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.

В минувший четверг космическая инфракрасная обсерватория им. Джеймса Уэбба (James Webb) отметила два года научной работы. Сделанный телескопом юбилейный снимок был посвящён этой дате и раскрыл все возможности инфракрасных приборов «Уэбба»: камер ближнего и среднего инфракрасного диапазонов. Благодаря им снимок двух далёких сталкивающихся галактик — Пингвина и Яйца — заиграл новыми красками и деталями.

Комбинированный снимок галактик Arp 142. Источник изображения: NASA; ESA; CSA; STScI

Галактики Пингвин и Яйцо (Arp 142) удалены от нас на 326 млн световых лет. Они расположены в созвездии Гидра на расстоянии около 100 тыс. световых лет одна от другой. Около 25–75 млн лет назад произошло сближение эллиптической (NGC 2937) и спиральной галактики (NGC 2936): Яйца и Пингвина. Первая своей гравитацией размотала вторую и через сотни миллионов лет они сольются в одну галактику.

Снимок прибором MIRI (средний инфракрасный диапазон)

Гравитационное взаимодействие двух галактик превратило спиральную галактику в подобие пингвина с клювом и хвостом, охраняющего своё яйцо. В облаках пыли и газа, вымываемых гравитацией из спиральной галактики, проявились вспышки звездообразоания. Эллиптическая галактика, вызвавшая всё это движение, напротив, населена старыми звёздами и обе они окружены похожим на дымку туманным ореолом из полициклических ароматических углеводородов.

Снимок тех же галактик телескопом «Хаббл»

Обнаружить чёрные дыры — та ещё задача, ведь они буквально невидимы во всех диапазонах излучения. Но абсолютно неуловимыми оказались чёрные дыры промежуточной массы, превышающие массу Солнца в 10–10 000 раз. Меньше — пожалуйста, больше — сколько угодно. Но между крайними состояниями — пустыня. Но так было. Новая работа предполагает обнаружение наиболее вероятного кандидата в чёрные дыры промежуточной массы и даже недалеко от нас.

Источник изображения: ESA/Hubble, NASA, Maximilian Häberle (MPIA)

Открытие сделали учёные, решившие изучить калибровочные данные космического телескопа «Хаббл». Более 20 лет телескоп калибровал свои приборы, делая снимок самого близкого к нам в нашей галактике шарового скопления Омега Центавра (NGC 5139). Это скопление удалено от Земли на 18 тыс. световых лет и содержит миллионы звёзд. За всё время набралось свыше 500 превосходных снимков этого объекта, что позволило отследить траектории движения множества его звёзд.

Анализ траекторий звёзд в центре скопления выявил аномалию для семи из них. Их скорости оказались слишком большими, чтобы оставаться в центре скопления. Что-то удерживало эти звёзды, и это что-то должно было быть довольно компактным. Моделирование показало, что наиболее вероятным кандидатом для обнаруженного явления может быть чёрная дыра массой около 8200 солнечных масс или больше. Не исключено, что там может быть компактная группа чёрных дыр меньшей массы. В любом случае для учёных появился шанс сделать долгожданное открытие чёрной дыры промежуточной массы.

Для науки пока большая загадка, как чёрные дыры проскакивают пустыню от объектов малой массы к сверхмассивным. Они ведь должны расти постепенно? Следовательно, во Вселенной должно быть неисчислимое количество чёрных дыр промежуточной массы, но их нет и это проблема.

Несколько групп учёных использовали телескоп «Джеймс Уэбб» для сбора данных о планете-океане, расположенной на удалении 50 световых лет от Земли. Близкое расположение этого мира позволит собрать данные об атмосфере и сделать вывод о потенциальной обитаемости экзопланеты. Это лучший кандидат для поиска следов инопланетной жизни, уверяют учёные. Но внешний вид экзопланеты тоже не оставит равнодушным — она до оторопи похожа на глазное яблоко.

Источник изображения: Benoit Gougeon/University of Montreal

Экзопланета LHS 1140b открыта методом транзита в 2017 году. Вокруг своей звезды — тусклого красного карлика — она оборачивается каждые 25 суток. Близость звезды компенсируется её слабым светом, и поэтому экзопланета не сгорела в её излучении. Более того, приливной захват удерживает экзопланету всё время одной стороной к звезде, сильнее всего нагревая постоянно обращённую к светилу сторону. Но даже это не сжигает поверхность экзопланеты. Однако это делает её странной на вид.

Как показало новое исследование, на обращённой к звезде стороне экзопланеты может быть до 20 °C. Это достаточно комфортная для зарождения известной нам биологической жизни температура. Исходя из полученных после наблюдений и расчётов данных, плотность экзопланеты составляет 5,6 г/см³. Поскольку её радиус в 1,76 раза больше земного, а масса больше массы Земли в 5,6 раза, учёные делают вывод, что это либо похожая на наш Нептун планета с плотной газовой оболочкой, либо планета-океан. С точки зрения расчётов наиболее вероятен второй вариант.

Если LHS 1140b — это действительно водный мир с глобальным океаном, то при средневзвешенной температуре около -50 °C он весь покрыт панцирем льда, за исключением относительно небольшой полыньи на стороне, обращённой к звезде. По подсчётам учёных, диаметр проплешины во льдах достигает 4000 км. Со стороны такая планета будет выглядеть как висящее в черноте пространства колоссальное белое глазное яблоко, смотрящее на мир своим зрачком.

Важным открытием стало наличие азота в составе атмосферы экзопланеты и минимум водорода. Это указывает на вторичность атмосферы — что она сформировала свой состав в процессе эволюции, а не получила в наследство по рождению от протопланеты. Это открытие заставит учёных ещё много раз обращать свой взор на LHS 1140b, как на один из самых перспективных миров, где наиболее велика вероятность обнаружить признаки биологической жизни.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» получила новые снимки крайне юной протозвезды L1527. Этой звезде всего 100 тыс. лет — это ничто по сравнению с нашим Солнцем, которому свыше 4,5 млрд лет. Юность таких объектов сопровождается бурной деятельностью, когда будущая звезда поглощает окружающее вещество и, разогреваясь, расплёскивает его по Вселенной причудливыми красками туманности.

Изображение звезды L1527, полученное камерой MIRI «Джеймса Уэбба». Источник изображения: NASA

Ранее «Джеймс Уэбб» уже делал снимок протозвезды L1527. В 2022 году он получил изображение с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam). Новый снимок получен прибором MIRI (средний инфракрасный диапазон), который может дальше заглянуть за окружающую протозвезду завесу из пыли и газа. Снимок с MIRI не такой резкий и чёткий, как с NIRCam, но он добавляет картинке объём и новые детали.

Если приглядеться, мы увидим, что протозвезда L1527 как бы разделена пополам. Это следы газопылевого диска вокруг растущей звезды. Мы видим его с ребра. Звезда черпает из него вещество и излучает энергию в процессе его аккреции. Центральная область вблизи протозвезды насыщена ионизирующим излучением и выглядит на снимке как красная вспышка (в изображение которой оптическая система «Уэбба» добавляет свои артефакты — восемь лучей).

Снимок L1527, полученный в 2022 году камерой NIRCam

«Вспышка» переходит в белое свечение — это происходит отток пыли и газа, разгоняемый излучением звезды. Дальше белый «взрыв» продолжается синим «пламенем». Так на изображениях «Уэбба» выглядят следы полициклических ароматических углеводородов, которых во Вселенной больше всего. Звезда также инициирует их отток, в результате чего формируется причудливая туманность в форме песочных часов.

Когда звезда наберёт свою массу из окружающего вещества, процесс аккреции прекратится и заберёт с собой эти чудесные виды. К счастью, на небе достаточно звёзд, чтобы найти новый пример для восхищения красотой юных звёзд.

Чрезвычайно большой телескоп Европейской Южной обсерватории (ESO ELT), строящийся в чилийской пустыне Атакама, стал на шаг ближе к завершению. Немецкая компания SCHOTT успешно доставила для обработки заготовку для последнего из 949 сегментов, заказанных для основного зеркала телескопа. При диаметре более 39 метров это зеркало станет самым большим когда-либо изготовленным для телескопа.

Источник изображений: ESO

Чаша основного зеркала (M1) Чрезвычайно большого телескопа состоит из 798 шестиугольных сегментов, каждый толщиной около 5 см и шириной 1,5 м. Вместе они будут собирать столько света, что превысят возможности глаза человека в десятки миллионов раз. Для облегчения обслуживания и ремонта главного зеркала уже после его ввода в строй изготовлено дополнительно 133 сегмента. Сверх того, ESO закупила 18 запасных сегментов, в результате чего их общее количество достигло 949.

Оптическая система телескопа ELT будет состоять из пяти зеркал, где помимо главного зеркала M1 будет ещё четыре зеркала намного меньшего диаметра. Все зеркала уже отлиты и подготавливаются к работе.

Каждый сегмент главного зеркала отлит из уникального стеклокерамического материала ZERODUR компании SCHOTT. Обсерватория стала крупнейшим заказчиком на этот материал с низким коэффициентом теплового расширения, поскольку в пустыне на высокогорном плато, где будет работать телескоп, происходят сильные суточные колебания температуры окружающего воздуха. Прежде чем приступить к отливу и подготовке сегментов главного зеркала, компания SCHOTT провела множество экспериментов на месте, чтобы убедиться в правильности выбора материала и технологий его обработки. Всего было произведено свыше 230 т материала.

На предприятии SCHOTT заготовка проходит первичную подготовку — термообработку медленным охлаждением и первичное шлифование. Финальное шлифование сегментов и их порезка на шестиугольники из круглой заготовки производится во Франции компанией Safran Reosc. Точность шлифовки не допускает неровностей свыше 10 нм. Кроме этих компаний, в изготовлении сегментов гигантского зеркала участвуют также голландская компания VDL ETG Projects BV (производство рамы для крепления сегмента в составе чаши зеркала), немецко-французский консорциум FAMES (разработка и производство 4500 датчиков, для отслеживания положения каждого сегмента в зеркале), немецкая компания Physik Instrumente (разработка и производство 2500 приводов для выравнивания положения каждого сегмента с точностью в пределах нескольких нанометров), а также датская DSV, которая перевозит сегменты за 10 тыс. км в Чили.

Уже в Чили на производстве недалеко от стройплощадки ELT сегменты зеркала покрываются серебром и укрываются на хранение до начала сборки.

ELT в представлении художника

Строительство телескопа ELT стартовало в 2014 году. Предполагалось, что телескоп начнёт работу с 2024 года, но пандемия и другие непредвиденные обстоятельства затянули выполнение работ. Год назад в ESO сообщили, что телескоп и сопутствующее оборудование готовы на 50 %. Это позволяет рассчитывать, что телескоп ELT, равного которому на Земле ещё не было, начнёт научную работу в 2028 году.

В апреле 2024 года космическому телескопу NASA «Хаббл» исполнилось 34 года. Несмотря на почтенный возраст и периодические сбои этот инструмент исправно несёт службу, расширяя наши знания о Вселенной. Однако минувшей весной невозможность ремонта телескопа поставила его перед трудным выбором: сохранить производительность или продлить работу до 2035 года и дольше. В NASA выбрали второе. Сегодня «Хаббл» доказал правильность выбора.

Спиральная хлопьевидная галактика NGC 1546. Источник изображений: NASA

Для наведения на цели и для стабилизации телескопа во время снимков, а он должен держать цель до нескольких суток, космическая обсерватория «Хаббл» использовала от четырёх до шести гироскопов-маховиков. К 2008 году в работе остался один из четырёх ранее установленных гироскопов. В 2009 году команда астронавтов на корабле «Спейс шаттл» добралась до обсерватории и установила шесть новых гироскопов. До последних лет дожили только три из них и один из этой тройки начал отдавать ошибочные данные, что автоматически переводило обсерваторию в безопасный режим.

В NASA приняли решение оставить в работе только один гироскоп, а сбоящий и второй рабочий пока отключить, что создаёт резерв для продления работы обсерватории на годы — до 2035 года и дольше. Обратная сторона медали — это снижение производительности телескопа до 25 %. Это означает, что «Хаббл» не сможет фотографировать кометы и астероиды ближе орбиты Марса и будет нетороплив при переключении на новые цели. Это та вынужденная жертва, на которую пришлось пойти, чтобы увеличить шансы «Хаббл» дольше оставаться в строю.

Работа на одном гироскопе ничуть не ухудшила качество получаемых «Хабблом» изображений, что он доказал на практике. После возвращения к работе телескоп получил превосходный снимок спиральной галактики NGC 1546, удалённой от нас на 50 млн световых лет. Это так называемая хлопьевидная галактика, в структуре которой вместо чётко прослеживающихся рукавов наблюдаются обширные вспышки звездообразования — таких себе комков хлопьев, разбросанных по телу галактики. Они особенно хорошо видны на дальней стороне галактики, где подсвечены молодыми горячими голубыми звёздами.

«Новое изображение впечатляющей галактики, полученное "Хабблом", демонстрирует полный успех нашего нового, более стабильного режима наведения телескопа, — сказано в заявлении Дженнифер Уайзман (Jennifer Wiseman), старшего научного сотрудника проекта «Хаббл» в Центре космических полетов NASA в Мэриленде им. Годдарда. — Теперь у нас впереди много лет открытий, и мы будем рассматривать всё — от нашей Солнечной системы до экзопланет и далёких галактик. "Хаббл" играет важную роль в астрономическом инструментарии NASA».

Эпоха реионизации Вселенной была насыщена различными событиями в жизни первых галактик, включая их столкновения. До сих пор учёные обнаруживали отдельные галактики (квазары), но не их тесные пары во взаимодействии. Первым удивительное открытие сделал учёный из Японии, который в данных телескопа Subaru увидел признаки слияния двух древних галактик примерно через 900 млн лет после Большого взрыва.

Художественное представление столкновения двух квазаров. Источник изображения: International Gemini Observatory

«Существование сливающихся квазаров в эпоху реионизации ожидалось долгое время, — объяснил астроном Йошики Мацуока (Yoshiki Matsuoka) из Университета Эхимэ в Японии. — Теперь это впервые подтверждено». «Просматривая изображения кандидатов в квазары, я заметил два похожих и чрезвычайно красных источника рядом друг с другом, — сказал автор работы. — Открытие было чисто случайным».

Чтобы подтвердить открытие и выяснить детали события были проведены новые наблюдения с использованием телескопов Subaru, Gemini North, а также радиотелескопа ALMA. Данные с радиотелескопа проходят обработку и будут представлены в отдельной работе (они дадут характеристику пыли и газа вокруг сливающихся галактик). Данные с телескопов Subaru и Gemini North раскрыли суть явления и представлены в работе, принятой к публикации в апреле этого года.

Что было видно в телескоп «Субару». Источник изображения: NOIRLab/NSF/AURA/T.A. Rector, D. de Martin & M. Zamani

Выяснилось, что два объекта — квазары или активные ядра галактик — находились очень далеко от нас и в тесном взаимодействии друг с другом. Между квазарами было всего 40 тыс. световых лет. Их соединял газовый мост, доказывающий обмен веществом и работу процесса слияния. Значительная доля света от каждого квазара возникала от процесса звездообразования. В то же время в центре каждого из квазаров находилась колоссальная чёрная дыра, массой около 100 млн солнечных масс каждая . Для сравнения, чёрная дыра в центре нашей галактики имеет массу всего 4,3 млн солнечных масс. Обнаружение очередного древнего и супермассивного объекта — это снова удача и снова задача для теоретиков, слишком быстро и очень большие чёрные дыры стали обнаруживаться в ранней Вселенной.

Открытие японского учёного недолго оставалось единственным в своём роде. Через несколько недель появилась новая публикация, данные для которой собрал невообразимый «Джеймс Уэбб». С его помощью было открыто ещё более раннее слияние двух сверхмассивных чёрных дыр (квазаров) — всего через 740 млн лет после Большого взрыва.

Наверное, из астрономов вышли бы хорошие детективы. Они изучают космические явления по таким крошечным отклонениям в данных, что диву даёшься. Новое открытие «Уэбба» из таких — этот космический телескоп помог обнаружить признаки столкновения астероидов в соседней звёздной системе. Такое невозможно разглядеть даже в нашей системе, не говоря уже о расстояниях в десятки световых лет.

Источник изображения: NASA/FUSE/Lynette Cook

Открытие сделано в системе Бета Живописца (β Pictoris) на расстоянии 63,4 световых года от Солнечной системы. Это молодая система с возрастом звезды около 20 млн лет. Как положено молодой звезде, вокруг неё находится протопланетный диск — скопление пыли, камней, комет и астероидов. Иначе говоря, вокруг звезды формируются планеты. Для нас важно знать, как это происходит, и какие в этом процессе есть закономерности. Ответы на эти вопросы позволят понять, насколько уникальны или обычны Солнечная система, Земля и, собственно, человечество?

Около 20 лет назад за Бетой Живописца наблюдал телескоп «Спитцер». Полученные им данные учёные решили проверить с помощью «Уэбба». Более чувствительный «Уэбб» не увидел обнаруженных ранее «Спитцером» скоплений пыли в системе. После анализа данных учёные пришли к выводу, что пыль была развеяна светом звезды, а это означает, что она была достаточно мелкой — как сахарная пудра. И её было много — по массе в 100 тыс. раз больше, чем масса погубившего на Земле динозавров астероида.

Судя по данным «Спитцера» и «Уэбба», около 20 лет назад в системе Бета Живописца произошло столкновение титанических скалистых тел, подобных сформировавшим Землю. Это привело к разрушению астероидов и выбросу облака мелкой нагретой пыли из силикатов. «Спитцер» увидел эту область, но выводы по ней тогда сделать было невозможно — в протопланетном диске и не такое можно увидеть.

Источник изображения: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University

Направив туда «Уэбб», учёные больше не обнаружили нагретой области известного масштаба и определённой ранее массы. Она за 20 лет рассеялась, что могло произойти лишь в одном случае — это было облако легчайшей пыли после столкновения астероидов. Отсутствие следов «преступления» так же говорит о событии, как и их присутствие. И если «Уэбб» чего-то не увидел, то это тоже будет открытие. Пожалуй, первое такого рода, как столкновение астероидов в соседней звёздной системе.

Среди 3000 открытых нейтронных звёзд нет ни одной, которая вращалась бы достаточно медленно. Обычный период вращения этих объектов составляет доли секунды. Поэтому удивлению астрофизиков не было границ, когда в данных радионаблюдения за южным небом обнаружились признаки нейтронной звезды с периодом обращения 54 минуты. Если данные подтвердятся, это заставит изменить наше представление о моделях поведения нейтронных звёзд.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Статья об исследовании вышла в сегодняшнем номере журнала Nature Astronomy. Открытие сделали астрофизики из Сиднейского университета и национального научного агентства Австралии (CSIRO), а также учёные из Манчестерского и Оксфордского университетов. Они изучали южное небо двумя новыми радиоинструментами — ASKAP и MeerKAT. Впоследствии в данных наблюдений обнаружился объект со всеми основными признаками нейтронной звезды, но его радиоизлучение имело период 54 мин, вместо свойственных этим объектам периодов масштаба секунд и долей секунды.

Период радиоимпульса нейтронной звезды соответствует одному обороту вокруг оси. Традиционно это очень и очень быстро вращающиеся объекты, которые возникают после взрыва сверхновых. Если массы ядра звезды после взрыва сверхновой не хватает на образование чёрной дыры, но она достаточно велика, появляется нейтронная звезда с невообразимо высокой плотностью с радиусом около 10 км и массой около 1,4 солнечных масс. До открытия «медленной» нейтронной звезды учёные выстроили модель, которая достаточно хорошо описывала их поведение и характеристики. Теперь в эти модели, вероятно, придётся вносить существенные коррективы.

Остаётся шанс, что учёные обнаружили не нейтронную звезду, а намагниченный белый карлик, хотя предварительные данные указывают на небольшую вероятность подобного события. Новые исследования загадочного объекта помогут пролить свет на это из ряда вон выходящее открытие.

Первый автор работы доктор Маниша Калеб (Manish Caleb) с факультета астрономии Университета Сиднея сказала: «Что интригует, так это то, что этот объект демонстрирует три различных состояния излучения, каждое со свойствами, полностью отличающимися от других. Радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке сыграл решающую роль в разделении этих состояний. Если бы сигналы исходили не из одной и той же точки неба, мы бы не поверили, что это один и тот же объект, излучающий эти разные сигналы».

Учёные Университета Аризоны представили сделанные в январе этого года снимки Ио — ближайшей луны Юпитера и самого вулканически активного небесного тела Солнечной системы. Удивительно, но полученные с наземного телескопа изображения оказались более чёткими и подробными, чем снимки с того же зонда «Юнона», который сейчас летает вокруг Юпитера. Это показывает огромный потенциал нового инструмента.

Большой бинокулярный телескоп. Источник изображения: NASA

Речь идёт о приборе SHARK-VIS, который в дополнение к ранее установленному прибору SHARK-NIR был добавлен в систему наблюдений Большого бинокулярного телескопа (LBT). Оба прибора были разработаны в Итальянском национальном институте астрофизики при Римской астрономической обсерватории. Интеграция системы в телескоп была проведена в 2023 году, а в 2024 году проведены первые наблюдения. В сочетании с мощными возможностями LBT, который в дополнение к двум спаренным 8,4-метровым первичным зеркалам имеет адаптивную оптику с частотой подстройки 1000 раз в секунду, приборы SHARK позволили получать при наблюдениях с Земли снимки объектов Солнечной системы с беспрецедентным разрешением.

Для издания Geophysical Research Letters учёные сделали снимки спутника Юпитера Ио. Комбинированный снимок содержит данные в инфракрасном, красном и жёлтом диапазонах. Выбранные цветовые каналы позволяют рассмотреть магматические отложения красного и белого цветов вокруг предполагаемых вулканов на Ио. На представленном снимке, например, это красные и белые ореолы в нижней правой части Ио.

Ио, видимый в Большой бинокулярный телескоп

Прибор SHARK-NIR позволяет выявить области извержения вулканов на спутнике, но его разрешения недостаточно для идентификации самих вулканов и выявления последствий выхода магмы на поверхность. С этим помогает разобраться прибор SHARK-VIS, показывающий картинку в оптическом диапазоне. Его разрешения хватает для выявления деталей рельефа спутника длиною свыше 80 км.

Луна Юпитера Ио полна вулканами, которые, как считают учёные, извергаются в результате гравитационных воздействий на недра спутника со стороны самого Юпитера и его ближайших лун. Гравитация постоянно сжимает и растягивает Ио, создавая очаги тепла и постоянно разогревая его недра. Наблюдение за вулканической активностью спутника позволит создать представление о ранних этапах геологической эволюции Земли и других планет вплоть до планет из далёких миров.

На сайте arXiv одновременно появились три статьи, в которых независимые группы учёных пришли к одному выводу: обсерватория «Джеймс Уэбб» подтвердила открытие самой древней галактики в истории наблюдений человечества. Эта галактика активно росла и развивалась менее чем через 300 млн лет после Большого взрыва, что настойчиво подталкивает учёных изменить представление о ранних этапах эволюции Вселенной.

Источник изображения: NASA

С появлением такого мощного инструмента, как космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба, земная наука получила возможность заглянуть в эпоху реионизации и глубже, когда пространство было заполнено нейтральным водородом, который как густой туман рассеивал видимый свет звёзд. Считалось, что в те времена рассвета Вселенной было мало галактик и они были бедны на звёзды, ведь после Большого взрыва прошло всего несколько сотен миллионов лет. Звёзды и их скопления просто не успели бы развиться. «Джеймс Уэбб» ошеломил: плотность галактик и их яркость оказались впечатляющими даже в начале эпохи реионизации.

Удалённость и сложность измерений не позволяли сразу понять, какие галактики древние, а какие просто уходят в красный спектр по причине преобладания соответствующего типа звёзд. Разобраться с этим позволяют спектральные приборы «Уэбба». Они более-менее точно определяют красные смещения галактик, что позволяет судить об истинной удалённости этих объектов.

До недавнего времени самой древней подтверждённой галактикой была JADES-GS-z13-0, обнаруженная через 320 млн лет после Большого взрыва. Новой самой древней галактикой стала JADES-GS-z14-0, пойманная в объектив «Уэбба» менее чем через 300 млн лет после Большого взрыва. Масса этой галактики оказалась примерно на уровне 10 % от массы Млечного Пути, а её звёздное население росло со скоростью 25 солнечных масс в год. Обнаружить такой яркий объект и так рано — это ломает устоявшиеся представления об эволюции звёзд и галактик. Слово за вами, теоретики!