Новая работа по поиску коричневых карликов и планет-гигантов в областях активного звездообразования выявила их гораздо большее присутствие в таких зонах, чем предсказывала теория. Инфракрасные приборы «Уэбба» буквально рассеяли пыль и газ туманностей, позволив заглянуть в их глубины как никогда раньше. Собранные данные помогут изучить границу между самыми тяжёлыми планетами и самыми лёгкими звёздами, без чего картина жизни звёзд остаётся неполной.

Область поиска коричневых карликов в работе. Источник изображения: NASA

Тип звёзд и их эволюция в основном зависят от массы, набранной в процессе формирования. Дальше в процесс вступают обычные химия и физика, которые предопределяют, к какому классу относится новорождённая звезда и каков будет её жизненный путь. Для звёзд с большой массой всё относительно просто — яркие объекты легко наблюдать и регистрировать. В нижнем диапазоне — где планеты-гиганты пересекают границу с коричневыми карликами и наоборот — всё гораздо сложнее. Это тусклые объекты, поиск которых сам по себе является непростой задачей.

Группа учёных под руководством Адама Лангевельда (Adam B. Langeveld) из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) решила восполнить пробел в наших знаниях о маломассивных объектах в зонах активного звездообразования. Исследование было сосредоточено на так называемом молекулярном облаке Персея в одноимённом созвездии, в частности на туманности NGC 1333, находящейся на расстоянии 960 световых лет от Солнечной системы. Ранее эта область уже изучалась камерой NIRCam телескопа «Уэбб». В ходе новой работы по туманности тщательно исследовали спектрометром телескопа — прибором NIRISS.

Телескоп наблюдал 585 объектов, из которых коричневым карликам соответствовали только 114. Из этого числа 19 объектов были уже известными коричневыми карликами, но 6 кандидатов были обнаружены впервые. Подчеркнём, что речь идёт об одиночных объектах малой массы — это либо самые лёгкие звёзды, либо одиноко летящие по Вселенной планеты-изгои. Масса всех 6 кандидатов оказалась в диапазоне от 5 до 10 масс Юпитера, что недостаточно для того, чтобы планета-гигант вела себя как коричневый карлик. Это всё ещё планеты, и остаётся не до конца понятен механизм, который выбрасывает такие объекты за пределы их родных звёздных систем.

Проделанная работа пытается ввести ограничения как на количество таких объектов в туманностях, так и на их массы, чтобы определить, являются ли они планетами или уже коричневыми карликами (звёздами). Оказалось, что блуждающих планет-гигантов в молекулярном облаке Персея оказалось намного больше, чем предполагала теория. Их доля составляет примерно 10 % от всего звёздного населения туманности, и это открытие определённо заслуживает внимания.

«Мы исследуем самые границы процесса звездообразования, — пояснил в своём заявлении ведущий автор исследования Адам Лангевельд. — Если у вас есть объект, похожий на молодой Юпитер, возможно ли, что он мог бы стать звездой при правильных условиях? Это важный контекст для понимания как формирования звёзд, так и планет».

Группа учёных из Государственного университета Пенсильвании провела глобальный анализ динамики роста сверхмассивных чёрных дыр. Данные брались из показаний рентгеновских обсерваторий и моделирования. Работа позволила проследить за тем, как сверхмассивные чёрные дыры набирали примерно 90 % своей массы за последние 12 млрд лет. Набор первоначальных 10 % массы остался тайной времён юной Вселенной, разгадать которую ещё предстоит.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Сверхмассивные чёрные дыры (СЧД) с массой более одного миллиона солнечных в основном растут за счёт двух процессов: аккреции вещества (его падения на чёрную дыру) и слияния с другими чёрными дырами. О скорости и интенсивности аккреции, которая предсказуемо увеличивает массу СЧД, можно напрямую судить по интенсивности рентгеновского излучения от этих объектов. Разогретый газ во внутренней зоне аккреционного диска попадает также на полюса СЧД, где его энергия выплёскивается вместе со струёй вещества (в джете). В рентгене это всё отлично отображается и измеряется космическими рентгеновскими обсерваториями. Рассчитать скорость набора массы по этим данным не составит труда, и в среднем она составляет одну солнечную массу в год.

Слияния чёрных дыр более сложный процесс для измерения динамики питания СЧД. Но у учёных есть наблюдения, что обычно происходит при слияниях двух и более галактик с СЧД в центрах каждой из них. Если подключить к вычислениям статистику, то моделирование даст более-менее точную оценку роста СЧД от процессов слияния. Согласно полученным данным, этот процесс соответствует приросту массы СЧД на одну солнечную каждые несколько десятилетий.

Описанные процессы набора массы сверхмассивными чёрными дырами объясняют набор лишь 90 % массы каждой из них, что произошло за последние 12 млрд лет. За оставшиеся 1,8 млрд лет после Большого взрыва у нас нет данных, как будущие СЧД смогли набрать 10 % своей массы. Это ещё предстоит выяснить, с чем сейчас, например, помогает разбираться инфракрасная обсерватория «Джеймс Уэбб». Также интересно отметить, что СЧД перестали расти примерно 8 млрд лет назад. Похоже, необходимый для их питания газ к тому времени был в основном поглощён, а процессы слияния замедлились из-за расширяющейся Вселенной.

В рамках программы NASA «Миры на заднем дворе: 9-я планета» трое астрономов-любителей обнаружили небесное тело, спешно покидающее нашу галактику. Подключение профессионалов позволило уточнить, что это, скорее всего, коричневый карлик, летящий с невероятной скоростью около 1,6 млн км/час. Это позволит ему преодолеть гравитацию галактики и унестись прочь из Млечного Пути, став первым такого рода объектом в истории наблюдений.

Художественное представление пары из сверхновой и коричневого карлика. Источник изображения: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko

Существует два наиболее вероятных сценария, почему объект CWISE J1249 — сверхлёгкая звезда или недоразвитая звезда в лице коричневого карлика — смог разогнаться до сверхгалактической скорости. По одному предположению, он мог быть в паре с белым карликом, который стал сверхновой и энергией своего взрыва придал партнёру по системе дополнительное ускорение. Другое предположение заключается в том, что объект CWISE J1249 родом из плотного шарового скопления, где ему довелось пролететь в зоне гравитации одной или двух чёрных дыр. Учёные пока не готовы вынести окончательное утверждение о том, как объект CWISE J1249 дошёл до такой жизни, но они обещают продолжить наблюдение.

В проекте Backyard Worlds: Planet 9 любителями обнаружено свыше 4000 коричневых карликов — тусклых объектов, так и не ставших полноценными звёздами. Их масс не хватило для запуска полноценных поддерживающих себя термоядерных реакций. Они темны и относительно холодны, поэтому лучше всего обнаруживаются в инфракрасном диапазоне. Согласно предложению NASA, любители просеивают собранные миссией NASA WISE данные в поисках как коричневых карликов, так и мифической девятой планеты в нашей системе, а также других интересных объектов.

Открытие сверхбыстрого объекта стало тем событием, которое случается один раз на миллион — неожиданным и захватывающим. Трое гражданских учёных, независимо друг от друга открывших это объект в данных WISE, стали соавторами посвящённой открытию научной работы.

Добавим, инфракрасный телескоп NASA WISE был навсегда отключён 8 августа 2024 года. Ближе к концу этого года или в начале следующего он войдёт в плотные слои атмосферы Земли и сгорит, но собранные им данные будут и дальше приносить научные открытия, что станет своеобразным памятником этой научной миссии.

Величайшая космологическая загадка современности может быть результатом ошибки измерений, сообщают учёные под руководством исследователя из Университета Чикаго (University of Chicago). Зоркие глаза «Уэбба» помогли извлечь из наблюдений данные, которые отправляют напряжённость Хаббла в диапазон погрешностей измерений. Статья об открытии ещё не прошла рецензирование, но выводы в ней интересные.

Художественное представление космического телескопа «Джеймс Уэбб». Источник изображения: NASA

Около ста лет назад Эдвин Хаббл измерил скорость разбегания галактик и выяснил, что они разлетаются, а Вселенная расширяется. Позже выяснилось удивительное: с использованием расчётов на основе одних и тех же законов физики коэффициент пропорциональности в расчётах — так называемая постоянная Хаббла, которая зависит от удалённости объекта, существенно отличается в зависимости от исходной для расчётов точки. Если измерять и считать от начала Вселенной (по измерениям реликтового излучения) то постоянная Хаббла одна (66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк), а если начинать считать от Земли и дальше, то другая (73,24 ± 1,74 (км/с)/Мпк). Почти 8 % разницы — это не ошибка, это разная физика, а такого в природе не должно быть.

Группа Венди Фридман (Wendy Freedman) из Чикагского университета воспользовалась данными Уэбба как наиболее точными на сегодняшний день. Учёные проанализировали свет сверхновых типа Ia в 10 ближайших галактиках, носящих название стандартных свечей за их предсказуемую яркость и динамику. Затем они воспользовались другими тремя методами определения скорости разбегания этих галактик: по состоянию красных гигантов, по углеродистым звёздам J-класса и Цефеидам — переменным звёздам с известными и предсказуемыми характеристиками.

Всё это раньше делал телескоп «Хаббл» и другие инструменты, поэтому вся надежда была на возросшую точность измерений с помощью инфракрасных приборов «Уэбба». И результат себя оправдал! Два первых метода (гиганты и J-звёзды) дали показатели, близкие к «реликтовому»: 69,85 (км/с)/Мпк и, соответственно, 67,96 (км/с)/Мпк. Из стройного ряда вылетели лишь Цефеиды, показав значение 72,04 (км/с)/Мпк. В среднем измеренная «Уэббом» постоянная Хаббла составила 69.96 ± 1,05 (км/с)/Мпк, что близко к Стандартной модели и практически устраняет противоречия или необходимость в напряжённости Хаббла. Никаких противоречий в современной космологической модели нет, считают учёные. Во всяком случае, они сделали шаг в сторону их ликвидации.

Учёные сообщили о крупнейшем за всю историю наблюдений приливном разрушении чёрной дырой очень массивной звезды. По горячим следам вспышки её приняли за сверхновую, хотя она полыхнула на удалении 9 млрд световых лет. Детальное изучение явления позволило сделать сенсационный вывод — это была гибель самой массивной в истории наблюдений звезды от оков гравитации чёрной дыры.

Художественное представление приливного разрушения звезды чёрной дырой. Источник изображения: ESA/C. Carreau

Событие TDE AT2023vto было невероятно ярким. Немудрено, что оно поначалу было приписано явлению сверхновой. Последующий анализ данных и наблюдение за объектом во всех доступных диапазонах волн показали, что мы с большой вероятностью имеем дело с разрушением звезды в пределах гравитационного воздействия чёрной дыры. Расчёты заставили удивиться учёных. На обед чёрной дыре досталась звезда, в девять раз массивнее Солнца (9,1 массы). Совершившая это злодейство чёрная дыра в центре далёкой галактики тоже была немаленькая — в 10 млрд раз массивнее нашей звезды.

До сих пор явления приливного разрушения охватывали диапазон масс от 0,1 до 2 солнечных масс. На этом фоне зафиксированное 9 сентября 2023 года событие TDE AT2023vto стало огромным по масштабам. Для учёных это настоящая находка — лабораторный эксперимент с новыми переменными, который никогда нельзя будет поставить в земной лаборатории. Поэтому за местом явления будут продолжать следить.

Кстати, есть ещё один повод продолжить наблюдение. Событие TDE AT2023vto не сопровождалось обычным в таких случаях релятивистским джетом — своеобразной отрыжкой чёрной дыры, выбросом излучения и энергии в пространство с субсветовой скоростью. Такое происходит, когда вещество падает на чёрную дыру. Тем самым TDE AT2023vto стало самым далёким из обнаруженных событием приливного разрушения без джета или с джетом слабой интенсивности, что делает открытие вдвойне интереснее.

Наука всё ещё блуждает в потёмках в поисках источника быстрых радиовсплесков (FRB), впервые открытых в 2007 году. За несколько миллисекунд что-то из глубин Вселенной посылает радиоимпульс мощностью, сравнимой с тремя днями солнечного излучения. У учёных есть мысли о происхождении всплесков и одна из гипотез получила хорошее подтверждение.

Источник изображения: Robert Lea / space.com

В журнале Nature группа астрономов опубликовала статью, в которой сообщила об обнаружении слабого источника радиосигнала из предполагаемого пространства одного из прежних всплесков: FRB 20201124A на удалении примерно 1,3 млрд световых лет от нас. Обнаружить слабый радиосигнал помог радиотелескоп Very Large Array в США. Радиосигнал исходит от слабосветящейся туманности в месте предполагаемого источника быстрого радиовсплеска.

Авторы исследования пояснили, что обнаруженное очень слабое радиоизлучение имеет связь с диапазонами излучения импульсов быстрых радиовсплесков. Это позволило учёным создать собственную «модель туманности», в недрах которой рождаются быстрые радиовсплески. В частности, предложенная модель предсказывает, что радиоизлучение пространства создаётся пузырём плазмы (ионизированного газа) с «двигателем» процесса в центре пузыря. За вспышки ответственность несёт «двигатель», а сами вспышки раздувают пузырь газа (плазмы) вокруг него.

«Открытие позволяет нам приписать происхождение быстрых радиовсплесков остаткам массивных звезд, — делают выводы учёные. — Наше открытие о непрерывном излучении, связанном с определённым FRB, позволяет нам лучше понять среду их источника, подразумевая, что центральный привод, производящий вспышки, также должен быть способен раздувать плазменный пузырь с помощью ветра [из заряженных частиц]».

«Лучшим кандидатом для объяснения этих свойств на данный момент является магнетар, чрезвычайно намагниченная нейтронная звезда», — заключают исследователи.

Магнетары являются частным случаем нейтронных звёзд — сжавшихся всего до 19 км ядер некогда гигантских умерших звёзд в 8 и более раз больше Солнца. Одна чайная ложка вещества нейтронной звезды весила бы 1 млрд тонн. За счёт уменьшения диаметра объекта, скорость нейтронных звёзд может достигать 700 об/с. Также физическое сжатие ядра приводит к невообразимому росту магнитного поля.

Это очень ценные объекты для изучения физики в экстремальных условиях, которые мы никогда не сможем повторить в лабораториях на Земле. Более того, изучение нейтронных звёзд может открыть путь к новой физике. Поэтому так важно понять или привязать быстрые радиовсплески к магнетарам или иным источникам, если таковые есть. А они могут быть! Некоторые быстрые радиовсплески повторяются — такое очень редко, но бывает. Учёные не исключают, что повторяющиеся FRB и разовые могут иметь разное происхождение.

Новое открытие позволяет ещё раз взглянуть на вероятные источники быстрых радиовсплесков для получения ранее пропущенных особенностей поведения пространства в радиодиапазоне в районе событий. Пузыри мёртвых звёзд оказались ценным следом, ведущим к магнетарам.

Учёные только что обнаружили в Солнечной системе комету, ставшую второй в истории наблюдений, которую за пределы системы отправила одна из наших планет-гигантов. Первая комета была отправлена скитаться меж звёзд в 1980 году Юпитером. Новая комета получила необходимое ускорение после сближения в 2022 году с Сатурном. Разница в 45 лет между этими событиями намекает, что подобное случается чаще, чем представляли себе учёные.

Источник изображения: NASA

Комета C/2024 L5 была обнаружена 14 июня 2024 года роботизированной системой планетарной обороны ATLAS как объект A117uUD (астероид). Позже объект был определён как комета с присвоением соответствующего индекса. Группа учёных изучила объект, заинтересовавшись его высокой скоростью. Расчёты показывали, что комета C/2024 L5 должна была прилететь в систему извне. Межзвёздные объекты — редкие гости в нашей системе и поэтому привлекают к себе повышенное внимание.

Группа учёных из Университета Комплутенсе в Мадриде (Universidad Complutense de Madrid) провела 145 сеансов наблюдения за кометой в течение неполных 32 суток. Выяснилось, что комета C/2024 L5 в январе 2022 года сближалась с Сатурном на расстояние 0,00687 астрономической единицы. Это привело к попаданию кометы внутрь так называемой сферы Хилла, что придало объекту ускорение и изменило его орбиту на уходящую за пределы системы. Встреча с Сатурном настолько сильно повлияла на первоначальную траекторию движения кометы по нашей системе, что сделало невозможным точное определение первоначальной орбиты. Но это гарантированно был объект из нашей системы, а не из межзвёздного пространства.

Первой подтверждённой отправленной за пределы Солнечной системы кометой стала комета C/1980 E1 (Боуэлл). Из системы её вышвырнуло сближение с Юпитером 9 декабря 1980 года. Новая комета C/2024 L5 стала вторым подтверждённым объектом такого рода. Из межзвёздных объектов надёжно подтверждены два: комета Борисова и астероид Оумуамуа. Есть ещё один объект, взорвавший над Тихим океаном, которому приписывают судьбу межзвёздного скитальца. Но вокруг него создана стена домыслов и спекуляций, поэтому пока оставим его в покое.

В последний день июля 2024 года официально завершилась расширенная научная работа орбитального инфракрасного телескопа NASA WISE (NEOWISE). Телескоп был запущен в космос в 2009 году как инструмент для поиска слабых и сильных инфракрасных источников во Вселенной. В 2013 году после долгого сна телескоп начал работать на планетарную оборону Земли, выискивая опасные для неё астероиды. Сегодня его служба окончена и вскоре он сгорит в атмосфере.

Источник изображений: planetary.org

Команда на полное отключение телескопа NEOWISE будет отдана 8 августа 2024 года. В зависимости от активности Солнца, влияющей на размеры атмосферы Земли, телескоп сгорит в её плотных слоях в период с декабря 2024 года по февраль 2025 года. Фактически всё время с 2013 года телескоп работал сверх первоначальной программы и был полезен науке намного дольше, чем планировали разработчики.

Запаса криогенного водорода на борту обсерватории WISE хватило на год работы сверхчувствительных инфракрасных датчиков телескопа. Обсерватория запускалась для поиска интересных объектов, невидимых в оптическом диапазоне. Например, WISE открыл самые близкие к земле коричневые карлики всего в 6,5 световых годах от Земли, которые уже не планеты, но ещё не звёзды, и поэтому тусклы для оптического обнаружения, а также ряд ярчайших за историю наблюдений инфракрасных галактик. Также WISE смог отследить 150 тыс. астероидов в главном поясе между Марсом и Юпитером (инфракрасное излучение даёт наиболее полную картину рельефа этих объектов).

Истощение запасов хладагента привело к завершению программы WISE и отправке телескопа в режим сна в 2010 году. К 2013 году команда телескопа и приглашённые учёные разработали и воплотили в жизнь новую программу обсерватории — NEOWISE (Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer), благо ничего нового в космос запускать было не нужно, требовалось лишь обновить бортовое ПО и вернуть телескоп в работу.

Целью расширенной научной программы NEOWISE стал поиск и изучение околоземных астероидов. Без экстремального охлаждения датчиков телескоп мог использовать только два инфракрасных диапазона из четырёх, но этого оказалось достаточно для удивительно продуктивной работы инструмента и исследователей.

Более того, на основе практики охоты NEOWISE за околоземными астероидами была разработана более совершенная космическая платформа для целей преимущественно планетарной обороны — NEO Surveyor. Ожидается, что телескоп NEO Surveyor будет запущен в космос в 2027 году, после чего отправится в точку Лагранжа L1. У него не будет хладагента для охлаждения инфракрасных датчиков. Система защиты от Солнца будет строиться на тщательно продуманном экранировании, включая использование для этого солнечных панелей.

За более чем 14 лет работы телескоп WISE с программой NEOWISE выполнил 1,45 миллиона инфракрасных измерений более чем 44 000 объектов Солнечной системы. Космический телескоп также обследовал более 3000 космических объектов, 215 из которых он обнаружил сам, в том числе первый в истории троянский астероид Земли — 2010 TK7, представляющий собой 300-метровую скалу, которая движется впереди нашей планеты в точке Лагранжа L4.

В журнале Nature вышла первая из трёх статей, в которой учёные сообщили о получении убедительных доказательств обнаружения самой древней галактики в истории наблюдений. Галактика JADES-GS-z14-0 существовала менее чем через 300 млн лет после Большого взрыва. Это не укладывается в голове у учёных — настолько больших, ярких и развитых галактик в те времена просто не должно было быть.

Источник изображения: NASA

«В январе 2024 года прибор NIRSpec наблюдал за этой галактикой, JADES-GS-z14-0, в течение почти десяти часов, и когда спектр был впервые обработан, были получены однозначные доказательства того, что у галактики действительно было красное смещение 14,32, что побило предыдущий рекорд самой удаленной галактики», — пояснили астрономы Стефано Карниани (Stefano Carniani ) из Высшей нормальной школы в Италии и Кевин Хайнлайн (Kevin Hainline) из Университета Аризоны.

Спектрограф NIRSpec ближнего инфракрасного диапазона в составе космической обсерватории им. Джеймса Уэбба способен определить величину красного смещения объекта, отсеяв, например, волны того же диапазона естественного происхождения — от химических и физических процессов в звёздах. Только после спектрального анализа объекта, например, галактики, можно делать вывод о его удалённости. После такого анализа галактика JADES-GS-z14-0 определена как самая древняя (или самая юная, смотря, откуда считать) в истории наблюдений.

Протяжённость галактики JADES-GS-z14-0 оценивается минимум в 1600 световых лет. Это говорит о том, что свет в основном исходит от молодых звёзд, а не от массивной чёрной дыры в её центре. Масса галактики превышает несколько сотен миллионов масс Солнца. Это примерно 10 % от массы нашей галактики Млечный Путь. Казалось бы, мелочь. Но эта «мелочь» была не по годам развита во времена Рассвета Вселенной, когда не должно было быть галактик такого размера и массы.

«Джеймс Уэбб» позволил нам заглянуть во времена, когда Вселенная была окутана туманом из атомарного водорода, рассеивавшего видимый свет и не позволяющий учёным заглянуть вглубь времён. Увиденное там бросило вызов земной науке. Динамика эволюции звёзд и галактик превысила все теоретические расчёты. В галактике JADES-GS-z14-0, например, обнаружено так много пыли и тяжёлых элементов (в астрономии это всё, что тяжелее гелия), что это невозможно сегодня объяснить. Для этого должны были жить и умереть много поколений тяжёлых звёзд, что для времени через 300 млн лет после Большого взрыва представляется просто невероятным.

Сегодня в чилийской пустыне Атакама в разгаре работы по созданию купола Чрезвычайно большого телескопа и ложа для 200-тонного 39-метрового зеркала. Строительная техника и краны кажутся игрушечными на фоне колоссального сооружения. Проект стартовал 10 лет назад и движется к своему завершению через четыре года. Это будет крупнейший на Земле оптический телескоп, который расширит горизонты наших знаний о Вселенной.

Источник изображения: ESO

Представители Европейской южной обсерватории (ESO) поделились кадрами со стройки объекта, сделанными в прошлом месяце. На снимках мы видим, прежде всего, гигантский купол, который будет оборудован раздвижными створками. На время жаркого дня или пылевых бурь телескоп будет прятаться за ними и за теплоизоляционной обшивкой купола. Всё сооружение будет покрыто теплоизоляцией для сохранения более-менее стабильной температуры внутри помещения до наступления ночи.

Внутри купола создаётся специальное ложе для самого большого в мире зеркала. Оно должно выдержать 200 т и будет компенсировать перепады температур и вибрации, вызванные, например, сильным ветром. Кроме того регулироваться будет каждый сегмент составленного из 798 шестиугольных кусочков зеркала. Каждый сегмент будет иметь собственный модуль с системой выравнивания.

Также оптика телескопа будет иметь адаптивную лазерную подстройку для компенсации турбулентностей в атмосфере. Система будет следить за четырьмя искусственными звёздами в небе, и тысячу раз в секунду подстраивать одно из зеркал в оптической системе телескопа под завихрения воздуха в зоне обзора. Всего оптическая система телескопа будет включать шесть зеркал вместе с основным. Первый свет обсерватория рассчитывает получить в 2028 году, что будет на 4 года позже первоначальных планов.

Взрывы сверхновых, слияния нейтронных звёзд и чёрных дыр порождают самые энергичные явления во Вселенной — гамма-всплески, которые на Земле замечают, лишь попав под их лучи. В октябре 2022 года произошло из ряда вон выходящее событие — ярчайший за всю историю наблюдений гамма-всплеск, названный за это BOAT. Всплеск ослепил датчики телескопов, но не помешал восстановлению данных, которые оказались сюрпризом для учёных — в них обнаружился спектр.

Источник изображения: Science China Physics, Mechanics & Astronomy

В четверг 25 июля 2024 года одновременно в ведущих американском и китайском научных журналах вышли две независимые статьи, в которых сказано об удивительном открытии, вызвавшем «мурашки на коже» учёных. Впервые за многие годы регистрации гамма-всплесков в нём обнаружился спектр. Точнее, признаки спектров и раньше были в гамма-всплесках, но все они объяснялись помехами. В случае события BOAT (номер регистрации GRB 221009A) вероятность проявления помехи, а не спектра, оценивалась как один к 500 млн. Иначе говоря, есть все основания полагать, что в составе гамма-всплеска учёные впервые рассмотрели спектральные линии.

Для понимания, спектр — это подноготная физики и химии процесса. По линиям поглощения или свечения можно многое узнать о явлении, что позволит с уверенностью говорить о происхождении того или иного гамма-всплеска. Пока учёные не готовы строить предположения о сути события BOAT или «ярчайшего за всё время» (Brightest Of All Time), но расшифровка и моделирование продолжатся, и это станет основой для работы по другим подобным явлениям.

Можно подозревать, что значительный вклад в это удивительное открытие внесли китайские учёные и китайский орбитальный рентгеновский телескоп GECAM-C. В момент события BOAT все гамма-телескопы оказались ослеплены, включая ведущий инструмент NASA — «Ферми». По интенсивности всплеск BOAT в среднем оказался в 1000 раз ярче обычно регистрируемых всплесков. Датчики телескопов такое не вынесли, за исключением датчиков китайского GECAM-C, которые либо были частично отключены, либо настроены на меньшую чувствительность. Благодаря данным GECAM-C удалось восстановить данные «Ферми» и вычленить спектральные линии из сигнала.

Посвящённая статье обложка журнала Science China Physics, Mechanics & Astronomy.

Согласно выводам международной группы учёных, спектральное излучение длилось около 40 секунд и достигло пиковой энергии около 12 МэВ, по сравнению с 2 или 3 МэВ для видимого света. Китайские учёные дали более развёрнутую характеристику спектральным составляющим вспышки, заявив об открытии линии гамма-излучения с энергией до 37 МэВ, что, как они заявляют, стало спектральной линией с самой высокой энергией, когда-либо излучавшейся небесными объектами во Вселенной. Кстати, в событии BOAT обнаружены признаки необычной физики. Интрига сохраняется. Интересно, что бы это могло быть?

Официальное определение термина «планета» вскоре может быть снова пересмотрено. Когда это случилось в последний раз, данного статуса лишился Плутон — он не вернёт его и теперь, но определение призвано стать более всеобъемлющим.

Солнце, планеты, карликовые планеты и спутники в Солнечной системе. Источник изображений: wikipedia.org

Чёткого определения планеты не существовало на протяжении веков — раньше под него попадали объекты, которые сейчас считаются лунами и даже астероидами. Попытки систематизировать это понятие начали предприниматься в девяностые годы XX века и набрали обороты в следующее десятилетие, когда в поясе Койпера, на окраинах Солнечной системы, была обнаружена серия объектов размером примерно с Плутон. В 2006 году на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (МАС) было сформулировано определение планеты, и Плутон данный статус утратил — если бы этого не произошло, то технически в Солнечной системе оказались бы десятки и даже сотни планет. По действующему определению, объект является планетой, если:

• он обращается по орбите вокруг Солнца (это исключает все луны);
• его масса достаточно велика для обретения близкой к шарообразной формы (это исключает астероиды);
• вокруг его орбиты расчищены все окрестности (это исключает Плутон и остальные объекты в поясе Койпера).

Некоторых учёных это определение не устраивало с самого начала — в частности, они считали формулировку третьего пункта «небрежной». Другая проблема состоит в том, что текущее определение ориентировано только на Солнечную систему, потому что требует, чтобы планеты обращались вокруг Солнца. В последние годы астрономы открыли более 5000 планет, которые вращаются вокруг других звёзд. И теперь группа учёных предложила новое определение, в котором учитываются недостатки теперешнего и упрощаются критерии. Согласно этому определению, планета — это небесное тело, которое:

• вращается вокруг одной или нескольких звёзд, коричневых карликов или остатков звёзд;
• имеет массу более 10²³ кг;
• но менее 13 масс Юпитера (2,5 × 10²⁸ кг).

Плутон

Новое определение расширяет, проясняет и упрощает предыдущее. Оно охватывает нашу и похожие на неё звёздные системы, планеты, вращающиеся вокруг нескольких звёзд, коричневых карликов (несостоявшихся звёзд), а также остатков звёзд — белых карликов и нейтронных звёзд. Нижний предел в 10²³ кг — масса, при которой объект принимает сферическую форму: исследователи не всегда могут разглядеть форму экзопланеты, но имеют возможность оценить её массу. Плутон немного не дотягивает до порогового значения, а Меркурий его превосходит.

Больше не требуется спорного тезиса о «расчищенных окрестностях» — превысив предлагаемую пороговую массу, объект оказывается «динамически доминирующим», захватывая или выбрасывая более мелкие объекты в своём окружении. Наконец, устанавливается и верхний предел того, насколько большой может быть планета — некоторые настолько огромны, что под воздействием гравитации в их ядрах запускается термоядерный синтез дейтерия, и они становятся своего рода промежуточным звеном между планетами и звёздами. Считается, что это начинается с массы, которая в 13 раз превосходит массу Юпитера. Новое определение будет предложено на XXXII Генеральной ассамблее МАС, которая пройдёт с 6 по 15 августа 2024 года в Кейптауне (ЮАР).

Всего в 0,1 световом годе от центра Млечного Пути может находиться чёрная дыра промежуточной массы — существование таких объектов пока не доказано, а кандидатов можно пересчитать по пальцам одной руки. Между чёрными дырами звёздной массы и сверхбольшими существует пропасть, что делает необъяснимым обычную эволюцию чёрных дыр. Как и другие объекты во Вселенной, чёрные дыры должны питаться и расти постепенно, а не перескакивать из одного состояния в другое.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Примерно четверть века назад в центре нашей галактики было открыто компактное звёздное скопление IRS 13. Оно с самого начала ставило учёных в тупик, а по мере совершенствования инструментов наблюдения становилось всё загадочнее и загадочнее. Сначала учёные думали, что это сверхмассивная звезда. Затем IRS 13 переквалифицировали в двойную звёздную систему. Потом сочли, что это так называемая звезда Вольфа–Райе. Новая работа астрономов из Кёльнского университета показала, что IRS 13 может быть небольшим звёздным скоплением с компактным источником массы внутри.

Но во всём этом есть одна изюминка. Скопление IRS 13 расположено рядом с чёрной дырой Стрелец A* (Sgr A*) массой 4,3 млн солнечных масс, расположенной в центре Млечного Пути. Чёрная дыра Стрелец A* должна была повлиять на траекторию звёзд в скоплении IRS 13 и разорвать его. Однако этого не происходит, что заставило учёных заподозрить о существовании некоего «цементирующего» центра у скопления.

Анализ движения звёзд в IRS 13 и моделирование показали, что в середине скопления может находиться компактный невидимый объект массой 30 тыс. солнечных. Поскольку в промежутке масс от 100 до 100 тыс. солнечных масс нет достаточно надёжно подтверждённых чёрных дыр, уверенное открытие объекта массой 30 тыс. солнечных масс обещает стать значимым событием в астрономии. Это может быть первая подтверждённая чёрная дыра промежуточной массы, которая гарантировано не могла появиться после взрыва сверхновой или от слияния двух ядер звёзд. Она должна была питаться и эволюционировать обычным образом, чтобы вырасти до измеряемой массы.

Учёные попытались больше узнать о таинственном объекте в центре IRS 13 и обнаружили в месте предполагаемого размещения чёрной дыры рентгеновское излучение и облако ионизированного газа, вращающегося со скоростью 130 км/с, что стало ещё одним подтверждением обнаружения именно чёрной дыры. Поскольку одна работа не может служить надёжным доказательством удивительного открытия, наблюдения за объектом IRS 13 будут продолжены. Если там действительно окажется чёрная дыра, то она также будет считаться кандидатом для поглощения чёрной дырой Стрелец A*, а это ещё один шажок в сторону обычной эволюции чёрных дыр: они действительно питаются и растут.

Европейское космическое агентство сообщило, что астрометрический спутник «Гайя» (Gaia) подвергся ударам космической стихии. Его защитную оболочку пробил микрометеороид, а сильнейшая солнечная буря в мае этого года вывела из строя критически важный для работы обсерватории ПЗС-датчик. Инженеры вернули спутник к работе, хотя объём получаемых им данных, похоже, сильно сократился.

Источник изображений: ESA

Спутник «Гайя» размещён в точке Лагранжа L2 (в тени Земли на противоположной от Солнца стороне). Его огромное поле ПЗС-матрицы и два телескопа ежесекундно получают данные о миллионах звёзд, позволяя следить за их скоростями движения и направлениями. Фактически «Гайя» создаёт трёхмерную динамическую карту нашей галактики и даже заглядывает за её границы. Значение этих данных невозможно переоценить, и во многом даже не изучено, настолько содержательный массив информации они собой представляют.

В апреле в защитный кожух спутника ударил микрометеороид. Он вошёл под «неправильным» углом и с высокой скоростью, которую кожух не смог скомпенсировать. В земной атмосфере такая пылинка моментально бы испарилась. Но для «Гайи» её удар имел последствия. Через проделанное микрометеороидорм отверстие стал попадать рассеянный солнечный свет, что создавало на матрице ложные срабатывания — она стала показывать несуществующие звёзды.

Пока инженеры решали проблему снижения чувствительности матрицы спутника для компенсации повреждения, возникла новая проблема. В мае из строя вышла ПЗС-матрица, которая работала как контрольная для отсеивания ложных срабатываний по звёздам. Инженеры точно не могут назвать причину отказа, но связывают её (по времени) с сильнейшей за многие годы солнечной бурей, эффект от которой в виде сияний был виден даже в Краснодарском крае. Спутник проработал почти вдвое дольше отведённых ему 6 лет, и электроника могла существенно износиться под постоянным космическим излучением.

Вехи в 10-летней работы спутника «Гайя»

Поэтому вслед за решением проблемы гашения рассеянного солнечного света через дыру в защитном кожухе, инженеры снижали порог чувствительности основной матрицы, чтобы исключить появление ложных звёзд. Работы по восстановлению обсерватории были успешно завершены. Более того, проведённая заново калибровка телескопов повысила точность измерений до уровня, которого ранее у спутника ещё не было. Сегодня обсерватория каждые сутки передаёт на Землю данные в объёме 25 Гбайт. Их было бы намного больше, если бы бортовое оборудование не работало бы на компенсацию ложных срабатываний. Но даже этот поток данных — бесценный вклад в изучение Вселенной.

Европейский астрометрический спутник «Гайя» (Gaia) снова стал источником уникальных данных. Благодаря его наблюдениям впервые удалось обнаружить кандидатов в нейтронные звёзды на широких орбитах у звёзд, похожих на наше Солнце. В этом есть элемент чуда: обычные звёзды не должны были пережить взрывов сверхновых, оставивших после себя нейтронную звезду. Но это произошло, что снова ставит задачу перед теоретиками объяснить происходящее во Вселенной.

Художественное представление нейтронной звезды у солнцеподобной звезды. Источник изображения: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Открытие сделала международная команда астрономов во главе с учёными из США. В данных «Гайи» нашлась 21 нейтронная звезда, каждая из которых сидела в засаде на широкой орбите у своей собственной солнцеподобной звезды. Все кандидаты удалены от своих звёзд на расстояния, примерно в три раза превышающие расстояние от Солнца до Земли. Обнаружены они исключительно благодаря гравитационному воздействию на свои звёздные пары, заставляя их колебаться как более лёгких агентов.

«Это первые нейтронные звезды, открытые исключительно из-за их гравитационного воздействия», — поясняют учёные. «Гайя» смогла засечь эти колебания прежде всего из-за достаточной удалённости нейтронных звёзд от своих пар. Солнца совершают один оборот вокруг своих нейтронных партнёров за срок от шести месяцев до двух лет — такие колебания хорошо детектируются приборами «Гайи». Ранее нейтронные звёзды в двойных системах регистрировались только в тесных парах, когда сверхтяжёлые ядра умерших звёзд перетягивали вещество близкого соседа и поглощали его с выбросом энергии в рентгеновском и гамма-диапазоне. Новые «нейтронные» кандидаты в двойных системах с солнцами, сидели тихонечко и не отсвечивали.

«Открытие этих новых систем показывает, что, по крайней мере, некоторые двойные системы выживают в этих катастрофических процессах, хотя модели пока не могут полностью объяснить, как», — поясняют учёные. Впрочем, пока это считается крайне редким открытием. По подсчётам учёных, только одна солнцеподобная звезда из миллиона может получить в пару нейтронную звезду на широкой орбите.

Подобный метод обнаружения невидимых партнёров, а нейтронную звезду напрямую увидеть нельзя, учёные намерены использовать для обнаружения тихих чёрных дыр. Такие уже обнаружены, и даже довольно недалеко от Земли. В будущем учёные надеются открыть больше таких объектов, что также заставит потрудиться теоретиков.