Космические открытия

Новое открытие проливает свет на очень ранние сверхмассивные черные дыры

Группа астрономов из Техасского университета и Университета Аризоны обнаружила быстро растущую черную дыру в одной из самых экстремальных галактик, известных в ранней Вселенной. Это новое открытие дает новые подсказки о формировании самых первых сверхмассивных черных дыр, которое оставалось загадкой для ученых на протяжении десятилетий.



Команда использовала результаты наблюдений, сделанных с помощью радиообсерватории Atacama Large Millimeter Array (ALMA), расположенной в Чили, чтобы определить, что галактика под названием COS-87259, содержащая новую сверхмассивную черную дыру, является очень экстремальной. Она образует звезды со скоростью, в 1000 раз превышающей скорость образования звезд в нашем Млечном Пути, и содержит более миллиарда солнечных масс межзвездной пыли. Галактика ярко сияет как из-за интенсивного звездообразования, так и из-за растущей сверхмассивной черной дыры в ее центре.

Эта черная дыра считается новым типом первобытной черной дыры, сильно окутанной космической «пылью», из-за чего почти весь ее свет излучается в среднем инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра. Исследователи также обнаружили, что эта растущая сверхмассивная черная дыра, которую часто называют активным галактическим ядром, генерирует мощную струю материала, движущуюся с околосветовой скоростью через галактику-хозяина.



Исследование было опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и дает новое понимание формирования сверхмассивных черных дыр. Этот новый объект был обнаружен на относительно небольшом участке неба, обычно используемом для обнаружения подобных объектов – менее чем в 10 раз больше размера полной Луны – что позволяет предположить, что в самой ранней Вселенной могут существовать тысячи подобных источников. Это открытие было совершенно неожиданным по сравнению с предыдущими данными.



До сих пор единственным другим классом сверхмассивных черных дыр, известных в очень ранней Вселенной, были квазары – активные черные дыры, относительно не замутненные космической пылью. На расстояниях, подобных COS-87259, такие квазары встречаются крайне редко, всего несколько десятков на всем небе. Удивительное открытие COS-87259 и его черной дыры поднимает несколько вопросов об изобилии очень ранних сверхмассивных черных дыр, а также о типах галактик, в которых они обычно образуются.

Райан Эндсли, ведущий автор статьи и в настоящее время постдокторский научный сотрудник Техасского университета в Остине, говорит: «Эти результаты свидетельствуют о том, что очень ранние сверхмассивные черные дыры часто были сильно затенены пылью, возможно, вследствие интенсивной активности звездообразования в галактиках-хозяевах. Это то, что другие предсказывали уже несколько лет, и очень приятно увидеть первое прямое наблюдательное доказательство, подтверждающее этот сценарий».

Подобные объекты были обнаружены и в более локальной, современной Вселенной, например, Arp 299. В этой системе две галактики сталкиваются друг с другом, порождая интенсивную вспышку звездообразования, а также сильное затемнение растущей сверхмассивной черной дыры в одной из двух галактик.



Открытие быстро растущей черной дыры в галактике COS-87259 является значительным прогрессом в нашем понимании формирования сверхмассивных черных дыр. До сих пор ученые считали, что черные дыры растут в течение длительного времени, постепенно накапливая материю по мере увеличения их гравитационного притяжения. Однако недавно обнаруженная сверхмассивная черная дыра растет ускоренными темпами, что дает новое понимание того, как эти черные дыры формировались в ранней Вселенной.

Открытие галактики COS-87259 и ее черной дыры также ставит под сомнение прежние предположения о формировании сверхмассивных черных дыр. Ученые считали, что образование этих черных дыр зависит от наличия галактики с определенной массой, но открытие COS-87259 говорит о том, что это не обязательно так.

Royal Astronomical Society

Как один из спутников Сатурна выбрасывает частицы из океанов под своей поверхностью

Шестая по величине луна Сатурна, Энцелад, уже много лет привлекает внимание астрономов. Луна выделяется своим уникальным внешним видом и поведением. Энцелад имеет самую белую и самую отражающую поверхность из когда-либо наблюдавшихся, и он распыляет крошечные ледяные частицы кремнезема, которые составляют второе внешнее кольцо вокруг Сатурна – кольцо Е. Энцелад также является небесным телом, которое характеризуется как «мир-океан», поскольку на нем имеется значительный объем жидкой воды, защищенной толстым слоем льда.



В этой статье мы рассмотрим, как одна из лун Сатурна выбрасывает частицы из океанов под своей поверхностью, прольем свет на недавнее исследование ученых Калифорнийского университета, которое дает некоторые ответы на вопрос о том, как Энцелад выбрасывает эти частицы. Мы подробно рассмотрим детали исследования и механизмы, лежащие в основе уникального поведения Энцелада. Мы также обсудим последствия исследования и то, что оно означает для нашего понимания Энцелада и поиска внеземной жизни.

Энцелад: уникальная луна

Энцелад – небольшая луна (употребим этот термин взамен «спутника»), всего 500 км в диаметре, но она выделяется своим уникальным внешним видом и поведением. Она имеет самую белую и отражающую поверхность из всех, которые астрономы когда-либо наблюдали, отражая почти 100% солнечного света, попадающего на нее. Энцелад также известен тем, что распыляет крошечные ледяные частицы кремнезема – их так много, что они являются важным компонентом второго внешнего кольца вокруг Сатурна, так называемого кольца E.



Энцелад – это небесное тело, которое характеризуется как «мир-океан», поскольку на нем имеется значительный объем жидкой воды. Однако в отличие от океанов на Земле, которые находятся на поверхности планеты, океан Энцелада защищен толстым слоем льда. Однако лед не полностью скрывает океан: Некоторые материалы из водных просторов высвобождаются вблизи более теплого южного полюса Энцелада из крупных трещин во льду, известных как «тигровые полосы». Частицы кремнезема, которые выбрасывает Энцелад, начинают свой путь на морском дне, далеко под поверхностью луны – и до сих пор ученые не знали, как это происходит и сколько времени занимает этот процесс.

Исследование Калифорнийского университета

Новое исследование, проведенное учеными Калифорнийского университета, дает некоторые ответы на вопрос о том, как Энцелад выбрасывает эти частицы. Исследование показывает, что приливное нагревание в скалистом ядре Энцелада создает течения, которые переносят кремнезем, который, вероятно, выбрасывается глубоководными гидротермальными источниками в течение всего нескольких месяцев. Исследование было опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.

Эшли Шенфельд, докторант Калифорнийского университета в области планетарных наук, возглавила группу, которая проанализировала данные об орбите, океане и геологии Энцелада, собранные космическим аппаратом НАСА «Кассини». Ученые построили теоретическую модель, которая объясняет перенос кремнезема через океан.

Активная геология Энцелада подпитывается приливными силами, действующими на орбите Сатурна – луна тянется и сжимается под действием гравитации. Эта деформация создает трение как в ледяной оболочке луны, так и в ее глубоком каменистом ядре, которое нагревает дно океана настолько, что создает течение, переносящее частицы кремнезема к поверхности. Тигрово-полосатые трещины, прорезающие ледяной панцирь в этом подповерхностном океане, могут служить прямыми каналами для выброса захваченных материалов в космос.

«Наши исследования показывают, что эти потоки достаточно сильны, чтобы подхватить материалы с морского дна и доставить их в ледяной панцирь, который отделяет океан от вакуума космоса», – сказал Шенфельд. «Энцелад дает нам бесплатные образцы того, что скрыто глубоко под ним».

University of California – Los Angeles

Почему полушария Земли выглядят одинаково яркими при наблюдении из космоса?

При наблюдении из космоса два полушария Земли – северное и южное – кажутся одинаково яркими. Это кажется удивительным, учитывая, что Южное полушарие в основном покрыто темными океанами, в то время как Северное полушарие имеет большую площадь суши, которая отражает больше солнечного света. На протяжении десятилетий ученые ломали голову над этой загадкой. Однако в недавнем исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ученые из Института науки Вейцмана обнаружили сильную корреляцию между интенсивностью штормов, облачностью и коэффициентом отражения солнечной энергии в каждом полушарии. Это новое исследование дает решение давней загадки и позволяет понять, как изменение климата может изменить коэффициент отражения в будущем.



Еще в 1970-х годах ученые, анализировавшие данные с первых метеорологических спутников, с удивлением обнаружили, что два полушария отражают одинаковое количество солнечной радиации. Отражение солнечного излучения известно на научном жаргоне как «альбедо». Чтобы лучше понять, что такое альбедо, представьте, что вы едете ночью на машине: легко заметить прерывистые белые линии, которые хорошо отражают свет фар автомобиля, но трудно различить темный асфальт. Точно так же соотношение солнечной энергии, попадающей на Землю, и энергии, отраженной каждым регионом, определяется различными факторами, включая соотношение темных океанов и светлой суши. Площадь суши Северного полушария примерно в два раза больше, чем площадь суши Южного полушария, и при измерении у поверхности Земли разница в альбедо между двумя полушариями составляет более 10 процентов. Тем не менее, из космоса оба полушария кажутся одинаково яркими.



Группа исследователей под руководством профессора Йохая Каспи и Ор Хадаса из отделения наук о Земле и планетах Вейцмана сосредоточилась на другом факторе, влияющем на альбедо, который находится на больших высотах и отражает солнечную радиацию – облаках. Команда проанализировала данные, полученные из самых современных мировых баз данных, включая данные об облаках, собранные со спутников НАСА (CERES), и данные ERA5, глобальной базы данных погоды, содержащей информацию, собранную с помощью различных источников в воздухе и на земле, начиная с 1950 года. Данные ERA5 были использованы для дополнения данных об облаках и для перекрестной корреляции 50-летних данных с информацией об интенсивности циклонов и антициклонов.



Ученые разделили штормы последних 50 лет на три категории в зависимости от их интенсивности. Они обнаружили прямую связь между интенсивностью шторма и количеством облаков, образующихся вокруг него. Если в Северном полушарии и на суше в целом наблюдаются более слабые штормы, то над океанами в Южном полушарии преобладают умеренные и сильные штормы. Анализ данных показал, что связь между интенсивностью шторма и облачностью объясняет разницу в облачности между полушариями. По словам Хадаса, «было установлено, что облачное альбедо, возникающее из-за сильных штормов над Южным полушарием, с высокой точностью компенсирует большую площадь суши в Северном полушарии, и таким образом сохраняется симметрия». Хадас добавил, что «это позволяет предположить, что штормы являются связующим фактором между яркостью поверхности Земли и яркостью облаков, что позволяет решить загадку симметрии.»



В последние годы Земля претерпевает быстрые изменения в связи с изменением климата. Чтобы изучить, может ли это повлиять на симметрию альбедо полушарий и каким образом, ученые использовали CMIP6 – набор моделей, запущенных центрами климатического моделирования по всему миру для имитации изменения климата. Одним из основных недостатков этих моделей является их ограниченная способность предсказывать степень облачности. Однако обнаруженная в данном исследовании связь между интенсивностью шторма и облачностью позволяет ученым оценить будущее количество облаков, основываясь на прогнозах штормов.

Weizmann Institute of Science

Огромное извержение вулкана нарушило климат, но не...

Гипотезы о миграции птиц – причудливые и восхитительные

Таинственный объект затягивается в сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути

Судьба X7 по мере приближения к Стрельцу А*

Более двух десятилетий научное сообщество было очаровано продолговатым объектом под названием X7, расположенным вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Он стал предметом многочисленных исследований, в ходе которых ученые пытались выяснить его происхождение и понять его необычные свойства. Теперь, благодаря данным, собранным в течение 20 лет в рамках Инициативы по изучению орбиты галактического центра, исследователи считают, что нашли ответ. В этой статье мы рассмотрим последние данные о X7, включая его возможное происхождение, его текущую траекторию и то, что, вероятно, произойдет с ним в ближайшем будущем.

Что такое X7?

X7 – это вытянутый объект, расположенный вблизи Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Впервые он был обнаружен в конце 1990-х годов и с тех пор стал предметом многочисленных спекуляций и исследований. На протяжении многих лет ученые выдвигали различные теории о том, что это может быть за объект: от кометы, образованной звездными ветрами, до облака газа и пыли, выброшенного при столкновении двух звезд. Однако до недавнего времени ни одна из этих теорий не могла полностью объяснить необычные свойства X7.

Эволюция X7

Благодаря последним исследованиям, проведенным Группой галактического центра Калифорнийского университета и Обсерваторией Кека, мы теперь лучше понимаем эволюцию X7. Согласно их выводам, X7 представляет собой облако пыли и газа, которое, вероятно, было выброшено во время столкновения двух звезд. Со временем оно растянулось, и сейчас, когда оно приближается к Стрельцу А*, его разрывают на части приливные силы черной дыры. По оценкам специалистов, X7 приблизится к Стрельцу А* в 2036 году и, вероятно, будет вращаться по спирали в направлении черной дыры, в конце концов, распадется и будет притянут к ней.

Слияние двух звезд

Последние данные свидетельствуют о том, что происхождение X7, скорее всего, связано со слиянием двух звезд. При слиянии двух звезд образуется облако пыли и газа, которое скрывает новую звезду. Это облако газа и пыли, возможно, и привело к появлению таких объектов, как X7. Хотя слияние двух звезд – обычное явление, оно особенно распространено, когда они находятся вблизи черных дыр. Уникальные свойства X7 могут быть результатом ее близости к Стрельцу А*.

Свойства X7

X7 имеет некоторое сходство с другими объектами в окрестностях Стрельца А*, известными как G-объекты. Эти объекты выглядят как газ, но ведут себя как звезды. Однако форма и скорость X7 изменились более значительно, чем у G-объектов, что делает его особенно интригующим объектом для изучения. Ускоряясь по направлению к черной дыре, X7 движется быстро, достигая скорости около 700 миль в секунду.

Заключение

Последние данные о X7 проливают новый свет на его происхождение и судьбу. Хотя об этом загадочном объекте еще многое предстоит узнать, исследования, проведенные Группой галактического центра Калифорнийского университета и обсерваторией Кека, дают ценные сведения о его эволюции и свойствах. Продолжая наблюдать за изменениями X7 с помощью обсерватории Кека, мы сможем лучше понять его поведение по мере приближения к Стрельцу А*. В конечном счете, судьба X7 предрешена, и она, скорее всего, распадется и будет притянута к сверхмассивной черной дыре в центре нашей галактики.

University of California – Los Angeles

Необычный атом помогает в поисках строительных блоков Вселенной

В поисках лучшего понимания фундаментальных строительных блоков Вселенной необычная форма атома цезия оказалась незаменимой для исследовательской группы, возглавляемой Университетом Квинсленда. Эта группа исследователей раскрывает неизвестные частицы, из которых состоит Вселенная, используя точные атомные измерения с помощью элементарной частицы, известной как мюон. Уникальные свойства этого атома предлагают альтернативный метод поиска новых частиц, который может оказаться более чувствительным, чем взрывные высокоэнергетические столкновения, производимые коллайдерами частиц.



Наша Вселенная по-прежнему окутана тайной, астрофизические и космологические наблюдения показывают, что известная нам материя, которую в физике принято называть частицами «Стандартной модели», составляет лишь пять процентов материи и энергии Вселенной. Большая часть материи является «темной», и ни одна частица или взаимодействие в рамках Стандартной модели не объясняет ее. Эта загадка вывела физику частиц на передний край исследований, где продолжается поиск частиц темной материи.

Атомная физика играет важную роль в технологиях, которыми мы пользуемся каждый день, таких как навигация с помощью Глобальной системы позиционирования (GPS) и развитие новых квантовых технологий на основе атомов. Благодаря теоретическим исследованиям доктор Джасинда Гингес из Школы математики и физики UQ и ее команда улучшили понимание магнитной структуры ядра цезия, ее влияния в атомарном цезии и влияния мюона.

Мюон – это тяжелый электрон, который в 200 раз массивнее электрона и вращается вокруг ядра в 200 раз ближе, чем электроны. Благодаря такой близости он может улавливать детали структуры ядра. Эта работа поможет улучшить расчеты атомной теории, используемые в поиске новых частиц, обеспечивая большую чувствительность и альтернативный метод поиска новых частиц с помощью точных атомных измерений.



В отличие от Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе, самого большого и мощного в мире ускорителя частиц, который сталкивает субатомную материю при высоких энергиях, чтобы найти ранее невиданные частицы, исследование группы доктора Гингеса предлагает альтернативный метод с помощью точных атомных измерений, который может обеспечить большую чувствительность. Эта техника может обнаружить частицы, которые коллайдеры просто не могут увидеть, что делает ее бесценным инструментом для поиска частиц темной материи.

Точные приборы, используемые в данном исследовании, создают сверхчувствительный «микроскоп» для наблюдения истинной природы атомов, обнаруживая атомные изменения при низкой энергии вместо взрывных высокоэнергетических столкновений. Использование этой альтернативной техники является многообещающим, поскольку она может оказаться более чувствительной в обнаружении ранее неизвестных частиц.



Исследование цезия доктором Гингес и ее командой не только важно для поиска частиц темной материи, но и может улучшить технологии в будущем. Уникальные свойства атома цезия и мюона могут дать более глубокое понимание атомной теории, которая может быть применена для разработки новых квантовых технологий. Исследование предоставляет альтернативный метод поиска ранее неизвестных частиц, используя более чувствительный и точный подход.

В заключение следует отметить, что исследование доктора Гингес и ее команды пролило свет на уникальные свойства необычного атома цезия и его элементарной частицы – мюона. Исследование предлагает альтернативный подход к поиску новых частиц с помощью точных атомных измерений, обеспечивающих большую чувствительность, чем коллайдеры частиц. Этот метод позволяет обнаружить ранее невиданные частицы, которые могут оказаться фундаментальными строительными блоками Вселенной. Это исследование, способное улучшить наше понимание атомной теории и развитие новых квантовых технологий, представляет собой значительный вклад в область физики частиц.

University of Queensland

Астрономы обнаружили богатые металлами галактики в ранней Вселенной

Вселенная огромна, и мы так многого о ней не знаем. Но время от времени астрономы делают открытия, которые меняют наше представление о том, как все устроено. Недавно, анализируя данные первых изображений известной ранней галактики, полученных космическим телескопом НАСА имени Джеймса Вебба (JWST), астрономы Корнельского университета обнаружили галактику-компаньона, ранее скрытую за светом галактики переднего плана. Эта галактика-компаньон, названная SPT0418-SE, удивительным образом, несмотря на свой юный возраст, оцениваемый в 1,4 миллиарда лет, уже успела вырастить несколько поколений звезд.



Открытие SPT0418-SE является важной вехой в нашем понимании того, как формировались звезды и галактики в ранней Вселенной. Это открытие бросает вызов существующим теориям о формировании галактик и расширяет наше понимание того, как ранние галактики могли эволюционировать в более крупные.

Открытие SPT0418-SE

Анализируя данные первых изображений известной ранней галактики, полученных космическим телескопом НАСА имени Джеймса Вебба (JWST), астрономы Корнельского университета обнаружили галактику-компаньона, ранее скрытую за светом галактики переднего плана. Эта галактика-компаньон, SPT0418-SE, находится в пределах 5 килопарсек от SPT0418-47, одной из самых ярких пылевых, звездообразующих галактик в ранней Вселенной. Ее далекий свет был согнут и увеличен гравитацией галактики переднего плана в круг, называемый кольцом Эйнштейна.



Более ранние изображения, полученные с помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA) в Чили, содержали намеки на галактику-компаньона, но не могли быть интерпретированы как нечто большее, чем случайный шум. Данные JWST позволили команде четко разглядеть галактику-компаньонку, открыв удивительные сведения о ее истории.

Две галактики и их взаимоотношения

Обе галактики имеют скромную массу по сравнению с галактиками ранней Вселенной, при этом SPT0418-SE относительно меньше и менее запылена, из-за чего она выглядит более голубой, чем кольцо, сильно запыленное. Близость двух галактик говорит о том, что они будут взаимодействовать друг с другом и, возможно, даже сливаться. Это наблюдение добавляет понимания того, как ранние галактики могли эволюционировать в более крупные.

Команда оценила, что SPT0418-SE находится в пределах 5 килопарсек от SPT0418-47, что указывает на то, что эти галактики могут находиться «в массивном гало из темной материи с еще не обнаруженными соседями». Это открытие поможет астрономам лучше понять процесс формирования галактик в ранней Вселенной.

Зрелая металличность SPT0418-SE

Самым удивительным в галактике-компаньоне, учитывая ее возраст и массу, является ее зрелая металличность. По оценкам специалистов, металличность галактики сравнима с металличностью нашего Солнца, которому более 4 миллиардов лет и которое унаследовало большую часть своих металлов от предыдущих поколений звезд, у которых было 8 миллиардов лет на их образование.



«Мы видим остатки по крайней мере нескольких поколений звезд, живших и умерших в течение первого миллиарда лет существования Вселенной, что обычно не наблюдается», – сказал Амит Вишвас, научный сотрудник Корнельского центра астрофизики и планетарных наук (CCAPS) и второй автор статьи.

Обилие элементов тяжелее гелия и водорода, таких как углерод, кислород и азот, является надежным показателем того, сколько поколений звезд жило и умерло. Основываясь на измеренном количестве азота по отношению к кислороду, исследователи предполагают, что процесс формирования звезд в этих галактиках должен был быть очень эффективным и начался очень рано во Вселенной.

Cornell University

Мировые фотошедевры

Поможет ли машинное обучение найти внеземную жизнь?

Объяснить необъяснимое

Может, кто помнит название или автора книги с рецептами и...

Это интересно!

Что посоветуете почитать?

Где, что и когда купить в Москве

Кулич «Агнец» в металлической форме

Спиральная гимнастика для вашего здоровья

Галактический взрыв дает астрофизикам новое представление о космосе

Взрывы сверхновых в далеких спиральных галактиках могут дать астрофизикам новые знания о Вселенной. Недавно международная группа исследователей смогла случайно увидеть сверхновую типа 1a в NGC 1566, также известную как Испанская танцовщица, используя данные первого года межзвездных наблюдений космического телескопа Джеймса Вебба.



В этой объемной статье мы углубимся в исследование, опубликованное недавно в журнале The Astrophysical Journal Letters и содержащее новые инфракрасные измерения одной из самых ярких галактик в нашем космическом соседстве. Мы обсудим, как это исследование может дать более глубокое понимание химического формирования Вселенной, а также значение взрывов белых карликов для космологии.

Важность взрывов белых карликов

Взрывы белых карликов важны для космологии, поскольку астрономы часто используют их в качестве индикаторов расстояния. Они также производят значительную часть элементов группы железа во Вселенной, таких как железо, кобальт и никель. Эти элементы являются необходимыми строительными блоками для жизни, какой мы ее знаем.

Сверхновые как зонды Вселенной

Сверхновые – это самые энергичные взрывы во Вселенной, и они дают ценную информацию о космосе. Взрыв углеродно-кислородной белой карликовой звезды, которая образует сверхновую типа 1а, может помочь астрофизикам понять, как определенные химические элементы выбрасываются в окружающий космос после взрыва.

Легкие элементы, такие как водород и гелий, образовались во время большого взрыва, но более тяжелые элементы могут быть созданы только в результате термоядерных реакций, происходящих внутри сверхновых. Понимание того, как эти звездные реакции влияют на распределение элементов железа в космосе, может дать исследователям более глубокое понимание химического формирования Вселенной.

Случайное открытие

Исследователи смогли обнаружить сверхновую типа 1a в NGC 1566 совершенно случайно во время изучения галактики с помощью обзора PHANGS-JWST. Благодаря огромному количеству измерений звездных скоплений, этот обзор был использован для создания эталонного набора данных для изучения близлежащих галактик. Анализируя изображения ядра сверхновой, исследователи задались целью изучить, как определенные химические элементы выбрасываются в окружающий космос после взрыва.

Радиационный распад в сверхновых

Сверхновые испускают радиоактивные высокоэнергетические фотоны, такие как уран-238. В данном случае исследование было сосредоточено на том, как изотоп кобальт-56 распадается на железо-56. Используя данные приборов ближней инфракрасной и средней инфракрасной камер JWST для изучения эволюции этих выбросов, исследователи обнаружили, что более чем через 200 дней после первого события выброс сверхновой все еще был виден в инфракрасном диапазоне длин волн, который невозможно было бы наблюдать с Земли.



Исследователи обнаружили, что энергия, выделяемая сверхновыми, не покидает пределов взрыва. В течение многих лет было неясно, просачиваются ли быстро движущиеся частицы, образующиеся при распаде кобальта-56 на железо-56, в окружающую среду или их удерживают магнитные поля, создаваемые сверхновыми. Исследование подтверждает, что в большинстве случаев эжект не покидает пределов взрыва. Это подтверждает многие из предположений, которые ученые делали в прошлом о том, как работают эти сложные образования.

Последствия исследования

Исследование подтверждает почти 20-летний научный опыт, давая новое представление об охлаждающих свойствах эжекции сверхновых. Будущие наблюдения JWST будут и дальше помогать ученым развивать их теории о формировании и эволюции звезд. Дальнейший доступ к другим типам фильтров изображения поможет проверить их, создавая больше возможностей для понимания чудес далеко за пределами нашей собственной галактики.

Ohio State University

Возрожденная сверхновая звезда обеспечивает недостающее звено

В мире астрономии нет недостатка в увлекательных и благоговейных открытиях. Недавно группа международных исследователей под руководством Кейичи Маеда (профессор Высшей школы естественных наук Киотского университета) и Томонари Мичияма (совместный постдокторант ALMA Высшей школы естественных наук Осакского университета) использовала Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA) для наблюдения за сверхновой, известной как SN 2018ivc, поскольку она тускнела в течение примерно 200 дней после первоначального взрыва. То, что они обнаружили, является беспрецедентным и представляет собой промежуточный случай между двумя типами сверхновых: звездами-одиночками и звездами в тесных бинарных системах.

Важность сверхновых

Прежде чем перейти к конкретике открытия, важно понять, почему сверхновые так важны для астрономов. Эти массивные взрывы знаменуют конец жизни звезды, а энергия, которую они выделяют, может соперничать с энергией целой галактики. Поскольку их яркость быстро возрастает, а затем затухает в течение нескольких месяцев, они предоставляют уникальную возможность для изучения эволюции звезд.
Астрономы давно знают, что наличие или отсутствие близкого бинарного компаньона может влиять на эволюцию массивных звезд. В тесной бинарной системе гравитационное взаимодействие с бинарным компаньоном лишает родоначальника SN большого количества материала задолго до окончательного взрыва. В этих случаях прародитель будет спокоен вплоть до самого SN. С другой стороны, в случае SN-предшественника без бинарного компаньона или с далеким компаньоном, перед взрывом SN-предшественник сохранит большую часть своей первоначальной массы.

Открытие сверхновой с отсутствующим звеном

Что же происходит, когда бинарный компаньон не слишком близок и не слишком далек? Именно этот вопрос заставил исследовательскую группу наблюдать SN 2018ivc с помощью ALMA. Они обнаружили сверхновую с отсутствующим звеном, которая продемонстрировала беспрецедентное усиление яркости на миллиметровых волнах.
В 200 дней после SN выбросы, разлетевшиеся от взрыва, еще не достигли околозвездной среды, которая представляет собой большую полую оболочку из материала, образовавшуюся в результате взаимодействия с бинарным компаньоном на промежуточном расстоянии примерно за 1500 лет до взрыва SN. Затем где-то между 200 и 1000 днями выброс столкнулся с околозвездной средой, что вызвало пересветку объекта.
Это явление впервые наблюдалось в миллиметровом диапазоне волн, что делает его поистине беспрецедентным открытием. Оно представляет собой промежуточный случай между двумя типами сверхновых, упомянутыми ранее, и дает новое представление об эволюции массивных звезд.

Импликации для будущего

Хотя это открытие значимо само по себе, оно также имеет последствия для будущего астрономических исследований. Используя ALMA для наблюдения за сверхновыми, исследователи смогут глубже понять эволюцию звезд и роль, которую играют в этой эволюции бинарные спутники. Это, в свою очередь, может привести к новому пониманию формирования и эволюции галактик.
Кроме того, это открытие подчеркивает важность сотрудничества в мире астрономии. Для того чтобы сделать это открытие, потребовалась международная команда исследователей, каждый из которых привнес свой уникальный опыт. Работая вместе, эти исследователи смогли сделать революционное открытие, которое способно изменить наше понимание Вселенной.



Следует отметить, что открытие воскресшей сверхновой дает возможность найти недостающее звено между двумя типами сверхновых и позволяет по-новому взглянуть на эволюцию массивных звезд. Используя ALMA для наблюдения за сверхновыми, исследователи смогут глубже понять Вселенную.

National Institutes of Natural Sciences

Новорожденная звезда возле черной дыры в центре нашего Млечного Пути: она все-таки существует

Группа международных исследователей под руководством доктора Флориана Пайскера из Института астрофизики Кельнского университета обнаружила исключительную молодую звезду на стадии формирования вблизи Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. Эта звезда, известная под названием X3a, имеет возраст всего несколько десятков тысяч лет, что делает ее моложе самого человечества. Примечательность X3a заключается в том, что она не должна была существовать так близко к сверхмассивной черной дыре, однако она существует. Команда считает, что она сформировалась в пылевом облаке, вращающемся вокруг гигантской черной дыры, и в конечном итоге после формирования осела на своей нынешней орбите.



Черная дыра в центре нашей галактики обычно рассматривается как область, характеризующаяся высокодинамичными процессами и жестким рентгеновским и ультрафиолетовым излучением. Считается, что такие условия препятствуют образованию звезд, подобных нашему Солнцу. Поэтому долгое время ученые предполагали, что за миллиарды лет в окрестностях сверхмассивной черной дыры в результате динамического трения могут оседать только старые, эволюционировавшие звезды. Однако двадцать лет назад в непосредственной близости от Sgr A* были обнаружены очень молодые звезды, и до сих пор неясно, как они туда попали и где образовались. Появление очень молодых звезд так близко к сверхмассивной черной дыре было названо «парадоксом молодости».



Звезда-малыш X3a, которая в десять раз больше и в пятнадцать раз тяжелее нашего Солнца, теперь может закрыть пробел между звездообразованием и молодыми звездами в непосредственной близости от Sgr A*. Для формирования X3a в непосредственной близости от черной дыры необходимы особые условия. Команда обнаружила, что на расстоянии нескольких световых лет от черной дыры существует область, которая удовлетворяет условиям для звездообразования. Эта область, представляющая собой кольцо из газа и пыли, достаточно холодна и защищена от разрушительного излучения. Низкие температуры и высокая плотность создают среду, в которой могут образовываться облака массой в сотни солнечных масс. Эти облака могут очень быстро двигаться в направлении черной дыры благодаря столкновениям облаков и рассеянию, которые уносят угловой момент.



Кроме того, в непосредственной близости от звезды-малыша формируются очень горячие сгустки, которые затем могут быть аккрецированы X3a. Таким образом, эти сгустки также могли способствовать достижению X3a такой большой массы. Однако эти сгустки – лишь часть истории формирования X3a, и они все еще не объясняют ее «рождение».

Ученые предполагают, что возможен следующий сценарий: защищенное от гравитационного влияния Sgr A* и интенсивного излучения, достаточно плотное облако могло сформироваться во внешнем газово-пылевом кольце вокруг центра Галактики. Это облако имело массу около ста солнц и под действием своей гравитации распалось на одну или несколько протозвезд. «Это так называемое время падения примерно соответствует возрасту X3a", – добавил Пайскер. Наблюдения показали, что многие из этих облаков могут взаимодействовать друг с другом. Поэтому вполне вероятно, что время от времени какое-либо облако падает в сторону черной дыры.



Этот сценарий также соответствует фазе звездного развития X3a, которая в настоящее время превращается в зрелую звезду. Вполне правдоподобно, что газопылевое кольцо служит местом рождения молодых звезд в центре нашей галактики. Соавтор исследования доктор Михал Зайек из Университета Масарика в Брно (Чешская Республика) пояснил: «Благодаря своей большой массе, примерно в десять раз превышающей массу Солнца, X3a является гигантом среди звезд, а такие гиганты очень быстро эволюционируют к зрелости.

University of Cologne

Хаббл заснял столкновение астероида с DART

В сентябре 2022 года космический телескоп НАСА «Хаббл» зафиксировал последовательность изображений столкновения астероида Диморфос с 1200-фунтовым космическим аппаратом НАСА DART. Столкновение было преднамеренным в рамках испытания по перенаправлению двойного астероида (DART), целью которого было проверить нашу способность изменить орбиту астероида, вращающегося вокруг своего более крупного спутника Дидимоса. Хотя ни один из астероидов не представлял опасности для Земли, данные миссии помогут ученым понять, как в случае необходимости можно перенаправить траекторию астероида в сторону от Земли.



Фильм с замедленной съемкой последствий столкновения представляет собой удивительное зрелище. На нем видно, как в результате столкновения пыль и куски обломков были выброшены в космос. На скорости 13 000 миль в час ударная установка DART выбросила из астероида более 1 000 тонн пыли и камней.

В фильме показаны три пересекающиеся стадии последствий столкновения. Сначала формируется конус выброса, затем спиральный вихрь обломков, подхваченных астероидом при движении по орбите вокруг астероида-компаньона, и, наконец, хвост, уходящий за астероид под давлением солнечного света. Эти этапы были запечатлены на пленке «Хаббла» в течение нескольких дней, что дает бесценные сведения о том, как рассеивались обломки.



На первом снимке после столкновения, сделанном через два часа после события, видно, как обломки отлетают от астероида, двигаясь со скоростью, превышающей четыре мили в час. Выброс образует в основном полый конус с длинными, нитевидными нитями. Примерно через 17 часов после столкновения картина обломков вступила во вторую стадию, когда динамическое взаимодействие внутри бинарной системы начало искажать форму конуса выброса. Наиболее заметными структурами являются вращающиеся элементы в форме колес. Колесо связано с гравитационным притяжением астероида-компаньона Дидимос.

Фильм Хаббла начинается за 1,3 часа до столкновения. На этом снимке и Дидимос, и Диморфос находятся в пределах центрального яркого пятна, и даже «Хаббл» не может разрешить эти два астероида по отдельности. Тонкие прямые пики, выступающие из центра, которые видны на более поздних снимках, являются артефактами оптики «Хаббла».



В фильме показано, как обломки были сметены в хвост, похожий на комету, под давлением солнечного света на крошечные частицы пыли, которые вытянулись в шлейф обломков, где самые легкие частицы летят быстрее всего и дальше всего от астероида. Загадка усугубилась позже, когда «Хаббл» зафиксировал, как хвост разделился на две части на несколько дней.

Цзянь-Ян Ли из Института планетарных наук в Тусоне, штат Аризона, сказал: «Столкновение DART произошло в бинарной астероидной системе. Мы никогда раньше не наблюдали столкновение объекта с астероидом в бинарной астероидной системе в режиме реального времени, и это действительно удивительно. Я думаю, это фантастика. Здесь происходит слишком много всего. Потребуется время, чтобы разобраться».

Эксперимент по изучению столкновений DART позволил по-новому взглянуть на столкновения планет, которые могли произойти в ранней Солнечной системе. Данные этого эксперимента могут помочь ученым лучше понять, как защитить Землю от астероидов, которые могут представлять угрозу в будущем.



Столкновение и его последствия также наблюдались множеством других телескопов на Земле и в космосе, включая космический телескоп NASA James Webb и космический аппарат Lucy.

В целом, таймлапс Хаббла, снятый после столкновения DART с астероидом Диморфос, представляет собой уникальное и замечательное зрелище. Изображения, полученные космическим телескопом «Хаббл», дают бесценное представление о том, как рассеиваются обломки после столкновения астероидов в бинарной астероидной системе.

NASA/Goddard Space Flight Center

Ультрахолодные карликовые бинарные звезды бьют рекорды

Астрофизики Северо-Западного университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) обнаружили самую тесную сверххолодную карликовую бинарную систему из когда-либо наблюдавшихся. Возраст этой недавно открытой системы LP 413-53AB оценивается в миллиарды лет, но ее орбитальный период как минимум в три раза короче, чем у всех других ранее обнаруженных сверхтесных карликовых бинарных систем.

В этой статье мы подробно рассмотрим открытие LP 413-53AB и то, как эта новая система может помочь исследователям лучше понять потенциально пригодные для жизни планеты за пределами нашей Солнечной системы.

Что такое ультрахолодные карликовые бинарные системы?

Прежде чем мы погрузимся в специфику нового открытия, давайте сначала рассмотрим, что такое ультрахолодные карликовые бинарные системы. Ультрахолодные карликовые бинарные системы – это класс звезд очень низкой массы, которые настолько холодны, что излучают свой свет преимущественно в инфракрасном диапазоне, что делает их совершенно невидимыми для человеческого глаза. Тем не менее, они являются одним из самых распространенных типов звезд во Вселенной.

Бинарные системы определяются как пара звезд, гравитационно связанных друг с другом и вращающихся вокруг общего центра масс. Ультрахолодные карликовые бинарные системы, таким образом, представляют собой пару ультрахолодных карликовых звезд, вращающихся вокруг общего центра масс.

Новое открытие, LP 413-53AB, представляет собой тесную бинарную систему ультрахолодных карликовых звезд, каждая из которых обращается вокруг другой менее чем за один земной день.

Открытие LP 413-53AB

Открытие LP 413-53AB было сделано Чи-Чуном «Дино» Хсу, астрофизиком Северо-Западного университета, который возглавил исследование. Хсу является постдокторским исследователем в Северо-Западном центре междисциплинарных исследований в области астрофизики (CIERA). Он начал это исследование, будучи докторантом Калифорнийского университета в Сан-Диего, где его консультировал профессор Адам Бургассер.

Команда впервые обнаружила бинарную систему при изучении архивных данных. Хсу разработал алгоритм, который может моделировать звезду на основе ее спектральных данных. Анализируя спектр света, излучаемого звездой, астрофизики могут определить ее химический состав, температуру, гравитацию и вращение. Этот анализ также показывает движение звезды по мере ее приближения к наблюдателю и удаления от него, что называется радиальной скоростью.

Изучая спектральные данные LP 413-53AB, Хсу заметил нечто странное. Ранние наблюдения застали систему, когда звезды были примерно выровнены, а их спектральные линии перекрывались, что заставило Хсу предположить, что это всего лишь одна звезда. Но когда звезды двигались по орбите, спектральные линии сместились в противоположные стороны, разделившись на пары в более поздних спектральных данных. Хсу понял, что на самом деле это две звезды, связанные в невероятно тесную двойную систему.

Используя мощные телескопы обсерватории У. М. Кека, Хсу решил сам понаблюдать за этим явлением. 13 марта 2022 года команда повернула телескопы в сторону созвездия Тельца, где находится бинарная система, и наблюдала ее в течение двух часов. Затем они продолжили наблюдения в июле, октябре и декабре, а также в январе 2023 года.

Наблюдения подтвердили то, что предсказывала модель Хсу. Расстояние между двумя звездами составляет около 1% от расстояния между Землей и Солнцем. «Это замечательно, потому что когда они были молодыми, около 1 миллиона лет, эти звезды должны были находиться друг над другом», – сказал Бургассер.

Почему это открытие важно?

Открытие LP 413-53AB важно тем, что оно бьет рекорды по плотности самой тесной сверххолодной карликовой бинарной системы из когда-либо наблюдавшихся. До этого астрономы обнаружили только три короткопериодические ультрахолодные карликовые бинарные системы.

NorthweStеrn University

Планета, которая может положить конец жизни на Земле

Наша Солнечная система представляет собой сложную и тонко настроенную машину, в которой каждая планета на своей орбите тщательно балансирует гравитационные силы, оказываемые всеми остальными планетами. Но что, если бы в этом механизме была еще одна планета? Согласно недавнему эксперименту астрофизика Стивена Кейна из Университета Риверсайда, суперземля, парящая между Марсом и Юпитером, может дестабилизировать всю Солнечную систему, потенциально выбросив Меркурий, Венеру и Землю с их орбит и положив конец жизни, какой мы ее знаем.



В этой статье мы углубимся в детали эксперимента Кейна и рассмотрим последствия для поиска жизни на других планетах. Мы также обсудим тонкости нашей собственной Солнечной системы и хрупкий баланс, который держит нас всех в узде.

Пробелы в нашей Солнечной системе

Первый пробел, который стремился устранить эксперимент Кейна, – это отсутствие планет между земными планетами, такими как Земля, и газовыми гигантами, такими как Юпитер. В то время как Земля является самой большой земной планетой, Нептун – самый маленький газовый гигант, который в четыре раза шире и в 17 раз массивнее Земли. Это оставляет значительный пробел в нашей Солнечной системе, которого нет в других звездных системах, где планеты с массой в этом пробеле встречаются чаще.

Второй пробел заключается в расположении планет относительно Солнца между Марсом и Юпитером. В то время как за Юпитером есть множество планет, между Марсом и Юпитером нет планет значительных размеров. Это пустое пространство давно вызывает любопытство у планетологов, которые часто задаются вопросом, может ли что-то заполнить этот пробел.

Чтобы устранить этот пробел, Кейн провел динамическое компьютерное моделирование планеты между Марсом и Юпитером с разной массой и проследил за влиянием на орбиты всех остальных планет. Результаты оказались в основном катастрофическими для Солнечной системы: вымышленная планета дестабилизировала Юпитер настолько, что сбила орбиты всех остальных планет.

Влияние Суперземли

Если бы Суперземля существовала в нашей Солнечной системе, ее гравитационное влияние могло бы в конечном итоге выбросить из Солнечной системы не только Землю, но также Меркурий и Венеру. Это также дестабилизировало бы орбиты Урана и Нептуна, потенциально отправив их в космическое пространство.

Кроме того, суперземля изменит форму орбиты Земли, сделав ее гораздо менее пригодной для жизни, чем сегодня, что может привести к прекращению жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Даже небольшое возмущение от проходящей звезды или любого другого небесного объекта может серьезно повлиять на стабильность нашей Солнечной системы.

Деликатный баланс нашей Солнечной системы

Эксперимент Кейна подчеркивает тонкий порядок, который удерживает планеты вместе вокруг Солнца. Наша Солнечная система более тонко настроена, чем мы предполагали ранее: каждая планета на своей орбите тщательно уравновешивает гравитационные силы, оказываемые всеми остальными планетами.

Этот сложный часовой механизм поддерживает стабильность нашей Солнечной системы и делает ее пригодной для жизни, но это также означает, что добавление новых планет или изменение массы или расположения существующих планет может привести к катастрофическим последствиям. Это свидетельство невероятной сложности нашей Вселенной и тонкого баланса, который делает возможной жизнь на Земле.

Последствия для поиска жизни на других планетах

Открытие экзопланет в последние годы привело к возобновлению интереса к поиску жизни за пределами нашей Солнечной системы. Однако эксперимент Кейна подчеркивает важность планетарной архитектуры для определения пригодности планет в других звездных системах для жизни.

Хотя газовые гиганты типа Юпитера встречаются лишь в 10% других солнечных систем, их присутствие может существенно повлиять на стабильность соседних Земель или суперземель. Хрупкий баланс, который делает возможной жизнь на Земле, – редкая и ценная вещь, и это то, что мы должны учитывать при поиске других пригодных для жизни планет в нашей галактике.

University of California – Riverside

Трюк Гензеля и Гретель с хлебными крошками вдохновил роботов на исследование пещер на Марсе и за его пределами

Трюк с хлебными крошками Гензеля и Гретель вдохновил исследователей из Университета Аризоны на разработку технологии, которая может позволить стае роботов исследовать подповерхностную среду на других мирах. Этот новый подход может помочь решить одну из грандиозных задач НАСА в области космических технологий, помогая преодолеть ограниченную способность существующих технологий безопасно исследовать среду на кометах, астероидах, лунах и планетарных телах. По словам Вольфганга Финка, доцента кафедры электротехники и вычислительной техники в Университете штата Аризона, лавовые трубки и пещеры станут идеальным местом обитания для астронавтов, потому что все, что нужно сделать, – это сделать его красивым и уютным; вам не придется строить структуру, и вы будете защищены от вредного космического излучения. Ссылаясь на сказку «Гензель и Гретель», исследователи назвали свою концепцию, подавшую заявку на патент, парадигмой «Динамически развернутой коммуникационной сети в стиле хлебных крошек» (Breadcrumb-Style Dynamically Deployed Communication Network), или DDCN.



Коммуникационная сеть связывает между собой марсоходы, озероходы и даже подводные аппараты через сеть с ячеистой топологией, позволяя аппаратам работать вместе как единая команда независимо от участия человека. Запатентованная концепция исследователей предполагает использование миниатюрных датчиков, которые устанавливаются на роверы и разворачиваются по мере их перемещения по пещере или другой подземной среде. Роверы постоянно следят за окружающей средой и осознают, где они находятся в пространстве, при этом они связаны друг с другом посредством беспроводной передачи данных, развертывая по пути узлы связи.



Новым аспектом системы является то, что исследователи называют оппортунистическим развертыванием; они развертывают «хлебные крошки», когда это необходимо, а не в соответствии с заранее запланированным графиком. Такой подход позволяет подчиненным роверам принимать решение самостоятельно, без участия материнского ровера. Система может работать одним из двух способов: В одном случае материнский марсоход действует как пассивный получатель, собирая данные, передаваемые роверами, выполняющими разведку. В другом случае материнский ровер выступает в роли оркестранта, управляя движениями роверов, как кукловод.



Новая концепция перекликается с парадигмой многоуровневой разведки, разработанной Финком и его коллегами в начале 2000-х годов, которая представляет собой команду роботов, действующих на разных уровнях управления, например, орбитальный аппарат управляет дирижаблем, который в свою очередь управляет одним или несколькими наземными аппаратами или роверами на земле. Космические миссии приняли эту концепцию, в некоторых из них участвовали исследователи из УАризоны. Ровер Perseverance на Марсе управляет роботизированным вертолетом Ingenuity, а в концепции другой миссии предлагается отправить орбитальный аппарат с воздушным шаром и озером для изучения одного из углеводородных морей на луне Сатурна Титане.



Концепция DDCN позволяет команде роверов перемещаться даже по запутанным подземным средам, не теряя связи с «материнским ровером» на поверхности. Оснащенные системой обнаружения и определения дальности света, или лидаром, они могут даже составлять карты пещерных проходов во всех трех измерениях, в отличие от дронов, которые можно увидеть исследующими космический корабль пришельцев в фильме «Прометей». По словам Финка, такие рои отдельных автономных роботов могут также помочь в поисково-спасательных работах после стихийных бедствий на Земле.

По словам Финка, самой большой проблемой, помимо того, что роверы должны попасть в подповерхностную среду, является извлечение данных, которые они записывают под землей, и возвращение их на поверхность. Концепция DDCN позволяет команде роверов перемещаться даже по запутанным подземным средам, не теряя связи с «материнским ровером» на поверхности.



Эта концепция может помочь решить одну из грандиозных задач НАСА в области космических технологий, помогая преодолеть ограниченную способность нынешних технологий безопасно перемещаться по средам на кометах, астероидах, лунах и планетарных телах.

University of Arizona

ALMA прослеживает историю воды в процессе формирования планет до межзвездной среды

Вода является жизненно важным ингредиентом для жизни, и ее история уже давно является предметом научного интереса. Недавно ученые, изучающие протозвезду V883 Orionis, обнаружили присутствие воды в ее околозвездном диске. Молекулы воды в этой системе и в нашей Солнечной системе имеют схожее соотношение дейтерия и водорода, что позволяет предположить, что вода в нашей Солнечной системе образовалась за миллиарды лет до Солнца. Это открытие проливает свет на происхождение воды и развитие нашей Солнечной системы.



В этой статье мы рассмотрим последствия этого открытия, то, как было сделано наблюдение, и методы, использованные для измерения состава воды. Мы также обсудим роль воды в развитии комет и планетезималей и то, как это открытие углубляет наше понимание формирования планет.

Вода во Вселенной

Вода – самая распространенная молекула во Вселенной, и ее распространение очень велико. Астрономы давно знают, что вода присутствует в межзвездной среде (МСС), которая представляет собой материю и излучение, существующие в пространстве между звездами. Эта вода находится в виде льда на поверхности крошечных пылевых зерен в облаках, который образуется при соединении атомов кислорода и водорода.

Когда эти облака разрушаются под действием собственной гравитации и образуют молодые звезды, вода оказывается в дисках вокруг них. Диски – это плоские структуры, которые окружают молодые звезды и содержат материал, из которого формируются планеты и другие объекты Солнечной системы. Молекулы воды в дисках могут существовать в виде льда или газа, в зависимости от расстояния до звезды и других факторов.

Проследить путь воды

Наблюдение воды в околозвездных дисках вокруг протозвезд является сложной задачей, поскольку вода обычно присутствует в форме льда. Когда ученые наблюдают протозвезды, они ищут линию водяного снега или линию льда – место, где вода переходит от преимущественно льда к газу. Эту линию можно детально наблюдать с помощью радиоастрономии.

Если линия снега расположена слишком близко к звезде, то газообразной воды недостаточно, чтобы ее можно было легко обнаружить, а пылевой диск может перекрыть большую часть излучения воды. Но если снеговая линия расположена дальше от звезды, то газообразной воды достаточно, чтобы ее можно было обнаружить. В случае с V883 Orionis ее диск достаточно массивен и достаточно горяч, чтобы вода в нем превратилась из льда в газ, что делает ее идеальной целью для изучения роста и эволюции солнечных систем на радиоволнах.

Роль ALMA в наблюдении воды

Новые наблюдения, проведенные с помощью радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), помогли ученым найти вероятную связь между водой в ISM и водой в нашей Солнечной системе, подтвердив, что они имеют схожий состав. ALMA – это радиотелескоп, расположенный в пустыне Атакама на севере Чили, который наблюдает электромагнитное излучение с длинами волн в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне.

Высокочувствительные приемники ALMA в диапазонах 5 (1,6 мм) и 6 (1,3 мм) были использованы для измерения состава воды в V883 Orionis. Эти наблюдения ознаменовали первое обнаружение унаследования воды в протопланетном диске без существенных изменений ее состава, что еще раз свидетельствует о том, что вода в нашей Солнечной системе сформировалась за миллиарды лет до Солнца.



«Это наблюдение подчеркивает превосходные возможности прибора ALMA, помогающего астрономам изучать нечто жизненно важное для жизни на Земле – воду», – сказал Джо Пеше, руководитель программы NSF для ALMA. «Понимание глубинных процессов, важных для нас на Земле, наблюдаемых в более отдаленных регионах галактики, также способствует нашему пониманию того, как устроена природа в целом».

National Radio Astronomy Observatory

Галактики Тэффи: Уникальное явление в космосе

Вселенная – это постоянно меняющийся и развивающийся космический ландшафт, в котором галактики претерпевают многочисленные трансформационные события. Одним из самых захватывающих и влиятельных явлений во Вселенной является столкновение галактик. Такие события стимулируют эволюцию и рождение новых звезд. Однако лобовое столкновение между UGC 12914 и UGC 12915, также известными как галактики Тэффи, привело к интригующему результату. В данной статье рассматриваются захватывающие подробности этого редкого явления, что позволяет глубже понять динамику столкновений галактик и их влияние на звездообразование.

Краткий обзор столкновений галактик

Столкновения галактик ответственны за различные трансформационные события во Вселенной. Когда галактики сближаются друг с другом, их гравитационные силы взаимодействуют, что приводит к обмену звездным материалом и, в конечном итоге, к образованию молекулярных облаков, наполненных новообразующимися звездами. Эти события могут проявляться по-разному, например, в виде слияний, галактик-спутников, тянущих за собой первичные спиральные рукава большей галактики, или галактик-спутников, пересекающихся с большей галактикой, что приводит к значительным искажениям их структуры.

Представляем галактики Тэффи

Расположенные на расстоянии около 180 миллионов световых лет в созвездии Пегаса, галактики Тэффи представляют собой уникальную пару, которая испытала лобовое столкновение около 25-30 миллионов лет назад. В результате этого необычного события между двумя галактиками образовался мост из высокотурбулентного материала. Этот межгалактический мост изобилует звездообразующим материалом, но его турбулентная природа подавляет звездообразование.

Наблюдения Gemini North и мост Тэффи

Gemini North, часть Международной обсерватории Gemini, управляемой лабораторией NOIRLab NSF, получила новое изображение, демонстрирующее захватывающую особенность, которая послужила причиной прозвища галактик Taffy. На снимке виден тонкий мост, состоящий из узких молекулярных нитей и сгустков водородного газа между двумя галактиками. Эта сложная веб-структура напоминает ириску, которая растягивается по мере того, как пара постепенно разделяется.

Необычная динамика столкновения галактик Тэффи

Лобовое столкновение между галактиками Тэффи не было похоже ни на одно другое галактическое столкновение. Когда их галактические диски и газообразные компоненты столкнулись, мощный выброс энергии вызвал сильную турбулентность газа. Когда галактики вышли из столкновения, высокоскоростной газ вырвался из каждой галактики, создав между ними колоссальный газовый мост. Турбулентность звездного вещества на всем протяжении моста теперь препятствует сбору и сжатию газа, необходимого для образования новых звезд.

Научное исследование и международное сотрудничество

Аналия Смит-Кастелли, астроном из Астрофизического института Ла-Платы в Аргентине, руководила наблюдениями галактик Тэффи в Gemini North. Аргентина является одним из партнеров Международной обсерватории «Джемини», что свидетельствует о важности международного сотрудничества в области астрофизики. Такое партнерство помогает расширить наше понимание Вселенной и ее многочисленных загадок.

Заключение

Галактики Тэффи представляют собой уникальное и захватывающее явление, которое дает бесценное представление о динамике столкновений галактик и их влиянии на звездообразование. Лобовое столкновение между UGC 12914 и UGC 12915 привело к образованию моста из высокотурбулентного материала, который подавляет звездообразование, что значительно отличается от результатов других галактических столкновений. Благодаря постоянным наблюдениям и международному сотрудничеству мы сможем и дальше раскрывать тайны Вселенной и углублять наше понимание космоса.

Association of Universities for Research in Astronomy (AURA)

Исторический первый случай: Астрономы наблюдают, как звезда поглощает планету

Впервые в истории исследователи из Массачусетского технологического института, Гарвардского университета, Калтеха и других институтов наблюдали звезду, поглощающую планету. Это удивительное событие произошло в пределах нашей галактики, на расстоянии около 12 000 световых лет от нас вблизи созвездия Аквилеи. Новаторское открытие команды было задокументировано в исследовании, которое будет опубликовано в уважаемом журнале Nature.

Звездная вспышка: Любопытный сигнал

Команда ученых сначала заметила звезду, яркость которой внезапно увеличилась более чем в 100 раз всего за 10 дней, а затем быстро угасла. За этой раскаленной вспышкой последовал более холодный и продолжительный сигнал. Исследователи пришли к выводу, что такое уникальное сочетание сигналов может быть результатом поглощения звездой близлежащей планеты.

Обреченная планета: Взгляд в будущее Земли

Считается, что злополучная планета была горячим миром размером с Юпитер, который по спирали приближался к звезде, прежде чем был втянут в ее атмосферу и, в конечном итоге, в ее ядро. Это событие позволяет предвидеть судьбу Земли примерно через 5 миллиардов лет, когда Солнце выгорит и поглотит внутренние планеты нашей Солнечной системы.

Переходная установка Цвикки: Сокровищница данных

Первый сигнал вспышки был обнаружен в мае 2020 года благодаря данным, собранным Центром переходных процессов Цвикки (ZTF), который работает в Паломарской обсерватории Калтеха в Калифорнии. ZTF – это обзор неба, который занимается поиском звезд с быстро меняющейся яркостью, что может указывать на различные звездные явления, такие как сверхновые и гамма-всплески.

Обсерватория Кека: Разгадка тайны

Для дальнейшего изучения источника вспышки группа исследовала наблюдения за той же звездой, полученные в обсерватории Кека на Гавайях. Телескопы Кек обеспечивают спектроскопические измерения звездного света, что позволяет ученым определить химический состав звезды. Полученные данные выявили особые молекулы, которые могут существовать только при очень низких температурах, что еще больше озадачило исследователей.

Инфракрасные наблюдения: Откровение

Примерно через год после первоначального открытия команда проанализировала инфракрасные наблюдения звезды, сделанные в Паломарской обсерватории. Инфракрасные данные показали, что звезда продолжала излучать более холодную энергию в течение года после своей первоначальной горячей вспышки. Эта более холодная энергия, вероятно, была газом, выброшенным из звезды, который затем сконденсировался в пыль, которую можно было обнаружить в инфракрасном диапазоне волн.

Гибель планеты: собирая воедино доказательства

Ученые объединили данные из нескольких источников, включая инфракрасный космический телескоп НАСА NEOWISE, чтобы оценить общее количество энергии, высвобожденной звездой после первоначальной вспышки. Было установлено, что энергия значительно меньше, чем при любом ранее наблюдавшемся звездном слиянии, что привело исследователей к захватывающей мысли о том, что со звездой столкнулась планета.

Значение этого открытия

Это беспрецедентное наблюдение за тем, как звезда поглощает планету в режиме реального времени, является монументальной вехой в области астрономии. Ранее ученые могли наблюдать только события, предшествующие поглощению планеты звездой, или последствия этого события. Это революционное открытие позволяет астрономам лучше понять этот процесс и заглянуть в будущее нашей Солнечной системы.

Massachusetts Institute of Technology

Исследование загадочных теней в протопланетном диске TW Гидры

Введение в звездную систему TW Гидры

Звездная система TW Гидры привлекла внимание астрономов и исследователей всего мира как интересный протопланетный диск, который может дать ценные сведения о ранних стадиях формирования планет. Возраст этой молодой красной карликовой звезды, расположенной примерно в 200 световых годах от Земли, оценивается менее чем в 10 миллионов лет. Ее интригующая ориентация, почти лицом к Земле с нашей точки зрения, дает уникальную возможность наблюдать за рождением планет в действии.

Открытие первой тени

В 2017 году исследователи сообщили об обнаружении загадочной тени, проходящей по массивному, блинообразному газопылевому диску, окружающему TW Hydrae. Эта тень, которую, как первоначально считалось, отбрасывает планета, позже была приписана внутреннему диску, слегка наклоненному относительно более крупного внешнего диска. Правдоподобным объяснением этого явления является гравитационное влияние невидимой планеты, втягивающей пыль и газ на свою наклонную орбиту.

Появление второй тени

Недавние наблюдения космического телескопа НАСА «Хаббл» показали наличие второй тени в системе TW Гидры. Это неожиданное открытие было сделано 6 июня 2021 года в ходе многолетней программы, направленной на отслеживание теней в околозвездных дисках. Появление второй тени всего за несколько лет между наблюдениями говорит о наличии еще одного диска, расположенного внутри системы. Следовательно, исследователи теперь считают, что эти два смещенных диска могут указывать на существование двух планет в стадии строительства.

Замысловатая динамика системы TW Гидры

В ходе дальнейшего исследования ученые обнаружили, что эти два несогласованных диска изначально находились так близко друг к другу, что были пропущены в предыдущих наблюдениях. Со временем они разделились и теперь отбрасывают две четкие тени. Это открытие показывает, что система TW Hydrae гораздо сложнее, чем предполагалось вначале.

Самое простое объяснение смещения дисков – гравитационное притяжение двух планет, находящихся в немного разных орбитальных плоскостях. Эти предполагаемые планеты, расположенные на расстоянии, примерно равном расстоянию Юпитера от Солнца, как бы «нахлестывают» друг друга при движении по орбите вокруг звезды. Их тени совершают один оборот вокруг звезды примерно каждые 15 лет – орбитальный период, соответствующий их расстоянию от звезды.

Внутренние диски наклонены примерно на пять-семь градусов относительно плоскости внешнего диска, что соответствует диапазону наклона орбит в нашей Солнечной системе. Этот вывод подтверждает идею о том, что система TW Hydrae имеет типичную архитектуру в стиле Солнечной системы.

Обширный внешний диск и возможность существования третьей планеты

Внешний диск в системе TW Hydrae может простираться в несколько раз дальше, чем пояс Койпера нашей Солнечной системы. Интересно, что в этом большом диске имеется разрыв на расстоянии, вдвое превышающем среднее расстояние Плутона от Солнца, что намекает на возможное существование третьей планеты в системе.

Однако обнаружение внутренних планет в системе TW Hydrae остается сложной задачей. Блеск звезды и наличие пыли в системе заслоняют отраженный свет планет. Хотя космическая обсерватория ЕКА Gaia потенциально может измерить колебания звезды, вызванные планетами с массой Юпитера, для этого потребуются годы наблюдений из-за длительных орбитальных периодов.

Будущее наблюдений и исследований

Интригующие данные, собранные по системе TW Hydrae, до сих пор поступали в основном с помощью спектрографа изображений космического телескопа Хаббла. Будущие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, оснащенного усовершенствованной инфракрасной системой видения, могут предоставить еще более подробную информацию о тенях и внутренней работе этого увлекательного протопланетного диска.

Заключение

Открытие двух несогласованных дисков, отбрасывающих тени в системе TW Hydrae, открыло новые двери для понимания сложности протопланетных дисков и формирования планет. Наличие этих теней, а также потенциальная возможность существования третьей планеты, демонстрирует сложную динамику, происходящую на ранних стадиях развития планет.

По мере развития технологий и появления таких телескопов, как космический телескоп Джеймса Уэбба, астрономы и исследователи будут лучше оснащены для изучения увлекательного мира протопланетных дисков. Система TW Hydrae, с ее уникальной ориентацией и захватывающими тенями, несомненно, будет и впредь служить главной целью для наблюдений и анализа.

Благодаря постоянным исследованиям система TW Hydrae может открыть ценные сведения о формировании планет, что в конечном итоге будет способствовать более глубокому пониманию происхождения нашей Солнечной системы и космоса в целом.

NASA/Goddard Space Flight Center

Обнаружение отголосков первых звезд Вселенной

Загадки, связанные с первыми звездами во Вселенной, давно привлекают внимание астрономов и исследователей. Благодаря недавним наблюдениям на Очень большом телескопе ESO (VLT) ученые обнаружили химические остатки этих первозданных звезд, что дает бесценное представление об их природе и ранней истории Вселенной.

Разгадка секретов первых звезд

Первые звезды, сформировавшиеся после Большого взрыва, в корне отличались от звезд, которые мы наблюдаем сегодня. Эти ранние звезды, появившиеся примерно 13,5 миллиардов лет назад, состояли исключительно из водорода и гелия – самых основных элементов, существующих в природе. Эти массивные небесные тела, потенциально в сотни раз превышающие размеры нашего Солнца, прожили относительно короткую жизнь, прежде чем встретили свой конец в эффектных взрывах сверхновых. Эти взрывы рассеивали более тяжелые элементы в окружающий газ, создавая основу для последующих поколений звезд.

Отслеживание химических признаков первобытных сверхновых

Поскольку первые звезды давно исчезли, астрономам приходится полагаться на косвенные методы изучения их свойств. Один из таких методов включает анализ химических элементов, которые были рассеяны в космосе после их взрывной гибели. Это исследование под руководством Андреа Саккарди, аспиранта Парижской обсерватории – PSL, опубликованное в Astrophysical Journal, позволило выявить три далеких газовых облака, которые несут на себе отчетливый химический отпечаток первых звезд.

Решающая роль квазаров и VLT ESO

Для идентификации этих далеких газовых облаков исследователи использовали квазары – светящиеся небесные тела, источником энергии которых являются сверхмассивные черные дыры в центре далеких галактик. Когда свет, испускаемый квазаром, путешествует по Вселенной, он проходит через газовые облака и взаимодействует с различными химическими элементами, создавая уникальный отпечаток на свете. Изучая этот отпечаток, исследователи могут получить ценную информацию о химическом составе газовых облаков.

Команда проанализировала данные нескольких квазаров, наблюдаемых прибором X-shooter на VLT ESO. X-shooter способен расщеплять свет в невероятно широком диапазоне длин волн, что позволяет ученым идентифицировать многочисленные химические элементы в далеких облаках. Эти данные позволили команде обнаружить три далеких газовых облака, которые демонстрируют характерные химические признаки взрывов первых звезд.

Взгляд на раннюю Вселенную и второе поколение звезд

Химический состав, наблюдаемый в этих газовых облаках, также присутствует во многих древних звездах в нашей галактике, которые считаются звездами второго поколения, образовавшимися из остатков первых. Обнаружив этот первобытный «пепел» в ранней Вселенной, исследователи добавили важный фрагмент к головоломке, открыв новые пути для изучения природы первых звезд и истории Вселенной.

Будущее наблюдений далеких газовых облаков и первых звезд

Результаты этого исследования открывают путь для дальнейших исследований с помощью телескопов и инструментов следующего поколения, таких как будущий чрезвычайно большой телескоп ESO (ELT) и его эшелле-спектрограф высокого разрешения ArmazoNes с высокой дисперсией (ANDES). По словам Валентины Д'Одорико, исследователя из Национального института астрофизики в Италии и соавтора исследования, эти передовые инструменты позволят ученым более детально изучить гораздо больше таких редких газовых облаков, что даст бесценное понимание загадочной природы первых звезд.

Заключение

Открытие далеких газовых облаков, несущих химические остатки первых звезд Вселенной, знаменует собой значительный прорыв в нашем понимании ранней Вселенной. Анализируя химические отпечатки, оставленные этими первобытными сверхновыми, исследователи теперь могут составить более полную картину ранней истории Вселенной и эволюции звезд с течением времени. Успех этого исследования, ставшего возможным благодаря использованию VLT и наблюдений квазаров ESO, служит подтверждением возможностей современных астрономических методов и приборов. По мере того, как мы ожидаем развертывания еще более совершенных инструментов, таких как ELT и ANDES, потенциал для раскрытия дальнейших секретов первых звезд и ранней Вселенной продолжает расти. С каждым новым открытием наше понимание космоса углубляется, позволяя нам оценить всю красоту и сложность Вселенной, в которой мы живем.

ESO

Исследование водяного пара на экзопланетах: Случай GJ 486 b

Введение в звезды-красные карлики и скалистые экзопланеты

Красные карликовые звезды – самый распространенный тип звезд во Вселенной. Эти холодные, тусклые звезды являются основным местом обитания скалистых экзопланет, которые обычно вращаются вокруг них по тесным орбитам, чтобы поддерживать тепло и потенциально поддерживать жидкую воду. В результате зона обитаемости вокруг этих звезд гораздо ближе, чем вокруг более крупных и горячих звезд. Однако красные карликовые звезды известны своей интенсивной активностью, особенно в молодости, испуская ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, которое потенциально может лишить атмосферы орбитальные планеты. Это поднимает важный вопрос в астрономии: могут ли каменистые планеты сохранить или восстановить атмосферу в такой суровой среде?

Загадка GJ 486 b

Чтобы ответить на этот вопрос, астрономы изучают каменистую экзопланету под названием GJ 486 b с помощью космического телескопа НАСА «Джеймс Вебб». GJ 486 b расположена слишком близко к своей звезде, чтобы находиться в обитаемой зоне, и имеет температуру поверхности около 430 градусов Цельсия (800 градусов по Фаренгейту). Интересно, что наблюдения, проведенные с помощью спектрографа Уэбба в ближней инфракрасной области (NIRSpec), показали наличие водяного пара. Это открытие может указывать на то, что планета имеет атмосферу, несмотря на высокую температуру и близость к звезде.

Водяной пар ранее наблюдался на газообразных экзопланетах, но ни на одной каменистой экзопланете атмосфера не была обнаружена окончательно. Исследователи, однако, предупреждают, что водяной пар может исходить не от планеты, а от самой звезды, в частности, от холодных звездных пятен.

Определение источника водяного пара

Как отмечает Сара Моран, ведущий автор исследования, команда обнаружила сигнал, который почти наверняка связан с водой, но они пока не могут определить, является ли вода частью атмосферы планеты или это сигнатура от звезды. Кевин Стивенсон, главный исследователь программы, добавляет, что хотя водяной пар в атмосфере горячей каменистой планеты был бы большим прорывом, необходимо исключить звезду как источник водяного пара.

GJ 486 b примерно на 30% больше Земли и в три раза массивнее, что делает ее скалистым миром с более сильной гравитацией, чем наша планета. Он движется по орбите красной карликовой звезды чуть менее чем за 1,5 земных дня и, как ожидается, находится в приливной зоне, с постоянной дневной и постоянной ночной сторонами.

Трансмиссионная спектроскопия и поиск атмосферных признаков

Для изучения потенциального наличия атмосферы на GJ 486 b астрономы использовали просвечивающую спектроскопию. Этот метод предполагает наблюдение за планетой во время ее транзита перед звездой, что позволяет звездному свету проникать сквозь любые потенциальные атмосферные газы и запечатлевать отчетливые отпечатки, которые могут быть проанализированы для определения состава атмосферы.

Команда наблюдала два транзита, каждый из которых длился около часа, и использовала три различных метода для анализа данных. Все три метода выявили в основном плоский спектр с интригующим подъемом на самых коротких инфракрасных длинах волн. Компьютерные модели, проведенные командой с учетом различных молекул, позволили сделать вывод, что наиболее вероятным источником сигнала является водяной пар.

Гипотеза звездного пятна

Хотя водяной пар потенциально может указывать на наличие атмосферы на GJ 486 b, не менее правдоподобным объяснением является водяной пар от звезды. Удивительно, но водяной пар иногда может существовать в солнечных пятнах нашего Солнца из-за их более низкой температуры по сравнению с окружающей поверхностью. Поскольку звезда-хозяин GJ 486 b намного холоднее Солнца, в ее звездных пятнах может концентрироваться еще больше водяного пара. Это может создать сигнал, имитирующий планетарную атмосферу.

Райан Макдональд, один из соавторов исследования, объясняет, что хотя команда не обнаружила доказательств пересечения планетой каких-либо звездных точек во время транзитов, она не исключает возможности наличия звездных точек в других местах звезды. Такой сценарий мог бы запечатлеть сигнал воды в данных и проявиться как планетарная атмосфера.

Роль вулканической активности и пополнения атмосферы

Если на GJ 486 b существует атмосфера из водяного пара, то ожидается, что она будет постепенно разрушаться из-за звездного нагрева и облучения. Следовательно, если атмосфера существует, она, скорее всего, должна постоянно пополняться за счет вулканической активности, выбрасывающей пар из недр планеты. Чтобы подтвердить наличие воды в атмосфере планеты, необходимы дополнительные наблюдения для определения ее количества.

Будущие наблюдения с помощью космического телескопа «Джеймс Вебб»

Предстоящие наблюдения на космическом телескопе Джеймса Вебба могут дать дальнейшее представление о системе GJ 486 b. В рамках запланированной программы для наблюдения за дневной стороной планеты будет использоваться инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Если у планеты нет атмосферы или она очень тонкая, то самая горячая часть дневной стороны, как ожидается, будет находиться прямо под звездой. Однако если самая горячая точка смещена, это говорит о наличии атмосферы, способной циркулировать тепло.

В конечном счете, чтобы провести различие между сценариями планетарной атмосферы и звездного пятна, потребуются наблюдения на более коротких инфракрасных волнах с помощью другого инструмента «Уэбба» – Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS).

Как объясняет Кевин Стивенсон, именно сочетание нескольких инструментов позволит определить, есть ли у GJ 486 b атмосфера или нет.

Заключение

Обнаружение водяного пара в системе GJ 486 b поднимает интригующие вопросы о возможном существовании атмосферы на этой каменистой экзопланете. Хотя водяной пар может указывать на наличие атмосферы, нельзя исключать возможность того, что источником пара являются звездные пятна. Будущие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба с использованием множества инструментов будут иметь большое значение для выяснения истинной природы сигнала водяного пара и определения того, действительно ли GJ 486 b имеет атмосферу, несмотря на суровое окружение. Такое открытие станет значительным прорывом в науке об экзопланетах и нашем понимании условий, необходимых для существования планетарных атмосфер вокруг красных карликовых звезд.

NASA/Goddard Space Flight Center

Исследование сложных пылевых поясов Фомальхаута с помощью космического телескопа «Джеймс Вебб»

Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST) позволил астрономам по-новому взглянуть на пылевые пояса, окружающие близкую молодую звезду Фомальхаут. Это новаторское исследование показало существование трех вложенных друг в друга поясов, простирающихся на 23 миллиарда километров от звезды, что примерно в 150 раз превышает расстояние между Землей и Солнцем. Внешний пояс примерно в два раза больше пояса Койпера нашей Солнечной системы. Внутренние пояса, ранее невидимые, теперь обнаружены благодаря возможностям инфракрасной съемки JWST.

Раскрытие внутренних поясов Фомальгаута

Фомальгаут, самая яркая звезда в южном созвездии Piscis Austrinus, окружена пылевыми поясами, возникшими в результате столкновений между крупными телами, похожими на астероиды и кометы. Эти мусорные диски считаются архетипом для подобных структур, обнаруженных в других частях нашей галактики. Наблюдая за узорами в этих кольцах, астрономы могут составить представление о том, как может выглядеть планетарная система.

Космический телескоп Хаббл, космическая обсерватория Гершель и Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA) сделали снимки внешнего пояса вокруг Фомальхаута. Однако ни один из этих телескопов не смог обнаружить какую-либо структуру во внутренних областях. Возможности инфракрасной съемки «Уэбба» позволили астрономам впервые увидеть эти внутренние пояса.

Изучение мусорных дисков с помощью Хаббла, ALMA и Вебба

Совместные усилия «Хаббла», ALMA и «Уэбба» позволили получить исчерпывающее представление о дисках мусора вокруг различных звезд. В то время как Хаббл и ALMA много узнали о формировании и эволюции внешних дисков, возможности Вебба играют важную роль в понимании внутренних теплых областей этих дисков. Получив изображения этих областей, астрономы смогут узнать о конфигурациях планет в этих системах.

Роль гравитационных сил и невидимые планеты

Наблюдаемые пояса вокруг Фомальхаута, вероятно, образованы гравитационными силами, действующими со стороны невидимых планет. В нашей Солнечной системе Юпитер и Нептун играют аналогичную роль, формируя пояс астероидов и внутренний край пояса Койпера. По мере того, как JWST будет получать изображения большего количества систем, наше понимание конфигураций планет в других системах будет улучшаться.

История пылевого кольца Фомальгаута

Впервые пылевое кольцо Фомальгаута было обнаружено в 1983 году благодаря наблюдениям, проведенным инфракрасным астрономическим спутником НАСА (IRAS). Существование кольца было подтверждено наблюдениями субмиллиметровых телескопов, космического телескопа НАСА Spitzer и субмиллиметровой обсерватории Caltech. Обнаружение дополнительных поясов и разрывов в диске обломков Фомальгаута заставило астрономов предположить наличие планет, влияющих на эти структуры.

Значение Большого пылевого облака

JWST также получил изображение объекта, названного «большим пылевым облаком», которое может указывать на столкновение двух протопланетных тел во внешнем кольце. Это открытие, наряду с предыдущими наблюдениями «Хаббла», позволяет предположить, что пылевое облако могло возникнуть в результате катастрофического столкновения ледяных тел с выбросом огромного количества мелких пылевых частиц.

Понимание протопланетных дисков и мусорных дисков

Концепция протопланетных дисков восходит к концу 1700-х годов, когда астрономы Иммануил Кант и Пьер-Симон Лаплас независимо друг от друга предположили, что Солнце и планеты образовались из коллапсирующего и сплющивающегося газового облака под действием гравитации. Мусорные диски образовались позже, после формирования планет и рассеивания газа в этих системах. Эти диски являются свидетельством того, что небольшие тела, такие как астероиды, претерпели катастрофические столкновения, в результате которых образовались огромные облака пыли и обломков.

Наблюдения за этими пылевыми облаками дают уникальное представление о структуре экзопланетных систем. Они могут дать ценную информацию о наличии планет размером с Землю и даже астероидов, которые обычно слишком малы для индивидуального наблюдения.

Будущее исследований экзопланетных систем

Космический телескоп Джеймса Вебба уже оказал значительное влияние на наше понимание экзопланетных систем, особенно в случае с Фомальгаутом. Благодаря своим передовым возможностям получения изображений JWST продолжит изучение тонкостей мусорных дисков, протопланетных систем и небесных тел, которые их формируют.

По мере изучения большего количества мусорных дисков астрономы будут совершенствовать свои знания о том, как формируются и эволюционируют планетные системы с течением времени. Эта информация будет иметь жизненно важное значение в нашем постоянном поиске потенциально пригодных для жизни планет и в более широком стремлении понять наше место во Вселенной.

Последствия для поиска внеземной жизни

Открытие таких сложных структур, как вложенные пояса Фомальгаута и большое пылевое облако, дает возможность заглянуть в потенциальное разнообразие экзопланетных систем в нашей галактике. По мере того, как растет наше понимание этих систем, растет и наша способность определять среду, в которой потенциально может существовать жизнь.

Изучение мусорных дисков и связанных с ними планетных систем – важнейший шаг в поисках внеземной жизни. Узнав больше об условиях и конфигурации этих систем, ученые смогут лучше сфокусировать свои поиски пригодных для жизни миров и внеземной жизни.

Заключение

Наблюдения Фомальгаута с помощью космического телескопа «Джеймс Вебб» позволили получить множество новой информации о пылевых поясах, окружающих эту молодую звезду. Открыв ранее невидимые внутренние пояса и пролив свет на сложные структуры этих мусорных дисков, JWST продвинул наше понимание экзопланетных систем и их потенциала для укрытия жизни. По мере продолжения изучения мусорных дисков астрономы будут совершенствовать свои знания о формировании и эволюции планетных систем, расширяя наши возможности по изучению огромной и разнообразной Вселенной вокруг нас.

NASA/Goddard Space Flight Center

Разгадка тайны черной дыры, пожирающей звезду в нашем космическом соседстве

В революционном открытии астрономы Массачусетского технологического института идентифицировали событие приливного разрушения (TDE) в инфракрасном диапазоне длин волн, обнаружив сверхмассивную черную дыру, пожирающую звезду в галактике NGC 7392. Расположенное на расстоянии примерно 137 миллионов световых лет от Земли, это событие является самым близким TDE из когда-либо наблюдавшихся, и оно может дать ценные сведения о черных дырах и их галактиках-хозяевах. В этой статье мы рассмотрим подробности этого необычного открытия и его последствия для нашего понимания Вселенной.

Инфракрасные наблюдения открыли скрытую TDE

В то время как астрономы идентифицировали около 100 TDE в далеких галактиках по вспышкам света в рентгеновском и оптическом излучении, это недавно открытое событие, названное WTP14adbjsh, было обнаружено в инфракрасном диапазоне. Традиционные исследования, скорее всего, пропустили это TDE из-за затемняющего эффекта пыли внутри галактики, которая поглощала рентгеновские и ультрафиолетовые лучи и излучала тепло в инфракрасном диапазоне.

Исследовательская группа использовала архивные данные миссии НАСА NEOWISE, чтобы определить яркую вспышку в небе, которая произошла в конце 2014 года. После изучения различных астрофизических процессов, которые могли бы вызвать подобную вспышку, они пришли к выводу, что это событие было TDE, причем самым близким из когда-либо наблюдавшихся.

Влияние типов галактик на наблюдения TDE

WTP14adbjsh была обнаружена в молодой, звездообразующей галактике, что довольно необычно, поскольку большинство TDE наблюдались в более спокойных, «зеленых» галактиках. Ожидалось, что в звездообразующих галактиках, известных как «голубые» галактики, будут наблюдаться TDE из-за обилия топлива, предоставляемого новообразованными звездами для потребления центральной черной дырой. Однако из-за обилия пыли в этих галактиках астрономам было сложно обнаружить TDE с помощью обычных рентгеновских и оптических методов.



Это новое открытие показывает, что инфракрасные наблюдения могут стать ключом к обнаружению новых TDE в активных звездообразующих галактиках. По словам Кристоса Панагиоту, постдока из Института астрофизики и космических исследований имени Кавли Массачусетского технологического института, «обнаружение этой близкой TDE означает, что, по статистике, должна существовать большая популяция таких событий, которые традиционные методы не замечают».

Выявление характеристик галактики-хозяина и ее черной дыры

Используя данные с различных телескопов, исследователи подсчитали, что сверхмассивная черная дыра в центре NGC 7392 имеет массу, примерно в 30 миллионов раз превышающую массу Солнца. Эта черная дыра почти в десять раз больше, чем та, что находится в центре нашей галактики, хотя черные дыры могут достигать 10 миллиардов солнечных масс.

Галактика-хозяин, NGC 7392, является активной звездообразующей галактикой, рождающей новые звезды и производящей значительное количество пыли. Эта пыль, обнаруживаемая в инфракрасном диапазоне длин волн, была ответственна за затемнение рентгеновского и ультрафиолетового излучения от TDE в звездообразующих галактиках.

Последствия открытия и будущие исследования

Обнаружение WTP14adbjsh высветило потенциал инфракрасных наблюдений для выявления ранее скрытых TDE в звездообразующих галактиках. Этот новый подход может обеспечить более полное понимание черных дыр и галактик, принимающих их, а также роли TDEs в этих системах.

Суви Гезари, младший астроном и председатель научного штаба Научного института космического телескопа в Мэриленде, которая не принимала участия в исследовании, отметила: «Тот факт, что оптические и рентгеновские исследования пропустили эту светящуюся TDE на нашем собственном заднем дворе, очень нагляден и показывает, что эти исследования дают нам лишь частичную перепись всего населения TDE". Она также подчеркнула важность инфракрасных исследований для выявления затемненных TDE в пыльных, звездообразующих галактиках.

Расширение нашего понимания черных дыр и эволюции галактик

Открытие WTP14adbjsh дает ценное представление о роли черных дыр в эволюции галактик. Обнаружив больше TDE в звездообразующих галактиках с помощью инфракрасных наблюдений, исследователи смогут глубже изучить связь между черными дырами и формированием звезд, а также влияние TDE на рост черных дыр.

Кроме того, наблюдение TDEs в различных типах галактик может способствовать нашему пониманию факторов, влияющих на возникновение и частоту этих событий. По мере того, как мы будем продолжать обнаруживать все больше TDE в нашем космическом районе, мы сможем уточнить наши модели и теории о черных дырах, TDE и эволюции галактик.

Будущее исследований TDE и инфракрасной астрономии

Обнаружение WTP14adbjsh является важной вехой в области исследования TDE и инфракрасной астрономии. В будущем исследователи могут использовать более совершенные инфракрасные телескопы и аналитические методы для обнаружения дополнительных TDE в нашей космической окрестности, а также в более отдаленных галактиках.

Кроме того, успех данного исследования может вдохновить на разработку новых исследовательских инициатив и сотрудничество, что расширит наше понимание Вселенной и роли черных дыр в космосе. Постоянно совершенствуя методы наблюдений и теоретические основы, мы сможем открыть новые открытия и углубить наши знания о сложных процессах, формирующих Вселенную.

Заключение

Обнаружение близкой TDE WTP14adbjsh в инфракрасном диапазоне длин волн открыло новое окно в изучении черных дыр и вмещающих их галактик. Это революционное открытие демонстрирует возможности инфракрасных наблюдений для обнаружения ранее скрытых TDE в звездообразующих галактиках, предлагая ценную информацию о взаимосвязи между черными дырами, TDE и эволюцией галактик. Поскольку исследователи продолжают изучать Вселенную с помощью инфракрасной астрономии, мы можем ожидать новых открытий, которые улучшат наше понимание космоса и его бесчисленных тайн.

Massachusetts Institute of Technology

Разгадка хитросплетений галактических пузырей

Галактические пузыри – это колоссальные структуры, состоящие из высокоэнергетического газа, которые простираются далеко над и под центром галактики Млечный Путь. Эти образования, известные под общим названием «пузыри Эроситы» и «пузыри Ферми», привлекли внимание астрономов, поскольку в них содержится ключ к разгадке истории звездообразования и происхождения Млечного Пути. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, проведенное группой специалистов из Университета штата Огайо, пролило свет на сложность этих галактических пузырей, показав, что они гораздо сложнее, чем считалось ранее.

Изучение окологалактической среды

Окологалактическая среда (ОГС) – это газообразная область, окружающая галактики, и она играет важнейшую роль в понимании формирования и эволюции Млечного Пути. Основной целью исследования было изучить свойства CGM и оценить различия между регионами внутри галактических пузырей и за их пределами. Исследователи с удивлением обнаружили, что температуры в этих регионах были практически одинаковыми, что противоречит предыдущим предположениям о том, что газ внутри пузырей нагревался ударными волнами при изгнании из галактики.

Характеристика галактических пузырей

Команда исследователей под руководством Анджали Гупта и Смиты Матхур проанализировала 230 архивных наблюдений, сделанных в период с 2005 по 2014 год спутником Suzaku, совместной миссией НАСА и Японского агентства аэрокосмических исследований. Изучив диффузную эмиссию (электромагнитное излучение газа очень низкой плотности) галактических пузырей и окружающих их горячих газов, исследователи смогли более детально охарактеризовать эти структуры.

Происхождение галактических пузырей

Точное происхождение галактических пузырей было предметом споров в научном сообществе. Однако данное исследование предоставляет существенные доказательства того, что эти структуры образовались в результате ядерной звездообразующей активности, а не деятельности сверхмассивной черной дыры. Исследователи обнаружили в оболочках изобилие несолнечных соотношений неон-кислород и магний-кислород, что подтверждает теорию о том, что пузыри были созданы в результате инжекции энергии массивных звезд и других астрофизических явлений.

Будущие исследования галактических пузырей

Исследование открыло новые пути для изучения свойств галактических пузырей. Исследователи планируют использовать данные предстоящих космических миссий для дальнейшего описания этих структур и разработать инновационные методы анализа существующих данных. Совершенствуя свои модели, ученые смогут лучше понять формирование структуры пузыря, ограничить температуру и изучить искомые показатели выбросов.

Заключение

Недавнее исследование галактических пузырей углубило наше понимание этих удивительных структур и их роли в формировании и эволюции Млечного Пути. Исследование показало, что галактические пузыри более сложны, чем считалось ранее, и их происхождение связано с ядерной звездообразующей деятельностью, а не с деятельностью сверхмассивных черных дыр. По мере того как ученые продолжают изучать эти структуры и совершенствовать свои модели, наши знания о Вселенной и ее тайнах будут расширяться, давая ценные сведения об истории и будущем нашей галактики.

Ohio State University

Раскрывающийся свет GJ 1214b: секреты атмосферы субнептуновой планеты

Космос всегда был источником интриг и очарования, хранилищем тайн, ожидающих разгадки. Уже более десяти лет астрономы обращают свое внимание на GJ 1214b, экзопланету, расположенную в 40 световых годах от Земли. Закрытая густой дымкой, которая долгое время мешала нашему взгляду, GJ 1214b была манящей небесной загадкой. Однако последние достижения космической техники, в частности космический телескоп НАСА имени Джеймса Вебба (JWST), позволили пробиться сквозь эту загадку и получить беспрецедентные сведения об атмосфере этого далекого мира.

Расшифровка дымки с помощью JWST

JWST, продукт значительного прогресса в технологии телескопов, открывает новую перспективу в наших поисках космических знаний. Его инфракрасная технология позволяет увидеть планетарные объекты и атрибуты, которые ранее были скрыты дымкой, облаками или космической пылью. Этот прорыв стал катализатором поиска пригодных для жизни планет и ранних галактик, открывая широкие возможности для исследования космоса.

Используя возможности JWST, группа исследователей смогла тщательно изучить атмосферу GJ 1214b таким образом, который ранее был невозможен. Измеряя тепло, которое она излучает при обращении вокруг звезды-хозяина, команда смогла изучить GJ 1214b в совершенно новом свете.

Раскрытие субнептуновой экзопланеты

Субнептуновые планеты, относящиеся к категории больших, чем Земля, но меньших, чем Нептун, являются наиболее распространенным типом планет в Млечном Пути. Однако в нашей Солнечной системе нет ни одной из них. Среди этого класса небесных тел GJ 1214b представляет особый интерес благодаря своей близости к яркой, но небольшой звезде-хозяину, что делает ее главным кандидатом для атмосферных наблюдений.

Последние выводы исследователей, опубликованные в уважаемом журнале Nature 10 мая 2023 года, подчеркивают революционное достижение. Впервые в истории свет, излучаемый субнептуновой экзопланетой, был непосредственно обнаружен. Эта веха знаменует собой значительный поворот в нашем понимании таких планет.

Состав атмосферы GJ 1214b

Хотя негостеприимная температура GJ 1214b исключает возможность существования жизни, как мы ее знаем, обнаружение состава ее атмосферы вызвало научный интерес. Согласно результатам исследования, атмосфера GJ 1214b, вероятно, содержит водяной пар, потенциально в значительных количествах, и состоит в основном из молекул тяжелее водорода.

Это революционное открытие положило начало новой главе в изучении субнептуновых планет. Данные, полученные исследователями, позволили сделать интересный вывод: свет планеты исчезает по мере ее движения за звездой-хозяином, что никогда ранее не наблюдалось ни для этой планеты, ни для любой другой из ее класса.

Новый подход к наблюдению за атмосферами планет

Для изучения GJ 1214b исследователи применили новый метод, известный как наблюдение фазовой кривой. Измеряя инфракрасный свет, который GJ 1214b испускала в течение примерно 40 часов, что соответствует ее орбитальному периоду, они смогли отследить переход тепла с одной стороны планеты на другую. Распределение этого тепла в значительной степени зависит от состава атмосферы, тем самым открывая новое окно в атмосферу планеты.

Является ли GJ 1214b потенциальным водным миром?

Вопрос о существовании воды на GJ 1214b давно интригует астрономов. Прошлые наблюдения космического телескопа НАСА «Хаббл» позволили предположить, что GJ 1214b может быть водным миром – неофициальный термин, обозначающий планету со значительным количеством воды. Последние данные JWST выявили признаки наличия воды, метана или комбинации обоих веществ, которые соответствуют тонкому поглощению света в диапазоне длин волн, наблюдаемых JWST.

Важно отметить, что для окончательного определения точного состава атмосферы GJ 1214b потребуются дальнейшие исследования. Тем не менее, существующие доказательства указывают на возможность наличия значительного количества воды, что укрепляет гипотезу о том, что GJ 1214b является потенциальным водным миром.

Необычная отражательная способность GJ 1214b

В дополнение к выводам о возможном присутствии воды стало известно еще об одном интригующем открытии: исключительная отражательная способность GJ 1214b. Вопреки первоначальным ожиданиям, температура экзопланеты оказалась ниже, чем предполагалось, что говорит о том, что что-то в ее атмосфере отражает свет, а не поглощает его.

Эта неожиданная отражательная способность поднимает множество вопросов и открывает новые пути для будущих исследований. Одним из таких направлений может стать более тщательное изучение высотных аэрозолей, образующих дымку или, возможно, облака в атмосфере GJ 1214b.

Переосмысление атмосферной дымки

Ранее предполагалось, что дымка в атмосфере GJ 1214b может быть образована темным, похожим на сажу веществом, которое поглощает свет. Однако недавнее открытие об отражательной способности экзопланеты ставит под сомнение эту теорию. Причина такой отражательной способности остается неясной, и вещества, составляющие дымку или облака, еще не идентифицированы.

Это неожиданное открытие, хотя и озадачивает, является свидетельством постоянно развивающейся природы космических исследований. Он подчеркивает необходимость продолжения исследований и инноваций в этой области для полного понимания сложностей этих далеких миров.

Заключение

Изучение GJ 1214b с помощью передовых возможностей JWST пролило новый свет на тайны субнептуновых экзопланет. Полученные результаты не только расширили наши представления об этих небесных телах, но и открыли новые пути для будущих исследований.

Хотя обнаружение водяного пара в атмосфере GJ 1214b и ее неожиданная отражательная способность продолжают привлекать научное любопытство, они служат напоминанием о том, как много еще предстоит открыть. По мере того, как мы продолжаем проникать сквозь космическую завесу, каждое открытие приближает нас на один шаг к пониманию огромного и запутанного гобелена нашей Вселенной.

Изучение GJ 1214b знаменует собой скачок вперед в исследовании экзопланет, переосмысливая то, что мы думали, что знаем, и расширяя границы нашего понимания небесных явлений. Продолжая раскрывать тайны космоса, мы с нетерпением ждем, что нам покажет свет других далеких миров.

University of Maryland

Расшифровка загадки суперземель через объектив TOI-2096

С самого рассвета человечества небеса привлекают наше коллективное любопытство. Тайны космоса продолжают разгадываться по мере того, как мы выходим за пределы нашей планеты и Солнечной системы, устремляя свой взор в непостижимые просторы Вселенной. В нашем стремлении к знаниям и пониманию мы сосредоточились на интригующей планетарной системе, которая несет в себе критические последствия для механизмов формирования «суперземель». В центре внимания исследователей из Льежского университета и Национального исследовательского совета Испании (CSIC) находится уникальная планетарная система TOI-2096, расположенная на расстоянии 150 световых лет от Земли.

Звездный взгляд TESS

Открытие этой двойной планетной системы стало возможным благодаря усердным наблюдениям телескопа НАСА TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Как следует из названия, TESS выполняет миссию по обнаружению планет, вращающихся вокруг ярких звезд в окрестностях нашей Солнечной системы, используя транзитный метод. Этот метод предполагает непрерывный мониторинг звездной яркости тысяч звезд и наблюдение за любым незначительным снижением яркости, которое может указывать на транзит планеты перед звездой-хозяином.

Задача грандиозная, и, несмотря на передовые возможности миссии TESS, она требует помощи наземных телескопов для подтверждения планетарной природы обнаруженных сигналов. Чтобы подтвердить и описать небесные тела TOI-2096 b и TOI-2096 c, исследователи прибегли к помощи международного консорциума наземных телескопов, причем большая часть транзитных данных была получена с помощью телескопов проектов TRAPPIST и SPECULOOS под управлением Льежского университета.

Тонкости системы TOI-2096

Тщательно проанализировав собранные данные, исследователи обнаружили, что эти две планеты, TOI-2096 b и TOI-2096 c, обращаются вокруг своей звезды-хозяина по резонансным орбитам. Эта уникальная конфигурация подразумевает, что на каждую орбиту внешней планеты внутренняя планета совершает два оборота вокруг звезды. Такая специфическая конфигурация приводит к интенсивному гравитационному взаимодействию между планетами, что приводит к изменению времени их транзитов, и это явление может проложить путь к будущему определению массы планет с помощью больших телескопов.

Внутренняя планета системы TOI-2096 b, находящаяся на расстоянии 150 световых лет от нас, всего в 1,2 раза больше Земли. Ее интригующий размер и вероятный состав позволили классифицировать ее как «суперземлю». По предположениям исследователей, она может быть зеркальным отражением Земли, поскольку имеет преимущественно каменистую структуру и, возможно, покрыта тонкой атмосферой. Вторая планета, TOI-2096 c, имеет радиус в 1,9 раза больше радиуса Земли, что составляет 55% от размера Нептуна, что позволяет отнести ее к категории «мини-Нептун». Эти небесные тела, состоящие из каменистого и ледяного ядра, покрытого протяженной атмосферой, богатой водородом или водой, сродни Урану и Нептуну в нашей Солнечной системе.

Понимание механизма формирования суперземель

Огромные размеры этих планет привлекли внимание астрономов, прежде всего, из-за их малочисленности по сравнению с теоретическими предсказаниями. Это несоответствие между наблюдаемыми и теоретическими значениями служит дразнящей загадкой для исследователей, делая эти планеты невероятно значимыми для дальнейшего изучения. В настоящее время процесс формирования суперземель и мини-нептунов остается окутанным тайной, а существующие модели не дают исчерпывающего объяснения. Посреди этой теоретической головоломки TOI-2096 предстает в качестве золотого стандарта. Будучи единственной известной системой, обладающей супер-Землей и мини-нептуном именно тех размеров, где модели противоречат друг другу, она обладает потенциалом для выяснения механизмов, лежащих в основе формирования этих планетных систем.

Перспективы и последствия

Помимо вклада в понимание формирования планет, планеты TOI-2096 также перспективны для изучения потенциальных атмосфер. Учитывая их относительные размеры относительно звезды-хозяина и яркость звезды, планеты TOI-2096 b и c являются одними из главных претендентов на детальное исследование атмосферы с помощью космического телескопа Джеймса Вебба (JWST). Благодаря скоординированным усилиям с другими университетами и исследовательскими центрами ученые намерены оперативно начать эти исследования, которые могут подтвердить существование атмосферы, обширной или нет, вокруг этих планет. Это может дать нам важнейшие сведения о механизме их формирования.

В заключение

От первых астрономов, наблюдавших за созвездиями на ночном небе, до современных ученых, смотрящих в объективы мощных телескопов, наше увлечение космосом остается таким же сильным, как и прежде. С открытием системы TOI-2096 мы приблизились к разгадке тайны формирования сверхземли, что является свидетельством силы совместных исследований и сложного технологического оборудования, имеющегося в нашем распоряжении. Каждое новое открытие подпитывает наше стремление понять космос, и мы продолжаем углубляться в тайны, которые хранит Вселенная. История TOI-2096 еще далека от завершения; более того, она может стать началом новой главы в нашем понимании космоса. Небесный танец этих планет будет и дальше завораживать исследователей, их сложное па-де-де поможет нам лучше понять огромную Вселенную, которую мы населяем.

University of Liege