Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» помогла сделать новое и совершенно неожиданное открытие — она зафиксировала свет от галактики в ранней Вселенной, который, согласно всем известным нам законам, не должен был попасть на её датчики. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на ранние этапы эволюции звёзд и галактик во Вселенной, что должно оказать критическое влияние на научное понимание этих процессов.

Источник изображений: NASA

Опубликованная в журнале Nature работа посвящена анализу галактики JADES-GS-z13-1. Этот объект был обнаружен «Уэббом» через 330 млн лет после Большого взрыва. Это было время, когда видимый свет (от первых звёзд и галактик) ещё с трудом распространялся по Вселенной. До появления прозрачной Вселенной с чрезвычайно разреженным молекулярным водородом оставалось ещё около 700 млн лет. Зафиксированный «Уэббом» сигнал от галактики JADES-GS-z13-1 был бы характерен для более позднего периода эволюции Вселенной, и его появление, а также сам факт обнаружения на столь раннем этапе мироздания поставили учёных в тупик.

Речь идёт о фиксации линии Лайман-альфа у галактики JADES-GS-z13-1 — это спектральная линия ультрафиолетового излучения водорода с длиной волны 121,6 нанометра. Она возникает, когда электрон в атоме водорода переходит с первого возбуждённого уровня на основной, испуская фотон. В ранней Вселенной ультрафиолетовые фотоны этой линии поглощались нейтральным водородом, что создавало характерные следы в спектре излучения далёких объектов. Учёные не ожидали увидеть эту линию у галактики, существовавшей через 330 млн лет после Большого взрыва. Она могла быть обнаружена лишь в пузыре прозрачности диаметром 650 тыс. световых лет. Однако «Уэбб» зафиксировал всплеск этого света спустя 13,4 млрд лет! Это стало загадкой для исследователей, у которых пока нет однозначного ответа на этот феномен.

Существует два возможных объяснения наблюдаемого явления. Во-первых, оно может быть следствием чрезвычайной активности чёрной дыры в галактике. Во-вторых, в далёкой галактике может находиться аномально большое количество сверхмассивных звёзд, каждая из которых в 100–300 раз превышает массу Солнца. Однако обе гипотезы пока не имеют достаточных подтверждений, чтобы одна из них могла считаться окончательной. Учёные продолжат наблюдение за этой далёкой галактикой и надеются открыть другие подобные объекты. Это станет неоценимым вкладом в понимание процессов, происходивших в ранней Вселенной, откуда внятные сигналы доходят до нас с большим трудом.

Центр нашей галактики, Млечного Пути, — интересное во всех смыслах место. Во-первых, там находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* (Sgr A*). Во-вторых, там сосредоточено столько всевозможных объектов — от пыли и газа до звёзд и чёрных дыр, — что учёные порой теряются в этом многообразии. И хотя всё это скрыто от нас пеленой межзвёздного вещества, сквозь которую непросто пробраться, модели и статистика помогают делать удивительные открытия.

Источник изображения: Mark Garlick/Science Photo Library

Исследование центра Млечного Пути в инфракрасном и радиодиапазоне позволяет находить там звёзды даже за плотными облаками пыли. Гораздо сложнее искать в этом «саване» чёрные дыры звёздной массы. Согласно моделям формирования звёзд, в ближайшей к сверхмассивной чёрной дыре Стрелец A* области может находиться около 300 чёрных дыр звёздной массы. Как известно, при гибели достаточно крупных звёзд их ядра коллапсируют и превращают останки звезды в чёрную дыру. Это поддаётся учёту и статистике, что позволяет примерно оценить количество чёрных дыр вблизи центра галактики.

Новая работа идёт дальше и утверждает, что чёрных дыр звёздной массы вблизи центра Млечного Пути гораздо больше — не сотни, а сотни миллионов и даже миллиарды. Учёные называют центр нашей галактики настоящей «мясорубкой звёзд» и «роем чёрных дыр звёздной массы».

Основная идея этой новой модели заключается в том, что центральная область вблизи Стрельца A* по сравнению с остальной частью галактики чрезвычайно богата газом и пылью. Это означает, что там легко могут формироваться массивные звёзды O- и B-типа. Такие звёзды живут очень недолго и умирают как сверхновые. Их ядра коллапсируют в чёрные дыры, а оставшееся вещество рассеивается и может быть использовано для рождения новых звёзд. Со временем, по мере появления и гибели звёзд в этом регионе, чёрные дыры будут неизбежно накапливаться.

В конце концов, в этой области скопится столько чёрных дыр, что столкновения между ними и звёздами станут обычным явлением. Чёрные дыры будут постепенно разрывать звёзды на части, перемешивая вещество в этой области и ускоряя формирование новых звёзд и чёрных дыр. Авторы исследования назвали эту модель «звездодробилкой».

Если эта гипотеза верна, то в центре нашей галактики могут находиться миллионы или даже миллиарды чёрных дыр звёздной массы на один кубический парсек (парсек равен 3,26 светового года). Любая звезда, попавшая в эту область, окажется в зоне риска. Чтобы подтвердить свою концепцию, учёные обратились к статистическому анализу.

При заданной плотности чёрных дыр в регионе можно вычислить среднее время, по истечении которого произойдёт столкновение звезды с чёрной дырой. Время столкновения зависит от количества чёрных дыр и размера звезды: чем больше чёрных дыр, тем короче этот срок, и чем массивнее звезда, тем выше вероятность столкновения.

Проведя расчёты и сравнив их с наблюдениями, учёные выяснили, что в центральном регионе галактики меньше всего звёзд O-типа и больше B-типа. Оба этих типа представляют собой массивные, но короткоживущие звёзды. Они хорошо заметны благодаря своим горячим оболочкам, что делает возможным их статистический анализ. В итоге расчёты показали, что в указанной области на один кубический парсек приходится около 100 миллионов чёрных дыр звёздной массы. Это невероятно высокая плотность, которая радикально меняет наше представление о процессах в центре галактики.

Косвенно эти расчёты подтверждаются наблюдениями более чем десятка звёзд-беглянок, которые вырываются из центра галактики со скоростями, превышающими обычные внутригалактические значения. Такие колоссальные скорости звёзды могли набрать только при близком взаимодействии с чёрными дырами, разогнавшись в их гравитационных колодцах до значений, позволяющих покинуть Млечный Путь. Число таких звёзд слишком велико, что указывает на высокую плотность чёрных дыр в этом регионе.

Год назад космический телескоп «Джеймс Уэбб» открыл в ранней Вселенной новые объекты, которые назвали «маленькие красные точки» (Little Red Dots, LRD). На датчиках обсерватории они буквально выглядели как точки с предельно большим красным смещением. С тех пор учёные выдвинули ряд гипотез о природе этих объектов, что позволяет находить объяснение их происхождению. Новая работа проливает больше света на эту загадку ранней Вселенной.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Первым и во многом верным предположением стало то, что «маленькие красные точки» — это активные ядра галактик (квазары). Особенность LRD заключалась в том, что, в отличие от квазаров, они очень слабо излучали в радиодиапазоне и рентгеновском спектре. Сверхмассивные чёрные дыры, находящиеся внутри далёких галактик, так себя не ведут — они буквально пылают в рентгеновском диапазоне.

Одна из вещей, которую учёные быстро выяснили об этих объектах, — их спектры сильно расширены из-за эффекта Доплера. Это указывает на то, что газ, излучающий свет, вращается вокруг центральной области с огромной скоростью — более 1000 километров в секунду.

Для углублённого изучения «маленьких красных точек» учёные воспользовались приборами «Уэбба» и собрали спектры высокого разрешения для 12 таких объектов. Затем полученные данные сравнили с моделями сверхмассивных чёрных дыр. Анализ показал, что всё может происходить внутри молодого галактического облака. Внутри галактики с очень большой скоростью должен вращаться диск аккреции, окружающий чёрную дыру. При этом галактическое облако должно быть сильно ионизированным. В таком случае окружающее галактику плотное облако свободных электронов действительно поглощало бы большую часть рентгеновского и радиоизлучения.

С другой стороны, чтобы LRD достигли наблюдаемой светимости в инфракрасном диапазоне, мощность излучения чёрной дыры должна быть на максимальном уровне. Наблюдения показывают, что эта мощность близка к пределу Эддингтона, после которого чёрная дыра своим «светом» просто разогнала бы вещество вокруг себя и галактики, включая ионизированный газ, маскирующий рентгеновское и радиоизлучение.

Некоторые из открытых галактик «маленьких красных точек». Источник изображения: NASA

Всё это говорит о том, что «маленькие красные точки» — это очень молодые сверхмассивные чёрные дыры, которые быстро растут и достигают зрелости. Это подтверждается оценками их массы, согласно которым она составляет от 10 000 до 1 000 000 солнечных масс, что намного меньше, чем у типичных сверхмассивных чёрных дыр. Эта модель также помогает объяснить, почему мы не видим более близких LRD с меньшим красным смещением. В процессе своей бурной эволюции, работая на пределе мощности, они быстро рассеивают окружающее их ионизированное облако и превращаются в типичные квазары, которых во Вселенной предостаточно и к которым учёные давно привыкли.

Космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба вновь продемонстрировала свои выдающиеся возможности передового инструмента. С её помощью получен самый детализированный снимок новой области звёздообразования, наполненный динамикой движения облаков пыли и газа под воздействием излучения новорождённых светил. Совершенно случайно в кадр попала древняя галактика, создав эффект «глаза торнадо» и символически объединив прошлое и будущее — старые звёзды с молодыми.

Источник изображения: NASA

Телескоп «Уэбб» запечатлел область Herbig-Haro 49/50 в нашей галактике. В нижнем левом углу изображения находится новорождённая звезда Cederblad 110 IRS4 (CED 110 IRS4). Ранее эту область снимал телескоп NASA «Спитцер», однако его изображение содержало мало деталей, а также демонстрировало «размытый объект» на кончике «торнадо». Снимок «Уэбба» в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне позволил рассмотреть множество важных деталей в структуре облаков пыли и газа. При этом «размытый объект» оказался спиральной галактикой, удачно попавшей в кадр в необычной перспективе.

Слева изображение «Спитцера», справа — «Уэбба»

«”Уэбб” запечатлел эти два не связанных между собой объекта в удачный момент, — пояснила команда телескопа. — На протяжении тысяч лет край HH 49/50 будет расширяться и в конечном итоге закроет собой далёкую галактику».

На полученном снимке оранжевым цветом обозначен молекулярный водород, а красным — монооксид углерода. Эти газы нагреваются под воздействием энергии струй соседней новорождённой звезды, приводя облака в движение. Кажущийся хаос подчиняется электромагнитному полю звезды и её излучению — всё это позволяет учёным наблюдать процесс, который во многом напоминает рождение нашей Солнечной системы.

Наблюдения последних лет часто ставят астрономов в тупик, доказывая ошибочность понимания эволюции ранней Вселенной. Звёзды и галактики в первый миллиард лет после Большого взрыва развивались неожиданно быстро, что невозможно объяснить принятыми в космологии моделями. В этот ряд попало и новое открытие — неожиданно большая концентрация кислорода в самой древней из найденных во Вселенной галактик.

Художественное представление галактики JADES-GS-z14-0. Источник изображения: ESO

Галактика JADES-GS-z14-0 была открыта космической инфракрасной обсерваторией «Джеймс Уэбб». К лету 2024 года открытие было подтверждено по спектральным данным. Оказалось, что этот неожиданно крупный и яркий объект обнаружен всего через 290 млн лет после Большого взрыва. Это само по себе вызвало недоумение, поскольку современные модели не предполагают такого быстрого развития звёзд и галактик. Очевидно, что земная наука что-то упускает в оценке эволюции Вселенной.

Галактика JADES-GS-z14-0 не могла не вызвать растущего интереса учёных — это как обнаружить подростка в ясельной группе, поясняют исследователи. Поэтому для углублённого анализа химического состава этой «галактики-переростка» был использован радиотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array в Чили. Наблюдения в радиоволновом диапазоне позволяют уловить спектры излучения холодных атомов, в отличие от инфракрасного и видимого излучения, которые фиксируют значительно более высокие уровни энергии.

Сигналы, полученные от галактики JADES-GS-z14-0, ошеломили исследователей. Уровень молекулярного кислорода в ней в десять раз превысил допустимый в моделях эволюции звёзд. Кислород и другие элементы, тяжелее водорода и гелия, образуются в недрах звёзд в результате ядерного синтеза. В межзвёздное пространство они попадают после смерти таких звёзд во время взрывов сверхновых. Иными словами, это крайне медленный процесс. Поэтому запредельный уровень кислорода в JADES-GS-z14-0 всего через 290 млн лет после Большого взрыва остаётся загадкой, на которую у учёных пока нет ответа. Для его поиска потребуются новые масштабные наблюдения.

Учёные завершили обработку данных, собранных за последние годы наблюдений за небом Атакамским космологическим телескопом (ACT) в Чили. Этот телескоп пришёл на смену космической обсерватории «Планк», первой создавшей карту реликтового излучения Вселенной. Новые изображения повысили чёткость картины распределения плазмы и газа в «детские» годы развития Вселенной — примерно через 380 тыс. лет после Большого взрыва.

Источник изображений: ACT Collaboration

«Мы видим “первые шаги” Вселенной на пути к созданию самых ранних звёзд и галактик. И это не просто свет и тьма — это поляризация света в высоком разрешении», — пояснила директор телескопа ACT и профессор Принстонского университета Сюзанна Стэггс (Suzanne Staggs).

Определение поляризации реликтового микроволнового излучения позволяет с высокой детализацией изучить распространение ионизированного водорода и гелия в первые минуты жизни Вселенной по космологическим меркам. Из этих веществ позже сформировались первые звёзды, а затем и галактики. Полученная информация также даёт представление о распределении тёмной материи, которая собирала видимое вещество вокруг своих сгустков и, фактически, способствовала формированию всего, что мы наблюдаем.

Отдельно учёные подчеркнули сохранение так называемой напряжённости Хаббла — расхождения в измерении скорости расширения Вселенной по реликтовому излучению (в ранней Вселенной) и по наблюдениям звёзд и галактик в наши дни. Это расхождение не исчезло, а новые данные ACT в реликтовом микроволновом диапазоне в целом соответствуют показаниям, полученным ранее с «Планка».

Атакамский космологический телескоп был построен в 2007 году на вершине горы Серро-Токо в чилийской пустыне Атакама и завершил работу в 2022 году. Представленные недавно данные относятся к последним годам его наблюдений в период с 2017 по 2022 годы. Анализ полученной информации продлится много лет, предоставляя учёным обширный материал для новых открытий.

18 марта 2025 года Европейское космическое агентство опубликовало первый пакет данных наблюдений космической обсерватории «Евклид», получившей прозвище охотника за тёмной материей. Данные включают три глубоких обзора неба, проведённые за первую неделю наблюдений, общей площадью 63,1 квадратного градуса. Учёные назвали их «золотой жилой» для начала охоты за тайнами Вселенной, включая главные — поиск тёмной материи и разгадку тайны тёмной энергии.

Жёлтые мазки на данных по Млечном Пути — это первые глубокие обзоры «Евклида». Ниже фото обзоров. Источник изображения: ESA

Запущенный в космос в июле 2023 года, «Евклид» (Euclid) начал научную работу в феврале 2024 года. Первая публикация включила данные, собранные за первую неделю наблюдений: это три глубоких обзора небольших участков неба общей площадью 63,1 квадратного градуса. Это всего 0,4 % от будущего полного обзора, который охватит треть всего неба и продлится до 2030 года. Однако даже этих, казалось бы, скромных данных хватит на множество серьёзных открытий в астрономии.

Глубокие обзоры трёх первых участков неба — двух в южной части нашей галактики и одного в северной — вобрали в себя 380 000 классифицированных галактик, 500 новых кандидатов в гравитационные линзы и множество других космических объектов, таких как скопления галактик и активные ядра галактик.

Впервые для поиска наиболее перспективных объектов для дальнейшего наблюдения был использован искусственный интеллект, что резко сократило время отбора кандидатов и, соответственно, время проведения научных работ. Отобранные ИИ кандидаты затем передавались гражданским учёным — волонтёрам, которые на добровольной основе классифицировали объекты, экономя тем самым время и ресурсы профессиональных исследователей.

Первые элементы будущего атласа «Евклида» уже послужили основой для публикации десятков научных работ, включая исследование, посвящённое обнаружению идеального кольца Эйнштейна. Это явление возникает в результате гравитационного линзирования, когда удалённый объект и массивная галактика или скопление галактик, действующие как гравитационная линза, находятся на одной линии с наблюдателем (в данном случае с «Евклидом»).

«Евклид» стал первым космическим телескопом, поставившим обнаружение гравитационных линз на поток. Почти все из 500 найденных им гравитационных линз оказались новыми. К концу наблюдений ожидается, что обсерватория обнаружит 100 000 гравитационных линз — в 100 раз больше, чем известно сегодня.

Обсерватория заглядывает в глубины Вселенной на 10,5 млрд лет назад во времени. На всей этой дистанции она выявляет особенности строения галактик. Форма или морфология галактик — расположение и вид рукавов, типы скоплений звёзд и другие детали — позволяют оценить распределение тёмной материи вокруг каждой из них. В то же время скопления и расположение галактик в системе космической паутины определяются внешним влиянием тёмной материи.

Оба этих фактора — внутренний и внешний — формируют вид галактик и их взаимное размещение. Сегодня мы не можем с уверенностью сказать, что такое тёмная материя. Однако скрупулёзно собранные «Евклидом» данные обещают помочь в разгадке этой тайны. Невидимое проявится через его глобальное воздействие на видимое вещество.

Фрагмент одного из участков с увеличением в 70 раз

Похожая ситуация складывается и с тёмной энергией. Какая-то сила заставляет несвязанные гравитацией галактики разлетаться друг от друга с ускорением. Что именно их расталкивает — остаётся загадкой. «Евклид» также поможет установить самые строгие ограничения на эту невидимую силу, создав наиболее точный набор данных о множестве галактик на огромной глубине.

Пример ряда классифицированных галактик из первого обзора

Работа с первыми данными обсерватории уже началась. В 2026 году ожидается публикация отчёта за первый год работы «Евклида», который включит 2 Пбайт данных. Сегодняшний обзор на этом фоне может показаться скромным — всего 35 Тбайт, но это информация лишь за одну неделю наблюдений. Над каждым из уже пройденных участков неба «Евклид» пройдёт от 30 до 50 раз, каждый раз повышая разрешение и улучшая качество снимков. К 2030 году это будет самый полный и подробный каталог галактик, равных которому нет и, вероятно, ещё долго не будет.

Юпитер выбыл из гонки с Сатурном за звание самого богатого на луны небесного тела Солнечной системы. Последние наблюдения позволили обнаружить у Сатурна сразу 128 новых спутников, что довело общее число лун у этой планеты-гиганта до 274 штук. У Юпитера обнаружено всего 95 спутников или в три раза меньше, что не оставляет ему шансов преодолеть образовавшийся разрыв.

Сатурн и его ближайшие крупные спутники. Источник изображения: NASA

Первый намёк на существование множества ещё неоткрытых спутников Сатурна появился в период с 2019 по 2021 год, когда рядом с ним было обнаружено 62 новых объекта. В то время также были замечены другие мелкие тела, которые на тот момент не удалось идентифицировать.

«Зная, что это, вероятно, спутники и что, скорее всего, их ещё больше, мы в 2023 году на протяжении трёх месяцев изучали одни и те же участки неба, — пояснил астроном Эдвард Эштон (Edward Ashton) из ведущего научно-исследовательского института Тайваня Academia Sinica. — В результате мы обнаружили 128 новых спутников. Судя по нашим прогнозам, я не думаю, что Юпитер когда-нибудь сможет догнать Сатурн в этом».

Следует отметить, что практически все новые спутники Сатурна — это вовсе не классические луны наподобие земной. Это небольшие небесные тела неправильной формы, имеющие в поперечнике всего несколько километров. По мнению учёных, изначально они представляли собой небольшую группу объектов, захваченных гравитацией Сатурна в ранний период существования Солнечной системы. Впоследствии серия столкновений превратила их в мелкие обломки, что и привело к преобладанию небольших каменистых тел, которые зафиксировали астрономы.

Эти катастрофические столкновения произошли относительно недавно по космическим меркам — всего 100 млн лет назад. На это, например, указывает ранее открытая скандинавская группа спутников Сатурна. Они уже изучены с этой точки зрения: также имеют небольшие размеры, неправильную форму и движутся по вытянутым орбитам, за что их относят к категории нерегулярных спутников.

Более подробную информацию о некоторых новых спутниках можно найти на сайте препринтов arXiv, где уже опубликована соответствующая статья.

Было время, когда ещё не было звёзд. Вскоре после Большого взрыва в бесконечном море водорода и гелия, из-за чудовищной плотности газа, стали появляться первые светила. Эти звёзды назвали населением III (Population III). Их ещё никто не видел, но новые инструменты, в частности «Джеймс Уэбб», дают надежду обнаружить такие объекты на заре Вселенной. Недавно астрономы приблизились к этому, открыв лучшего на сегодняшний день кандидата среди звёзд населения III.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Считается, что первые звёзды во Вселенной, или звёзды населения III, были очень массивными — намного больше современных звёзд-гигантов. А чем больше звезда, тем быстрее она сгорает и разбрасывает останки по пространству, успевая синтезировать в недрах более тяжёлые элементы, чем первоначальные водород и гелий. Именно поэтому мы не видим первых звёзд — их век был мимолётным, но они оставили следы своего пребывания в виде определённых химических элементов.

Большая международная группа учёных под руководством Сейджи Фудзимото (Seiji Fujimoto) из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin) направила в The Astrophysical Journal статью, которую также выложила в свободный доступ на сайт препринтов arXiv. В работе исследователи рассказали о перспективном методе поиска первых звёзд и об обнаружении лучшей на сегодняшний день галактики-кандидата, вероятно содержащей звёзды населения III.

Эта галактика, получившая название GLIMPSE-16403, пока не является доказанным носителем звёзд населения III. Однако само появление такого кандидата говорит о том, что обнаружение первых звёзд во Вселенной — лишь вопрос времени.

«Эта работа прокладывает чёткий путь к открытию первых галактик населения III, — пишут исследователи. — Какова бы ни была судьба нынешних кандидатов, методы, разработанные в этом исследовании, позволят искать галактики населения III в эпоху JWST [обсерватории "Джеймс Уэбб"]».

Фудзимото и его коллеги решили ускорить поиск, сосредоточив внимание на небольших участках неба в поисках химических «отпечатков» первых звёзд. Учёные сосредоточились на галактиках с мощными спектрами излучения водорода и гелия при минимальном содержании других элементов. В результате они нашли двух кандидатов. Один оказался ненадёжным, но другой, GLIMPSE-16403, появившийся примерно через 825 млн лет после Большого взрыва, соответствовал всем критериям, определённым для галактик населения III.

Это открытие делает GLIMPSE-16403 лучшим кандидатом для поиска звёзд, которые зажгли первый свет во Вселенной. Чтобы определить природу звёзд в GLIMPSE-16403, потребуется дополнительная работа, которая может оказаться непростой: нужен детальный спектральный анализ, а его трудно получить на столь огромном расстоянии в пространстве-времени. Тем не менее, это невероятно захватывающее открытие, которое делает обнаружение звёзд населения III, как представляется, неизбежным.

Новейшие высокочувствительные радиотелескопы позволяют обнаружить то, что скрыто для наблюдения в других диапазонах — в видимом и инфракрасном свете. Одними из удивительных объектов в радиодиапазоне стали тусклые объекты круглой формы, происхождение которых может быть очень разным и не всегда понятным. Таких открытий сделан не один десяток, и список продолжает пополняться.

Примеры круглых тусклых радиообъектов во Вселенной. Источник изображений: Miroslav Filipovic

Венцом находок могли бы стать гипотетические сферы Дайсона, созданные могущественными инопланетными цивилизациями. Но чудес для учёных и так в избытке. Тем более что новый массив радиотелескопа ASKAP в Австралии выполнил только 25 % обзора южного неба по программе Evolutionary Map of the Universe (EMU). Это будет каталог радиообъектов на десятилетия вперёд, где астрономических загадок хватит на тысячи открытий.

Кроме ASKAP множество невидимых ранее находок в Млечном Пути и в ближайшей Вселенной сделал также новый радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке. Оба они стали предтечами супернового и ещё не до конца построенного радиотелескопа Square Kilometre Array. Поэтому к 2030 году открытия в области астрономии хлынут нескончаемым потоком. Все эти и подобные инструменты позволяют радиоастрономам открывать новую «Вселенную с низкой поверхностной яркостью», которую иначе никак не увидеть.

Примером удивительной работы радиоастрономов может служить призрачное кольцо Kýklos (от греческого κύκλος — круг или кольцо) и объект WR16 в окружении редких и необычных звёзд Вольфа-Райе. Когда у больших звёзд заканчивается топливо, они становятся нестабильными и переходят на одну из последних стадий жизненного цикла, превращаясь в звёзды Вольфа-Райе. Они начинают пульсировать и расширяться, сбрасывая внешние слои, которые могут образовывать вокруг звезды яркие туманности.

В случае объекта WR16 предыдущий выброс вещества очистил пространство вокруг звезды, позволив текущему выбросу распространиться симметрично во всех направлениях. Получившаяся сфера из звёздного вещества выглядит как круг.

Слева Kýklos, справа WR16

На изображении ниже слева направо по часовой стрелке — остатки сверхновых Stingray 1, Perun, Ancora и Unicycle. Когда у звезды определённой большой массы заканчивается топливо, она больше не может сдерживать гравитацию. Падающая внутрь звезды материя вызывает последний взрыв, который учёные называют сверхновой. Расширяющиеся ударные волны сверхновой засасывают материал в расширяющуюся сферу, формируя красивые круглые структуры.

Со временем остаток сверхновой будет деформироваться из-за сопротивления окружающей среды. Например, если одна сторона взрыва расширится до межзвёздного облака газа и пыли, мы увидим сплющенную форму. Таким образом, почти идеальный круг во Вселенной — это особая находка. Но они тоже есть. Ниже показан Teleios, названный так в честь греческого слова Τελεɩοσ («идеальный») из-за своей почти идеально круглой формы. Этот уникальный объект никогда не наблюдался ни на одной длине волны, включая видимый свет, что демонстрирует невероятную способность радиотелескопа ASKAP обнаруживать новые объекты.

Идеальная форма оболочки сверхновой указывает на то, что Teleios остался относительно нетронутым окружающей средой. Это даёт возможность сделать выводы о первоначальном взрыве сверхновой, что позволяет получить представление о самом начале одного из самых энергичных событий во Вселенной.

С другой стороны, обнаруживаются объекты, которые позволяют открыть в них что-то совершенно новое. Например, обнаружен остаток сверхновой звезды, названный Дипротодоном в честь одних из самых известных представителей мегафауны Австралии, живших около 25 000 лет назад. Эти останки сверхновой являются одними из крупнейших объектов на небе. Они примерно в шесть раз больше Луны.

Дипротодон. Зелёный круг показывает предыдущие наблюдения, жёлтый охватывает новые

Чувствительность массива ASKAP позволила увидеть объект во всей красе. В ходе его дальнейшего анализа были раскрыты история и физика этого объекта. Неоднородная внутренняя структура объекта обнаруживает себя, когда разные части расширяющейся оболочки врезаются в богатую материей межзвёздную среду.

Ещё один объект, который может показать, как новые данные радиотелескопов могут изменить классификацию ранее открытых объектов, — это Lagotis. Туманность VdB-80 уже наблюдалась ранее в диске нашей галактики Млечный Путь. Свет, который мы видим, был испущен близкими к объекту звёздами, а затем отразился от облака газа и пыли шарообразной формы.

Lagotis

Наблюдения с помощью ASKAP помогли обнаружить связанное с объектом облако ионизированного водорода (известное как область HII). Энергия звезды заставила газообразную материю потерять электроны. Область HII по контурам совпадает с оболочкой туманности и создаёт в пространстве причудливый эффект шара.

Радиотелескопы ASKAP и MeerKAT также обнаруживаеют объекты за пределами Млечного Пути. Например, «радиокольцевые» галактики. В видимом свете это обычная плоская и равномерно заполненная звёздами дисковая галактика, тогда как в радиодиапазоне она выглядит как кольцо, у которого куда-то девалась сердцевина. Отчего так получается, учёные пока не готовы сказать, ожидая новых данных по подобным объектам.

Слева радиокольцевая галактика, справа LMC-ORC

Наконец, объект LMC-ORC — это странный радиокруг (ORC), выдающийся новый класс объектов с необычным происхождением. Будучи видимыми только в радиодиапазоне, они, пожалуй, являются самыми загадочными из всех. Их тайна всё ещё ждёт своих первооткрывателей. И таких чудес — множество.

Искать тёмную материю — это как искать чёрную кошку в тёмной комнате, особенно если её там нет. Но тёмная материя, похоже, всё же существует во Вселенной, какой бы она там ни была. И теперь учёные установили самые строгие ограничения на время её существования. Ведь в науке, даже не обнаружив чего-то, можно сделать далеко идущие выводы. Например, какова частота распада тёмной материи или сколько она может прожить во Вселенной.

У тёмной материи свой спектр, что даёт шанс её обнаружить. Источник изображения: Tokyo Metropolitan University

Открытие сделала команда учёных из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University). Они впервые скомбинировали модели тёмной материи и наблюдения с помощью самых современных спектрометров. Учёные сосредоточились на поиске лёгкой версии тёмной материи — так называемых ALP-частиц или аксионоподобных частиц. Это одни из многообещающих кандидатов на роль тёмной материи, модели которых хорошо проработаны.

Одним из ожидаемых свойств ALP-частиц считается спонтанный распад с испусканием света (фотонов). Учёные исходили из того, что спектр света от распада ALP-частиц будет несколько отличаться от обычного спектра, например, от рассеянного зодиакального света или от свечения нагретой Солнцем атмосферы Земли. Это ближний инфракрасный диапазон, в котором ALP-частицы после распада должны испускать характерные спектры. Проблема в том, что ближний инфракрасный свет перегружен помехами.

Учёные из Японии разработали методику наблюдения, которая в сочетании с новейшими спектрографами ближнего инфракрасного диапазона могла бы помочь находить узкие спектры, сопровождающие распад ALP-частиц. Исследователи воспользовались спектрографом WINERED на 6,5-м телескопе Magellan в Чили. В будущем они надеются получить доступ к спектрографам космического телескопа Джеймс Уэбб. Они собирали свет от двух карликовых галактик-спутников Млечного Пути: Leo V и Tucana II. Анализ не выявил признаков распада частиц тёмной материи (ALP-частиц), зато позволил установить ограничения на нижний порог продолжительности её жизни или на верхнюю частоту распада.

Новая и самая строгая на сегодня нижняя граница жизни ALP-частиц в секундах — это 10 с 25–26 нулями, или от 10 до 100 миллионов раз больше возраста Вселенной. И хотя каждая отдельная частица тёмной материи может жить, как кажется, вечно по сравнению с Вселенной, по законам квантовой физики они всё же распадаются, а это шанс обнаружить их присутствие и закрыть вопрос столетия в астрофизике.

Астероид 2024 YR4, вероятность столкновения которого с Землёй поднималась до 3 %, больше не считается самым опасным в истории наблюдений. Благодаря наблюдениям Южной европейской обсерватории в Чили с помощью Очень большого телескопа (VLT) удалось наиболее точно рассчитать орбиту этого небесного тела. Согласно последним данным, вероятность столкновения 2024 YR4 с Землёй оценивается тысячными долями процента. Можно выдохнуть — это не наш камень.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Новые наблюдения за астероидом 2024 YR4, проведённые с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO VLT) и других инструментов по всему миру, практически исключили вероятность столкновения астероида с нашей планетой. За ним пристально наблюдали в последние пару месяцев, так как вероятность его столкновения с Землёй в 2032 году возросла примерно до 3 %, что являлось самым высоким показателем вероятности столкновения для крупного астероида. Однако после последних наблюдений вероятность столкновения снизилась почти до нуля.

Источник изображений: ESA

Астероид 2024 YR4, диаметр которого оценивается примерно в 40–90 метров, был обнаружен в конце декабря 2024 года на орбите, которая могла бы привести к его столкновению с Землёй 22 декабря 2032 года. Из-за своего размера и вероятности столкновения астероид быстро поднялся на первое место в списке рисков Европейского космического агентства (ЕКА) — каталоге всех космических камней, которые имеют ненулевой шанс столкнуться с Землёй.

В середине января инструмент VLT ESO был использован для наблюдения за астероидом 2024 YR4, что дало астрономам важнейшие данные, необходимые для более точного расчёта его орбиты. В сочетании с данными других обсерваторий высокоточные измерения с помощью VLT улучшили наши знания об орбите астероида, в результате чего вероятность столкновения превысила 1 % — ключевой порог, после которого следует начинать беспокоиться. Было проведено ещё больше наблюдений, и Международная сеть предупреждения об астероидах выпустила уведомление о потенциальном столкновении, предупредив об этом группы по защите планеты, в том числе Консультативную группу по планированию космических миссий.

18 февраля, когда несколько телескопов по всему миру наблюдали за астероидом, а астрономы моделировали его орбиту, вероятность столкновения выросла примерно до 3 %. Это самая высокая вероятность столкновения, когда-либо зафиксированная для астероида размером более 30 метров. Однако уже на следующий день новые наблюдения, проведённые с помощью VLT ESO, снизили риск столкновения вдвое.

Скачки в определении вероятности объясняются просто. Определить орбиту небесного тела можно только при достаточно долгих наблюдениях за его движением. В Солнечной системе множество источников гравитации, которые способны оказывать влияние на орбиту малых небесных тел, поэтому во все расчёты необходимо постоянно вносить поправки.

Новые наблюдения с помощью VLT в сочетании с данными других обсерваторий позволили астрономам достаточно точно определить орбиту, чтобы практически исключить столкновение 2024 YR4 с Землёй в 2032 году. На момент написания статьи вероятность столкновения, по данным Центра координации околоземных объектов ЕКА, составляет около 0,001 %, и астероид больше не возглавляет список рисков ЕКА.

«Ведомости» сообщают, что сооснователь и экс-гендиректор разработчика киберпротезов «Моторика» Илья Чех основал новую научно-технологическую компанию «Гильдия "Рубежи науки"». «Гильдия» займётся разработкой биореактора для жизнеобеспечения будущих лунных станций и созданием лазерного комплекса для исследований гравитационных волн. Чех вложит в проекты собственные деньги и привлечёт инвесторов, продвигая вперёд российские космические технологии.

Илья Чех. Источник изображения: Университет ИТМО

Предприниматель планирует вложить в два первых проекта «Гильдии» 100 млн рублей. «На каждый свой рубль я хотел бы привлечь в дальнейшем 5–10 рублей других инвестиций», — заявил Чех. Таким образом, совокупный объём привлечённых средств может составить от 500 млн до 4 млрд рублей. Переговоры с инвесторами уже ведутся, но их имена пока держатся в тайне.

Илья Чех намерен за 3–5 лет создать биореактор для Луны. Разработка стартует до конца первого квартала 2025 года. Работы могут занять от трёх до пяти лет. Собственные затраты Чеха на проекты «Гильдии» могут достичь 400 млн рублей и более. Ежегодно на деятельность новой компании планируется тратить не менее 20 млн рублей.

«Ведомости» уточняют, что, согласно данным СПАРК, доля Чеха в юрлице ООО «ЦПИР "Рубежи науки"» составляет 75 %, остальные 25 % принадлежат Евгению Полховскому. В «Моторике» Чеху на 24 февраля 2025 года принадлежало 6,91 % акций. С поста гендиректора компании он ушёл в конце 2022 года.

Под биореактором следует понимать автономную систему регенерации воздуха и воды, что необходимо для освоения космоса. По словам Чеха, это позволит создать «биосистему», которой смогут пользоваться специалисты для длительного пребывания на лунных станциях. Это, в свою очередь, откроет возможность значительно увеличивать время работы на орбите. Разработкой проекта «Гильдия» займётся совместно с Институтом медико-биологических проблем РАН.

По сути, биореактор — это свого рода теплица с замкнутым циклом, производящая кислород, сохраняющая воду и выращивающая продукты питания. Для космических баз длительного пребывания это настоящая находка, однако подобные проекты — сложная задача. В фильме «Марсианин» Ридли Скотта выращивание растений в космосе выглядит просто, но в реальности всё гораздо сложнее.

Источник изображения: «Моторика»

«Среди первых экспериментов в этой области можно вспомнить советские БИОС-1 и БИОС-3, разработанные ещё в 1960-х годах, — приводит слова эксперта «Ведомости». — Однако полностью успешными их назвать нельзя: на БИОС-3 удалось достичь 100 % замкнутости по кислороду и углекислому газу, 80 % — по воде и 55 % — по пищевому обмену». Среди современных аналогов можно отметить проект БИОС-4 красноярских учёных, разработанный для будущей лунной базы.

Второй проект «Гильдии» — лазерный комплекс, который будет создан и установлен на базе Кисловодской горной обсерватории совместно с Государственным астрономическим институтом им. П. К. Штернберга при МГУ им. Ломоносова. «Комплекс будет использоваться для локации Луны и исследований в области гравитационных волн, — пояснил «Ведомостям» Чех. — Он поможет решать прикладные задачи в интересах координатно-временного и навигационного обеспечения».

Изучение Луны с помощью гравитационно-волновой обсерватории позволит исследовать орбиту спутника, его внутреннее строение и проверять теории гравитации. Гравитационные волны открывают новое окно в астрофизику, предоставляя данные о чёрных дырах, нейтронных звёздах и ранней Вселенной. Это совершенно новый инструмент для современных астрофизиков. Для регистрации гравитационных волн используются лазерные лучи, способные фиксировать минимальные изменения расстояний — искажения пространства-времени при прохождении гравитационных волн через детектор. До сих пор в России не существовало подобных инструментов.

Важно отметить, что как биореактор, так и лазерный комплекс могут найти применение и в земных условиях. Например, биореактор способен удалять из атмосферы углекислый газ, а лазерный комплекс может использоваться для постановки экспериментов в фундаментальной физике.

По мнению опрошенных «Ведомостями» экспертов, каждый из проектов «Гильдии» может занять не менее трёх лет, не говоря уже о значительных затратах и технологических сложностях. Однако эти инициативы открывают российскому бизнесу возможность интеграции в мировую космическую экономику, которая переживает стремительный рост.

Человеческая цивилизация излучает радиоволны в огромном диапазоне — от искры зажигания в ДВС до систем связи. Радиоастрономы давно смирились с этим и нашли способы смягчить влияние человеческого фактора на сигналы из космоса. К сожалению, эти методы не позволяют устранить влияние полностью и не во всех случаях. Но есть и хорошие новости: методы компенсации ложных сигналов становятся всё лучше, позволяя учёным продолжать работу по прослушиванию Вселенной.

Источник изображения: Murchison Widefield Array

В неожиданном направлении по отсеиванию сигналов антропогенного происхождения продвинулись учёные из Университета Брауна в США (Brown University). Ещё в 2013 году австралийский радиотелескоп Широкоугольная радиоантенна Мерчисона (MWA — Murchison Widefield Array) засёк странный сигнал, происхождение которого было необъяснимым.

Массив антенн MWA расположен в отдалённом районе страны в специальной зоне радиомолчания. На территорию даже запрещено въезжать на машинах с бензиновыми двигателями, только на дизельном топливе. Сигнал почти сразу был определён как телевизионный, однако его там в принципе не должно было быть. Но был и очень сильный, что поставило учёных в тупик.

«И тут нас осенило, — говорит физик Джонатан Побер (Jonathan Pober) из Университета Брауна. — Мы сказали: "Держу пари, что сигнал отражается от самолёта". Мы наблюдали эти сигналы почти пять лет, и несколько человек предположили, что это самолёты, отражающие телевизионные передачи. Мы поняли, что, возможно, наконец-то сможем подтвердить эту теорию».

Учёные разработали метод регистрации сигналов в ближнем поле, создав соответствующую диаграмму направленности радиомассива. Предложенное решение позволило усилить отражённые от самолётов телепередачи, что открыло возможность исключить их из данных радионаблюдений за Вселенной без ущерба для научных результатов. Данные полётов за 2013 год отсутствуют, но методика, проверенная в наши дни, показала способность регистрировать пролетающие самолёты и даже определять источник трансляции.

Очевидно, что новая методика поможет в будущих наблюдениях, хотя перед радиоастрономами стоит другая проблема — развёртывание тысячных группировок спутников на низкой орбите. У этой проблемы пока нет решения, но это уже другая история.

Около 30 лет назад было обнаружено, что объекты во Вселенной разлетаются с ускорением. Что-то невидимое заставляло галактики уноситься прочь друг от друга, если они не были связаны гравитацией. Это определили, изучая вспышки сверхновых типа Ia, которые из-за своей предсказуемой яркости назвали стандартными свечами. Они позволяют точно определить расстояния до взрывающихся звёзд, но, как оказалось, яркость «свечей» может давать сбой, и сейчас учёные это исправляют.

Источник изображения: ИИ-генерация DALL·E/3DNews

В обзоре Zwicky Transient Facility (ZTF) учёные исследовали 3628 взрывающихся белых карликов. Часть из них под влиянием обстоятельств и среды может превращаться в сверхновые типа Ia. Сам по себе белый карлик не превратится в сверхновую — это ядро умершей звезды, сбросившей оболочку. Оно будет тлеть, пока совсем не остынет, на что уйдут миллиарды лет. Однако примерно 50 % белых карликов (как и других звёзд во Вселенной) рождаются и умирают в двойных системах. И тогда возможны варианты.

Если обе звезды в системе одногодки и примерно равны по массе, то уже после их смерти белые карлики могут сблизиться и слиться. В зависимости от массы останков распухший белый карлик либо схлопнется под собственной массой в нейтронную звезду, либо, если масса останков превысит определённый предел, вспыхнет сверхновой типа Ia. Очевидно, что это будет несколько иная сверхновая Ia, чем та, которая могла бы взорваться после смерти одной звезды.

Похожая ситуация возникает в случае двойной системы, состоящей из белого карлика и ещё не погибшего красного гиганта или другой близкой звезды. Белый карлик будет притягивать массу соседки и, если накопит достаточно вещества, вспыхнет сверхновой типа Ia. И это тоже будет не совсем та сверхновая, которую принято считать стандартной свечой.

Таким образом, взрывы белых карликов вносят долю неопределённости в то, что на самом деле наблюдают астрономы. Сценариев таких взрывов может быть много, что затрудняет точные расчёты и поиск механизма тёмной энергии. Новый обзор, в котором взрывы белых карликов за последние пять лет прошли всесторонний анализ и классификацию, поможет учёным по-новому взглянуть на стандартные свечи — сверхновые типа Ia. Данные выложены в открытый доступ и ждут своих исследователей.