Около 60 лет назад астрономы обнаружили ярчайшие объекты во Вселенной, которые назвали квазарами. Позже стало понятно, что это свечение испускают активные галактические ядра. Точнее, это явление сверхактивности сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик. Но уверенно ответить на вопрос о механизме рождения квазаров учёные были не готовы. Новое исследование собрало убедительные доказательства для подтверждения одной из теорий рождения квазаров.

Источник изображения: ESO-M Kornmesser

Так, группа специалистов из университетов Шеффилда и Хартфордшира опубликовала работу, которая доказывает, что источником квазаров являются столкновения галактик. Эта гипотеза выдвигалась и раньше, однако теперь под неё положен прочнейший фундамент из более чем сотни наблюдений за целевыми галактиками и квазарами.

С помощью телескопа им. Исаака Ньютона в Ла-Пальме астрономы в деталях изучили структуры 48 галактик с квазарами и более 100 без них. Они искали признаки искажений в структурах галактик, которые указали бы на предыдущие столкновения пар из них. Выяснилось, что 65 % галактик с квазарами имеют признаки столкновений в прошлом. Среди галактик без квазаров признаки столкновений выявлены только у 22 из более чем 100 объектов. Простые вычисления показывают, что галактики с квазарами имеют в три раза большую частоту проявления признаков столкновений. Из этого можно сделать вывод, что тесные гравитационные взаимодействия пары галактик с большой вероятностью породят квазар, хотя это происходит не со 100-процентной гарантией.

Источником яркости квазаров в широком диапазоне электромагнитных волн являются сверхразогретые внутренние границы аккреационных дисков вокруг сверхмассивных чёрных дыр. В этих областях вещество попадает на чёрную дыру и происходит колоссальное выделение энергии на уровне сияния триллионов звёзд. При естественной эволюции галактики сверхмассивная чёрная дыра в её центре постепенно пожирает вещество и ведёт себя относительно спокойно. Когда две галактики с такими дырами входят во взаимодействие — сталкиваются, большие объёмы межзвёздного газа начинают перераспределяться и, в итоге, падают на чёрные дыры в центрах галактик-хозяев. Это как плеснуть бензин в догорающий костёр.

Рождение квазара ведёт к фатальным последствиям для галактики-хозяина. Его активность выталкивает пыль и газ за пределы галактики и развеивает внутри неё. Это снижает активность звезообразования и может совсем остановить процесс появления новых звёзд в галактике. Нашу галактику Млечный Путь ждёт похожая судьба. Примерно через 5 млрд лет она столкнётся с галактикой Андромеда. Учёные не считали это угрозой для жизни на Земле, например, всё-таки звёзды находятся достаточно далеко друг от друга, но если в центре нашей галактики вспыхнет квазар, для чего теперь найдены все основания, всё может повернуться иначе.

Полутеневое затмение Луны произойдёт 5 мая. Наблюдать это явление смогут жители большей части России, за исключением Таймыра и Чукотки. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на данные пресс-службы Московского планетария.

Источник изображения: pixabay.com

Во время полутеневого затмения Луна проходит через внешнюю область земной тени, которая и называется полутенью. В данном случае спутник нашей планеты пройдёт через южную часть полутени, находясь в созвездии Весы. «В пятницу, 5 мая 2023 года, с 18:14 до 22:31 мск Луна пройдёт через полутень Земли. Произойдёт полутеневое лунное затмение. <…> [Оно] будет видно на большей части территории России, кроме Таймыра и Чукотки», — сказано в сообщении пресс-службы планетария.

В общей сложности затмение будет длиться 4 часа 17 минут. Максимум затмения, когда Луна практически полностью погрузится в полутень, наступит в 20:23 по московскому времени. Потемнение северного края Луны в этот период, вероятнее всего, будет заметно невооружённым глазом при ясной погоде. Наблюдать это явление также можно будет из Антарктиды, Большей части Азии, Южной и Восточной Европы, Австралии, Африки и в акваториях Тихого, Атлантического и Индийского океанов.

В столице Луна взойдёт над горизонтом после 20:00 и уже будет находиться в полутени Земли. Москвичам будет сложно наблюдать максимум затмения, поскольку лунный диск будет находиться низко над юго-восточным горизонтом. Из-за этого спутник будет заслонён домами и деревьями, что затруднит наблюдение в момент максимума затмения.

Стало известно, что активность метеорного потока эта-Аквариды (майские Аквариды) достигнет пика в ночь на 6 мая. Астрономы ожидают до 50 «падающих звёзд» в час. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на пресс-службу Московского планетария.

Источник изображения: FelixMittermeier / Pixabay

Сам же поток эта-Аквариды из созвездия Водолей наблюдается в период с 15 апреля по 27 мая. Помимо максимальной активности, которая будет достигнута в одну из ночей, астрономы выделяют так называемый широкий максимум, когда в небе можно будет увидеть 30 и более вспышек в час. Этот период продлится с 3 по 10 мая.

«Пик активности <…> [потока эта-Аквариды] произойдёт в ночь с 5 на 6 мая. По прогнозам Международной метеорной организации, ожидается до 50 метеоров в час», — сообщил представитель пресс-службы планетария.

Источником метеоров, которые представляют собой вспышки от сгорающих в атмосфере небольших небесных тел, является пылевой след от кометы Галлея. Наша планета проходит через него весной и осенью каждого года. Весной с поверхности Земли можно наблюдать поток Аквариды, а осенью — Ориониды. Оба потока характеризуются яркими и длинными следами, оставляемыми метеорами на ночном небе.

«Радиант майских Акварид находится в созвездии Водолея и к утру виден на юго-востоке невысоко над горизонтом. <…> Условия наблюдения потока в этом году — неблагоприятные, так как пик происходит в полнолуние (05.05.2023). Полная Луна существенно помешает наблюдению метеоров», — отметили астрономы.

Несколько лет назад астрономы из Университета Торонто, Университета Принстона, Даремского университета, а также инженеры Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) приступили к реализации проекта по запуску уникального телескопа Super Pressure Balloon-Borne Imaging Telescope (SuperBIT) для наблюдения гравитационного линзирования. Теперь же опубликованы первые снимки, сделанные этим необычным телескопом.

Туманность Тарантул в видимом и ультрафиолетовом свете / Источник изображения: utoronto.ca

Главная особенность SuperBIT в том, что он находится не в космосе, а на высоте в 33,5 км над поверхностью Земли, практически над атмосферой планеты. Туда он был доставлен с помощью огромного стратостата размером со стадион. Расположение на границе атмосферы позволит телескопу создавать изображения, по качеству сопоставимые с тем, что делают космические обсерватории. Стратостат с телескопом был запущен с территории Новой Зеландии в начале этой недели.

Столкновение двух галактик / Источник изображения: utoronto.ca

Первыми объектами наблюдения SuperBIT стали туманность Тарантул, которая преимущественно состоит из ионизированного водорода и располагается на расстоянии 179 тыс. световых лет от нашей планеты в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути, а также столкновение двух галактик NGC 4038 и NGC 4039. При условии сохранения стабильных ветров во время сезона SuperBIT в течение примерно трёх месяцев совершит несколько кругосветных путешествий вокруг южного полушария Земли, делая снимки разных объектов Вселенной в тёмное время суток и заряжая свои солнечные батареи днём.

Телескоп SuperBIT перед запуском / Источник изображения: Columbia Scientific Balloon Facility

Научная цель проекта заключается в измерении гравитационного линзирования. Данный эффект возникает в процессе изменения траектории движения света объектами большой массы. Поскольку тёмная материя может наблюдаться только через гравитационные эффекты, линзирование остаётся одним из немногих доступных способов лучше узнать её природу. Предполагается, что SuperBIT поможет понять, способны ли частицы тёмной материи отталкиваться друг от друга. Для этого учёные намерены картировать места расположения тёмной материи вокруг скоплений галактик, сталкивающихся с другими скоплениями. Хотя тёмную материю нельзя увидеть, SuperBIT поможет нанести её на карту, отталкиваясь от того, как она искривляет проходящие лучи света.

Кабинет министров Индии одобрил строительство в стране собственного детектора гравитационных волн. Объект будет построен по проекту американского детектора LIGO, который в 2015 году первым обнаружил гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном 100 лет назад. Индийский детектор LIGO закроет слепые зоны для гравитационных наблюдений на небе и в целом на порядок повысит точность локализации событий во Вселенной международной сетью детекторов.

Художественное представление о гравитационных волнах. Источник изображения: personal.soton.ac.uk

Власти Индии выделят на реализацию проекта около $320 млн. Строительство будет вестись недалеко от города Аундха в индийском штате Махараштра. Это будет комплекс зданий, включая L-образный интерферометр с 4-километровыми рукавами. Проекты зданий уже завершены, дороги к объекту подведены, часть оборудования — вакуумные камеры — испытаны в лаборатории. Поскольку проект LIGO-India станет калькой с проекта LIGO-USA, то с передачей технологий и проектной документацией всё хорошо. Индийская сторона просто должна следовать проверенным рекомендациям и повторить уже реализованный проект.

Фактически LIGO-India — это сотрудничество между лабораторией LIGO, которая работает под руководством Калтеха и Массачусетского технологического института и финансируется Национальным научным фондом (NSF), и индийскими Центром передовых технологий им. Раджи Раманны (RRCAT), Институтом исследования плазмы (IPR), Межуниверситетским центром астрономии и астрофизики (IUCAA) и Управлением строительных услуг и управления недвижимостью (DCSEM) Министерства атомной энергии. Данная новость, к слову, опубликована на сайте Калтеха (Калифорнийского технологического института).

Интерферометр LIGO способен различить разность фаз в двух опорных лазерных лучах, что укажет на искривление пространства-времени. Это будет означать, что через детектор прошла гравитационная волна, которая изменила длину пробега лазерных лучей. Чем выше точность наблюдений, тем точнее можно определить на каком участке неба произошло гравитационное событие — слияние массивных чёрных дыр или нейтронных звёзд. Точная локализация явления позволит направить туда другие телескопы — оптические, рентгеновские и радио и воочию убедиться, что там произошло ровно то, что зафиксировали детекторы.

Проект установки. Источник изображения: Caltech

Детектор LIGO-India только за счёт своего географического положения на порядок увеличит точность локализации гравитационных явлений. Он дополнит существующую сеть гравитационных детекторов из двух американских установок LIGO, итальянской Virgo и японской KAGRA. Первые измерения на детекторе LIGO-India ожидаются к 2030 году.

Используя данные рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» (Chandra) и других телескопов учёные обнаружили неизвестную ранее угрозу для жизни на планетах земного типа. На определённой фазе процесса образования сверхновых исходящее от области взрыва рентгеновское излучение способно уничтожить биологическую жизнь на планетах в радиусе до 100 световых лет и больше. Раньше это явление не принималось во внимание. Но теперь к нему надо отнестись со всей серьёзностью.

Воздействие сверхновой и гибель жизни на планете земного типа в представлении художника. Источник изображения: NASA

Традиционно опасными для всего живого периодами в явлении сверхновых считались гамма-излучение в первые дни и месяцы после взрыва, а также поток высокоэнергичных частиц, приходящий через сотни и тысячи лет.

Новые наблюдения показали, что в процессе взрыва сверхновой возникает ещё одна угроза — поток рентгеновского излучения, который возникает в результате удара взрывной волны сверхновой звезды о плотный газ, окружающий взорвавшуюся звезду. Генерируемый процессом поток излучения может достичь обитаемой планеты в течение месяцев или лет и будет длиться десятилетиями, что приведёт к вымиранию биологической жизни на планетах земного типа.

Полученные данные проверены при наблюдении 31 сверхновой и последствий их взрывов. Наблюдения проводились в основном с помощью рентгеновской обсерватории NASA Chandra, и миссий Swift и NuSTAR, а также XMM-Newton Европейского космического агентства. Из данных следует, что планеты могут подвергнуться смертельным дозам радиации, находясь на расстоянии около 160 световых лет. На составном изображении ниже показаны четыре сверхновые в исследовании (SN 1979C, SN 1987A, SN 2010jl и SN 1994I).

Источник изображения: NASA/CXC/Univ. of Illinois/I. Brunton et al.

Среди представленных в наборе изображений четырёх сверхновых объект SN 2010jl произвёл наибольшее количество рентгеновского излучения. По оценкам авторов, эта сверхновая обеспечила смертельную дозу рентгеновского излучения для планет земного типа, находящихся на расстоянии менее 100 световых лет от неё.

Длительный поток рентгеновского излучения может серьёзно изменить химический состав атмосферы планеты. В частности, для похожей на Землю планеты этот процесс может привести к уничтожению значительной части озона, который защищает жизнь от опасного ультрафиолетового излучения звезды-хозяина. Это также может привести к гибели широкого спектра организмов, особенно морских, находящихся в основании пищевой цепи, что приведет к вымиранию.

В изменённом составе атмосферы начнёт преобладать диоксид азота, что проявит себя в виде образования коричневой дымки в воздухе. Растения на суше начнут погибать, и процесс рискует стать необратимым (это явление проиллюстрировано на заглавном изображении).

На Земле найдены изотопы, образование которых учёные объясняют избыточным гамма-излучением — это явный признак работы сверхновых. Тем самым последствия от взрывов могли сказаться на Земле в период от 2 до 8 млн лет назад. Оценки дают данные, что эти сверхновые находились на расстоянии от 65 до 500 световых лет от Земли.

В настоящее время Земля и Солнечная система находятся в безопасном пространстве с точки зрения потенциальных взрывов сверхновых, но масса других планет в Млечном Пути таковыми не являются. Поэтому такие высокоэнергетические события рискуют значительно сократить области в нашей галактике, известные как Галактическая зона обитаемости, где потенциально может существовать биологическая жизнь.

Авторы настоятельно рекомендуют проводить последующие наблюдения за взаимодействующими сверхновыми в течение месяцев и лет после взрыва, что позволит нам полнее оценить их опасность и степень влияния на близлежащие миры. Не стоит искать жизнь в радиационной пустыне, лишних ресурсов на это попросту нет.

Космическая обсерватория «Хаббл» была выведена на орбиту в челноке «Дискавери» 25 апреля 1990 года. Свою 33-летнюю годовщину научной работы телескоп отметил потрясающим снимком зоны звездообразования в созвездии Персея. Это символично — фотография звёздных яслей ко дню рождения. Свыше 4,5 млрд лет назад наше Солнце рождалось в таком же или даже более активном котле из молекулярного газа и пыли.

Область звездообразования в виде молекулярного облака Персей. Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: NASA, ESA

Область звездообразования в виде молекулярного облака Персей (Perseus Molecular Cloud), включая объект NGC 1333, давно привлекает внимание учёных. Ранее её рассматривал один из предыдущих орбитальных инфракрасных телескопов «Спитцер» (Spitzer Space Telescope). «Хаббл» не может заглянуть так далеко и детально в облако из пыли и газа, поскольку он работает в диапазоне от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного, но ценность наблюдения от этого не падает, ведь одни данные дополняют другие, создавая более полную картину.

В верхней части снимка мы видим голубую сияющую сквозь завесу пыли яркую звезду (на увеличенном изображении). Мелкая пыль рассеивает звездный свет в синем диапазоне длин волн. В средней части снимка ещё одна яркая сверхгорячая звезда светит сквозь пряди пыли подобно Солнцу за облаками. Разбросанные вокруг звёзды выглядят красноватыми, но это потому, что пыль хорошо фильтрует остальные длины волн, меньше всего задерживая красный цвет.

В нижней части снимка в почти сплошной черноте — в пыли и копоти межзвёздного вещества, которое когда-нибудь станет звёздами и планетами со всем, что на них появится — выделяется яркая прореха. Это пятно — красноватое свечение ионизированного водорода. Струи ионизированного водорода свидетельствуют о рождении звёзд в глубине кадра, которых мы не видим на изображении. Там эти невидимые звёзды окружены околозвездными дисками, которые со временем могут породить планетные системы. Эти образования формируют мощные магнитные поля, которые и направляют струи горячего газа сквозь завесу пыли.

Это как лазерное шоу в тумане. Это признак рождающихся в пыли и газе звёзд. Около 4,6 млрд лет назад в таких же условиях родилось наше Солнце. Оно рождалось не одно, а в окружении других звёзд и, возможно, даже в более насыщенном котле вещества, чем мы видим на снимке «Хаббла».

За время научной работы телескоп «Хаббл» выполнил около 1,6 млн наблюдений почти 52 000 небесных объектов. Несмотря на ряд проблем, научная программа обсерватории продлена до 2026 года. Более того, NASA рассматривает вариант поднятия орбиты телескопа и его заправку и ремонт, что продлит его работу ещё на больший отрезок времени. Над этим проектом работает компания SpaceX, но окончательного решения по этому вопросу пока нет.

На минувших выходных фотограф Тодд Салат (Todd Salat) занимался съёмкой северного сияния неподалёку от городка Делта-Джанкшен на Аляске. Он был сильно удивлён, когда вдалеке на северном горизонте появилось странное интенсивное свечение, принявшее спиралевидную форму. Фотограф поспешил запечатлеть увиденное, чтобы потом поделиться с общественностью.

Источник изображения: Christopher Hayden / AP

Сначала Салат подумал, что необычный световой «водоворот» возник из-за реактивного авиалайнера, но спиралевидное образование быстро увеличивалось, поэтому он был вынужден отказаться от первоначальной версии происходящего. На фоне зеленоватого северного сияния нежно-голубая спираль казалась фотографу порталом в другое измерение, достойным научно-фантастического фильма.

«Когда эта быстрорастущая светящаяся спираль приблизилась ко мне, я подумал: «Какого чёрта?!», — написал на своём сайте Салат. Несмотря на возникшее удивление, он сумел запечатлеть спираль во всей красе, а примерно через семь минут после появления она исчезла. Отмечается, что другие фотографы и астрономы также сумели запечатлеть таинственную световую спираль в небе над Аляской.

Источник изображения: Todd Salat / AP

Наиболее вероятной причиной появления в небе световой спирали является запуск ракеты SpaceX Falcon 9, который состоялся за несколько часов до этого в Калифорнии. Дело в том, что уникальное оптическое явление, по всей видимости, является следом из замёрзших частиц ракетного топлива, неизрасходованные остатки которого были сброшены в атмосферу во время полёта носителя SpaceX. Спиральная структура образовалась из-за того, что ракета вращалась, а топливо при этом разбрызгивалось в разные стороны.

Аналогичное спиралевидное образование астрономы заметили в начале этого года в районе Гавайев. Тогда учёные также предположили, что оно возникло из-за ракетного топлива носителя Falcon 9, сброшенного в атмосферу.

Экзопланеты слишком маленькие и очень далеки, чтобы мы могли увидеть эти миры прямо в оптические телескопы. Поэтому почти все из обнаруженных на сегодня 5300 экзопланет выявлены тем или иным косвенным способом. Тем удивительнее было сделать открытие инопланетного мира с использованием редкого астрономического наблюдения и затем подтвердить его существование прямым наблюдением. Но самое ценное в этом — создание новой методики поиска экзопланет.

Одно из изображений экзопланеты HIP-99770b с телескопа Субару. Источник изображения: T. Currie/Subaru Telescope/UTSA

В астрономии для косвенного поиска экзопланет используется два основных метода: транзитный и доплеровский. В первом случае астрономы ищут повторяющиеся провалы в блеске звёзд, когда экзопланета перекрывает её свет при проходе по диску в орбитальном движении, а во втором случае фиксируются повторяющиеся изменения в длине волны света звёзд — так называемое доплеровское смещение. Пара звезда-планета вращается вокруг общего центра масс и звезда то приближается в нашу сторону, то движется от нас, что находит отражение в её спектре. В обоих случаях становится возможным обнаружить очень близкие к звёздам экзопланеты, что мешает разглядеть их в оптические телескопы на фоне яркого света материнских звёзд.

Но заметить «танец» звезды на небе можно и другим способом — астрометрическим. Измеряя точное положение звёзд в небе и их радиальную скорость, можно обнаружить характерное кружение звёзд вокруг линии, по которой она должна двигаться при вращении вокруг центра галактики.

Источник изображения: ЕКА

Если в системе звезды есть достаточная по массе экзопланета или несколько экзопланет, то звезда будет двигаться характерной «змейкой». Такие данные обнаружились в наблюдениях европейской космической станции Gaia «Гайя». «Гайя» точнейшим образом измеряет координаты звёзд и их скорости движения относительно Земли. Фактически она строит трёхмерную карту звёзд в Млечном Пути в динамике, что даёт массу информации для самых разнообразных открытий.

Ряд звёзд уже привлёк внимание астрономов и одна из них — HIP-99770 — была изучена на предмет наличия экзопланеты. Из данных «Гайи» стало понятно, в какую точку Вселенной надо смотреть и с помощью оптических телескопов Субару и обсерватории Кека на Гавайях в указанной области пространства у звезды HIP-99770 была визуально обнаружена экзопланета, получившая название HIP-99770b.

Таким образом, астрометрический метод дал звезду-кандидата на систему с экзопланетой, и проведённое после этого прямое наблюдение обнаружило там инопланетный мир. Из данных «Гайи» и базы более старой европейской астрометрической орбитальной обсерватории Hipparcos выделены ещё около 50 звёзд-кандидатов, «петляющих» по небу в своём галактическом движении, где также будут проводиться оптические поиски экзопланет. Эти исследования помогут отработать новую методику поиска инопланетных миров.

Испытанный учёными метод позволяет открывать экзопланеты на удалённых орбитах, что ценно само по себе. Экзопланета HIP-99770b имеет 14–16 масс Юпитера и в 1,05 раза больше радиуса Юпитера. Она вращается вокруг звезды массой в две солнечные массы, поэтому находясь от неё в три раза дальше Юпитера (на удалении 15 а. е.) получает примерно столько же энергии, как Юпитер.

Прямое наблюдение экзопланеты в телескоп вместе с астрометрическим методом позволило не только получить данные о размере, плотности и диаметре экзопланеты, но и дало увидеть облака в её атмосфере и даже что-то типа пояса Койпера вокруг местной звезды. Без сомнения, учёные ещё не раз будут изучать такой интересный объект, пытаясь получить о нём и его атмосфере больше данных. В конце концов, когда-нибудь будет обнаружен и близнец Земли. И чем больше у нас будет способов поиска таких экзопланет, тем быстрее это произойдёт.

Для учёных поиски экзопланет и потенциально обитаемых иных миров стали обычным делом. Но мы продолжаем искать инопланетную жизнь по своим меркам — там, где вода может быть в жидкой форме. Для этого экзопланеты сортируют с учётом нахождения в так называемой «зоне обитаемости» своей звезды, а это в целом редкое пока явление и, как считают некоторые специалисты, ставить во главу угла наличие жидкой воды — это неправильно. Искать нужно совсем другое.

Экзопланета Proxima b на орбите в зоне обитания звезды Proxima Centauri. Источник изображения: ESO/M. Kornmesser

В целом жизнь можно описать как непрерывный процесс вычислений или работу с информацией, которая в природе происходит с учётом обратной связи в виде естественного отбора. Информация о биологических организмах на Земле хранится в ДНК, а определённые белки и другие соединения обрабатывают эту информацию. Фактически потенциал жизни — это потенциал вычислений. И вода в этом процессе может играть как решающую роль, если мы рассматриваем земную биологию, так и вовсе может не иметь к нему отношение. В конце концов, есть же и другие растворители?

По мнению авторов статьи, поиск зон обитания необходимо расширить до поиска зон, где могут проходить вычисления. Для возникновения жизни в зонах вычислений необходимо три базовых условия: во-первых, должен быть богатый состав химических элементов; во-вторых, должен быть источник любой энергии для осуществления химических реакций и совсем необязательно солнечной; и, в-третьих, должен быть субстрат для проведения и поддерживания реакций (на Земле это верхний слой литосферы и океаны).

Основываясь на новом подходе жизнь можно искать в более широких рамках и вне установленных зон обитаемости с жидкой водой. Предложенные поправки позволят нам шире посмотреть на проблему возникновения и распространения жизни во Вселенной.

Среди целого ряда целей для изучения в списке космической обсерватории «Джеймс Уэбб» (James Webb) значатся остатки сверхновых. Всё, что мы видим вокруг и из чего состоим сами, — всё рождено в звёздах. Каждый атом нашего тела когда-то был рождён звездой, и некоторые атомы были выброшены во Вселенную во взрывах сверхновых. В этих процессах остаётся много неизвестного земной науке, и «Джеймс Уэбб» стал инструментом для их познания.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, D. D. Milisavljevic (Purdue)

Сверхновая в созвездии Кассиопея вспыхнула 340 лет назад. Это самые молодые остатки события такого рода в нашей галактике. Размеры остатков Cas A простираются на 10 световых лет и удалены от нас на 11 тыс. световых лет. Поскольку событие случилось сравнительно недавно, рассмотрение объекта — отличный способ узнать о характере, направлении и интенсивности разлёта остатков. Сверхчувствительные инфракрасные приборы «Уэбба» позволяют в деталях рассмотреть структуру газа и пыли после события и воссоздать историю звезды даже до момента её взрыва.

Остатки Кассиопея А ранее широко изучались рядом наземных и космических обсерваторий, включая рентгеновскую обсерваторию NASA «Чандра». Эти данные, полученные на разных длинах волн, были объединены с данными «Уэбба» для воссоздания детальной картины происшествия. Добавим, все изображения с «Уэбба» получены в невидимом для человеческого глаза диапазоне, и поэтому для общего использования и эстетики они специально раскрашиваются. По мере повышения частоты электромагнитного излучения объекта ему присваивают цвета от красного до синего.

На полученном «Уэббом» снимке Cas A сверху и слева по границам картинки мы видим завесы из материала оранжевого и красного цвета, рождённые излучением тёплой пыли. В этих областях выброшенное звездой вещество сталкивается с окружающим околозвездным газом и пылью. Ярко светящееся вещество звезды в виде пестрых нитей ярко-розового цвета лежит чуть глубже остывающей пыли и выделяется благодаря свечению смеси различных тяжелых элементов, таких как кислород, аргон и неон и других.

Во внутреннем пространстве объекта выделяется петля зелёного цвета, проходящая от центра к правому краю. В ней много пузырьков, природу которых учёные пока объяснить не могут, но отчаянно пытаются. Детальный разбор этого изображения — шанс приблизиться к пониманию происхождения космической пыли в межзвёздном пространстве. Её неожиданно много даже в молодых галактиках. Сверхновые — это один из предполагаемых источников космической пыли во Вселенной, но до конца этот вопрос так и не решён. Наблюдение за Cas A с помощью «Уэбба» позволит пролить толику света на эту загадку.

«Понимая процесс взрыва звёзд, мы читаем свою собственную историю происхождения», — говорят астрономы.

В серии наблюдений «Хаббла» астрономы увидели явную помеху — светлый росчерк, который сочли попаданием в датчик космической частицы. Но детальное изучение снимка принесло нечто ранее невиданное. Оказалось, что на снимке чёрная дыра во всю прыть убегала из двойной системы чёрных дыр и на ходу теряла зарождающиеся звёзды. Такое-то придумать сложно, а увидеть — так просто чудо.

«Космический бильярд» глазами художника. Источник изображения: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Согласно проделанным расчётам, сверхмассивная чёрная дыра с массой около 20 млн масс Солнца быстро удаляется от двойной системы чёрных дыр. Беглянка оставила за собой невиданный ранее шлейф из новорожденных звёзд длиной 200 000 световых лет. Длина шлейфа в два раза превышает диаметр нашей галактики Млечный Путь — это колоссальное и абсолютно необычное образование.

«Мы думаем, что видим за чёрной дырой след, в котором газ охлаждается и способен образовывать звезды. Таким образом, мы наблюдаем звездообразование за чёрной дырой, — сказал ведущий автор исследования. — То, что мы видим, это последствия. Как след за кораблем, мы видим след за чёрной дырой». Учитывая, что шлейф за чёрной дырой почти в два раза ярче связанной с ним галактики, в следе должно быть много новых звёзд, полагают учёные.

Чёрная дыра не успевает поглотить вещество позади себя, поскольку движется очень быстро. Но и летящий впереди неё газ тоже падает на дыру не весь. Это ионизированный кислород, ярко светящийся на снимке либо от аккреции вещества на дыру, либо от ударных процессов. Что там происходит точно, учёные не берутся пока судить. Для этого будут проведены дополнительные исследования, включая наблюдения с помощью «Джеймса Уэбба».

То же событие на датчиках «Хаббла». Источник изображения: NASA, ESA

Условным началом этого необычного космического бильярда можно считать вероятное образование 50 млн лет назад двойной системы из чёрных дыр — она родилась из двух сошедшихся галактик. Затем появилась третья галактика со своей сверхмассивной чёрной дырой в центре и в системе началась гравитационная разбалансировка. Одна из трёх чёрных дыр получила импульс и была выброшена из галактики-хозяина. Она полетела в одну сторону, а пара других дыр — в другую. Похоже, что двойная система чёрных дыр тоже покидает галактику-хозяина, поскольку в её центре чёрные дыры не определяются, а на границе замечена активность.

Ждём новых данных от телескопов «Джеймс Уэбб» и «Чандра». Обнаруженное астрономами событие настолько необычное, что оно ещё сможет удивить.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США прислал свежий снимок планеты Уран — ледяного гиганта Солнечной системы. На представленном снимке отчётливо видны кольца Урана и некоторые спутники планеты.

Источник изображений: NASA / ESA / CSA / STScI / J. DePasquale (STScI)

Уран является седьмой планетой от Солнца, и он действительно уникален. Планета вращается «лежа на боку» — экватор повёрнут к плоскости орбиты почти на 98 градусов. Этим обусловлены экстремальные климатические условия, ведь полюса Урана в течение многих лет находятся под солнечным светом, а затем на столь же длительный период погружаются в полную темноту. Период обращения Урана вокруг Солнца занимает 84 года. В настоящее время на северном полюсе, который попал в объектив космической обсерватории, идёт поздняя весна, а лето наступит в 2028 году.

Новое изображение Урана получено с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam, которая размещена в конструкции «Джеймса Уэбба». На полученном изображении планета имеет голубой оттенок. Изображение раскрывает некоторые особенности динамичной атмосферы планеты. На правой стороне Урана на полюсе, обращённом к Солнцу, есть область повышенной яркости, которую называют полярной шапкой. Она является уникальной, поскольку появляется только в период, когда на эту область попадают прямые солнечные лучи.

Осенью полярная шапка исчезает и учёные надеются, что полученные в ходе наблюдения данные помогут узнать больше об этом феномене. На краю полярной шапки можно рассмотреть яркое облако, а также несколько протяжённых объектов сразу за краем шапки. Второе яркое облако видно у левого края лимба планеты. Такие облака типичны для Урана и, вероятно, связаны с грозовой активностью. Планета характеризуется как ледяной гигант из-за своего химического состава. Считается, что большую часть массы планеты составляет горячая плотная жидкость из «ледяных» материалов, таких как вода, метан и аммиак.

Уран имеет 13 известных колец, 11 из которых видны на представленном снимке. Некоторые из них получились настолько яркими, что может показаться, как будто они сливаются в одно широкое кольцо. В дополнение к этому в поле зрения космической обсерватории попали многие из 27 известных спутников Урана. Шесть наиболее ярких спутников выделены на представленном NASA снимке.

Наблюдения космической обсерватории «Хаббл» поставили точку в вопросе существования двойных квазаров в ранней Вселенной. Орбитальный телескоп однозначно перевёл объект SDSS J0749 + 2255 из кандидата во впервые подтверждённую двойную систему квазаров на этапе примерно 3 млрд лет после Большого взрыва. Открытие позволит обнаружить больше подобных объектов, а это путь к пониманию эволюции сверхмассивных чёрных дыр, о которой наука знает мало.

Двойной квазар в представлении художника. Источник изображения: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Объект SDSS J0749 + 2255 был обнаружен космической обзорной астрометрической обсерваторией Gaia. «Гайя» не смотрит так далеко. Точнее, основная её задача — астрометрия или определение трёхмерных координат и радиальных скоростей ближайших к нам звёзд, прежде всего в нашей галактике. Однако датчики «Гайи» улавливают также свет далёких и особенно таких ярких объектов, как квазары (активных галактических ядер и, по совместительству, сверхмассивных чёрных дыр в их центрах).

В данных «Гайи» объект SDSS J0749 + 2255 выглядел скачущим по небу подобно далёкому перемигиванию сигнализации на железнодорожном переезде. Детальное изучение объекта с помощью других астрономических приборов и другими обсерваториями показало, что это пара активных ядер двух сходящихся галактик или квазаров. Поскольку квазары вспыхивали ярче, когда чёрные дыры в их центрах захватывали ближайшее к ним вещество, и это происходило случайным и далеко не синхронным образом, со стороны это выглядело, как прыжки яркого объекта с одного места в небе на чуть-чуть другое.

Двойной квазар на датчиках «Хаббла». Источник изображения: NASA, ESA

Разобраться с объектом и определить до него расстояние помогли наблюдения в целом спектре диапазонов земными обсерваториями им. Кека, «Джемини», VLA и космическими телескопами «Чандра» и «Хаббл». Подвёл черту под исследованиями «Хаббл», который чётко показал, что мы имеем дело с двойным квазаром — двумя активными ядрами галактик, начавших слияние. Расстояние между квазарами оказалось сравнимо с размерами галактики и они начали гравитационное взаимодействие. Согласно расчётам, через 220 млн лет после этого чёрные дыры в их центрах образуют двойную систему и со временем сольются, образуя сверхмассивную чёрную дыру и старую сверхмассивную галактику.

«Мы начинаем открывать вершину айсберга ранней популяции двойных квазаров, — сказал один из ведущих авторов работы, опубликованной в Nature. — В этом уникальность данного исследования. Оно фактически говорит нам, что эта популяция существует, и теперь у нас есть метод идентификации двойных квазаров, которые разделены менее чем размером одной галактики».

Во вторник в журнале Nature Astronomy вышла прошедшая рецензию статья, которая утвердила статус самой древней из наблюдаемых галактик. Объект JADES-GS-z13-0 образовался через 320 млн лет после Большого взрыва. На нынешнем отрезке жизни Вселенной это всего 2 % от её существования. Открытие бросает вызов нашему чёткому пониманию эволюции звёзд, галактик и даже самой Вселенной.

Источник изображения: Robertson et al., Nature Astronomy, 2023

Галактика JADES-GS-z13-0 и три других подобных объекта в ранней Вселенной были обнаружены летом прошлого года в первых обзорах космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Это были фотометрические обзоры, которые не позволяют оценить истинное расстояние или, если угодно, возраст галактик. Об удалённости светящихся объектов во времени говорит их спектр. Точнее, анализ линий спектра молекулярного водорода и поиск так называемого предела Лаймана (длина волны 91,15 нм). Спектр обрывается на этой границе, и это служит точкой отсчёта для вычисления величины красного смещения объекта и его удалённости от нас.

Учёные из международной группы астрономов использовали инфракрасные спектрографы «Джеймса Уэбба» для вычисления красного смещения четырёх галактик в ранней Вселенной: JADES-GS-z10-0, JADES-GS-z11-0 и JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z13-0. И если до этого все четыре галактики были кандидатами в своей категории, то после спектрального анализа и публикации статьи они стали тем, чем являются — первые три галактики находятся на отрезке менее 450 млн лет после Большого взрыва и их красные смещения, соответственно, равны 10,38, 11,58 и 12,63, а четвёртая и вовсе рекордсмен!

Самой далёкой от нас стала галактика JADES-GS-z13-0 со смещением 13,2 или обнаруженная через 320 млн лет после Большого взрыва. Прежний рекорд был установлен в наблюдениях «Хаббла» — галактика GN-z11 со смещением 10,95 или на этапе 400 млн лет после Большого взрыва.

Также изучение всех четырёх объектов показало, что они имеют массы примерно 100 млн солнечных масс, что для первых галактик нормально. Наш Млечный Путь, например, имеет массу 1,5 трлн солнечных масс. При этом в юных галактиках происходит активное звездообразование (относительно их масс) — каждый год там рождается примерно по три звезды массы Солнца. Кроме того, как положено юным галактикам, они бедны на металлы или на химические вещества тяжелее гелия.

В принципе, открытие галактик в такой ранний период эволюции Вселенной крайне познавателен, но не столь необычен. Необычность, которая бросает вызов нашим знаниям о Вселенной, в том, что таких объектов много больше и они более активны, чем считалось ранее. Тот же «Джеймс Уэбб» обнаружил чуть позже шесть очень массивных галактик в ранней Вселенной, где им быть в теории не положено, но они там есть.