Всего в 90 световых годах от Солнечной системы обнаружена планета размером с Землю, на которой, теоретически, могла бы существовать жизнь. LP 791-18d нашли благодаря наземным наблюдениям и космическим исследованиям, проводившимся с помощью телескопа Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), а также ныне не функционирующего телескопа «Спитцер».

Иллюстрация. Источник изображения: NASA

LP 791-18d находится на орбите красного карлика в созвездии Кратера в южном небесном полушарии. Наблюдая за орбитой планеты, учёные установили, что LP 791-18d лишь немногим больше и массивнее Земли. При этом она приливно заблокирована — это означает, что одной стороной она всегда направлена к своей звезде. На этой стороне слишком жарко, чтобы там оставалась вода на поверхности, но большая вулканическая активность может привести к существованию на планеты атмосферы, благодаря чему вода может конденсироваться за пределами освещённой зоны — на тёмной стороне.

По данным исследователей, лишь немногие из обнаруженных сегодня экзопланет, как считается, могли бы поддерживать жизнь. Открытие LP 791-18d даёт ещё одну надежду на то, что мечта об обнаружении жизни за пределами Земли рано или поздно осуществится.

LP 791-18d находится на «внутреннем крае» обитаемой зоны или т.н. «зоны Златовласки», в которой не слишком жарко и не слишком холодно для того, чтобы вода в жидком виде могла существовать на поверхности. До открытия LP 791-18d астрономы знали о существовании в той же звёздной системе ещё одной планеты — LP 791-18c, более массивной и крупной.

Когда LP 791-18c проходит близко от LP 791-18d, на последнюю оказывается значительное гравитационное воздействие, из-за чего её орбита является эллиптической. Гравитационное воздействие также слегка деформирует саму планету LP 791-18d, из-за чего на ней наблюдается высокая вулканическая активность. Схожие процессы происходят на одной из лун Юпитера — Ио.

Исследователи уже получили одобрение на изучение атмосферы LP 791-18c с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», благодаря которому можно будет больше узнать о планете. Теперь они надеются добавить в очередь на исследование и LP 791-18d. Благодаря более подробным исследованиям можно будет больше узнать о питаемой вулканическими выбросами атмосфере, а будущие открытия помогут понять, как ингредиенты жизни могут появиться на планетах, отличных от Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Астрономы обнаружили всего в 137 световых годах от Солнечной системы две «суперземли», вращающихся вокруг красного карлика TOI-2095. Каждая из экзопланет слегка больше Земли — найти их удалось с помощью космического телескопа Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) агентства NASA.

Иллюстрация. Источник изображения: ESA

В ходе наблюдений за звездой TOI-2095 телескопом были зарегистрированы затемнения диска, анализ которых позволил предположить, что кратковременные помехи излучению создают именно проходящие планеты. Имелись и другие косвенные свидетельства существования «суперземель» в данной звёздной системе.

Красные карлики представляют собой крупнейшее семейство звёзд во Вселенной. Хотя они «прохладнее» Солнца, некоторые из них на ранних стадиях жизненного цикла отличаются мощными периодическими вспышками в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Такая радиация способна буквально «сдуть» атмосферу с близлежащих планет, поэтому учёные не уверены, что находящиеся в «обитаемой зоне» (там, где может присутствовавть вода в жидком виде) планеты могут сохранить в таких условиях жизнь в её землеподобном варианте. Тем интереснее учёным исследовать обнаруженные объекты TOI-2095 b и TOI-2095 c и в дальнейшем.

Дистанция между планетой TOI-2095 b и местной звездой составляет всего 1/10 от среднего расстояния между Землёй и Солнцем, объект в 1,39 раза больше в диаметре, чем наша планета и в 4,1 раза массивнее, на полный оборот вокруг красного карлика по орбите уходит 17,7 земных суток. TOI-2095 расположена несколько дальше: на оборот вокруг местного светила уходит около 28,2 земных суток. Экзопланета в 1,33 раза больше Земли и в 7,5 раз массивнее, температура на поверхности, вероятно, составляет от 24 до 74 градусов по Цельсию. По мнению учёных, относительно длительные орбитальные периоды позволяют получить чрезвычайно важные данные, которые помогут пролить свет на процесс формирования малых планет, движущихся по орбитам вокруг красных карликов.

Конечно, открытие вновь демонстрирует огромные возможности TESS. С момента запуска в апреле 2018 года космический телескоп обнаружил 330 подтверждённых экзопланет, а также 6,4 тыс. кандидатов, ожидающие дальнейшего анализа. Например, буквально в январе TESS выявил в системе TOI 700 уже вторую экзопланету, на которой может быть жидкая вода и, возможно, даже жизнь.

Теперь учёные намерены продолжить исследования, связанные с системой TOI-2095 и установить радиальные скорости «суперземель». Полученные данные позволят лучше оценить массы TOI-2095 b и TOI-2095 с, что, в свою очередь, поможет точнее установить их плотность. Такие данные, в частности, дадут узнать, смогли ли планеты сохранить свои атмосферы. Результаты исследования можно найти в репозитории arXiv.

Проанализировав данные, собранные в ходе геологических экспериментов на поверхности Луны, проводившихся в ходе американских миссий «Аполлон», выполнявшихся полвека назад, учёные смогли установить, что спутник Земли имеет твёрдое ядро, окружённое внешним жидким, схожим с земным.

Источник изображения: Géoazur/Nicolas Sarter

В ходе шести миссий с высадкой на Луну, выполнявшихся с 1969 по 1972 годы, астронавты проводили на поверхности небесного тела ряд экспериментов, включая, например, подрывы специальных зарядов. Кроме того, астронавты использовали инструменты для изучения спутника, включая т.н. геофоны и сейсмографы. Кроме того, лунные ускорители и ступени лунных моделей использовались для создания небольших искусственных аналогов «землетрясений».

В результате различные данные всё ещё поступали на Землю вплоть до 1977 года, после чего поддержка исследований была прекращена, хотя, как сообщается в журнале Nature, некий «пассивный» лазерный эксперимент можно проводить ещё буквально веками. Так или иначе, учёные всё ещё занимаются изучением полученных данных и пришли к интересным и очень важным выводам.

Французский национальный центр научных исследований (CNRS) совместно с Университетом Лазурного берега, Обсерваторией Лазурного берега, Сорбонной и Парижской обсерваторией изучили сейсмические данные, полученные в ходе миссий «Аполлон», объединив эту информацию с данными исследований, связанными с «неравномерностями» вращения Луны. Это позволило разработать модели, определяющие внутреннюю структуру спутника нашей планеты.

Ещё в 1990-е годы выяснилось, что Луна имеет жидкое внешнее ядро, «подогреваемое» приливными силами, но природа внутреннего ядра всё ещё была недоступна. Теперь выяснилось, что Луна имеет твёрдое внутренне ядро всего около 500 км диаметром, состоящее из металла, примерно соответствующего по плотности железу.

По данным команды исследователей, это имеет большое значение, поскольку подобное ядро было очень трудно обнаружить из-за его незначительного размера. Кроме того, учёные сообщают, что открытие неким образом позволит объяснить исчезновение магнитного поля Луны — хотя в своё время оно было предположительно в 100 раз интенсивнее земного. Результаты исследований опубликованы в журнале Nature.

Международная команда исследователей, занимающаяся поиском т.н. транзитных экзопланет, сделала очередное открытие. Учёные обнаружили землеподобный объект всего в 72 световых годах от Солнца. Транзитными обычно называются экзопланеты, периодически пересекающие диски своих звёзд — если наблюдать за их движением с Земли или из околоземного пространства.

Иллюстративный пример. Источник изображения: Yu Kato/unsplash.com

K2-415b находится на орбите красного карлика K2-415. Исследователи идентифицировали экзопланету, изучая данные ныне не работающего космического телескопа Kepler, а также пришедшего ему на смену телескопа TESS. Хотя это не самая близкая к Земле из известных экзопланет, в космических масштабах это одна из ближайших соседок Земли. При этом она обладает характеристиками, безусловно, представляющими интерес для учёных.

Дело в том, что звезда K2-415 — одна из самых «холодных» и наименее массивных из числа тех, что имеют собственные экзопланеты. Всего известны четыре звезды более низкой температуры, имеющие хотя бы одну экзопланету, включая знаменитую TRAPPIST-1, у которой их как минимум семь.

Учёные исследуют подобные миры, чтобы понять, формировались ли планеты вокруг таких звёзд по сценарию, характерному для Солнечной системы, или как-либо иначе. Красные карлики имеют более низкую температуру и намного менее массивны, чем Солнце и ему подобные светила. Так, температура на поверхности K2-415 составляет порядка 2900 градусов по Цельсию, в сравнении с 5480 градусами, характерными для Солнца. Диаметр звезды составляет 0,2 солнечного, а масса — всего 0,16 солнечной.

По мнению учёных, чем больше экзопланет будет обнаружено, тем больше можно будет выяснить об их звёздных системах и тем выше шанс обнаружения потенциально обитаемого мира. K2-415b не находится в обитаемой зоне своей звезды (в которой вода может сохраняться в жидком, необходимым для зарождения и сохранения жизни состоянии). Планета так близко от звезды, что на обращение по орбите вокруг неё уходит всего 4 земных дня. Тем не менее есть вероятность, что в системе может обнаружиться более перспективная для исследований планета в обитаемой зоне. Дальнейшие исследования позволят установить, действительно ли планета одна в системе или там имеются более интересные с точки зрения поиска жизни экземпляры.

Кроме того, исследователи надеются продолжить исследования K2-415b, определить её массу и внутреннюю структуру. По предварительным оценкам, планета в три раза массивнее Земли, несмотря на то, что её радиус всего в 1,015 раза больше земного.

Исследование, связанное с «очень особенной» галактикой, опубликовала команда исследователей под руководством астрофизика Марики Джульетти (Marika Giulietti) из итальянского учебно-исследовательского центра Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) в научном журнале The Astrophysical Journal. Учёные охарактеризовали её, как «таинственный и очень отдалённый объект», который «настолько тёмный, что почти невидимый, даже для очень высокотехнологичных инструментов».

«Невидимая галактика». Источник изображения: CNET/Марика Джульетти

По мнению учёных, «невидимая» галактика сформировалась через 2 млрд лет после Большого взрыва, по оценкам астрофизиков, произошедшего порядка 13,8 млрд лет назад и положившего начало нашей Вселенной. Для более подробного изучения галактики учёные использовали методику, известную как гравитационное линзирование — для её применения используются массивные космические объекты вроде галактических скоплений. Такие гигантские «линзы» позволяют увеличить и рассмотреть то, что скрывается за ними. Наблюдения осуществлялись с помощью большого наземного телескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), расположенного в Чили.

Телескоп ALMA позволил подробно изучить ранее неизвестные свойства трудной для исследования галактики, богатой газом и пылью. Как сообщила Джульетти, «наши анализы показали, что объект очень компактен и предположительно включает чрезвычайно большое количество молодых и ещё формирующихся звёзд».

Галактика была чрезвычайно малозаметной по ряду причин. Она далеко расположена, очень компактна и от наблюдений её скрывает большое количество межзвёздной пыли. Именно поэтому для её изучения так пригодится космический телескоп «Джеймс Уэбб» с его инструментами для наблюдения инфракрасного излучения, заметного даже сквозь пылевые скопления. С помощью этого телескопа галактику ещё не изучали, но, по мнению учёных, он поможет узнать о ней намного больше в будущем.

В 2019 году ALMA помог выявить подробные характеристики ещё одной отдалённой «невидимой» галактики, которая на деле оказалась «массивным монстром». Изучение подобных космических объектов позволит учёным лучше понять процессы формирования галактик и их эволюцию.

Астрономы всё больше узнают об объектах, появившихся на ранних этапах после возникновения нашей Вселенной, а мощный телескоп «Джеймс Уэбб» позволит «пробиться» сквозь слой межзвёздной пыли для более подробного изучения подобных структур.

Согласно результатам нового исследования, опубликованного международной командой учёных в журнале Nature Astronomy, довольно близко к Земле обнаружены необычные планеты, которые могут быть полностью покрыты водой. Астрономические модели допускали существование таких объектов, но впервые появились реальные свидетельства их существования.

Водный мир в представлении художника. Источник изображения: NASA

Учёные, заинтригованные данными, полученными космическим телескопом «Кеплер» в 2014 году, обратили внимание на экзопланеты Kepler-138c и Kepler-138d, вращающиеся вокруг звезды, расположенной в 218 световых годах от Земли в созвездии Лиры. Для дальнейшего изучения использовались телескопы «Хаббл» и уже не работающий «Спитцер», которые помогли установить состав планет — вероятно, в значительной степени они состоят из воды.

По словам астрофизиков, участвовавших в проекте, ранее считалось, что планеты размером больше Земли обычно представляют собой нагромождения металлов и скал — поэтому их ещё называют «суперземлями». Теперь выяснилось, что планеты Kepler-138c и d заметно отличаются от моделей — вероятно, они покрыты водой, составляющей значительную часть их массы. Существование таких миров давно предсказывалось, но впервые наблюдаются объекты, которые можно уверенно назвать «водными мирами».

Впрочем, полной уверенности в том, что планеты действительно покрыты водой, пока быть не может — нет возможности исследовать их подробнее. Тем не менее, удалось подсчитать их плотность. Хотя каждая из них втрое больше Земли по объёму, масса одной и другой планеты всего вдвое выше, что говорит об их низкой плотности. Такая плотность косвенно свидетельствует о том, что значительная часть объёма планеты занята чем-то тяжелее водорода или гелия, из которых состоят атмосферы газовых гигантов — но легче скал, которые рассчитывали обнаружить учёные. Вполне вероятно, что речь идёт именно о воде.

Источник изображения: Université de Montréal

Исследователи не исключают, что структурно планеты напоминают некоторые ледяные луны Солнечной системы, на которых подо льдом скрывается жидкая вода. При этом экзопланеты намного больше и намного ближе к местному светилу Kepler-138, поэтому условия на них отличаются, как минимум, более высокой температурой.

По мнению исследователей, температура атмосферы Kepler-138c и Kepler-138d намного выше температуры кипения воды, поэтому в атмосферах, вероятно, много пара. Тем не менее, под атмосферой должна скрываться жидкая вода или вода такой температуры и под таким давлением, что исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Речь идёт о т.н. сверхкритической жидкости.

Экзотические миры стали не единственным сюрпризом в изучаемой звёздной системе. В 2014 году астрономы обнаружили в ней всего три планеты, но имеются свидетельства существования ещё одной — Kepler-138e, маленького мира, делающего полный оборот вокруг звезды за 38 дней на дистанции, которая, в теории, позволяет существовать на поверхности жидкой воде. Дополнительные исследования показали, что ближайшая к звезде планета Kepler-138b приблизительно размером с Марс — одна из самых маленьких из более 5000 планет, пока обнаруженных за пределами Солнечной системы.

Учёные надеются, что планеты, вращающиеся вокруг красного карлика Kepler-138, станут не последними обнаруженными объектами подобного типа. По мере того как совершенствуются инструменты и методики обнаружения, вероятно, будет выявляться всё больше водных миров вроде Kepler-138c и d.

Новое исследование позволяет заново оценить странные параллельные борозды на поверхности крупнейшей из лун Марса — Фобоса. Учёные не исключают, что они свидетельствуют о том, что гравитация Красной планеты постепенно разрывает это спутник на части.

Источник изображения: NASA

По данным учёных, необычные борозды, ранее считавшиеся следами древнего столкновения с астероидом — на деле заполненные пылью каньоны, которые становятся всё шире по мере того, как гравитационные силы планеты всё сильнее преображают поверхность спутника.

Фобос имеет вытянутую форму и размер его достигает 27 км в самой широкой части, небесное тело вращается на расстоянии около 6 тыс. км от Марса, трижды облетая планету за местные сутки. Для сравнения диаметр Луны составляет порядка 3475 км, спутник находится на расстоянии 384 400 км от Земли, а полный оборот вокруг нашей планеты он делает за 27 дней.

В отличие от Луны, орбита Фобоса нестабильна, фактически спутник очень медленно падает на поверхность Красной планеты, в среднем приближаясь к ней на 1,8 м каждые 100 лет. Главной загадкой спутника является его «полосатая» поверхность — наиболее популярная среди учёных теория утверждает, что борозды образовались, когда в Фобос врезался астероид, кроме них оставив после себя кратер Стикни диаметром 9,7 км.

Результаты нового исследования, опубликованные 4 ноября в The Planetary Science Journal, позволяют предположить, что борозды — результат того, что спутник Марса буквально разрывает на части приливными силами. В случае с Фобосом приливные силы тем сильнее, чем ближе спутник опускается к планете — когда-нибудь они станут сильнее гравитации, удерживающей объект в целом виде и Фобос перестанет существовать, превратившись в тонкое кольцо обломков, вращающихся вокруг Марса, наподобие колец Сатурна.

Ранее считалось, что структура спутника слишком рыхлая и мягкая для того, чтобы под воздействием гравитации появились подобные разломы. Тем не менее новое исследование с использованием компьютерных моделей позволяет предположить, что мягкая поверхность может лежать на гораздо более плотном слое, который и формирует каньоны-разломы, в которые ложится местная пыль с поверхности, в результате образуются видимые борозды. При таком строении спутника, вполне возможно, формирование параллельных трещин стабильного размера.

Астрономам удалось получить чёткое изображение крупнейшей во Вселенной ударной волны в радиодиапазоне. Волна, протяжённость которой примерно в 60 раз больше галактики Млечный Путь, проносится сквозь пространство на скорости близкой к скорости света уже в течение 200 млн лет. По мнению учёных, она возникла в результате столкновения двух скоплений галактик. Подробная информация об этом исследовании была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник изображения: Francesco de Gasperin / SARAO

Упомянутое исследование астрономов связано с объектом Abell 3667, который находится на расстоянии около 730 млн световых лет от Земли и представляет собой скопление галактик. Фактически Abell 3667 состоит из двух скоплений галактик, которые столкнулись друг с другом. В общей сложности в этом процессе участвуют более 550 отдельных галактик, которые медленно «перемешиваются» и превращаются в одно огромное космическое «блюдо». В большинство телескопов этого не видно, но в результате столкновения скоплений галактик возникло сильнейшее возмущение — гигантская ударная волна, которая выходит с обоих сторон сливающегося скопления галактик и видима только в радиодиапазоне.

В рамках упомянутого исследования учёные использовали радиотелескоп MeerKAT, расположенный в Южно-Африканской Республике. С его помощью астрономы получили изображения обеих половин радиокомпонента ударной волны, а также установили, что эти структуры имеют значительно более сложную структуру, чем предполагалось на основе прошлых наблюдений.

«Ударные волны действуют как гигантские ускорители частиц и разгоняют электроны до скорости света. Волны испещрены сложным узором ярких нитей, которые помогают проследить расположение гигантских линий магнитного поля и областей, где ускоряются электроны», — прокомментировал данный вопрос один из авторов исследования Франческо ди Гасперин (Francesco de Gasperin).

По мнению исследователей, ударная волна возникла около 1 млрд лет назад, когда началось столкновение скоплений галактик, входящих в состав Abell 3667. Скопления галактик являются самыми огромными связанными гравитационно структурами во Вселенной. Когда происходит слияние двух таких объектов высвобождается настолько огромное количество энергии, которого не было со времён Большого взрыва.

Когда волна выстрелила электроны в космос со скоростью близкой к скорости света, частицы разорвали магнитные поля в этой области Вселенной, испуская дуги радиоволн, которые учёные могут наблюдать в наши дни. По подсчётам исследователей, эти дуги движутся со скоростью около 5,3 млн км/ч и находятся на расстоянии около 13 млн световых лет друг от друга. При этом протяжённость каждой такой волны в 60 раз больше галактики Млечный Путь, диаметр которой около 100 тыс. световых лет.

Многим людям доводилось видеть в ночном небе кратковременные яркие вспышки, которые принято называть «падающими звёздами». На самом деле в большинстве случаев такой эффект возникает, когда в атмосфере сгорают небольшие камни, прилетающие из космоса. Однако настоящие падающие звёзды существуют во Вселенной, о чём в своей статье рассказал астрофизик Идан Гинсбург (Idan Ginsburg) из Университета штата Джорджия в США.

Источник изображения: NASA / ESA / G. Bacon (STScI), CC BY

В период с 2005 по 2014 года астрофизики реализовали монументальную программу наблюдений. Она включала в себя Слоановский цифровой небесный обзор (масштабное исследование многоспектральных изображений и спектров красного смещения звёзд и галактик с помощью 2,5-метрового широкоугольного телескопа в обсерватории Апачи-Пойнт в Нью-Мексико), а также работу с телескопами Обсерватории им. Уиппла в Аризоне. В результате учёные подтвердили существование нового класса звёзд, которые движутся с невероятной скоростью, достаточной для того, чтобы выйти за пределы гравитационного поля своих родных галактик. В настоящее время науке ещё не всё известно об этих падающих звёздах или так называемых гиперскоростных звёздах, которые проносятся в космическом пространстве на скорости тысяч километров в секунду.

История гиперскоростных звёзд началась в 1988 году, когда Джек Гилберт Хиллс (Jack Gilbert Hills), учёный из Лос-Аламосской национальной лаборатории, задумался над тем, что произойдёт, если бинарная звёздная система (состоит из двух звёзд, которые связаны между собой гравитацией и вращаются вокруг общего центра масс), пролетит рядом с массивной чёрной дырой в центре Млечного Пути. Расчёты Хиллса показали, что под воздействием массивной чёрной дыры система распадётся и один из объектов будет отброшен в космическое пространство на огромной скорости. Он также предположил, что воздействие чёрной дыры может придать звезде скорость, которой будет достаточно для выхода за пределы своей галактики.

После того, как Хиллс опубликовал свои расчёты сообщество астрономов относилось к гиперскоростным звёздам как к интригующей теории, которая не была подтверждена реальными наблюдениями. Ситуация кардинально изменилась в 2005 году, когда группа исследователей из Обсерватории ММТ в Аризоне наткнулась на нечто неожиданное. Дело в том, что они смогли провести наблюдение за звездой, которая покидала галактику Млечный Путь на скорости около 3,2 млн км/ч. Позднее этот объект получил имя Outcast Star и стал первой гиперскоростной звездой.

Наблюдения помогли астрофизикам узнать больше о гиперскоростных звёздах, но пока у учёных есть ответы не на все вопросы. Например, до сих пор точно неизвестно, что происходит со вторым объектом бинарной системы после того, как одна звезда на огромной скорости выбрасывается в космос. Моделирование показало, что в таких случаях вторая звезда может оставаться в относительной близости от чёрной дыры и вращаться вокруг неё, подобно тому, как Земля вращается вокруг Солнца. Моделирование также показало, что иногда может происходить столкновение звёзд, в результате которого два объекта сливаются в одну массивную звезду.

Отметим также, что учёные провели моделирование прохождения бинарной системы, одним из элементов которой является планета, вблизи массивной чёрной дыры. Оказалось, что в этом случае, воздействие чёрной дыры может привести к тому, что планета будет выброшена за пределы Млечного Пути на скорости примерно равной 5 % от скорости света. В настоящее время ещё не было обнаружено ни одной гиперскоростной планеты, но это не означает, что их не существует во Вселенной. Вполне возможно, что в будущем астрономы смогут наблюдать такие объекты.

С момента открытия первой гиперскоростной звезды астрономам удалось зафиксировать ещё несколько объектов такого типа. Также было установлено, что далеко не все звёзды во Вселенной, перемещающиеся на огромной скорости, можно считать гиперскоростными. Это говорит о том, что обстоятельства, при которых звёзды получают мощное ускорение, могут быть разными. Дальнейшее изучение падающих звёзд поможет учёным ответить на ряд важных вопросов. Например, учёные могут получить ключ к разгадке природы и принципов распределения тёмной материи во Вселенной. Кроме того, гиперскоростные звёзды могут дать ответ на вопрос касательно возможности существования более одной чёрной дыры в центре галактики.

Неизвестный ранее объект, излучающий периодические импульсы энергии, был открыт аспирантом Университета Кертина в Западной Австралии Тайроном О’Доэрти (Tyrone O’Doherty) в 2020 году. Изначально на него не обратили особого внимания, но при более детальном изучении было установлено, что объект совершает мощный выброс энергии продолжительностью 60 секунд каждые 18 минут. Подробности об исследовании учёных опубликованы в журнале Nature.

Расположение неизвестного пульсирующего объекта в Млечном Пути / Источник изображения: tjournal.ru

В процессе наблюдений пульсирующий объект с сильным магнитным полем периодически исчезал из поля зрения, но через некоторое время возвращался, становясь самым ярким радиоисточником на земном небе. «Это было очень неожиданно и жутковато, потому что ничего подобного в небе астрономы никогда не видели», — прокомментировала данный вопрос Наташа Харли-Уокер (Natasha Hurley-Walker), астрофизик Международного центра радиоастрономических исследований.

Учёным достаточно часто приходится наблюдать за транзиентными источниками, которые меняют яркость и исчезают из поля зрения, но уникальность этого объекта в том, что он находится в активном состоянии выброса энергии в течение целой минуты. Учёные отмечают, что прежде им не доводилось наблюдать подобные объекты. «Мы не думали, что такое возможно, но это факт, и он свидетельствует о том, что в космосе происходят какие-то экстремальные процессы», — считает Харли-Уокер.

Согласно имеющимся данным, неизвестный объект излучает радиоимпульсы непостоянно. Учёные установили, что излучение от объекта поляризовано на 90 %, что говорит о наличии у него сильного и упорядоченного магнитного поля. Повторения указывают на то, что объект вращается. Это характеризует пульсары и магнетары. Однако обнаруженный объект вращается слишком долго, поскольку период вращения пульсара обычно составляет около 2 секунд, а магнетара — более 10 секунд. Предполагается, что учёные обнаружили магнетар со сверхдлинным периодом вращения. Пока это лишь гипотеза, поскольку подобные объекты не удавалось наблюдать прежде.

Новое исследование данных космического телескопа «Хаббл» в совокупности с технологией гравитационного микролинзирования и данных наземных оптических телескопов показало, что в ранней Вселенной образование галактик шло не плавно, а рывками с периодами взрывной активности и длительного покоя.

Источник изображения: University of Nottingham

В целом астрофизики склоняются к двум основным теориям образования галактик на ранних этапах возникновения Вселенной. Это могло происходить либо плавно с наращиванием масштаба, либо с периодами резкого роста активности и последующими затуханиями. Новые данные, полученные международной группой астрономов по программе Ноттингемского университета и Центра астробиологии (CAB, CSIC-INTA), показали, что молодость галактик была бурной, но не постоянной в своей активности.

Заглянуть далеко в области ранней Вселенной с современным оборудованием очень сложно. С вводом в работу космического телескопа «Джеймс Уэбб», запуск которого ожидается в декабре, возможности в этой области исследований возрастут многократно. Но даже сегодня с использованием технологии гравитационного линзирования удаётся рассмотреть объекты в эпоху ранней Вселенной. Необходимо лишь изучить области пространства рядом с огромными галактическими скоплениями, где свет от далёких звёзд и галактик искривляется настолько, что детализация даже улучшается.

Исследование показало, что формирование галактик, скорее всего, происходило по принципу «стоп-старт» со всплесками активности, за которыми следовали затишья. Доктор Гриффитс из Ноттингемского университета сказал: «Наш главный результат заключается в том, что начало формирования галактики происходило неровно, как дёргающийся двигатель автомобиля, с периодами усиленного звездообразования, за которыми следовали сонные интервалы».

Но с трактовкой новых данных также возникли проблемы. Теперь необходимо объяснить причины, благодаря которым межзвёздный газ после периода затишья вдруг начинал активно включаться в процессы звездообразования. Что могло порождать «внезапную» аккрецию газа учёные пока не могут сказать, но надеются выяснить в будущем.

Помимо крупных космических программ, таких как запуск зонда «Люси» к троянским астероидам Юпитера, у NASA есть ряд менее затратных, но важных астрофизических проектов. Так, 9 декабря в космос будет отправлен спутник Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) с рентгеновскими датчиками для изучения нейтронных звёзд и чёрных дыр. Следующим проектом NASA выбран космический гамма-телескоп COSI, запуск которого запланирован в 2025 году.

Проект гамма-телескопа COSI в представлении художника. Источник изображения: UC Berkeley

Телескоп Compton Spectrometer and Imager (COSI) нацелен на обнаружение мягких гамма-лучей с интенсивностью от 0,2 до 5 МэВ (миллионов электрон-воль). С такой энергией гамма-всплески возникают при аннигиляции позитронов и электронов, а также в процессе синтеза элементов (нуклеосинтеза) при образовании тяжёлых элементов в ходе взрывов в сверхновых. Телескоп будет изучать подобные явления в нашей галактике и поможет лучше понять физические процессы во Вселенной.

Без учёта стоимости доставки на орбиту, а кто этим займётся будет определено позже, цена вопроса разработки и создания гамма-телескопа COSI составит от $145 млн. Курировать работы будут учёные из Калифорнийского университета в Беркли. Ранее в 2016 году они поднимали прототип телескопа на воздушном шаре в стратосферу, где он подтвердил свои рабочие характеристики. В 2025 году COSI будет выведен на низкую околоземную орбиту, после чего начнёт пополнять базы астрофизиков новыми данными.

Новый 500-метровый китайский радиотелескоп FAST помог собрать интересные данные от самого активного источника быстрых радиовсплесков (FRB), что поможет решить загадку этих сравнительно недавно обнаруженных астрофизических явлений. Среди гипотез об источниках всплесков были даже инопланетный разум и теория струн, хотя сейчас многие склоняются к версии молодой нейтронной звезды с сильным магнитным полем — магнетару.

Антенна FAST. Источник изображения: Shami Chatterjee

Быстрые радиовсплески — это обычно одиночные или редко повторяющиеся события, но объект FRB121102 уже на этапе обнаружения в 2012 году сопровождался фиксацией сотен повторяющихся радиоимпульсов, каждый из которых излучал невообразимую энергию, сравнимую со светимостью миллиардов солнц (исключительно в радиодиапазоне). В новой работе по наблюдениям за объектом FRB121102 в период с 29 августа по 29 октября 2019 года международная группа учёных за 47 дней зафиксировала рекордное количество повторяющихся вспышек — 1 652 радиовсплеска. Такого богатства в руки астрофизиков ещё не попадало.

Впервые сигнал FRB был обнаружен в 2007 году, а второй раз только в 2012 году. Причём оба они были найдены в архивах общих наблюдений, как и большинство последующих событий. До обнаружения объекта FRB121102, проявившего себя 2 ноября 2012 года, никто проблемой быстрых радиовсплесков особенно не интересовался, но этот объект изменил всё. С тех пор наиболее вероятной гипотезой осталась версия российских астрофизиков Константина Постнова и Сергея Попова о магнитарах, как об источниках быстрых радиовсплесков.

Магнитар — это молодая нейтронная звезда с очень мощным магнитным полем. Судя по огромному количеству событий объект FRB121102 — это очень молодая нейтронная звезда, следить за которой будет очень интересно и познавательно. Собственно, 1652 регистрации мощнейших импульсов за 47 дней говорят сами за себя. Подобная интенсивность дала возможность как установить координаты объекта и удаление до него, так и рассчитать остальные параметры — скорость вращения, силу магнитного поля, траекторию движения и другие. Детальный анализ полученных данных поможет многое прояснить, хотя загадок также может прибавиться.

Астрономы обнаружили огромную сферическую полость в галактике Млечный Путь, которая, как предполагается, образовалась после взрыва сверхновой, произошедшего около 10 млн лет назад. Пустота в форме сферы или пузыря имеет ширину около 500 световых лет и располагается между созвездиями Персея и Тельца. Учёные считают, что это открытие может пролить свет на то, как сверхновые обеспечивают звездообразование.

Изображение: Алисса Гудман / Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики

«Сотни звёзд формируются или уже существуют на поверхности этого гигантского пузыря. У нас есть две теории: либо одна сверхновая взорвалась в ядре этого пузыря и вытолкнула газ наружу, образовав то, что мы называем "Сверхоболочкой Персея-Тельца", либо несколько сверхновых, возникших в течение миллионов лет, создали её с течением времени», — считает автор исследования Шмуэль Биали (Shmuel Bialy), научный сотрудник Института теории и вычислений Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Обнаружить огромную пустоту удалось в процессе составления трёхмерной карты этой части галактики на основе данных, полученных от космического телескопа Global Astrometric Interferometer for Astrophysics (Gaia) Европейского космического агентства. Ранее эта область скрывалась от глаз астрофизиков, которые создавали двумерные карты данной части галактики.

«Мы могли видеть эти облака в течение десятилетий, но мы никогда не знали их истинную форму, глубину и толщину. Мы также не были уверены, насколько далеко находятся эти облака. Теперь мы знаем, где они находятся, с погрешностью всего 1 %, что позволяет нам различить пустоту между ними», — прокомментировала открытие Кэтрин Цукер (Catherine Zucker), научный сотрудник Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Данные наблюдений и расчёты показывают, что свыше 80 % «настоящей» или барионной материи — всё, что есть в таблице Менделеева — находится вне галактик и фактически недоступно для прямых наблюдений. Подчеркнём, это не тёмная материя, а обычное вещество, которое по Вселенной носят гравитационные возмущения или галактические ветра. Новое наблюдение позволило картографировать галактический ветер в одной далёкой галактике.

Справа — наложение видимого изображения на изображение, полученное из наблюдения спектральных линий в области зрения. Источник изображения: Université Claude Bernard-Lyon

Учёные из Центра астрофизических исследований Лиона (CNRS/Université Claude Bernard-Lyon 1/ENS de Lyon) воспользовались спектрографом MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) на Чрезвычайно большом телескопе Европейской Южной обсерватории (ELT ESO) в Чили для изучения окрестностей галактики, обозначенной не верхнем рисунке как Gal.1. Выбранный для изучения объект интересен тем, что он соседствует рядом с квазаром — мощным и стабильным источником излучений в радиодиапазоне и не только.

Квазар позволяет точно определить расстояния до тех или иных объектов во Вселенной и служит своеобразной подсветкой для находящихся рядом формирований. Именно благодаря квазару удалось увидеть структуру галактического ветра вокруг наблюдаемой галактики и обнаружить в этом ветре внегалактическую материю. Правда, с оговоркой — астрофизики наблюдали в спектре ветра лишь линии магния, тогда как таблица Менделеева несколько шире. Кроме того, вещество может быть также представлено голыми нейтронами и протонами, которые также во множестве летают в пустоте вне галактик.

Другая ценность наблюдения заключается в том, что формирование молодых галактик в ходе обмена веществом с помощью галактических ветров предсказывалось теоретически, но наблюдений процесса пока не было. Сам галактический ветер считается порождением взрывов звёзд, разметающих газ и вещество за пределы галактических структур, но, как показало наблюдение, ветер заносит вещество также обратно в галактики, как и формирует туманности вокруг галактик.