струю в туманности Бегущей Человек

Струя из недавно образовавшейся звезды вспыхивает в сияющих глубинах отражательной туманности NGC 1977 на этом изображении с Хаббла. Струя (оранжевый объект в нижнем центре изображения) испускается молодой звездой Parengo 2042, которая находится в диске из пыли и газа, который может привести к возникновению планет.

Звезда запускает пульсирующую плазменную струю, которая простирается в космосе на два световых года и изгибается к северу (на этом изображении). Газ струи был ионизирован до тех пор, пока не засветился излучением ближайшей звезды - 42 Ориона. Это делает джет особенно полезным для исследователей, поскольку его истечение остается видимым под ионизирующим излучением близлежащих звезд. Обычно истечение таких струй было бы видимым только при столкновении с окружающим материалом, создавая яркие ударные волны, которые исчезают по мере остывания.

На этом изображении красный и оранжевый цвета обозначают струю и светящийся газ соответствующих толчков. Светящаяся голубая рябь, которая, кажется, уходит от струи справа на изображении, - это ударные волны, обращенные к звезде 42 Ориона (не показана).

Яркая западная часть джета окружена серией из оранжевых дуг, размер которых уменьшается с увеличением расстояния от звезды, образуя конус или веретенообразную форму. Эти дуги могут образовывать ионизированный внешний край диска обломков вокруг звезды с радиусом, в 500 раз превышающим расстояние между Солнцем и Землей, и значительным (170 астрономических единиц) отверстием в центре диска. Веретенообразная форма может прослеживать поверхность истечения материала от диска и, по оценкам, ежегодно теряет массу примерно в сто миллионов Солнц.

NGC 1977 является частью тройки отражающих туманностей, составляющих туманность Бегущей человек в созвездии Орион.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1125201840

Космические дожди: опасно ли это для человека

Земля подвергается космической бомбардировке... Нет, это не цитата из фантастического боевика, а реальность – нашу планету постоянно «обстреливают» потоки заряженных частиц из глубокого космоса.

Алексей Левин

При столкновениях с атомами газов в составе воздуха космические частицы запускают ветвящиеся цепочки ядерных реакций, которые производят множество вторичных продуктов. Влетевший в атмосферу протон с энергией в десятки и сотни ТэВ, дает начало другим высокоэнергетичным частицам, которые рассеиваются на окружающих атомах и вызывают к жизни следующие поколения частиц. В результате в воздушном бассейне происходит каскадное рождение частиц, многие из которых оказываются нестабильными и быстро распадаются. Так возникают многочастичные атмосферные ливни, которые впервые наблюдал Дмитрий Скобельцын в конце 1920-х годов.

От капли к ливням

Площадь выпадения ливня и общее количество его «капель» резко возрастают по мере роста энергии первичной частицы. Протон с энергией порядка 10¹⁵ эВ рождает около миллиона вторичных частиц, 10¹⁶ эВ — до десяти миллионов, 10²⁰ эВ — несколько миллиардов. Каскадные процессы такого масштаба, названные широкими атмосферными ливнями, впервые наблюдал в 1938 году французский физик Пьер Оже. Его имя носит действующая с 2005 года крупная международная обсерватория космических лучей, расположенная на западе Аргентины.

Установленный в 2011 году на Международной космической станции детектор AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) для изучения космических лучей за 14 месяцев работы зарегистрировал 18 млрд. частиц. Это больше, чем число частиц, зарегистрированных всеми наземными детекторами за более чем сто лет.

Регистрация широких ливней — дело нелегкое. На квадратный километр верхней границы атмосферы в среднем ежегодно падает одна частица с энергией 10¹⁹ эВ, в то время как частица с энергией 10²⁰ эВ пересекает такую же площадь намного реже, чем раз в столетие. Поэтому для детектирования ливней, порожденных такими частицами, строят установки великанских размеров. Так, главный комплекс Обсерватории имени Пьера Оже состоит из 1600 цистерн со сверхчистой водой и датчиками черенковского излучения, разбросанных на площади 3000 кмІ.

За формирование ливня отвечают процессы двух типов — адронные и электромагнитные. Первичный протон сталкивается с атомным ядром и разбивает его на осколки. Если его энергия не превышает нескольких сотен МэВ, этим все и кончается, однако протоны с энергиями в десятки и сотни ГэВ вызывают уже куда более серьезные последствия. После первого столкновения такой протон продолжает движение с меньшей энергией (порядка 30% первоначальной). Входе этой встречи, как правило, рождаются заряженные и нейтральные пионы, но могут возникать и более массивные частицы. Заряженный пион либо сталкивается с ядром другого атома и дает начало новым ядерным процессам, либо не успевает этого сделать и распадается на мюон того же знака и мюонное нейтрино (есть и другой канал распада, но его вероятность очень мала). Мюон, чье огромное по меркам элементарных частиц время жизни измеряется парой микросекунд, движется почти со скоростью света и очень слабо взаимодействует с атомными ядрами, немного теряя энергию только при проходе через их электронные оболочки. Поэтому он имеет отличные шансы дойти до земной поверхности и даже проникнуть глубоко под землю.

В конце концов мюоны тоже распадаются, причем почти всегда на электрон либо позитрон (в зависимости от их знака) и пару нейтрино, мюонное и электронное. Нейтральный пион, который живет примерно в сто миллионов раз меньше заряженного, скорее всего, ни с чем не столкнется и превратится в атмосфере в пару фотонов гамма-излучения. Они рассеиваются на атомах и производят электронно-позитронные пары, причем позитроны быстро аннигилируют, давая начало новым гамма-квантам. Так запускается электромагнитный ливневый каскад, приводящий к рождению мягкой компоненты космического излучения. Одновременно первичный протон, пусть и отдавший часть энергии, а также не успевшие распасться пионы и другие нестабильные частицы продолжают сталкиваться с атомными ядрами, давая начало все новым сильно взаимодействующим частицам адронного каскада. В ходе всех этих превращений возникают не только пионы, но и другие адроны, такие как каоны и гипероны.

Атмосфера под обстрелом

Космические лучи вполне реально воздействуют на земную атмосферу. Если протоны просто разбивают попавшиеся им ядра, то их более массивные партнеры могут и сами дробиться на части (например, прилетевшее из космоса ядро магния может расколоться на шесть альфа-частиц). Две такие реакции заслуживают специального упоминания. В числе вторичных продуктов космические лучи порождают нейтроны, часть их настолько замедляется при столкновениях с атомами воздуха, что сливается с ядрами атмосферного азота. Таким путем на 15-километровой высоте возникают ядра нестабильного изотопа углерода 14С с периодом полураспада 5730 лет. Соединяясь с кислородом, он образует радиоактивный углекислый газ 14СО₂, который наравне с обычной углекислотой поглощается растениями и участвует в процессах фотосинтеза. Это обстоятельство лежит в основе метода радиоуглеродной датировки, который широко применяют в палеонтологии и археологии. С помощью углерода -14 и куда более долгоживущего радиоактивного изотопа бериллия 10Be космического происхождения можно даже восстанавливать историю колебаний интенсивности самих космических лучей на глубину до 200 000 лет (это направление исследований называется экспериментальной палеоастрономией).

Атмосферные ливни могут инициировать и ультрарелятивистские электроны, приходящие из космоса. Однако они выпадают нечасто, поскольку плотность таких электронов очень мала. В космосе они возникают в изобилии, однако быстро тормозятся, рассеиваясь на фотонах и излучая электромагнитные волны при прохождении через магнитные поля. Поэтому электроны с энергиями порядка 1000 ГэВ приходят к Земле только от довольно близких источников, расстояния до которых не превышают 3000 световых лет. Космические протоны высоких энергий покрывают неизмеримо большие дистанции.

Согласно данным NASA, космические лучи на 98% состоят из барионов (протонов и альфа частиц - ядер гелия). При столкновении с ядрами атомов газов в атмосфере они порождают множество осколков и заряженных и нейтральных частиц, которые в свою очередь сталкиваются с ядрами атомов, распадаются и порождают «космический ливень».
Плотность энергии первичных космических лучей в окрестности Солнца примерно равна 1 эВ/см³. Энергетическая подпитка, которую они обеспечивают нашей планете, весьма стабильна и примерно равна 100 МВт. Эта величина в два миллиарда раз меньше энергии солнечных лучей, однако сравнима с энергией падающего на Землю звездного света. Правда, космические лучи, в отличие от звезд, не вдохновляют поэтов — они невидимы.

Тайна происхождения

Родословная почти всех космических частиц установлена вполне надежно. В 1934 году американские астрономы Фриц Цвикки и Вальтер Бааде предположили, что их источником могут быть взрывы сверхновых звезд. В 1950-е годы эта гипотеза сильно укрепилась и с тех пор считается общепринятой.

Тем не менее она сразу встречает очевидное возражение. Естественно считать, что львиная доля космических лучей рождается в нашей Галактике. Однако звезды, включая сверхновые, концентрируются в экваториальной плоскости Млечного Пути (точнее, в лежащих там спиральных рукавах), в то время как лучи приходят на Землю со всех направлений. Дело в том, что протоны и другие заряженные частицы движутся в пространстве отнюдь не прямолинейно. Их пути многократно искривляются галактическим магнитным полем и столкновениями с атомами и молекулами, рассеянными в межзвездном пространстве. Ситуация осложняется тем, что частицы космических лучей создают собственные магнитные поля, которые накладываются на общее поле Галактики и деформируют его структуру. Так что движение частиц от источников к Земле очень запутано, и для его моделирования в последние десятилетия созданы весьма сложные компьютерные коды.

Хватит ли у сверхновых энергии для производства космических лучей? Как уже говорилось, плотность их энергии вблизи Солнца равна 1 эВ/см³; средняя плотность по всему галактическому диску может быть больше, но скорее всего не превышает 2 эВ/см³. Поскольку объем диска равен 10⁶⁷ смі, полная максимальная энергия космических лучей равна 2х10⁶⁷ эВ, или 6х10⁵⁵ эрг. Среднее время жизни странствующих частиц космического излучения в нашей Галактике оценивается в 15 млн лет, или 5,4х10¹⁴с. Частное от деления этих величин, равное 6х1040 эрг/с, равно средней энергии, которая ежесекундно тратится на поддержание стабильной плотности космических излучений. С другой стороны, сверхновые взрываются в нашей Галактике не реже, чем раз в 50 лет, или 1,5х10⁹с, и каждый взрыв выбрасывает частицы со средней суммарной энергией 10⁵⁰ эрг. Так что ежесекундное генерирование энергии составляет как минимум 6х10⁴⁰ эрг — столько, сколько и требуется. Как ни приблизительна эта прикидка, она работает на гипотезу Цвикки и Бааде.

Энергия космических протонов, которые долетают до окрестностей нашей планеты, варьирует от 10⁸ до 10²⁰ эВ. Как считается, почти все они, кроме весьма редких частиц у верхней границы этого интервала, разгоняются ударными волнами, которые сопутствуют взрывам внутригалактических сверхновых. Такой взрыв выбрасывает в пространство вещество внешней оболочки гибнущей звезды со скоростями до десяти процентов скорости света. Это намного больше скорости звука в межзвездной среде, что и приводит к возникновению ударных волн. При этом рождаются хаотические магнитные поля, которые вынуждают протоны многократно перескакивать между фронтами ударных волн и еще не подвергшимся сжатию веществом меж-звездной среды. На каждом перескоке протон увеличивает кинетическую энергию за счет энергии ударной волны.

Протоны, которые претерпевают максимальное число переходов, набирают самую высокую энергию, однако численно остаются в меньшинстве. В результате взрыв сверхновой в изобилии выбрасывает в космос ядра водорода с энергией до 10¹² эВ, но в куда меньших количествах генерирует частицы с большими энергиями. «Этот механизм хорошо объясняет ускорение протонов и составных ядер до энергии порядка 10¹⁶ эВ, — говорит профессор астрономии и астрофизики Чикагского университета Анжела Олинто. — Не исключено, что взрывы самых массивных коллапсирующих звезд разгоняют протоны даже до 10¹⁸ эВ. Возможные источники протонов с большими энергиями в пределах Млечного Пути пока не найдены, так что они почти наверняка приходят из других галактик».

Взрывы сверхновых порождают и сверхбыстрые электроны с позитронами. Однако эти частицы легко тормозятся и рассеиваются в межзвездной среде и по большей части не успевают дойти до Земли (а позитроны еще и аннигилируют). Поэтому их доля в первичных космических лучах мала, да и энергии не слишком велики.

Лучи-рекордсмены

Полвека назад американские физики зарегистрировали широкий космический ливень, порожденный частицей с энергией 100 ЭэВ (эксаэлектронвольт). С тех пор наблюдались лишь десятки событий таких масштабов. Все еще неперекрытый рекорд был установлен 15 октября 1991 года, когда детектор Fly’s Eye в американском штате Юта обнаружил ливневую подпись частицы с энергией 320 ЭэВ, или 51 Дж (такую кинетическую энергию имеет теннисный мяч, летящий со скоростью 160 км/ч).

Заряженные частицы космических лучей разгоняются до огромных энергий, перескакивая из ударной волны взрыва сверхновой в еще несжатое вещество меж-звездного газа, подобно тому, как серфер ускоряется, скатываясь с гребня волны.

Сейчас эти частицы изучают только в трех местах — это Обсерватория имени Оже, работающий с 2007 года комплекс Telescope Array в штате Юта и российская установка ШАЛ в поселке Октемцы к югу от Якутска (единственная из трех с мюонными детекторами). Происхождение этих частиц пока неизвестно; нет даже полной уверенности, что все они являются протонами, альфа-частицами или ядрами металлов. По самой распространенной версии, они рождаются в активных ядрах галактик. Но существуют и другие объяснения, которые их связывают с гамма-всплесками, аккреционными процессами вблизи сильно намагниченных нейтронных звезд, слиянием черных дыр и даже распадом гипотетических массивных частиц темной материи или дезинтеграцией еще более гипотетических топологических дефектов пространства, унаследованных от эпохи Большого взрыва.

Но как бы ни возникали протоны с энергиями в сотни ЭэВ, их источники находятся не так уж далеко от нашей Галактики — во всяком случае, не на космологических дистанциях. Путешествуя в космосе, они взаимодействуют с квантами микроволнового реликтового излучения, плотность которых равна примерно 400 фотонов на 1 смі. Эти столкновения приводят к рождению пионов, как положительно заряженных, так и нейтральных. Заряженный пион возникает совместно с нейтроном, после чего обе частицы распадаются — первая очень быстро, вторая через минуты. Нейтральный пион, который распадается еще быстрее, появляется вместе с протоном, чья энергия заметно уступает энергии родительской частицы (это же относится к протонам, родившимся в результате нейтронного распада). В итоге на расстояниях свыше 50 мегапарсек от источника (160 млн световых лет) не остается протонов с энергиями более 50 ЭэВ. Этот эффект в середине 1960-х годов предсказали профессор Корнеллского университета Кеннет Грейзен и тогдашние сотрудники ФИАН Георгий Зацепин и Вадим Кузьмин.

Пойти по следу

Ультрарелятивистские барионы очень слабо отклоняются межгалактическими магнитными полями, так что их траектории приблизительно указывают направление на источник. Астрономы пытаются выйти таким способом на сами источники, однако, по словам профессора Олинто, без особых успехов. Чтобы облегчить решение этой задачи, надо регистрировать побольше частиц сверхвысоких энергий. На это нацелен международный проект JEM-EUSO (Japanese Experiment Module — Extreme Universe Space Observatory), который предполагает установку в 2016 году в японском модуле Международной космической станции уникального широкоугольного телескопа. Этот аппарат будет отслеживать ультрафиолетовые фотоны, которые возникают в атмосферных ливнях, порожденных частицами с энергиями в десятки и сотни ЭэВ. Поскольку орбитальный телескоп будет иметь более широкое поле зрения, нежели наземные установки, он сможет отлавливать намного больше частиц.

В подготовке проекта JEM-EUSO уже несколько лет принимают участие и российские ученые. «В рамках этой программы мы сконструировали приборы для научных мини-спутников "Татьяна-1" и "Татьяна-2", а на будущий год надеемся запустить куда более тяжелый спутник "Ломоносов", — говорит директор НИИ ядерной физики имени Скобельцына при МГУ Михаил Панасюк. — Одна из целей этих запусков состоит в отработке методов выделения ультрафиолетовых вспышек от космических лучей на общем фоне ультрафиолетового свечения атмосферы. Это очень непростая задача, и информация со спутников поможет ее решить. Мы также занимаемся моделированием атмосферных процессов, имеющих отношение к работе телескопа, и его механическими системами: телескоп будет доставлен на орбиту в сложенном виде, после чего его приведут в рабочее состояние. К сожалению, пока что судьба этого эксперимента не ясна, поскольку в сентябре прошлого года NASA отказалось от участия в проекте. Из-за этого в Японии пока не принято окончательное решение о запуске телескопа, хотя этот эксперимент активно поддерживается и субсидируется Европейским космическим агентством».

На пути к новой физике

В последние годы космические лучи вновь вошли в сферу интересов фундаментальной физики. «Частиц низких энергий, не превышающих 1012эВ, очень много, их легко регистрируют приборы наземного, воздушного и космического базирования. Этим занимается и детекторный комплекс PAMELA, установленный на российском спутнике "Ресурс-ДК1", запущенном в июне 2006 года, — объясняет "Популярной механике" ведущий научный сотрудник Института ядерной физики РАН Сергей Троицкий. — Приборы не раз зафиксировали избыток позитронов определенных энергий, который довольно трудно объяснить. Есть подозрения, что "лишние" позитроны возникают при аннигиляции еще не открытых частиц темной материи. Если эти подозрения подтвердятся, появятся шансы извлекать информацию о ее свойствах из наблюдений космических излучений.

Вторая возможность состоит в использовании самых энергичных космических частиц в качестве своего рода дополнения к женевскому Большому адронному коллайдеру. Последствия столкновений этих частиц с атомами воздуха зависят от их энергии в системе отсчета, привязанной к центру масс пары «атом-частица». Она куда меньше их энергий порядка сотни ЭэВ в лабораторной системе отсчета, но все же в десятки раз больше соответствующей энергии, достижимой в экспериментах на БАК. Если детально зарегистрировать разные компоненты широкого ливня, можно получить информацию о процессах, непосредственно следующих за первым столкновением «родительской» частицы.

Есть и более экзотическая линия поиска. Некоторые данные указывают на то, что 2−3% частиц с энергиями порядка 10 ЭэВ прилетают от лацертид, мощных источников электромагнитного излучения в ядрах некоторых галактик. Вблизи от Млечного Пути их попросту нет, они удалены от нас как минимум на полтораста мегапарсек. Однако дело в том, что ни одна из известных нейтральных частиц пролететь такое расстояние не может. Протоны и атомные ядра на это способны, однако они отклонялись бы в межгалактических магнитных полях на куда большие углы от направлений на предполагаемые лацертиды-источники, чем показывают наблюдения. Вот и возникает вопрос: нет ли здесь какой-нибудь новой физики?»
https://www.popmech.ru/science/12968-ko … cheloveka/

Млечный Путь, только что потерял, целую группу галактик спутников

Пространство вокруг Млечного Пути не пустует. Оно наполнено карликовыми галактиками — маленькими, тусклыми и маломассивными, всего около 1000 звезд в каждой.

В этом нет ничего необычного. Из наших наблюдений за другими большими галактиками мы знаем, что карликовые галактики могут быть захвачены гравитационным полем более крупного объекта.

На данный момент астрономы идентифицировали около 60 меньших галактик в пределах 1,4 миллиона световых лет от Млечного Пути, хотя в темноте скрывается намного больше.

Однако согласно новому анализу данных со спутника Gaia, большинство этих галактик на самом деле относительно новы для этой области — слишком новые, чтобы вращаться вокруг Млечного Пути, по крайней мере, пока, считают исследователи.

Результаты действительно интригующие — потому что большинство карликовых галактик, которые считаются спутниками Млечного Пути, движутся намного быстрее, чем объекты, которые, как известно, находятся на орбите вокруг Млечного Пути.

За свою долгую историю Млечный Путь неоднократно поглощал другие галактики. Гайя-Энцелад, также известная как Колбаса Гайи, была поглощена около 9 миллиардов лет назад. Ее следы остаются в популяции звезд, вращающихся по орбите с относительно низкими энергиями.

Карликовая сфероидальная галактика Стрельца в настоящее время разрушается приливными (гравитационными) силами и включается в Млечный Путь, процесс, который начался около 4-5 миллиардов лет назад. Ее звезды вращаются немного быстрее, чем звезды Гайи-Энцелада.

Карликовые галактики движутся еще более энергично. Команда заключает, что это означает, что эти карликовые галактики не могли находиться близко к Млечному Пути достаточно долго, чтобы гравитационное поле массивной галактики замедлило их.

Карликовые галактики в пространстве вокруг Млечного Пути. (ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0)

Это открытие может изменить наше понимание взаимодействия между нормальными галактиками и карликовыми галактиками, а также свойства карликовых галактик, говорят исследователи.

Если карликовая галактика может существовать дольше, чем предполагалось — должно быть что-то удерживает их вместе, например, более высокие концентрации темной материи, невидимого клея, связывающего Вселенную вместе.

На возможность того, что карликовые галактики имеют удивительное количество темной материи, уже сильно намекают движения их звезд, которые нельзя объяснить только наличием нормальной материи.

Также стоит отметить, что результаты исследователей не отличаются от работы 2006 года, в которой было обнаружено, что скорости Большого и Малого Магеллановых облаков были намного выше, чем предполагалось на основе данных телескопа Хаббла, предполагая, что они не являются спутниками Млечного Пути.

Тем не менее, мы многого не знаем об объектах внутри и вокруг Млечного Пути, и нет никаких сомнений в том, что Гайя меняет наше понимание нашего маленького уголка Вселенной.

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
https://rwspace.ru/news/mlechnyj-put-to … nikov.html

Открыт древний коричневый карлик с нетронутыми запасами лития

Коричневые карлики, также известные как «карлики кофейного цвета», или «неудавшиеся звезды», являются переходным звеном между звездами и планетами. Они имеют большую массу, по сравнению с Юпитером, но этой массы не хватает для старта горения ядер водорода, который является топливом для термоядерных реакций, обусловливающих свечение обычных звезд. Поэтому эти субзвездные объекты не были доступны для наблюдений до тех пор, пока их наконец не обнаружили астрономы в середине 1990-х гг. Данные объекты представляют особый интерес, поскольку, согласно прогнозам, они могут сохранять нетронутыми исходные запасы лития, иногда называемого «белой нефтью» из-за редкости и большой роли в энергетическом балансе космических объектов.

В некоторых системах, состоящих из коричневых карликов, основная компонента имеет массу, достаточную для начала горения лития, в то время как вторичная компонента может не достигать такой массы. Однако до настоящего времени ученым не удавалось протестировать теоретические модели, описывающие такие системы.

В новом исследовании группа под руководством Е.Л. Мартина (E L Martín) провела при помощи Большого Канарского телескопа высокочувствительные спектроскопические наблюдения двух двойных систем, состоящих из двух коричневых карликов каждая.

Исследователи не нашли лития в трех из этих субзвездных объектов, однако литий обнаружился в четвертом коричневом карлике, Reid 1B, самом тусклом и холодном из рассмотренной четверки. Наблюдая этот объект, ученые сделали удивительное открытие, обнаружив нетронутые запасы космического лития, происхождение которого датируется периодом, имевшим место задолго до формирования той системы, где был обнаружен объект Reid 1B. Этот коричневый карлик, на самом деле, представляет собой самый холодный и тусклый внесолнечный объект, где когда-либо был обнаружен литий, в количестве, превосходящем количество земного лития в 13 тысяч раз. Этот объект возрастом около 1,100 миллиона лет имеет динамическую массу порядка 41 массы Юпитера и находится на расстоянии около 16,9 светового года от нас, пояснили авторы открытия.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1126192426

Орбитальная гармония ограничивает позднее прибытие воды на планеты системы TRAPPIST-1

Семь планет размером с Землю обращаются вокруг звезды TRAPPIST-1 в почти идеальном орбитальном резонансе, и в новой работе американские и европейские ученые попытались использовать эти гармонические соотношения для определения того, насколько «жестокому обращению» подвергались эти планеты в их «младенческие» годы.

В новом исследовании Шон Рэймонд (Sean Raymond) из Университета Бордо, Франция, вместе с международными коллегами использовали компьютерное моделирование процессов позднего этапа бомбардировки планет в системе TRAPPIST-1 для расчета предельной интенсивности столкновений в системе, при которой остается допустимым формирование орбитального резонанса.

Родительская звезда системы TRAPPIST-1, расположенной на расстоянии примерно в 40 световых лет от нас, намного меньше по размерам, чем наше Солнце, и имеет существенно более низкую температуру. Планеты этой системы были названы в алфавитном порядке от b до h, в очередности увеличения их расстояния от звезды. Время, необходимое для совершения одного полного оборота вокруг звезды – эквивалент одного года на Земле – составляет 1,5 суток для планеты b и 19 суток для планеты h. Примечательно, что их орбитальные периоды формируют почти идеальные соотношения, резонансную организацию, напоминающую гармонию музыкальных нот. Например, на каждые 8 лет на планете b приходится 5 лет на планете c, три года на планете d, два года на планете e и так далее.

Планеты растут из протопланетных дисков из газа и пыли, окружающих вновь сформированные звезды. Эти диски существуют на протяжении всего лишь нескольких миллионов лет, а проведенные ранее командой Рэймонда исследования показали, что резонансные цепочки планет, подобных планетам системы TRAPPIST-1, формируются, когда молодые планеты мигрируют ближе к звезде перед исчезновением диска. Основной вывод из этих рассуждений состоит в том, что планеты системы TRAPPIST-1 сформировались быстро, примерно за одну десятую от времени, потребовавшегося на формирование Земли в Солнечной системе.

«Если планеты формируются рано и имеют малые размеры, близкие к размерам Луны или Марса, они не могут аккрецировать большое количество газа из диска, - сказал соавтор Радждип Дасгупта (Rajdeep Dasgupta) из Университета Райса, США. – Такие планеты имеют меньше возможностей получить необходимые для жизни летучие элементы, в том числе воду, в результате поздних бомбардировок».

Исследователи также отметили, что полученные ими результаты имеют значение не только для систем экзопланет, демонстрирующих в настоящее время орбитальные резонансы, но также для таких систем, в которых в настоящее время орбитальные резонансы отсутствуют – поскольку, согласно теории, многие планетные системы могли в ходе своей эволюции проходить через этап формирования орбитальных резонансов.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1126192606

Открыты две экзопланеты на орбите вокруг солнцеподобной звезды

Международная команда астрономов сообщает об обнаружении двух новых экзопланет, обращающихся вокруг проэволюционировавшей солнцеподобной звезды, известной как HD 137496. Эти вновь обнаруженные внесолнечные планеты, идентифицированные при помощи космического аппарата Kepler («Кеплер») НАСА, были классифицированы как горячий супер-Меркурий и холодный Юпитер.

В этом исследовании команда, возглавляемая Томасом Силвой (Tomas Silva) из Университета Порту, Португалия, сообщает об обнаружении еще двух планет при помощи миссии К2 (расширенной миссии «Кеплера» после выхода из строя двух его гироскопов-стабилизаторов в 2013 г.). Это открытие было сделано, когда обсерватория проводила наблюдения системы HD 137496, карлика спектрального класса G среднего возраста, расположенного близ поворотной точки главной последовательности на диаграмме цвет-светимость, в 2017 г. Эти наблюдения выявили транзитные сигналы на кривой блеска звезды HD 137496, планетная природа которых была впоследствии подтверждена дополнительными наблюдениями при помощи наземных обсерваторий.

Ближайшая к звезде из двух вновь обнаруженных экзопланет, HD 137496 b, примерно на 30 процентов крупнее Земли и приблизительно в четыре раза массивнее нашей планеты, что дает значение плотности вещества в 10,49 грамма на кубический сантиметр. Эта планета состоит в основном из железа, и на ядро приходится свыше 70 процентов массы объекта. Планета HD 137496 b движется вокруг родительского светила по орбите с периодом 1,62 суток и средним радиусом 0,027 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), поэтому ее равновесная температура составляет, по оценкам, около 2130 Кельвинов. В конечном счете эта внесолнечная планета была отнесена к классу горячих супер-Меркуриев – планет размером с Землю, имеющих плотность материала, близкую к плотности материала ближайшей к Солнцу планеты нашей планетной системы.

Вторая вновь открытая планета получила обозначение HD 137496 c. Она была отнесена к классу холодных Юпитеров, учитывая тот факт, что ее минимальная масса составляет, согласно расчетам, примерно 7,66 массы Юпитера, а равновесная температура достигает примерно 370 Кельвинов. Планета движется вокруг звезды HD 137496 по орбите с очень высоким эксцентриситетом (значение эксцентриситета составляет 0,477) и периодом 480 суток, оставаясь на расстоянии порядка 1,21 а.е. от светила.

Звезда HD 137496, имеющая возраст 8,3 миллиарда лет, массу в 1,03 массы Солнца и радиус примерно в 1,59 радиуса нашей звезды, характеризуется как слегка проэволюционировавшая солнцеподобная звезда. Ее эффективная температура составляет 5799 Кельвинов, в то время как уровень металличности оценивается в -0,03.

В заключение астрономы подчеркивают необычность вновь обнаруженной планетной системы. Они отмечают, что планета HD 137496 b является одной из всего лишь нескольких подробно охарактеризованных плотных планет, которые представляют большой интерес с точки зрения развития теории формирования планет, механизмов повышения плотности и в ряде других аспектов. Более того, учитывая тот факт, что орбита планеты HD 137496 c имеет такой высокий эксцентриситет, эта система в целом может представлять интерес для изучения эволюции планет.

Работа опубликована на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1126192749

Что увидели бы люди при посадке на Плутон

С помощью 100 изображений, полученных миссией New Horizons в 2017 году, НАСА создало цветную видеоверсию того, как могли бы выглядеть подлет и посадка на Плутон.

Популярная механика

Для создания видео ученым из НАСА надо было вывести реальные цвета Плутона из черно-белых фотографий, полученных зондом. Для этого они совместили цветные фотографии с низким разрешением, полученные камерой «Ральф», с монохромными снимками, чтобы вывести наиболее возможную интерпретацию того, как выглядело бы приближение к Плутону на самом деле.

Видео начинается с отдаленного вида Плутона и его крупнейшего спутника, Харона, и заканчивается приземлением на ледяную долину Sputnik Planitia. Ярко-красный цвет юго-западной части Плутона скорее всего вызван углеводородами под названием толины, которые формируют атмосферу Плутона. На солнечных лучах его красноватый лед превращается в пар и дрейфует в сторону северного полюса, где снова остывает. Этот паттерн таяния и заморозки, возможно, является причиной ярко выраженных широтных цветовых полос.

https://www.popmech.ru/science/319662-c … m=main_big

Астрономы смоделировали разрушение звезд сверхмассивной черной дырой

Компьютерное моделирование приливного разрушения показало, что для выживания звезд, подошедших к черной дыре чересчур близко, важнее всего их плотность.

©Taeho Ryu, NASA Goddard Space Flight Center

Американские астрономы смоделировали приливное разрушение звезд, которые чересчур тесно сближаются со сверхмассивной черной дырой и рискуют быть разорванными ее гравитацией. Рассмотрев звезды разного размера и характеристик, ученые показали, что для выживания в таких обстоятельствах важнее не их масса, а плотность. Об этом Тэ-хо Рю (Taeho Ryu) и его соавторы пишут в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.

В самом деле, для того, чтобы исчезнуть за горизонтом сверхмассивной черной дыры, надо изрядно постараться. Практически любой достаточно крупный объект, который рискнет к нему приблизиться, испытывает действие мощных приливных сил, возникающих из-за неоднородного влияния гравитации черной дыры. Приливное разрушение приводит к спагеттификации – сильному вытягиванию – массивного тела и полному разрушению его структуры.

Так погибают целые звезды, случайно оказавшиеся в окрестностях сверхмассивной черной дыры. Лишь некоторым из них удается пережить сближение и хотя бы отчасти сохраниться и восстановиться, улетев подальше от опасной бездны. Эти эффекты и исследовала команда астрофизиков из Университета Джонса Хопкинса и Космического центра имени Годдарда NASA, чтобы выяснить, почему одни звезды, сойдясь с черной дырой, уничтожаются приливными силами, а другие выживают.

©Taeho Ryu, NASA Goddard Space Flight Center

Для этого ученые смоделировали сверхмассивную черную дыру массой в миллион масс Солнца (для сравнения, дыра в центре Млечного пути насчитывает около 4,3 млн солнечных масс). Суперкомпьютер обсчитывал приливное разрушение, которое переживают сближающиеся с ней звезды. В модели рассматривались звезды разной плотности и массой от 0,1 до 10 солнечной. И действительно, некоторые из них выживали даже после такого сближения.

Как оказалось, перспективы звезды выдержать приливное разрушение зависят не столько от ее величины, сколько от плотности. Погибли звезды массами 0,4 и 0,5 от солнечной, а также звезды в 3 и 10 раз тяжелее Солнца. А вот звезды с массами 0,15, 0,3 и 0,7 солнечной выжили. Их плотная внутренняя структура частично сохранялась, и как только такие звезды удалялись на достаточное расстояние, они частично восстанавливали форму под действием уже собственной гравитации.
https://naked-science.ru/article/astron … enie-zvezd

У нашей галактики Млечный путь обнаружилось «перо», соединяющее спиральные рукава

Команда исследователей из Германии, Франции и Соединенного Королевства открыла длинный тонкий филамент из плотного газа, соединяющий два спиральных рукава Млечного пути.

Предыдущие исследования показали, что другие галактики имеют в своем составе структурные элементы, называемые «перьями» - длинные газовые филаменты с «крючочками», которые выглядят при наблюдениях с Земли, словно перья. Но, поскольку наблюдения нашей галактики Млечный путь с Земли затруднены, до сих пор ученым не удавалось обнаружить «перья» в нашей Галактике.

В этой новой работе ученые во главе с В.С. Вееной (V. S. Veena) исследовали концентрации газообразного монооксида углерода по данным, собранным при помощи телескопа APEX, расположенного на территории Чили. Они обратили внимание на аномальные величины концентраций этого газа, и после более подробного анализа смогли зафиксировать наличие крупного газового потока, простирающегося в направлении от центра Галактики к периферии и соединяющего два спиральных рукава Млечного пути.

Исследователи назвали обнаруженную ими структуру «волной Ганготри» - в честь огромного ледника, таяние которого дало начало реке Ганг. В Индии Млечный путь известен под именем «Акаша Ганга», что означает «река Ганг на небе». Это вновь открытое «перо» составляет в длину примерно от 5,6764e+16 до 1,22989e+17 километров в промежутке между двумя спиральными рукавами и находится в среднем на расстоянии 1.6083242e+17 километров от центра вращения нашей Галактики. Согласно оценке авторов, масса «пера» составляет около девяти миллионов масс Солнца. До этого открытия все «газовые щупальца», известные в нашей Галактике, были направлены вдоль спиральных рукавов.

Исследователи также нашли еще одну интересную особенность, связанную с этой «волной Ганготри» - как выяснилось, она оказалась не настолько прямой, насколько ожидалось. Вместо этого филамент извивается змейкой и напоминает синусоиду. Исследователи не смогли объяснить это необычное явление, но отмечают, что искривление может быть связано с воздействием неизвестной силы, обнаружение и изучение которой представляет большой научный интерес.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1128212002

InSight составил детальную схему подповерхностных слоев Марса

Géraldine Zenhäusern / ETH Zürich

Геофизики, работающие с данными сейсмографа SEIS марсианской автоматической станции InSight, составили наиболее подробную схему строения подповерхностных слоев планеты до глубины 200 метров. Оказалось, что под слоем реголита и крупнозернистой брекчии залегают два обширных слоя базальта, разделенные слоем осадочных пород. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

InSight работает на Марсе уже три года, ведя исследования внутреннего строения и климата планеты. На сегодняшний день основным рабочим инструментом станции является сейсмограф SEIS, который весной 2019 года зафиксировал первое марсотрясение и с тех пор обнаружил более тысячи отдельных сейсмических событий, что позволяет определить внутреннюю структуру планеты и характеристики ее тектонической активности.

Сейсмические исследования неглубоких подповерхностных слоев вблизи места высадки InSight до сих пор ограничивались глубинами 10-20 метров, в результате чего слои на глубине от нескольких десятков до нескольких сотен метров оставались мало изученными. Эти слои могут дать ограничения на модели процессов, которые сформировали равнину Элизий, таких как вулканизм, эрозия пород, осадконакопление и падения метеоритов. В частности, считается, что под местом высадки InSight залегают несколько метров песчаного реголита и слои базальтов, толщиной 200-300 метров.

Группа геофизиков во главе с  Седриком Шмельцбахом (Cedric Schmelzbach) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха опубликовала результаты сейсмических исследований подповерхностных слоев Марса в месте высадки станции путем анализа данных SEIS, полученных в тихий период 3 февраля 2020 года, когда ветер был очень слабый и не порождал сильные колебания станции.

Вертикальная спектрограмма, полученная SEIS 3 февраля 2020 года. Хорошо видна особенность спектра на частоте 2,4 герц.
Cedric Schmelzbach et al. / Nature Communications, 2021

В отсутствие сильного сейсмического шума, вызванного ветром, получаемый спектр относительно плоский, в диапазоне частот от 1,5 до 8 герц, с заметным исключением в виде пика на частоте 2,4 герц, который, по мнению исследователей, не связан с колебаниями станции, а связан с неоднородными, неглубокими подповерхностными слоями вблизи аппарата, причем первичным источником колебаний будет взаимодействие ветра с неровной поверхностью планеты. Поскольку источник колебаний находится на поверхности планеты, сейсмическое волновое поле будет преимущественно состоять из поверхностных волн, а именно волн Рэлея и Лява. Если провести анализ эллиптичности (отношение между вертикальной и горизонтальной компонентами волны) волн Рэлея, а затем построить модели профилей скоростей распространения сейсмических S-волн и P-волн, то можно оценить структуру подповерхностных слоев Марса.

Итоговая модель строения подповерхностных слоев вблизи места высадки InSight, хорошо вписывающаяся в данные SEIS, выглядит следующим образом. Под станцией залегает слой песчаного реголита, толщиной примерно три метра, который затем переходит в 15-метровый слой крупнозернистой брекчии, образованной в результате падений метеоритов. Затем идет слой амазонийских (возрастом 1,7 миллиарда лет) базальтов, который, начиная с глубины около 30 метров, переходит в промежуточный слой, толщиной 30-40 метров, состоящий, предположительно, из осадочных пород. После этого идет слой амазонийских и гесперийских (возрастом 3,6 миллиарда лет) базальтов, вплоть до глубины 175 метров. Еще глубже залегают, скорее всего, осадочные горные породы.

Данные SEIS уже позволили ученым примерно понять, где пролегают основные границы раздела слоев Марса и каков размер его ядра. О том, как станция исследует планету можно узнать из материалов «Заглянуть внутрь Красной планеты»,  «Сейсмограф для Марса» и «45 сантиметров за 50 лет».

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/11/29/insight

Физики предложили искать энионы по создаваемому ими тепловому току

Wikimedia Commons

Теоретики предложили метод исследования энионной статистики квазичастиц в изоляторах, основанный на измерении создаваемого квазичастицами теплового тока. На величину тока влияет интерференция туннелирующих в интерферометре частиц, которая зависит от геометрии интерферометра и квантовой статистики переносчиков тепла. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

В квантовой механике вероятность обнаружить частицу в той или иной точке пространства определяется волновой функцией. Такая функция сложной системы зависит от координат всех входящих в ее состав частиц. Если размерность пространства, в котором движутся частицы, равна трем или более, то все частицы делятся на два типа — бозоны и фермионы. Если поменять местами два одинаковых бозона, то волновая функция не изменится, а если переставляются фермионы, то она меняет знак. В случае двумерного пространства частица может быть не только бозоном или фермионом, но и подчиняться более общей квантовой статистике — энионной. Если поменять местами два эниона, то их волновая функция приобретает комплексный фазовый множитель. Наше пространство трехмерно, так что энионы могут возникать только на поверхностях материалов в качестве квазичастиц.

Существует проверенный способ изучения энионной статистики заряженных квазичастиц, основанный на измерении осцилляций Ааронова—Бома в создаваемом ими электрическом токе, при изменении магнитного поля, в которое помещен материал. Поведение тока определяется энионным фазовым множителем. Недостатком этого метода является невозможность его использования для изучения незаряженных энионов.

Группа американских физиков-теоретиков под руководством Димы Фельдмана (Dima Feldman) из Университета Брауна предложила способ изучения энионной статистики незаряженных частиц, основанный на измерении теплового тока в интерферометрах Фабри—Перро и Маха—Цендера. Важное преимущество такого метода заключается в том, что в отличие от электрического тока, тепловой ток может течь в любом материале, если разные его участки имеют разную температуру.

Интерферометры (a) Фабри—Перро и (b) Маха—Цендера. Тепло течет по граням из источников S1,2 до стоков D1,2. Несущие тепло квазичастицы могут туннелировать с одной грани на другую в местах контактов QPC1 и QPC2. Волновые функции частиц, туннелирующих через разные контакты интерферируют друг с другом, влияя на полный термальный ток между гранями. Величина этой интерференции зависит от квантовой статистики частиц и от геометрии интерферометра. Сравнивая термальные токи для разных геометрий, можно найти тип квантовой статистики, которой подчиняются квазичастицы
Z. Wei et al. / Physical Review Letters, 2021

В обоих экспериментальных установках нужно измерять термальный ток между двумя гранями на плоской поверхности вещества, находящегося при достаточно низкой температуре, при которой тепло переносится не фононами в объеме вещества, а квазичастицами на его поверхности. Геометрия граней такова, что на поверхности вещества возникают два тепловых контакта, в которых квазичастицы с одной грани могут туннелировать на другую. Волновые функции частиц, туннелирующих в местах контактов, интерферируют друг с другом, и детали интерференции зависят от квантовой статистики частиц, а также от геометрии установки. Тепловой ток между гранями, который можно измерить экспериментально, зависит от амплитуды туннелирования. Таким образом, измеряя термальный ток в двух разных интерферометрах, можно изучить квантовую статистику, которой подчиняются переносящие тепло квазичастицы.

Изучение незаряженных энионов важно не только из чисто теоретического интереса, но и потому что они потенциально могут использоваться для квантовых вычислений. Причина этого в том, что квантовые компьютеры, основанные на проводящих материалах, должны находиться при температурах, близких к абсолютному нулю, тогда как изолятор сохраняет нужные свойства при существенно более высоких температурах. О принципах работы квантовых компьютеров и их типах мы подробно писали в материале «Квантовое преследование».

Андрей Фельдман
https://nplus1.ru/news/2021/11/29/new-method-anyons

Высокий утес на комете Чурюмова-Герасименко

Авторы и права: Стюарт Аткинсон
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Этот высокий утес находится не на планете, не на спутнике, а на комете. Это – часть темного ядра кометы Чурюмова-Герасименко. Скала была обнаружена автоматическим космическими аппаратом Розетта, запущенным ЕКА и долетевшим до обращающейся вокруг Солнца кометы в 2014 году. Изображение зубчатых утесов было получено Розеттой в 2014 году. Хотя высота скалы достигает одного километра, из-за слабой силы притяжения на комете Чурюмова-Герасименко человек смог бы легко забраться на нее и даже спрыгнуть с нее без вреда для жизни. У подножья утеса лежит сравнительно ровная поверхность, усыпанная валунами, размер которых достигает 20 метров. Данные Розетты показали, что лед на комете Чурюмова-Герасименко отличается от воды в земных океанах содержанием дейтерия, вероятно, он имеет другое происхождение. В 2016 году Розетта завершила свою миссию контролируемым падением на комету Чурюмова-Герасименко. Комета Чурюмова-Герасименко недавно снова приближалась к Земле, сейчас ее еще можно увидеть в небольшой телескоп.
http://www.astronet.ru/db/msg/1789180

Удивительная спираль в LL Пегаса

Авторы и права: Джонатан Лодж
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Как возникла странная спиральная структура, которая видна выше и левее центра на этой картинке? Пока окончательного ответа нет, однако возможно, она связана со звездой в двойной системе, вступающей в стадию планетарной туманности, когда ее внешняя атмосфера сбрасывается. Размер огромной спирали – около одной трети светового года. Она совершает четыре или пять полных оборотов и имеет такую правильную форму, которая никогда раньше не наблюдалась. Исходя из скорости расширения газа спирали, новый слой должен появляться примерно через каждые 800 лет. Это согласуется с периодом обращения в двойной системе. Звездная система, в которой наблюдается это явление, наиболее известна как LL Пегаса, но также имеет обозначение AFGL 3068. Сама необычная структура занесена в каталог как IRAS 23166+1655. Это изображение было получено в ближнем инфракрасном диапазоне Космическим телескопом им. Хаббла. Загадочным является и причина свечения спирали, наиболее вероятная гипотеза – освещение отраженным светом от близких звезд.
http://www.astronet.ru/db/msg/1789290

Как выглядит одно из самых детальных изображений Луны: невероятное качество

Астрофотограф Эндрю Маккарти (Andrew McCarthy) собрал из 100 000 фотографий одно очень детальное изображение естественного спутника Земли.

Василий Васильев

Фотография — по истине удивительное искусство: границ для него нет, и даже отсутствие атмосферы и, как следствие, отсутствие возможности дышать, не останавливает творцов. Все это, конечно, утрировано: современные телескопы и камеры, а также спутниковое оборудование позволяет делать качественные изображения, находясь буквально у себя дома на крыше или в саду под открытым небом.

Так и сделал американский астрофотограф Эндрю Маккарти (Andrew McCarthy) — какое удивительное прозвище дали художникам этого жанра — есть ощущение, что ради нескольких кадров они вылетают в открытый космос с камерой наперевес, что, конечно же, не так, но никто не запрещает нам помечтать. Мужчина сделал 100 000 детальных фото Луны, и несколько из них заслуживают вашего внимания.

Маккарти опубликовал ряд детальных фото Луны:

На одном видна одна сторона Луны целиком, на других — видны детали лунной поверхности. Астрофотограф в подписи к изображению отмечает, что видимые на снимке цвета — реальные (они определяются различным составом реголита).

«Первая четверть Луны хороша тем, что все ее детали отлично просматриваются», — объясняет Маккарти в своем Instagram — «Тени выделяют то, что не видно в другие лунные фазы»

Детальный снимок одной из сторон Луны от американского астрофотографа.

Детальный снимок поверхности Луны от американского астрофотографа.

С другими снимками Маккарти можно ознакомиться на его Instagram-странице. Астрофотограф подчеркнул, что опубликованный детальный снимок Луны является одним из наиболее детальных изображений, сделанных им.
https://www.popmech.ru/science/538204-p … m=main_big

Физики впервые обнаружили «призрачные частицы»

Ученые, работающие с Большим Адронном Коллайдерот (БАК) только что сделали важнейшее открытие в физике элементарных частиц.

Шесть взаимодействий нейтрино, обнаруженные с помощью субдетектора нейтрино FASERnu, не только демонстрируют осуществимость технологии, но и открывают новые возможности для изучения этих загадочных частиц, особенно при высоких энергиях.

Нейтрино на самом деле везде. Это одни из самых распространенных субатомных частиц во Вселенной; но они не несут заряда и имеют почти нулевую массу, поэтому, хотя они текут через Вселенную почти со скоростью света, они практически не взаимодействуют с ней. Миллиарды частиц проходят сквозь вас прямо сейчас. Для нейтрино остальная Вселенная в основном бестелесна; вот почему они также известны как частицы-призраки.

Хотя они редко взаимодействуют, это не то же самое, что никогда. В таких детекторах, как IceCube в Антарктиде, Super-Kamiokande в Японии и MiniBooNE в Фермилаб в Иллинойсе, используются чувствительные матрицы фотодетекторов, предназначенные для улавливания световых потоков, возникающих, например, при взаимодействии нейтрино с другими частицами в полностью темной среде.

Но в течение долгого времени ученые хотели изучить нейтрино, образующиеся в коллайдерах частиц. Это потому, что нейтрино коллайдера, которые возникают в основном при распаде адронов, возникают при очень высоких энергиях, которые не очень хорошо изучены. Обнаружение нейтрино коллайдера обеспечивает доступ к энергиям и типам нейтрино, которые редко можно увидеть где-либо еще.

FASERnu — это так называемый детектор эмульсии. Свинцовые и вольфрамовые пластины чередуются со слоями эмульсии: во время экспериментов с частицами на БАК нейтрино могут сталкиваться с ядрами в свинцовых и вольфрамовых пластинах, производя частицы, которые оставляют следы в слоях эмульсии, что немного похоже на то, как ионизирующее излучение оставляет следы в камера Вильсона.

Пластины нужно проявлять как фотопленку. Затем физики могут проанализировать следы частиц, чтобы выяснить, что их произвело; было ли это нейтрино, и каков был «аромат» или тип нейтрино. Есть три разновидности нейтрино — электронный, мюонный и тау, а также их антинейтринные аналоги.

В ходе пилотного запуска FASERnu, проведенного в 2018 году, в слоях эмульсии было зарегистрировано шесть взаимодействий нейтрино. Может показаться, что это не так много, учитывая, сколько частиц производится за один запуск на БАК, но это дало коллаборационистам важную информацию.

Пилотный детектор был относительно небольшим аппаратом, весил около 29 кг. В настоящее время команда работает над полной версией, весом около 1100 кг. Этот прибор будет значительно более чувствительным и позволит исследователям различать ароматы нейтрино и их антинейтринные аналоги.

Они ожидают, что третья серия наблюдений Большого адронного коллайдера произведет 200 миллиардов электронных нейтрино, 6 триллионов мюонных нейтрино и 9 миллиардов тау-нейтрино и их антинейтрино. Поскольку на сегодняшний день мы обнаружили всего около 10 тау-нейтрино, это будет довольно большой проблемой.

Ученые возлагают свои надежды на обнаружение темных фотонов, которые на данный момент являются гипотетическими, но которые могут помочь раскрыть природу темной материи, таинственной, непосредственно необнаруживаемой массы, которая составляет большую часть материи Вселенной.

Но одно только обнаружение нейтрино является чрезвычайно захватывающим шагом вперед для нашего понимания фундаментальных компонентов Вселенной.

Исследование команды опубликовано в Physical Review D.
https://rwspace.ru/news/fiziki-vpervye- … titsy.html

Новая симуляция показывает различные сценарии поглощения звезд черными дырами*

Мы только что получили немного больше информации о процессах происходящих при сближении звезд и черных дыр.

В серии симуляций команда астрофизиков бросила кучу звезд в ряд черных дыр и записала, что происходит.

По словам ученых, это первое исследование такого рода, в котором общая теория относительности Эйнштейна сочетается с реалистичными моделями плотности звезд на главной последовательности. Результаты помогут нам понять, что происходит, когда мы наблюдаем вспышки света от далеких черных дыр, разрывающие несчастные звезды.

И моделирование, подтверждающее статью, опубликованную в прошлом году, также великолепно.

Когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре, экстремальное гравитационное поле черной дыры начинает деформироваться, а затем разрывать звезду из-за того, что мы называем приливными силами — растяжения одного тела из-за гравитационного притяжения другого.

Когда звезда приближается к черной дыре так близко, что приливная сила приводит к отрыву материала от звезды, мы называем это событием приливного разрушения.

В худшем для звезды сценарии выхода нет. Разрушение является полным, и часть звездного материала попадает в черную дыру, как спагетти.

Моделирование звезды, разрушенной черной дырой. (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / Тэхо Рю)

Но не всякая встреча черной дыры и звезды так заканчивается. Было замечено, что некоторые звезды выживают. Моделирование, проведенное астрофизиком Таэхо Рю из Института астрофизики Макса Планка в Германии, было разработано, чтобы выяснить, какие факторы способствовали выживанию звезд.

Команда создала шесть виртуальных черных дыр с массой от 100 000 до 50 миллионов масс Солнца. Каждая из этих черных дыр затем столкнулась с восемью звездами главной последовательности с массой от 0,15 до 10 масс Солнца.

Они обнаружили, что основным фактором, способствовавшим выживанию звезды, была начальная плотность звезды. Чем плотнее звезда, тем больше у нее шансов пережить сближение с черной дырой. На видео выше вы можете увидеть, как эти столкновения происходят вокруг сверхмассивной черной дыры, в 1 миллион раз превышающей массу Солнца. Звезды с наибольшей плотностью желтые, а наименьшие — синие.

Команда также обнаружила, что частичные сбои происходят с той же скоростью, что и общие сбои, и доля потерянной массы звезды может быть удивительно легко описана с помощью простого выражения.

По словам исследователей, дальнейшие исследования для уточнения мельчайших деталей помогут смоделировать последствия этих столкновений, в том числе ранее игнорировавшиеся частичные разрушения.

Документ, сопровождающий моделирование, был опубликован в The Astrophysical Journal в 2020 году.
https://rwspace.ru/news/novaya-simulyat … yrami.html

Астрономы сфотографировали результат столкновения галактик

Когда сталкиваются галактики, они сливаются друг с другом, и в результате рождается новая галактика большего размера.

Используя Обзорный телескоп VLT (VST) Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы получили снимок галактики NGC 7727. Она расположена на расстоянии примерно 89 миллионов световых лет от Земли в направлении созвездия Водолей и, как считается, образована в результате слияния двух меньших галактик около миллиарда лет назад.

«Последствия этого грандиозного космического явления проявляются в необычной, неправильной форме NGC 7727 и в звездных потоках, заметных в ее периферийных областях», – говорится в сообщении ESO.

Галактика NGC 7727. Credit: ESO/VST ATLAS team.

Изображение галактики NGC 7727 получено в видимых лучах в рамках обзора неба vST-ATLAS, целью которого является получение подробной карты южного неба.

Изучая объекты, расположенные в этой огромной области, астрономы рассчитывают по-новому взглянуть на природу темной энергии – таинственной силы, пронизывающей все пространство Вселенной и вызывающей ее ускоряющееся расширение.
https://in-space.ru/astronomy-sfotograf … -galaktik/

Крупнейшая комета, наблюдаемая в истории науки, была активна в период ее наблюдений

В новом исследовании показано, что комета Бернардинелли-Бернштейна (ББ), крупнейшая комета, когда-либо наблюдаемая в истории астрономии, уже была активной намного раньше, чем ожидалось, и это означает, что ее лед в настоящее время активно испаряется и формирует оболочку из пыли и газов, известную как кома. Только одна активная комета наблюдалась прежде на настолько большом расстоянии от Солнца, и она была намного меньше по размеру, чем комета ББ.

Эти находки помогут астрономам понять, из какого материала состоит комета ББ, что, в свою очередь, позволит глубже изучить условия, поддерживавшиеся в ранней Солнечной системе.

Ученые впервые открыли комету ББ в июне 2021 г. при помощи обзора неба Dark Energy Survey. В рамках этой наблюдательной кампании было запечатлено яркое ядро кометы, однако пространственного разрешения наблюдений не хватило тогда для обнаружения оболочки из газов и пыли, формирующейся обычно вокруг активной кометы.

Комета ББ диаметром около 100 километров является самой крупной кометой, открытой до настоящего времени, и она находится дальше от Солнца, чем планета Уран. Большинство обнаруживаемых комет имеют диаметр порядка 1 километра и находятся гораздо ближе к Солнцу в момент их первого обнаружения. Когда Тони Фархам (Tony Farnham) из Мэрилендского университета, США, услышал про это открытие, он тут же стал просматривать снимки кометы сделанные при помощи спутника Transient Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА – который наблюдает один и тот же участок неба на протяжении 28 суток. Более продолжительная экспозиция позволит получить больше подробностей о структуре кометы ББ, решил тогда ученый.

Вместе с коллегами Фархам объединил тысячи снимков кометы ББ, собранных в период между 2018 г. и 2020 г. Наложив большое количество изображений движущейся кометы друг на друга, Фархам смог получить более четкую картину. В результате этого наложения на снимках появилось облако, напоминающее кому и указывающее на то, что комета ББ является активной.

Для проверки своего метода Фархам произвел аналогичное наложение снимков для других движущихся небесных объектов, заведомо не имеющих комы, таких как астероиды, и подтвердил тем самым, что обнаруженное вокруг кометы ББ смазанное облако на самом деле является комой активной кометы.

Исследование опубликовано в журнале Planetary Science Journal.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1130213416

Субкарлики спектрального класса B в рассеянном скоплении звезд NGC 6791

Используя космический телескоп Kepler («Кеплер») НАСА и телескоп MMT, расположенный на территории Аризоны, США, международная команда астрономов изучила популяцию субкарликов спектрального класса B в рассеянном скоплении звезд, известном как NGC 6791.

В целом горячие субкарлики спектрального класса B представляют собой экстремальные объекты горизонтальной ветви, состоящие из ядер, в которых происходит горение гелия, и очень тонких водородных оболочек. Они представляют собой компактные объекты, массы которых обычно составляют около половины массы Солнца, радиусы – от 0,1 до 0,3 радиуса нашего светила, а эффективные температуры находятся в диапазоне от 20 000 до 40 000 Кельвинов.

Астрономов особенно интересуют пульсирующие субкарлики спектрального класса B, которые демонстрируют два вида вариаций интенсивности светового потока. Первая разновидность связана с короткопериодическими модами давления (p-моды) и характеризуется периодами пульсаций порядка минут и амплитудами пульсаций порядка десятков тысячной доли единицы звездной величины. Вторая разновидность вариаций интенсивности светового потока связана с долгопериодическими гравитационными колебаниями (g-моды) и отличается периодами пульсаций порядка часов и амплитудами пульсаций менее 10 тысячных долей единицы звездной величины.

Недавно группа исследователей под руководством Сачу Санджаян (Sachu Sanjayan) из Педагогического университета Кракова, Польша, провела поиски субкарликов спектрального класса B в рассеянном скоплении звезд NGC 6791, имеющем возраст около 8 миллиардов лет и являющемся одним из самых старых и наиболее богатых металлами скоплений звезд Млечного пути. Это скопление расположено на расстоянии около 13 300 световых лет от нас в направлении скопления Лира, и оно является необычно массивным (его масса составляет около 4000 масс Солнца) и густо населенным звездами.

Команда Санджаян обнаружила три субкарлика спектрального класса B в скоплении звезд NGC 6791: KIC 2569576 (B3), KIC 2438324 (B4) и KIC 2437937 (B5). Хотя предыдущие исследования уже показали, что эти звезды являются пульсирующими, астрономы смогли в этот раз получить более подробные и охватывающие более продолжительный период времени данные о периодах их пульсаций. Это позволило подтвердить ранее выясненные частоты пульсаций в g-модах, а также обнаружить дополнительно новые частоты таких пульсаций.

Согласно исследованию, эффективные температуры звезд B3, B4 и B5 составили соответственно 24 250, 24 786 и 23 844 Кельвина. Система B4 является двойной и имеет орбитальный период примерно в 9,5 часов, выяснили ученые. Авторы также не исключают возможности, что источники B3 и B5 также могут представлять собой двойные системы.

Исследование появилось на сервере препринтов arxiv.org.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1129210734

Физики впервые зарегистрировали нейтрино на Большом адронном коллайдере

FASER Collaboration

Физики из коллаборации FASER, работающие на детекторе ATLAS, с помощью эмульсионного детектора впервые зарегистрировали нейтрино, рожденные в Большом адронном коллайдере. Экспериментаторы рассчитывают, что усовершенствованный вариант детектора, который начнет работу в 2022 году, позволит изучить взаимодействие всех трех типов нейтрино с другими частицами при энергиях, недоступных всем существующим детекторам. Исследование опубликовано в Physical Review D.

Нейтрино — одна из самых сложных для изучения частиц Стандартной модели. Дело в том, что все три аромата нейтрино участвуют только в гравитационных и слабых взаимодействиях, из-за чего они почти не рассеиваются на других частицах. Например, для нейтрино с энергией порядка одного мегаэлектронвольта характерная длина свободного пробега в твердом теле равна 10¹⁵ километра. Еще одной очень важной особенностью нейтрино является его очень маленькая масса: сумма масс всех трех ароматов нейтрино не превышает 0,26 электронвольт, а самое легкое из них должно быть менее 0,086 электронвольт, что на 6–7 порядков меньше массы электрона.

Среди известных экспериментов по изучению нейтрино можно упомянуть Super-Kamiokande, в котором исследуются взаимодействия космических нейтрино с частицами 50 тысяч тонн воды, и IceCube, в котором рабочим телом детектора является ледяной куб с длиной ребра один километр. Однако для изучения взаимодействия нейтрино с другими частицами в более широком диапазоне энергий еще с 80-х годов прошлого века ученые рассматривали возможность регистрации нейтрино, рожденных на ускорителях частиц.

В 2021 году коллаборация FASER, объединяющая 76 физиков из 21 института и 9 стран, работающая на детекторе ATLAS, представила результаты анализа данных, собранных в 2018 году. Анализ показал, что ученые впервые смогли зарегистрировать нейтрино, рожденные на Большом адронном коллайдере. Нейтрино с энергией около одного тераэлектронвольта рождались в распадах адронов — большей частью пионов, каонов и D-мезонов, — которые, в свою очередь, рождались в столкновениях протонов с суммарной энергией в системе центра масс, равной 13 тераэлектронвольт.

Детектор FASER (слева). Справа изображено его сечение — слои, состоящие из свинца, толщиной 1 миллиметр, или вольфрама, толщиной 0,5 миллиметра, чередуются со слоями эмульсионной пленки, толщиной 0,3 миллиметра
FASER Collaboration

Физики регистрировали нейтрино с помощью эмульсионного детектора, расположенного в 480 метрах от точки столкновения протон-протонных пучков в детекторе ATLAS. Эмульсионный детектор состоял из двух модулей, в каждом из которых слои металла чередовались со слоями эмульсионной пленки. Нейтрино взаимодействовали с ядрами атомов металла, а частицы, родившиеся в результате взаимодействия, оставляли треки в эмульсионной пленке, которые и наблюдали экспериментаторы. Один модуль весил 14 килограмм и состоял из 101 одномиллимметрового слоя свинца и соответствующего числа слоев эмульсионной пленки, толщиной 0,3 миллиметра. Во втором модуле было 120 полумиллиметровых слоев вольфрама, а слои эмульсионной пленки имели ту же толщину, что и в первом модуле. Исследователи заявили о регистрации шести актов взаимодействия нейтрино с веществом со статистической значимостью 2,7 стандартных отклонения.

Проведенная исследователями работа является подготовкой к существенно более масштабному эксперименту, который ученые планируют провести с 2022 по 2024 год во время второго сезона работы Большого адронного коллайдера. Физики расчитывают, что за это время на ускорителе произойдет около одного триллиона случаев рождения нейтрино с характерной энергией, равной одному тераэлектронвольту, а зарегистрировать они смогут около 10 тысяч случаев взаимодействия этих нейтрино с веществом. Такой значительный рост числа пойманных нейтрино планируется за счет существенного увеличения детектора — его масса должна вырасти с 29 до 1090 килограмм. Ученые также считают, что смогут различать случаи взаимодействия всех трех типов нейтрино с веществом. Планируемый эксперимент позволит найти сечение взаимодействия нейтрино при энергиях, недоступных остальным нейтринным экспериментам.

О том, что такое нейтрино, как оно осциллирует и взаимодействует мы писали в материале ‎«Н значит нейтрино».

Андрей Фельдман
https://nplus1.ru/news/2021/12/01/neutrino-lhc

Радиотелескоп ASKAP отыскал галактику с источником повторяющихся быстрых радиовсплесков

Оптическое изображение предполагаемой галактики-хозяина источника FRB 20201124A с наложенными на него областями, где были зафиксированы всплески радиотелескопом ASKAP. Серым пунктиром отмечены данные, собранные радиотелескопами VLA и uGMRT, которые относятся к самой галактике.
Wen-Fai Fong et al. / The Astrophysical Journal Letters, 2021

Наземный радиоинтерферометр ASKAP помог астрономам обнаружить галактику, в которой расположен источник повторяющихся быстрых радиовсплесков FRB 20201124A. Оказалось, что мы видим ее такой, какой она была 1,5 миллиарда лет назад, а ее свойства типичны для галактик того времени, образовывавших звезды в умеренном темпе. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Быстрые радиовсплески представляют собой яркие импульсы радиоизлучения, которые длятся миллисекунды и регистрируются на частотах 0,1–8 гигагерц. Впервые их открыли в 2007 году, с тех пор они остаются одной из главных неразрешенных проблем современной астрофизики. В частности, до сих пор однозначно не установлен механизм генерации всплесков (он может быть связан с магнитарами), непонятно также, отчего некоторые источники всплесков появляются лишь один раз, в то время как другие генерируют повторяющиеся всплески.

Чтобы понять природу источников повторяющихся быстрых радиовсплесков, ученым необходимо искать галактики, в которых они расположены, и определять их свойства. На сегодняшний день известно только четыре случая достоверного отождествления источника повторяющихся всплесков с конкретной галактикой, во всех случаях последние характеризуются низким или умеренным темпом звездообразования, некоторые обладают спиральными рукавами. Сами источники всплесков находились в разных районах галактик, например в шаровых скоплениях и областях звездообразования.

Группа астрономов во главе с Вен-фай Фонгом (Wen-fai Fong) из Северо-Западного университета сообщила о пятом случае обнаружения галактики-хозяина источника повторяющихся быстрых радиовсплесков FRB 20201124A, который был впервые обнаружен 25 ноября 2020 года коллаборацией CHIME, использующей радиотелескоп в Канаде. С тех пор от источника зарегистрировано более 1700 всплесков. В работе ученые использовали данные наблюдений радиоинтерферометра ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder), а также данные наблюдений других наземных радиотелескопов и оптических обзоров неба.

Красное смещение галактики-хозяина FRB 20201124A составляет z = 0,0979, что означает, что свет от нее шел до Земли около 1,5 миллиарда лет. Она характеризуется умеренным (2-6 масс Солнца в год) темпом звездообразования, сильной запыленностью и умеренной массой, составляющей 2×10¹⁰ масс Солнца. Возраст звездного населения галактики оценивается в 5-6 миллиардов лет, а сами звезды отличаются низкой металличностью. Таким образом галактика-хозяин FRB 20201124A может быть отнесена к типичным галактикам на z ∼ 0,1, образующим звезды без мощных вспышек звездообразования. При этом основным источником постоянного радиоизлучения от галактики, является именно процесс звездообразования, а не активность галактического ядра.

О том, чем могут быть быстрые радиовсплески и почему их интересно изучать можно прочитать в нашем блоге.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/11/30/frb-host

TESS отыскал падающий на звезду ультрагорячий юпитер

Положение TOI-2109b на диаграмме «Масса-радиус» для горячих юпитеров
Ian Wong et al. / The Astronomical Journal, 2021

Космический телескоп TESS открыл ультрагорячий юпитер TOI-2109b, который оказался уникальным объектом. Это вторая рекордно горячая экзопланета такого типа, которая быстро изменяет свою орбиту под действием приливных сил со стороны своей звезды и в дальнейшем упадет на нее. Статья опубликована в The Astronomical Journal.

Горячие юпитеры представляют собой короткопериодические газовые гиганты, которые достаточно редки и встречаются всего у около 0,5 процентов звезд, подобных Солнцу. Несмотря на это, подобные экзопланеты сыграли огромную роль в создании текущей картины разнообразия атмосфер экзопланет, что, в свою очередь, существенно повлияло на теории формирования, эволюции и динамики планет. Это было достигнуто благодаря тому, что горячие юпитеры удобно обнаруживать и изучать из-за их близости к своим звездам и крупных размеров при помощи самых разных методик наблюдений.

В последние годы особое внимание ученых привлекает отдельная группа подобных планет — ультрагорячие юпитеры, температура дневной стороны которых превышает 2500 кельвин. К таким планетам относится, например, KELT-9b, которая удерживает рекорд по температуре — ее внешние слои разогреты до температур, сопоставимых с фотосферами некоторых карликовых звезд.

Группа астрономов во главе с Яном Вуном (Ian Wong) из Массачусетского технологического института сообщила об открытии нового ультрагорячего юпитера TOI-2109b, который находится в системе звезды F-типа на расстоянии 855 световых лет от Солнца. Первоначально объект был обнаружен космическим телескопом TESS при помощи транзитного метода, в дальнейшем открытие было подтверждено при помощи ряда наземных телескопов.

Масса звезды-хозяина составляет 1,44 массы Солнца, а радиус — 1,69 радиуса Солнца. Вокруг нее с периодом 16 часов обращается экзопланета с массой 5,02 массы Юпитера и радиусом 1,34 радиуса Юпитера. Температура внешних слоев TOI-2109b на дневной стороне оценивается в 3631 кельвин, что делает эту экзопланету второй среди самых горячих известных объектов такого типа.

TOI-2109b оказалась уникальным объектом еще и потому, что чрезвычайно короткая орбита планеты и интенсивное гравитационное взаимодействие между ней и звездой делают систему идеальной целью для исследований распада орбиты под действием приливных сил, что в итоге приведет к падению экзопланеты на звезду по спиральной траектории. Ожидается, что в течение следующих нескольких лет телескопы смогут зафиксировать изменение орбиты планеты, а также исследовать влияние мощных потоков излучения со стороны звезды на атмосферу TOI-2109b.

Ранее мы рассказывали о том, как у субгиганта нашелся экстремально распухший горячий юпитер и почему астрономы заподозрили наличие у Веги горячей экзопланеты.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/11/30/toi-2109-b

TESS помог определить свойства гигантской кометы из облака Оорта

Снимки кометы C/2014 UN271, а также объектов Пояса Койпера и астероидов, сделанные TESS.
Tony L. Farnham et al. / The Planetary Science Journal, 2021

Астрономы при помощи космических телескопов TESS и NEOWISE смогли определить основные параметры активности гигантской кометы C/2014 UN271 Бернардинелли — Бернштейна из облака Оорта. Предполагается, что ее кома состоит из зерен субмиллиметровых размеров, выбрасываемых с поверхности ядра в ходе сублимации замороженного угарного газа. Статья опубликована в The Planetary Science Journal.

Комета Бернардинелли — Бернштейна (C/2014 UN271) была обнаружена летом этого года на архивных снимках обзора неба DES (Dark Energy Survey), сделанных в период с 2014 по 2018 год. Первоначально ученые считали, что нашли карликовую планету, однако затем выявили у объекта признаки кометной активности. В настоящее время считается, что C/2014 UN271 представляет собой уникальное малое тело Солнечной системы — рекордно гигантскую комету, движущуюся из внутреннего края облака Оорта к Солнцу, которая в начале 2031 года пройдет свой очередной перигелий, расположенный между орбитами Сатурна и Урана.

Группа астрономов во главе с Тони Фарнхэмом (Tony L. Farnham) из Университета Мэриленд опубликовала результаты анализа данных наблюдений космического телескопа TESS за кометой с 2018 по 2020 год. Ранее снимки TESS уже помогли выявить активность кометы, теперь же ученые более подробно изучили архивные данные с целью определения свойств ядра C/2014 UN271. В работе также использовались данные телескопа NEOWISE для оценки скорости сублимации веществ и поверхности ядра кометы.

Анализ снимков TESS и их сравнение с изображениями неактивных объектов пояса Койпера и астероидов показал, что C/2014 UN271 демонстрировала тусклую кому с асимметрией в направлении Солнца на расстояниях 23,8 и 21,2 астрономических единиц от нашей звезды, что делает эту комету одной из самых далеких комет, у которых обнаружены признаки активности до прохождения перигелия. Активность кометы связывается с сублимацией замороженного угарного газа, непрерывна по времени и не является результатом спонтанных вспышек.

Ученые пришли к выводу, что кома C/2014 UN271 состоит из зерен субмиллиметровых размеров, выбрасываемых с поверхности ядра со скоростью несколько десятков метров в секунду. Верхний предел скорости образования молекул CO в коме оценивается в 2×10²⁸ молекул в секунду, ожидается, что по мере приближения к Солнцу активность кометы будет все больше расти.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы заподозрили повышенное количество межзвездных объектов в Облаке Оорта.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/11/30/un-271-activity

Кровавая Луна с синей полосой

Авторы и права: Энджел Ю
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Почему во время лунного затмения Луну пересекает синяя полоса? Эта полоса реально существует, но обычно ее очень трудно увидеть. Это изображение лунного затмения, полученное с высоким динамическим диапазоном на прошлой неделе из Янченга в Китае было обработано так, чтобы выровнять яркость Луны и усилить контраст цветов. Серый цвет нижней правой части диска – естественный цвет Луны, освещенной солнечным светом. Верхняя левая часть диска не освещена Солнцем, во время затмения она находилась в тени Земли. Однако она слабо освещена солнечным светом, прошедшим сквозь глубокие слои земной атмосферы. Эта часть Луны окрашена в красный цвет, ее называют кровавой Луной. Причина такой окраски такая же, как и причина красного цвета закатов на Земле: воздух сильнее рассеивает синий свет, чем красный. Необычная синяя полоса возникает потому, что ее освещает солнечный свет, прошедший сквозь высокие слои земной атмосферы, где красный свет сильнее поглощается озоном, чем синий. 4 декабря произойдет полное солнечное затмение, к сожалению, полную фазу можно будет наблюдать только из окрестностей южного полюса Земли.
http://www.astronet.ru/db/msg/1789908

На окраине Млечного Пути обнаружены сложные органические молекулы

Считается, что внешняя область Млечного Пути все еще имеет первозданную среду, существовавшую в раннюю эпоху образования галактик.

Используя массив радиотелескопов ALMA, астрономы обнаружили в окружающем протозвезду «коконе» из газа и пыли сложные органические молекулы. Открытие примечательно тем, что новорожденное светило расположено на краю Млечного Пути. Результаты исследования представлены в журнале The Astrophysical Journal.

«Наблюдения показали, что сложные органические молекулы могут в большом количестве образовываться даже в средах с низкой металличностью, которые свойственны самым удаленным областям нашей Галактики. Это открытие является важным шагом к пониманию химических процессов, протекающих в ранней Вселенной», – рассказывает Кенджи Фуруя, соавтор исследования из Национальной астрономической обсерватории (Япония).

Художественное представление протозвезды, расположенной на краю нашей Галактики. Credit: Niigata University

Протозвезда проживает в области звездообразования WB89-789, расположенной в 62 тысячах световых лет от центра Млечного Пути. Для сравнения, Солнце находится к сердцу нашей Галактики более чем в два раза ближе.

В ходе наблюдений астрономы выявили в области, связанной с развивающейся звездой, различные молекулы, содержащие углерод, кислород, азот, серу и кремний, в том числе сложную органику, включающую до девяти атомов, а именно: метанол, этанол, метилформиат, диметиловый эфир, формамид, пропаннитрил и некоторые другие.

Несколько антенн массива радиотелескопов ALMA в Чили. Credit: ESO/C. Malin

Интересно, что относительное содержание сложных органических молекул в «коконе» исследуемой протозвезды удивительно похоже на обнаруженное у аналогичных объектов во внутренней части нашей Галактики, хотя окружающая среда сильно отличается.

«Считается, что внешняя область Млечного Пути все еще имеет первозданную среду, существовавшую в раннюю эпоху образования галактик. Ей характерно низкое содержание тяжелых элементов, и она подвержена лишь небольшим возмущениям от спиральных рукавов, а местами и вовсе лишена его. Это сильно отличается от тех условий, что сегодня наблюдаются в окрестностях Солнца», – заключили авторы исследования.
https://in-space.ru/na-okraine-mlechnog … -molekuly/

Открыт новый класс двойных звезд, являющийся «недостающим звеном» в теории эволюции звезд

Исследователи из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра наблюдали новый класс двойных звезд, существование которого давно предсказывалось теорией. Это открытие может наконец подтвердить существование редкого класса двойных звезд и подтвердить основные этапы эволюции таких систем.

Этот новый класс звезд был открыт исследователями во главе с Каримом Эль-Бадри (Kareem El-Badry), использовавшими в своей работе телескоп Дональда Шейна, установленный в Ликской обсерватории, штат Калифорния, США, а также данные, полученные при помощи нескольких других обзоров неба.

«Мы впервые наблюдали физическое доказательство существования новой популяции двойных звезд переходного типа, - сказал Эль-Бадри. – Это удивительно; такие системы представляют собой недостающее звено теории эволюции звезд, которое мы так давно искали!»

Когда звезда умирает, она с вероятностью 97 процентов превращается в белый карлик, небольшой плотный объект, который сжимается и тускнеет после израсходования всех запасов его «топлива».

Но в редких случаях звезда превращается в белый карлик экстремально малой массы. Эти звезды, масса которых не достигает и одной трети массы Солнца, представляют загадку для астрономов: если расчеты эволюции звезд верны, то все белые карлики экстремально малой массы должны иметь возраст свыше 13,8 миллиарда лет – то есть быть старше самой Вселенной, что недопустимо с точки зрения физики.

Изучая эту проблему на протяжении многих лет, астрономы пришли к выводу, что единственный возможный механизм формирования белых карликов экстремально малой массы предполагает их эволюцию в системе, включающей вторую компоненту. Гравитационное воздействие со стороны близлежащей звезды-компаньона может быстро (по крайней мере, менее, чем за 13,8 миллиарда лет) перетянуть материал с поверхности белого карлика, превращая его в белый карлик экстремально малой массы. Ученые предполагали, что в роли исходной системы в данном сценарии могут выступать катаклизмические переменные – системы, в которых происходит перенос массы с обычных массивных звезд, таких как Солнце, на белый карлик. Такие системы неоднократно наблюдались исследователями, равно как и системы, в которых присутствуют белый карлик экстремально малой массы и обычный белый карлик. Но до сих пор исследователям ни разу не удавалось наблюдать переходный этап – систему, в которой звезда-донор потеряла часть массы и почти сократилась до размеров белого карлика экстремально малой массы.

В новом исследовании, проведенном с использованием данных, собранных при помощи космической миссии Gaia («Гея») Европейского космического агентства и наземного обзора неба Zwicky Transient Facility, Эль-Бадри и его команда выбрали из примерно одного миллиарда звезд 50 источников-кандидатов, которые могли представлять собой «переходный этап» от катаклизмической переменной к системе, содержащей белый карлик экстремально малой массы.

Затем были проведены дополнительные наблюдения 21 из этих звезд.

Стратегия отбора успешно сработала. «100 процентов источников-кандидатов оказались предшественниками белых карликов экстремально малой массы, которых мы искали, - сказал Эль-Бадри. – Они были более раздутыми, чем белые карлики экстремально малой массы, и имели яйцевидную форму, поскольку гравитационное притяжение со стороны второй компоненты искажало их форму».

«Мы нашли «недостающее звено» между двумя классами двойных звезд – катаклизмическими переменными и белыми карликами экстремально малой массы – и подтвердили существование этого класса большим числом обнаружений», - сказал Эль-Бадри.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1202181708

Новые подробности о столкновениях между черными дырами

Хотя свет не может покинуть окрестностей черной дыры, в которых действуют колоссальные гравитационные силы, это обстоятельство не остановило ученых, включая группу исследователей из Орегонского университета, США, пытающихся раскрыть секреты этих таинственных объектов.

Исследователи из Орегонского университета являются частью команды проекта LIGO, международной коллаборации, основной целью которой является обнаружение и изучение гравитационных волн. На прошлой неделе команда проекта LIGO опубликовала крупнейший на сегодня каталог гравитационно-волновых событий, где, кроме прочего, подробно описаны 35 новых столкновений между компактными объектами, данные по которым были получены в ходе новейшей наблюдательной кампании. Четырнадцать исследователей из Орегонского университета, включая девятерых студентов, приняли участие в составлении этого нового каталога.

«Мы становимся все лучше и лучше, - сказал Роберт Шофилд (Robert Schofield), исследователь, влившийся в коллектив коллаборации LIGO в составе его орегонской группы в конце 1990-х гг. – Эта новая кампания по сбору данных отличалась более высокой чувствительностью, чем все предыдущие кампании, и мы смогли увидеть столкновения между черными дырами, происходящие на значительно больших расстояниях, чем когда-либо прежде».

Ученые обсерватории LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) впервые обнаружили гравитационные волны в 2015 г., что сразу же было отмечено как невероятный успех астрономической и физической науки и удостоено Нобелевской премии в 2017 г. Сегодня, благодаря усовершенствованиям технологии наблюдений, обнаружения гравитационно-волновых событий делаются все чаще и чаще.

«В ходе этой новейшей наблюдательной кампании удалось наблюдать некоторые события, которые были исключительными сами по себе, такие как первое обнаружение двойных систем, включающих одну нейтронную звезду и одну черную дыру каждая, - сказал физик Бенджамин Фарр (Ben Farr) из Орегонского университета. – Но теперь, когда у нас в активе имеется почти 100 гравитационно-волновых событий, перед нами начинает вырисовываться более цельная общая картина».

Теперь у исследователей имеется достаточно данных, чтобы начать проводить более сложный анализ, который даст возможность сделать более глубокие выводы о природе Вселенной и формировании черных дыр.

Начало следующей кампании по сбору данных о гравитационно-волновых событиях намечено на декабрь 2022 г.

Составлено по материалам, предоставленным Орегонским университетом.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cg … 1201181051

Астрономы нашли субземлю с огромным железным ядром*

PATRICIA KLEIN / SPP 1992

Астрономы открыли новую субземлю с ультракоротким периодом. GJ 367b вращается вокруг красного карлика и при размерах сопоставимых с Марсом, может обладать огромным железным ядром, поэтому строение у нее скорее как у Меркурия. Статья опубликована в журнале Science.

Экзопланеты с ультракоротким периодом характеризуются орбитальным периодом менее одного земного дня. Чаще всего это небольшие (радиус менее двух земных) планеты, происхождение которых до сих пор остается предметом споров у астрономов. В частности, считается, что подобные объекты могли образоваться в результате миграции планет по системе, а не изначального формирования вблизи звезды, и могут быть ядрами мини-нептунов. Чтобы понять, какие теоретические модели формирования и эволюции таких планет верны, ученым необходим большой объем данных наблюдений за экзопланетами с ультракороткими периодами, дающих точные значения их масс и радиусов.

Группа астрономов во главе с Кристиной Лам (Kristine W. F. Lam) из Института планетарных исследований Германского аэрокосмического центра сообщила об открытии новой экзопланеты с ультракоротким периодом GJ 367b, которая была классифицирована как субземля. Первоначально планету обнаружил в 2019 году космический телескоп TESS при помощи метода транзитной фотометрии, а спектрограф HARPS, установленный на 3,6-метровом телескопе в обсерватории Ла-Силья, помог подтвердить открытие и определить основные свойства экзопланеты при помощи метода радиальных скоростей.

Родительской звездой GJ 367b является яркий красный карлик с массой 0,45 массы Солнца, радиусом 0,45 радиуса Солнц и светимостью всего 0,028 светимости Солнца. Она находится на расстоянии 31 световой год от Земли. Вокруг светила, с периодом 7,7 часа, обращается экзопланета с радиусом 0,718 радиуса Земли и массой 0,546 массы Земли. Это дает значение объемной плотности планеты 8,106 грамм на кубический сантиметр, что близко к плотности железа. Температура на дневной стороне планеты оценивается в 1745 кельвин, что подразумевает испарение любой первичной атмосферы.

Ученые пришли к выводу, что лучше всего свойства GJ 367b описывает модель, в которой планета состоит из железного ядра, радиус которого составляет 86 процентов от радиуса планеты, оболочки из водяного льда и/или водорода и гелия, на которую приходится 10 процентов радиуса планеты, и силикатной мантии. Таким образом, планета, при размерах, сопоставимых с Марсом, обладает строением, схожим с Меркурием.

TESS не впервые находит планеты с ультракоротким орбитальным периодом — ранее мы рассказывали об открытии двух суперземель и ультрагорячего нептуна.

Александр Войтюк
https://nplus1.ru/news/2021/12/03/gj-367-b

Комета Леонарда и галактика Кит

Авторы и права: Грег Руппель
Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Комета Леонарда (C/2021 A1), пролетающая по северному предрассветному небу, была запечатлена 24 ноября между двух галактик на этом телескопическом изображении. Комета окружена зеленоватой комой, а ее пылевой хвост похож на гарпун, вонзающийся в сердце галактики Кит, или NGC 4631 (вверху). Конечно, NGC 4631 и NGC 4656 (внизу, известна как галактика Хоккейная клюшка) – галактики дальнего фона, удаленные на 25 миллионов световых лет. Расстояние до кометы от нашей прекрасной планеты в то время составило около 6 световых минут. Наибольшее сближение с Землей (и еще более тесное сближение с Венерой) еще не наступили, и комета Леонарда будет ярчать в декабре. Комета уже сейчас является хорошим объектом для наблюдений с помощью бинокля или небольшого телескопа. Комета пройдет перигелий – самую близкую к Солнцу точку не ее орбите – 3 января 2022 года, скорее всего, она больше не вернется во внутреннюю область Солнечной системы.
http://www.astronet.ru/db/msg/1790494