В свежем выпуске журнала The Planetary Science Journal вышла статья группы астрономов, посвящённая открытию уникального транснептунового объекта — астероида 2020 VN40. Астероид ведёт себя совершенно иначе, чем остальные транснептуновые тела, находящиеся в орбитальном резонансе с Нептуном. «Это как уловить новый ритм в хорошо знакомой мелодии», — говорят учёные. Открытие обещает помочь восстановить историю орбит далёких объектов на окраине нашей Солнечной системы.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Открытие астероида 2020 VN40 было сделано в рамках обзора LiDO (Large inclination Distant Objects), цель которого — изучение объектов с большим орбитальным наклонением к плоскости эклиптики Земли и большинства планет Солнечной системы. Такие объекты поднимаются необычно высоко и опускаются далеко вниз относительно обычных орбит. Астероид 2020 VN40 оказался гравитационно связан с планетой Нептун, несмотря на значительное удаление от неё. Так, если Нептун совершает один оборот вокруг Солнца за 164,8 земного года, то 2020 VN40 делает это за 1648 лет. В среднем астероид удаляется от Солнца на расстояние, превышающее расстояние от Солнца до Земли в 140 раз.

Орбиты Нептуна и 2020 VN40 находятся в резонансе, то есть находятся в устойчивом соотношении, при котором их движения взаимосвязаны и уравновешиваются гравитационным взаимодействием. За орбитой Нептуна есть и другие объекты, находящиеся с ним в резонансе, но 2020 VN40 кардинально отличается от всех ранее известных. Во-первых, все прочие резонансные тела движутся примерно в плоскости эклиптики. Во-вторых, они вращаются в противофазе с Нептуном: когда Нептун приближается к Солнцу, они, наоборот, максимально отдаляются.

Орбита астероида показана толстой жёлтой линией (орбиты планет-гигантов показаны белыми маленькими кружками). Источник изображения: Rosemary Pike, CfA

Астероид 2020 VN40, напротив, максимально сближается с Солнцем одновременно с Нептуном и пересекает эклиптику под большим углом. Такое поведение намекает на возможное существование других транснептуновых объектов с необычными орбитами. Поскольку все тела в Солнечной системе влияют друг на друга посредством гравитации, а это влияние хорошо описывается математическими уравнениями ещё со времён Кеплера, изучение орбит позволяет восстанавливать их эволюцию и историю Солнечной системы в целом.

«Это большой шаг к пониманию внешней части Солнечной системы, — заявила руководитель группы Розмари Пайк (Rosemary Pike) из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского университетов. — Это показывает, что объекты, на которые влияет Нептун, могут находиться в очень отдалённых областях, и даёт нам новые сведения о том, как развивалась Солнечная система».

Наблюдения за молодой звездой HOPS-315 и её протопланетным диском позволили впервые в истории обнаружить начало рождения экзопланеты — начальный момент конденсации первых твёрдых частиц из молекулярного газа в диске. Ценность открытия в том, что молодая звезда похожа на наше Солнце, и на примере её эволюции мы можем многое понять о Солнечной системе и Земле.

Газовый диск вокруг молодой звезды HOPS-315. Источник изображений: McClure

Звезда HOPS-315 удалена от нас на 1300 световых лет. Ей около 135 тыс. лет. Это оранжевый карлик с массой 0,6 солнечных. Ей ещё расти и расти — процессы аккреции вещества на звезду продолжаются, и к своему первому миллиону лет HOPS-315 станет похожей на наше Солнце.

Для учёных наибольшую ценность в системе HOPS-315 представляет протопланетный диск, в котором будут формироваться экзопланеты. Ранее в ряде наблюдений других молодых звёзд астрономы уже обнаруживали следы зарождающихся экзопланет. Эти следы проявлялись в виде своеобразных треков, оставленных массой экзопланет в своём орбитальном движении вокруг звезды. Иными словами, учёные обнаруживали молодые и уже относительно сформированные экзопланеты на более поздних стадиях развития.

В случае системы HOPS-315 никаких видимых следов в протопланетном диске не наблюдалось. Для более подробного изучения протопланетного диска звезды группа учёных во главе с Мелиссой МакКлюр (Melissa McClure) из Лейденского университета в Нидерландах изучила систему HOPS-315 с помощью инфракрасной космической обсерватории «Джеймс Уэбб» и радиотелескопа ALMA. Целью работы была попытка обнаружить момент конденсации твёрдых и тугоплавких частиц из раскалённой газообразной среды протопланетного диска. Такие частицы в нашей системе можно обнаружить в кометах и метеоритах. Увидеть момент их образования — это дорогого стоит.

Сравнение данных наблюдений с моделью показало, что признаки конденсации твёрдых частиц в системе HOPS-315 обнаруживаются примерно в том месте, где в нашей системе находится Главный метеоритный пояс между орбитами Юпитера и Марса. Раскалённый газовый слой теряет монооксид кремния, который возносится в более холодное пространство, где приобретает кристаллическую форму. В спектрах «Уэбба» и ALMA это вещество обнаруживается в обоих агрегатных состояниях.

Сравнение данных наблюдений и моделирования

Впоследствии твёрдые частицы начнут слипаться и образуют настоящие зародыши экзопланет — планетезимали. Благодаря гравитации вокруг этих «семян» соберётся вещество и за миллиарды лет образуются полноценные экзопланеты.

«Впервые мы определили самый ранний момент, когда вокруг звезды, отличной от нашего Солнца, начинается формирование планет», — говорит глава группы Мелисса МакКлюр.

«Мы видим систему, которая похожа на нашу Солнечную систему в период её зарождения, — поясняет физик и астроном Мерел ван Хофф (Merel van Hoff) из Университета Пердью в США. — Эта система — одна из лучших известных нам систем для изучения некоторых процессов, происходивших в нашей Солнечной системе».

Астрономы сообщили о гравитационно-волновом событии GW 231123, которое буквально разрушает классическую теорию образования чёрных дыр. Детекторы обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA обнаружили эхо этого явления 23 ноября 2023 года. В результате слияния двух чёрных дыр гипотетической промежуточной массы возникла чёрная дыра массой свыше 225 масс Солнца — это стало рекордным по масштабам слиянием, открытым наземными детекторами.

Художественное представление слияния двух чёрных дыр. Источник изображения: LIGO/Caltech

Теория легко объясняет рождение чёрных дыр звёздной массы — они образуются в результате взрывов сверхновых в строго определённом диапазоне масс умирающих таким образом звёзд. Согласно моделям, предел у подобных явлений составляет 40–60 масс Солнца. Всё звёзды тяжелее этого потолка взрываются без остатка. Тем самым, условно говоря, звезда не может произвести чёрную дыру массой свыше 50 масс Солнца. Событие GW 231123, ошеломившее учёных, возникло в процессе слияния «невозможных» по массе чёрных дыр, каждая из которых в 100 или около того раз превышала массу Солнца.

Гравитационно-волновые обсерватории — американская LIGO и европейская Virgo — впервые засекли гравитационные волны в 2015 году. Позже к ним добавился японский детектор KAGRA. С момента начала исследований удалось зафиксировать около 300 событий, часть из которых возникла в процессе слияния чёрных дыр определённой массы. Предыдущий рекорд составил рождение чёрной дыры массой 142 солнечные, что произошло после слияния двух чёрных дыр массой 66 и 85 солнечных масс. Новое событие примерно в полтора раза превзошло предыдущий рекорд, что ещё сильнее озадачило учёных.

Впрочем, эта загадка может прояснить механизм роста чёрных дыр, который заключается в поглощении ими друг друга, а не только межзвёздного вещества. Этот механизм до конца не изучен, но на примере нового и последующих открытий со временем может обрести чёткие контуры. Например, при слиянии чёрные дыры образуют объект с ещё большей скоростью вращения. Анализируя скорость вращения одиночных чёрных дыр, можно восстановить шаги по слияниям, которые позволили объекту вырасти до определённых размеров. Но всё это будет позже по мере набора материала для исследований.

Инженер компании SpaceX и двое астрономов, включая научного руководителя новейшей обсерватории им. Веры К. Рубин (Vera C. Rubin), опубликовали научную статью с оценкой влияния интернет-спутников Starlink на работу телескопа обсерватории. В исследовании показано, что компания SpaceX придерживается данного ранее обещания минимизировать яркость спутников в ночном небе, чтобы те не мешали работе астрономов.

Источник изображения: Обсерватории им. Веры К. Рубин

Низкоорбитальные спутники, в том числе Starlink, способны отражать солнечный свет в ночном небе в течение первых нескольких часов после наступления сумерек или перед рассветом. Чтобы не мешать работе астрономов, SpaceX внесла ряд изменений в спутники, добавив зеркальную пленку и даже покрасив их в чёрный цвет. В целом, как утверждают в компании, благодаря обновлениям новые спутники Starlink версии 2 стали «темнее», чем старые модели первой версии, даже несмотря на то, что они больше по размеру.

В ходе исследования было изучено, как спутники Starlink, включая модели версий 1.5 и 2, могут повлиять на работу большого телескопа, в частности на запланированный обсерваторией им. Веры Рубин десятилетний проект по наблюдению за ночным небом. Исследование опиралось на моделирование с использованием графика наблюдений телескопа и реальные данные о спутниках Starlink. Спутники реально начинали мешать наблюдениям не каждый раз, а только по достижению яркости, эквивалентной 7 звёздной величины (на грани различия невооружённым человеческим глазом).

Оценка яркости интернет-спутников

Моделирование показало, что спутники Starlink будут относительно редко «мелькать в кадре» телескопа. Для спутников Starlink версии 1.5 в первый час летней ночи опасный порог яркости превысят только 1,2 спутника из 1000. Для спутников 2-й версии из каждой 1000 порога вредной для работы телескопа яркости достигнут только 0,93 спутника. Снижение помех достигается за счёт изменения в конструкции спутников и их окраски в чёрный цвет.

Ещё одной мерой для снижения засветки от спутников Starlink может стать изменение орбиты базирования с сегодняшних 550 км до 350 км. Расчёты показывают, что это на 40 % сократит вероятность появления в кадре телескопа яркого спутника Starlink V2. Тем самым в тех же условиях наблюдения мешать работе будут только 0,56 спутников из каждой 1000.

В целом оценки о вреде спутников Starlink работе телескопа обсерватории им. Веры Рубин обнадёживают, но есть ряд аспектов, которые продолжают вызывать обеспокоенность. Во-первых, в расчёт принимались только штатно работающие спутники. В качестве помех не исследовались неисправные спутники, спутники до вывода на орбиту базирования и спутники во время схода с орбиты, а число всех вышеперечисленных может достигать десятки каждый день, особенно если группировка Starlink будет расширена до 40 тыс. аппаратов.

Во-вторых, кроме Starlink будут созданы другие спутниковые мегагруппировки. Они окажут своё влияние на обсерваторию им. Веры Рубин. Наконец, кроме этого, безусловно, революционного инструмента, существует множество других обсерваторий, влияние спутников на которые никто не изучал. Им самим придётся разбираться с проблемой засветки от интернет-спутников. Ещё есть радиотелескопы. Для них снижение высоты спутников связи станет катастрофой, а ведь там тоже проводятся важные исследования.

Учёный из Оксфорда вместе с коллегами на основе метода статистического анализа показал, что третий обнаруженный в Солнечной системе объект — комета 3I/ATLAS, «с большой вероятностью является самой старой кометой, которую мы когда-либо видели». Её возраст может достигать 7 млрд лет, а прибыла она из совершенно иной среды в нашей галактике, чем та, в которой возникла и находится Солнечная система.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Объект 3I/ATLAS был задокументирован роботизированной обсерваторией ATLAS 1 июля 2025 года. Его скорость и траектория движения — пологая гипербола — указали на прибытие объекта за пределы Солнечной системы. Тем самым это стало открытием третьего межзвёздного объекта в истории наблюдений. Через пару дней слежения за объектом раскрылась его сущность — это оказалась комета, которой присвоили соответствующий индекс — 3I/ATLAS. Вокруг ядра объекта была замечена кома — ореол из испаряющихся с поверхности ядра газов, а по мере приближения к Солнцу комета распустит свой феерический хвост.

Астроном из Университета Оксфорда, Мэтью Хопкинс (Matthew Hopkins) с группой учёных привёл доказательства того, что возраст кометы 3I/ATLAS может составлять около 7 млрд лет. Накануне открытия кометы он защитил докторскую диссертацию, в которой представил новую модель динамики подобных объектов, получившую название «Отатахи-Оксфордская модель» (Ōtautahi–Oxford Model). Ему сразу же представилась возможность в режиме реального времени проверить свою теорию, чем он с энтузиазмом воспользовался.

«Все традиционные кометы, такие как комета Галлея, сформировались в то же время, что и наша Солнечная система, то есть их возраст составляет до 4,5 миллиардов лет, — говорится в заявлении Хопкинса. — Но межзвёздные кометы могут быть намного старше, и, судя по тому, что нам известно, наш статистический метод позволяет предположить, что 3I/ATLAS, скорее всего, является самой старой кометой, которую мы когда-либо видели».

Учёные с вероятностью около 70 % утверждают, что возраст кометы 3I/ATLAS составляет 7 млрд лет. Изучение траектории движения объекта указывает, что он прилетел из той области нашей галактики, которая входит в так называемый толстый диск, содержащий в основном старые звёзды. Солнце входит в тонкий диск звёзд, что означает, что межзвёздный гость прибыл из совершенно другой звёздной среды. Тонкий диск как бы вложен в толстый, но у звёзд из обоих дисков разный химический состав. Это делает комету 3I/ATLAS ещё более уникальным объектом, чем просто путешественник извне системы.

Изображение кометы, полученное Очень большим телескопом 8 июня 2025 года. Источник изображения: ESO

«Это объект из той части галактики, которую мы никогда раньше не видели вблизи, — сказал астрофизик из Оксфордского университета Крис Линтотт (Chris Lintott). — Мы считаем, что с вероятностью две трети эта комета старше Солнечной системы и с тех пор дрейфует в межзвёздном пространстве».

Одной из особенностей кометы из толстого диска Млечного Пути может быть высокое содержание водяного льда в её ядре. По мере движения к Солнцу комета начнёт распускать свой хвост, испаряя воду под действием солнечных лучей. Учёные всего мира будут наблюдать за путешествием кометы к Солнцу и дальше — прочь из нашей системы. Детальные данные о химическом составе газа в хвосте кометы дадут подсказку для подтверждения той или иной гипотезы о её происхождении.

Все любят котиков и астрономы не исключение. Поэтому на свою третью годовщину начала научной работы космический инфракрасный телескоп «Джеймс Уэбб» сделал детальное изображение туманности «Кошачья лапа» (NGC 6334). Как по этому поводу написали в пресс-релизе ESA, «Уэбб» поскрёб туманность «Кошачья лапа», отдавая дань привычкам маленьких пушистиков.

Источник изображения: NASA, ESA

«Уэбб» действительно может «поскрести» туманность из газа и пыли, поскольку его инфракрасные датчики видят свет скрытых за ними звёзд. В сочетании с большим зеркалом и высокой чувствительностью это сделало его самым совершенным инструментом для наблюдений за ранней Вселенной, окутанной облаками пыли. Впрочем, туманность «Кошачья лапа» не так уж далеко от Земли — на расстоянии всего 4000 световых лет в созвездии Скорпиона. Для «Уэбба» она как на ладони, что позволяет в деталях изучать процессы рождения новых звёзд в сгустках газа и пыли.

В верхней части туманности расположена область «Оперный театр», названная так за свою ярусную структуру, подобную классическому амфитеатру. Благодаря высокому разрешению «Уэбб» выявляет невиданные ранее структурные детали и особенности: массивные молодые звёзды, которые разрушают близлежащие облака газа и пыли, и их яркий свет, создающий туманное свечение (отображаемое синим цветом). Со временем всё здесь изменится — молодые звёзды-гиганты с относительно короткой продолжительностью жизни и высокой яркостью играют короткую, но важную роль в общей истории региона. Из-за активного поведения этих массивных звёзд процесс звездообразования в регионе, в конечном счёте, прекратится.

Регион «Оперного театра», по-видимому, подсвечен звёздами снизу, которые заслоняются плотным газопылевым облаком. Прямо под первым «ярусом» пыли видна ярко-жёлтая звезда с дифракционными пиками (пики образует система растяжек зеркала телескопа). Несмотря на то, что эта массивная звезда разрушила всё вокруг себя, она не смогла отбросить газ и пыль на большее расстояние, создав вокруг компактную оболочку из окружающего материала.

Слева от «Театра» видно меньше звёзд, но только за счёт того, что они скрыты плотными нитями пыли, например, как область в виде камертона (или зеркального изображения цифры «4» слева). Там формируются звёзды, которые будут светить нашим потомкам.

В центре изображения среди коричневой пыли разбросаны небольшие огненно-красные сгустки. Эти светящиеся красные источники обозначают области, в которых происходит скрытое от глаз массивное звездообразование. Некоторые массивные бело-голубые звёзды, например та, что в левом нижнем углу, кажутся более чёткими, чем другие. Это связано с тем, что любой материал, находящийся между звездой и телескопом, рассеивается под воздействием звёздного излучения, делая объект менее резким на изображении.

В нижней части этой области находятся небольшие плотные пылевые нити. Несмотря на интенсивное излучение ярких звёзд рядом, эти крошечные скопления пыли смогли сохраниться, что говорит об их достаточной плотности для формирования протозвёзд. Небольшой жёлтый участок справа указывает на местоположение массивной звезды, которая всё ещё скрыта от нас, но её свет смог пробиться сквозь окружающий материал.

На сделанном «Уэббом» снимке внимание привлекает яркий красно-оранжевый овал в правом верхнем углу. Небольшое количество звёзд на заднем плане говорит о том, что это плотная область, в которой только начинается процесс звездообразования. Несколько видимых и всё ещё скрытых звёзд разбросаны по этому региону — вместе они способствуют освещению материала в центре.

На третьем году работы «Уэбб» продолжает совершать научные прорывы. Это и неожиданное яркое излучение водорода, которое было обнаружено в галактике GZ-z13-1 всего через 330 млн лет после Большого взрыва; и прямые снимки экзопланет в системе HR 8799; и обнаружение потенциально новой экзопланеты в протопланетном диске вокруг звезды TWA 7 и даже наблюдение за развитием полярных сияний на Юпитере. Сделанные с его помощью открытия сложно уместить в одну новостную заметку и сложность этой задачи возрастает с каждым днём — с Днём рождения, «Уэбб»! Новых, тебе, открытий.

Группа учёных из Великобритании и США провела моделирование ранее неизвестного класса космических объектов, получивших название «тёмные карлики». В определённых условиях несостоявшиеся звёзды — коричневые карлики — могут вобрать в себя достаточное количество тёмной материи, чтобы поддерживать бесконечный процесс тления, оставаясь тусклыми, но при этом довольно горячими. Моделирование подсказало, где следует искать этих таинственных объектов.

Источник изображения: Durham University

Исследование проведено под руководством физиков из Университета Дарема (Durham University, Великобритания) и опубликовано в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP). Астрофизиков интересовал вопрос обнаружения частиц тёмной материи, которая слабо взаимодействует с обычным веществом — исключительно посредством гравитации. По этой причине науке до сих пор не удалось зарегистрировать такие частицы в естественной среде, и даже диапазон их возможных масс остаётся неизвестным.

Один из рассматриваемых вариантов предполагает, что частицы тёмной материи могут быть достаточно массивными — их называют «вимпами» (WIMP, Weakly Interacting Massive Particles, или по-русски — слабо взаимодействующие массивные частицы). Британские астрофизики рассчитали условия, при которых возможно образование тёмных карликов с участием вимпов. Модели показали, что коричневые карлики в центре Млечного Пути, где концентрация тёмной материи должна быть особенно высокой, способны накапливать эти частицы.

Коричневые карлики не обладают достаточной массой для запуска термоядерной реакции синтеза и не становятся полноценными звёздами. Однако в областях с высокой плотностью тёмной материи они могут вобрать её в достаточном количестве, чтобы получать энергию от аннигиляции вимпов — процесса их столкновения и взаимного уничтожения. Эта энергия способна бесконечно поддерживать тление, превращая такой объект в тёмного карлика.

Отличить тёмного карлика от коричневого или других тусклых звёзд можно по наличию в его спектре изотопа литий-7. В обычных звёздах, включая коричневые карлики, литий-7, как правило, уничтожается, тогда как в тёмных карликах он должен сохраняться. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» способен проводить подобные спектральные наблюдения, отмечают учёные, и его следует направить также на поиск тёмных карликов в центре нашей галактики. Открытие хотя бы одного такого объекта мгновенно укажет на характеристики тёмной материи, что станет одним из важнейших достижений современной физики.

На сегодняшний день учёные точно определили, что обнаруженный на днях третий межзвёздный объект (3I/ATLAS), замеченный в Солнечной системе, это комета. У объекта чётко прослеживается ледяное ядро и слабый хвост из газа и пыли (кома), что вычёркивает его из категории астероидов. Дальнейшие наблюдения позволят узнать больше подробностей об этом межзвёздном госте, которые редко радуют учёных своим появлением.

Траектория движения кометы 3I/ATLAS. Источник изображений: NASA

Интересно, что объект 3I/ATLAS был засечён автоматическими телескопами ещё 14 июня. Но только 1 июля благодаря роботизированной обсерватории ATLAS в Чили удалось определить, что комета появилась из межзвёздного пространства. Тем самым комета была названа в честь системы ATLAS, а буква I в её наименовании указывает на межзвёздное происхождение объекта (interstellar). Цифра 3 в названии — это порядковый номер объекта, открытого в этой редкой категории.

Данные наблюдений показали, что комета 3I/ATLAS относится к слабоактивным. У неё лёгкое красноватое свечение, которое оказалось характерным также для двух других межзвёздных объектов — зародышу планеты астероиду Оумуамуа, открытому в 2017 году, и комете Борисова (2I/Борисов), которая была обнаружена в 2019 году.

Комета 3I/ATLAS движется по гиперболе, что означает очень пологую траекторию, которая не имеет гравитационной связи с Солнцем. Она как влетела в нашу систему когда-то давно, так и покинет её. Комета движется от центра нашей галактики из области созвездия Стрельца. Скорость объекта относительно Солнца составляет 61 км/с, что также указывает на появление кометы извне. Эта скорость выше третьей космической и никак не могла бы удержать комету внутри гравитационного колодца нашей звезды.

Точно размеры кометы 3I/ATLAS пока неизвестны. Проделанные до этого дня наблюдения позволяют предположить, что диаметр ледяного ядра достигает 20 км. Это сделало бы её смертельно опасной для человечества, если бы пути кометы и Земли пересеклись в одной точке пространства. Но в данном случае волноваться не стоит: при ближайшем приближении к Солнцу комета пролетит с другой стороны от него по отношению к Земле. Это сделает невозможным наблюдать за объектом с самого близкого расстояния, но такое пережить можно, в отличие от встречи лицом к лицу.

Комета 3I/ATLAS должна оставаться видимой для наземных телескопов до сентября 2025 года, после чего она пройдет слишком близко к Солнцу, чтобы её можно было наблюдать. Она вновь появится с другой стороны Солнца в начале декабря 2025 года, что позволит возобновить наблюдения.

Максимальное расстояние, на которое комета приблизится к нашей планете, составит около 1,8 а.е. (около 270 млн км). Комета 3I/ATLAS достигнет своей ближайшей точки относительно Солнца примерно 30 октября 2025 года и пройдёт рядом со звездой на расстоянии около 1,4 а.е. (210 млн км) — как раз внутри орбиты Марса.

Астрономы примерили на себя роль космических археологов и с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» изучили более 100 дисковых галактик, существовавших около 11 млрд лет назад. Подобно земным артефактам, эти «доисторические» галактики могут многое рассказать об истории нашей галактики — Млечного Пути.

Примеры галактик с двумя дисками. Источник изображения: NASA / Takafumi Tsukui (ANU)

Работа учёных была направлена на изучение явления формирования тонкого и толстого звёздных дисков в галактиках. Как показали предыдущие наблюдения, более половины галактик, видимых с ребра, обладают обоими дисками, но процессы их формирования до сих пор остаются не до конца понятными.

Тонкий диск вложен в толстый, и у каждого — свои популяции звёзд и своя динамика движения. Это напоминает водоворот внутри водоворота — характерную особенность дисковых галактик. У Млечного Пути тоже два диска, причём Солнце, Земля и всё человечество находятся в слое тонкого диска.

Проведённое исследование было направлено на выяснение того, как и почему формируется двухдисковая структура. Для этого астрономы отобрали 111 дисковых галактик, расположенных к нам ребром. Это стало первым случаем, когда учёные смогли изучить структуру тонких и толстых дисков галактик, существовавших в ранней Вселенной — всего через 2,8 млрд лет после Большого взрыва. Такое исследование стало возможным исключительно благодаря инфракрасной обсерватории «Джеймс Уэбб».

«Это уникальное измерение толщины дисков при высоком красном смещении, то есть в ранней Вселенной, стало эталоном для теоретических исследований, — заявил руководитель группы Такафуми Цукуи (Takafumi Tsukui) из Австралийского национального университета. — Обычно старые звёзды толстого диска тусклые, а молодые звёзды тонкого диска затмевают всю галактику. Но благодаря разрешающей способности JWST и его уникальной возможности видеть сквозь пыль и выделять тусклые старые звёзды, мы можем различать двухдисковую структуру галактик и измерять толщину каждого диска отдельно».

Учёные начали с того, что разделили 111 галактик из выборки на две категории: с двумя дисками и с одним. Судя по всему, это подтверждает гипотезу, что сначала в галактиках формируется толстый звёздный диск, а тонкий диск появляется позже.

По мнению исследователей, время формирования этих дисков зависит от массы конкретной галактики. Галактики с одним диском и большой массой трансформировались в галактики с двумя дисками, с формированием внутреннего тонкого диска около 8 миллиардов лет назад. Галактики с меньшей массой, по-видимому, претерпели аналогичную трансформацию позже — около 4 миллиардов лет назад.

«Впервые удалось рассмотреть тонкие звёздные диски при более высоком красном смещении. Что действительно является новым, так это открытие того, когда начинают формироваться тонкие звёздные диски, — сообщают учёные. — Было удивительно увидеть тонкие звёздные диски, существовавшие уже 8 миллиардов лет назад или даже раньше».

На втором этапе анализа учёные исследовали структуру и динамику газа в окрестностях галактик, используя Большую миллиметровую/субмиллиметровую антенную решётку Атакама (ALMA) — комплекс из 66 антенн на севере Чили, работающий как единый радиотелескоп. Также к наблюдениям были подключены другие радиотелескопы. Данные показали, что турбулентный газ в ранней Вселенной вызывал всплески интенсивного звездообразования в галактиках, что приводило к формированию толстых звёздных дисков. По мере формирования звёзд в толстых дисках газ стабилизировался, становился менее турбулентным и разрежался, что вело к образованию тонкого звёздного диска.

Схематическое изображение двухдисковой структуры галактики. Источник изображения: Wikipedia

По словам исследователей, этот процесс занимал разное количество времени в галактиках с большой и малой массой, потому что в первых газ превращается в звёзды более эффективно, чем во вторых. Это означает, что в галактиках с большой массой газ истощается быстрее, и они быстрее достигают состояния, в котором могут формироваться тонкие звёздные диски.

Аналогичные процессы, вероятно, происходили и в нашей галактике. По времени они совпадают с теоретическими выводами о времени формирования тонкого диска в Млечном Пути.

В целом исследование демонстрирует способность телескопа JWST заглядывать в прошлое и находить галактики, эволюционировавшие так же, как и наша, что позволяет использовать эти объекты в качестве индикаторов, рассказывающих историю Млечного Пути.

Происхождение жизни на Земле — это одна из главных тайн, которую современная наука пока не раскрыла. Когда появляется жизнь, откуда берутся её семена и где запускаются первичные химические процессы для синтеза органики? В питательных бульонах на поверхности планет или в холодных глубинах космоса? Как показывают новые наблюдения, второй вариант набирает всё больше подтверждений, указывая на то, что жизнь во Вселенной может быть повсюду.

Схематическое изображение молекулы цианокоронена. Источник изображения: NSF/AUI/NSF NRAO/P.Vosteen

Открытие сделала сводная группа американских астрономов, которые использовали для сбора данных один из крупнейших в мире поворотных радиотелескопов с антенной диаметром 100 м — телескоп Грин-Бэнк (GBT), расположенный в Грин-Бэнке, Западная Виргиния. Учёные собирали микроволновое излучение из молекулярного облака Таурус (TMC-1), удалённого от Земли примерно на 430 световых лет. Анализируя спектры, исследователи искали в облаке холодного межгалактического газа органические молекулы. И они их нашли.

В данных радиотелескопа с вероятностью, превышающей статистическую погрешность, был обнаружен цианокоронен. Это так называемый полициклический ароматический углеводород (ПАУ).

«Считается, что ПАУ удерживают значительную часть углерода во Вселенной и играют ключевую роль в химических процессах, которые приводят к образованию звёзд и планет, — написали представители Национальной радиоастрономической обсерватории в заявлении. — До сих пор в космосе обнаруживались только ПАУ меньшего размера, а это новое открытие значительно расширяет установленный предел размеров».

Цианокоронен представляет собой семь соединённых между собой бензольных колец, собранных в симметричную фигуру с присоединённой к нему цианогруппой (соединением углерода и азота). Это достаточно сложное молекулярное образование, которое можно было ожидать найти в атмосфере экзопланеты или в развитой звёздной системе. Но в данном исследовании цианокоронен был обнаружен в холодном облаке межзвёздного газа вдали от планет и систем.

«Это означает, что химические процессы, в результате которых образуются сложные органические соединения, могут происходить ещё до рождения звёзд», — пишут исследователи, подчёркивая, что такие пребиотические молекулы могут быть распространённым компонентом на ранних стадиях формирования звёзд и планет. Органика есть повсюду во Вселенной, что может намекать на то, что жизнь существует где-то ещё помимо Земли.

«Каждое новое открытие приближает нас к пониманию происхождения сложной органической химии во Вселенной и, возможно, происхождения самих строительных блоков жизни», — резюмируют исследователи.

13 июня 2024 года неработающий более полувека спутник NASA испустил сигнал, который ранее связывали с таинственными быстрыми радиовсплесками (FRB). Такие сигналы возникают в процессе колоссальных выбросов энергии и, за исключением одного случая в Млечном Пути, приходят из глубин Вселенной. Зарегистрированный год назад FRB возник на расстоянии всего 4000 км от Земли — это казалось необъяснимым и даже пугающим. Вскоре учёные нашли его источник — мёртвый спутник.

Макет спутника NASA Relay 2. Источник изображения: NASA

Начало этой истории напоминает завязку фильма ужасов. Импульс быстрого радиовсплеска несёт энергию, эквивалентную излучению сотен миллионов Солнц, и длится наносекунды. Если бы источник подобного сигнала находился на орбите Земли, мы бы сейчас не обсуждали это явление — ни Земли, ни даже Солнца в нашей системе уже не существовало бы.

Для поиска источника загадочного радиовсплеска учёные использовали австралийский радиотелескоп ASKAP. Они предположили, что событие FRB имеет техногенное происхождение — и не ошиблись. Сопоставив данные о всплеске с орбитальным атласом, исследователи установили, что его источник — спутник NASA Relay 2. Это был первый космический ретранслятор агентства, проработавший с 1964 по 1967 год. Оборудование на борту давно вышло из строя, поэтому радиовсплеск был вызван каким-то природным процессом.

По мнению учёных, которое они оформили в статье для публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters (она уже доступна на сайте arXiv), наносекундный радиоимпульс в диапазоне частот 695,5–1031,5 МГц был вызван статическим разрядом. При движении по орбите космические аппараты трутся об атмосферу Земли, набирая статический заряд, который при определённой величине превращается в искру. Это опасное явление для космического аппарата, которое может вывести его из строя.

Таким образом, проделанная работа была направлена на три цели: предупреждение о возможных явлениях статических разрядов на спутниках в будущем, оценка степени влияния техногенных FRB-сигналов на поиск природных источников, а также разработка новых приборов и инструментов для фундаментальной науки, использующих разряды в космосе для детекторов частиц и других целей.

Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO) создали самое детальное и многоцветное изображение галактики. Это галактика «Скульптор» или NGC 253, удалённая от Земли на 11 миллионов световых лет. Ширина галактики достигает 65 тысяч световых лет. На создание панорамного снимка объекта ушло 50 часов наблюдений, в течение которых было сделано более 100 снимков.

Источник изображения: ESO

Это первое детальное изображение галактики, созданное с использованием тысяч оттенков. Цвет или оттенок передаёт информацию о звёздах, газе, их составе, температуре и потоках, а также несёт множество другой информации. Галактика NGC 253 стала первой, на примере которой учёные будут детально изучать степень влияния её микроструктур — газа, пыли и звёзд — на общую форму и эволюцию её образования. В этом плане галактика «Скульптор» очень удобна. Она словно позирует с призывом изучить её подробнее. Она видна как целиком, так и в деталях, о свойствах которых говорит их цвет.

«Галактика Скульптор находится в идеальном положении, — поясняют учёные. — Она достаточно близка, чтобы мы могли рассмотреть её внутреннюю структуру и изучить её строительные блоки с невероятной точностью, но в то же время она достаточно велика, чтобы мы могли видеть её как единую систему».

Для сбора всей полученной информации по галактике астрономы использовали многоцелевой спектроскопический исследовательский инструмент (MUSE) на VLT — Очень большом телескопе в Чили, где расположены инструменты ESO. Даже при первом поверхностном взгляде на снимок исследователи обнаружили более 500 планетарных туманностей — оболочек, сброшенных умершими звёздами типа нашего Солнца.

Планетарные туманности позволяют довольно точно определять расстояния до них и, следовательно, удалённость галактики, в которой их находят. Обычно в галактиках обнаруживают до 100 планетарных туманностей, поэтому открытие 500 таких образований в одной галактике — это значительная удача.

Стартовавший в 2016 году научный проект CLASS (Космологический обзор на больших угловых масштабах) стал первой успешной попыткой изучения реликтового излучения с помощью наземных телескопов. До этого в регистрации космического микроволнового фона — отголоска Большого взрыва, ознаменовавшего рождение нашей Вселенной, — преуспели лишь космические обсерватории. Сегодня проект CLASS поделился первыми результатами, проливающими свет на эпоху «Космического рассвета».

Источник изображения: Deniz Valle and Jullianna Couto

Коллаборация CLASS (Cosmology Large Angular Scale Surveyor) использует радиотелескопы, установленные высоко в горах Анд на севере Чили. Но даже туда микроволновому излучению из космоса пробиться крайне трудно — сигнал чрезвычайно слаб. Поляризованное микроволновое излучение, являющееся следствием Большого взрыва, ещё в миллион раз слабее. Различить его на фоне земных шумов долгое время считалось невозможным. До недавнего времени наиболее полные данные об этом излучении были получены исключительно с помощью космических обсерваторий ESA «Планк» и NASA WMAP. Подключение наземных инструментов к сбору столь редких данных — достижение, которое трудно переоценить.

После Большого взрыва Вселенная была заполнена плотным туманом из электронов, из-за которого фотоны не могли свободно распространяться. По мере расширения и охлаждения Вселенной протоны начали захватывать электроны, образуя нейтральные атомы водорода. Это позволило реликтовому микроволновому излучению свободно распространяться в пространстве. Когда во время «Космической зари» начали формироваться первые звёзды (примерно через 150 миллионов лет после Большого взрыва), их мощное излучение начало ионизировать водород — освобождать электроны. Так начался этап повторной ионизации — реионизации. Фотоны реликтового излучения начали сталкиваться с этими электронами, рассеиваться и приобретать поляризацию.

Группа CLASS оценила вероятность того, что фотон, возникший в результате Большого взрыва, столкнулся с одним из освобождённых электронов, проходя через облако ионизированного газа, и отклонился от своего исходного пути. Также исследователи сопоставили сигналы, полученные с наземных радиотелескопов, с данными обсерваторий «Планк» и WMAP, чтобы точнее выделить полезный сигнал. Это позволило отфильтровать помехи и получить данные, соответствующие поляризованным фотонам космического микроволнового фона.

Полученные результаты помогут более точно зафиксировать сигналы, исходящие от остаточного свечения Большого взрыва (космического микроволнового фона), и создать более чёткую картину ранней Вселенной.

«Более точное измерение сигнала реионизации — важнейшая задача исследований космического микроволнового фона, — поясняют учёные. — Для нас Вселенная — это как физическая лаборатория. Чем точнее мы измерим её параметры, тем лучше поймём природу тёмной материи и нейтрино — многочисленных, но неуловимых частиц, наполняющих космос. В будущем, анализируя собранные CLASS данные, мы надеемся достичь максимально возможной точности».

Коллаборация Cosmic Evolution Survey (COSMOS) выложила в открытый доступ наиболее полный на сегодняшний день обзор Вселенной с помощью приборов космической инфракрасной обсерватории имени Джеймса Уэбба. Онлайн-каталог оснащён интерактивным просмотрщиком для широкого круга пользователей и содержит файлы для просмотра специалистами и любителями в специальных программах для научной работы.

Источник изображений: NASA

База с возможностью поиска содержит изображения около 800 000 галактик. Для дополнительного изучения отдельно представлены снимки в ближнем (NIRCam) и среднем (MIRI) инфракрасных диапазонах. Описания включают полный фотометрический каталог и другие специальные данные, которые можно использовать для научных исследований. Никаких денег за информацию составители каталога не берут. Базой может воспользоваться любой желающий.

Это первый релиз каталога COSMOS по наблюдениям с телескопа «Уэбб». Исследование охватывает 0,54 градуса неба с помощью NIRCam (камеры для получения изображений в ближнем инфракрасном диапазоне) — это «примерно площадь трёх полных лун», и 0,2 квадратных градуса с помощью MIRI (камеры для получения изображений в среднем инфракрасном диапазоне). Насладиться снимками Вселенной можно по ссылке без необходимости регистрироваться на сайте.

Исключительно крупный выброс плазмы в районе южного полюса Солнца зафиксировали на минувших выходных специалисты из Лаборатории солнечной астрономии ИКИ РАН и ИСЗФ СО РАН. Облако плазмы редкого размера и плотности сформировалось в результате дестабилизации гигантского солнечного протуберанца, находившегося на обратной стороне светила, из-за чего его было нельзя увидеть с Земли.

Источник изображений: Braňo / Unsplash

Момент формирование протуберанца над краем Солнца был зафиксирован сразу несколькими орбитальными телескопами, в поле зрения которых сам выброс плазмы находился примерно в течение суток. Более продолжительное наблюдение позволит определить траекторию его движения. По предварительным данным, плазма движется под очень большим углом к направлению на Землю. Не исключается, что она движется в обратном от нашей планеты направлении.

В глобальных масштабах Солнце продолжает показывать наличие больших объёмов взрывной энергии. Так, в начале месяца Земли достигло облако плазмы рекордных размеров, что стало причиной самой продолжительной серии магнитных бурь с 2017 года. По данным специалистов, нынешнее событие стало вторым масштабным выбросом плазмы за последние 10 дней. Однако в данном случае практически исключаются риски воздействия солнечной энергии на нашу планету.