Первый год наблюдений космической обсерватории «Джеймс Уэбб» принёс множество открытий, включая обнаружение самых древних галактик, появившихся на самой заре нашей Вселенной, когда ей было всего 300 млн лет. Группа учёных поставила под сомнение это открытие, заявив, что эти объекты могут быть звёздами из тёмной материи — первыми, которые человечество увидело в свои инструменты.

Источник изображения: Pixabay

Наши знания о Вселенной очень и очень неполны. Значительную часть из них представляют теоретические модели. Наблюдения, особенно с помощью самого современного оборудования, позволяют подтвердить или опровергнуть ту или иную теорию. Космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба стала таким инструментом, который позволил заглянуть в эпоху детства и юности Вселенной. Инфракрасные датчики «Уэбба» способны уловить свет, который летел к нам свыше 13 млрд лет, и поэтому ушёл в инфракрасный диапазон — длина волны банально растянулась во время этого эпического полёта и стала невидима в оптическом диапазоне.

Инструменты «Уэбба» обнаружили три объекта возрастом от 300 до 400 млн лет после Большого взрыва — это JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0. Спектральный анализ излучения этих объектов показал, что им действительно столько лет, как на это указывает величина их красного смещения. Фактически, это одни из самых молодых галактик во Вселенной, масса которых находится в районе 100 млн солнечных масс. Однако учёные Космин Илие (Cosmin Ilie) и Джиллиан Паулин (Jillian Paulin) из Колгейтского университета и Кэтрин Фриз (Katherine Freese) из Техасского университета в Остине поставили под сомнение это открытие и опубликовали научную работу, в которой обосновали альтернативную версию идентификации этих объектов.

Согласно математическому моделированию учёных, все три открытых объекта — это звёзды из тёмной материи. Для гипотетических звёзд III-го населения (таковые пока не наблюдались) масса в 100 млн солнечных масс была бы нормой. Наука предполагает, что первые звёзды в нашей Вселенной должны отличаться от наблюдаемых нами звёзд, и в этом свете объекты JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0 вполне могут оказаться звёздами, а не галактиками. Первыми звёздами.

Вещество этих звёзд также может отличаться от вещества в наблюдаемых звёздах. В нашей Вселенной мы видим в звёздах процесс термоядерной реакции, когда водород превращается в гелий. В первых звёздах веществом может быть тёмная материя. Вместо реакции синтеза такие звёзды горят в процессе реакции аннигиляции частиц и античастиц тёмного вещества. Теория это допускает, хотя мы пока не имеем понятия, что такое эта тёмная материя, кроме разве что почти полной уверенности, что это действительно частицы, а не поле, например.

К сожалению, чувствительности «Уэбба» не хватает, чтобы обнаружить линии гелия в столь отдалённых от нас по времени объектах. В таком случае мы могли бы точно узнать, идут ли в них термоядерные реакции или нет, и сказать, «тёмные» звёзды это или обычные молодые галактики. Остаётся надеяться на моделирование, которое, кстати, очень удачно может объяснить и появление сверхмассивных чёрных дыр (звезда в 100 млн масс Солнца может сразу коллапсировать в сверхмассивную чёрную дыру), и наличие неуловимого звёздного населения III, и присутствие тёмной материи и много чего ещё, на что официально признанная астрофизическая теория развития Вселенной пока не может дать убедительного ответа.

Европейская южная обсерватория (ESO) сообщила, что работы по строительству Чрезвычайно большого телескопа (ELT) завершены на 50 %. Проект стартовал в 2014 году и сопровождался неоднократными задержками. Но вторая половина строительства пойдёт живее — первые наблюдения неба телескопом ELT нам обещают в 2028 году.

Источник изображения: ESO

Земляные работы на проекте ELT в Чили на вершине горы Серро Армазонес в пустыне Атакама начались в 2014 году. Закладку первого камня в фундамент колоссальной башни обсерватории произвели в 2017 году. Пандемия и технические трудности, которые всегда сопровождают проекты подобного масштаба, серьёзно сдвинули график работ, ведь согласно первоначальным планам телескоп должен был начать научные обзоры неба в 2024 году.

Параллельно с возведением купола обсерватории, диаметр которого будет 85 м, полным ходом идёт изготовление зеркал и вспомогательных систем телескопа. Зеркала и другие компоненты телескопа изготавливаются европейскими компаниями. Телескоп ELT будет иметь пятизеркальную оптическую конструкцию, включающую гигантское главное зеркало (M1) из 798 шестиугольных сегментов диаметром 39 метров. В настоящее время изготовлено более 70 % заготовок и опор для этих сегментов, а зеркала M2 и M3 отлиты и находятся в процессе полировки.

Особенно впечатляет работа над адаптивным гибким зеркалом М4, которое будет тысячу раз в секунду менять свою форму для коррекции искажений, вызванных турбулентностью воздуха — все шесть его тонких лепестков полностью готовы и интегрированы в конструктивный блок. Также изготовлены и переданы для тестирования в ESO все шесть лазерных источников и один ключевой компонент адаптивной оптики.

Остальные системы для полной комплектации ELT, включая систему управления и оборудование для сборки и ввода телескопа в эксплуатацию, также находятся в процессе разработки или производства. Все четыре первых научных прибора обсерватории вышли на этап окончательного проектирования, а некоторые из них уже готовы к производству. Наконец, большая часть вспомогательной инфраструктуры для ELT уже создана на Серро Армазоне или вблизи горы.

Поскольку первая половина проекта включала в себя длительный и кропотливый процесс доработки конструкции подавляющего большинства компонентов, она получилась изрядно затянутой в реализации. Теперь, когда производственные процессы полностью возобновлены после пандемии и оптимизированы, завершение изготовления оставшейся половины проекта ELT, как ожидается, займет всего пять лет. Но специалисты предупреждают, что на таких проектах может случиться всякое.

ELT в представлении художника

«Планируемый к началу научных наблюдений в 2028 году, ELT ЕСО будет решать такие астрономические вопросы, как: одиноки ли мы во Вселенной; универсальны ли законы физики; как образовались первые звезды и галактики? Чрезвычайно большой телескоп кардинально изменит наши представления о Вселенной и заставит переосмыслить наше место в космосе», — сказано в пресс-релизе обсерватории.

Спутникам связи Starlink приходится уклоняться от столкновений с другими рукотворными объектами в космосе тысячи раз каждый месяц. Судя по данным, поданным SpaceX в Федеральную комиссию по связи США, с 1 декабря 2022 года по 21 мая 2023 года спутникам пришлось совершить 25 тыс. манёвров уклонения.

Источник изображения: Международный астрономический союз

Как заявили в компании, порог для начала маневрирования её спутников на порядок более строгий, чем применяемый в индустрии стандарт — спутники начинают менять орбиту, когда вероятность столкновения превышает 1:100 000, тогда как в NASA и других компаниях порог задан на уровне 1:10 000.

Многочисленные манёвры на орбите, полной космических аппаратов, только подогревают страхи многих экспертов, предупреждающих о том, что катастрофические столкновения в будущем неизбежны. При этом сообщается, что в предшествовавшие полгода, когда спутников Starlink на орбите было значительно меньше, манёвров пришлось совершить вдвое меньше — за отчётный период группировка приросла на 457 аппаратов.

SpaceX — не единственная компания с планами создания мегагруппировки на орбите. Даже если некоторые проекты так и не удастся реализовать, в космосе всё ещё будут находиться десятки тысяч новых спутников разных компаний уже к концу десятилетия.

Всего через несколько дней после доклада в журнале Astronomy & Astrophysics было опубликовано исследование, свидетельствующее о том, что некоторые спутники Starlink ещё и «светятся» в радиодиапазоне, мешая радиотелескопам, не считая того, что они мешают наблюдениям в оптическом диапазоне. «Видимость» спутников в радиодиапазоне очень беспокоит астрономов, поскольку национальные и международные законы для защиты их наблюдений фактически отсутствуют.

Ведущим автором исследования является Фредерико Ди Вруно (Federico Di Vruno), один из руководителей Центра по охране тёмного и бесшумного неба Международного астрономического союза (IAU), постоянно бьющего тревогу в связи с негативным воздействием группировок спутников на астрономические наблюдения. Известно, что авторы доклада находятся «в тесном контакте» со SpaceX и та уже представила изменения в следующее поколение спутников Starlink, которые позволят снизить негативное воздействие на работу учёных.

Накануне первой годовщины первого научного обзора неба космической обсерваторией «Джеймс Уэбб» учёные представили трёхмерную визуализацию примерно 5000 галактик, наблюдения которых проведены с помощью этой космической обсерватории. Визуализация являет собой виртуальный полёт сквозь Вселенную до самой древней из обнаруженных галактик «Мэйси», которую до «Уэбба» не видел никто на Земле.

Источник изображения: Pixabay

В ролик попали галактики из области неба, названной Расширенная полоса Грота, которая находится между созвездиями Волопаса и Большой Медведицы. Телескоп «Хаббл» наблюдал этот регион около 20 лет назад и обнаружил там порядка 100 тыс. галактик. Можно было бы сказать, что «Уэбб» переоткрыл их, но это не совсем так. Самые дальние галактики на снимках «Хаббла» были просто точками, а «Уэбб» позволяет увидеть множество деталей на изображениях, за что надо благодарить его чувствительность к инфракрасному диапазону, а также новый телескоп провёл спектральный анализ света звёзд. Можно сказать, что «Хаббл» увидел лес, а «Уэбб» рассказал, что там растёт.

Более того, визуализация завершается изображением галактики «Мэйси» (CEERSJ141946.35+525632.8, Maisies). Эта галактика получила собственное имя от одной из учёных проекта, которая назвала её в честь своей дочери. Возможно это всё ещё кандидат в самые ранние галактики. Было ли подтверждено её красное смещение на уровне z14,3 или нет, мы точно сказать не можем. В пресс-релизе NASA её называют самой ранней галактикой, но научной работы с подтверждением этого в виде спектрального анализа, похоже, ещё не было.

Если «Мэйси» — это действительно то, чем она кажется, то на снимке «Уэбба» она находится во времена, когда Вселенной было всего 286 млн лет или 13,4 млрд лет назад. Это первая галактика, которую до работы «Уэбба» люди не видели.

«Эта обсерватория просто открывает для нас весь этот период времени для изучения, — сказала Ребекка Ларсон (Rebecca Larson) из Рочестерского технологического института в Рочестере (штат Нью-Йорк), одна из учёных проекта. — Раньше мы не могли изучать галактики, подобные галактике "Мэйси", потому что не могли их увидеть. Теперь же мы не только можем обнаружить их на снимках, но и узнать, из чего они состоят и отличаются ли они от галактик, которые мы видим вблизи».

На ежегодном собрании Королевского астрономического общества в Кардиффе астроном Джейн Гривз из Кардиффского университета в Уэльсе сообщила, что её группа снова обнаружила фосфин в атмосфере Венеры. Ранее она сообщала о таком же открытии в 2020 году, но тогда оно вызвало шквал критики и не было подтверждено сторонними наблюдениями. Учёная утверждает, что искать это химическое соединение необходимо глубже в атмосфере Венеры, и она его там нашла.

На Земле фосфин является продуктом жизнедеятельности ряда микроорганизмов. Других источников этого соединения в воздухе химики не знают. Это позволяет принять фосфин как основу для поиска биологической жизни в космосе. Спектральный анализ света звёзд, проходящего сквозь атмосферы экзопланет, а также анализ в радиочастотном диапазоне даёт возможность искать это и другие соединения на безумных расстояниях. Но также точно можно искать фосфин на планетах в нашей системе.

Группа Гривз воспользовалась телескопом Джеймса Кларка Максвелла (JCMT) в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях для поиска фосфина в облаках Венеры. И она его там нашла, что теоретически представляется возможным. На поверхности планеты вряд ли будет существовать биологическая жизнь. Там настолько «тепло», что плавится свинец. Но на высоте от 50 км и выше в атмосфере Венеры вполне земные условия и по давлению, и по температуре.

Попытка найти фосфин другими группами учёных не увенчалась успехом. Российские учёные сразу отмели такую возможность, а американцы выделили на поиск фосфина время летающей обсерватории NASA SOFIA и тоже ничего не нашли.

Миссия к Венере в представлении художника. Источник изображения: Rocket Lab

По словам Джейн Гривз, искать нужно было на другой высоте. Её группа снова обнаружила следы фосфина «примерно в середине облачного покрова Венеры». Ждём реакции научного мира. Жаль, что миссия компании Rocket Lab к Венере отложена до 2025 года или на большее время. Они как раз собирались туда лететь в этом году для поиска неуловимого фосфина.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружил самую удалённую активную сверхмассивную чёрную дыру из известных сегодня. Галактика CEERS 1019, в центре которой находится чёрная дыра, сформировалась всего через 570 млн лет после Большого взрыва. Сама чёрная дыра примечательна не только большой дистанцией до неё от Солнечной системы, но и массой «всего» в 9 млн солнечных — обычно её ровесницы весят более 1 млрд солнечных масс, благодаря чему их легче обнаружить.

Источник изображений: NASA

Относительно небольшой размер чёрной дыры в центре CEERS 1019 пока представляет собой одну из загадок Вселенной. По данным Научного института космического телескопа в Балтиморе, управляющего JWST, всё ещё сложно объяснить, как сверхмассивная чёрная дыра такой массы сформировалась настолько скоро после появления Вселенной. Ранее астрономы подозревали, что на ранних этапах должны были появиться чёрные дыры относительно небольших размеров. Учёные не исключают, что сверхмассивных чёрных дыр относительно небольшой массы на деле много, просто они до сих пор не обнаружены.

Чёрную дыру в CEERS 1019 удалось выявить благодаря данным, собранным «Джеймсом Уэббом» в рамках проекта Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) — исследовательской программы, предназначенной для тестирования и оценки методов, позволяющих «заглянуть» далеко в историю Вселенной в регионе между созвездиями Большой медведицы и Волопаса.

Если до недавних пор исследования, связанные с ранними этапами формирования Вселенной, были преимущественно теоретическими, то «Джеймс Уэбб» позволяет не только видеть чёрные дыры и галактики на огромных расстояниях, но и точно оценивать их характеристики. Так, о CEERS 1019 собрал спектральные данные, электромагнитные сигнатуры, раскрывающие химический состав, массу и другие свойства галактики. Известно, что она продолжает порождать новые звёзды, возможно, в результате слияния с другой галактикой, поддержавшего активность центральной чёрной дыры и процесс звёздообразования.

JWST не только обнаружил необычный объект в центре CEERS 1019, но и два массой поменьше, чем обычно характерны для сверхмассивных чёрных дыр, находящихся на таких дистанциях. Объекты являются ядрами галактик CEERS 2782 и CEERS 746 и сформировались приблизительно через 1,1 млрд и 1 млрд лет после Большого взрыва соответственно. Каждая имеет массу приблизительно в 10 млн солнечных. Для сравнения, чёрная дыра в центре Млечного пути в 4,3 млн раз массивнее Солнца — её характеристики весьма скромны для современных сверхмассивных чёрных дыр. Например, в центре галактике M87 находится объект с массой в 6,5 млрд солнечных.

В целом в рамках программы CEERS телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил 11 галактик, сформировавшихся от 470 до 675 млн лет после Большого взрыва. Полученные данные могут многое рассказать о формировании и эволюции звёзд и галактик. Предполагается, что объект в центре CEERS 1019 недолго останется рекордсменом — благодаря JWST уже обнаружены другие кандидаты на эту роль, которые сейчас изучаются подробнее.

2 июля 2023 года в 19:14 по восточному стандартному времени США (3 июля в 02:14 мск), на Солнце произошла вспышка самого мощного X-класса. Измеренная мощность вспышки была на уровне X1, что далеко от зафиксированного в истории наблюдений максимума X28. Выброс энергии не сопровождался выбросом коронарной массы, но всё равно вызвал последствия в виде нарушения радиосвязи на стороне Земли, обращённой к Солнцу.

Источник изображения: NASA/SDO

Отключение радиосвязи было коротким, но интенсивным. Более сильный выброс энергии способен вызвать сбои в системе навигации, в спутниковой связи и в энергосетях. Последнее вполне способно привести к серьёзным авариям и выходу силового оборудования из строя. Поэтому так важно знать и уметь прогнозировать космическую погоду — вспышки на Солнце и динамику, а также распространение солнечного ветра — заряжённых частиц или солнечной плазмы.

В настоящий момент Солнце проходит восходящий период на траектории своего 11-летнего цикла активности. Пик интенсивности ожидается в июле 2025 года. Ранее учёные прогнозировали общее снижение активности Солнца в текущем 25-м цикле по сравнению с активностью в 24-цикле. Однако то, что мы наблюдаем в последние месяцы явно расходится с этим прогнозом.

Вспышка произошла из пятна AR3354. Выброс плазмы был бы в сторону Земли

Так, эксперты НАСА и NOAA прогнозировали, что пик 25-го цикла будет относительно спокойным и будет сопровождаться примерно 115 солнечными пятнами в момент солнечного максимума. Но уже сейчас по данным Королевской обсерватории Бельгии, количество солнечных пятен достигло 21-летнего максимума, а среднее число солнечных пятен в июне составило 163 в день. Учёные опасаются, что в ближайшие два года Солнце может преподнести нам сюрпризы. Наука почерпнёт в этом много интересного, но простым гражданам сюрпризы от Солнца вряд ли нужны.

Четыре года назад одна из ярчайших звёзд нашего неба — Бетельгейзе — резко потеряла в яркости, что позже назвали Великим Потускнением. С тех пор астрономы стали уделять этой звезде максимальное внимание, чтобы на её примере отточить модели эволюции некоторого типа звёзд. Главной интригой остаётся точность прогноза о превращении Бетельгейзе в сверхновую. Раньше на это давали десятки тысяч лет, но есть мнение, что она рванёт очень и очень скоро.

Масштабы Бетельгейзе: фотосфера звезды распространялась бы до орбиты Юпитера. Источник изображения: ESO

Бетельгейзе — это красный сверхгигант в созвездии Ориона на удалении 650 световых лет от Земли. Считается, что это звезда типа O. Звезда находится на грани превращения в сверхновую. Но когда она перейдёт эту грань зависит от целого ряда факторов и один из них — это реальные размеры звезды, о чём учёные спорят несколько десятилетий.

Согласно последним измерениям, Бетельгейзе скорее маленькая для звёзд типа O, чем большая. Это означает, что на превращение её в сверхновую могут уйти многие десятки тысяч лет. Однако исследователи из Университета Тохоку в Японии и Женевского университета в Швейцарии заново проанализировали все данные по Бетельгейзе и пришли к выводу, что звезда может иметь намного больший размер и её судьба — это превратиться в сверхновую за тридцать-пятьдесят лет или около того.

Согласно нашим наблюдениям, яркость Бетельгейзе меняется с двумя более-менее выраженными периодами — коротким длительностью 420 дней и большим длительностью 2200 дня. Если для оценки скорости эволюции звезды использовать более короткий период, то это определяет её радиус примерно в 800-900 раз больше радиуса нашего Солнца. Японские и швейцарские астрономы показали, что опора на 2200-дневную периодичность может указывать на радиус Бетельгейзе примерно в 1300 раз больше радиуса Солнца, что вносит радикальные коррективы в прогнозирование судьбы этой звезды. Если они правы, Бетельгейзе превратится в сверхновую после 2050 года.

Как удалось выяснить астрономам на основе наблюдений за изменениями в излучении порядка 190 квазаров, на начальном этапе формирования Вселенной время текло в пять раз медленнее, чем сегодня. С соответствующим заявлением выступила пресс-служба Сиднейского университета.

Источник изображения: NASA

Как сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу университета, благодаря Эйнштейну известно, что время и пространство неразрывно связаны. При этом Вселенная постоянно расширяется и в теории это означает, что события в ранней Вселенной, в первый миллиард лет после Большого взрыва показались бы замедленными в сравнении с течением времени сегодня. Сообщается, что учёные 20 лет наблюдали за 190 квазарами (сверхмассивными чёрными дырами в центрах галактик), являющимися очень интенсивными источниками излучения. Из-за огромного расстояния до Солнечной системы, которое должно проделать излучение, они видны такими, какими выглядели в далёкой древности. Излучение, дошедшее до Земли, испущено 3–12 млрд лет назад. Известно, что наблюдения ведутся в рамках проектов Dark Energy Survey и Sloan Digital Sky Survey.

Ученые следили за искажением излучения квазаров. Источники были подобраны таким образом, что их светимость должна была изменяться примерно одинаково. Ученые определили частоту искажений для квазаров, расположенных на схожих расстояниях, и сравнили полученные данные между разными группами. В результате удалось выяснить, как медленно текло время в разные периоды существования Вселенной. В прошлом оно шло медленнее, но если 3 млрд лет назад — только в 1,2 раза, то 12 млрд лет назад — в пять раз.

Данные косвенно подтверждаются зарегистрированными близко и далеко от Земли вспышками сверхновых — здесь также отмечалось изменение скорости течения времени. Другими словами, квазары вполне подходят для измерения скорости течения времени. Впрочем, гипотетический наблюдатель, оказавшийся бы в относительной близости от квазара в древние времена, никакого замедления не заметил бы.

Известно, что ещё в XX веке учёные обнаружили, что Вселенная расширяется и делает это всё быстрее. Считается, что за это ответственна т.н. тёмная энергия. По данным исследований, рост Вселенной был неравномерным и если в самые первые мгновения после Большого взрыва её границы расширялись практически со скоростью света, то после рост стремительно замедлился и в первые 10 млрд лет темп сохранялся довольно низким. После скорость расширения Вселенной снова начала расти. Предполагается, что именно тёмная энергия усилила влияние на расширение структуры пространства. Известно, что буквально на днях SpaceX успешно запустила телескоп «Эвклид», предназначенный для изучения тёмной материи и тёмной энергии.

Астрономы обнаружили высокое содержание аминокислоты триптофана в межзвёздном материале, находящемся в расположенном недалеко от Солнечной системы регионе звездообразования. Триптофан является одной из 20 аминокислот, участвующих в формировании протеинов, ключевых для жизни на Земле.

Молекулярное облако Персея. Источник изображения: NASA

Уникальные спектральные линии, характерные для этой аминокислоты, обнаружены в данных, собранных ныне уже не действующим космическим телескопом «Спитцер» в инфракрасном диапазоне в регионе формирования звёзд IC348. Открытие может свидетельствовать о том, что аминокислоты, участвующие в формировании протеинов и часто обнаруживаемые в метеоритах, могут содержаться в газе и пыли, из которой потом формируются планеты в молодых звёздных системах.

По словам представителей Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), свидетельство наличия триптофана в Молекулярном облаке Персея будет способствовать новым поискам аминокислот в этом регионе и других регионах звездообразования. Чрезвычайно важно, если строительные компоненты протеинов, возможно, широко представлены в газе, из которого формируются звёзды и планеты. Это может стать ключом к пониманию механизмов возможного формирования жизни на экзопланетах. IC348 является частью Молекулярного облака Персея — огромного скопления газа и пыли, с массой, эквивалентной 10 тыс. солнечных. По космическим меркам скопление IC348 довольно молодое — его возраст составляет всего 2–3 млн лет.

Расположенное всего в 1 тыс. световых лет от Земли, IC348 является одним из ближайших регионов формирования звёзд и видимо астрономической аппаратуре в инфракрасном диапазоне, в том числе заметны уникальные «сигнатуры» триптофана. Обнаруженная аминокислота, по имеющимся данным, имеет температуру порядка 7 градусов по Цельсию.

Ранее учёные использовали «Спитцер» и спектрографию для обнаружения других важных «пребиотиков» в системе IC348. Ещё в 2019 году обнаружены сложные соединения углерода — «углерод-60» или «фуллерены», способные служить кирпичиками для строительства в регионе ключевых молекул, дающих возможность когда-нибудь сформировать жизнь. Ранее в этом году здесь уже обнаружен целый «суп» из соединений, включая водород, воду, углекислый газ, гидроксильные группы, а также аммиак и молекулы соединений на основе углерода. Считается, что IC348 очень богата молекулярными соединениями. Главная новость заключается в том, что эти молекулы содержатся в диффузном газе, из которого формируются звёзды и протопланетные диски. Другими словами, молодые планеты в процессе формирования могут уже иметь ключевые компоненты, необходимые для зарождения жизни — альтернативным механизмом является распространение органики по космосу с помощью астероидов, путешествующих по Вселенной и сталкивающихся с планетами, перенося на них органический материал.

Так или иначе, уже находясь на поверхности планеты, молекулы могут участвовать в химических процессах, обеспечивающих формирование протеинов и когда-нибудь привести к появлению жизни. Теперь учёные намерены дополнить исследования наблюдениями с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», который позволит получить более детальную информацию об этом и других регионах формирования звёзд.

Повторное изучение газового гиганта WASP-76b в удалённой от нас на 634 световых года чужой звёздной системе выявило признаки «каннибализма» — возможного поглощения одним миром другого. Горячий юпитер WASP-76b давно известен учёным. Он настолько близок к своей звезде, что его атмосфера разогревается более чем до 2000 °C. Это поднимает в «воздух» так много разных элементов, что эта планета стала источником множества удивительных открытий.

С неба экзопланеты WASP-76b льют дожди из расплавленного железа, как это представляет себе художник. Источник изображения: ESO/M. Kornmesser

Экзопланета WASP-76b проходит по диску своей звезды каждые 1,8 суток. Каждый раз звезда пронизывает своими лучами раздувшуюся от такого нагрева атмосферу экзопланеты, а это — бесценный источник для спектрального анализа состава атмосферы газового гиганта. Новое изучение линий поглощения в спектре позволило различить, по меньшей мере, 11 отдельных элементов, часть которых указывает на склонность планеты к саморазрушению.

В частности, в атмосфере WASP-76b впервые в истории наблюдений за экзопланетами с высокой степенью достоверности обнаружен оксид ванадия.

«Эта молекула представляет большой интерес для астрономов, поскольку она может оказывать большое влияние на структуру атмосферы горячих планет-гигантов, — объяснили исследователи. — Эта молекула играет роль, аналогичную роли озона, чрезвычайно эффективно нагревая верхние слои атмосферы».

В дополнение к уже упомянутым железу и ванадию в атмосфере экзопланеты обнаружены натрий, кальций, хром, литий, водород, магний, азот, марганец, калий и барий. Напротив, следов титана и алюминия, которые имеют высокую температуру плавления, в атмосфере WASP-76b не выявлено.

Интересным моментом стало обнаружение в атмосфере WASP-76b элементов, которые определяются у звезды-хозяйки, как и удивило скромное присутствие элементов, которые часто и густо встречаются на каменистых планетах, таких как Земля, Венера, Марс и Меркурий. Всё вместе может служить разгадкой фаз формирования планет-гигантов. В отличие от каменистых планет, которые разрастаются снизу, накапливая вещество вокруг ядра как снежный ком, катящийся с горы, газовые гиганты могут рождаться процессами сверху — как звёзды, вещество которых постепенно уплотняется под воздействием гравитации.

Но самое интересное — в атмосфере WASP-76b выявлены элементы, которые по всем законам не должны были там появиться.

«Это первое исследование, в котором с высокой точностью измеряется содержание таких химических элементов, как никель, магний и хром, на планете-гиганте, — заявил астрофизик Мохамад Али-Диб из Объединенных Арабских Эмиратов. — Отклонения их значений от ожидаемых привели нас к предположению, что WASP-76b могла проглотить другую, гораздо меньшую планету, с таким же химическим составом, как у Меркурия».

«Поколения исследователей использовали измерение количества водорода и гелия на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне для проверки теорий образования газообразных планет, — напоминают учёные. — Аналогичным образом, измерения содержания более тяжелых элементов на WASP-76b, таких как кальций и магний, помогут в дальнейшем понимании формирования газообразных планет».

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» добавила в копилку знаний о Сатурне собственные наблюдения. Впервые изображение «планеты с кольцами» было сделано в ближнем инфракрасном диапазоне на длине волны 3,23 мкм. Учёные едва приступили к глубокому анализу полученных изображений, но чтобы понять всю мощь инструментов «Уэбба», нам достаточно обработанного снимка Сатурна и знания, что он получен с расстояния в 1370 млн км.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, STScI

По заявке группы астрономов «Уэбб» сделал несколько очень длительных по экспозиции снимков Сатурна. Наблюдения должны были показать способность оборудования обсерватории обнаруживать слабосветящиеся и поэтому небольшие луны планеты-гиганта. Это необходимо как для уточнения состава системы Сатурна, так и для изучения эволюции планеты и системы. Научная работа по этому наблюдению пока не заявлена, и её подготовка может потребовать длительного времени. Ожидается ещё одна серия наблюдений «Уэббом» за Сатурном, которая добавит знаний об этой планете.

Кроме информации о спутниках Сатурна новые снимки несут данные об атмосфере планеты и её кольцах. Кольца с большим содержанием льда особенно ярко выделяются на снимках, поскольку атмосфера Сатурна в значительной степени поглощает инфракрасное излучение, а материал колец его хорошо отражает.

Необработанный снимок

Также на изображении хорошо заметна разница между южным и северным полюсом — последний темнее, что может объясняться разницей в сезонах в обоих полушариях. В северном полушарии сейчас лето и в атмосфере может быть больше аэрозольной взвеси, которая сильнее поглощает инфракрасный свет. Диск планеты, что интересно, как бы очерчен светлой каймой. Это может быть следствием флюоресценции метана в верхних слоях атмосферы или проявляться в результате излучения ионов триводорода в ионосфере, либо причина кроется в одновременном присутствии обоих явлений сразу.

Кроме того, в северном полушарии прослеживается некоторая пятнистость. Нечто подобное наблюдалось во время обзора Юпитера «Уэббом». Явление может быть связано с распространением крупных волн в верхних слоях атмосферы Сатурна. Наконец, это просто красиво.

Расположение и перемещение галактик во Вселенной отнюдь не случайно. Помимо явных скоплений галактики связаны нитеподобными структурами. По всей видимости, в основе «нитей» лежит тёмная материя, которая постепенно собирала вокруг себя обычное вещество. Вначале это была слабая космическая паутина, но со временем она становилась всё более прочной и заметной. «Джеймс Уэбб» смог проследить начало формирования призрачных нитей, связывающих галактики в огромные структуры.

Кругами отмечены связанные космической нитью галактики, а объединяющий квазар находится в центре трёх кругов справа. Источник изображения: NASA, ESA, CSA

Центрами «сборки» космической паутины считаются сверхмассивные чёрные дыры или активные ядра галактик, которые также называют квазарами. Наблюдение за одним квазаром (J0305-3150) в ранней Вселенной в эпоху реионизации позволило выявить 10 связанных с ним галактик, соединённых космической «нитью» длиной 3 млн световых лет.

«Я был удивлен тем, насколько длинной и узкой является эта нить, — сказал участник исследования Сяохуи Фань (Xiaohui Fan) из Университета Аризоны в Тусоне. — Я ожидал найти что-то, но не ожидал такой длинной, отчётливо тонкой структуры». Руководитель проекта Фейдж Ванг (Feige Wang) из того же университета добавил: «Это одна из самых ранних связанная с далёким квазаром нитевидных структур, которые люди когда-либо находили».

Со временем эта нить превратится в громадное галактическое скопление, и оно где-то есть, а изучение космической паутины на ранних этапах даёт возможность проследить за эволюцией таких процессов.

Проделанная учёными работа входит в рамки проекта по изучению самых первых чёрных дыр. Всего в рамках программы ASPIRE (A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era) будут наблюдаться 25 квазаров, существовавших в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва. Программа призвана решить множество загадок, связанных с эволюцией чёрных дыр и одна из них — это слишком быстрое их появление в виде сверхмассивных объектов, на что, в теории, в те времена не хватило бы и времени, и материи.

Для астрофизики настали чудесные дни. Вчера было сообщено о революционном открытии фонового шума во Вселенной, создаваемого гравитационными волнами от слияния сверхмассивных чёрных дыр, а сегодня учёные доложили об открытии нового способа изучения космоса с помощью нейтрино. Впервые с помощью нейтрино удалось определить примерные источники высокоэнергичных космических лучей и это даёт новый взгляд на Вселенную.

Источник изображения: Pixabay

Учёные давно ищут источники высокоэнергичных частиц, которые прилетают из космоса на Землю. Их энергии таковы, что они должны рождаться вне пределов нашей галактики, чтобы они смогли преодолеть местные магнитные поля и вырваться в межзвёздное пространство. К сожалению, те же магнитные поля решительно изменяют траектории заряжённых частиц (протонов и заряженных атомных ядер) и это не позволяет отследить их до источника.

Другое дело нейтрино. Они почти не взаимодействуют с веществом и магнитными полями, поскольку имеют ничтожную массу и не имеют заряда. Поэтому нейтрино движутся по прямой траектории и могут указать на источник своего происхождения. Этим источником могут быть следы, которые высокоэнергичные частицы оставляют на своём пути, когда они врезаются в пыль и газ на своей траектории. Одним из продуктов таких столкновений является пара кварк-антикварк, известная как пион. Распад заряженных пионов, в свою очередь, порождает высокоэнергетическое электронное нейтрино. Проследив за траекторией этих нейтрино можно выйти на источник высокоэнергичных космических частиц.

Но есть ещё одна проблема — отсеять неуловимые высокоэнергетическое нейтрино из фона местных и таких же слабо регистрируемых нейтрино. В частности, необходимо было подавить фон атмосферных нейтрино (мюонных нейтрино). Вручную и с помощью обычных алгоритмов это не удавалось сделать много лет, пока на помощь не пришло машинное обучение. С помощью обучающихся алгоритмов учёные смогли заново проанализировать 10 лет наблюдений за нейтрино на установке IceCube во льдах Антарктиды.

Вид на нашу галактику в разных диапазонах. Нижнее изображение сформировано из данных по нейтрино. Источник изображения: IceCube Collaboration

Новый метод анализа позволил включить в набор данных в 20 раз больше событий с лучшей информацией о направлении, и это дало ошеломляющий результат. Учёным открылась новая карта Вселенной и, в частности, новый взгляд на нашу галактику Млечный Путь. Со статистической значимостью около 4,5 сигма (чуть-чуть не дотянули до пятёрки, что означало бы безоговорочное признание в научной среде открытия) были указаны источники высокоэнергичных нейтрино в центре нашей галактики, а не где-то там в невообразимой дали. Это даёт намёк на зарождение частиц с колоссальной энергией в центре нашей галактики, а не где-то за её пределами. В центре Млечного Пути происходит что-то невообразимое по выбросам энергии, и этот процесс оказалось возможным рассмотреть и, в перспективе, изучить.

Поиск экзопланет сегодня — это одна из наиболее активно развивающихся сфер в астрономии. Быстро выяснилось, что только в нашей галактике могут находиться десятки миллиардов планет — в среднем по одной на каждую звезду в Млечном Пути. А в таком объёме всегда есть место для чего-то очень и очень необычного. И учёные нашли экзопланету, которой по всем известным нам законам не должно было существовать.

Источник изображения: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko

Планета 8 Ursae Minoris b с примерной массой Юпитера с орбитальным радиусом вполовину меньше расстояния от Земли до Солнца была обнаружена в 2015 году группой южнокорейских астрономов, что впоследствии позволило звезде и планете получить корейские имена: Пэкду (Baekdu) и Халла (Halla), в честь самых высоких гор на Корейском полуострове. Наличие экзопланеты Халла у звезды Пэкду было определено по колебанию доплеровского смещения. В таких случаях звезда и планета вращаются вокруг общего центра масс, и звезда то движется в нашу сторону, то улетает от нас, что видно по изменениям спектральных линий в её свете.

Многолетние наблюдения за системой показали, что колебания доплеровского смещения однозначно соответствует присутствию массивного объекта на орбите вокруг звезды и не может быть ошибкой, что иногда случается в таких случаях. Иначе говоря, планета Халла — это не ошибка в измерениях. Планета действительно существует, но в то же время её не должно было там быть, как показали другие данные.

Дело в том, что звезда Пэкду находится на стадии сжигания гелия, что также показал спектральный анализ её излучения. Это означает, что она прошла стадию сброса оболочки, которая происходит после того, как весь водород в её ядре превратился в гелий — тогда ядро сжимается, а оболочка расширяется в сто или более раз, поглощая и уничтожая всё на своём пути. Через миллиарды лет подобное произойдёт с нашим Солнцем и тогда Меркурий, Венера и Земля будут уничтожены в нашей системе. Но как в такой ситуации могла уцелеть экзопланета в далёкой звёздной системе?

Вероятные сценарии развития событий. Источник изображения: Brooks G. Bays, Jr, SOEST/University of Hawai

На этот счёт учёные предложили два варианта развития событий. Во-первых, если ранее система была двойной, то расширение оболочки более старой звезды могло бы «упереться» в более молодую звезду и сброс был бы ограничен сравнительно небольшим пространством. Во-вторых, экзопланета могла образоваться уже после сброса оболочки со звезды из её вещества. В любом случае оба процесса требуют сочетания достаточно редких условий, чтобы один из них стал реальностью. Но планета — вот она! Она есть и это факт, что лишний раз напоминает нам, что во Вселенной достаточно уголков, где может происходить такое, что нам и не снилось.