Группа физиков из университетов Амстердама, Принстона и Оксфорда показала, что чрезвычайно лёгкие гипотетические частицы, известные как аксионы, могут возникать в виде больших облаков вокруг нейтронных звезд. В таком случае аксионы могли бы послужить объяснением неуловимой тёмной материи и, более того, их было бы не так уж трудно наблюдать.

Источник изображения: Университет Амстердама

Посвящённая аксионам у нейтронных звёзд работа была опубликована 17 октября в журнале Physical Review X. Она стала продолжением теоретического исследования природы аксионов, но в отличие от предыдущей работы, в которой авторы рассматривали вопрос излучения аксионов звездой, в новой работе даётся оценка аксионам, которые навсегда «зависли» у звезды.

Нейтронные звёзды создают вокруг себя и внутри настолько запредельные условия для материи, что там могут появляться редкие частицы, а материя проявляет фантастические свойства. В объект размерами 12–15 км вмещается вещество массой, равной массе Солнца. Динамо такого объекта вырабатывает чудовищное магнитное поле, а аксионы, как считается, в сильных магнитных полях превращаются в фотоны.

Аксионы предложены около 50 лет назад для устранения ряда нестыковок в физике элементарных частиц. На самом деле — это торговая марка стирального порошка (или мыла), что образно призвано «отмыть» недостатки наших знаний дочиста. В теории они очень и очень лёгкие и поэтому сложно наблюдаемые в природе или в лабораториях. Точнее, их ещё никто не наблюдал. Как обосновывают авторы работы, мы просто не знали, где их лучше всего искать. По мнению учёных, нейтронные звёзды — лучший объект для поиска аксионов.

При распаде на фотоны аксионы испускают слабый сигнал в силу своей запредельной лёгкости. Но вокруг нейтронной звезды за миллионы лет может скопиться такое невероятное облако аксионов, что оно будет излучать непрерывный и относительно легко детектируемый сигнал. Аксионы не будут падать на нейтронную звезду поголовно в силу их слабого взаимодействия с обычным веществом, поэтому аксионные облака могут являться непременным атрибутом абсолютно всех нейтронных звёзд.

Слабое взаимодействие аксионов с обычным веществом делает их неплохими кандидатами в тёмную материю. Согласно расчётам команды, облако аксионов у нейтронной звезды создаёт в локальном пространстве плотность, на двадцать порядков превышающую плотность тёмной материи. Наблюдение за облаками аксионов у нейтронных звёзд может открыть множество секретов в физике элементарных частиц и пролить свет на тёмную материю. Кстати, во время смерти нейтронной звезды облако аксионов может произвести характерную колоссальную вспышку, которую тоже можно наблюдать нашими инструментами.

Возможность существования аксионных облаков также открывает массу направлений в теоретической физике от моделирования динамики нейтронных звёзд с учётом их влияния до описания поведения самих облаков. Основы для необходимых расчётов и наблюдений уже заложены, но нужна дополнительная работа, включая численное моделирование.

Группа японских астрофизиков обнаружила связь между разрушением углеводородной пыли и эволюцией галактик. Исследование, основанное на анализе данных 138 галактик, показало, что алифатические компоненты углеводородной пыли разрушаются быстрее в условиях сильного радиационного излучения и ударных волн, характерных для активных этапов жизни галактик.

Источник изображения: Copilot

Углеводородная пыль является одним из основных компонентов межзвёздной пыли и состоит преимущественно из полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и алифатических углеводородов. Хотя учёные предполагают, что эта пыль подвергается воздействию межзвёздного излучения и ударных волн, детальные механизмы этих процессов до сих пор оставались не до конца изученными.

В ходе исследования, о котором сообщил портал Astrobiology.com, учёные из астрономического сообщества Японии проанализировали взаимосвязь между светимостью, излучаемой углеводородной пылью, и общей инфракрасной светимостью (LIR) для 138 галактик. Используя данные ближнего инфракрасного диапазона 2,5-5 мкм, полученные с помощью космического телескопа AKARI, они определили светимость ароматических углеводородов на длине волны 3,3 мкм (Laromatic) и алифатических углеводородов на длине волны 3,4-3,6 мкм (Laliphatic).

Кроме того, на основе данных фотометрии, произведённой телескопами AKARI, WISE и IRAS, были построены модели спектральных распределений энергии галактик, что позволило оценить их общую инфракрасную светимость и интенсивность радиационного поля.

Анализ показал, что галактики с более высокой инфракрасной светимостью демонстрируют более низкое соотношение светимостей алифатической и ароматической компонент. Также была обнаружена антикорреляция между этим соотношением и интенсивностью радиационного поля. Примечательно, что низкие значения наблюдались преимущественно в галактиках, находящихся в процессе слияния, что может говорить о том, что в таких галактиках алифатические компоненты разрушаются быстрее, чем ароматические.

Полученные результаты показали, что углеводородная пыль, предположительно, подвергается разложению под воздействием ударных волн и радиации в процессе слияния галактик, а соотношение светимостей алифатической и ароматической компонент, вероятно, уменьшается в подобных экстремальных межзвёздных условиях, поскольку алифатические компоненты химически слабее ароматических.

Исследование вносит важный вклад в понимание эволюции межзвёздной среды и процессов, происходящих в галактиках на разных стадиях их эволюции. Дальнейшие наблюдения и теоретические работы помогут уточнить механизмы обработки углеводородной пыли и их роль в эволюции галактик.

Между 6 и 7 февраля 2022 года н Солнце образовался исполинских размеров огненный вихрь — в разы больше нашей планеты. Мигель Кларо (Miguel Claro), известный астрофотограф и популяризатор науки, запечатлел описанных вихрь на Солнце и представил впечатляющее ускоренное видео.

Источник изображений: Miguel Claro / miguelclaro.com

Кларо вёл съёмку этого явления на протяжении двух дней. На снимках видно, как плазменная петля движется взад и вперёд над солнечной поверхностью. Этот процесс привёл к корональному выбросу массы — явлению, при котором облако солнечного вещества мощно выбрасывается в открытый космос.

Фотограф записал 692 необработанных видеоролика по 900 кадров каждое. В общей сложности у него получилось 622 800 кадров объёмом 3 Тбайт. Около 22 % (138 400 снимков) из них было им обработано. Созданный им таймлапс (ускоренная перемотка) в 4К-разрешени, состоит из 692 видеороликов, каждый из которых является результатом объединения 200 лучших кадров из каждого необработанного видео.

Кларо подробно описывает размер плазменной петли, размер которой он оценил, анализируя пиксели изображения. По его подсчётам, солнечный протуберанец в 10 раз превышал размеры Земли по высоте и простирался вокруг видимой границы солнечного диска на тысячи километров.

Фотография плазменной петли была отмечена в 2022 году на международном конкурсе «Астрономический фотограф года», организованном Королевской обсерваторией Гринвича (ROG) в Лондоне, где она получила награду в категории «Наше Солнце» (Our Sun).

Это открытие не только демонстрирует величие и масштабы космических явлений, но и подчёркивает значимость астрономической фотографии в их исследовании. Наблюдения за такими феноменами позволяют учёным глубже понять природу солнечной активности и её воздействие как на космическую погоду, так и на нашу планету.

Космический телескоп «Хаббл» прислал снимок мощного межгалактического взрыва, который вызвал недоумение у астрономов. Основные гипотезы связывают подобные события с разрушением звёзд чёрными дырами или слиянием нейтронных звёзд. Этот инцидент поднял новые вопросы в понимании астрономических явлений и подчёркивает многогранность неизведанного космоса.

Источник изображения: Mark Garlick, Mahdi Zamani / NASA, ESA, NSF's NOIRLab

Недавно телескоп «Хаббл» стал свидетелем необычного космического взрыва, создавшего яркую вспышку света между двумя галактиками, находящимися на расстоянии более 3 млрд световых лет от Земли. Этот оптический всплеск, ставший одним из самых ярких всплесков синего света во Вселенной, продолжался всего несколько дней, став новым примером редкого космического явления — световых быстрых синих оптических переходов (LFBOT).

LFBOT являются полной загадкой и характеризуются быстрым развитием, отсутствием линий абсорбции или эмиссии в синем диапазоне спектра на ранних этапах и ярким излучением в области рентгеновских лучей и радиоволн. Позиция каждой линии в спектре света зависит от энергии перехода, а ширина и высота линии могут дать информацию о температуре, плотности и других свойствах излучающего или поглощающего вещества. Высокая оптическая яркость и быстрое затухание делают LFBOT редким и загадочным классом астрофизических явлений.

Первый известный LFBOT был обнаружен в 2018 году и получил название «Корова» (AT2018cow). Он находился в спиральном рукаве галактики на расстоянии 200 млн световых лет и был в 100 раз ярче обычной сверхновой и проявлял активность в радиоволнах, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Если бы это была сверхновая, то её поведение было весьма необычным, поскольку обычно сверхновые остаются яркими в течение нескольких недель или даже месяцев и имеют хорошо различимый спектр. Однако «Корова» потускнела через несколько дней.

16 июня 2018 года в созвездии Геркулеса на расстоянии примерно в 200 млн световых лет от Земли произошёл необычный космический взрыв, названный «Корова». Учёные до сих пор не уверены в причинах этого явления (источник изображения: Raffaella Margutti / NASA, Northwestern University)

Новый LFBOT, обнаруженный обсерваторией «Звикки для исследования переходных явлений» (ZTF) в Паломаре, Калифорния, 10 апреля и получивший название «Щегол» (AT2023fhn), стал новой загадкой для астрономов. По данным телескопа Gemini South в Чили, температура «Щегла» составляла 20 000 градусов по Цельсию — намного ниже, чем у некоторых массивных звёзд и гораздо ниже, чем у сверхновых.

Уникальность «Щегла» заключается в его местоположении — в межгалактическом пространстве, примерно в 50 000 световых лет от одной большой спиральной галактики и в 15 000 световых лет от маленькой галактики, в отличие от предыдущих LFBOT, которые находились непосредственно в спиральных рукавах галактик. Это кардинально меняет представление астрофизиков о возможной природе и без того редкого явления.

На изображении «Щегол» отмечен указателями. Он интенсивно светится голубым светом и быстро эволюционирует, достигая пика яркости и угасая за считанные дни (источник изображения: Ashley Chrimes / NASA, ESA, STScI)

Эшли Краймс (Ashley Chrimes), научная сотрудница Европейского космического агентства (ESA) и ведущий автор новой работы по недавно обнаруженному LFBOT, подчёркивает: «Чем больше мы узнаем о LFBOT, тем больше они нас удивляют. Мы продемонстрировали, что LFBOT могут возникать на значительном расстоянии от центра ближайшей галактики, и местоположение „Щегла“ не соответствует тому, чего мы ожидаем от любого типа сверхновой».

Краймс и её команда сосредоточили внимание на двух возможных версиях произошедшего. Одна из них заключается в том, что «Щегол» — это вспышка света, вызванная разрывом звезды чёрной дырой средней массы, в 100 или несколько тысяч раз превышающей массу Солнца. Считается, что чёрные дыры средней массы находятся в ядрах некоторых шаровых звездных скоплений, которые скрываются на окраинах галактик.

В качестве другой версии «Щегол» мог быть килоновой (kilonova) — результатом столкновения двух нейтронных звёзд (или иногда нейтронной звезды и чёрной дыры). В будущем Краймс планирует использовать мощную оптику космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) для поиска подобных скоплений в том же месте, где находится «Щегол».

Это открытие поднимает больше вопросов, чем даёт ответов, и требует дальнейших исследований для выяснения природы этого загадочного космического явления. Каждое новое открытие в этой области подталкивает нас к переосмыслению уже известных фактов и теорий, расширяя границы понимания Вселенной.

Астрономы подтвердили, что Вселенная на 69 % состоит из тёмной энергии и на 31 % из материи, большая часть которой тёмная. Команда учёных под руководством Мохамеда Абдуллы (Mohamed Abdullah) из Национального исследовательского института астрономии и геофизики Египта (NRIAG) и Университета Чиба (Япония) применила новый метод, основанный на анализе массы и количества галактик в скоплениях, для оценки распределения материи в космосе. Эти данные совпали с результатами, полученными ранее с помощью спутника «Планк» (Planck).

Источник изображения: Hubble

Вопрос о том, из чего состоит Вселенная, давно волнует учёных. Современные космологи разделяют всё содержимое Вселенной на тёмную и видимую составляющие. Материя, включающая звёзды, галактики, атомы и другие элементы, а также загадочную тёмную материю, составляет всего 31 % от общей массы Вселенной. Оставшиеся 69 % приходятся на тёмную энергию, природа которой до сих пор остаётся загадкой.

Стоит отметить, что наиболее точные данные об устройстве космоса до сих пор поступали от спутника «Планк» Европейского космического агентства (ESA), который картографировал Вселенную, изучая космическое микроволновое излучение — остаточное излучение от Большого взрыва, произошедшего около 13,8 млрд лет назад. Именно благодаря спутнику «Планк» астрономы смогли установить «золотой стандарт» измерений общего количества материи во Вселенной.

Скопление галактик SDSSJ0146-0929 достаточно массивно для того, чтобы сильно исказить окружающее пространство. Видна масса звезд и газа в каждой галактике, однако тёмная материя увеличивает массу этого скопления. Источник изображения: NASA

«Космологи считают, что только около 20 % всей материи представлены обычной или „барионной“ материей. Около 80 % [всей материи] составляет тёмная материя, природа которой пока неизвестна, но, возможно, она состоит из ещё не открытых субатомных частиц», — отметил Абдулла. Тем не менее, учёные постоянно стремятся проверять и дополнять данные спутника «Планк», используя различные методы, что и стало основной задачей нового исследования.

Для подтверждения этих данных команда учёных применила метод определения соотношения массы и плотности скопления (Cluster Mass-Richness Relation, MRR). Реализация этого метода оказалась непростой задачей из-за сложности точного измерения массы галактических скоплений, большая часть которых представлена тёмной материей. То, что астрономы видят в скоплении, не всегда отражает реальную картину.

Космический микроволновый фон. Его сравнили с современным распределением галактик, чтобы отследить тёмную материю. Источник изображения: ЕКА

Однако команда нашла способ обойти эту проблему, используя количество галактик в каждом скоплении как индикатор его общей массы. «Мы осознали, что более массивные скопления содержат больше галактик. Таким образом, анализируя количество галактик, можно сделать выводы о массе самого скопления», — объяснил один из учёных. Так, команда проанализировала количество галактик в каждом скоплении из своей выборки, что позволило им оценить общую массу каждого из них.

Исследователи сравнили количество и массу галактик на единицу объёма с прогнозами, полученными на основе численного моделирования. Команда активно использовала данные проекта «Слоановский цифровой небесный обзор» (Sloan Digital Sky Survey), создав каталог галактических скоплений под названием GalWeight. Сравнивая данные каталога с результатами моделирования, учёные смогли оценить общее количество материи во Вселенной. Для определения расстояний до скоплений и выявления принадлежности галактик к конкретным скоплениям, команда использовала спектроскопические исследования, что позволило им получить более точные данные.

Работа учёных показала, что новый метод измерения массы Вселенной является достаточно надёжным и может быть использован при анализе новых астрономических данных. Джиллиан Уилсон (Gillian Wilson) подчеркнула, что метод MRR имеет большой потенциал и может быть применён к новым данным, которые становятся доступными благодаря крупномасштабным астрономическим обзорам галактик с использованием таких инструментов, как телескопы Dark Energy Survey, Dark Energy Spectroscopic Instrument, Euclid, eROSITA и орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope).

Учёные обнаружили необычного белого карлика — он обладает двумя разными «лицами». Одна сторона звезды состоит из водорода, а другая — из гелия. Этот уникальный объект получил имя «Янус» (Janus) в честь древнеримского бога с двумя лицами, обращёнными одновременно в прошлое и будущее. Новое открытие ставит под сомнение представления астрофизиков о строении звёзд и открывает новые горизонты для астрономических исследований.

Источник изображения: K. Miller / Caltech / IPAC

Белые карлики — это, по сути, обугленные ядра мёртвых звёзд. Одним из первых обнаруженных белых карликов был 40 Эридан B (40 Eridani B), плотность которого превышала плотность Солнца в 25 000 раз, при этом его размеры были сопоставимы с размерами Земли. Это наблюдение казалось астрономам невозможным. Второй обнаруженный белый карлик, Сириус B (Sirius B), оказался ещё более плотным — примерно в 200 000 раз плотнее Земли.

Такая экстремальная плотность обусловлена необычным механизмом, обеспечивающим внутреннее давление звезды, необходимое для противостояния силе гравитации. В обычных звёздах энергия высвобождается за счёт ядерного синтеза, но в белых карликах этот процесс уже остановлен. В результате гравитация сжимает всю массу звезды настолько сильно, что электроны в ней сближаются, образуя вещество с электронной дегенерацией. Это происходит из-за квантовой механики, в частности, принципа запрета Паули, согласно которому каждый электрон в атоме должен иметь уникальный набор квантовых чисел. В условиях экстремальной плотности, как в белых карликах, все возможные состояния электронов заполняются, создавая силу, противостоящую дальнейшему сжатию звезды.

Чем больше масса белого карлика, тем меньше его размер, поскольку ему необходимо создать достаточное внутреннее давление для поддержания всей этой массы. И поскольку поверхностная гравитация звезды в 100 000 раз превышает гравитацию Земли, более тяжёлые атомы в её атмосфере опускаются, оставляя на поверхности более лёгкие атомы. Поэтому атмосфера белых карликов обычно состоит из чистого водорода или чистого гелия.

Вот почему последнее открытие белого карлика так интересно. Астроном Илария Кайаццо (Ilaria Caiazzo) из Калифорнийского технологического института (CIT), впервые заметила Януса (официальное обозначение ZTF J203349.8+322901.1) с помощью установки Zwicky Transient Facility (ZTF) для поиска сильно магнетизированных белых карликов. ZTF проводит роботизированные обзоры ночного неба, ища объекты, которые вспыхивают или меняются в яркости: сверхновые, звёзды, поглощаемые чёрными дырами, а также астероиды и кометы.

Дополнительные наблюдения с помощью инструмента CHIMERA и Большого Канарского телескопа показали, что Янус оборачивается вокруг своей оси примерно каждые 15 минут. Но именно данные, полученные с помощью обсерватории Кека на Гавайях, раскрыли необычный спектр звезды, то есть её характерный химический отпечаток: одна сторона водород, другая гелий. Кайаццо и её соавторы полагают, что это может быть белый карлик, пойманный в процессе редкого перехода от водородной к гелиевой поверхности.

Однако это не объясняет, почему одна сторона карлика переходит в другую быстрее, чем это происходит в обратную сторону. В настоящее время у астрономов есть две гипотезы объяснения этого странного явления, обе связаны с магнитными полями. Одна из них предполагает, что магнитное поле Януса может быть асимметричным. «Магнитные поля могут препятствовать смешиванию материалов. Поэтому, если магнитное поле сильнее с одной стороны, то на этой стороне будет меньше смешивания и, следовательно, больше водорода», — говорит Кайаццо. Возможно, гелиевая сторона Януса выглядит такой пузырчатой потому, что конвекция удалила тонкий слой водорода на поверхности, обнажив находящийся под ним гелий.

Другая гипотеза заключается в том, что магнитные поля звезды могут менять давление и плотность атмосферных газов. «Магнитные поля могут привести к снижению газового давления в атмосфере, и это может позволить образоваться "океану" водорода там, где магнитные поля самые сильные. Мы не знаем, какая из этих теорий верна, но мы не можем придумать другой способ объяснения асимметричных сторон без магнитных полей», — говорит соавтор Джеймс Фуллер (James Fuller), теоретический астрофизик из CIT.

Следующим шагом будет поиск других «двуликих» белых карликов. Эта задача станет проще, когда начнёт работу обсерватория Веры Рубин в Чили, оснащённая 8,4-метровым телескопом для сканирования всего неба каждые несколько ночей. Также в этом поможет пятый Слоановский цифровой небесный обзор (SDSS-V), международный проект по созданию трёхмерной карты Вселенной. Учёные уже наблюдали менее экстремальные спектральные вариации в другом белом карлике (GD 323). «Янус, возможно, не является уникальным случаем, а скорее самым ярким представителем класса "двуликих" белых карликов», — заключают учёные астрофизики.

Европейские учёные обнаружили экзопланету, атмосфера которой защищена от перегрева лучами ближайшей звезды благодаря металлическим облакам. По данным Европейского космического агентства (ESA), планета отражает 80 % света звезды. Речь идёт о первой планете за пределами Солнечной системы, столь же «зеркальной», как и Венера.

Планета LTT9779b на орбите звезды, художественная иллюстрация. Источник изображения: ESA

Планета LTT9779b, расположенная в 260 световых годах от Земли, открыта ещё в 2020 году с помощью космического телескопа TESS агентства NASA. С помощью космического телескопа ESA Characterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS) выяснить, что в атмосфере планеты буквально формируются облака из металла и идут титановые дожди. Благодаря этому, облачный слой планеты формирует своеобразное «зеркало», защищающее её от ближайшей звезды.

По размеру планета сопоставима с Нептуном (около 50 тыс. км в диаметре) и совершает полный оборот вокруг звезды за 19 часов. Из-за близости к звезде на планете очень высокая температура — несмотря на защиту металлических облаков, на освещаемой звездой стороне LTT9779b она достигает 2 тыс. градусов по Цельсию. Хотя астрономы считали, что при такой температуре формирование облаков невозможно, они всё же есть.

«Это было настоящей головоломкой, пока мы не подумали о процессе формирования облаков как о конденсации, которая остаётся в ванной после горячего душа», — цитирует ТАСС соавтора исследования Вивьен Парментье из Обсерватории Лазурного берега.

Согласно результатам исследования, раскалённые жидкие металлы и минералы-силикаты насыщают атмосферу планеты до степени формирования металлических облаков, как зеркало отражающих внешнее излучение. Это, в частности, позволяет защитить атмосферу от «выветривания». Данные об исследовании уже опубликовали в журнале Astronomy & Astrophysics.

Ранее сообщалось, что учёные обнаружили экзопланету, на которой идут дожди из железа, а в атмосфере присутствуют каменные испарения — климат на ней тоже немыслим для посещения человеком и, вероятно, существования любой белковой жизни вообще.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружил самую удалённую активную сверхмассивную чёрную дыру из известных сегодня. Галактика CEERS 1019, в центре которой находится чёрная дыра, сформировалась всего через 570 млн лет после Большого взрыва. Сама чёрная дыра примечательна не только большой дистанцией до неё от Солнечной системы, но и массой «всего» в 9 млн солнечных — обычно её ровесницы весят более 1 млрд солнечных масс, благодаря чему их легче обнаружить.

Источник изображений: NASA

Относительно небольшой размер чёрной дыры в центре CEERS 1019 пока представляет собой одну из загадок Вселенной. По данным Научного института космического телескопа в Балтиморе, управляющего JWST, всё ещё сложно объяснить, как сверхмассивная чёрная дыра такой массы сформировалась настолько скоро после появления Вселенной. Ранее астрономы подозревали, что на ранних этапах должны были появиться чёрные дыры относительно небольших размеров. Учёные не исключают, что сверхмассивных чёрных дыр относительно небольшой массы на деле много, просто они до сих пор не обнаружены.

Чёрную дыру в CEERS 1019 удалось выявить благодаря данным, собранным «Джеймсом Уэббом» в рамках проекта Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) — исследовательской программы, предназначенной для тестирования и оценки методов, позволяющих «заглянуть» далеко в историю Вселенной в регионе между созвездиями Большой медведицы и Волопаса.

Если до недавних пор исследования, связанные с ранними этапами формирования Вселенной, были преимущественно теоретическими, то «Джеймс Уэбб» позволяет не только видеть чёрные дыры и галактики на огромных расстояниях, но и точно оценивать их характеристики. Так, о CEERS 1019 собрал спектральные данные, электромагнитные сигнатуры, раскрывающие химический состав, массу и другие свойства галактики. Известно, что она продолжает порождать новые звёзды, возможно, в результате слияния с другой галактикой, поддержавшего активность центральной чёрной дыры и процесс звёздообразования.

JWST не только обнаружил необычный объект в центре CEERS 1019, но и два массой поменьше, чем обычно характерны для сверхмассивных чёрных дыр, находящихся на таких дистанциях. Объекты являются ядрами галактик CEERS 2782 и CEERS 746 и сформировались приблизительно через 1,1 млрд и 1 млрд лет после Большого взрыва соответственно. Каждая имеет массу приблизительно в 10 млн солнечных. Для сравнения, чёрная дыра в центре Млечного пути в 4,3 млн раз массивнее Солнца — её характеристики весьма скромны для современных сверхмассивных чёрных дыр. Например, в центре галактике M87 находится объект с массой в 6,5 млрд солнечных.

В целом в рамках программы CEERS телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил 11 галактик, сформировавшихся от 470 до 675 млн лет после Большого взрыва. Полученные данные могут многое рассказать о формировании и эволюции звёзд и галактик. Предполагается, что объект в центре CEERS 1019 недолго останется рекордсменом — благодаря JWST уже обнаружены другие кандидаты на эту роль, которые сейчас изучаются подробнее.

Как считают учёные, взрыв близкой сверхновой рядом с Солнцем на заре формирования нашей звезды мог поставить точку в истории формирования нашей звёздной системы — если бы не облако молекулярного газа, выступившего в роли своеобразного щита.

Иллюстрация. Источник изображения: NASA

Учёные пришли к такому мнению после изучения изотопов элементов, обнаруженных в метеоритах. Обычно такие объекты являются фрагментами астероидов, сформировавшихся из материалов, находившихся рядом, когда формировалась звезда и другие планеты. Таким образом, метеориты являются своеобразными остатками, позволяющими исследователям реконструировать эволюцию Солнечной системы.

Изучение радиоактивных изотопов алюминия в образцах метеоритов позволило установить, что около 4,6 млрд лет назад в системе появился дополнительный радиоактивный алюминий — лучшим объяснением этому, по мнению учёных, является «впрыск» материала от взорвавшейся рядом сверхновой.

По данным исследователей Национальной астрономической обсерватории Японии, находившаяся во «младенчестве» Солнечная система, вероятно, действительно пережила такой взрыв, а окружавший её «кокон» защитил от полного уничтожения. Взрывы сверхновых обычно случаются, когда у массивных умирающих звёзд заканчивается топливо для ядерного синтеза и их ядра больше не могут противостоять гравитационному коллапсу. Это и приводит к взрыву, благодаря которому в космос выбрасываются элементы, накапливавшиеся во время жизни звезды. Материалы становятся кирпичиками следующего поколения звёзд — но достаточно мощный взрыв может негативно повлиять на находящуюся рядом звезду и зарождающуюся планетную систему.

Поскольку звёзды обычно рождаются в гигантских облаках молекулярного газа, по мнению учёных, у взорвавшейся сверхновой ушло около 300 тыс. лет, чтобы «взломать» плотную защиту, окружавшую Солнечную систему. Метеориты, богатые радиоактивными изотопами, в своё время откололись от астероидов, родившихся в первые 100 тыс. лет существования Солнечной системы, когда она всё ещё находилась в плотном газовом «коконе», который защищал её от жёсткой радиации — радиация могла негативно сказаться на формировании планет вроде Земли. Новые результаты свидетельствуют о том, что плотные «нити», сформировавшиеся из окружавшего систему газа, могли задержать и доставить в регион, близкий к Солнцу, и радиоактивные изотопы. Ожидается, что открытие станет критически важным для понимания процесса формирования и эволюции звёзд и их планетарных систем.

Например, подобные «нити» могут играть важную роль в защите молодой Солнечной системы от жёсткой радиации соседних звёзд, которая могла бы «испарить» протозвёздный диск, что повлияло бы на его конечный размер, в результате это обязательно сказалось бы на формировании планет в диске.

Как удалось выяснить астрономам на основе наблюдений за изменениями в излучении порядка 190 квазаров, на начальном этапе формирования Вселенной время текло в пять раз медленнее, чем сегодня. С соответствующим заявлением выступила пресс-служба Сиднейского университета.

Источник изображения: NASA

Как сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу университета, благодаря Эйнштейну известно, что время и пространство неразрывно связаны. При этом Вселенная постоянно расширяется и в теории это означает, что события в ранней Вселенной, в первый миллиард лет после Большого взрыва показались бы замедленными в сравнении с течением времени сегодня. Сообщается, что учёные 20 лет наблюдали за 190 квазарами (сверхмассивными чёрными дырами в центрах галактик), являющимися очень интенсивными источниками излучения. Из-за огромного расстояния до Солнечной системы, которое должно проделать излучение, они видны такими, какими выглядели в далёкой древности. Излучение, дошедшее до Земли, испущено 3–12 млрд лет назад. Известно, что наблюдения ведутся в рамках проектов Dark Energy Survey и Sloan Digital Sky Survey.

Ученые следили за искажением излучения квазаров. Источники были подобраны таким образом, что их светимость должна была изменяться примерно одинаково. Ученые определили частоту искажений для квазаров, расположенных на схожих расстояниях, и сравнили полученные данные между разными группами. В результате удалось выяснить, как медленно текло время в разные периоды существования Вселенной. В прошлом оно шло медленнее, но если 3 млрд лет назад — только в 1,2 раза, то 12 млрд лет назад — в пять раз.

Данные косвенно подтверждаются зарегистрированными близко и далеко от Земли вспышками сверхновых — здесь также отмечалось изменение скорости течения времени. Другими словами, квазары вполне подходят для измерения скорости течения времени. Впрочем, гипотетический наблюдатель, оказавшийся бы в относительной близости от квазара в древние времена, никакого замедления не заметил бы.

Известно, что ещё в XX веке учёные обнаружили, что Вселенная расширяется и делает это всё быстрее. Считается, что за это ответственна т.н. тёмная энергия. По данным исследований, рост Вселенной был неравномерным и если в самые первые мгновения после Большого взрыва её границы расширялись практически со скоростью света, то после рост стремительно замедлился и в первые 10 млрд лет темп сохранялся довольно низким. После скорость расширения Вселенной снова начала расти. Предполагается, что именно тёмная энергия усилила влияние на расширение структуры пространства. Известно, что буквально на днях SpaceX успешно запустила телескоп «Эвклид», предназначенный для изучения тёмной материи и тёмной энергии.

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.