Космический телескоп «Джеймс Уэбб» получил наиболее полное изображение одного из интереснейших для наблюдения в любительские телескопы объектов — планетарной туманности Кольцо (M57). Это разлетевшаяся оболочка звезды крупнее нашего Солнца, которая завершила свой жизненный путь — очень яркий, красочный и привлекательный объект для наблюдений. А для профессиональных астрономов туманность Кольцо это лаборатория для изучения финала эволюции звёзд.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: NASA / ESA / CSA / JWST Ring Nebula Team / Roger Wesson

Новое изображение туманности Кольцо получено с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam и набора узкополосных фильтров. В центре картинки обнаружился белый карлик — это всё, что осталось после сброса внешней оболочки звезды на последних стадиях её эволюции. Когда-нибудь подобное произойдёт с нашим Солнцем. Оно превратится в красного гиганта с чрезмерно раздутой оболочкой и в один из моментов сбросит её. Газ и вещество разлетятся по Солнечной системе, сметая на своём пути всё, включая и атмосферу Земли.

Но со стороны всё выглядит красиво, особенно в таких подробностях, как представил «Уэбб» — с завихрениями и сгустками в областях, где оболочка звезды сталкивалась с холодным газом в пространстве. По этой картине учёные могут восстановить динамику разлёта оболочки, однако и это не всё. Приборы «Уэбба» позволяют проводить спектральный анализ вещества, тем более что туманность Кольцо находится почти рядом с нами (по меркам Вселенной) — до неё примерно 2,5 тысячи световых лет. Учёные получили раскладку по химическому составу вещества оболочки и, например, удивились обилию молекул с соединением углерода.

«С научной точки зрения мне очень интересно узнать, как звезда превращает свою газообразную оболочку в эту смесь простых и сложных молекул и пылевых сгустков, и эти новые наблюдения помогут нам это выяснить», — поделился один из авторов исследования.

Астроном Иштван Сапуди (István Szapudi) из Института астрономии Гавайского университета опубликовал расчёты, согласно которым климатические изменения на Земле можно остановить потенциально доступным способом. Для этого между Землёй и Солнцем надо разместить что-то вроде зонтика, например, полотно из графена. Но изюминка идеи заключается в другом. В качестве якоря для зонтика учёный предложил использовать астероид, припаркованный в точке Лагранжа L₁.

Источник изображения: Brooks Bays/UH Institute for Astronomy

Идея борьбы с глобальным потеплением с помощью поглощения части солнечного света не нова и, в общем-то, всегда лежала на поверхности. К счастью или нет, власти ведущих стран Земли не спешат реализовывать тот или иной проект. Последствия плохо просчитанных действий на этом направлении могут накликать на наши головы другие проблемы, а мы и с текущими пока не очень-то справляемся.

Главная идея Иштвана Сапуди заключается в том, что в космос не нужно будет доставлять с Земли неимоверный по тяжести груз для удержания зонтика. Якорь можно будет найти в космосе, благо NASA уже испытало возможность ударного воздействия на астероиды для изменения их траектории. Достаточно будет найти подходящий астероид и направить его в точку Лагранжа L₁ между Землёй и Солнцем. Размещение астероида в L₁ в качестве противовеса уменьшит общую массу полезной нагрузки (собственно экрана) до 35 тыс. т. Вся конструкция вместе с якорем будет весить 3,5 млн т. Но это примерно в 100 раз легче, чем если бы зонтик свободно летал в пространстве без привязи.

Сегодня с технической точки зрения такой проект неосуществим. Однако предложенная астрономом версия уже на шаг ближе к реализации, поскольку на несколько порядков снижает ограничения по массе выводимой в космос полезной нагрузки. Прорыв в производстве графена и относительно небольшая затенённость, которая нужна для предотвращения глобального потепления (поглощение от 1 % до 2 % солнечного света), могут дать нам шанс смягчить последствия изменения климата, пока мы не получим иное и более надёжное средство для решения этой проблемы.

Сатурн является очень большой планетой, которая массивнее Земли почти в 100 раз. Несмотря на это, Сатурн уступает по размерам Юпитеру почти в три раза. В свете этого и новых исследований некоторые астрофизики задумались о том, насколько в действительности Сатурн соответствует тому, чтобы классифицироваться как планета-гигант.

Источник изображения: NASA, ESA, CSA, STScI

Как правило, астрономы и общественность относят Сатурн и Юпитер к одной категории планет-гигантов. Обе планеты очень массивны, каждая из них имеет значительные запасы газообразного водорода и гелия, которые являются основной частью их атмосфер. Кроме того, эти планеты располагаются в Солнечной системе рядом друг с другом.

Более углубленные исследования, проведённые с помощью автоматической межпланетной станции «Кассини» (Cassini) и зонда «Юнона» (Juno), позволили выявить ряд существенных различий между Юпитером и Сатурном, например, в количестве тяжёлых элементов, находящихся глубоко внутри планет. Кроме того, Юпитер в три раза массивнее Сатурна, что, в общем-то, также имеет большое значение.

В новой статье, которая в скором времени появится в журнале Astronomy & Astrophysics Letters, Равит Хеллед (Ravit Helled), астрофизик из Центра теоретической астрофизики и космологии Цюрихского университета в Швейцарии, высказал мнение о том, что в Солнечной системе есть только один настоящий газовый гигант — Юпитер. Уран и Нептун классифицируются как ледяные гиганты, поскольку они в основном состоят из элементов, отличных от водорода и гелия. Что касается Сатурна, то, по мнению Хелледа, планета не является настоящим газовым гигантом.

Процесс формирования гигантской планеты очень сложен, поскольку ранняя Солнечная система представляла место, в котором скопилось большое количество разного материала, кружившего вокруг растущего в центре Солнца. Преимущественно это был водород и гелий с небольшим количеством более тяжёлых элементов. Когда молодое Солнце начало нагреваться, весь водород и гелий удалились из системы. Единственный вариант, при котором планета могла продолжить набирать массу, особенно за счёт водорода и гелия, заключается в том, что эта планета к моменту нагревания звезды уже должна была стать достаточно большой. Чем больше планета, тем сильнее её гравитационное притяжение, позволяющее накапливать массу за счёт находящегося поблизости материала.

Ранние исследования предполагали, что Юпитер и Сатурн достигли определённой критической стадии, необходимой для быстрого накопления огромного количества массы за относительно короткий срок. Однако Юпитеру в этом плане повезло больше. Критический порог, при котором планета может получить экспоненциальное количество водорода и гелия, приблизительно соответствует массе в 100 раз выше массы Земли. Юпитер с лёгкостью превышает это значение, а значит, значительную часть массы планета приобрела ещё до того, как водород и гелий удалились из Солнечной системы из-за нагрева звезды.

По мнению Хелледа, у Сатурна никогда не было шансов стать настоящим гигантом. Уран и Нептун также были слишком малы, чтобы соперничать с Юпитером за звание планеты-гиганта. Что касается Сатурна, то его масса была достаточной для притяжения значительного количества водорода и гелия за счёт гравитации, но не настолько, чтобы этот процесс протекал в ускоренном темпе, благодаря чему планета могла бы стать значительно массивнее.

На основе этого Хеллед заявил, что Сатурн является несостоявшимся гигантом. По его мнению, единственной планетой-гигантом в Солнечной системе можно считать Юпитер. Это также может означать, что, несмотря на сходства, Юпитер и Сатурн развивались совершенно разными путями, что объясняет их различия, выявленные в ходе более глубоких исследований. Разница в развитии этих планет может помочь учёным понять, как развивалась Солнечная система, а также как возникали звёздные системы по всей галактике.

В системе звезды AU Микроскопа (AU Microscopii) в 32 световых годах от Земли молодая звезда термоядерными вспышками сдувает атмосферу с ближайшей к себе планеты AU Mic b. Первое наблюдение «Хаббла» за экзопланетой полтора года назад не показало ничего необычного, тогда как свежий снимок AU Mic b обнаружил чудовищные водородные шлейфы за планетой и перед ней, что указало на внезапное лишение её значительной части атмосферы.

Экзопланета в системе AU Микроскопа в представлении художника. Источник изображения: NASA, ESA, and Joseph Olmsted (STScI)

Ранее учёные никогда не фиксировали настолько сильных отличий между наблюдениями одного и того же объекта (экзопланеты) с такой небольшой разницей во времени. Экзопланета должна была примерно одинаково «пылить» своей атмосферой тогда и сегодня.

«Мы никогда не видели, чтобы за такой короткий период времени при прохождении планеты перед своей звездой уход атмосферы переходил от совершенно неразличимого к явно обнаруживаемому, — сказала Кили Рокклифф (Keighley Rockcliffe) из Дартмутского колледжа в Ганновере, штат Нью-Гэмпшир. — Мы действительно ожидали чего-то очень предсказуемого, повторяющегося. Но это оказалось странным. Когда я впервые увидела это, я подумала: "Этого не может быть"».

Возраст звезды AU Mic составляет менее 100 млн лет. Это красный карлик, меньше и холоднее Солнца, но молодой возраст звезды сказывается на её характере. Он поистине взрывной! В её недрах происходят частые и активные термоядерные реакции, порождающие вспышки, кратно превосходящие по мощности вспышки на Солнце. Ситуацию усугубляет то, что экзопланета AU Mic b вращается очень близко к звезде — на удалении менее 10 млн км, что в десять раз ближе орбиты Меркурия.

Сочетание близости планеты к своей звезде с активностью самой звезды позволяет учёным наблюдать систему в экстремальном взаимодействии. На основе наблюдений можно изучить граничные условия параметров сохранения планетами атмосферы. В конечном итоге нам интересно и полезно знать, насколько велики шансы у экзопланет сохранить свою атмосферу, чтобы у неё появился шанс зародить биологическую жизнь.

«Это откровенно странное наблюдение является своего рода стресс-тестом для моделирования и физики планетарной эволюции. Это наблюдение очень интересно, потому что мы получаем возможность исследовать взаимодействие между звездой и планетой в самом экстремальном режиме», — сказала астроном.

Экзопланета AU Mic b представляет собой газовый мир размерами с Нептун или в четыре раза больше Земли. Если звезда продолжит сдувать с неё атмосферу с замеченной интенсивностью, то из газового гиганта она может превратиться в скалистое тело мало пригодное для зарождения жизни. Впрочем, её близость к звезде даже с учётом того, что это красный карлик, не оставляет шансов на появление там той жизни, которая нам известна. Но как пример для уточнения моделей эволюции планетарных атмосфер — это очень удачное открытие и оно готово пролить толику света на тайны Вселенной.

На юго-западе Китая стартовала опытная эксплуатация крупнейшего в мире солнечного радиотелескопа. За активностью нашего светила будет следить массив из 313 шестиметровых антенн, расположенных по кругу диаметром 3,14 км. Приближается пик очередного максимума солнечной активности, и китайские учёные готовятся встретить его во всеоружии.

Источник изображений: VCG

Для изучения активности Солнца Китай создаёт сеть наблюдения «Меридиан». Впрочем, новые инструменты будут также наблюдать другие объекты во Вселенной — от пульсаров до околоземных астероидов. Но главной целью для изучения будет оставаться Солнце. Удивительно, но только в 70-х годах прошлого века мы узнали о таком явлении, как коронарный выброс массы Солнца. Засечь с Земли выброс вещества Солнца обычными средствами наблюдения нельзя и, тем более, невозможно сразу определить, в каком направлении стартовала солнечная плазма.

Для околоземных объектов — спутников и космических экипажей — поток высокоэнергичных частиц солнечного ветра и коронарной массы может представлять опасность. К примеру, это уже не раз сбивало спутники Starlink с орбиты — они испытывали торможение в потоке солнечных частиц и сходили с орбиты. Наконец, от солнечной погоды зависит качество связи и управление и, в перспективе, от неё будут сильно зависеть длительные экспедиции, например, к Марсу.

Комплекс антенных решёток Daocheng Solar Radio Telescope (DSRT) в уезде Даочэн на плато в провинции Сычуань построен и сдан в эксплуатацию в конце прошлого года. До лета он проходил настройку приборов и формально введён в работу 14 июля. Массив 6-метровых антенн работает как одно большое радиозеркало диаметром 3,14 км. Все антенны согласованы по фазе, и алгоритм собирает сигналы с каждой из них в одно изображение высокого разрешения.

Короткопериодическая комета 12P/Понса–Брукса внезапно в 100 раз увеличила яркость, на что первым обратил внимание астроном из Венгрии. Позже открытие подтвердили астрономы из Великобритании. Вероятнее всего, комета выбросила огромную массу вещества, что увеличило её отражательную способность, но на её удалении от Солнца такого обычно не происходит. При этом комета стала похожа на космический корабль «Тысячелетний сокол» Хана Соло из «Звёздных войн».

Источник изображения: Comet Chasers/Faulkes Telescope Project/Las Cumbres Observatory/Reuters/Insider

Комета 12P/Понса–Брукса приближается к Солнцу и становится видна с Земли в бинокли и даже невооружённым глазом каждые 70 с небольшим лет. Открыта она 12 июля 1812 года французским астрономом Жан-Луи Понсом. Комета относится к тем космических объектам, которые можно увидеть лишь раз в жизни. На самое близкое расстояние к Земле комета подойдёт 2 июня 2024 года, когда её можно будет наблюдать без телескопа. Она будет видна в бинокль и, возможно, даже невооружённым глазом.

Ещё более захватывающим зрелищем обещает оказаться наблюдение кометы 12P/Понса–Брукса 8 апреля 2024 года, когда ожидается полное солнечное затмение. Но что же с выбросом вещества кометы сейчас?

Источник изображения: Comet Chasers/Faulkes Telescope Project/Las Cumbres Observatory

Происходящее с кометой заставляет заново рассмотреть гипотезу, что такие объекты могут нести в себе воду в жидком состоянии, а не только пыль, газ и лёд. Это также может стать ответом на загадку, почему на Земле оказалось достаточно воды для зарождения биологической жизни, а также определить сам способ занесения жизни на планету.

«Когда вы видите, что делает эта комета, вы не можете объяснить это, не сказав: “Помимо твердых тел и газов, внутри кометы есть жидкость, которая заставляет ее вести себя таким необычным образом”», — сказал астроном Ричард Майлз (Richard Miles) из Британской астрономической ассоциации.

Орбита кометы 12P/Понса–Брукса. Источник изображения: Википедия

По мнению другого специалиста, Кэрри Холт (Carrie Holt) из Университета Мэриленда, которое она высказала в интервью журналу Scientific American, комета, скорее всего, выбросила в космос 10 млрд кг пыли и льда.

Большинству людей комета 12P/Понса–Брукса откроется только в следующем году, но астрономы любители с телескопами уже сейчас могут её наблюдать в созвездии Дракона.

Почти сто лет для классификации галактик астрономы пользуются так называемой последовательностью Хаббла. Она не идеальна, но в целом отражает представления земной науки об основных формах галактических структур. Однако эта диаграмма не показывает главного — эволюционной связи между теми или иными формами галактик. Восполнить этот пробел поможет наблюдение австралийского учёного, который сообщил, что открыл основные фазы эволюционного развития галактик.

Пример слияния двух галактик. Источник изображения: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA

Согласно диаграмме Хаббла, галактики делятся на три большие категории: без спиралевидных рукавов, со спиралями и с перемычками. Отдельно можно выделить линзовидные галактики S0 с явной сферической центральной частью и диском из звёзд и вещества. Можно предположить, что эволюция и гравитация движут сферические галактики к линзовидным и, затем, к спиральным с перемычкой или без неё. Профессор Алистер Грэм (Alister Graham) из Swinburne Astronomy Online показал, что последовательность перехода из одной формы в другую может быть совершенно иной, о чём он подготовил статью для журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Последовательность Хаббла. Источник изображения: Википедия

В своём исследовании профессор Грэм проанализировал оптические изображения 100 близлежащих галактик, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», и инфракрасные изображения этих же галактик, полученные с помощью космического телескопа «Спитцер». Сравнивая их звёздную массу и массу центральной чёрной дыры, он обнаружил два типа линзовидных галактик — бедные пылью старые галактики и богатые пылью галактики — и у каждых из них свой эволюционный путь.

На основе сделанных наблюдений и, в частности, изучения сливающихся галактик (отдельный привет галактике Андромеда, которая находится на встречном курсе с Млечным Путём), учёный сделал вывод, что слияние двух спиральных галактик порождает богатые пылью линзовидные галактики. Это в некотором роде обратный отсчёт на последовательности Хаббла. Образованные таким способом богатые пылью линзовидные галактики имеют более крупные центральные области (сфероиды) и более крупные чёрные дыры в центре, чем спиральные галактики, из слияния которых они произошли.

Бедные пылью линзовидные галактики развиваются по-другому. Они медленно накапливают газ и вещество из окружающего пространства, и это может гравитационно возмущать их диск, вызывая образование спиральных рукавов и, подпитывая звёздообразование, в конечном итоге изменяет их структуру и форму (на изображении ниже это показано при переходе от жёлто-оранжевых кружков к голубым со спиралями).

Пути эволюции галактик согласно новому исследованию. Источник изображения: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Такой могла быть наша галактика миллиарды лет назад — бедным захолустным образованием без спиральной структуры, пока не вобрала в себя вещество и ряд карликовых галактик, и не стала отличным спиралевидным домом для Земли и не только. Но вот встреча с Андромедой через 4–6 млрд лет может пройти бурно, хотя учёные уверены, что мы объединимся с ней в целом без последствий для большинства звёздного населения каждой из этих галактик.

Дальнейшее слияние пылевых линзовидных галактик ведёт к потере ими дисков и превращение в галактику эллиптической формы, а не наоборот, как было принято считать. Эллиптическая галактика быстро потеряет холодные газ и пыль и превратится в сферическую.

«Выживает сильнейший, — сказал учёный, — что в конечном итоге означает господство сфероидов над дисками». И добавил: «Теперь астрономия имеет новую анатомическую последовательность и, наконец, эволюционную последовательность, в которой видно, что видообразование галактик происходит в результате неизбежного "бракосочетания" галактик, предписанного гравитацией».

Группа астрофизиков под руководством специалиста из Австралии обнаружила в нашей галактике источник повторяющихся радиосигналов, которому пока нет уверенного научного объяснения. Этот сигнал длительностью около 5 минут приходит к нам с расстояния 15 тыс. световых лет каждые 22 минуты в течение как минимум 33 лет. Это очень и очень медленный сигнал, что выводит открытие за рамки известной нам физики.

Магнетар в представлении художника. Источник изображения: ICRAR

«Этот замечательный объект бросает вызов нашему пониманию нейтронных звезд и магнетаров, которые являются одними из самых экзотических и экстремальных объектов во Вселенной», — сказала руководитель группы, астрофизик Наташа Харли-Уокер (Natasha Hurley-Walker) из Университета Кертина Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) в Австралии.

В прошлом году астрономы нашли в архивах наблюдений подобный долгопериодический радиобъект, который получил обозначение GLEAM-X J162759.5-523504.3. Он излучал радиосигнал каждые 18 минут, но с 2018 года пропал из эфира. Группа Харли-Уокер попыталась обнаружить нечто подобное прямыми наблюдениями и нашла искомое — объект GPM J1839-10 с периодом радиосигнала 22 мин. Более того, изучение архивов показало, что источник фиксируется с 1988 года, но никто не обращал на него внимания, считая такое невозможным в принципе.

Дело в том, что подобные долгопериодические излучения лежат ниже так называемой «долины смерти» для магнетаров. Для возникновения мощного радиоизлучения напряженность магнитного поля должна быть выше определенного порога, который зависит от скорости вращения магнетара. Чем медленнее вращается магнетар — одна из разновидностей нейтронных звёзд, тем реже возникает радиосигнал. Но слишком медленное вращение магнетара просто неспособно создать напряжённость магнитного поля, достаточную для появления радиовсплеска.

Серым представлена «долина смерти», где обитают типичные магнетары. Источник изображения: N. Hurley-Walker et al. / Nature, 2023

«Обнаруженный нами объект вращается слишком медленно, чтобы генерировать радиоволны — он находится ниже линии смерти», — пояснила Херли-Уокер.

Тем самым перед учёными вырисовываются две перспективы — либо менять физику возникновения радиовсплесков магнетаров, либо считать, что это сигналит звезда какого-то иного неустановленного типа. Например, это могут быть звёзды типа белых карликов в намагниченном и изолированном состоянии. В любом случае, открытие новых долгопериодических источников радиосигналов намекает на то, что подобное происходит во Вселенной чаще и гуще, чем мы себе представляли.

Учёные обнаружили второго кандидата в планеты-изгои земной массы. Напрямую такие объекты увидеть нельзя — они одиноко путешествуют в межзвёздном пространстве и абсолютно темны. Засечь такую планету можно лишь по эффекту микролинзирования, когда она своей гравитацией меняет яркость фоновой звезды при прохождении рядом с ней. Новое открытие показало, что планет-изгоев намного больше, чем ожидалось. В нашей галактике их в 20 раз больше, чем звёзд.

Планета-изгой в представлении художника. Источник изображения: NASA Goddard Space Flight Center

В процессе формирования планетных систем планеты меньшей массы могут быть легче всего выброшены из системы в процессе сложных гравитационных манёвров зародышей планет большей массы. Это заставляет предположить, что большинство планет-изгоев — одиноко летящих между звёзд — земной или меньшей массы. Девять лет наблюдений по программе поиска планет-изгоев по эффекту микролинзирования позволяют считать, что таких планет во Вселенной несметное количество.

Так, по данным группы учёных NASA и японского Университета Осаки, которые пользовались результатами программы на базе работы обсерватории Университета Маунт-Джон в Новой Зеландии, в нашей галактике триллионы планет-изгоев земной или меньшей массы. Фактически, их может быть в 20 раз больше, чем звёзд в Млечном Пути или в шесть раз больше, чем миров, кружащих по своим орбитам вокруг звёзд в нашей галактике.

Работа по анализу демографии блуждающих миров и работа по обнаружению второго кандидата в такой мир-беглец будут чуть позже опубликованы в журнале The Astronomical Journal. Новое исследование также позволило изменить оценку вероятностей обнаружения планет-изгоев будущим космическим телескопом им. Нэнси Грейс Роман. Этот телескоп будет обладать широчайшим полем обзора и сможет регистрировать множественные случайные события типа микролинзирования. И если раньше от него ждали обнаружения порядка 50 планет-изгоев земной массы, то теперь учёные предсказывают возможность обнаружения не менее 400 таких миров!

Было бы здорово, если бы на орбите Земли была ещё одна похожая на неё планета. Гравитационная система звезда-планета такое допускает, хотя до недавнего времени людям ещё ни разу не удалось наблюдать подобное во Вселенной. Учёные сообщили, что впервые получили подтверждение возможности существования двух планет на одной орбите.

Источник изображения: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Balsalobre-Ruza

Как известно, система звезда-планета имеет пять так называемых точек Лагранжа, где может располагаться третье тело и быть в гармоничном гравитационном балансе с двумя другими. Точки L₁ и L₂ расположены вне орбиты на некотором удалении от планеты (в них традиционно помещают космические обсерватории, чтобы они по минимуму расходовали горючее), точка L₃ находится строго на противоположной стороне орбиты за звездой, а точки L₄ и L₅ расположены строго на орбите планеты — первая опережает её, а вторая отстаёт.

На орбите Юпитера, например, в точках L₄ и L₅ находятся троянские астероиды. По аналогии с этим названием экзопланеты в таких же точках Лагранжа стали называть троянскими экзопланетами. Именно такую троянскую экзопланету обнаружили астрономы при наблюдении массивом радиотелескопа ALMA за молодой звёздной системой PDS-70 в 370 годах от Земли. Точнее, в точке Лагранжа L₅ был обнаружен слабосветящийся объект, который учёные определили как зародыш экзопланеты. Троянской экзопланеты.

Пока учёные лишь предполагают, что они видят именно то, о чём подумали. Второе и, возможно, более детальное наблюдение системы PDS-70 ожидается в 2026 году. Оно может дать более точные ответы на поставленные вопросы. А пока данные опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics и доступны для критической дискуссии.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» продолжает срывать покровы и расширять границы знаний. Новое наблюдение показало, что на заре Вселенной было необъяснимо много углерода, который, согласно нашим гипотезам, не мог там появиться в фиксируемых объёмах. Благодаря новым открытиям учёные получают новые данные для уточнения теорий эволюции звёзд, галактик и Вселенной.

Редкая звезда типа Вольфа — Райе, которая «пылит» не хуже сверхновых. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO

Как сообщили учёные Кембриджского университета (Великобритания) в своей статье в журнале Nature, углеродная пыль в больших объёмах обнаружена в галактиках на рубеже 800 млн лет после Большого взрыва. Углерод и другие тяжёлые атомы (по представлению астрофизиков, кроме водорода и гелия тяжёлые все элементы) рождаются только в горниле звёзд и в виде пыли могут быть представлены преимущественно в одном случае — когда звезда превратится в сверхновую и развеет свою оболочку по окружающей Вселенной. Исходя из этого, на отметке 800 млн лет не должно было быть углерода и всего остального в заметных объёмах, поскольку звёзды просто не успели бы проэволюционировать до нужных кондиций и процессов.

Наблюдения «Уэбба» опровергли устоявшееся в научной среде мнение. Спектральные линии углерода абсолютно чётко прослеживаются во многих галактиках вблизи временной границы на уровне одного миллиарда лет после Большого взрыва. Это означает, что похожие химические процессы шли повсеместно и с одинаковой скоростью, и явно не так, как мы предполагали. Эти данные внесут значительные коррективы в модели эволюции звёзд и в наше понимание этих процессов.

«Наше обнаружение углеродистой пыли на красных смещениях 4–7 позволяет существенно ограничить модели и сценарии производства пыли в ранней Вселенной», — пишет группа специалистов под руководством космолога Йориса Витстока (Joris Witstok) из Кембриджского университета (Великобритания).

Впрочем, для обнаруженной странности с углеродом есть объяснение. Согласно одной из гипотез, первые звёзды во Вселенной были сверхмассивными. Такие звёзды эволюционируют намного быстрее, чем звёзды меньшей массы. Это также объясняет, почему мы до сих пор не видели ни одной из первых звёзд (они относятся к так называемому III населению). Все они превратились в сверхновые очень и очень рано и, следовательно, могли создать углерод и другие металлы в то время, куда наши инструменты ещё не могут заглянуть.

Учёные Национальной лаборатории оптической и инфракрасной астрономии (NOIRLab, США) задействовали расположенный в Чили телескоп Gemini South для наблюдения за редкой отражательной туманностью IC 2220 в созвездии Киля. По итогам проделанной работы они опубликовали изображение, на котором запечатлена эта туманность.

Источник изображения: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA

Образования данного типа представляют собой облака космической пыли, которые отражают излучение от близкой звезды в окружающее пространство, из-за чего создаётся причудливая игра света. Туманность IC 2220 располагается на расстоянии около 1200 световых лет от Земли в созвездии Киля. В центре образования находится красный гигант HR3126, возраст которого составляет около 50 млн лет, что существенно меньше возраста Солнца, которому 4,6 млрд лет.

Несмотря на это, звезда HR3126 достигла стадии красного гиганта раньше, поскольку её масса в 5 раз выше, чем у Солнца, из-за чего запас водорода истощился значительно быстрее. Умирающая звезда продолжает выбрасывать вещество, которое может иметь разную форму и ярко светиться. Эта светящаяся оболочка и является планетарной туманностью. Помимо красного гиганта в центре туманности также присутствуют остатки звезды-компаньона, которая уже прекратила своё существование.

Помимо эстетической ценности, туманность IC 2220 является важным объектом исследований учёных, занимающихся изучением эволюции звёзд. Это связано с тем, что период завершения жизни красных гигантов протекает относительно быстро, а образующиеся в это время вокруг туманности существуют лишь около 20 тыс. лет, из-за чего наблюдать их удаётся нечасто.

Главная проблема поиска внеземных радиопередач радиотелескопами на Земле — это чрезвычайное засилье помех от источников техногенного происхождения. Часто невозможно определить, откуда пришёл сигнал — из глубин Вселенной или из соседнего города. Ответить на этот вопрос поможет новая методика идентификации радиосигналов внеземного происхождения, и она уже включена в поиск инопланетных радиопередач.

Радиотелескоп Паркса. Источник изображения: CSIRO

Наверняка вы видели, как мерцают звёзды в ночном небе. По этому признаку их можно отличить от светящихся объектов в атмосфере Земли, движущихся на меньших высотах. По похожему признаку учёные решили искать инопланетные радиосигналы — они тоже должны «мерцать» или, по-научному, сцинтиллировать.

Амплитуда электромагнитного сигнала, проходя через холодную плазму в межзвёздной среде, будет то повышаться, то уменьшаться — «мерцать» с определённым периодом. Подобное поведение, например, свойственно сигналам, приходящим от пульсаров. Инопланетные радиосигналы также можно фильтровать по подобному признаку. И если «радиопередача» имеет характерные колебания по амплитуде сигнала, то она с высочайшей вероятностью пришла к нам из космоса, а не от земного источника. Фильтрацию вполне можно поручить машинному алгоритму, которые сегодня показывают чудеса анализа больших данных.

Предложенная методика способна определить внеземное происхождение радиосигнала, если он прошёл расстояние не менее 10 тыс. световых лет. Это новаторский способ в поиске внеземной жизни. До сих пор у учёных не было надёжного способа определить, внеземное происхождение имеет сигнал или это продукт нашей цивилизации. Сообщение может быть одиночным и больше никогда не повторится, а предложенный метод сходу даст ответ, стоит ли на него обращать внимание, или нет.

«Я думаю, что это одно из самых больших достижений в области радио SETI за долгое время, — сказал Эндрю Симион (Andrew Siemion), один из соавторов исследования. — Впервые мы имеем методику, которая, если у нас есть только один сигнал, потенциально может позволить нам отличить его от радиочастотных помех. Это очень удивительно, потому что если рассматривать такие сигналы, как Wow!, то они часто бывают единичными».

О предложенной технологии учёные рассказали в журнале The Astrophysical Journal. Технология проходит проверку на радиотелескопе Green Bank Telescope (GBT) в Западной Виргинии. Работы осуществляются в рамках проекта Breakthrough Listen.

Космическая обсерватория «Хаббл» получила самый детальный снимок неправильной или нерегулярной галактики ARP 263. Но ярче всего на снимке позирует «звёздная фотобомба», как назвали её в NASA — это яркая и совершенно посторонняя звезда. Но именно она оживила фотографию, как приглашённая на вечеринку знаменитость.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: ESA/Hubble, NASA

Пекулярные или нерегулярные галактики названы так по причине отсутствия у них явно выраженной галактической структуры — спиральных или эллиптической формы рукавов. Галактика ARP 263 или NGC 3239 выглядит как поле звёзд с отдельными очагами звёздообразования. По мнению учёных, такая форма могла образоваться при столкновении двух галактик. Эстафету наблюдений «Хаббла» за галактикой подхватит «Джеймс Уэбб» и, возможно, раскроет её секрет.

«Фотобомба» на переднем плане — это звезда BD+17 2217, которая к нам намного ближе, чем галактика ARP 263, которая удалена от нас на 25 млн световых лет. У звезды чётко видны восемь лучей — это особенности оптики «Хаббла». При прохождении света через оптическую систему этого телескопа вокруг ярких объектов образуется четыре дифракционных шипа. На снимке их восемь по той причине, что телескоп наблюдал галактику ARP 263 дважды в ходе двух отдельных обзоров, каждый из которых проводился под другим углом. Совмещение двух изображений дало такую картину. Теперь ждём снимка ARP 263, сделанного «Уэббом».

Учёные из Австралии обнаружили редкого ультрахолодного коричневого карлика, излучающего радиоволны. Во Вселенной таких меньше десятка на сотню. И он оказался самым холодным за всю историю наблюдения за подобными карликовыми звёздами. На его поверхности холоднее, чем в огне обычного костра на Земле.

Солнце, маленькая обычная звезда, коричневый карлик, Юпитер, Земля. Источник изображения: University of Sydney

Звезда с каталожным номером T8 Dwarf WISE J062309.94-045624.6 находится на расстоянии около 37 световых лет от Земли. Она была открыта в 2011 году астрономами из Калифорнийского технологического института (США). Температура на её поверхности всего 425 °C, что даже ниже, чем на поверхности Венеры, и более чем в 10 раз меньше, чем на поверхности Солнца.

Коричневые карлики являются промежуточным звеном между самыми маленькими звёздами с термоядерными реакциями и газовыми планетами-гигантами, такими как Юпитер. У коричневых карликов термоядерные реакции не идут, поэтому они тусклые в видимом диапазоне и в целом излучают мало энергии. Радиус данной звезды составляет от 0,65 до 0,95 радиуса Юпитера. Её масса изучена недостаточно хорошо, но звезда массивнее Юпитера как минимум в четыре раза, но не более чем в 44 раза. Солнце, например, в 1000 раз массивнее Юпитера.

«Очень редко можно встретить ультрахолодные звёзды типа коричневого карлика, дающие радиоизлучение. Это связано с тем, что их динамика обычно не создаёт магнитных полей, генерирующих радиоизлучение, которое можно обнаружить с Земли, — сказал ведущий автор исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal Letters. — Обнаружение этого коричневого карлика, излучающего радиоволны при столь низкой температуре, является интересным открытием».

Наши знания об эволюции звёзд очевидно не полные. Уточнять их могут только открытия, которые выходят за рамки известных явлений. Открытие активного в радиодиапазоне коричневого карлика с самой низкой в истории наблюдений температурой поверхности как раз относится к таким явлениям. И оно гарантированно обогатит земную науку новыми данными, которые сделают Вселенную немного понятнее для нас.